摘要：电化学海水提铀是一种可持续补充核燃料的有效策略,但由于海洋中铀的浓度极低(铀质量分数为3.3×10^(-9))与复杂的环境干扰,高活性电催化剂的合理设计仍然是一个挑战。本工作提出界面键合策略,通过简单水热法制备MoS_(2)/八面体Fe_(3)O_(4)复合材料,通过X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电镜(HRTEM)等一系列表征,表明成功将八面体Fe_(3)O_(4)的{2 2 2}晶面与MoS_(2)的{0 0 2}晶面进行键合。在模拟溶液中,经过7 h的电化学提取,铀提取效率可以达到96%。同时,共存离子下的铀提取实验结果表明,MoS_(2)/Fe_(3)O_(4)对铀具有良好的选择性和对共存离子的抗干扰性。在10 L天然海水中进行电化学提取,提取到27.2μg的铀,提取容量为5.44 mg/g。通过对催化剂与提铀性能之间构效关系的研究,验证了界面键合面向电化学海水提铀的可行性。机理探究揭示了界面键合策略对降低Fe_(3)O_(4)的电荷转移电阻、提高电子在界面处的转移速率与Fe_(3)O_(4)的循环稳定性的促进作用,对电化学海水提铀的催化剂设计与开发提供了思路。

摘要：多孔芳香框架材料是一类新兴的有机多孔纳米材料,具有稳定性高、比表面积大、易于修饰改性等特点,可以满足多种吸附材料设计的需求。近几年众多学者将修饰改性后的多孔芳香框架材料应用于海水提铀,发现其具有较大的铀吸附量、优异的铀选择性、良好的可循环性等特点。本文综述了近年来基于海水提铀的多孔芳香框架材料的研究进展,首先简要介绍了其合成反应与合成技术,然后分类讨论了与铀的相互作用机理,并评估了多种改性多孔芳香框架材料对铀的吸附性能,分析了其对铀的高选择性和高吸附效率的原因。最后,本文针对目前多孔芳香框架材料在海水提铀中的局限性(多孔芳香框架材料的合成、吸附性能的提高、成本的降低及机理的深层次研究等)为未来设计低成本高性能的多孔芳香框架材料吸附剂提供了几点建议。

摘要：海水提铀是核能可持续发展的重要保障之一。快速提铀材料凭借短吸附周期可减少生物污损、老化而延长使用寿命,因此优化吸附周期可获得更高的提铀效率和经济效益。为此,本研究设计了一种偕胺肟修饰的共轭介孔聚合物(CMPAO)用于可监控的快速海水提铀。以具有优良聚集诱导发光性质的三苯胺和修饰有偕胺肟的芴衍生物为构建单元合成吸附材料,UO_(2)^(2+)被偕胺肟基团捕捉后,经共振能量转移增强CMPAO的电化学发光(ECL)信号,从而实现吸附过程的监测,以确定最优的吸附周期。结果表明:CMPAO在铀酰溶液(5×10^(-5)mol/L)中可在20 min内达到吸附平衡,对U的吸附容量为182.5 mg/g;在真实海水中,3 d即可基本完成吸附过程,CMPAO对U的吸附容量达到1.6 mg/g,同时CMPAO在海水中可实现铀吸附量与ECL强度的正相关,能够实时监测吸附过程,指示吸附量的变化,以确定最优吸附周期。

摘要：铀资源是核工业发展中不可或缺的重要战略资源,发展海水提铀对于保障核能可持续发展和推进海洋资源综合利用具有重要战略意义。实现海水提铀的工程化从根本上依赖于对海水中碳酸铀酰离子具有高效富集能力且综合性能优良的吸附材料。作为海水提铀的明星材料,偕胺肟功能化聚合物因其对铀特殊的亲和力,一直受到国际国内广泛的关注。近年来,结合电化学、光化学和生物化学等交叉领域的研究进展,高吸附容量、高选择性的海水提铀材料也不断涌现。该文立足海水提铀材料的设计思路和合成策略,介绍了近年来国内外海水提铀材料的研究进展,阐明了目前海水提铀面临的关键问题和挑战,分析了海水提铀工程化的经济性,并对未来发展研究方向进行了展望。

