关于磷酸基团在基于三联苯的编织芳基聚合物网络中显著提高钍和铀吸附能力所起作用的见解

《Journal of Materials Chemistry A》：Insights into the role of the phosphate group in vastly improved adsorption of thorium and uranium using a triptycene-based knitted aryl polymer network

通过三联苯基编织芳香聚合物（TP_DPP）高效选择性去除水溶液中的Th(IV)和U(VI)，吸附容量达760和644 mg/g。pH 6时最佳吸附效果源于离子形态与磷酸基团的高效相互作用，TP_DPP在辐照处理后仍保持优异吸附性能，对干扰离子表现出较强抗性，为核废料处理提供可持续方案。

　　

我们利用基于三联苯的编织芳基聚合物（KAP）展示了从水溶液中高效且选择性地去除钍（IV价）和铀（VI价）的方法。吸附效率受多种参数的影响，包括pH值（2–10）、初始离子浓度（25–800 ppm）、吸附剂特性以及溶液中存在的其他竞争离子（Cu²⁺、Sr²⁺、Co²⁺、K⁺、Na⁺、Zn²⁺和Cs⁺）。这种特殊设计的KAP（TP_DPP）具有纳米孔结构（比表面积为480 m² g^?1），其表面含有P-O基团，这些基团能够与钍和铀发生相互作用，从而实现760 mg g^?1和644 mg g^?1的吸附容量。在pH值为6时，钍（IV价）和铀（VI价）的吸附量达到最大值，这表明在该条件下，离子形态与TP_DPP骨架上的脱质子化磷酸基团之间的相互作用达到了平衡。TP_DPP的分配系数（K_d）分别为钍10⁶ mL g^?1和铀10⁵ mL g^?1。经过γ射线辐照（50、100、200和300 kGy）的TP_DPP仍保持了对钍（IV价）和铀（VI价）的优异吸附性能。在吸附实验前，通过将TP_DPP分别与酸性和碱性溶液处理来测试其化学稳定性。在Sr²⁺存在下，钍的吸附量减少了1.2%；而在Co²⁺存在下，吸附量最多减少了4.2%。干扰离子对铀吸附量的影响各不相同：在Na⁺存在下减少了0.6%，而在Cu²⁺存在下最多减少了13%。这项研究表明，TP_DPP是一种出色的钍和铀吸附剂，为核废料管理和地下水修复提供了可持续且有效的解决方案。