Tetralactam macrocycle-based polymers for efficient and rapid adsorption of radioactive iodine

作者
Yu Qiu,Sheng Lv,Qing Yang,Bohao Chang,Jinquan Bai,Xun-Yu Liu,Yujie Ma,Huan Yao,Liu‐Pan Yang,Li-Li Wang
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Science+Business Media]
卷期号:69 (8): 4982-4993
标识
DOI:10.1007/s40843-025-4045-x
摘要

Abstract With the occurrence of nuclear accidents and advancements in nuclear medicine, the release of radioactive iodine poses great threats to environment and human health. Thus, the development of robust adsorbents for efficient capture of radioactive iodine is crucial. Herein, we report the design and synthesis of two cross-linked macrocycle-based porous organic polymers (P1 and P2) with different functionalities for efficient and rapid capture of radioactive iodine. P1 achieves complete iodine adsorption within 5 min with an exceptional adsorption rate constant ( k obs ) of 18.92 g g −1 min −1 (8.24 g g −1 min −1 for P2), representing the record-high iodine removal rate among state-of-the-art porous organic polymers. Importantly, P1 demonstrates superior iodine adsorption efficacy in dynamic flow-through experiments, and it achieves a remarkable efficiency of 96.4% for radioactive 131 I removal, greatly minimizing the radiation contamination. Experimental and modelling techniques reveal that the superior iodine adsorption performance originates from the electric-rich functional groups, hydrophobic surface and porous structure of P1, thus exhibiting remarkable iodine capture capabilities through charge transfer, halogen bonding, and hydrophobic effects. Meanwhile, these adsorbents show excellent stability and performance under complex and harsh conditions (pH 2–10) and can be easily regenerated, confirming their excellent reusability and potential for practical applications.
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