首次突破！Nature Communications刊发国防科技学院何毅教授重要研究进展

近年来，作为一种高危害、高迁移率的物质，气态碘常产生于核反应与大气臭氧对海水中碘离子的氧化过程中。为减少其对环境和人们健康的危害，各国科学家都在致力于开发对气态碘捕获的新材料。作为重要的一类多孔材料，金属有机骨架材料- Zeolitic Imidazolate Frameworks（ZIFs）被证实是气态碘的高效吸附剂。目前对ZIFs材料的吸附性能评估主要是依靠离线的分析方法，测量毫克甚至克量级的ZIFs样品，但其反映的是众多不同尺寸、表面状态颗粒的整体平均吸附情况，从而丢失了颗粒间的个体差异信息。

针对上述挑战，何毅研究团队提出了一种基于暗场光学显微成像技术原位实时观察单个ZIF-90颗粒对气态碘吸附过程的新方法。利用单个ZIF-90颗粒对气态碘吸附前后的暗场光学信号改变，对单个ZIF-90颗粒的吸附量、反应级数、吸附速率常数及气态碘在ZIF-90孔道中的扩散系数进行了定量测量与研究。

单颗粒成像气态碘在ZIF-90的吸附过程示意图

单颗粒吸附成像研究表明，不同的ZIF-90颗粒对气态碘展现出截然不同的吸附行为，在吸附量与吸附动力学反面表现出明显的个体差异，其中吸附量的差异可达2.26倍。通过统计分析进一步表明，决定ZIF-90吸附性能的因素不是颗粒的直径，而是颗粒的表面缺陷。该方法具有良好的普适性，能够用于研究其它ZIF材料对气态碘的原位动态吸附过程。这些结论为对材料结构与吸附性能之间构效关系的基础理解，指导高性能气态碘的吸附剂的理论设计、实验制备与实际应用提供了重要参考。

ZIF-90对气态碘吸附的颗粒异质性

此项研究得到了国家自然科学基金、西南科技大学龙山学术人才科研支持计划的资助。