研究成果：《Chemical Engineering Journal》报道课题组用于碘污染物吸附的氮化硼纤维自组装泡沫工作

21世纪，核能以其安全，高效，价格低廉等优势而逐步成为传统化石燃料的替代能源。然而，核燃料产生的放射性碘具有高挥发性，半衰期长（129-152万年），易于在甲状腺富集并影响生物代谢等原因成为核事故中最大的隐患之一。碘的捕获和储存对于碘应用以及防控放射性碘泄漏都具有重要意义。目前，吸附被认为是最有效的碘捕获手段之一。到目前为止，已有多种用于捕获碘蒸气的多孔材料如沸石、活性炭、金属有机骨架、多孔有机笼等被开发出来。尽管目前已开发的多孔材料都显示出较高的碘吸附量，但是它们相对较差的热稳定性或化学稳定性会限制其实际应用，尤其是在恶劣环境下的长期服役。还值得注意的是，大多数碘吸附材料都是以粉末形式存在。由于粉末状吸附剂具有轻质且难以长时间稳定存在的特性，因此，考虑到核工业的实际工作环境时，很难对粉末材料进行实际应用。河北工业大学材料学院黄阳教授等人，成功制备出一种用于放射性碘吸附的氮化硼纤维自组装泡沫材料。具体制备方法如下：将硼酸和三聚氰胺以摩尔比例3：1溶解于去离子水中。混合溶液加热至95℃并保温4小时。随后，溶液转移至超声装置中并在高频超声下降温（降温速率 1℃/min）得到含硼和氮元素的分子结晶体。在这之后，将得到的固液混合物放入冷冻抽干机得到由密胺二硼酸纤维构成的三维块体。最终经过1100℃热解，密胺二硼酸块体原位转化为氮化硼泡沫。材料表征及实验结果表明：氮化硼泡沫对碘蒸汽的吸附量可以达到自身质量的212%。而其对正己烷溶液中的碘的吸附动力学曲线与伪二阶吸附动力学模型吻合，吸附等温线与弗兰德里奇模型吻合。此外，由于氮化硼泡沫具有出色的化学稳定性和热稳定性，可以通过在乙醇溶液中浸泡洗涤，或在氮气气氛下800℃热处理2小时来实现碘的解吸和氮化硼泡沫吸附剂的回收。该成果已发表在Chem. Eng. J., 382 (2020) 122833.