高放廢液中錒系離子分離研究進展Ⅰ．雙酰胺莢醚與錒系離子的配位化學(xué)

田國新

中國原子能科學(xué)研究院 放射化學(xué)研究所，北京 102413

1 錒系元素分離背景

安全利用核能面臨的一個重要問題是如何處理處置乏燃料和高放射性廢液（簡稱高放廢液，HLW）。核電站利用核燃料中的可裂變物質(zhì)，主要是235U，在反應(yīng)堆中發(fā)生裂變反應(yīng)時釋放的能量發(fā)電。但除了可裂變材料發(fā)生裂變反應(yīng)外，核燃料中的一些成分，如238U，會通過中子俘獲反應(yīng)生成壽命長、毒性高的超鈾元素。在核電站的運行過程中，核燃料中的裂變產(chǎn)物和超鈾元素逐漸積累，經(jīng)過一段時間后就必須將這些核燃料卸出來，即產(chǎn)生了乏燃料。這是因為一些裂變產(chǎn)物的中子俘獲界面很高，積累到一定濃度后會影響反應(yīng)堆的正常運行。從反應(yīng)堆中卸出的乏燃料主要由大量的鈾、少量的裂變產(chǎn)物、極少量的超鈾元素組成。以典型的壓水堆乏燃料為例，其質(zhì)量組成為大約95%的238U、0．5%的235U、3%的裂變產(chǎn)物、1%的239Pu以及很少量的超鈾元素。目前，對于如何處理處置乏燃料有兩種主要的選擇。一種選擇是一次通過法，簡單地講就是將乏燃料元件直接存入深地層地質(zhì)處置庫。一次通過法的優(yōu)點是簡便、因操作而導(dǎo)致放射性物質(zhì)擴散的幾率比較小、短期經(jīng)濟性好；缺點是鈾資源利用率低、需地質(zhì)儲存的高放廢物體積大。另一種選擇是核燃料后處理循環(huán)法，主要是用后處理方法將乏燃料中占大部分的鈾和钚分離出來，重新用來制造燃料元件進行發(fā)電；含有少量的裂變產(chǎn)物和超鈾元素的高放廢液可以玻璃固化后地質(zhì)儲存，也可以將放射性的裂變產(chǎn)物和超鈾元素分離出來根據(jù)其性質(zhì)利用起來或使其在特殊的核裝置中嬗變。核燃料后處理循環(huán)法的優(yōu)點是鈾資源利用率高、高放廢物體積??；缺點是在后處理過程中因操作多導(dǎo)致放射性物質(zhì)擴散的幾率大、短期經(jīng)濟效益差。

核燃料后處理循環(huán)起源于核武器計劃中從輻照過的天然鈾組件中分離钚的流程?，F(xiàn)在唯一商業(yè)運行的核電站乏燃料后處理流程是改進的“钚鈾萃取法”，即PUREX流程（以30%磷酸三丁酯（TBP）為萃取劑）。其基本功能與武器計劃中的PUREX流程相同，就是將乏燃料中的鈾和钚與其它成分分離。盡管現(xiàn)在的后處理流程可以回收乏燃料中絕大部分的鈾和钚，但同時產(chǎn)生了大量的高放廢液。該高放廢液中包含了在反應(yīng)堆中產(chǎn)生的除钚以外的所有長壽命、高毒性錒系元素镎（Np）、镅（Am）、鋦（Cm）和強放射性的裂變產(chǎn)物鍶（Sr）、銫（Cs）及少量的沒有被提取完全而殘留的鈾（U）和钚（Pu）。從發(fā)展核能開始，如何進一步處理乏燃料后處理過程中產(chǎn)生的高放廢液一直是核工業(yè)的一個主要研究課題。如果直接將該廢液固化處理，埋藏在地質(zhì)處置庫中，則所含的錒系元素需要經(jīng)過數(shù)百萬年的衰變才能達到對人類無害的水平?？墒?，對于這樣長的時間跨度，根據(jù)目前現(xiàn)有的知識，人們還無法預(yù)測埋藏放射性物質(zhì)的地質(zhì)處置庫是否足夠穩(wěn)定。解決這一問題的一個方法是從高放廢液中將含量很少的錒系元素分離出來，使高放廢液變成不含長壽命α核素的非α廢液。這樣的廢液固化后只需在淺地層中埋藏約一千年，其放射性即可達到天然放射性本底的水平，從而大大提高了處理高放廢液的安全性。分離出來的錒系元素，經(jīng)進一步處理后，可作為核燃料返回反應(yīng)堆使用，或加工成各種用途的同位素源。為此，世界上發(fā)展核能的國家在過去六十年研發(fā)了多種從高放廢液中分離錒系元素的溶劑萃取流程。

