天津師范大學李程鵬課題組通過合成后修飾策略構建了共價有機骨架-聚離子液體（COF-bis-PC2）復合材料，可作為具有高選擇性的穩(wěn)定吸附材料應用于放射性核素處理領域。
99Tc是一種典型的長壽命β放射源，作為人造放射性核素，半衰期長達21萬年，主要以高锝酸根（99TcO4–）的形式穩(wěn)定存在，極易從地下水系遷移至食物鏈，威脅人類健康。因此，99Tc的安全處置問題是乏燃料后處理和核污染環(huán)境修復領域的重大挑戰(zhàn)之一，因此科學意義重大。目前，主要以離子交換法處理廢液中的99TcO4–/ReO4–（99TcO4–的非放射性替代物），大多數(shù)離子型吸附劑材料難以在乏燃料后處理時的強酸性條件下保持穩(wěn)定。由此可見，設計并構建高穩(wěn)定性、高選擇性和可重復利用的功能材料至關重要。
共價有機骨架（Covalent-Organic Framework, COF）是完全由輕元素（氫、硼、碳、氮或氧等）通過共價鍵組成的多孔網(wǎng)絡結構?？椎澜Y構規(guī)則可調(diào)，化學穩(wěn)定性高，如經(jīng)表面修飾即可發(fā)掘多種潛在功能。因其具有共軛體系，能夠穩(wěn)定強輻射產(chǎn)生的自由基，抵御放射性環(huán)境的輻照破壞。在高效封存99Tc方面，共價有機框架的中性孔道缺乏特定位點捕獲陰離子，導致對ReO4–的吸附能力較弱，在存有競爭離子的廢水中選擇性捕獲水平較低。
李程鵬課題組在前期研究的基礎上，利用合成后改性策略，進一步增強功能位點與COF間的相互作用，通過乙烯基聚合將咪唑型聚離子液體（poly Ionic liquids, polyILs）接枝到COF框架上。豐富咪唑鎓位點密度，提高COF-polyILs復合材料在高鹽度、高酸度溶液中的穩(wěn)定性，確保材料在實際廢液流中仍能準確識別目標物ReO4–。
所得COF-bis-PC2吸附劑對ReO4–表現(xiàn)出快速的吸附動力學（<5 min）和良好的吸附能力（388 mg g–1），在強酸性的低放射性模擬廢水中，材料對ReO4–的去除率高達92%；在競爭離子SO42–過量1000倍的條件下，COF-bis-PC2吸附劑仍可精準捕獲到90.2%的ReO4–。這可歸結于COF孔道自身的疏水環(huán)境，框架與聚離子液體間共價鍵的穩(wěn)定聯(lián)結，和主鏈上的充足功能位點。
該研究設計制備了COF-bis-PC2復合多孔吸附劑，COF與咪唑基離子液體的共價相互作用使得材料對99TcO4–/ReO4–表現(xiàn)出高效的吸附能力和可重復利用性，在強酸溶液中保持結構穩(wěn)定的同時仍能表現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性。這一后修飾策略為核廢料處理和水污染修復中多孔吸附劑的構建提供了普適性的功能化思路。
(a) 在合成后修飾策略下，將咪唑型離子液體接枝到共價有機框架上的合成示意圖；(b) COF、COF-bis-PC2和COF-bis-PC2@Re材料的N2吸附等溫線；(c) COF和COF-bis-PC2的TEM圖像 論文信息 Post-Modification of a Robust Covalent Organic Framework for Efficient Sequestration of 99TcO4–/ReO4– Lei Zhu, Hai-Ruo Li, Zhao-Fei Liu, Zhengyi Di, Wengui Xu, Libo Zhang, Prof. Cheng-Peng Li Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202302168
