离子液体作为一种“绿色溶剂”,相较于传统的有机溶剂在乏燃料后处理领域具有较大的应用潜力。了解金属离子在离子液体中的络合行为对于进一步拓展离子液体在该领域的应用具有重要意义。本论文利用光谱学、微量量热和理论计算等表征技术和手段,针对铀酰离子U（VI）在离子液体C₄minNTf₂介质中与若干配体的络合行为开展了基础研究,鉴定了络合物的种类,获得了络合反应的稳定常数、焓变、熵变等重要热力学参数。在U（VI）与硝酸根离子的络合行为研究中,发现U（VI）与硝酸根在离子液体中生成三种络合物:UO₂（NO₃）⁺、UO₂（NO₃）₂和UO₂（NO₃）₃^-,逐级平衡常数依次为logk₁=4.5、logk₂=3.7、logk₃=3;通过密度泛函理论（DFT）计算优化得到了UO₂（NO₃）₃^-的配位构型;在水含量较少的离子液体中,生成络合物的反应主要为放热,而在水含量相对较多的离子液体中,反应主要为吸热。在U（VI）与冠醚的络合行为研究中,考察了三种不同结构冠醚（18C6、DCH18C6、DtBuCH18C6）与U（VI）的络合。研究结果表明,在离子液体中U（VI）与三种冠醚均形成1:1型络合物UO₂（18C6）²⁺、UO₂（DCH18C6）²⁺、UO₂（DtBuCH18C6）²⁺,络合常数分别为4.0、4.10、4.16,且通过DFT计算配位构型发现络合物均为内层包合物;通过量热滴定实验发现络合反应均为吸热反应;另外,UO₂（18C6）²⁺的络合常数随着离子液体含水量的增加而逐渐减小。在U（VI）与CMPO的络合行为研究中,分别在“干”离子液体（水含量小于250μg/g）和“湿”离子液体（水含量约12500μg/g）进行了对比实验。结果表明,在两种离子液体中U（VI）与CMPO均生成三种络合物(UO₂L²⁺、UO₂L₂²⁺、UO₂L₃²⁺,L:CMPO),在“干”离子液体中逐级累积的平衡常数比在“湿”离子液体中至少高出1个数量级;此外,“干”离子液体中的络合反应为放热反应,熵为正值且熵变较小,在“湿”离子液体中的络合反应为吸热反应,熵变较大;在双相萃取体系中,利用萃取剂CMPO萃取水相中的硝酸铀酰,对比萃合物光谱和单相体系拟合得到的络合物光谱,鉴定了萃合物结构为UO₂L₃²⁺,且萃取反应为吸热反应,升高温度有利于萃取反应的进行。