貴金屬釕（Ru）是乏燃料中關(guān)鍵裂變產(chǎn)物的一種。一方面，其在乏燃料中的產(chǎn)額較高、半衰期較長(zhǎng)（¹⁰⁶Ru:374天），且具有很強(qiáng)的放射性。另一方面，Ru的化學(xué)行為極為復(fù)雜，在硝酸介質(zhì)中以多價(jià)態(tài)（0～8）存在，并能與不同配體形成多種絡(luò)合物，化學(xué)性質(zhì)多變。Ru的存在會(huì)對(duì)乏燃料后處理的主工藝造成影響，還會(huì)對(duì)后續(xù)高放廢液的固化操作產(chǎn)生重要干擾。因此，研發(fā)Ru的高效分離材料，將其從高放廢液中分離出來(lái)，將有利于后處理各工藝環(huán)節(jié)的高效運(yùn)行。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)“恒溫反應(yīng)-洗滌-旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)-柱層析”萃取劑合成方案。本項(xiàng)目擬制備新型硫代二酰胺和三酰胺萃取劑，選擇不同的酰化條件、反應(yīng)周期，以確定最佳合成路徑及合成配方，解析萃取劑的結(jié)構(gòu)特征以及對(duì)Ru的萃取效果。針對(duì)萃取性能，本項(xiàng)目考察包括溶液硝酸濃度、飽和萃取容量、萃取動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)以及萃取劑濃度對(duì)萃取分配系數(shù)的影響，獲得最佳工藝參數(shù)。本項(xiàng)目擬通過(guò)量子化學(xué)DFT計(jì)算，結(jié)合紅外表征，從原子層面揭示Ru的萃取機(jī)理。

本項(xiàng)目成功合成新型含軟N-和S-酰胺類萃取劑NTAamide和MTTDGA，雜質(zhì)少、產(chǎn)率高，實(shí)驗(yàn)測(cè)得產(chǎn)率>95%。萃取實(shí)驗(yàn)表明，NTAamide適宜的最佳酸度為0.1M HNO₃，萃取Ru的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，MTTDGA適宜的最佳酸度為6M HNO₃，萃取Ru的反應(yīng)為放熱反應(yīng)；NTAamide：MTTDGA=3：1為最佳協(xié)同萃取劑比例，以MIBK為稀釋劑，在0.1M HNO₃下萃取Ru萃取率＞95%，飽和萃取容量＞7g/mol。量子化學(xué)計(jì)算揭示了Ru可能的萃取機(jī)制為，Ru接受來(lái)自配體原子的電子，形成離子鍵，從而被穩(wěn)定萃取。

項(xiàng)目成員目前以第一作者身份在Hydrometallurgy投稿論文（SCI,with editor）。