一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物及其應用的製作方法
2023-12-10 03:32:16 2
專利名稱：一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー類柱[5]芳烴衍生物及其應用，更具體地說，本發明涉及一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物及其應用，屬於稀土元素與釷(IV)和鈾(VI)選擇性分離萃取劑技術領域。
背景技術：
能源問題是當今世界面臨的ー個最嚴峻挑戰之一，低碳的產品事關社會、經濟和環境的可持續發展，與其它能源相比，核能具有高效、清潔、高能等諸多優點。釷和鈾同屬錒系元素，是核燃料的基本來源，在核化學中佔有重要位置，例如，目前廣泛應用的熱中子反應堆是以235U為燃料，而232Th可經中子轟擊產生233U,是ー種潛在的核燃料，因此，選擇性分離釷和鈾對核燃料的循環利用有著重要的意義。我國的稀土資源儲量豐富，已探明的稀土資源量約6588萬噸，釷和鈾作為稀土礦中的組成成分之一，往往與大量稀土元素共存，例如磷釔礦中含有釷和鈾，獨居石含有相當比重的釷，然而由於鑭系收縮造成的/區兩個周期元素的原子半徑和化學性質非常相似，從稀土元素中選擇性分離釷和鈾元素並非易事，目前雖已開發出多種的分離方法如沉澱法、溶劑萃取法(液-液萃取)、離子交換法、電解精煉法、金屬還原萃取法和揮發法等，但溶劑萃取技術仍然佔有主導地位。目前常用的萃取劑主要是含醯胺類、含磷供體類、含氮供體類和含硫供體類等有機小分子。例如Cyanex 932有報導用於模擬從獨居石中萃取分離釷、鈾和稀土元素(參考:J.RacIioanaL Nucl.Chem.2002, J57, 451 - 456) ;N235 和 P350 有報導用於從優溶鋯渣萃取分離釷和鈾(參考:プRacIioanaL Nucl.Chem.2012，292, 355 - 360);公開號為101638722的中國專利報導了萃取劑辛基苯基-N，N- ニ異丁基胺甲基氧化膦在離子液體做稀釋劑條件下可以高效地萃 取分離鈾；醯胺類萃取劑有報導用於從硝酸鹽介質中萃取分離釷和鈾(參考:5W卿^位か.1on Exc.1995，13, 391-413);丙ニ醯胺類聚合物有報導用作萃取劑選擇性地萃取分離釷和鈾，此外還能在一定的條件下還能實現鈾對釷的選擇性分離(參考:7 ム2005，65, 179-184);公開號為101529528的中國專利報導了醯胺甲醚類萃取劑報導了在高酸性條件下可一起萃取分離釷和鈾；雙齒中性膦類萃取劑也報導從酸性介質中高效萃取釷、鈾和稀土元素。上述專利或者文獻中所用的小分子萃取劑的濃度遠遠大於金屬離子的濃度，因此往往需要用萃取劑的量是被萃取離子量20至100倍才能實現萃取分離，且有些對稀土離子也表現出較高的萃取效果，導致對釷和鈾選擇性分離變低。釷和鈾離子的配位數很高，一般在8個配位數以上，配體在和金屬離子結合時採取一定的空間構型實現配位。為了提高萃取劑對離子的萃取能力和選擇性，應該將具有配位能力的官能團引入到特定的平臺，通過配位基的螯合作用和平臺的預組織作用來提高配合物的穩定性和對離子的選擇性識別，從而實現對離子的選擇性分離。柱芳烴是近來年發展起來的新型環狀化合物，其作為杯芳烴的類似物，橋連亞甲基在苯環單元的對位，是ー類具有柱狀結構的分子(參考プAm.Chem.Soc.2008, 130,5022 - 5023 \Angew.Chem.1nt.Ed.2009, 48, 9721 - 9723 -,Eur.J.0rg.Chem.2011，5331 - 5335)。
發明內容
本發明g在解決現有萃取劑在從稀土元素中選擇性分離釷和鈾時消耗量大，萃取能力低，選擇性不強，萃取速度慢的問題，提供了一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物，本發明將柱[5]芳烴作為預組織平臺，把具有配位基團的氧化膦引入到柱[5]芳烴上，利用其多官能團的螯合作用，從而實現從稀土元素中對釷和鈾離子的選擇性分離，其作為萃取劑在較高酸性條件下能夠高效地從稀土離子中選擇性分離釷和鈾。為了實現上述發明目的，本發明的具體技術方案如下:
一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物，其特徵在於:所述的氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物為ニ苯基氧化膦取代柱[5]芳烴，具有如下結構:
權利要求
1.一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物，其特徵在於:所述的氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物為ニ苯基氧化膦取代柱[5]芳烴，具有如下結構:
2.一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物作為萃取劑在從稀土元素中選擇性萃取分離釷和鈾的應用，其特徵在於:所述的氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物為ニ苯基氧化膦取代柱[5]芳烴，具有如下結構:
3.根據權利要求2所述的ー種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物作為萃取劑在從稀土元素中選擇性萃取分離釷和鈾的應用，其特徵在於:在所述的萃取分離中，水相中硝酸的濃度為 0.1 3.0 mol dm 3。
4.根據權利要求3所述的ー種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物作為萃取劑在從稀土元素中選擇性萃取分離釷和鈾的應用，其特徵在於:在所述的萃取分離中，水相中硝酸鈉的濃度為 0.1 4.0mol dnT3。
5.根據權利要求2所述的ー種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物作為萃取劑在從稀土元素中選擇性萃取分離釷和鈾的應用，其特徵在幹:在所述的萃取分離中，所述的萃取劑與各金屬離子的摩爾比值均不小於1，水相中各離子的濃度均不小於1.0X10_4 mol dm_3。
6.根據權利要求2 所述的ー種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物作為萃取劑在從稀土元素中選擇性萃取分離釷和鈾的應用，其特徵在幹:在所述的萃取分離中，所述的萃取劑經稀釋劑稀釋後的濃度不小於1.0XKT4 mol dnT3。
7.根據權利要求6所述的ー種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物作為萃取劑在從稀土元素中選擇性萃取分離釷和鈾的應用，其特徵在幹:所述的稀釋劑為ニ氯甲烷或三氯甲烷。
全文摘要
本發明涉及一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物及其應用，屬於稀土元素與釷(Ⅳ)和鈾(Ⅵ)選擇性分離萃取劑技術領域。所述的氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物為二苯基氧化膦取代柱[5]芳烴，作為萃取劑用於從稀土元素中選擇性分離釷和鈾，且還能實現在一定程度上錒系元素之間鈾對釷的選擇性分離；本發明中萃取劑氧化膦修飾的柱[5]芳烴組成單一、化學穩定性良好，合成簡單易得，可適合於工業生產，且萃取劑用量少，可以在高酸性下用於從稀土元素中選擇性分離釷和鈾，此外該萃取劑還具有萃取速度、分相速度快等優點，本發明產品具有很好的經濟效益和實際的應用前景。
文檔編號C07F9/53GK103087101SQ201310033390
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者馮文, 方玉宇, 袁立華, 吳雷, 陳龍 申請人:四川大學