多酸(polyoxometalates,POMs)是一类由高价态的金属离子与氧形成的具有纳米结构的簇合物,在催化、医药、磁性材料等领域具有广阔的应用。目前报道的多酸主要是由前过渡金属元素比如V、Mo、W等与氧构建而成,而锕系元素的多酸尚不多见。铀是最常见的锕系元素,其材料既是核能发电的燃料,也是制造核武器的原料。因此研究铀材料的基本物理化学性质对我国核电的可持续发展和国家安全都具有重要的意义。U的最高化合价是+6价,U(VI)离子通常是以铀酰离子(UO₂²⁺)的形式存在。UO₂²⁺离子的配位化学性质决定了铀酰化合物通常具有二维的层状(sheet)结构。但是近来研究人员发现铀酰离子与过氧根反应后生成了一个弯曲的结构单元UO₂²⁺-O₂-UO₂²⁺。这个结构单元可为零维笼状结构的形成提供必需的曲率,使得铀簇合物的合成具有了可能性。通过利用铀酰离子与过氧根间的反应以及调控实验条件,我们成功合成了系列结构新颖、性质独特的铀过氧簇合物。这些铀簇的分子量高达45000,分子直径达4nm,要远大于常见的无机小分子和离子。因此可以把铀矿或乏燃料中的铀转化成铀簇合物,把铀以簇合物的形式分离出来,发展基于铀簇的铀分离技术并将其用于改善核燃料循环。鉴于铀簇合物在核燃料循环尤其乏燃料后处理中的重要潜在应用,近年来我们做了大量的关于铀过氧簇的合成、结构与性质表征、形成机理等方面的研究工作。本文将详细介绍铀过氧簇的制备方法,晶体结构,化学组分,自组装机理,以及溶解性、稳定性等基本化学物理性质,并重点讨论溶液pH、外围阳离子、配体等因素对铀过氧簇形成、结构与性质的影响。