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乏燃料后处理是核燃料循环技术中难度最大的环节之一，乏燃料后处理产生的高放废液中含有大量高释热裂变产物核素，因此高放废液分离材料对高放热核素Sr2+和Nd3+进行萃取分离至关重要。基于杯芳烃具有较高的辐照稳定性、化学稳定性、热稳定性和易修饰等特点，在萃取分离金属方面有着很好的研究前景和应用价值，可作为一种新型萃取剂对高放废液中Sr2+和Nd3+进行选择性萃取分离。本论文基于杯芳烃对Sr2+和Nd3+的识别性能和萃取能力，通过六步反应，设计合成了四种具有不同功能性基团的杯芳烃衍生物。分别为杯[4]芳烃衍生物，简记为CalixFMO、CalixFPO；杯[6]芳烃衍生物，简记为CalixSPO；杯[8]芳烃衍生物，简记为CalixEPO。运用FT-IR、MS、1H NMR和TG-DTA等表征方法确认了上述杯芳烃衍生物。本论文采用溶剂萃取法详细研究了杯芳烃衍生物对Sr2+和Nd3+的萃取性能和萃取机理，着重考察了稀释剂、硝酸浓度、接触时间、萃取剂浓度、金属离子浓度和温度等因素对萃取性能的影响。结果表明，当二氯甲烷作为稀释剂时，杯芳烃衍生物对Sr2+和Nd3+的萃取效果较好；通过硝酸浓度对杯芳烃衍生物作为萃取剂对Sr2+、Nd3+萃取率的影响，确定了对Sr2+和Nd3+的最佳HNO3浓度均为3.00mol/L，4.00mol/L；在接触时间为5~150min范围内通过萃取时间对萃取率的影响，确定了杯芳烃衍生物萃取Sr2+和Nd3+的反应体系均在90min接近平衡状态，得出了杯芳烃衍生物萃取Sr2+和Nd3+的反应体系在90min内的微分传质系数kt和平均传质系数kp；通过探讨杯芳烃衍生物的浓度和金属离子的浓度对萃取分配比的影响，推测了上述四种杯芳烃与金属离子的萃合物的组成结构；在温度为288.0~313.0K范围内通过温度对萃取分配比的影响，确定了杯芳烃衍生物对Sr2+和Nd3+的萃取过程为放热反应，并获得了萃取平衡时的热力学常数ΔH、ΔS和ΔG。杯芳烃衍生物上的功能性基团能显著影响萃取性能，四种杯芳烃衍生物对Sr2+和Nd3+的萃取能力从强到弱依次为CalixEPO、CalixSPO、CalixFPO和CalixFMO，尤其CalixEPO对Nd3+的萃取效果最佳。这为有效萃取分离Sr2+和Nd3+提供了理论基础和实验依据。同时进一步研究了杯芳烃衍生物对于其他金属离子的萃取性能。