99Tc是核废料中最易泄漏的放射性核素，并且在自然环境中的迁移能力极强，几乎不受阻滞。同时还有多种大量过量的常见阴离子（NO3-、Cl-和SO42-等）与99TcO4-共存于核废液或放射性水环境中。因此，选择性高效去除99TcO4-一直是环境放射化学领域中极具挑战的难题。最近项目组报道了一例新型三维阳离子MOFs材料（命名为SCU-102），该材料具有一维有序孔道和高度对称的晶体结构，且孔道中含有游离的NO3-，可与99TcO4-进行高效的离子交换。吸附实验结果表明：SCU-102对99TcO4-的吸附动力学非常快，10分钟内即可去除溶液中几乎全部的99TcO4-，远远快于传统的阴离子交换树脂和其它阳离子MOFs材料；对ReO4-（99TcO4-的模拟物，具有相似的物理化学性质）的吸附容量为291 mg/g，高于大部分已报道的纯无机阳离子骨架材料。更重要的是，SCU-102材料是目前报道对99TcO4-选择性最高的材料。在实际受污染的Hanford地下水验证实验中，大量过量的SO42-、CO32-、SiO32-、Cl-等离子存在的条件下，SCU-102仍可高选择性地完全去除99TcO4-（分配系数Kd值高达5.6×105 mL/g）。进一步通过密度泛函理论计算阐释了SCU-102高选择性分离TcO4-的机制（图10），吸附后的结构中，99TcO4-更倾向存在于较小的“口袋”中，材料骨架的疏水性及骨架构象的匹配程度是SCU-102对99TcO4-高选择性的内在原因，并通过系统的理论计算得到了不同类型阴离子与材料骨架的结合能排序：99TcO4- (-107.40 kJ/mol) < NO3- (-64.94 kJ/mol) < SO42- (-58.16 kJ/mol)。本工作首次报道了将阳离子MOFs材料应用于治理真实受放射性污染的Hanford地下水，表明阳离子MOFs材料在环境放射性阴离子污染去除方面具有较好的应用前景。文章发表在Angew. Chem. Int. Ed.上（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 4968 –4972）。
图10 SCU-102对99TcO4-的吸附机制的理论计算