俄罗斯科研团队合成可固定放射性铯的新型金属有机框架材料

俄罗斯科学院弗鲁姆金物理化学与电化学研究所合成了一种含镎和铯原子的新型金属有机框架材料。研究显示，该材料不溶于水，能够耐受高温和强辐射，并可将放射性铯稳定“锁定”在自身结构中，为放射性核素固定和放射性废物处理材料研究提供了新思路。

金属有机框架材料是一类具有高孔隙率和可控晶体结构的材料，其晶格通常由金属原子和有机分子连接构成。由于孔径和结构可在分子水平上调控，这类材料可用于吸附气体或特定核素。不过，与活性炭等传统吸附剂相比，金属有机框架材料合成成本较高，目前更多处于前沿研究和特定应用探索阶段。

据研究人员介绍，这种新材料是在开展f元素金属有机框架放射化学合成实验时获得的。团队原本希望通过加速电子束或紫外光照射起始原料，促进特定稳定框架的形成。在研究镎相关反应中，科研人员发现了一种此前结构单元不同于已知材料的新物质，并对其进行了结构分析。

分析结果显示，该材料是一种含镎和铯的双金属框架，晶格由四个镎原子和两个铯原子组成，并通过氧桥连接，孔径约为2.69埃。实验表明，该材料在水中不溶解，在400摄氏度加热条件下不会降解，并可承受最高6兆戈瑞剂量辐射。

研究还发现，铯被紧密整合进该框架结构中，并不参与离子交换。科研人员使用铯-137作为示踪剂进行实验，未观察到铯-137从材料中浸出或释放到溶液中。这意味着该材料在放射性铯固定方面具有潜在应用价值，未来可作为放射性废物玻璃化或陶瓷化处理阶段的候选基质之一。

研究人员同时指出，由于基于镎和铯的金属有机框架成本较高，其作为常规吸附剂的经济性仍需评估。相比之下，金属有机框架材料在催化反应载体等方向可能更具应用前景，例如通过在孔隙中引入具有催化活性的元素，制备非均相催化剂。

该研究所还在探索利用电子加速器和紫外线辐射合成金属有机框架材料。与传统高压釜长时间加热方法相比，电子加速器合成可在数分钟内完成，并有望提高产率、降低能耗和成本。研究人员表示，这类方法或将帮助获得更多基于不同金属的新型框架结构。