Avec le développement de l'énergie nucléaire, les préoccupations environnementales liées au cycle du combustible nucléaire ont suscité une grande attention. Cependant, la séquestration efficace des actinides et des lanthanides (Ln) des déchets radioactifs complexes, en particulier les déchets liquides de haute activité (HLLW) en conditions d'acidité forte, reste un sérieux défi.

Dans une étude publiée dans Angewandte Chemie Édition Internationale , Le professeur Feng Meiling du groupe de recherche du professeur Huang Xiaoying à l'Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière de l'Académie chinoise des sciences a signalé le premier adsorbant cristallin de vanadate simple, à savoir [Moi 2 NH 2 ]V 3 O 7 , pour la récupération des lanthanides à partir de solutions aqueuses.

Les chercheurs ont découvert que [Moi 2 NH 2 ]V 3 O 7 possède de nombreuses caractéristiques exceptionnelles, notamment une large durabilité du pH, haute résistance aux radiations et capacité d'adsorption.

Dans la solution avec la gamme de pH de 1,9 à 12,3 ou sous les irradiations de 200 kGy ou 50 kGy γ, il peut maintenir la structure en couches robuste de [V 3 O 7 ]n ^n- . La valeur du coefficient de distribution (Kd) pour Eu 3 ⁺ pourrait maintenir 1,72 × 10 ⁵ mL/g à un pH aussi bas que 2,5. Les valeurs de Kd et de taux d'élimination (R) pour Eu 3 ⁺ maintenir essentiellement après irradiations β ou γ. Même à faible pH, [Me2NH2]V 3 O 7 affiche des capacités d'adsorption élevées pour les lanthanides. Il conserve toujours une capacité élevée à un pH faible de 2,5, ce qui est rarement accompli pour la plupart des adsorbants actuels.

Outre, [Moi 2 NH 2 ]V 3 O 7 maintient des valeurs KdEu élevées de 4,35 × 10 ⁴ ml/g à 7,47 × 10 ⁴ mL/g et REu élevé de l'ordre de 97,75 à 98,68 % en présence de Na+ excessif, K+, Ca2+ et Mg2+. En particulier, il peut séparer efficacement Eu 3 ⁺ de Cs ⁺ (ou Sr 2 ⁺ ) avec le facteur de séparation SFeu/Cs le plus élevé de 156 (SFeu/Sr de 134) à ce jour.

L'ion lanthanide Eu 3 ⁺ est largement étudié comme simulant pour les actinides radiotoxiques à vie longue pour leurs propriétés d'adsorption similaires. Dans les produits échangés, UE 3 ⁺ peut être efficacement élué avec un faible coût, méthode respectueuse de l'environnement et sûre, et le taux d'élimination par produit recyclé pourrait encore subsister. Ces mérites combinés à une synthèse facile font de ce vanadate un piégeur de lanthanides prometteur pour l'assainissement de l'environnement.

Les chercheurs ont révélé le mécanisme d'adsorption au niveau atomique par des calculs théoriques en combinaison de diverses caractérisations telles que la spectroscopie photoélectronique aux rayons X (XPS) et les analyses de spectres à structure fine d'absorption étendue des rayons X (EXAFS), et analyses Raman et élémentaires, fournissant une élucidation microscopique pour l'adsorption sélective de Eu sur ce vanadate.

Cette étude fournit un vanadate stratifié facilement synthétisé qui pourrait récupérer de manière élevée et sélective les lanthanides à partir de solutions aqueuses, et souligne l'importance de développer des matériaux de vanadate cristallins pour les applications dans le domaine de l'assainissement de l'environnement.