近日，《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）線上發表了華中科技大學材料學院池小東教授與美國德州大學奧斯汀分校Jonathan L. Sessler教授合作研究的成果“基於聯吡啶的非多孔自適應有機籠在可逆碘捕獲中應用”（ Reversible Iodine Capture by Nonporous Adaptive Crystals of a Bipyridine Cage,J. Am. Chem. Soc.2021, DOI: 10.1021/jacs.1c11731）。
此研究工作報道了一種可易於規模製備，熱穩定性好的非多孔自適應有機籠材料。透過在籠中引入碘吸附位點，該材料展現出了高容量碘吸附效能，並實現了對碘催化的醯胺化反應的可控調節，進一步推動其實際應用。
核能作為一種非溫室能源，具有極大的應用前景。但核廢料中的放射性物質(諸如碘)會汙染環境，對生態安全和人類健康造成嚴重威脅。放射性碘（129I和131I）具有長半衰期，高毒性以及難以自然分解等特點，如何處理環境中的放射性碘，引起了人們廣泛關注。因此開發與發展高效且經濟的碘吸附材料，對環境中放射性的汙染應急處置具有重要意義。
基於有機籠的非多孔自適應晶體（Nonporous Adaptive Crystals，英文簡稱為“NACs”，中文簡稱為“納客”）是一種新穎的吸附和分離材料。與傳統的金屬有機框架、共價有機框架等多孔材料相比，非多孔自適應晶體材料具有易於規模製備，熱穩定性好，溶液加工性好，重複利用性高等優點，近年來對科學研究產生了重要影響，並在化工行業表現出潛在的應用價值。近日，池小東教授課題組在前期非多孔自適應晶體材料研究基礎上(J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 18849–18853)，與美國德克薩斯大學奧斯汀分校Jonathan L. Sessler教授課題組合作報道了一種新的基於聯吡啶的非多孔自適應有機籠材料 (BPy-Cage)，該材料能夠實現對有機相以及水相中碘的高效捕獲，並且對碘的最高吸附量達到了3.23 g/g，其飽和吸附量是柱芳烴NAC的20倍，CC3有機多孔籠的5倍。將碘吸附後的有機籠材料以固體形式浸入DMF後，可以實現碘的快速釋放。透過對碘的控制釋放，能夠進一步實現對一些碘催化的醯胺化反應的可控調節。此外，該材料也顯示出了較好的迴圈吸附效能。該研究有望為設計製備具有高效吸附及長久儲存放射性碘汙染物材料提供新的思路。
材料學院、材料成形與模具技術國家重點實驗室為該項研究的第一完成單位及第一通訊單位。材料學院博士生羅丹為論文第一作者，材料學院池小東教授、美國德州大學奧斯汀分校Jonathan L. Sessler教授為論文共同通訊作者，該研究得到國家自然科學基金、中央高校基本科研專項資金等資金的資助。
池小東教授主要從事新型大環主體分子的設計、合成及超分子自組裝、晶態有機非多孔/多孔材料(NACs、MOFs、COFs、SOFs)、超分子聚合物材料等領域的研究。
來源：華中科技大學
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11731