根據(jù)高放廢液的組成特點及其中所含錒系元素的化學(xué)特性，目前研發(fā)的PUREX流程后高放廢液錒系元素分離流程基本都包括三個步驟（如圖1所示）。首先，將高放廢液中所有錒系元素離子及與三價錒系元素離子性質(zhì)非常相近的裂變產(chǎn)物鑭系元素離子分離出來，這一過程一般稱為錒系元素組分離。在錒系元素組分離過程中，如何實現(xiàn)镎的完全分離是其中的關(guān)鍵。因為在PUREX流程高放廢液中，镎的穩(wěn)定氧化價態(tài)是＋5價，以NpO＋2的形式存在，很難用一般常用的錒系元素萃取劑將它和其它價態(tài)的錒系元素離子一起萃取分離。第二個步驟是將第一步錒系元素組分離出來的錒系元素和鑭系元素進行分離，稱為鑭系-錒系分離。在這一分離過程中，三價錒系元素離子和鑭系元素離子之間的分離是其中的難點。由于高放廢液中主要的三價錒系元素離子Am3＋和Cm3＋的離子半徑與主要的裂變產(chǎn)物三價輕鑭系離子的半徑很接近，所帶電荷完全相同，它們的化學(xué)性質(zhì)非常相似，分離很困難。第三個分離步驟是三價錒系元素離子Am3＋和Cm3＋之間的分離。與前兩步分離相比，Am3＋和Cm3＋之間的分離更為困難，因為二者的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同［1-2］。

圖1 高放廢液中錒系元素分離流程框圖Fig．1 Flow sheet of actinide separation from HLW

在20世紀后期，錒系元素分離流程的研發(fā)主要集中在錒系元素組分離一步上，各國研究人員開發(fā)了幾個有應(yīng)用前景的有機磷化合物和酰胺類萃取劑（圖2），并詳細評估了用這些萃取劑從HLW萃取分離錒系元素的性能。其中一類二齒有機磷化合物，N-二異丁基氨甲?；谆趸ⅲ╫ctyl（phenyl）-N，N-diisobutyl carbamoylmethyl phosphine oxide，CMPO，圖2（b））被研究得較為深入廣泛。這類化合物的二齒螯合性能使得它們能從酸度較高的HLW（3～4mol／L HNO3）中提取三價錒系元素Am（Ⅲ）與Cm（Ⅲ）。然而，從負載的有機相中反萃錒系離子相對比較困難，需要的步驟多，而且要用螯合劑。其它磷類萃取，如三烷基氧化膦（TRPO，圖2（d））和二異奎基磷酸（diisodecylphosphoric acid，DIDPA，圖2（c））的應(yīng)用范圍相對窄一些，因為它們只能從低酸度（≤1mol／L HNO3）的溶液中萃取三價錒系元素。雖然這類萃取劑可用于從較低酸度（約0．5mol／L HNO3）的HLW中分離錒系離子，但它們不能用于直接處理PUREX流程產(chǎn)生的高放廢物（一般情況下其硝酸濃度是3～4mol／L）。另一類研究得較多的是取代的丙二酰胺萃取劑，這類萃取劑對三價錒系離子的萃取能力介于CMPO和TRPO之間，可用于直接從PUREX流程高放廢液中分離少量的錒系離子。另外，酰胺類化合物有一個含磷萃取劑不具備的優(yōu)點，它們可以完全被焚化，這意味著可以顯著降低流程產(chǎn)生的二次廢物量。在幾個丙二酰胺萃取劑中，N，N′-二甲基-N，N′二丁基十四烷基二馬來酰胺（N，N′-dimethyl-N，N′-dibutyl tetradecylmalonamide，DMDBTDMA，圖2（e））被廣泛研究。然而，為了克服對于三價錒系元素萃取性能較弱的缺點，在流程中必須使用高濃度的丙二酰胺配位體。

