Science》期刊发表(https://doi.org/10.1002/advs.202411523)。
塑料闪烁树脂是一类对目标放射性核素同时具备选择性富集和高效检测能力的双功能材料，在实际使用时可大幅缩短分析时间，解决传统分析流程中分离和检测过程彼此割裂的问题。然而已报道的闪烁树脂在高酸，高盐或强辐照环境中会存在功能基团脱落的问题，严重影响实际使用。研究团队通过使用4-乙烯吡啶与二乙烯苯编织了一套超交联的聚合物“盔甲”，并首次使用Br-NPO作为闪烁剂，接枝在聚合物基体上，进一步筛选吸附功能基团以获得最佳的吸附能力(图1)。通过将双功能基团化学键接枝的形式，显著增强了Cn 闪烁树脂在各种极端环境下的稳定性，并可保证在性能不变情况下重复十次。
图1：Cn 闪烁树脂的设计思路、合成方案及使用方法
研究团队通过实验测试和理论模拟两个角度深入研究了合成闪烁树脂的各项性能。实验结果表明，塑料闪烁树脂对目标核素具备超高的吸附容量(549.2 mg/g)、快速的动力学响应(10 min)、优秀的抗辐照能力、良好的探测效率(44.17±1.86%)和多次重复使用能力，并与其他报道的优秀材料进行对比，验证了Cn 闪烁树脂吸附性能的优异(图2)。此外，实验结果和理论计算均证明在大量干扰离子存在条件下，闪烁树脂仍对TcO4-具备超强的选择性富集能力，该结果为复杂样品分析中高效选择性捕获和快速检测放射性核素99Tc提供理论基础。本工作首次合成双功能基团稳定的闪烁树脂，克服材料稳定性缺陷限制实际应用的问题，有望实现放射性核素的简单、快速、高效的自动化富集测量，绿色环保，不产生额外放射性废物，极具工业化应用潜力。
图2：Cn 闪烁树脂吸附性能探究
图3：Cn 闪烁树脂检测能力研究
兰州大学稀有同位素前沿科学中心刘同环副教授、胡一辰硕士、杨军强副研究员为该论文的共同第一作者，侯小琳教授、史克亮教授和华中科技大学黄亮教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、甘肃省科学基金和兰州大学中央高校基本科研业务费的资助。
核能健康可持续发展离不开放射性安全评估与检测，侯小琳教授、史克亮教授团队长期从事复杂基体中关键放射性核素高效分离与快速分析相关研究。针对海水、海藻等环境样品和乏燃料复杂体系中各种放射性核素建立准确分析方法，设计合成多种具备自主知识产权的高效分离材料，解决关键技术“卡脖子”问题，此外进行放射性核素自动化分析检测方法和仪器设备研究，推进关键核素在线连续测量。闪烁树脂作为将分离富集和分析检测相结合的关键双功能材料，国内研究基本空白。研究团队针对U同位素，90Sr,99Tc,55Fe,63Ni设计合成多种新型闪烁树脂，建立分析方法，已获得多项授权发明专利，发表多篇高水平学术论文(Sep. Purif. Technol.340 (2024) 126748)(Sep. Purif. Technol.355 (2025) 129643)。
