巧妙利用吲哚基聚合物网络中阳离子-π作用有效捕获水性介质中的碘

现代核工业和放射性医疗的使用和发展过程中会产生大量的放射性废物，射性碘（¹²⁹I和¹³¹I）是其中一种典型的放射性污染成分。放射性碘具有半衰期长（1.59×10⁷年）、易挥发等特点，一旦泄漏，将会迅速扩散到空气和环境中，造成持续超过1000万年的放射性污染。并且由于放射性碘能够参与人体新陈代谢，增加甲状腺癌的发病几率，严重危害人体健康。因此，利用廉价易得的材料来有效地处理放射性碘是一项艰巨而重大的任务。到目前为止，已经有许多材料被用于碘吸附，例如：活性炭、无机多孔材料、金属有机骨架（MOF）和多孔有机聚合物（POPs）等。其中，由于POPs具有低骨架密度，高比表面积，良好的热稳定性、化学稳定性以及可调节的骨架结构等优点，成为了最有希望的碘吸附剂候选者之一。在已经报道的用于碘吸附的POPs材料中，对这些材料的气体碘和有机溶剂环境中的碘的吸附性能进行了广泛的研究，但是极少有研究提出过水溶液中碘的有效检测方法并探究POPs材料在水溶液中的碘吸附性能。因此，设计可有效吸收水溶液中碘的新材料是非常重要且必要的。

最近，西南科技大学常冠军教授团队（动态键驱动功能高分子团队）设计并合成了一种新型吲哚基POP材料，提出了一种利用智能手机在水介质中视觉比色萃取碘的新策略。在该项工作中，研究者们将吲哚基POP材料加入I₂的NaI水溶液中，Na⁺离子与吲哚环平面由于阳离子-π相互作用成功进入POP多孔中成为I₂的吸附活性位点，从而使得I^-离子与I₂生成的I₃^-负离子可以通过静电相互作用被封存在POP材料的微孔中，并可随着POP材料从水溶液中被萃取出来。更有趣地是，碘溶液的吸附量可以利用智能手机通过视觉比色法有效地检测及确定，该测定方法简单、仪器便携，适用于真实水样的现场检测，具有很大的实用性。此外，该项工作首次实现了可回收吲哚基POP多孔材料在湖水中的碘吸附，并且显示出优异的碘捕获能力，为新一代适用于水溶液中碘吸附材料的设计与制备提供了理论支撑。

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An indole-derived porous organic polymer for the efficient visual colorimetric capture of iodine in aqueous media via the synergistic effects of cation–π and electrostatic forces

Min Huang, Li Yang*, Xiuyun Li, Guanjun Chang*

Chem. Commun., 2020, 56, 1401-1404, DOI: 10.1039/C9CC08699D

常冠军教授简介

常冠军，男，教授，博导，环境友好能源材料国家重点实验室副主任，美国宾夕法尼亚大学访问助理教授，科技城高层次创新创业人才团队负责人。从事动态键驱动功能高分子材料的构筑和应用研究。在相关领域发表SCI论文50余篇，多篇论文发表在 Advanced Materials, Macromolecules, Chemical Communications, Journal of materials chemistry A, Journal of Membrane Science, Macromolecular Rapid Communications, Polymer Chemistry 等刊物上。获授权中国发明专利8项，美国发明专利4项。撰写英文专著1部。