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  隨著核能和核科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其在醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域中的應(yīng)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(fā)性裂變產(chǎn)物，具有不穩(wěn)定、易揮發(fā)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(jìn)入環(huán)境，易于被人體吸入或經(jīng)食物鏈攝入，通常在甲狀腺內(nèi)積聚，嚴(yán)重影響人體代謝過程，甚至引發(fā)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(huán)境中放射性的污染評價和應(yīng)急處置具有重要意義。蘇州大學(xué)華道本教授課題組近年來將共軛微孔聚合物材料用于環(huán)境放射化學(xué)領(lǐng)域取得了系列進(jìn)展，最近在放射性碘檢測與吸附方面取得了創(chuàng)新性進(jìn)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(xiàn)碘的高容量吸附與快速檢測，華道本教授團(tuán)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(qiáng)碘的吸附能力。共軛的骨架結(jié)構(gòu)可以大大提高材料的耐輻照性能及化學(xué)穩(wěn)定性。同時，由于碘的強(qiáng)熒光猝滅效應(yīng)以及聚合物的全共軛結(jié)構(gòu)，當(dāng)微量的碘與材料作用時，會使淬滅信號被放大，有利于實現(xiàn)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(tài)通過電荷轉(zhuǎn)移與材料中的苯環(huán)、三鍵，骨架和二乙基胺丙基上的N進(jìn)行絡(luò)合。該吸附劑在85℃時對碘的吸附容量達(dá)為5.03 g g^-1，而被吸附的碘可以在125℃下兩小時內(nèi)實現(xiàn)90%的釋放（圖2）。為了實時監(jiān)測的方便性，他們將這種熒光吸附劑負(fù)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(dá)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(xiàn)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(yīng)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(guān)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(yīng)時間的熒光變化。（Copyright 2020, The Royal Society of Chemistry.）

  以上相關(guān)成果發(fā)表在J. Mater. Chem. A, 2020, 10.1039/C9TA11446G上。論文的第一作者為蘇州大學(xué)放射醫(yī)學(xué)與輻射防護(hù)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