Российские исследователи разработали более простой и дешевый метод синтеза технеция, чем используется сейчас. Он заключается в электролизе растворов солей металла. В перспективе технеций можно будет извлекать таким способом из отработанного ядерного топлива. Статья ученых опубликована в Journal of Electroanalytical Chemistry.

Технеций — это радиоактивный элемент, который в большом количестве содержится в отработанном ядерном топливе. Он широко используется в ядерной медицине в качестве метки для диагностики злокачественных образований внутренних органов. Для этих целей используется метастабильный изотоп ^99mTc. Атом этого изотопа «живет» всего шесть часов, поэтому его получают прямо в клиниках с помощью портативных ядерных генераторов. После атомы технеция выделяют из полученной смеси в несколько стадий, из-за чего процесс получения этого изотопа оказывается сложным и дорогим.

Российские ученые предложили способ удешевить получение метастабильного изотопа. Для этого они заменили химический метод осаждения технеция электрохимическим — то есть основанным на пропускании через раствор солей этого элемента электрического тока.

«У технеция есть большое количество степеней окисления. В смеси, которая получается после облучения молибденовой мишени, он находится по большей части в высшей степени окисления +7, а выделять его лучше всего уже в виде металла с нулевой степенью окисления — так с ним дальше можно будет делать что угодно, — поясняет первый автор работы, профессор РХТУ Виталий Кузнецов. — Прежде всего нам нужно было выяснить, возможно ли в принципе электроосаждение металлического технеция, потому что в литературе его электрически восстанавливают до степеней +4 или +3, а дальше все замалчивается».

В экспериментах ученые использовали соль KTcO₄ (степень окисления технеция +7). В ее растворы ученые помещали платиновые электроды и подавали напряжение до 1,6 В.

При растворении соли только в воде металлический технеций оказалось получить невозможно: во время электролиза на поверхности электродов образовывалась пленка оксидов технеция, не проводящая электрический ток и блокирующая восстановление соли до металла. Поэтому ученые подобрали другой электролит — вместо чистой воды использовали концентрированные водные растворы ацетатов, в которых поддерживалось оптимальное значение рН.

В результате ученые показали, что при использовании такого электрохимического метода Tc в степени окисления +7 может восстанавливаться до металлического состояния. Затем авторы применили рентгеновскую спектроскопию и изучили структуру покрытий, которые образуются на электродах при электролизе KTcO₄. Выяснилось, что пленки действительно содержат атомы технеция и только малые примеси оксидов, но сам технеций при этом находится не в металлическом, а в аморфном состоянии.

С помощью такого метода электроосаждения технеций можно в перспективе получать из отработанного ядерного топлива. После (уже из самого технеция) с помощью ядерных реакций можно синтезировать рутений (Ru) — драгоценный металл платиновой группы, который сегодня активно используют в электронике. На данный момент ученые отрабатывают новые составы сред для проведения электроосаждения, чтобы получать более качественные покрытия из технеция.