锝-99(⁹⁹Tc)是核燃料循环中带来问题最多的裂变产物之一，它在用过的核燃料中大量生成并囤积。此外，⁹⁹Tc作为一种典型长寿命（半衰期2.13×10⁵年）β放射源，具有化学毒性和潜在的辐射危害。其主要物种以水溶性高锝酸根(⁹⁹TcO₄^-)阴离子的形式存在，不仅环境迁移率高难以实现玻璃固化，而且其氧化还原活性严重阻碍传统的钚-铀还原萃取过程(PUREX)中其他核素的价态转换。因此，在乏燃料后处理过程中，应在第一阶段去除⁹⁹TcO₄^-。

然而现阶段报道的阴离子交换材料，包括传统的阴离子交换树脂、无机阳离子骨架材料和最近报道的阳离子金属-有机框架材料(MOFs)，在高酸度和强辐射场下难以维持结构稳定。或者它们在存在大量竞争阴离子如NO₃^-和SO₄^2-的条件下，根据霍夫迈斯特选择性原理(Hofmeister bias selectivity)，对⁹⁹TcO₄^-选择性较差。因此，找到一种耐酸抗辐照，且具有极快动力学和高选择性的⁹⁹Tc新型吸附剂材料，对解决以上难题具有重大的科学意义。

在这项工作中，首次提出了在极端条件下通过二维共轭阳离子共价有机骨架材料SCU-COF-1去除⁹⁹TcO₄^-。SCU-COF-1材料具有超高的酸稳定性，对大剂量β和γ辐射具有很强的抵抗力,和对⁹⁹TcO₄^-前所未有的吸收能力，包括极快的吸附动力学，超高的吸收能力，并且对⁹⁹TcO₄^-具有良好的阴离子交换选择性。这些出色的特性赋予SCU-COF-1在传统核场地中分离⁹⁹TcO₄^-与模拟高酸性燃料后处理溶液和低活性废物流中的应用。刘胜堂博士通过分子动力学模拟研究证明并清楚地阐述了SCU-COF-1的阴离子交换机制和⁹⁹TcO₄^-摄取选择性。¹

相关工作发表在英国皇家化学会期刊Chemical Science上。我中心刘胜堂博士为共同一作，苏州大学王殳凹教授和杨再兴副教授为共同通讯作者。

(1) He, L., Liu, S., Chen, L., Dai, X., Li, J., Zhang, M., Ma, F., Zhang, C., Yang, Z., Zhou, R., Chai, Z., and Wang, S. (2019) Mechani** unravelling for ultrafast and selective (99)TcO4 (-) uptake by a radiation-resistant cationic covalent organic framework: a combined radiological experiment and molecular dynamics simulation study, Chem. Sci.10, 4293-4305.