核能的開發(fā)和利用不可避免地產(chǎn)生放射性廢物，其處理、處置已成為核工業(yè)發(fā)展需要優(yōu)先考慮的一個關(guān)鍵因素。鍶(90Sr)是乏燃料中的主要裂變產(chǎn)物之一，其放射性強(qiáng)、釋熱量高，對核廢物的貯存和處置影響大。226Ra半衰期長(約1600年)，能夠產(chǎn)生γ射線并衰變?yōu)橛泻�氣體222Rn.Ba與226Ra具有相似的離子交換行為，Ba常作為226Ra代替物進(jìn)行研究。鈾(U)是核燃料循環(huán)過程中的主要元素，[UO2]2+離子在水體中具有高度可溶性和流動性，在整個核燃料循環(huán)過程中都會產(chǎn)生大量的含鈾廢水。放射性廢液組成復(fù)雜，從復(fù)雜環(huán)境體系中高選擇性去除放射性離子是環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域的難題之一。

目前，金屬-氧簇化合物研究多集中在POMs、稀土金屬、3d-4f異金屬氧簇。相對而言，含孤對電子的p區(qū)金屬離子Sb3+卻較少受到關(guān)注。Sb3+離子的孤對電子可看作是額外、非鍵合的并可滿足配位數(shù)的“特殊配位”，當(dāng)與氧結(jié)合時，可形成靈活多樣的不對稱多面體，對結(jié)構(gòu)具有“裁剪作用”，將其引入到氧簇結(jié)構(gòu)中，有望獲得高核、結(jié)構(gòu)多樣的金屬-氧簇基化合物。金屬-氧簇基材料在去除放射性離子領(lǐng)域已有研究報道，但主要集中在鉬酸鹽等多酸化合物，其他類型金屬-氧簇化合物用于放射性離子的去除研究仍然有限。

在國家自然科學(xué)基金面上、福建省自然科學(xué)基金面上、中國科學(xué)院海西研究院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所與城市環(huán)境研究所融合發(fā)展基金等項目的支持下，福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實驗室黃小滎課題組研究員馮美玲領(lǐng)導(dǎo)的放射性污染控制研究小組在利用銻氧簇基材料去除放射性離子方面取得進(jìn)展。她們利用酒石酸銻鉀與Cd2+離子結(jié)合構(gòu)筑了首例鎘-銻氧簇基雜化物FJAM-CA，其結(jié)構(gòu)是基于目前報道的最大雜化銻氧簇單元{[Cd4Sb24O24(L-tta)9](L-Htta)3}13-和{(L-Htta)3[Cd4Sb24O24(L-tta)9]Cd3(H2O)6}7-構(gòu)建的高電荷陰離子層[Cd7Sb24O24(L-tta)9(L-Htta)3(H2O)6]n7n-，其抗衡陽離子為(H3O)+。FJSM-CA具有優(yōu)異的水/溶劑穩(wěn)定性、耐酸堿和耐輻照性，并對Sr2+、Ba2+和[UO2]2+展現(xiàn)出快速的離子捕獲能力，對水溶液中鍶、鋇和鈾的吸附平衡時間分別為2 min、10 min和20 min；對鈾具有高吸附量(121.91 mg/g)。在競爭離子存在下，F(xiàn)JSM-CA對鈾依然能夠保持優(yōu)異的選擇性，去除率和選擇性分配系數(shù)(Kd)分別高達(dá)96%和2.46 × 104 mL/g。更有意義的是，F(xiàn)JSM-CA在離子交換前后發(fā)生了有趣的單晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，由二維層狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿�維框架結(jié)構(gòu)，通過單晶結(jié)構(gòu)分析手段從微觀尺度上精確地闡釋了FJSM-CA去除Sr2+、Ba2+和[UO2]2+離子的機(jī)理。研究表明，F(xiàn)JSM-CA成功捕獲Sr2+、Ba2+和[UO2]2+離子主要源于高電荷的陰離子層與交換的陽離子之間的靜電作用力，以及羧基功能團(tuán)對Sr2+、Ba2+和[UO2]2+離子的配位作用。

FJSM-CA是首例將銻氧簇基材料應(yīng)用于去除放射性離子的研究，并從結(jié)構(gòu)化學(xué)的角度清晰地闡明了其捕獲機(jī)理。該工作對設(shè)計新型氧簇基材料用于放射性離子的去除具有重要意義。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在ACS Appl。 Mater。 Inter。 (2020， DOI: 10.1021/acsami.0c06082)上。

(關(guān)鍵字：銻)