アクチノイド単イオンと変形したグラフダイインの配位：核燃料サイクルにおける重要な分離プロセスの戦略

Coordination of Actinide Single Ions with Deformed Graphdiyne: Strategy on Essential Separation Processes in Nuclear Fuel Cycle.

• Tianyu Yuan
• Shijie Xiong
• Xinghai Shen

抄録

アクチノイド,ランタノイド,ストロンチウム,セシウムとグラフダイイン(GDY)の配位について、実験及び理論計算により研究を行った。実験結果と理論計算に基づいて、Th 4+, Pu 4+, Am 3+, Cm 3+, Cs +がGDYの特殊な三角形構造上に単一イオン状態で存在していることが示唆され、その配位パターンはGDY自体が様々に変形している。実験と理論計算の両方で、UO 2 2+, La 3+, Eu 3+, Tm 3+, Sr 2+はGDYには全く吸着しないことを強く支持した。GDYの吸着挙動の違いは、核燃料サイクルにおいて、アクチノイドとランタノイド,Th 4+,UO 2 2+, Cs +, Sr 2+を高選択的に分離するための重要な戦略を可能にした。また、本研究は、単一イオン状態におけるアクチノイドのユニークな機能と物理化学的特性を探求するためのアプローチに光を当てるものである。

The coordination of actinides, lanthanides, as well as strontium and cesium with graphdiyne (GDY) was studied by experiments and theoretical calculations. On the basis of experimental results and/or theoretical calculations, it was suggested that Th 4+ , Pu 4+ , Am 3+ , Cm 3+ and Cs + exist in single ion states on the special triangle structure of GDY with various coordination patterns, in which GDY itself is deformed in different manners. Both experiments and theoretical calculations strongly support that UO 2 2+ , La 3+ , Eu 3+ , Tm 3+ and Sr 2+ are not adsorbed by GDY at all. The distinguished adsorption behaviors of GDY afford an important strategy for highly selective separation between actinides and lanthanides, Th 4+ and UO 2 2+ , Cs + and Sr 2+ in nuclear fuel cycle. Also, the present work sheds light on an approach to explore the unique functions and physicochemical properties of actinides in single ion states.

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