一种锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法技术

本发明专利技术属于核废料处理技术领域，公开了一种锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法，以Np

【技术实现步骤摘要】
一种锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法
本专利技术属于核废料处理
，尤其涉及一种锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法。
技术介绍
目前，在电化学干法处理核废料工艺中，通过精确控制电解过程的电极电位，可以实现残余燃料、裂变产物、嬗变产物等元素在电极表面的顺序析出，达到分离回收这些元素的目的。离子液体具有比常用水性或有机浴液更加宽广的电化学窗口、更高的沸点、极低的蒸气压、不易燃烧，较低毒性、更高安全性，且可以溶解许多有机、无机化合物，正受到乏核燃料后处理领域的越来越多的研究。锕系元素离子在离子液体中的还原电位的理论计算，对乏燃料的干法处理工艺的开发显得尤为重要。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：昂贵的实验成本和苛刻的实验条件阻碍了相关实验的顺利开展，制约了干法后处理工艺的发展。解决以上问题及缺陷的难度为：由于锕系元素的毒性和放射性，实验研究锕系元素的性质成本高，操作复杂。再者，现有的锕系元素离子在离子体系中的理论方法匮乏，或者其他计算方法误差大，无法有效替代极端实验条件下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法，其特征在于，所述锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法包括：/n对反应物和生成物的结构优化，总能量的计算，利用CPCM溶剂化模型估算溶剂化效应，利用显式-隐式混合溶剂模型计算质子在离子液体中的溶剂化Gibbs自由能；/n选择SHE为参比电极，利用Nernst方程计算[Np

【技术特征摘要】
1.一种锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法，其特征在于，所述锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法包括：
对反应物和生成物的结构优化，总能量的计算，利用CPCM溶剂化模型估算溶剂化效应，利用显式-隐式混合溶剂模型计算质子在离子液体中的溶剂化Gibbs自由能；
选择SHE为参比电极，利用Nernst方程计算[NpVIO2]2+、[NpVO2]+、Np4+离子在离子液体中的还原电位。


2.如权利要求1所述的锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法，其特征在于，所述Npn+离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法具体包括：
步骤一，在B3LYP/6-311++G(d,p)//SDD理论水平上优化Np3+、Np4+、[NpVO2]+和[NpVIO2]2+在离子液体中形成的配位离子的结构，其中C、H、O、N和F元素选取6-311++G(d,p)基组，S、Np元素选取SDD基组，利用GAUSSIAN09程序进行计算；
步骤二，通过振动频率的计算，验证所有优化得到的配位结构对应势能面上的局域极小点，为稳定结构；
步骤三，在气态配位离子结构的基础上，利用CPCM溶剂化模型修正溶剂化效应，不重新优化溶剂化状态下配位离子的几何结构；
步骤四，选择SHE为参比电极，利用DFT方法精确计算[NpVIO2]2+、[NpVO2]+、Np4+在离子液体[(CO2H)2C2MIm]+[NTf2]-中的氧化还原反应的Gibbs自由能的变化量再利用Nernst方程计算标准还原电位其中F是Faraday常数，n是氧化还原反应中转移的电子总数，是参比电极SHE的Gibbs自由能变化量。


3.如权利要求2所述的锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法，其特征在于，所述步骤二中，在配位离子结构优化过程中，存在多个能量有不同的稳定构型，只报告能量最低的几何构型。


4.如权利要求2所述的锕系元素离子在离子液体中还原电位的模拟分析方法，其特征在于，所述步骤二中，[NpVO2(NTf2)3]2-配位离子在还原过程中发生结构重排，[NpVO2(NTf2)3]2-(il)+[NTf2]-(il)+4H+(il)+e-(g)→[NpIV(NTf2)4]...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆敏，张冬青，吕维妙，殷秀平，王慧，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31