在放射性污染监测和废物管理领域，有效地、迅速地、稳定地处理和检测关键放射性核素构成了一个重大的科学和技术难题。最近，兰州大学核科学与技术学院及稀有同位素前沿科学中心的侯小琳教授和史克亮教授领导的研究团队取得了突破，他们发明了一种可以多次循环使用的高稳定性塑料闪烁树脂（PSresin），能够高效地分离和检测放射性核素99Tc（锝-99）。这项创新成果已经发表于《Advanced Science》期刊上。
这种塑料闪烁树脂是一种特殊材料，它既能针对性地富集目标放射性核素，又能对其实施高效检测，这在实践中大大减少了分析所需的时间，解决了传统方法中分离和检测步骤脱节的问题。不过，现有的闪烁树脂在面对高酸度、高盐度或强辐射等恶劣条件时，常常会出现功能性团脱落的情况，这对实际应用造成了不利影响。为此，研究团队采取了一种创新的方法，即利用4-乙烯吡啶与二乙烯苯构建了一个超级交联的聚合物保护层，并首次引入了Br-NPO作为闪烁剂，将其固定在聚合物基质上，再经过精心挑选吸附基团来达到最优的吸附效果（见图1）。这种方法通过化学键的方式将双功能基团固定在树脂上，从而极大地提高了Cn闪烁树脂在各种极端条件下的稳定性，确保其可以在保持原有性能的同时，重复使用多达十次。
图1：Cn 闪烁树脂的设计思路、合成方案及使用方法
研究团队从实验测试和理论模拟两方面全面评估了新合成的闪烁树脂的各种特性。实验数据展示，这种塑料闪烁树脂对于目标核素拥有极高的吸附量（549.2 mg/g）、快速的动力学反应速度（小于10分钟）、出色的抗辐射能力、优良的探测效率（44.17±1.86%）以及强大的可重复使用性。并且，与现有其他优质材料相比，Cn闪烁树脂展现出了更加优越的吸附性能（见图2）。此外，无论是在多种干扰离子共存的情况下，还是在理论上，该闪烁树脂都显示出了对TcO4-离子的强大选择性富集能力，为复杂样本中99Tc的高效选择性捕获和快速检测提供了坚实的理论依据。这项研究首次实现了具有双重功能基团且高度稳定的闪烁树脂的合成，有效解决了材料稳定性不足的问题，预示着未来在放射性核素的简便、快速、高效的自动化富集和测量方面有着广泛的应用前景。此外，这一技术绿色环保，不会产生额外的放射性废弃物，展现出巨大的工业化应用潜力。
图2：Cn 闪烁树脂吸附性能探究
图3：Cn 闪烁树脂检测能力研究
兰州大学稀有同位素前沿科学中心刘同环副教授、胡一辰硕士、杨军强副研究员为该论文的共同第一作者，侯小琳教授、史克亮教授和华中科技大学黄亮教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、甘肃省科学基金和兰州大学中央高校基本科研业务费的资助。
核能的健康可持续发展依赖于严格的放射性安全评估与检测。侯小琳教授和史克亮教授带领的团队专注于研究如何在复杂的基体中高效分离并快速分析关键放射性核素，尤其是在海水、海藻等自然环境样本以及乏燃料这类复杂的系统中。他们的工作不仅涉及建立精确的分析方法，还包括设计和合成了多种拥有自主知识产权的高效分离材料，这些成就帮助解决了该领域内的一些关键技术“卡脖子”问题。除此之外，该团队还致力于放射性核素自动化分析检测技术和设备的研发，推动关键核素的在线连续测量技术的发展。特别是在将分离富集与分析检测功能结合的关键双功能材料——闪烁树脂方面，国内的相关研究几乎处于起步阶段。研究团队针对铀同位素、锶-90（90Sr）、锝-99（99Tc）、铁-55（55Fe）、镍-63（63Ni）等多种放射性核素设计合成了多种新型的闪烁树脂，并建立了相应的分析方法。这些努力不仅获得了多项国家专利授权，还在国际知名期刊上发表了多篇高水平的学术论文。
