PuCO3OH(cr)在含有NaCl的碳酸盐溶液中的溶解度、形态转化及热力学性质

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Solubility, Speciation and Thermodynamics of PuCO3OH(cr) in Carbonate Containing NaCl Solutions

钚(III)在近中性含碳酸钠溶液中的溶解性、形态及固体相形成机制研究，首次通过长期平衡合成PuCO3OH(cr)，结合光谱和XRD表征，揭示了碳酸羟基钚晶体的显著热力学稳定性，其平衡浓度比氢氧化钚低三个数量级，对核废料地质处置模拟具有重要参考价值。

　　

摘要

在本项综合性实验研究中，首次探讨了三价钚（Pu(III)）在接近中性的0.10 M NaCl溶液中的溶解度、水相形态及其在含有碳酸盐的条件下（温度T = (23 ± 2)°C）的固相形成过程。通过长期平衡水溶液中的二元氢氧化物Pu(OH)₃(am)与Na₂CO₃，合成了结晶态的PuCO₃OH(cr)，并利用VIS/NIR吸收光谱、SEM/EDX、粉末XRD和Rietveld分析以及Pu L3边EXAFS对其进行了全面表征。在0.10 M NaCl–Na₂CO₃溶液中，对PuCO₃OH(cr)的批量溶解度进行了实验研究，考察了其溶解度随pH值的变化情况，并持续观察了长达90天的过程。研究者建立了一个化学模型并计算了相应的热力学参数。这些新数据表明，在特定条件下，当以PuCO₃OH(cr)作为控制因素时，Pu(III)的平衡浓度比仅由Pu(OH)₃(am)控制时低三个数量级，并揭示了含碳酸盐的水溶液中Pu(III)氧化态的显著稳定性。本文还讨论了这些新数据在环境系统地球化学建模和核废料储存库研究中的重要性。

图形摘要

通过在水溶液中的Na₂CO₃中长时间平衡Pu(OH)₃(am)合成了结晶态的Pu(III)羟基碳酸盐（PuCO₃OH(cr)，并利用Rietveld分析和Pu L3边EXAFS对其结构进行了表征。溶解度实验显示PuCO₃OH(cr)具有极高的热力学稳定性，这大大增强了其作为固态Pu(III)的主要存在形式的优势。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。