近日，原子能院放射化学研究所科研团队设计合成多种用于捕获放射性离子的共价有机框架材料，初步实现了对四价钍离子的高选择性捕获，该成果以“一种高选择性捕获钍离子的共价有机框架材料”为题，发表于国际著名综合性期刊《自然·通讯》（Nature Communications），期刊2022年影响因子为17.69。文章系统研究了不同氮位点在四价钍离子选择性捕获中的作用，为高性能共价有机框架材料的设计合成提供创新思路，为四价锕系元素的选择性回收研究奠定基础。文章第一作者为原子能院博士研究生刘晓娟，她的指导老师为中核集团首席专家叶国安。

要想设计开发出具有高选择性的新型吸附剂材料，离不开对孔道形状、孔道大小、活性位点分布与性能之间构效关系的理解。基于前期大量研究成果，团队推测含氮位点吸附剂可能对钍离子表现出较好的亲和力和选择性，并基于此设计合成了多种离子型共价有机框架材料(Py-TFImI-25 COF)，以及中性非离子型共价有机框架材料(Py-TFIm-25 COF)。这两类共价有机框架材料除氮位点不同外，结构特征高度相似，为系统地研究氮位点在四价钍离子捕获中的作用提供了保障。研究过程中，团队还分析了四价钍离子/竞争离子与氮位点之间的成键情况，从电子尺度研究了金属离子吸附能差异的原因。

Py-TFImI-25 COF 和 Py-TFIm-25 COF 对钍离子和竞争离子的捕获性能

Py-TFImI-25 COF吸附钍离子和竞争离子的态密度图和差分电荷图