稀土及过渡金属离子Fe(III)、Zn(II)、Cd(II）的协同萃取研究

自从1956年Blake等研究HDEHP萃取铀时发现协同效应以来，由于协同萃取具有可以显著地提高萃取效率，改变萃取选择性等优点，所以对协同萃取进行了大量研究工作，目前已广泛应用于核燃料稀有金属湿法冶金分离分析。但协同萃取研究领域十分广阔，新协萃体系，协萃机理和协萃配合物结构等许多方面还有待进一步研究。Fe~(3+)、Zn~(2+)和Cd~(2+)等过渡金属离子常与稀土离子在一起，成为高纯稀土产品的重要杂质元素，因此寻找Fe(III)、Zn(II)和Cd(II)与RE（III）的新协同萃取分离体系，不但具有理论意义，也有实际意义。本文研究了萃取分离中广泛使用的四种萑取剂，甲基膦酸二（1-甲基庚基）酯（P_(350), 以B表示）、仲碳伯胺N_(1923)(以RNH_2表示）、1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑酮-5（PMBP，以HL表示）和2-乙基基膦酸单（2-乙基已基）酯（P_(507)，以HA表示）对盐酸介质中Fe(III)、Zn(II)、Cd(II)和Nd(III)等金属离子的协同萃取，得到了六个新协萃体系，并且对协萃机理和萃取平稀奇规律等进行了研究，得到了一些有意义的结果。

稀土元素（III）和铁（III）的萃取动力学研究

溶剂萃取是分离稀土元素的主要方法。通过对溶剂萃取动力学的研究，不但能够从理论上深入了解萃取过程的反应机理。而且在萃取的实际应用中，也可以利用动力学因素提高分离效率和选择性。因此，稀土元素（III）和铁（III）的萃取动力学研究，对萃取机理和实际应用都具有重要意义。本文用液滴生长法分别研究了伯胺N_(1923)萃取稀土（III）及铁（III）和HEH（EHP）萃取稀土（III）的动力学。1、研究了伯胺盐(N1923H)_2SO_4从硫酸介质中萃取La(III)和Fe(III)的动力学过程。考察了La~(3+),Fe~(3+),N1923,H~+,SO_4~(2-)和温度对萃取速率的影响。结果表明，(N1923H)_2SO_4萃取La(III)和Fe(III)时，它们之间在动力学性质上差异不大。并根据实验结果，推测了萃取反应机理。推导了正向初始萃取速率的理论方程。计算了萃取反应的表观活化能。2、研究了HEH（EHP）从HCL－NaCl-NaNO_3溶液中萃取Er(III)的动力学过程。考察了Er~(3+)，HEH（EHP），NO_3~-，CL~-，H~+和温度对萃取速率的影响。结果表明，在HEH（EHP）从盐酸介质中萃取Er(III)时，NO_3~-能增加该萃取体系的萃取速率。并根据实验结果，当NaNO_3作为添加剂时，推测了萃取反应机现。导出了正向初始萃取速率的理论方程。计算了萃取反应机理。导出了正向初始萃取速率的理论方程。计算了萃取反应的表观活化能。提出影响萃取速率的“表面张力效应”。3、研究了HEH（EHP）－N1923－正庚烷萃取体系从盐酸介质中萃取Er(III)的动力学过程。考察了Er~(3+)，HEH（EHP），N1923，CL~-，H~+和温度对萃取速率的影响。结果表明，在盐酸介质中HEH（EHP）萃取Er(III)时，N1923对该萃取体系的萃取速率有影响。适当浓度的N1923能加快萃取速率。当N1923作为表面活性剂时，根据实验结果推测了萃取反应机理。推导了正向初始萃取速率的理论方程。计算了萃取反应的表观活化能。4、研究了HEH（EHP）从HCl-NaCl-KSCN溶液中萃取Er(III)的动力学过程。考察了Er~(3+)，HEH(EHP)， CL~-，SCN~-，H~+和温度对萃取速率的影响。结果表明，在HEH（EHP）从盐酸介质中萃取Er（III）时，硫氯酸盐能加快该体系的萃取速率，起着正催化作用。当KSCN作为催化剂时，根据实验结果推测了萃取反应机理。推导了正向初始萃取速率的理论方程。计算了萃取反应的表观活化能。

