ZIF-67@Bi2O3纳米复合材料：高效稳定捕获放射性碘的创新机制与应用前景

本文推荐一种新型ZIF-67@Bi2O3纳米复合材料，通过金属有机框架（MOFs）与氧化铋的协同作用，实现对气相碘（吸附量达2745 mg g−1）和碘/环己烷溶液（991 mg g−1）的高效捕获。材料结合ZIF-67的多孔结构（孔径3.4 Å）与Bi2O3的化学稳定性，通过形成I3-/I5-多碘化物及BiI3实现碘的稳定固定，化学吸附率高达95%（200°C），热分解温度达460°C，为核废料处理提供新策略。

Highlight

ZIF-67@Bi₂O₃纳米复合材料通过独特的“电荷转移-化学键合”双机制实现放射性碘的高效捕获：ZIF-67的分子筛结构（3.4 Å孔径）精准匹配碘分子（3.35 Å动力学直径），提供快速扩散通道；Bi₂O₃则通过强化学作用形成BiI₃晶体，彻底锁定碘元素。

Morphological and structural characterization

扫描电镜（SEM）显示Bi₂O₃纳米棒长度约10 µm，表面结晶完整。能谱分析（EDS）证实材料中钴、铋、氮元素均匀分布，ZIF-67的六边形骨架与Bi₂O₃纳米棒成功复合，比表面积达1120 m² g⁻¹，为碘吸附提供“纳米陷阱”。

Conclusion

该材料在核事故应急、医疗放射性废物处理中展现巨大潜力，其“吸附-固定”一体化设计克服了传统活性炭易解吸、银基材料成本高的缺陷，为核能可持续发展提供关键技术支撑。