课题组长

研究方向

　　1. 新型中性磷萃取剂开发与氟碳铈矿清洁分离工艺

   氟碳铈矿是我国重要的稀土矿种，全国90%以上的稀土资源含有氟碳铈矿。这些稀土矿中铈的含量都占总稀土50%左右，放射性钍元素含量约0.2%，氟含量约6%。针对稀土资源的组份特点和铈易氧化的特性开发特效萃取剂，实现四价铈、氟和钍的萃取分离，是实现这些稀土资源清洁冶炼的重要思路。课题组遵循这一研究思路，自主设计合成并批量制备了新型中性磷萃取剂Cextrant 230。Cextrant230正是为满足这一需要而研发出来的廉价高效萃取剂，具有优先萃取分离四价铈、铈氟络离子和钍的优良性能，是20年来唯一具有工业化应用前景的国产稀土萃取剂。基于该新型萃取剂的“氟碳铈矿铈（IV）、氟、钍、稀土（III）萃取分离流程”已于2015年在四川江铜稀土公司完成扩大试验，并通过了专家验收。专家组一致认为该项目将自主合成的新型萃取剂用于氟碳铈矿铈（IV）、氟、钍、稀土（III）萃取分离流程，具有创新性，经济、环境和社会效益显著，达到国际先进水平，并入选“2015年中国稀土十大科技新闻”。

　　

 

　　基于新萃取剂的氟碳铈矿清洁分离工艺（左）和扩大试验验收会（右）

　　

　　2018年末，自主研发的Cextrant230萃取剂成功实现了4立方米反应釜规模的生产。Cextrant230萃取剂的规模化生产为基于该萃取剂的稀土分离新工艺的产业化提供了萃取剂保障，将极大地推动新工艺在我国北方稀土资源包括包头稀土矿和四川稀土矿中的应用，助力我国保持在稀土冶炼工艺方面的领先地位。同时，该萃取剂的规模化生产也将极大推动其在其它金属矿产分离及工业废弃物回收方面的应用。该工艺的产业化将率先在四川江铜稀土有限公司进行。

　　

　　萃取剂工业合成和Cextrant 230产品

　　

　　2.核纯钍连续批量制备工艺开发

　　钍是我国稀土资源中一种重要的伴生元素，也是一种重要的核能燃料，而核纯钍的分离制备是钍核能开发的重要前提。在中科院战略性先导科技专项、国家973项目、国家自然科学基金等项目支持下，课题组在核纯钍连续批量制备方面取得了如下创新性成果：(1)开发出全新的核纯钍溶剂萃取体系，解决了萃取过程中微乳对杂质的夹带难题，实现了钍和杂质元素的高效分离，突破了溶剂萃取制备超低杂质含量物质的极限；(2)克服了传统高纯物质分离工艺如柱分离技术不能连续生产的缺点，实现了核纯钍样品的连续批量制备，保障了中科院钍基熔盐堆核能系统先导专项的顺利进行，长春应化所成为国内唯一掌握核纯钍连续批量制备技术的单位；(3)与前述稀土清洁分离工艺相耦合，掌握了从钍资源高效分离提取到核纯钍制备的成套溶剂萃取技术，为我国钍基核能研发提供了坚实的原料生产技术保障。

　　

　　核纯级钍制备技术

　　

　　3. 杯芳烃核簇和纳米笼化合物

　　系统研究了杯芳烃与稀土离子(钍)及过渡金属形成的多核簇化合物，通过构造M4-杯芳烃二级构造单元(SBUs)，并创新性地引入三元羧酸辅助配体得到了系列纳米配位笼化合物，其外径最大达到5.0 nm，空腔内径达到2.3 nm；并进一步将该类配位笼化合物的合成扩展到含氮辅助配位体系，成功制得了不同的配位笼化合物，对各种核簇的形成规律及核簇超分子堆积方式有了一定的理解。相关内容已在JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、Coord. Chem. Rev.、Chem. Commun.、Inorg. Chem.、Dalton Trans.、Cryst. Growth Des.等杂志上发表系列论文。