液相体系中 Eu(III)-草酸络合物的种态及结构

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随着全球范围内核能产业的快速发展,核燃料循环尾端的放射性废物处置已成为核工业发展面临的一个重要且不可回避的挑战。

241Am(III)等核素由于具有毒性大、半衰期长等特点,是放射性废物处置库安全评估中重点关注的对象,鉴于放射性操作等方面的限制,常以具有相似离子半径、化学价态的Eu(III)作为其化学类似物,研究它们在水、土壤、环境中的行为,以评价这些放射性核素对环境的影响,为评估处置库的长期安全性提供科学依据。

草酸(Ox, C2O42−)是天然有机质最常见的降解产物和最简单的二元羧酸,广泛存在于环境中,草酸沉淀剂在乏燃料后处理 An(III)/(IV)分离纯化过程中被广泛应用,常与放射性废物一同处置。

Eu(III)-草酸在水溶液中的络合物结构,尤其是配位数,是其吸附、萃取等热力学相关过程的基础性参数。Eu(III)-草酸固相络合物已得到深入广泛研究,由于缺乏系统研究,对其液相络合物的了解一直不够。


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研究概述


本研究借助时间分辩荧光、种态分布模拟及密度泛函计算等多种手段,系统研究了液相体系中 Eu(III)-草酸络合物的种态及结构信息。相关工作以“Multiple investigations of aqueous Eu(III)–oxalate complexes: the reduction in coordination number and validation of spectral linear correlation”为题,在 Dalton Transactions 期刊上作为封面论文发表。

研究表明,随着草酸根配位数的增加,由于空间位阻效应,Eu(III)总配位数由 9 降为 8,验证了 Horrocks’ 荧光线性方程在多种态液相体系中的可靠性。同时,该研究还发现在碱性条件下,Eu(III)短寿命荧光物种主要源于 Förster 能量共振转移(FRET)。

总之,深入而系统地研究溶液体系中 Eu(III)-草酸络合物十分必要,本研究在液相Eu(III)-草酸络合物光谱数据和结构信息之间架起了一座浮桥,验证了线性关系在多种态液相体系中的适用性。这些发现有助于更好地理解 Ln(III)/An(III)的配位机理,便于设计相应分离配体及预测 An(III)等关键核素在天然地质环境中的迁移规律。



论文信息


  • Multiple investigations of aqueous Eu(III)–oxalate complexes: the reduction in coordination number and validation of spectral linear correlation
    Dongfan Xian, Wanqiang Zhou, Jingyi Wang, Duoqiang Pan, Xiaolong Li, Yao Li, Yanlin Shi, Wangsuo Wu, Zhaoyi Tan and Chunli Liu* (刘春立,北京大学)
    Dalton Trans, 2021, 50, 9388-9398
    http://doi.org/10.1039/D1DT00609F



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