新型锕系元素硼酸盐结构研究综述

近几年来,一系列新的锕系元素(钍、铀、镎、钚、镅、锔)硼酸盐化合物由硼酸熔融反应制备得到。这些化合物具有异常复杂的晶体结构以及非常优越的物理性质。硼酸钍具有纯无机多孔阳离子框架结构而拥有显著的阴离子交换性能,并能够选择性地将放射性核废液中的放射性核素99 Tc几乎完全提取出来,且保持高度的稳定性;硼酸铀化合物具有非常复杂的拓扑结构,且大部分结晶于非中心对称空间群;硼酸镎化合物经常显示出镎的混合价态,其中包含一个三重价态共存于同个化合物中的罕见例子,从而提供了一个崭新的轻锕系元素废料储放形式;硼酸钚提供了新奇的三价锕系元素配位环境;硼酸镅与硼酸锔同时显示出与硼酸钚与硼酸镧的显著差异,从而衍生出新的镧锕分离及锕系内部分离方略。迄今为止,关于超钚元素化合物的晶体结构与化学键的研究屈指可数,该系统研究具有非常显著的意义并且具有十足的挑战性。对此类化合物的进一步认识极有可能促进新一代核废料储放形式的探究及核燃料循环工艺的发展,进而阻止锕系放射性废物在环境中的扩散。

席夫碱型阳离子共价有机聚合物对^99TcO4^-化学替代物ReO 4^-的高效吸附分离

高锝酸根(TcO-4)的裂变产额高、环境迁移能力强、半衰期长,高效分离去除TcO-4在放射性环境治理和乏燃料后处理过程中具有重要意义。然而目前只有少数材料可以从水溶液体系中吸附TcO-4,研发动力学快和耐酸性的吸附材料仍然具有挑战。为此,通过席夫碱反应合成了两种阳离子共价有机聚合物材料(BPA-TAB-Cl和BPA-TAE-Cl)吸附ReO4-(TcO-4的非放射性类似物)。两种材料均具有超快的吸附动力学,几乎可以定量地在20 s内去除溶液中的ReO4-。即使在pH=2溶液中,材料的吸附能力也没有受到明显影响。在溶液中NO-3浓度超过ReO4-浓度100倍的情况下,两种材料也可以分别去除84%和79%的ReO4-,显示出优异的吸附选择性。在四次吸附-解吸循环之后,两种材料的吸附能力几乎没有变化。最后,吸附机理证实阴离子交换后两种材料中均存在ReO4-。结果表明,利用共价有机聚合物去除放射性污染物具有广阔前景。

铀基X射线闪烁体研究进展

贫铀再利用是近年来放射化学领域尤为关注的课题,研究发现以铀酰离子作为金属中心合成的含铀晶体材料在X射线辐照场中产生强烈的闪烁现象。与传统闪烁发光元素相比,铀元素具有发光效率高、辐射阻滞能力强等本征属性,为发展新型闪烁体提供了物质基础。近期研究合成的新型铀基闪烁体显现出较高的X射线转换效率、强X射线衰减系数、较好的辐照与湿度稳定性、以及更短的余辉等优势。本文从铀酰发光原理、铀基晶体闪烁现象的发现、含铀闪烁体材料的优势出发,主要阐述了基于铀酰本征性质的新型铀基闪烁体用于X射线探测方面的研究进展,提出了提高含铀闪烁体性能的方法思路。研究成果既为处理贫铀资源提供了新的途径,又为高性能新型闪烁体的设计提供了借鉴。

室温下电子束辐照快速合成共价有机框架

传统的溶剂热或水热反应仍是一种用于合成结晶多孔材料的主流方法,如共价有机框架(COFs)。该过程合成COFs通常需要高温、高压的密闭体系和较长的反应时间,而采用温和高效的能量输入体系用于快速合成COFs仍具有挑战性。本研究通过电子束辐照,在室温下快速合成二维亚胺键连接的COFs。该过程中,辐射能作为一种新的能量输入模式替代传统的热能用于COFs合成。电子束辐照制备COFs能在室温下几分钟内实现,且该过程可调控,可用于大规模生产。吸收剂量对合成COFs的结晶性能、Brunauer-Emmett-Teller比表面积、微观形貌和热稳定性等产生至关重要的影响。该合成策略具有普适性,不仅成功合成出已知的刚性COFs,而且也合成了一系列新的柔性COFs。

层状金属有机框架材料用于水溶液中137Cs的高效去除

137Cs主要来源于核武器试验和核电站产生的放射性废物,具有高溶解度和高迁移率的特点,因此从放射性废液中有效去除137Cs是一项长期的挑战。本研究通过溶剂热法合成了一种二维层状阴离子骨架材料SZ-6,并对其吸附性能进行了系统的研究。利用单晶衍射仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对SZ-6的结构、形貌和稳定性进行了表征与测试。采用批实验研究了水溶液中Cs+的吸附行为。结果表明:在浓度为10 mg/L的Cs+溶液中,SZ-6的吸附动力学可在5 min内达到平衡,是目前去除Cs+最快的吸附剂材料之一;SZ-6在pH4~12范围内表现出良好的去除能力;在过量Na+、K+、Ca2+竞争阳离子存在的情况下仍具有较好的选择性。

