化学学院李程鹏教授团队联合俄罗斯莫斯科国立大学Yuri A. Ustynyuk教授和美国北德克萨斯大学马胜前教授，围绕核废水中碘酸根的高效捕获与材料循环再生问题，设计合成了兼具离子交换与氧化还原功能的离子型共价有机聚合物DhaTG(Cl^–)，实现了碘酸根的快速富集、原位转化和稳定固定。相关成果以“Synergistic ion exchange-redox in an ionic covalent organic polymer: Enhanced iodate removal and excellent regenerability”为题，发表于期刊《Advanced Functional Materials》。

核能是我国构建清洁低碳能源体系的重要组成部分，核工业发展也对放射性废液的安全处置提出了更高要求。长寿命裂变产物¹²⁹I的半衰期约为1570万年，在含氧水体中主要以易溶、迁移性强的碘酸根（IO₃^–）形式存在。另外，碘元素作为放射医疗中应用最广泛的核素之一，其高效固定材料也是近年来的研究热点。然而，由于IO₃^–水合作用强，常规材料往往难以同时兼顾吸附容量、选择性和循环使用性能。针对上述瓶颈，团队将阳离子胍基和氧化还原活性酚羟基集成于共价有机骨架，前者通过静电作用和氢键优先结合IO₃^–，后者提供电子，将IO₃^–原位还原为I₂和I₃^–并限域于聚合物网络中。该设计将污染物富集与化学转化进行耦合，在提高吸附容量的同时，有效抑制碘物种的二次释放。性能测试表明，DhaTG(Cl^–)兼具高容量、快速去除和复杂水体适用性，其最大吸附容量达到1093.7 mg g^–1，1小时内即可去除99%以上的IO₃^–，综合性能表现突出。面对高浓度竞争阴离子共存的复杂环境，材料依旧保持优异的选择捕获能力。经三轮简单再生处理后，材料仍可保留74%的吸附能力，其晶体结构、微观形貌及孔道性质未发生显著改变。系列对照实验证实，阳离子基团主导碘酸根的快速富集，酚羟基的氧化还原活性是实现高吸附容量的核心来源。密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示分步质子-耦合电子转移路径，从分子层面阐明碘酸根的结合、活化与分步还原机制。

天津师范大学李程鹏教授、俄罗斯莫斯科国立大学Yuri A. Ustynyuk教授和美国北德克萨斯大学马胜前教授为论文共同通讯作者。天津师范大学为第一单位，该研究工作得到了国家自然科学基金（22171210）等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.77703