第一作者：Linwei He，Long Chen，Xinglong Dong，Shitong Zhang

通讯作者：王殳凹，Yu Han

通讯单位：苏州大学，阿卜杜拉国王科技大学

研究亮点：

1. 提出了一种吸碘材料的新设计理念。

2. 富氮COF (SCU-COF-2)展现了超高吸碘量和CH₃I的吸收量。

3. 水分对SCU-COF-2的碘摄取影响很小。

研究背景

在核燃料后处理和核事故期间捕获放射性碘物种对核安全、环境保护和公众健康至关重要。在实际动态情况下，先前报道的用于碘吸收的新兴材料不能与商业沸石和活性炭相媲美。

成果简介

近日，苏州大学王殳凹教授，阿卜杜拉国王科技大学Yu Han设计并合成了一种稳健的富氮COF (SCU-COF-2)，旨在实际条件下选择性去除去除元素碘（I2）和碘甲烷（CH₃I）。

要点1：富氮共价有机骨架制备

为了增强COF骨架与碘之间的宿主-客体相互作用，研究人员选择了2,20-联吡啶-5,50-二醛（2,20-BPy-DCA）作为功能性配体。同时，吡啶中的氮原子可通过甲基化反应与有机碘反应，形成具有有机碘捕获能力的COF材料。

要点2：SCU-COF-2结构表征

研究发现，高功能化的联吡啶构筑块有望通过增强结合亲和力的电子对效应与I₂分子相互作用，并作为甲基化反应的底物以固定CH₃I。此外，SCU-COF-2的完全共轭和高度疏水的骨架结构使其具有较好的辐照、湿度和热稳定性，对于UNF后处理中极端操作条件至关重要。

要点3：吸碘量测试

通过高湿度、高温下的穿透实验，证明了其良好的捕碘能力。实验结果显示，静态吸附条件下的超高吸碘量达到6.0 g g^-1，对CH₃I的吸收达到了1.45 g g^-1，此外，在高湿度、高温下的穿透实验实现了动态条件下创纪录的高碘吸附量。

要点4：理论计算

研究人员利用密度泛函理论（DFT）计算揭示了捕获位点和吸附机理。将N引入苯环（产生吡啶环）不仅在六角形空腔中而且在三角形空腔中提供了大量的吸附位点。此外， 碘甲烷的解离吸附（化学吸附）在吡啶氮位点在热力学上是有利的。

参考文献

He et al., A nitrogen-rich covalent organic framework for simultaneous dynamic capture of iodine and methyliodide, Chem (2020)

DOI：10.1016/j.chempr.2020.11.024

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.11.024

信息来源:奇物论

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