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99Tc是核废液中最棘手的放射性元素之一,因为它具有半衰期长（2.13×10~5年）,环境流动性强（Tc O4-,11.3 mol/L）,且目前并无有效的固化形式等特点,使Tc O4-在环境中快速迁移,易于进入食物链中,从而对人类安全造成严重威胁。因此检测和去除放射性99Tc对生态环境保护具有重要意义。目前,开发具有高吸附容量、快速动力学和良好选择性的功能材料用于放射性核废液中Tc O4-的去除仍然是一个难题。独特的4f电子结构,使镧系元素在现代技术中成为必不可少的元素,广泛应用于电子、激光和强力磁铁等领域。为满足新能源技术市场对稀土元素的需求,从废弃物中回收和分离稀土元素是一种环保的可持续战略。唑基类材料是一种新型的功能性材料。由于其可设计性强和可功能化,孔隙率可调和稳定性高等特点,使其在环境修复领域中具有绝对优势和巨大潜力。然而,其对放射性Tc O4-和稀土元素的吸附研究较少。本论文针对不同环境下的99Tc和稀土元素,设计合成不同金属节点,不同穿插程度,不同孔径的唑基类功能性材料。通过X射线单晶衍射仪和理论计算,论证了材料结构与吸附性能的关系。主要研究内容如下:1.提出了一种利用咪唑基阳离子有机聚合物高效捕获ReO4-/Tc O4-的阴离子交换策略。以三足柔性配体三（4-（1H-咪唑-1-基）苯基）胺和1,4-双（溴甲基）苯为原料,通过季铵化反应生成阳离子型聚合物（Im COP）。Im COP骨架中丰富的正电荷咪唑基团与99Tc O4-/ReO4-通过静电作用结合,提高了Im COP对99Tc O4-/ReO4-的吸附容量,最高可达1162 mg/g。并且在2 min内对ReO4-的吸附就可达到平衡。此外,在大量竞争性阴离子存在的情况下,Im COP对ReO4-具有较高的选择性,这主要与Im COP的疏水表面有关。这些优异的吸附性能使Im COP成功地从模拟Hanford废液中去除高达93.4%的ReO4-。这项工作为设计高效、稳定的环境修复材料提供了可行的途径。2.利用互穿方法开发一种阳离子型荧光MOFs（NCU-2）用于选择性检测和吸附ReO4-/Tc O4-。NCU-2是由柔性三齿含氮配体和Ag+金属离子自组装构成的一个罕见的14倍互穿结构,即使在0.5 M HNO3下也具有优异的化学稳定性,有助于核废料中ReO4-/Tc O4-的检测和去除。NCU-2具有强的荧光发光性,在ReO4-存在下,荧光信号明显猝灭。此外,在存在过量竞争离子的情况下,NCU-2对ReO4-具有高的选择性传感。这种优异的选择性识别归因于NCU-2高倍互穿结构提高了骨架的正电荷性和一维通道壁上丰富的不饱和Ag位点,加速ReO4-的质量传输并增强了其与骨架之间的作用。此外,NCU-2成功地量化了Hanford模拟废液中痕量的ReO4-,具有宽线性范围（0.2μM-200μM）和超低检测限（66.7n M）。此外,NCU-2对ReO4-高的吸附能力和快速的吸附动力学,使其在核废弃物的监测和紧急修复应用方面极具吸引力。3.以Mn2+为金属中心,三（4-（1H-咪唑-1-基）苯基）胺为连接体,通过自组装配位合成碱稳定性的卤素金属框架材料（Mn-MOF）用于去除高碱性核废液中的ReO4-/Tc O4-。Mn-MOF骨架中丰富的金属卤素键供体（Mn-Cl）与ReO4-通过卤素键作用结合,极大地提高了对ReO4-的吸附容量,最高为403 mg/g。Mn-MOF在大量竞争阴离子(如NO3-和SO42-)中对ReO4-具有优异的选择性。此外,Mn-MOF在去除ReO4-方面的出色性能使其成功地从模拟萨凡纳河遗址（SRS）高水平废物流（HLW）中分离出ReO4-,并具有较高的去除率。通过FT-IR、XPS和DFT计算进一步验证了ReO4-的吸附机理,结果表明,ReO4-可选择性地与Mn-Cl键和咪唑相互作用,分别形成独特的卤素键Cl-O-Re和一系列氢键。这项工作提出了一种从核废液中去除ReO4-的新方法。4.为了进一步探究卤素原子对ReO4-/Tc O4-的作用机理,我们用Zn X2（X=Cl或Br）与含氮中性配体三（4-（1H-咪唑-1-基）苯基）胺为原料通过溶剂热反应,合成了两种三维卤素MOFs材料（NCU-3-Cl和NCU-3-Br）。由于其2倍互穿结构特征,这两种材料均具有强的耐碱性。与NCU-3-Cl相比,NCU-3-Br对ReO4-/Tc O4-具有更高的吸附容量（483 mg/g）,这主要归因于Br原子的电负性比Cl的小,使得NCU-3-Br与ReO4-之间形成更强的卤素键作用。另外,NCU-3-Br框架中大量的一维疏水通道,使得NCU-3-Br对相对电荷密度低的ReO4-具有高的选择性。此外,SRS模拟液去除实验进一步证实了NCU-3-Br对ReO4-/Tc O4-的优异吸附性能。这项工作为设计在碱性核废液中去除Tc O4-/ReO4-功能性材料提供了新思路。5.利用Zn（NO3）2?6H2O与均苯三甲酸和4,4’-二（4H-1,2,4-三唑-4-基）-1,1’-联苯自组装配位,合成了一种独特的稀土纳米阱NCU-1,用于轻/重稀土离子的一步分离。NCU-1骨架中高密度的羧酸基团和三唑N原子形成的纳米陷阱对稀土元素具有高亲和力和高吸附能力。此外,NCU-1的2倍互穿结构形成的适当孔径与纳米陷阱的协同作用使其对轻稀土元素具有较高的选择性。作为概念证明,Pr/Lu和Nd/Er被用作轻重稀土二元混合模型,由实验可得两组的分离因子分别为SFPr/Lu=579和SFNd/Er=273,表明NCU-1可以一步将轻重稀土完全分离。此外,稀土尾矿突破实验进一步证明了NCU-1对轻重稀土元素分离的优异性。该项工作为可持续获得高纯稀土元素提供了设计思路。