随着不可再生能源储量的减少和生态环境的逐渐恶化,开发绿色、清洁和环保的能源迫在眉睫。核能是一种高效、清洁和绿色的能源,是我国能源体系中重要的组成部分。核能产生的方式分为核聚变和核裂变,核聚变相比于核裂变是一种更加安全、高效和绿色的提供能量的方式。锂在自然界中有两种稳定存在的同位素⁶Li和⁷Li,自然丰度分别为7.53%和92.47%。⁶Li和⁷Li在核反应过程中起着重要作用。⁶Li极易受中子撞击产生氚,氚是核聚变反应中的重要原料。⁷Li中子吸收截面积极小,常作为核反应的堆心冷却剂、减速剂和p H调节剂。因此,锂同位素的分离和提取研究对我国清洁能源的开发和战略安全的实施具有极其重要的意义。目前锂同位素的分离中较为有效的方法是以冠醚作为萃取剂分离锂同位素,冠醚本身的分子结构对锂同位素的分离具有较大的影响。我们选择了三类孔腔直径大小不同的冠醚作为萃取剂,以疏水性较好的室温离子液体作为协萃剂和萃取溶剂,较为系统的探究了冠醚孔腔直径对锂同位素分离效果的影响。根据实验结果筛选出了分离效果较好的冠醚并将其作为萃取剂进行了多级逆流萃取实验。同时,还对锂同位素分离过程中的萃取交换机理和热力学参数进行了探究。具体工作如下:（1）不同孔腔直径冠醚-离子液体体系萃取分离锂同位素的研究:较为系统地探究了离子液体在有机相中体积比、离子液体阳离子碳链长度、冠醚浓度、锂盐阴离子和温度对锂同位素分离效果的影响。通过实验探究发现,不同孔腔大小的冠醚对锂同位素分离因子的影响顺序为:DB15C5（二苯并-15-冠-5）>DB18C6（二苯并-18-冠-6）>DB14C4（二苯并-14-冠-4）,选用冠醚孔腔直径略大于锂离子直径的二苯并-15-冠-5作为萃取剂时,体系有较大的锂同位素分离因子,最大分离因子为1.031。（2）冠醚-离子液体体系多级逆流萃取分离锂同位素研究:以锂同位素分离效果较好的二苯并-15-冠-5作为萃取剂,以1-乙基-3-甲基咪唑双（三氟甲烷磺酰）亚胺盐（[EMIm][NTf₂]）作为萃取溶剂,以苯甲醚作为稀释剂,进行了多级逆流萃取实验。多级逆流萃取实验结果显示,随萃取级数的增加,有机相中锂离子的浓度逐渐增加,有机相中⁶Li的丰度也呈现增加的趋势。经过10级逆流萃取实验以后,锂离子的萃取率可以达到37.4%,有机相中⁶Li的丰度可以达到7.77%。（3）对冠醚-离子液体体系萃取分离锂同位素的机理进行了探究。冠醚与锂离子通过离子-偶极相互作用形成冠醚-锂离子的络合物,冠醚孔腔直径与锂离子直径大小近似时,更容易与锂离子络合形成冠醚-锂离子络合物。此时体系对锂离子具有较大的萃取率,但并没有较好的锂同位素分离效果。冠醚孔腔直径过大时,会降低冠醚给电原子与锂离子的离子-偶极效应,这不利于锂同位素的分离。冠醚孔径略大于锂离子直径时,有利于锂同位素的分离。在冠醚-离子液体体系萃取金属离子的过程中,冠醚-离子液体体系的萃取交换过程大多是阳离子交换。其中DB15C5-离子液体体系和DB14C4-离子液体体系中,离子液体阳离子与锂离子之间的交换比接近1:1。通过对体系的萃合比的研究,我们发现DB15C5-离子液体体系和DB18C6-离子液体体系的萃合比接近于1,这意味着一分子的冠醚可以与一分子的锂离子形成络合物。DB14C4-离子液体体系的萃合比略小于1。体系的热力学研究结果表明冠醚-离子液体体系中锂同位素分离是一个自发放热的过程,降低温度有利于锂同位素的分离。