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新型有機功能材料的設計合成及其在離子識別與核素分離中的應用研究離子識別與核素分離不僅是核燃料後處理的關鍵環節，也是放射性同位素製備與應用的基礎，對於核能的可持續發展與核技術的應用推廣均具有十分重要的意義。本成果基於乏燃料後處理與同位素製備過程中面臨的離子識別與分離難題，開展了柱芳烴系列衍生物、大環芳酰胺等新型有機功能材料的設計、合成及其離子識別與核素分離工藝等研究。

技術原理、技術要點

項目開展了柱芳烴系列衍生物、大環芳酰胺等新型有機功能材料的設計、合成及其離子識別與核素分離工藝等研究。 首次利用柱芳烴作為預組織平台，建立了柱芳烴系列衍生物的高效合成方法，合成的PO-柱[5]芳烴、CMPO-柱[5]芳烴、DGA-柱[5]芳烴等衍生物已成功地用於鑭/錒系離子萃取分離以及對Th4+的熒光識別。建立了孔徑可調控的大環芳酰胺定向合成方法，率先將該類衍生物用於金屬離子識別與萃取分離的研究領域，在國際上報道了首例Th4+的熒光探針，並實現了對銫或鑭、錒離子的萃取分離。 建立了經混合酸酐合成酰胺莢醚的新方法，實現了低成本公斤級TODGA的規模化合成，已應用於我國高放廢液分離流程的研究與開發。 建立了擁有自主知識產權的分離與純化放射性核素98Tc的新方法，成功解決了從常量鉬中分離提純納克級98Tc等關鍵技術難題，製備的98Tc滿足了國防科研的需求。 本成果總體處於國際先進水平，其中新型柱芳烴類衍生物、環芳酰胺類及其衍生物萃取劑的設計合成達國際領先水平。

應用前景

本成果目前主要用於我國國防科研單位的相關應用研究，但在能源、環保等領域也具有廣闊的應用前景。如TODGA不僅能提取高放廢液中的有用元素U、Np、Pu、Am、Sr及三價鑭系元素，也可將高放廢液轉變為中低放廢液； P350和TiAP在釷基核燃料循環後處理領域也展示了良好的應用前景；DGA-柱[5]芳烴則有望應用於乏燃料後處理Eu(III)/Am(III)分離，以及次錒系元素Am(III)或Pu(IV)從其他錒系元素和放射裂變元素等元素中的有效分離，同時有望作為探針應用於環境中痕量的Th4+分析；98Tc還可在鍀的地球化學與核素遷移研究上發揮作用。