乙二胺功能化ZIF-11-NH2金属有机框架高效捕获放射性碘的研究

为解决核废料中放射性碘（129I/131I）的环境风险问题，研究人员通过胺基功能化和乙二胺（EDA）嫁接改性ZIF-11，合成EDA@ZIF-11-NH2材料。该材料碘吸附量达4030 mg g-1，较原始ZIF-11提升3.5倍，且具备稳定性和可循环性。研究为核废料处理提供了高效吸附剂方案，成果发表于《Journal of the Indian Chemical Society》。

　　

随着全球能源需求激增，核能作为清洁能源备受青睐，但其衍生的放射性废物处理问题却如达摩克利斯之剑高悬。其中，铀裂变产生的碘同位素¹²⁹I（半衰期1.6×10⁷年）和¹³¹I（半衰期8.04天）因挥发性强、生物毒性高，成为环境治理的顽疾。传统吸附材料如银基化合物成本高昂，而多孔材料金属有机框架（MOF）因其可调控的孔结构和表面化学性质崭露头角。

为突破ZIF-11原始材料碘吸附容量低的瓶颈，伊朗沙希德·查姆兰大学的研究团队创新性地采用胺基功能化与乙二胺（EDA）嫁接策略，设计出EDA@ZIF-11-NH₂复合材料。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、粉末X射线衍射（PXRD）等技术证实，改性后的材料在保持晶体结构的同时，表面胺基密度显著增加。吸附实验显示，该材料对气态碘的捕获能力飙升至4030 mg g^-1，较原始ZIF-11提升284%，且经过5次循环后仍保持90%以上效率。动力学分析揭示其符合准二级动力学模型，证实化学吸附为主导机制。这项发表于《Journal of the Indian Chemical Society》的研究，为核废料处理提供了兼具高效性与经济性的解决方案。

关键技术方法包括：FT-IR表征化学基团变化，PXRD验证晶体结构稳定性，场发射扫描电镜（FE-SEM）观察形貌演变，能量色散X射线光谱（EDS） mapping分析元素分布，以及动力学模型拟合吸附机制。

【材料与表征】
通过对比ZIF-11、ZIF-11-NH₂和EDA@ZIF-11-NH₂的FT-IR谱图，发现后两者在3360-3410 cm^-1出现胺基特征峰。PXRD证明功能化未破坏晶体骨架，FE-SEM显示EDA嫁接使材料表面粗糙度增加。

【吸附性能】
EDA@ZIF-11-NH₂的碘吸附量达4030 mg g^-1，远超ZIF-11-NH₂（2300 mg g^-1）和原始ZIF-11（1050 mg g^-1）。EDS mapping证实碘元素均匀分布在材料孔隙中。

【结论与意义】
该研究通过分子工程策略显著提升MOF的碘捕获能力，其创新点在于：1）胺基与碘的电荷转移增强化学吸附；2）EDA嫁接增加活性位点密度；3）保持结构稳定性实现循环利用。这项工作不仅为核废料处理提供新材料，更为MOF的功能化设计提供了普适性思路。