中国放射化学领域发展现状和未来挑战

放射化学是一门研究放射性物质及其辐射效应的化学分支学科领域,包括放射性元素化学、核能放射化学、环境放射化学、放射性药物化学、放射分析化学、辐射化学等。新中国成立以来,放射化学为我国的“原子弹、氢弹和核潜艇”发挥了重要作用,确立了我国在国际上的重要地位,为国家安全、核能利用、核技术开发、人类健康、环境保护以及社会和经济的可持续发展做出了重要贡献。放射化学的特点表明,它不仅是一种重要的和不可取代的核科学,而且是一门极具生命力的前沿科学。

水精馏技术在氚化水分离中的应用进展

随着核能与核技术的发展,核电站等场所在运行、退役、事故过程中会产生大量含氚废水,若其排放到环境中将对生物体造成潜在危害。目前,工业上常用的氢同位素分离技术(如低温精馏法和催化交换法等)存在能耗高、装置复杂或氢气爆炸危险等诸多缺点,不适用于核电站大通量低活度氚化水的分离。相较之下,水精馏作为一种传统的技术,具有操作简单、不含腐蚀性和有毒物质、无氢气爆炸风险等独特优势,但其分离系数小、效率低的问题一直存在。然而,通过改进水精馏过程中的操作参数(如温度、精馏塔内径、填料尺寸等)可以有效提高其分离效果,从而适应工业化氚化水的分离。本文详细介绍了水精馏法的基本原理及特点,并重点阐述了不同操作参数对分离效果的影响。结果表明:优化这些参数可以显著提高其分离效率,如减小填料材料的尺寸或对填料进行改性。因此,水精馏可以是一种有效的低活度氚化水分离方法,有望扩大化应用于工业用途。

晶态多孔材料合成方法的研究进展

晶态多孔材料是一类具有高孔隙率、多样结构、可控功能的功能材料,在客体分子吸附及分离、催化、储能等众多领域具有广阔的应用前景.其中,以沸石分子筛(zeolites)、金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)和共价有机框架材料(covalent-organic frameworks,COFs)最具代表性.随着对晶态多孔材料研究的不断深入,众多新型的合成手段被开发用于材料的基础研究.同时,晶态多孔材料合成方法学的发展与其工业应用密切相关.本综述主要概述了晶态多孔材料的各种合成手段的优缺点和它们的潜在应用.

第二届全球华人辐射研究大会在苏州召开

由国际辐射研究协会中国委员会主办,中华医学会放射医学与防护学分会、中国毒理学会放射毒理专业委员会、中国辐射防护学会、中国核学会辐射研究与辐射工艺分会、中华医学会放射肿瘤治疗学分会、中华预防医学会放射卫生专业委员会和中国生物医学工程学会生物电磁学专业委员会协办,苏州大学承办的第二届全球华人辐射研究大会（the 2nd Global Chinese Congress of Radiation Research,简称GCCRR 2014）于2014年5月11-15日在中国苏州召开.

核技术创新联合基金化学领域资助情况和成果综述

国家自然科学基金委员会与中国核工业集团有限公司在2018年共同设立了核技术创新联合基金,旨在推动面向国家核技术战略需求的前沿应用基础研究并加强核技术行业的自主创新能力。本文基于自然科学基金资助与管理的角度,对该联合基金化学领域近3年(2018—2020年)的资助情况进行了简要总结,系统梳理了资助项目3年来取得的初步成果,并对未来该领域的资助工作进行了展望。

两种胺模板草酸铀酰配合物的合成、结构和光学性质

本文采用常温挥发法,分别以质子化环已胺[C_6H_(14)N]^+和N,N-二甲基环已胺[C_8H_(18)N]^+为模板剂,草酸为配体,合成铀酰配合物[C_6H_(14)N]_4[UO_2(C_2O_4)_2(HC_2O_4)]NO_3·2H_2O(CHA)和[C_8H_(18)N][UO_2(C_2O_4)(NO_3)](NNDMCHA).通过单晶X射线衍射、粉末衍射(PXRD)、热重-差热(TG-DSC)、红外光谱(IR)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和荧光光谱进行表征,解析配合物结构并研究其光学性质.CHA和NNDMCHA均属于单斜晶系,空间群P2_1/c,UO_2^(2+)分别为平面五配位和六配位.CHA结构中结晶水通过O-H…O氢键连接单核阴离子形成沿c方向延伸的s形阴离子链.质子化胺通过N-H…O和C-H…O氢键连接阴离子链,导向其分别形成较大的六边形和较小的平行四边形孔道.两种配合物都呈现出光致荧光减弱现象,是潜在的荧光传感器材料.