圖2 萃取劑結(jié)構(gòu)示意圖Fig．2 Structures of the extractants

近二十年，尤其是21世紀的前十五年，除了研究錒系元素組分離外，對三價錒系元素和鑭系元素的分離研究也越來越重視，并取得了一系列突破性的成果。最近幾年，隨著核能進一步發(fā)展和對于核燃料循環(huán)研究投入的增加，Am3＋和Cm3＋之間的分離研究也逐漸受到越來越多的關(guān)注。關(guān)于錒系元素分離方面的研究進展，過去一直陸續(xù)有研究綜述發(fā)表［2-9］。盡管這些研究綜述從應(yīng)用方面很好地概括了當時錒系元素分離研究的最新成果，但在以往早期的研究中，由于技術(shù)條件的限制，對于分離過程中錒系元素離子的配位化學(xué)研究相對較少，因此在這些發(fā)表的研究綜述中關(guān)于分離機理的論述較少。近些年，隨著實驗技術(shù)的進步和計算資源的快速擴張，在與錒系元素分離過程密切相關(guān)的錒系元素配位化學(xué)研究方面有很好的進展。另外，由于語言原因，在以往發(fā)表的綜述中，一些我國科研人員用中文發(fā)表的研究結(jié)果沒有被包括進去。

基于上述情況，我們計劃發(fā)表幾篇綜述文章，不以追求全面概括過去六十多年錒系元素分離研究進展為目標，而是集中在近年來幾個有突破性進展的錒系元素萃取分離流程上，從基礎(chǔ)研究的角度綜述與這幾個分離流程相關(guān)的錒系元素配位化學(xué)研究進展。本文是計劃中一系列綜述的第一篇，介紹以N，N，N′，N′-四辛基-3-氧雜-戊二酰胺為代表的雙酰胺莢醚類化合物（TROGA，雙酰胺莢醚，圖2（f））在錒系元素萃取分離方面的研究進展，重點歸納該類化合物與錒系元素和鑭系元素配位化學(xué)方面的研究成果。

2 雙酰胺莢醚萃取分離錒系元素離子概述

在萃取性能研究方面，中國科學(xué)家楊裕生是較早研究用酰胺莢醚萃取鑭系和錒系元素離子的科學(xué)家。在20世紀80年代中期，他們報道了芳香基取代的酰胺莢醚對裂變產(chǎn)物的萃取研究，但該類萃取劑及萃合物在核工業(yè)常用的稀釋劑中的溶解度很低［10］。最早研究N，N，N′，N′-四烷基-3-氧雜-戊二酰胺化合物萃取行為的是德國的H．Stephan等，在1991年他們首先報道了用該類化合物萃取各種金屬元素離子的性能［11-12］。但是由于沒有包括對錒系元素萃取性能的研究，他們的這一開創(chuàng)性的工作在后來的錒系元素相關(guān)的研究中被引用的很少，以致給人的錯覺是后來的研究人員首先開發(fā)了這類萃取劑。大量的關(guān)于萃取分離鑭系元素和錒系元素的研究在20世紀末開始出現(xiàn)，主要是在日本和中國的一些核能相關(guān)的研究機構(gòu)。比較有代表性的是在日本原子力研究所，Sasaki等［13-24］深入細致地研究了該類化合物在錒系元素分離方面的應(yīng)用；在中國的四川大學(xué)、中國原子能科學(xué)研究院、清華大學(xué)，陳文?。?5-30］、葉國安［31-33］、田國新［34-36］等也展開了類似研究工作。近年來，在歐洲相關(guān)的研究工作也開始報道，主要集中在萃取流程設(shè)計研究方面［37-40］。

這類萃取劑在對錒系元素的萃取中與其它常用于錒系元素分離的中性萃取劑也有比較大的差別。一般來說，錒系元素離子被認為是較硬的路易斯酸，與不同配體形成配合物的穩(wěn)定常數(shù)可用靜電作用模型描述。對于大多數(shù)配體和萃取劑，與錒系元素的配位強度順序是An（Ⅳ）＞An（Ⅵ）＞An（Ⅲ）＞An（Ⅴ）。這是因為An（Ⅳ）和An（Ⅲ）的電荷是＋4和＋3，而An（Ⅴ）和An（Ⅵ）在水溶液中分別以和的形式存在，它們的有效電荷分別大約是2．2和3．2。這樣An（Ⅳ）、An（Ⅵ）、An（Ⅲ）、An（Ⅴ）的有效電荷分別是4、3．2、3、2．2，與大多數(shù)配體與錒系元素離子結(jié)合的順序完全一致。但四烷基-3-氧雜-戊二酰胺莢醚類萃取劑對錒系元素的萃取順序為：An（Ⅲ）?An（Ⅳ）＞An（Ⅵ）＞An（Ⅴ），不能完全用常用的靜電作用模型解釋［13-17，23，34，36］。

