Mecanismo de absorción del uranio sobre los sorbentes de α-aminofosfonato: espectroscopia multimodal y estudio...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química nuclear
• Ingeniería ambiental

Sus antecedentes:

• La creciente demanda de energía requiere soluciones sostenibles para la energía nuclear.
• El reciclaje del uranio es crucial para mejorar los beneficios económicos y ambientales de la energía nuclear.
• El desarrollo de materiales absorbentes eficientes es clave para la captura y gestión eficaces del uranio.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar nuevos sorbentes basados en alfa-aminofosfonato para la captura de uranio.
• Para aclarar las relaciones estructura-propiedad que rigen la sorción y especiación del uranio.
• Establecer criterios de diseño a nivel molecular para optimizar el rendimiento del sorbente en el reciclaje del uranio.

Principales métodos:

• Síntesis en un solo recipiente de tres sorbentes distintos de alfa-aminofosfonato (S-H, S-NH2, S-COOH)
• Caracterización multimodal que incluye simulaciones FTIR, XPS, SEM-EDX y teoría funcional de la densidad (DFT).
• Experimentos de sorción de uranio para determinar las condiciones y capacidades óptimas, seguidos de análisis de especiación.

Principales resultados:

• Los sorbentes sintetizados exhibieron estructuras dependientes de aminas y una absorción óptima de U ((VI) a un pH de 4,0.
• Las capacidades de Langmuir oscilaron entre 0,601 y 1,312 mmol U/g, con S-H mostrando la mayor capacidad.
• El análisis de XPS reveló una selectividad redox dependiente de los ligandos, con S-NH2 y S-COOH estabilizando preferentemente U ((IV).
• Las simulaciones DFT validaron los hallazgos experimentales, correlacionando la química del grupo funcional y la textura de la superficie con la energía de unión.

Conclusiones:

• Los sorbentes de alfa-aminofosfonato demuestran especiación de uranio ajustable y capacidades de unión eficientes.
• La comprensión a nivel molecular de las relaciones estructura-propiedad permite el diseño racional de materiales sorbentes avanzados.
• Este trabajo proporciona una base para el desarrollo de sorbentes de próxima generación para aplicaciones sostenibles del ciclo del combustible nuclear.