新银盐光度法测定As(III)、As(II)、一甲基胂酸、二甲基胂酸及其应用

本论文新银盐分光光度法测定As(III)、As(V)、一甲基胂酸二甲基胂酸。包括三部分：（一）文献综述，对分光光度法测定形态砷的文献作了较为全面的评述，而且总结了其它仪器分析方法对形态砷的测定，并做了比较。（二）新银盐分光光度法测定As(III)、As(V)、一甲基胂酸和二甲基胂酸。该方法主要是在两种不同的酸条件下，分别两两发生四种形态的胂的氢化物，在两个不同波长下测量吸收，利用二元线性回归分析。得四种形态砷的含量。第一步在0.5M柠檬酸和柠檬酸钠的缓冲溶液中，用KBH_4还原片还原As(III)。二甲基胂酸为氢化物，用硝酸银一聚乙烯醇－乙醇吸收液吸收。在405nm和420nm波长处测量吸收；第二步在50%酒石酸介质中，用2片KBH_4发生As(V)、一甲基胂酸的氢化物，同上吸收，测量，二元线性回归分析结果，即得四种形态砷的含量。（三）新银盐分光光度法测定As(III)、As(V)、一甲基胂酸和二甲基胂酸－在实际样品中的应用。本文运用该种分析方法测定了水样、尿样、植扬样品和生物样品中形态砷的含量，取得了比较好的结果，回收率达95%以上。

H[DEHP]从不同介质中萃取稀土（III）(Sc、Y、Ho、Er、Yb、Lu)及Fe(III)、Zn(II)的机理

本文分另研究了H[DEHP]从不同酸性介质中萃取稀土（III）(Sc、Y、Ho、Er、yb、Lu)及Fe(III)、Zn(II)的机理及性能。一、H[DEHP]从 H_2SO_4介质中萃取Sc(III)的机理 1. H[DEHP]萃取H_2SO_4及其机理 2. H[DEHP]萃取Sc(III)的机理，用斜率法和饱和法确定了H[DEHP]的正庚烷溶液从H_2SO_4溶液中萃取Sc_2(SO_4)_3的机理及萃合物组成。研究表明，H[DEHP]萃取Sc(III)在高、低两种酸度范围内存在着两种不同的萃取机理。二、H[DEHP]从HCl介质中萃取Ln(III)和Fe(III)的性能及H[DEHP]萃取Ln(III)的机理研究了H[DEHP]的正庚烷溶液从HCl介质中萃取稀土（III）(Sc、Y、Ho、Er、Yb、Lu)和Fe(III)的性能，得出H[DEHP]在相同条件下萃取以上各金属离子的顺序是：Sc(III)>Fe(III)>Lu(III)>Yb(III)>Er(III)>Y(III)>Ho(III), 并计算了各金属离子之间的分离因素（β）。文中还讨论了Sc(III)、Fe(III)、Lu(III)之间的分离以及重稀土离子间的萃取分离，同时与相同实验条件下HEH[EHP]的萃取性能进行了比较，为新的萃取体系提供了一些参数。三、H[DEHP]从不同介质中萃取Fe(III)的机理，研究了H[DEHP]的正率烷溶液从Hcl介质中和H[DEHP]的正庚烷溶液从H_2SO_4介质中萃取Fe(III)的平衡规律；用斜率法、饱和法以及IR和NMR谱等讨论了低酸度下的萃取机理。四、H[DEHP]萃取Zn(II)的机理，研究了H[DEHP]的正率烷溶液从Hcl介中萃取Zn(II)的平衡，利用斜率法、饱和法及SR、NMR谱等讨论了低Hcl浓度下的萃取机理。