另外，對于萃合物的組成和結(jié)構(gòu)的認識也存在一些爭論。從一些萃取實驗數(shù)據(jù)推測，在萃取過程中四烷基-3-氧雜-戊二酰胺莢醚類萃取劑和An（Ⅲ）／Ln（Ⅲ）形成3∶1的萃合物，這也符合An（Ⅲ）／Ln（Ⅲ）易形成9配位化合物的常識。但有人也得到在萃取過程中四烷基-3-氧雜-戊二酰胺莢醚類萃取劑和An（Ⅲ）／Ln（Ⅲ）形成4∶1的萃合物的結(jié)論。無論是形成3∶1還是4∶1萃合物，An（Ⅲ）／Ln（Ⅲ）的配位層都完全被萃取劑分子占據(jù)，萃合物是帶正電荷的陽離子，與硝酸根形成離子對存在于有機相中。對于Pu（Ⅳ），從一些萃取實驗數(shù)據(jù)擬合得到Pu（Ⅳ）與四烷基-3-氧雜-戊二酰胺莢醚類萃取劑形成1∶1的萃合物，并推測在萃合物中除了一個萃取劑外，四個硝酸根與Pu（Ⅳ）也配位，形成中性的萃合物存在于有機相中［13-17，23，34，36］。這樣的推斷似乎能解釋四烷基-3-氧雜-戊二酰胺莢醚類萃取劑萃取An（Ⅲ）比An（Ⅳ）好的現(xiàn)象，但用靜電作用模型不能解釋。根據(jù)靜電作用模型，An（Ⅳ）與配體的作用比An（Ⅲ）強，因此也應(yīng)該形成3∶1或4∶1萃合物而不是1∶1的萃合物。

在萃取劑合成方法研究方面，Stephan等［11-12］在他們的開創(chuàng)性工作中合成了多種不同結(jié)構(gòu)的莢醚類萃取劑，并采用了多種合成方法，后來的研究者在此基礎(chǔ)上針對具體的化合物對合成方法進行了改進和優(yōu)化。Sasaki等［19］合成了一系列具有不同氮烷基取代基的雙酰胺莢醚。合成采用的方法分兩步進行。首先是二甘醇酸酐與仲胺等當量混合（在二氯甲烷中），然后將混合物在室溫下攪拌過夜反應(yīng)。此步驟之后，加入另一份等當量的仲胺和等當量的N，N′-dicyclohexylcarbodiimide（DCC），將得到的混合物攪拌1周。得到的產(chǎn)物在將溶劑蒸餾分離后，在硅膠柱純化，收率約65%～80%。Zhang等［41］將第二步反應(yīng)進行了改進，加入過量的吡啶和等當量的仲胺及過量的氯化亞砜反應(yīng)。Mowafy等［42］將上述方法改進為一步合成法，用二甘醇酸代替二甘醇酸酐直接與兩當量仲胺和DCC反應(yīng)，但產(chǎn)率較低（約50%）。另外一個一步合成的方法是在三乙胺存在下在四氫呋喃（THF）或乙醚中，用diglycolyl酰氯直接與仲胺反應(yīng)。這一方法的優(yōu)點是反應(yīng)速率快，產(chǎn)物產(chǎn)率較高（＞90%）。反應(yīng)完成后，用HCl和Na2CO3去除堿性和酸性雜質(zhì)，避免了用硅膠柱純化的煩瑣步驟，但缺點是如果反應(yīng)控制不好，產(chǎn)品的顏色可能較深［43］。還有一個與上述一步反應(yīng)類似的合成方法是在吡啶存在下，用二甘醇酸和兩當量的仲胺及過量的氯化亞砜反應(yīng)［44］。

3 水溶液中的配位化學(xué)

