la、u在离子液体中电化学行为及电沉积研究

《la、u在离子液体中电化学行为及电沉积研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国工程物理研究院或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：哥矽移参签字日期：2形≯年-，兄抛日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解并接受中国工程物理研究院研究生部有关保存、使用学位论文的规定，允许论文被查阅、借阅和送交国家

2、有关部门或机构，同时授权中国工程物理研究院研究生部可以将学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名：却萨参签字日期：撕尹年上月凹日导师签名：你磁签字日期：动∥仁年r月弘日万方数据La、u在离子液体中电化学行为及电沉积研究摘要IUllIIIIIIIIIIIIIIIIIIlllY继鳢弱乏燃料的后处理是核裂变能可持续发展的关键，其主要目的是回收乏燃料中的铀(U)、钚(Pu)等锕系元素。其中，干法处理不使用水溶液，具有放射性废物排放少、临界风险低、耐辐照等优

3、点而成为目前研究的重点技术。熔盐电解技术是干法处理中最有希望替代湿法处理的技术之一，但其电解温度要高于碱金属氯化物共晶盐熔点，一般在800K以上，需要在惰性气氛及高温下操作，对设备腐蚀严重。离子液体具有电化学窗口宽、低熔点、低蒸汽压、热稳定性好等优点，有望替代高温熔盐用于乏燃料干法回收。然而，国内外关于锕系元素(铀、钚等)在离子液体中的电化学行为及电沉积研究报道较少。因此，本课题先通过镧作为铀的替代元素，进行了含La(III)离子液体的合成、电化学行为及电沉积的研究，并进一步开展了铀在离子液体中的电化学行为及电沉积研究

4、。主要的研究内容和成果如下：1．合成了含La(III)及u(IV)离子液体N．甲基．N．丙基哌啶双(三氟甲基磺酰)亚胺(MPPiNTf2)，测试了MPPiNTf2电化学窗口及电导率。分别通过La203及U02与双(三氟甲基磺酰)亚胺(HNTf2)反应，合成有机盐La(NTf2)3及U(NTf2)4，再将有机盐与MPPiNTf2混合配制含La(III)及u(IV)离子液体。电导率测试表明，MPPiNTf2的电导率随温度的升高而增加，随着溶质浓度的增加，先增加后减小；循环伏安曲线表明，MPPiNTf2具有较宽的电化学窗口，

5、达到了4．9V(vs．Pd)。2．研究了La(III)在离子液体MPPiNTf2中的电化学行为并实现了镧的电沉积。La(III)在MPPiNTf2中铂电极上还原到金属态，是单步三电子转移的不可逆过程，其峰值电位在．2．8V(vs．Pd)；La(III)在MPPiNTf2中的扩散能力较差，扩散系数随着温度的升高而增大，308、323K的扩散系数分别为4．8x10一、2．88x10。7cm2／s，扩散系数受温度的影响比较大，相应活化能为99．4kJ／mol；在一2．9、一3．0、．3．1V电位条件下分别沉积出了金属镧，其晶

6、粒大小随着沉积电位的负移而降低。3．研究了u(IV)在离子液体MPPiNTf2中的电化学行为，并实现了铀的电沉积，说明MPPiNTf2用于乏燃料干法后处理是可行的。U(Ⅳ)在MPPiNTf2中玻碳电极上还原到金属态，是两步四电子转移的过程：即先被还原到U(III)，再被进一步还原到金属态，相应峰值电位为一2．7V(vs．Pd)；在．2．8V(vs．Pd)的电位条件下实现了金属铀的沉积。关键词：乏燃料，离子液体，电沉积万方数据La、U在离子液体中电化学行为及电沉积研究AbstractReprocessingofspent

7、fuelisthecriticaltechnologysupportforthesustainabledevelopmentofnuclearenergy．Themainpurposeofthereprocessingistorecycleuranium，plutoniumandotheractinidesinthespentfuel．Thedryprocesswhichisnonaqueous-basedtechnologyhasseveraladvantages，suchasminimumwastegenerati

8、on，lowcriticalityconcern，goodradiationstability．Inthedryprocess，moltensaltelectrolysistechnologyisoneofthemostpromisingalternativetowetprocessingtechnology．Buttheinor