Hf總是與鋯(Zr)以均質(zhì)形式緊密共生且具有相似的外層電子結(jié)構(gòu)，由于鑭系收縮，它們的原子半徑和離子半徑僅相差0.01 ?，因此分離Zr和Hf已成為一個(gè)世界性難題。為克服傳統(tǒng)膜分離在Hf分離中回收率低和選擇性差的缺點(diǎn)，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所楊帆課題組基于膜萃取分離技術(shù)開發(fā)制備了鉿離子印跡膜(Hf-IIMs)新材料，實(shí)現(xiàn)了從鋯英砂溶液中快速高效分離富集鉿。

通過配合物印跡法，以D2EHDGAA為載體分子，CTA為基礎(chǔ)聚合物以及鉿離子為印跡離子，構(gòu)建了離子印跡膜（IIMs）。此外，制備了離子液體支撐液膜（SLMs），高分子聚合物包合膜（PIMs）,非印跡膜(NIIMs)和CTA空白膜作為對比。在進(jìn)料相中由酰胺酸驅(qū)動(dòng)的IIMs與天冬氨酸偶合，實(shí)現(xiàn)從優(yōu)先萃取Zr轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)先萃取Hf； 以0.1 M H2SO4和0.05 M二甘醇酸的協(xié)同酸體系作為接收相，使得接收相中鉿離子濃度明顯增加，解決了傳統(tǒng)的單酸反萃鉿的難題。結(jié)果表明，在接收相中CHf/CZr按IIMs > PIMs > SLMs > NIIMs > CTA的順序遞減。這主要?dú)w結(jié)于IIMs的印跡孔穴與Hf模板離子具有結(jié)構(gòu)上的相互匹配以及功能基團(tuán)的互補(bǔ)，使得膜對目標(biāo)離子Hf具有選擇識別性能，從而達(dá)到鉿和鋯的特異性選擇分離。IIMs在1h內(nèi)，CHf/CZr從最初的2.33:100增加到33.33:100；與聚合物包合膜（PIMs）和離子液體支撐液膜（SLMs）相比，分別增加了3.33和3.67倍。此外，3次膜分離-再生循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明IIMs的循環(huán)穩(wěn)定性能較為良好。因此，IIMs作為一種新型膜材料，提供了從鋯英砂溶液中高效分離富集鉿的新思路，具有良好的工業(yè)應(yīng)用潛力。該研究成果以全文形式發(fā)表在《Journal of Membrane Science》期刊上（https://doi.org/10.1016/j.memsci.2022.121237），第一作者為在讀碩士湯婷婷，楊帆研究員為通訊作者。

研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,反應(yīng)堆燃料與材料科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等的支持，并與三祥新材股份有限公司和中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院深入合作。