金属有机框架衍生新型金属硫化物（KCoZnS）纳米片：一种高效铯离子捕获剂及其环境修复应用

本工作报道了一种由双金属MOF（金属有机框架）衍生的K+导向层状金属硫化物（KCoZnS）纳米片，其在酸性介质中实现了对Cs+的快速、高选择性捕获。该材料展现出卓越的离子交换容量（qe ≈ 400 mg/g）、高去除率（~93%）及优异分布系数（3.09×104 mL/g），并兼具良好的稳定性和抗辐照性。研究通过XRD、XPS、EDS及DFT（密度泛函理论）计算揭示了Cs+与S2?的软-软相互作用机制，为放射性铯污染治理与资源回收提供了新材料与策略。

　　

Section snippets

Experimental section

实验材料与吸附实验部分详见支撑信息。

Results and discussion

KCoZnS的逐级制备策略如图1(a)所示：首先在室温有机介质中合成ZIF-8晶体作为种子，再在含2-甲基咪唑（2-MIm）和Co²⁺的新鲜溶液中通过外延生长形成层状双金属MOF（MLF），最终经硫化处理转化为具有分级形态的二维CoZnS纳米片（NSs），并进一步导向形成K⁺插层的KCoZnS离子交换剂。该材料具有高孔隙率与大比表面积，实现了对Cs⁺的高效捕获。

Conclusions

我们开发了一种通过可控硫化从双金属Co/Zn-MOF前体制备K⁺导向层状CoZn硫化物（KCoZnS）的策略，借助定制的层间距和软路易斯碱位点实现了对Cs⁺的选择性吸附。对照实验证实K₂S₆起三重关键作用：作为硫源实现完全转化、提供K⁺以扩大层间距、以及作为蚀刻剂创造KCoZnS层缺陷。KCoZnS在宽pH范围和辐照条件下均表现出优异的Cs⁺去除性能，为放射性核素处理提供了新材料平台。