雙酰胺莢醚類化合物的親脂／水性可以通過增減烷基上碳原子數(shù)進行調(diào)節(jié)。當烷基取代基較小時，這類化合物，如N，N，N′，N′-四甲基diglycolamide（TMOGA）、N，N，N，N′-四乙基diglycolamide（TEOGA）、N，N，N′，N′-四丙基diglycolamide（TPOGA）等，是水溶性的［20-21，45］。這些水溶性的配體可以用來在水溶液中研究它們與錒系元素離子的配位化學(xué)。Np（Ⅴ）、U（Ⅵ）、Pu（Ⅵ）、Nd（Ⅲ）等錒系和鑭系元素離子在紫外-可見-近紅外區(qū)域都有吸收譜帶，這些吸收譜帶的位置和強度與金屬離子配位層的配位原子種類和結(jié)構(gòu)相關(guān)，因此可以用來跟蹤這些金屬離子的配位反應(yīng)。近年來，在用光譜滴定方法研究水溶性雙酰胺莢醚與錒系元素離子的配位化學(xué)方面有很好的進展。用光譜滴定方法研究錒系元素配位化學(xué)，總體而言就是用滴定方式定量測定配合物的穩(wěn)定常數(shù)，確定結(jié)構(gòu)與光譜及性能的關(guān)系。在具體實驗中，改變體系中金屬離子和配體的相對濃度而改變體系中不同配合物的比例，并用光譜解析擬合方法定量地測定這種變化，進而計算出配合物的穩(wěn)定常數(shù)［45-48］。

3．1 Np（Ⅴ）、Pu（Ⅵ）配合物結(jié)構(gòu)與光譜的關(guān)系

錒系元素離子和鑭系元素離子在紫外-可見-近紅外區(qū)域的吸收大多是基于這些離子的f-f電子躍遷，因此遵循相應(yīng)的光譜選律。根據(jù)Laporte規(guī)則，f-f電子的躍遷在非中心對稱體系中是容許的，而在中心對稱體系中是禁阻的。錒酰離子特有的結(jié)構(gòu)為從實驗上驗證光譜躍遷理論提供了實驗基礎(chǔ)。錒酰離子的OAnO三原子線形結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，由于受軸向兩個氧原子的約束，在錒酰離子配合物中其它配位原子基本都位于赤道面上，因此可以通過僅僅改變錒酰離子赤道面上配位原子的排列而改變配合物的對稱性。和都具f2電子組態(tài)構(gòu)型，是理想的研究對象［45-46］。

圖3 與TMOGA光譜滴定及配合物結(jié)構(gòu)與光譜關(guān)系圖［45］Fig．3 Absorption spectra of the complex structures ofwith TMOGA［45］

3．2 配合物穩(wěn)定常數(shù)

表1 錒系和鑭系離子與TMOGA配合物穩(wěn)定常數(shù)Table 1 Stability constants of An／Ln with TMOGA complexes

4 固態(tài)化合物中的配位化學(xué)

Kannan等［49］合成了La（Ⅲ）和UO2＋2與TBOGA的固態(tài)配合物。單晶X-射線衍射得到的結(jié)構(gòu)表明這兩種固態(tài)配合物分別為和UO2（NO3）2L（L代表TBOGA）。在陽離子中，La（Ⅲ）與三個三齒TBOGA配位，具有D3對稱性，其中TBOGA配體的中央醚氧原子蓋在三棱柱的三個面上，并與中心La（Ⅲ）共面，形成扭曲的TTP幾何結(jié)構(gòu)。平衡配位陽離子電荷的負電荷為La（Ⅲ）與6個硝酸根形成的La。這樣的結(jié)構(gòu)顯示一個由三個三齒配體提供的九配位空間與中心La（Ⅲ）的離子大小很吻合，形成的1∶3配合物很穩(wěn)定。相反，在與TBOGA的固態(tài)配合物中U（Ⅵ）只與一個TBOGA分子配位，得到化學(xué)計量為UO2（NO3）2L的化合物。該配合物中，的赤道面上有一個TBOGA分子和兩個硝酸根，其中一個是硝酸根在赤道面內(nèi)以雙配位模式與U（Ⅵ）配位，而另一個硝酸根與赤道面垂直，以單配位模式與U（Ⅵ）配位。這可能由于這類配體與U（Ⅵ）的結(jié)合較弱。

Reilly等［50］合成了Pu（Ⅳ）與TMOGA的固體配合物［PuL3］（NO3）4·MeCN。的結(jié)構(gòu)與上面La（Ⅲ）-TBOGA 1∶3的結(jié)構(gòu)很相似，Pu（Ⅵ）被三個三齒的TMOGA配位，形成扭曲的TTP幾何結(jié)構(gòu)。平衡配位陽離子電荷的負電荷由四個不配位的硝酸根提供。二者的不同點是，在Pu（Ⅳ）的配位離子中Pu-O的距離比La-O在La（Ⅲ）的配位離子中稍短，這與Pu（Ⅳ）的電荷密度較高、與配體作用較強一致。