稀土(III)及铜(II)、锌(II)有机磷（膦）酸酯配合物的晶体结构和振动光谱研究

本文包括标题配合物的结构和振动光谱两部分，共涉及了M(DMP)_n {n=2.3, M=2a, Nd, Cu. Zn}, Ln(DPP)_3{2n=2a-2u, Y}和Ln(BBP)_3 {Ln=La-Lu. Y}三类三十四个配合物。在结构方面，首次测定了Zn(DMP)_2和Cu(DMP)_2呈现出链状配位高聚结构，而La(DMP)_3, La(DMP)_3则为平面网状配位高聚结构。在Zn(DMP)_2, La(DMP)_3和Nd(DMP)_3中，配体以对称“O－P－O”桥键与金属原子配位，在相邻金属原子间形成双桥键。在Zn(DMP)_2中，每个Zn原子通过“O－P－O”双桥键与另两个Zn原子连接，Zn原子配位数为4，配位多面体为四面体构型；在La(DMP)_3和Nd(DMP)_3中，每个稀土原子通过“O－P－O”双桥键与另外三个稀土原子相连接，稀土原子的配位数为6，配位多面体LnO_6为八面体构型。在Cu(DMP)_3中， 配体以对称和非对称“O－P－O”桥键两种形式存在，其中非对称配位的配体形成为“Cu-O-P_O-Cu"-Cu，在铜原之间形成了一个单氧桥键。每个Cu原子通过双“O－P－O”桥键以及双单氧原子桥键与另外三个Cu原子相连接，Cu原子配位数为5，配位多面体为四角锥构型。在振动光谱方面，得到了上述配合物较为完整的光谱数据，并对主要光谱带进行了归属，如V_(M-O), V_(PO_2), V_(P-O(c)),VC-O, VP-C及σ_PO_2等。在稀土配合物中，稀土配位键的伸缩振动V_(vn-o)位于250cm~(-1)附近。V_(Cu)和V_(Zn-o)，在Cu(DMP)_2和Zn(DMP)_2中，分别为(412cm~(-1), 370cm~(-1))和(393cm~(-1), 386cm~(-1))。V_(as)PO_2和V_sPO_2，在配合物振动光谱中，分别在1130－1249cm~(-1)区和1084－1156cm~(-1)区。在稀土配合物中，VL_(n-o), V_(as)PO_2频率值，随镧系收缩逐渐递增。在Cu(DMP)_2红外谱中，非对称配体和对称配体的V_(as)PO_2和V_sPO_2, 分别为(1249cm~(-1)，1156cm~(-1))及(1177cm~(-1)，1090cm~(-1))，其劈裂值△V(V_(as)PO_2-V_sPO_2)为93cm~(-1)和87cm~(-1)。通过对配合物的常温和低温红外光谱的比较，确认了La(DMP)3和Nd(DMP)_3的176cm~(-1)、Ln(DPP)_3和Ln(BBP)_3的150cm~(-1)附近吸收为晶格振动。Ln(DPP)_3、Ln(BBP_3)的光谱性质与Ln(DMP)_3相似，我们认为它们之间具有相同的骨架结构－平面网状配位高聚结构。

HEH（EHP）、H（DEHP）萃取铒（III）的动力学和机理的研究

萃取动力学的研究方法主要有：恒界面池法，充分混合法，单液滴法、生长液滴法，短时间相接触法和支撑液膜法。由于生长液滴法仪器简单，易于操作，且对于萃取速率快的体系尤为适宜，从而受到人们的注意。本文主要采用生长液滴法和充分混合法。本文分别研究了HEH（EHP）、H（DEHP）从盐酸介质中萃取E_r（III）的动力学和HEH（EHP）从硫酸介质中萃取E_rIII）的动力学，并讨论了萃取机理。实验表明，对于不同的萃取体系，其萃取机理不同。本论文做了以下几个方面的工作。1、HEH（EHP）从HCl介质中萃取E_r(III）的动力学和机理；2、HEH（EHP）从H_2SO_4介质中萃取E_r(III）的动力学和机理；3、H（DEHP）从HCl介质中萃取Er(III）的动力学。

