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釷（Th）與稀土元素和鈾（U）的選擇性分離是今后釷核能開發和應用的關鍵環節。為更好地理解不同N位點對Th(IV)選擇性捕獲的作用，中國原子能科學研究院葉國安研究員和歐陽應根研究員等人報道了一種離子COF，命名為Py-TFImI-25 COF，以及去離子類似物Py-TFIm-25 COF，兩者都具有創紀錄的高分離因子，范圍在10²到10⁵之間。Py-TFIm-25 COF對Th(IV)的吸收能力和吸附速率明顯高于Py-TFImI-25 COF，也優于已報道的大多數吸附劑。

作者研究了Py-TFImI-25 COF和Py-TFIm-25 COF吸附劑在合理N位點上金屬陽離子的吸附勢能。作者闡明了Th(IV)與Py-TFImI-25 COF的N_-C=N-位點的相互作用機理，并計算了吸附勢能。

[Th(OH)₃(H₂O)₄]⁺片段與Py-TFImI-25 COF骨架中的N_-C=N-相互作用，計算出Th-N鍵距離為2.586 ?。由于吸附部位的位阻作用，在吸附過程中會釋放一個H₂O分子。計算的吸附能為-105.5 kcal mol^-1，與溶劑環境下Th(IV)與Py-TFImI-25 COF骨架相互作用的情況相當，表明后續部分使用的金屬陽離子模型是合理的。

此外，作者還計算理論金屬陽離子與吸附劑之間的吸附位能。不同陽離子的吸附構型相同，所有加合物的ΔE_ads值均為負值，表明Py-TFIm-25 COF上的N_-C=N-和Py-TFIm-25 COF上的N_Im是吸附位點。值得注意的是，Py-TFIm-25 COF上的吸附能絕對值均大于Py-TFImI-25 COF上的相應能，說明Py-TFIm-25 COF在N_Im上對金屬陽離子的吸附強度有所提高。

Efficient and selective capture of thorium ions by a covalent organic framework. Nat. Commun., 2023, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-40704-0.

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葉國安/歐陽應根Nature子刊：離子COF高效選擇性捕獲釷離子

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