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關鍵詞：鈾酰離子 離子液體 亞砜

二烷基亞砜是一種常用萃取劑，通常在十二烷、二甲苯等分子稀釋劑存在的情況下從礦物的酸性溶液中提取的錒系元素。它們的堿度不是很高，介于三烷基磷酸酯(TBP)和氧化膦之間，并且這兩種類型對于錒系元素和其它貴金屬離子的萃取都很有效。

與此同時，近年來室溫離子液體(RTILs)被廣泛應用于各種領域，包括與核燃料循環有關的分離過程，特別是在乏燃料后處理過程中從各種裂變產物中分離出目標物質，并最后用于回收產物。由于RTILs在不同的萃取條件下具有不可預測性和不同的萃取機理，因此對RTILs的關注似乎更多地轉移到了對其基本化學性質的理解上。RTILs具有溶解許多有機和無機材料的能力，也使它們具有作為稀釋劑、萃取劑和其他介質的價值。

近日，孟買Bhabha原子研究中心的M. S. Murali等人研究了三種對稱二烷基亞砜R2SO，在離子液體(C8mimPF6)稀釋劑中提取鈾酰離子的能力。研究人員用斜率分析和循環伏安法對提取的鈾酰化合物進行了化學計量和氧化還原特性研究。用小角X射線散射法研究了萃取劑DEHSO在離子液體中的聚集行為，并與十二烷中的DEHSO進行了比較。

圖1. 三種烷基亞砜的結構

（圖片來源：J. Radioanal. Nucl. Chem.）

圖2. 三種萃取劑萃取效率隨硝酸濃度變化圖

（圖片來源：J. Radioanal. Nucl. Chem.）

研究人員發現，三種配體對鈾酰離子的D值均隨酸度的增加而增大。并且1 M硝酸濃度以上時萃取順序為：DEHSO>DIASO>DHSO。DEHSO和DIASO都具有有支鏈的烷基鏈，說明具有支鏈取代基的亞砜的萃取效率高于直鏈型的萃取劑。此外，DEHSO相比于DIASO，其具有的更長烷基鏈使其表現出更好的萃取效果。研究人員推測這可能是由于DEHSO支鏈更長，使得其與本身及金屬-亞砜具有更多相互作用，并導致金屬-亞砜配合物在稀釋劑中的溶解度更高。

圖3. 鈾與亞砜復合物的斜率分析

（圖片來源：J. Radioanal. Nucl. Chem.）

圖4. 不同物質及不同比例的小角X射線散射譜圖

（圖片來源：J. Radioanal. Nucl. Chem.）

為了了解與鈾酰離子有關的萃取劑分子的數量，研究人員進行了配體濃度[S]的變化。發現斜率值不同但接近2。因此，含亞砜的鈾酰離子的主要種類是：UO2(NO3)2·2S.斜率值的差異可能是由于萃取劑的非理想行為所致，這通常是由于這些萃取劑在離子液體稀釋劑中的硝酸吸收或其聚集性不同而導致的。隨后，研究人員通過一系列小角X射線散射實驗證明了亞砜在離子液體中存在聚集現象，而在十二烷中不發生聚集。

綜上所述，該研究發現具有支鏈烷基取代基的亞砜（DEHSO和DIASO）的萃取效率高于具有直鏈烷基的亞砜（DHSO）的萃取效率。并且在具有支鏈烷基的亞砜中，具有更長烷基鏈的物質的萃取效率更高。

原文鏈接：

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10967-019-06537-2

原文作者：

M. S. Murali, Santosh L. Gawali, P. A. Hassan, R. B. Gujar

DOI: 10.1007/s10967-019-06537-2