近日， 搜同
环境/能源材料先进制造与应用团队在Nat. Commun.发表重要研究论文，攻克强酸介质条件下钍离子选择性捕获的关键技术难题，为钍资源分离回收、放射性废液处理领域提供全新材料策略与理论支撑。
钍作为一种潜力巨大的核燃料资源，在未来先进核能体系中具备重要应用价值。在稀土矿冶炼、核工业后处理实际工况中，体系往往处于强酸性环境。高浓度氢离子会严重干扰吸附材料识别目标钍离子，极易造成吸附剂质子化失活，如何在强酸条件下实现钍的高容量、高选择性捕获，一直是该领域亟待突破的瓶颈问题。
针对上述痛点，研究团队围绕功能吸附材料分子位点精准设计开展攻关，构建具备耐酸特性的功能骨架材料，通过调控骨架内部配位活性位点，赋予材料优异的抗质子化能力。在高酸度共存离子体系下，该材料依旧可以高效识别钍 (IV) 离子，实现对钍的选择性吸附分离；同时材料拥有较快吸附动力学、可观吸附容量，并且具备良好循环再生性能，适配实际工业处理场景需求。
图1. TP-BD COF和TP-DBA COF选择性捕获Th(IV)示意图。
图2. TP-BD COF和TP-DBA COF对Th(IV)的吸附性能。(a) 不同pH下两种COF对Th(IV)的吸附容量（qₑ，实心柱）和去除率（实心圆）。(b) 两种COF的ζ电位随溶液pH的变化。(c) pH 4.0下两种COF的吸附动力学及准二级动力学模型（插图）。(d) pH 4.0下两种COF的重复使用性能。(e–h) 两种COF的吸附等温线（实线：Langmuir模型；虚线：Freundlich模型）。(i–l) 多组分吸附实验中两种COF对不同金属离子的吸附容量。(m–p) 在Th(IV)/U(VI)二元溶液中，两种COF的分配系数（Kd，实心柱）、钍铀分离系数（SFTh/U，绿色实心圆）和相应吸附容量（qₑ，网格柱）；蓝色代表Th(IV)，橙色代表U(VI)。误差棒表示3次独立实验的标准差（SD，n=3）。
团队借助 X 射线光电子能谱、扩展 X 射线吸收精细结构谱结合理论密度泛函 DFT 计算等多种表征模拟手段，深度剖析了材料捕获钍离子微观作用机制，揭示双活性位点协同配位实现钍特异性识别的内在原理，阐明耐酸与高选择性的构效关系，为后续耐酸放射性元素分离材料开发奠定理论基础。
相关研究成果以“pH-responsive Keto-Enol tautomerism in a β ketoenamine covalent organic framework for selective thorium(IV) capture”为题发表于期刊《Nature Communications》。 搜同
硕士研究生徐佳欣和于凯丽为论文共同第一作者， 搜同
苏晓芳副研究员、高艳安研究员与中国原子能科学研究院肖松涛教授为论文共同通讯作者。
该工作得到了国家自然科学基金（22105053、22465012）和海南省重点研发计划项目（ZDYF2024GXJS005）的资助。
文章链接：//doi.org/10.1038/s41467-026-79312-z
撰稿：苏晓芳
初审：马丽梅
复审：潘福生 熊文军
终审：杨玮婷
