近日，中国科学院上海应用物理研究所熔盐化学工程技术部在堆用高温氟化物熔盐结构原位研究取得重要进展，基于高温核磁共振技术详细阐述了FNaBe与FLiBe高温熔盐中Be-F络合结构的异同。相关成果发表于知名化学类期刊《JACS Au》（论文题目：“HT-NMR studies of the Be-F coordination structure in FNaBe and FLiBe mixed salts”）及《Physical Chemistry Chemical Physics》上（论文题目：“Probing the local structure of FLiBe melts and solidified salts by in situ high-temperature NMR”）。
含铍熔盐是第四代熔盐核能反应堆系统中重要的冷却剂及核燃料载体候选物质。相比于7LiF-BeF2 (FLiBe)熔盐，NaF-BeF2 (FNaBe)熔盐具有更好的经济性，有助于商业化大规模应用。熔盐微观配位结构对离子的扩散、运动能力及熔盐性能有重要影响，但目前FNaBe熔盐的研究相对匮乏，尤其是针对其微观结构的实验研究亟待开展。上海应物所熔盐研究团队基于前期高温熔盐原位分析技术的基础，结合高温核磁共振及第一性原理分子动力学模拟，对FNaBe与FLiBe熔盐中离子配位结构的差异性进行了系统的研究。该工作结果表明二者主体结构基本一致，均是由四面体配位而形成的无序的Be-F链状及网络结构，表明在熔盐反应堆应用中利用FNaBe盐代替FLiBe盐的理论可行性及巨大潜力。此外，进一步分析实验结果并结合AIMD的理论模拟，表明与FLiBe相比，FNaBe中会形成更多的Be-F网络结构，呈现出更加无序的结构特征，这些差异可能导致FNaBe盐作为冷却剂和燃料盐时粘度、热容量等性能发生一定变化，为理解熔盐结构与性能关系及熔盐性能优化提供了启示和理论支持。
本项研究受到了国家自然科学基金青年基金项目和上海应物所青年科技之星项目的资助。（熔盐化学工程技术部 供稿）
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.4c00177
