张旭同学关于熔盐法合成新型晶态铀硅酸盐的工作被Inorganic Chemistry接收,祝贺!
安全处理与处置乏燃料后处理产生的高放废物是一项艰巨的挑战,目前高放废物主要的处置方法是玻璃固化,开发新型的高放废物固化材料一直是本领域的热点问题。与玻璃体相比,晶态材料具有良好的结晶有序度,使其具备更强的结构稳定性及更高的装载量,有望作为潜在的放射性核素宿主材料。因此,探索新的晶态核素固化体并研究其结构-组成关系是我们的关注点。
本工作中,研究团队聚焦于高熔点和强稳定性的铀硅酸盐晶态材料,并在惰性气氛下利用熔盐法成功地合成了5例新型铀硅酸盐化合物。熔融盐作为一种良好的多功能介质,可以溶解氧化物反应底物并有效稳定金属中心,而氩气气氛的使用是为了去除空气中的氧气以避免低价铀中心被氧化,因此,在以上铀硅酸盐化合物中,铀金属中心表现出多种不同的铀氧化态(IV, V, VI)。同时,这些化合物中的硅氧四面体单元也呈现出不同程度的聚合形态,并具有从零维至三维的不同拓扑结构。进一步的研究发现,熔盐组分的不同、U/Si投料比等反应条件对产物类型有显著影响。例如,在KCl/KF熔盐中可得到含U(VI) 的铀硅酸盐产物,但当用CsCl/CsF替代KCl/KF时,则得到含U(V)或混合价U(V)和U(IV) 的铀硅酸盐产物。该研究证实了通过优化调整熔融反应环境促进低价锕系晶体材料形成这一方法的可行性,为熔盐法合成新的晶态固化体材料提供了参考。在后续工作中,研究团队将继续探索这些铀硅酸盐化合物作为核废料储存介质的应用潜力。
文章信息:Xu Zhang, Tao Bo, Zhi-wei Huang, Zhi-heng Zhou, Kong-qiu Hu, Wei-qun Shi*, Lei Mei*. Exploring the Valence Diversity of Uranium by Flux Growth of Uranium Silicate under Inert Atmosphere. Inorg. Chem. 2024, accepted.