铜（III）及相关化合物的合成和性质的研究，稀土复合氟化物电性、氧敏和氢敏性质

本论文包括两部分内容。第一部分为“Cu(III)及相关化合物的合成和性质的研究”；第二部分为“稀土复合氟化物的电性、氧敏和氢敏性质”。第一部分的主要内容有：1.制备了Na_4H[Cu(H_2TeO_6)_2]·17H_2O和Na_4K[Cu(HIO_6)_2]·12H_2O的Cu(III)单晶配合物。2.在比较相应的Cu(II)化合物的条件下，详细地研究了这二个Cu(III)配合物的电子光谱和Cu2p光电子能谱，由于价态升高，场强参数增大，Cu(III)化合物的d-d跃迁相对于Cu(II)化合物d-d跃迁，发生“蓝移”。3.成功地实现了用O_3和电化学方法对强碱溶液中Cu(II)配合物的氧化，获得了二个新的Cu(III)固态配合物Ba_4K[Cu(H_2TeO_6)_2] (OH)_4·6H_2O和Ba_3K[Cu(HIO_6)_2] (KOH)_(0.5)(OH)_2·8H_2O利用化学分析、磁学性质、电子光谱和Cu2p XPS，对这二个化合物进行了表征。4.对BaCuO_(2.5)的合成、电学性质、磁学性质、Cu(III) ESR和Cu2p XPS进行了研究。5.以Na_4K[Cu(HIO_6)_2]·12H_2O和BaCuO_(2.5)为参照物，用电子光谱和Cu2p XPS，确认了YBa_2Cu_3O_(7-5)中的高价态的铜。6.考察了以Cu（III）化合物作为Cu部分原料所合成的YBCO系超导材料的电学性质。第二部分的主要内容有：1.测试了元件“BiF_3(Bi)/Ce_(0.95)Ca_(0.05)F_(2.95)/Pt”的氧敏、氢敏等性能。从室温到130 ℃，元件的氧敏机理为“双电子反应”，电动势（EMF）与氧分压遵循Nernst关系式。室温时，元件对空气中100Pa或1000Pa氢气的响应时间仅为15秒或短于5秒；氢分压在16Pa～1000Pa范围内，EMF与氢分压的对数呈线性关系，斜率为-116mV/decade, 敏感机理表现为“混合电极电势”。元件具有良好的氢敏性能，并有一定的选择性。2.合成并测试了La_(1-x)Pb_xF_(3-x)(X = 0.00 ～ 0.15)的电导率，La_(0.95)Pb_(0.05)F_(2.95)的电导率最高，比LaF_3高约一个数量级。以La_(0.95)Pb_(0.05)F_(2.95)为固体电解质材料，Pd或Pt为敏感电极，BiF_3(Bi)或PbF_2(Pb)为参比电极，制成了四个元件。其中，“BiF_3(Bi)/La_(0.95)Pb_(0.05)F_(2.95)/Pt”具有最好的氧敏、氢敏性能。从室温到150 ℃，元件的EMF与1gPo_2附合Nernst关系式。150 ℃时，元件对氧气的响应时间仅为80秒。室温下，元件对空气中100Pa或1000Pa氢气的响应时间仅为75秒或15秒，元件的电动势EMF与氢分压的关系可表示为“E=E_o-96lgP_(H2)(mV)”。元件对CO有较差的敏感性能，而对空气中甲烷、乙烷或乙炔（≤1000Pa）不具敏感性能。3.合成并测试了Ln_(1-x)Pb_xF_(3-x)(Ln=Ce、Pr、Nd和Gd、Dy、Ho、Yb)的电性。前四个系列为离子导体材料，后三个系列可能为P型半导体。随着Ln原子序数增大，LnF_3导电性能变差；La~(3+)、Ce~(3+)、Pr~(3+)、Nd~(3+)与Pb~(2+)离子半径差异较小，LnF_3和PbF_2可以形成固溶体；而Gd~(3+)、Dy~(3+)、Ho~(3+)、Yb~(3+)与Pb~(2+)离子半径差异较大，LnF_3和PbF_2难以形成固溶体。

