在化石能源日渐枯竭的当今,核能作为一种高效、清洁的新型能源,其开发利用受到重视。然而核电站产生的核废液可能会对公众健康构成严重威胁,进一步提高了对高放核废液处理的要求。其中137Cs+和90Sr2+离子半衰期最长,是高放核废液副产物中危害最大的元素。离子交换法是一种去除高放核废液中137Cs+和90Sr2+的有效方式。金属硫属化物作为一类高效的离子交换材料,具有可以快速交换平衡、吸附容量大、高选择性等众多的优点。开发高效、低廉、易于大量合成的硫属离子交换材料,将其用于去除水溶液中Cs+、Sr2+,这对我国核能的发展具有重要的意义。另一方面,稀土元素(REEs)作为一种战略性资源在荧光、永磁、催化、超导材料等领域具有广泛应用。其开采与应用可能造成稀土离子在环境中的泄露,而造成对公众健康的不利影响和资源的浪费。因此有必要发展一种有效的离子交换剂对其进行回收。本论文着重探索锡基硫属化物的合成、表征及其对Cs+、Sr2+、Ln3+的离子交换性能:1、利用水热合成法得到了一例以二甲胺和三甲胺阳离子为模板的具有二维阴离子骨架结构的硫属化合物[Me2NH2]4/3[Me3NH]2/3Sn3S7~1.25H2O(FJSM-SnS)。通过单晶、热重-质谱、质谱和元素分析等手段证实了结构中存在反应过程中原位生成的[Me3NH]+阳离子。FJSM-SnS晶态材料具有可一步合成得到大量纯相、原子利用率高、合成原料相对廉价、组分简单均一等优点。另外尝试在硫代锡酸盐体系引入异金属Mn和Cu,得到了三例异金属硫代锡酸盐:2D-MnSnS3(1,2-DACH)(1,2-DACH = 1,2环己二胺)、2D-K2Cu2Sn2S6·xH2O、3D-K4Cu8Sn3S12·xH2O。2、FJSM-SnS中的[Me2NH2]+和[Me3NH]+可以被Cs+和Sr2+交换。通过一系列表征确定了 Cs+交换后的化合物结构为Cs2Sn3S7·4.5H20(FJSM-SnS-Cs)。经过系统的Cs+和Sr2+离子交换实验包括动力学、吸附模型、模拟地下水、耐酸碱性、应用离子交换层析柱等实验证实FJSM-SnS是一种高效的去除Cs+和Sr2+的新型离子交换材料。Cs+和Sr2+离子交换可以在5min内达到平衡;最大吸附量分别为408.91 ± 29.1 mg/g(Cs+)和65.19 ± 4.8 mg/g(Sr2+);在pH = 0.7～12.7范围内都可以维持其柔性骨架结构;在模拟复杂地下水条件下保持较高的分配系数(Kd)。在模拟离子交换柱实验中,Cs+的去除率保持在96.13%～98.82%,而Sr2+的去除率维持在接近100%。其优异的Cs+和Sr2+离子交换性能和经济的合成为其在高放核废液处理的实际应用提供可能。3、我们还系统研究了 FJSM-SnS对稀土离子(Ln3+)的离子交换性能。其对Ln3+具有较快的离子交换速度(<5min)、较大的最大吸附量(Eu3+:139.82 ±3.42;Tb3+:147.05±4.53mg g-1)、对A13+和Fe3+有较高的选择性,在模拟离子交换柱实验对Ln3+去除率可以达到99.0%。本研究对于发展硫属离子交换材料应用于富集回收水环境中的稀土元素具有重要意义。