无氨氮污染萃取获得高纯度轻稀土是近年来稀土工业技术研究的难点。本论文合成了杯[8]芳烃,进而首次合成得到了全取代的杯[8]芳烃磷酸酯衍生物,并首次将杯[8]芳烃磷酸酯衍生物作为萃取剂用于轻稀土镧、铈的分离。研究表明,杯[8]芳烃磷酸酯衍生物具有较好的萃取分离轻稀土镧和铈,该萃取剂可望成为无氨氮废水排放的高效分离轻稀土的新型萃取剂。本论文主要结论如下:1.以4-叔丁基苯酚和多聚甲醛为原料,合成了4-叔丁基杯[8]芳烃,并表征了其结构。我们考察了原料配比、催化剂、反应时间和反应温度对合成产率的影响,得到了最佳合成条件。在最佳条件下的产率为67%,比文献报道收率提高了20%。2.以4-叔丁基杯[8]芳烃、氯磷酸二乙酯为原料,得到了全取代的4-叔丁基杯[8]芳烃磷酸酯衍生物,并表征了其结构。我们考察了原料配比、反应时间、反应温度对合成产率的影响,得到了最佳的合成条件,在此条件下的产率为92%。3.以4-叔丁基杯[8]芳烃及其磷酸酯衍生物为萃取剂,对镧和铈进行了萃取研究。考察了pH值、萃取剂浓度、萃取相比、萃取时间、萃取温度等条件对萃取镧、铈的影响。结果表明,pH=6.5、时间为1h、萃取相比为1:1时萃取效率最高,且萃取反应是一个吸热、自发的过程。4-叔丁基杯[8]芳烃及其磷酸酯衍生物对镧、铈均有较好的萃取率,但杯[8]芳烃磷酸酯衍生物的萃取率更高,一般高10%,并且在相同条件下,磷酸酯衍生物萃取镧比萃取铈的萃取率高6%。这说明杯[8]芳烃磷酸酯衍生物对镧、铈离子的萃取性能比杯[8]芳烃更好,并且萃取镧和萃取铈的萃取能力有较显著的差异,若利用多级离心分馏萃取通过足够多的萃取级数理论上可以实现镧、铈离子的完全分离。4.初步研究了4-叔丁基杯[8]芳烃及其磷酸酯衍生物对金属离子的萃取机理。实验表明磷酸酯衍生物对轻稀土萃取能力较强且有一定的识别能力。这可能是由于杯芳烃酚羟基被磷酸酯基取代后,一方面引入的磷氧基团的孤对电子参与配位的能力更强,络合能力更强,故萃取能力更强;另一方面加入的磷酸酯基使得空间位阻加大,其空腔大小可能与稀土离子更接近,对镧和铈离子有一定的选择性。