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  核廢料中的放射性碘（如¹²⁹I、¹³¹I）是威脅環境與人類健康的重要污染物，其高效捕獲一直是全球核污染治理的難點。近日，吉林大學化學學院楊英威教授團隊發表了相關的最新研究成果，該團隊設計并構建了一種鹵素鍵驅動的柱芳烴基超分子聚合物，用于快速碘捕獲。

圖1. 10BPTP和2BPTP合成路線以及碘吸附示意圖

  該研究團隊選用柱[5]芳烴衍生物（10BrP5）作為鹵素鍵供體，以三(4-(吡啶-4-基)苯基)胺（TPPA）作為強鹵素鍵受體，通過鹵素鍵相互作用成功構建了柱芳烴基超分子聚合物10BrP5-TPPA（簡稱10BPTP，圖1）。研究團隊采用傅里葉變換紅外光譜、X射線光電子能譜以及密度泛函理論計算等多種表征手段，系統驗證了10BPTP中Br···N鹵素鍵的形成及電荷轉移相互作用的存在。實驗表明，10BPTP展現出卓越的碘捕獲能力。對溶液中碘的捕獲動力學速率為2.7×10^-2 g mg^-1 min^-1（圖2），而對揮發性碘的去除速率達到1.57 g g^-1 h^-1，同時，表現出較高的吸附容量（圖3）。與對照材料2BPTP相比，10BPTP的高效吸附性能主要歸因于其獨特的海綿狀微觀結構，這種結構顯著促進了碘分子的快速擴散。此外，10BPTP還展現出優異的熱穩定性和化學穩定性，確保了在碘吸附過程中材料結構的完整性。進一步研究表明，該材料具有良好的溶劑和酸堿穩定性，在多種有機溶劑及不同pH值的溶液環境中仍能維持初始結構，顯示出良好的實際應用潛力。

圖2. 不同合成條件下得到的10BPTP對水溶液中碘的吸附

圖3. 10BPTP對碘（蒸汽和環己烷溶液）的捕獲性能及與其他材料的吸附速率對比

  該研究開發了一種新型的高效碘吸附劑，證明了鹵素鍵驅動組裝在構建高穩定性功能材料中的獨特優勢，為開發應用于核廢料處理、工業廢氣凈化等領域的功能材料提供了新的結構設計思路。近期，該工作發表在《ACS Materials Letters》上，得到國家自然科學基金（52173200）及吉林省自然科學基金（20230101052JC）的支持。

  全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett.5c00539