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含有放射性污染物的废料、废水对环境有着严重的威胁,这些放射废料中的有毒物质可以随着地下水流动而转移,污染水资源。铀是泥土、地下水中最常见的放射性污染物。而地下水中铀的存在形式又常为铀酰离子UO(?)及其可溶性配合物。
含铀配合物的合成及其特性的研究对核燃料的提取与分离,乏燃料后处理、同位素制备和环境化学等过程中具有十分重要的意义,可以实现核废料的再利用。由于含铀化合物具有很好的光催化性质及良好的荧光性质,因此这一类光学材料的研究引起人们的重视。
在本论文中,我们从分子设计的思想出发,运用水热法合成了四种新颖的配位化合物,分别如下:
1.水热条件下合成了一种含有铀的超分子化合物[UO2Cl4][pHenH]2(pHen=1,10-邻菲罗啉),并利用X射线单晶衍射,红外光谱,紫外光谱和荧光光谱进行分析。晶体结构分析表明,该化合物由两个pHen分子,一个阴离子[UO2C14]2-组成.红外光谱和X-射线单晶衍射表明,标题化合物的三维框架是由C-H··Cl和C-H··O弱氢键相互作用建立起来的。中央铀原子是六配位,配位原子为四个氯原子和两个氧原子。此外,邻菲罗啉没参与配位而是利用静电作用力、氢键和π··π堆积与[UO2Cl4]2-相互作用,这是在以前的文献中很少看到。带有铀原子的阴离子是一种扭曲八面体结构。我们还利用溶胶凝胶法合成了化合物的PVA薄膜。标题化合物和薄膜都有强的荧光性。
2.合成了一种异三核铀-钾配位聚合物UO2K2(pdc)2·3H2O(H2pdc=吡啶-2,6二羧酸)并进行晶体分析,X射线单晶衍射结果表明该晶体为C2/c空间群,晶胞参数:a=18.885(6)A,b=14.900(5)A,c=7.402(2)(?),α=90.00°,β=111.104(10)°,γ=90.00°。中心铀原子,钾原子通过配体PDC上两个氮原子,六个氧原子连接在一起。同时,U-K-K-U-K-K-U个波浪型的配位聚合物长链。另外,π…π堆积作用对配位聚合物的形成也起到了重要的作用。
3.利用水热合成的方法合成了一种含铀化合物[U(CO3)3(H2O)2]·2H2O。并利用X射线单晶衍射对其晶体结构进行分析,结果表明,该化合物由三个碳酸根离子,一个U6+组成。化合物以弱的氢键O-H…O相互作用的形式,形成三维结构。中间的铀原子与三个碳酸根离子,两个水分子配位,形成八配位。化合物具有六边形网状结构,六边形的六个顶点共平面,六边形中间有一个孔洞。这种结构在筛选大小匹配的分子,或者对特定分子进行识别方面,可能具有潜在的应用。
4.以UO2和间苯二甲酸(1,3-BDC)为原料,采用水热法在170℃合成了一种配合物UO2(1,3-BDC)2·2H2O。通过元素分析、热分析、红外光谱、紫外光谱等测试技术对其进行了表征。