Tian等［45-48］在水溶液中得到了TMOGA與、、三種離子的1∶2配合物的晶體和Nd3＋的1∶3配合物的晶體。在這些晶體中，金屬離子的配位層完全被配體占有，每個配體通過兩個羰基氧原子和一個醚氧原子以三齒配體配位。、、的1∶2配合物離子結(jié)構(gòu)類似，都是有兩個配體在赤道面上，提供六個氧原子與錒系離子配位。在晶體中，每個配合物離子都是獨立的，相互之間不共享配體，通過與伴陰離子的靜電作用構(gòu)成晶體。尤其要說明的是，在和兩種離子的1∶2配合物的晶體中，配合物具有對稱中心，其光譜特性與溶液中類似。具體結(jié)構(gòu)示于圖4［45-48］。

為進一步探討配合物結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性的關(guān)系，選取了晶體中相關(guān)的鍵長進行比較，結(jié)果列于表2。如表2數(shù)據(jù)所示，四個配合物的穩(wěn)定常數(shù)與配位鍵長并無明確的關(guān)聯(lián)。具體選取兩個配合物比較，相應(yīng)的鍵長與離子半徑有明確的關(guān)聯(lián)。配體的羰基氧是比較強的配位原子，很明顯羰基氧與金屬離子的距離在、配合物中比配合物中短，與帶＋2電荷的金屬離子作用比帶＋1電荷的金屬離子作用強，穩(wěn)定常數(shù)也大。由于半徑小，相應(yīng)的鍵長都比帶相同電荷但半徑較大的的配合物中短。

表2 選定的鍵長參數(shù)Table 2 Selected bond length

圖4 、、、Nd3＋與TMOGA配合物晶體結(jié)構(gòu)圖［45-48］Fig．4 Crystal structures of the complexes of ，，，Nd3＋with TMOGA［45-48］

5 氣相中的配位化學(xué)

近幾年Gong等［51-54］研究了三價鑭系元素離子和各種錒系元素離子與TMOGA配合物在氣相中的性質(zhì)。是第一個被報道的氣相中穩(wěn)定的多電荷離子。與Th（Ⅳ）類似，U（Ⅳ）、Np（Ⅳ）、Pu（Ⅳ）等正四價錒系離子在氣相中可以被三個TMOGA配體穩(wěn)定，以的形式在氣相中存在。在氣相中，由于幾種四價錒系離子的氧化還原電位不同，幾種配合物離子的行為也不同。和可以通過失去一個L＋被還原，而ThL4＋3和則不能被還原。

所有三價Ln3＋（Ln＝La—Lu）和An3＋（An＝Pu、Am、Cm）與TMOGA的1∶3配合物可以從溶液中用電噴霧方法轉(zhuǎn)移到氣相中。在氣相中配合物中配體的C—O醚斷裂時，主要產(chǎn)物中金屬離子的價態(tài)除Sm、Eu、Yb外都保持不變。與水溶液中不同，對于所有的三價離子，氣相中可以通過失去L＋被還原為正二價，以形式存在。

6 研究前景展望

盡管在萃取過程中鑭系元素和錒系元素離子與雙酰胺莢醚類萃取劑的萃合物組成和結(jié)構(gòu)還沒有被研究清楚，但在水溶液中，水溶性配體TMOGA與等錒系元素離子和鑭系元素離子的配位化學(xué)已經(jīng)被研究得相當清楚。TMOGA配體可以與、、形成1∶1、1∶2的配合物，與Nd3＋可形成1∶1、1∶2、1∶3的配合物，配合物的穩(wěn)定常數(shù)以＜≈＜Nd3＋的順序增加，這與TROGA化合物萃取這些離子的順序相同。在固態(tài)配合物中，TMOGA配體與、、三種離子的1∶2配合物中，三個配體在赤道面以三齒配體與錒酰離子配位，提供六個配位氧原子；而在Nd3＋的1∶3配合物中三個配體以三齒配體配位，提供九個配位氧原子。在未來的研究中，可以利用從小分子配體化合物中得到的結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)，研究大分子萃取劑與金屬離子萃合物的特性。

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