專利名稱：一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー類柱[5]芳烴衍生物及其應(yīng)用，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物及其應(yīng)用，屬于稀土元素與釷(IV)和鈾(VI)選擇性分離萃取劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能源問(wèn)題是當(dāng)今世界面臨的ー個(gè)最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一，低碳的產(chǎn)品事關(guān)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，與其它能源相比，核能具有高效、清潔、高能等諸多優(yōu)點(diǎn)。釷和鈾同屬錒系元素，是核燃料的基本來(lái)源，在核化學(xué)中占有重要位置，例如，目前廣泛應(yīng)用的熱中子反應(yīng)堆是以235U為燃料，而232Th可經(jīng)中子轟擊產(chǎn)生233U,是ー種潛在的核燃料，因此，選擇性分離釷和鈾對(duì)核燃料的循環(huán)利用有著重要的意義。我國(guó)的稀土資源儲(chǔ)量豐富，已探明的稀土資源量約6588萬(wàn)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(dú)居石含有相當(dāng)比重的釷，然而由于鑭系收縮造成的/區(qū)兩個(gè)周期元素的原子半徑和化學(xué)性質(zhì)非常相似，從稀土元素中選擇性分離釷和鈾元素并非易事，目前雖已開發(fā)出多種的分離方法如沉淀法、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(fā)法等，但溶劑萃取技術(shù)仍然占有主導(dǎo)地位。目前常用的萃取劑主要是含酰胺類、含磷供體類、含氮供體類和含硫供體類等有機(jī)小分子。例如Cyanex 932有報(bào)道用于模擬從獨(dú)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(bào)道用于從優(yōu)溶鋯渣萃取分離釷和鈾(參考:プR(shí)acIioanaL Nucl.Chem.2012，292, 355 - 360);公開號(hào)為101638722的中國(guó)專利報(bào)道了萃取劑辛基苯基-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；酰胺類萃取劑有報(bào)道用于從硝酸鹽介質(zhì)中萃取分離釷和鈾(參考:5W卿^位か.1on Exc.1995，13, 391-413);丙ニ酰胺類聚合物有報(bào)道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(shí)現(xiàn)鈾對(duì)釷的選擇性分離(參考:7 ム2005，65, 179-184);公開號(hào)為101529528的中國(guó)專利報(bào)道了酰胺甲醚類萃取劑報(bào)道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(bào)道從酸性介質(zhì)中高效萃取釷、鈾和稀土元素。上述專利或者文獻(xiàn)中所用的小分子萃取劑的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬離子的濃度，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(shí)現(xiàn)萃取分離，且有些對(duì)稀土離子也表現(xiàn)出較高的萃取效果，導(dǎo)致對(duì)釷和鈾選擇性分離變低。釷和鈾離子的配位數(shù)很高，一般在8個(gè)配位數(shù)以上，配體在和金屬離子結(jié)合時(shí)采取一定的空間構(gòu)型實(shí)現(xiàn)配位。為了提高萃取劑對(duì)離子的萃取能力和選擇性，應(yīng)該將具有配位能力的官能團(tuán)引入到特定的平臺(tái)，通過(guò)配位基的螯合作用和平臺(tái)的預(yù)組織作用來(lái)提高配合物的穩(wěn)定性和對(duì)離子的選擇性識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)離子的選擇性分離。柱芳烴是近來(lái)年發(fā)展起來(lái)的新型環(huán)狀化合物，其作為杯芳烴的類似物，橋連亞甲基在苯環(huán)單元的對(duì)位，是ー類具有柱狀結(jié)構(gòu)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在解決現(xiàn)有萃取劑在從稀土元素中選擇性分離釷和鈾時(shí)消耗量大，萃取能力低，選擇性不強(qiáng)，萃取速度慢的問(wèn)題，提供了一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物，本發(fā)明將柱[5]芳烴作為預(yù)組織平臺(tái)，把具有配位基團(tuán)的氧化膦引入到柱[5]芳烴上，利用其多官能團(tuán)的螯合作用，從而實(shí)現(xiàn)從稀土元素中對(duì)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(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物，其特征在于: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(jié)構(gòu):
權(quán)利要求
1.一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物，其特征在于: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(jié)構(gòu):
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(yīng)用，其特征在于: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(jié)構(gòu):
3.根據(jù)權(quán)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(yīng)用，其特征在于: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(jù)權(quán)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(yīng)用，其特征在于: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(jù)權(quán)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(yīng)用，其特征在干: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于1，水相中各離子的濃度均不小于1.0X10_4 mol dm_3。
6.根據(jù)權(quán)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(yīng)用，其特征在干:在所述的萃取分離中，所述的萃取劑經(jīng)稀釋劑稀釋后的濃度不小于1.0XKT4 mol dnT3。
7.根據(jù)權(quán)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(yīng)用，其特征在干:所述的稀釋劑為ニ氯甲烷或三氯甲烷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化膦修飾的柱[5]芳烴衍生物及其應(yīng)用，屬于稀土元素與釷(Ⅳ)和鈾(Ⅵ)選擇性分離萃取劑技術(shù)領(lǐng)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，作為萃取劑用于從稀土元素中選擇性分離釷和鈾，且還能實(shí)現(xiàn)在一定程度上錒系元素之間鈾對(duì)釷的選擇性分離；本發(fā)明中萃取劑氧化膦修飾的柱[5]芳烴組成單一、化學(xué)穩(wěn)定性良好，合成簡(jiǎn)單易得，可適合于工業(yè)生產(chǎn)，且萃取劑用量少，可以在高酸性下用于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(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明產(chǎn)品具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)際的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07F9/53GK103087101SQ201310033390
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者馮文, 方玉宇, 袁立華, 吳雷, 陳龍 申請(qǐng)人:四川大學(xué)