Co-integration of phosphates and triazines in designing novel covalent organic polymers (COPs) for efficient iodine vapor and carbon dioxide capture

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:This paper presents novel COPs with high iodine and CO2 capture capacities, offering insights into material design for nuclear waste and carbon capture applications.

原子力エネルギーは、急増する世界の電力需要を満たすための信頼性の高い低炭素ソリューションである。それにもかかわらず、ウラン235の核分裂は、その高い移動性、水溶性、および甲状腺に蓄積する強い傾向のために管理が困難な揮発性放射性ヨウ素同位体（129Iおよび131I）を放出する。したがって、安全な核廃棄物処理と環境保護には、効率的で再利用可能な吸着剤が不可欠である。本研究では、リン酸エステル結合を組み込んだ3つの新しいトリアジン系共有結合性有機ポリマー（COP）、すなわちPPO-COP、MPO-COP、およびOPO-COPを、簡便な縮合アプローチを通じて設計および合成した。得られた窒素およびリンに富むネットワークは、多孔質構造とともに高い熱的および化学的安定性を示した。その中で、MPO-COPは75 °Cで410 wt%の例外的なヨウ素蒸気取り込みを達成し、一方OPO-COPおよびPPO-COPはそれぞれ290 wt%および252 wt%に達した。これらの値は、これまでに報告された多くの多孔質有機吸着剤を上回る。さらに、MPO-COPは、0.03 barおよび273 Kで42 cm3 g−1のCO₂取り込みを完全に可逆的な等温線とともに達成した。これは、リン酸系共有結合性有機ポリマーについて報告された低圧容量の中で最も高いものの一つであり、燃焼後排ガスまたは直接大気流からのCO₂の効率的な捕捉のための潜在的な多孔質材料を表す。これらのポリマーは調製が容易で、スケーラブルであり、複数の吸着-脱着サイクルにわたって優れた性能を維持する。優れた容量は、ポリマー骨格内の電子豊富なリン酸酸素原子およびトリアジン単位と分子状ヨウ素との間の協同的電荷移動およびルイス酸-塩基相互作用に由来した。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Nuclear energy is a reliable low-carbon solution for meeting surging global electricity demand. Nevertheless, uranium-235 fission releases volatile radioactive iodine isotopes ( 129 I and 131 I) that are difficult to manage because of their high mobility, water solubility, and strong tendency to accumulate in the thyroid gland. Efficient, reusable sorbents are therefore essential for safe nuclear waste handling and environmental protection. In this work, we have designed and synthesized three new triazine-based covalent organic polymers (COPs) incorporating phosphate ester linkages, namely PPO-COP , MPO-COP , and OPO-COP, through a simple condensation approach. The resulting nitrogen- and phosphorus-rich networks exhibited high thermal and chemical stability along with porous architectures. Among them, MPO-COP delivered an exceptional iodine vapor uptake of 410 wt% at 75 °C, while OPO-COP and PPO-COP reached 290 wt% and 252 wt%, respectively. These values surpass those of many previously reported porous organic adsorbents. Additionally, MPO-COP achieved a CO₂ uptake of 42 cm 3 g −1 at 0.03 bar and 273 K with fully reversible isotherms. This represents one of the highest low-pressure capacities reported for phosphate-based covalent organic polymers and a potential porous material for the efficient capture of CO 2 from post-combustion flue gas or direct-air streams. These polymers are straightforward to prepare, scalable, and maintain excellent performance over multiple adsorption-desorption cycles. The superior capacity originated from co -operative charge-transfer and Lewis acid-base interactions between molecular iodine and the electron-rich phosphate oxygen atoms and triazine units within the polymer backbone.

• openalex https://doi.org/10.1016/j.cejgas.2026.100096first seen 2026-07-13 05:59:09