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  隨著核能和核科學技術的發展，其在醫療、工業、農業、科學研究等領域中的應用越來越廣泛。碘放射性同位素（¹²⁹I和¹³¹I）是核燃料后處理中主要的揮發性裂變產物，具有不穩定、易揮發的特點。如日本福島核電站事故后10天便可以在美國加州檢測到放射性碘的存在。它一旦進入環境，易于被人體吸入或經食物鏈攝入，通常在甲狀腺內積聚，嚴重影響人體代謝過程，甚至引發甲狀腺病變。因此，研究放射性碘的實時檢測和快速治理，對環境中放射性的污染評價和應急處置具有重要意義。蘇州大學華道本教授課題組近年來將共軛微孔聚合物材料用于環境放射化學領域取得了系列進展，最近在放射性碘檢測與吸附方面取得了創新性進展。

圖1. 二乙基胺丙基修飾共軛微孔聚合物用于碘蒸氣的吸附與檢測。（Copyright 2020, The Royal Society of Chemistry.）

  為了實現碘的高容量吸附與快速檢測，華道本教授團隊以熒光共軛介孔聚合物為基體，同時引入不同吸附位點，研究了吸附位點結構對吸附能力的影響（圖1）。其中N,N-二乙基胺丙基具有更高的旋轉自由度，可有效地改善碘分子與吸附劑之間的相互作用，增強碘的吸附能力。共軛的骨架結構可以大大提高材料的耐輻照性能及化學穩定性。同時，由于碘的強熒光猝滅效應以及聚合物的全共軛結構，當微量的碘與材料作用時，會使淬滅信號被放大，有利于實現碘的有效檢測。

圖2. 碘的吸附和解吸。（a）在75℃和大氣壓下，不同吸附劑碘蒸氣的重量吸收隨時間的變化；（b）吸附劑對溶解在己烷中的碘的去除率隨時間的變化（實驗條件：C_吸附劑=1.0 mg mL^-1，C_碘=0.3 mg mL^-1，T=25℃）；（c）在125℃下加熱時被吸附碘隨時間的釋放曲線（插圖：125℃下碘釋放前后吸附劑的顏色變化）。（Copyright 2020, The Royal Society of Chemistry.）

  修飾了N,N-二乙基胺丙基的吸附劑在85℃時，碘分子以一種V形I₅^-形態通過電荷轉移與材料中的苯環、三鍵，骨架和二乙基胺丙基上的N進行絡合。該吸附劑在85℃時對碘的吸附容量達為5.03 g g^-1，而被吸附的碘可以在125℃下兩小時內實現90%的釋放（圖2）。為了實時監測的方便性，他們將這種熒光吸附劑負載于濾紙上，制成便于攜帶的熒光試紙條。這種試紙在4 ℃、碘蒸汽壓為16.8 pa的條件下，3分鐘熒光淬滅率可達到80%，用簡單的便攜式紫外燈即可觀察到熒光淬滅；水蒸氣及乙醇蒸氣存在下也能實現對碘的有效檢測（圖3）。這項研究工作首次提出了一種同時吸附與檢測放射性碘的新策略，為放射性碘污染評估和核應急處置提供了新思路。

圖3.（a） 在飽和碘蒸氣中，25℃時試紙熒光猝滅率與暴露時間的關系；（b）3分鐘時溫度對試紙熒光猝滅率的影響；（c）水蒸氣和乙醇蒸氣對熒光猝滅率的影響（25℃）。（d）試紙對碘蒸汽隨響應時間的熒光變化。（Copyright 2020, The Royal Society of Chemistry.）

  以上相關成果發表在J. Mater. Chem. A, 2020, 10.1039/C9TA11446G上。論文的第一作者為蘇州大學放射醫學與輻射防護國家重點實驗室徐美蕓副研究員，通訊作者為華道本教授。

  論文鏈接：

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/c9ta11446g#!divAbstract

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c8ta11764k/unauth#!divAbstract

  https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/TA/2018/C8TA02875C#!divAbstract

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ta/c6ta10824e#!divAbstract