INTERVALLEY-GAMMA-CHI DEFORMATION POTENTIALS IN III-V ZINCBLENDE AND SI SEMICONDUCTORS BY AB-INITIO PSEUDOPOTENTIAL CALCULATIONS

Intervalley GAMMA - X deformation potential constants (IVDP's) have been calculated by first principle pseudopotential method for the III-V zincblende semiconductors AlP, AlAs, AlSb, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs and InSb. As a prototype crystal we have also carried out calculations on Si. When comparing the calculated IVDP's of LA phonon for GaP, InP and InAs and LO phonon for AlAs, AlSb, GaAs, GaSb and InSb with a previous calculation by EPM in rigid approximation, good agreements are found. However, our ab initio pseudopotential results of LA phonon for AlAs, AlSb, GaAs, GaSb and InSb and LO phonon for GaP, InP and InAs are about one order of magnitude smaller than those obtained by EPM calculations, which indicate that the electron redistributions upon the phonon deformations may be important in affecting GAMMA - X intervalley shatterings for these phonon modes when the anions are being displaced. In our calculations the phonon modes of LA and LO at X point have been evaluated in frozen phonon approximation. We have obtained, at the same time, the LAX and LOX phonon frequencies for these materials from total energy calculations. The calculated phonon frequencies agree very well with experimental values for these semiconductors.

INTERVALLEY GAMMA-CHI DEFORMATION POTENTIALS IN III-V ZINCBLENDE SEMICONDUCTORS BY ABINITIO PSEUDOPOTENTIAL CALCULATIONS

Intervalley GAMMA-X deformation-potential constants (IVDP's) have been calculated by use of a first-principles pseudopotential method for the III-V zinc-blende semiconductors AlP, AlAs, AlSb, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, and InSb. When the calculated IVDP's of LA phonons for GaP, InP, and InAs and of LO phonons for AlAs, AlSb, GaAs, GaSb, and InSb are compared with results of a previous calculation that used the empirical pseudopotential method (EPM) and a rigid-ion approximation, good agreement is found. However, our ab initio pseudopotential results on IVDP's of LA phonons for AlAs, AlSb, GaAs, GaSb, and InSb and of LO phonons for GaP, InP, and InAs are about one order of magnitude smaller than those obtained by use of EPM calculations, indicating that the electron redistribution accompanying crystal-lattice deformation has a significant effect on GAMMA-X intervalley scattering for these phonon modes when the anions are being displaced. In our calculations the LA- and LO-phonon modes at the X point have been evaluated in the frozen-phonon approximation. We have also obtained the LAX- and LOX-phonon frequencies for these materials from total-energy calculations, which agree very well with experimental values for these semiconductors. We have also calculated GAMMA-X hole-phonon scattering matrix elements for the top valence bands in these nine semiconductors, from which the GAMMA-X IVDP's of the top valence bands for the longitudinal phonons and transverse phonons are evaluated, respectively.

1ST PRINCIPLES PSEUDOPOTENTIAL CALCULATIONS OF ZONE BOUNDARY PHONON FREQUENCIES OF III-V-ZINCBLENDE SEMICONDUCTORS

Longitudinal zone boundary X phonon frequencies have been calculated by a first principles pseudopotential method for III-V zincblende semiconductors AlP, AlAs, AlSb, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs and InSb. The phonon frequencies have been evaluated from total energy calculations in the frozen phonon approximation. The calculated phonon frequencies agree very well with the experimental values.

不同状态MnO2对废水中As（III）的吸附研究

于2010-11-23批量导入