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高效高选择性金属离子萃取剂的设计合成及其在金属离子萃取分离方面的应用和相关工艺研究一直是湿法冶金研究的重点。本论文合成了几种膦酸（酯）修饰的杯芳烃类萃取剂及含氮的膦酸酯和磷酰胺类萃取剂，并研究了其对铈(Ⅳ)、钍(Ⅳ)、稀土(Ⅲ)的萃取分离性能和机理，主要研究内容如下: 一、设计合成五种新型萃取剂:中性膦类杯芳烃萃取剂(L1，L2)、酸性膦类杯芳烃萃取剂(H4L)、磷酰胺萃取剂(L3)、含氮膦酸酯萃取剂（Cextrant230）。 二、研究了五种萃取剂的萃取分离性能: 1、研究了中性膦类杯芳烃萃取剂在硝酸介质中对钍与稀土的萃取分离，考查了酸度、萃取剂浓度、温度以及盐析剂对钍萃取的影响，结果表明在较高酸度下，钍与稀土离子可以很好地分离(钍的萃取率大于90％，稀土离子的萃取率不足30％)，钍的萃取反应为吸热反应。 2、研究了中性膦类杯芳烃萃取剂(L2)与HPMBP混合体系对稀土离子的协同萃取，研究了该协萃体系萃取金属离子的机理，计算了该体系的热力学常数和相邻稀土元素之间的分离系数，发现该协萃体系的萃合物为[Ln(PMBP)2(L2)2]NO3，萃取过程为吸热反应。相比单一HPMBP体系，该协萃体系中相邻稀土元素之间的分离系数并无明显提高，但可以提高稀土离子的萃取率。 3、研究了酸性膦类杯芳烃萃取剂(H4L)在硝酸介质中对三价稀土离子的萃取。发现H4L萃取稀土离子的过程为阳离子交换机理，萃合物为RE3+·(HL)3-。相邻稀土元素之间的分离系数较大，中重稀土元素之间的分离系数较大(β=1.59～3.57)，因此，该萃取剂可用于单一稀土分离，且4mol/L硝酸即可有效反萃有机相中的镱。 4、研究了磷酰胺萃取剂(L3)对钍萃取。实验结果表明，钍的萃取率按以下顺序递减:HNO3＞HCl＞H2SO4，且当硝酸浓度大于1.0 mol/L时，可实现钍与三价稀土的高效分离。L3萃取钍的萃合物结构式为Th(NO3)4·2(L3)，L3萃取钍的饱和容量为48.56g/L，不同无机酸对有机相中钍的反萃顺序为H2SO4＞H3PO4＞ HCl＞ HNO3。 5、研究了含氮膦酸酯萃取剂(Cextrant230)在硫酸介质中对铈(Ⅳ)、钍(Ⅳ)、稀土(Ⅲ)的萃取分离。发现Cextrant230萃取铈(Ⅳ)和钍的机理为中性络合机理，萃合物结构式分别为Th(HSO4)2SO4·L和Ce(HSO4)2SO4·2L。负载有机相中的铈可通过还原反应进行反萃，钍可用盐酸进行有效反萃。萃取铈(Ⅳ)的循环实验表明，该萃取剂可用于氟碳铈矿中的铈(Ⅳ)、钍和三价稀土的萃取分离。