共價有機框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）材料是一類具有二維或三維延伸結構、周期性和結晶性的多孔有機聚合物，其結構單元通過強共價鍵連接。因其結構的多樣性、永久的多孔性和優異的穩定性，這類材料在能源、催化、分離等領域均有着重要的應用前景。99Tc是一種半衰期長、毒性大的放射性核素，在水溶液中以TcO4−形式存在。在乏燃料後處理和核環境修複等領域，設計合成具有優異TcO4−捕獲性能的陰離子分離材料仍然是一個重大挑戰。

近期，beat365官方网站翟茂林教授課題組和中國科學院高能物理研究所石偉群課題組合作通過γ射線輻射接枝策略制備了一種咪唑溴鹽修飾的COFs材料。通過優化輻射接枝反應條件，成功實現了COFs孔道内咪唑溴鹽接枝鍊的調控，合成的材料對TcO4−及其模拟物ReO4−具有快速的分離動力學（平衡時間2 min）、優異的吸附能力(吸附容量952 mg/g) 和良好選擇性。利用EXAFS并結合理論計算等方法，揭示了ReO4−在接枝修飾COFs材料中的陰離子交換吸附機理。

圖1  咪唑溴鹽接枝修飾的COFs合成及動态柱實驗示意圖

更為重要的是，制備的COFs材料所具有的高孔隙率和超穩定的納米纖維狀結構，使其成為ReO4−/TcO4−動态柱實驗的理想填料。實驗結果表明，經過4個吸附−解吸循環後，去除率仍高達99.98%，回收率均大于91%，顯示出優異的分離性能。本工作是COFs材料應用于動态吸附柱實驗的首例報道，展現了COFs材料在乏燃料後處理和核環境修複中的巨大潛力，并為其産業化應用提供了重要理論和實驗依據。

圖2  ReO4−/TcO4−動态柱實驗洗脫曲線、去除率及回收率

該研究工作以“Radiation Controllable Synthesis of Robust Covalent Organic Framework Conjugates for Efficient Dynamic Column Extraction of 99TcO4−”為題在Cell Press子刊Chem期刊發表（DOI: 10.1016/j.chempr.2020.08.005），在線鍊接：https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(20)30415-0。beat365官方网站博士研究生王月為該論文第一作者，beat365官方网站翟茂林教授、中國科學院高能物理研究所石偉群研究員和袁立永青年研究員為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會的資助。