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科研动态

化学学院在设计构建离子传输路径海水提铀方面取得重要进展

发布时间:2020-11-04   访问人数:

 

核能作为一种高效、清洁、安全、经济的能源,是人类最具希望的未来能源之一。国际原子能机构(IAEA)和经合组织核能机构(NEA/OECD)等预测:未来几十年,核工业产生的能量将成为全球主要的能量来源。陆地上的铀矿资源即将消耗殆尽,海水中蕴含的铀矿资源是陆地上数千倍(超过40亿吨)。然而,铀离子浓度极低(约为0.0033 ppm)且存在着大量的干扰离子,严重的影响了海水提铀领域的实际应用。因此,寻找高效率和高选择性的提铀方法是突破海水提铀技术瓶颈的关键所在。

 

近期,东北师范大学网格材料的研究团队在多孔芳香骨架材料(PAF)设计和功能化的研究基础,提出了一种在PAF材料孔道内部构建离子传输路径的方法。以分子印迹多孔芳香骨架材料(MISS-PAF-1)为主体,通过在PAF纳米通道内聚合的方法在MISS-PAF-1中插入具有优良导电性的聚苯乙炔链(PPA@MISS-PAF-1)。在通电的情况下,带负电的高分子链能够快速的富集海水中的金属离子,提升铀酰离子的局部浓度、加快迁移速率并且减弱库伦斥力。结合MISS-PAF-1材料本身具有优异的离子选择性,进而实现高效、特异性地铀离子捕获。与传统的物理吸附法相比,PPA@MISS-PAF-1材料具有目前最高的海水提铀性能,在天然海水中对铀的吸附能力达到了13 mg-U/g56天,实验室级别的海试研究)。该项研究工作开创了一种海水提铀材料的合成方法及设计思路,具有里程碑意义。该研究工作由多酸科学教育部重点实验室朱广山教授和元野教授共同指导,博士研究生王泽宇等同学共同完成,发表于国际著名化学类杂志《Chem》上Constructing an ion pathway for uranium extraction from sea-water, Chem, 2020, 6, 1683)。

该研究被美国化学会以 “导电聚合物修饰的吸附剂 能够从海水中快速捕获铀”为题进行了专题报道;该研究成果也被 Cellpress 跟踪报道,被Chem期刊选作封面文章。上述高水平研究论文的发表标志我校化学学院在海水提铀方向取得了一定的进展。目前,该研究团队还在进行更为深入的研究,有望在不久的将来取得更好的研究进展和成果。