Aqueous uranyl species coordinating carbonate ligands such as $UO_2(CO_3)_3^{4-}$, $CaUO_2(CO_3)_3^{2-}$, and $Ca_2UO_2(CO_3)_3(aq)$ are predicted to predominant and mobile species in the aquifer of the deep geological repository for nuclear spent fuel. To investigate into the effect of these uranyl carbonate species to U(VI) adsorption, Time-resolved laser fluorescence spectroscopy (TRLFS) was applied to U(VI) surface speciation on alumina, silica, and kaolinite. In prevailing carbonate conditions, the fluorescence spectra of adsorbed U(VI) species onto alumina with blue-shifted emission bands were observed. The deviation to low wavelength is considered as carbonate-like feature found in aqueous uranyl carbonate species and uranyl carbonate minerals that have at least two carbonate ligands as well. The carbonate-like spectral feature indicates uranyl carbonate surface complexation onto alumina. Additionally, the carbonate-like spectral characteristic was found in the aqueous systems where ternary calcium uranyl carbonate species predominantly exist. On the other hand, U(VI)-hydroxo surface complexes on silica and kaolinite surfaces were characterized in spite of the strong abundance of uranyl tricarbonate moiety. In processes of adsorption on both silica and kaolinite, the carbonate ligands may be detached from uranium(VI). Using attenuated total reflectance-Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, the two absorption peaks were observed and the spacing between two peaks indicates that the carbonate ligands complex with uranyl ion in a bidentate-fashion. According to our findings and previous studies, the uranyl carbonate surface complexation tends to be favorable on the surfaces having high point of zero charge $(pH_{pzc})$ such as aluminum and iron oxides. Regarding U(VI) retention in aquifer, the results in this work may provide new insight and comprehensive interpretation of U(VI) adsorption in groundwater system containing abundant carbonate ions.
시간분해 레이저 형광분광법(TRLFS)을 이용하여 우라닐 카보네이트 화학종이 지배적으로 존재하는 환경에서 알루미나, 실리카 및 카올리나이트 표면에 대한 우라늄 흡착 현상을 규명하였다. 카보네이트가 매우 풍부하게 존재하는 환경에서 알루미나에 흡착된 우라늄 표면 화학종은 우라닐 하이드록소 표면 화학종과 비교하였을 때 청색편이 된 형광스펙트럼을 보여주었다. 이러한 형광분광학적 특성은 두 개 이상의 카보네이트 이온을 포함하고 있는 수용액 우라닐 카보네이트 화학종과 우라닐 카보네이트 광물에서도 관찰되는 것으로 말미암아, 알루미나 표면에서는 우라닐 카보네이트 표면 착화합물이 형성되는 것으로 사료된다. 반면, 실리카 및 카올리나이트 표면 화학종은 카보네이트 이온의 존재와 무관하게 동일한 형광 분광학적 특성을 보이므로, 우라닐-하이드록소 표면 착화합물이 형성되는 것으로 관찰된다. 감쇠 전반사 푸리에 변환 적외선 분광법(ATR-FTIR)을 이용하여 알루미나에 흡착된 우라늄 화학종 분석을 통해 카보네이트 리간드의 존재를 확인하였으며, 두 개의 카보네이트 봉우리의 간격을 통해 카보네이트는 흡착된 우라늄 화학종에 두자리 리간드(bidentate)로 참여할 것으로 사료된다. 본 논문의 결과와 기 보고된 결과들을 종합적으로 평가해보면, 우라닐 카보네이트 표면 착화합물 반응은 알루미나와 유사한 표면전하특성을 갖는 광물표면에서 선택적으로 형성될 것으로 판단된다.