摘要：依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要》,纲要中明确将“海洋资源高效开发利用”作为我国科技重点研究领域和优先发展主题。本实验以国家战略目标与保护开发利用海洋资源为指导思想,以海水提铀材料的制备与性能分析为基本思路进行设计,采用“发现—分析—解决—反思”的闭环探究性科学思维模式,旨在培养具有“闭环思维”科研能力的学子。本实验通过海水提铀材料制备、结构表征和性能分析的综合实验设计将无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等学科相融合,形成支持大学生接触科学研究的新体系,将理论知识更好地与实践相结合,建立以国家战略指导大学生从事科技重点研究的新培养模式。

摘要：铀资源作为核燃料中关键的组成成分,对于保障我国核工业建设和可持续发展至关重要。然而,常规陆地铀资源面临着可开采铀矿相对贫乏、品位较低的问题,而海水铀资源储量却是陆地的近千倍,且我国海域辽阔、海水资源富足。因此,如何能高效地从海水中提取铀资源,进而满足我国核工业发展需求,是亟待探究和解决的重要科学问题。本文系统介绍了国内外海水提铀技术的发展现状,综述了海水提铀材料特别是当前最具发展前景的铀吸附材料的研究概况,并以材料设计和工程应用为切入点,阐晰了海水提铀技术的主要挑战和未来发展展望。

摘要：光催化辅助提铀技术是近年来快速发展的一种废水和海水提铀技术,其可以显著提升铀的提取容量和提取速率。然而空气气氛下大部分光催化剂的活性受到抑制,阻碍了光催化辅助提铀技术的实用化进程。基于此,本文探讨了空气气氛下光催化辅助提铀技术的最新进展,重点分析了空气气氛下光催化辅助提铀的不同机理及产物特性,尤其是无催化剂情况下的光反应与化学反应机理。相较于光催化还原生成铀氧化物的机理,利用光催化过程产生的过氧化氢将铀酰转化为铀的过氧化物的机理,其产物在空气气氛下更稳定,提铀效率更高,具有更好的实际应用前景。结合对光照条件下铀提取反应机制的探讨以及催化剂材料的设计思考,希望能为研究者开发空气气氛下的高效铀提取催化剂和机理研究提供启示。

摘要：作为核电运行最重要的燃料,铀是保障核能可持续发展的关键。我国铀资源的供需矛盾逐年突出,缺口部分需要由境外开发与国际市场采购来保障。一方面,海水中的铀储量是陆地的近千倍;另一方面,核工业开采及生产应用过程产生大量的含铀放射性废水。若能实现海水和含铀放射性废水中铀的高效分离回收,对降低铀资源对外依存度、实现核能的可持续发展具有重要战略意义。本文聚焦于近年来在海水和含铀放射性废水等复杂体系中光催化提铀和电催化提铀的最新研究进展,总结了在光催化还原和电催化还原过程中催化剂的结构设计、功能改性策略以及催化机理,介绍了用于有效识别和监测铀催化反应中间过程的先进表征技术,并讨论了光催化还原与电催化还原技术面临的挑战和未来的发展方向。

摘要：近年来,随着核电事业和核技术的迅速发展,已经将铀矿资源的开发和利用提高到一个异常高度。海水中含有约45亿t的铀矿,如何从这浩瀚无垠的海洋中,高效提取铀矿资源无疑成为科研工作者关注的热点话题。然而制备具有良好机械稳定性、高选择性、大比表面积、高吸附效率的吸附材料已成为从海水中提取铀的关键技术。以偕胺肟基为功能基的吸附材料和Hi Cap材料已经成为从海水中提取铀的理想材料,同时结合海水中提取铀试验装置的结构和运行特性,进一步展示了海水提铀的发展趋势。

摘要：【本刊2013年6月综合报道】根据《麻省理工大学技术评论》（MITTechnology Review）杂志网站2013年5月16日报道，美国北卡罗莱纳大学化学教授林文斌已设计出一种可用于从海水中收集含铀离子的金属有机骨架材料。在实验室的实验中，这种材料在人造海水中的提铀效率至少是传统塑料吸附剂的4倍。