北京
IT时代网9月3日消息，中国科学院青岛生物能源与过程研究所宣布，该所研究团队近期在海水提铀材料领域取得系列进展：团队首次将离散分子拓扑设计引入多孔有机笼体系，合成出磷酸功能化材料PhosCage，并进一步与芳纶纳米纤维复合，制备出兼具高选择性、高容量和抗生物污损能力的复合气凝胶微球AC-POC，相关成果发表于国际学术期刊《危险材料杂志》和《分离纯化技术》。
这项研究的背景，是陆地铀资源的迅速消耗正在制约核工业的可持续发展，而核能作为高能量密度的基荷能源，在碳中和目标中作用关键。海洋中蕴藏着约45亿吨铀资源，接近陆地含铀矿石的一千倍。麻烦在于，真实海水环境复杂——铀浓度只有约3.3ppb，还存在钒离子等共存离子竞争、生物附着以及界面传质阻力等问题。
青岛能源所团队的思路，是在多孔有机笼的层间纳米空间内定向构建磷酸吸附簇，制备出首例磷酸功能化多孔有机笼材料PhosCage。实验室条件下，PhosCage仅需5分钟即可达到吸附平衡；在多个海域的真实海水样品中，其最高提铀容量达到50.4mg/g，是美国能源部相关基准的8.4倍。
为解决粉末材料难以在实际海洋工程中部署、微生物易附着等问题，团队又把PhosCage与芳纶纳米纤维结合，采用物理缠结与化学锁定相协同的策略，规模化制备出复合气凝胶微球AC-POC。微球内部连通的孔隙通道与交织的磷酸根、羧基构建了强效的协同供电子配位环境，有效降低了铀酰离子的配位能垒，也就是化学反应发生前需要跨越的能量门槛，捕获效率随之提升。
数据显示，在天然海水中连续运行15天后，AC-POC的动态提铀容量为22.55mg/g，达到美国能源部相关基准的3.8倍；微球表面负电荷还能抑制微生物附着和生物膜形成，有助于材料在真实海洋环境中长期稳定服役。该研究填补了多孔有机笼材料在海水提铀领域的空白，也为高抗污、高选择性和高容量吸附材料的设计奠定了理论与工程基础。
注：本文综合自IT之家等，文中包含AI辅助创作的内容。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
