半刚性羧酸配体构筑铀酰配位聚合物

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单位1中国科学院高能物理研究所;2南华大学资源与环境安全工程学院
关键词核燃料 ; 铀酰 ; UOF
来源中国化学会第十五届固态化学与无机合成学术会议
出版年2018
摘要
铀作为重要的核燃料受到了人们的广泛关注,在铀矿的开采、处理及利用过程中涉及与多种无机及有机含氧配体的化学作用,包括配位反应、水解与氧化还原、吸附与离子交换等。环境中的无机酸根及土壤有机质的羧酸根也可与铀形成配合物,从而可能影响其迁移与吸附行为。研究铀酰配合物晶体的结构可以为吸附或迁移模型以及从分子水平探讨吸附机理提供结构参数。半刚性的羧酸配体在构筑高维度铀酰配位聚合物具有一定的优势。因此,我们设计合成了有机配体H2bcHba(bis(4-carboxy-benzyl)amine),采用水热法与硝酸铀酰反应,通过调节体系的pH,得到一例铀酰配位聚合物。此配合物的结构单元包含一个UO22+、一个bcH2ba-配体和半个bcNOba2-配体(Fig.1)。铀酰离子的赤道平面被三个配体的六个羧酸氧原子占据,形成六角双锥构型。由于配体自身具有较好的柔性,与铀酰赤道相连的三个配体并不在一个平面上,而是向空间三个方向延伸,从而形成了一个具有孔洞的三维UOF结构(Fig.2)。其中,每个孔道可以被视为一个螺旋结构。沿着a轴的方向,两组相互独立的的UOF结构相互叠加,形成相互缠绕的螺旋结构(Fig.3)。而三个相邻的等效双缠绕螺旋结构相互渗透,形成一个三重穿插的UOF框架(Fig.4)。此配位物结构新颖,在吸附、催化等领域也具有一定的潜在应用价值。

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