絡繹精選論文：中科院團隊開發出新材料，從海水中提取鈾，或為我國核工業帶來重大利好

作者簡介：楊林森，第一作者：中國科學院理化技術研究所博士生
論文標題：Bioinspired hierarchical porous membrane for efficient uranium extraction from seawater
領域方向：材料學、生物化學
來源期刊：Nature Sustainability
作者：Linsen Yang, Hongyan Xiao, Yongchao Qian, Xiaolu Zhao, Xiang-Yu Kong, Pei Liu, Weiwen Xin, Lin Fu, Lei Jiang, Liping Wen
DOI：10.1038/s41893-021-00792-6
發表時間：2021-02-10
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41893-021-00792-6
期刊影響因子：19.346
中科院分區：Q1
海水中的鈾儲量超過 40 億噸，相當于陸地鈾礦儲量的 1000 倍，從海水中有效提取鈾，將有助于我國核工程領域的長遠發展。然而，由于海水中鈾的濃度相對較低（~3.3ppb），如何開發高選擇性、吸附性和可再利用的海水鈾吸收劑尤為重要，是這方面的一大挑戰。
中科院理化所仿生智能界面科學中心聞利平課題組開發了一種基于固有微孔聚合物的仿生分級多孔吸附膜。該吸附膜的逐級遞減孔徑結構能夠使鈾酰離子在膜內快速擴散。經測試，該多孔膜可將吸附容量提升 20 倍，達到9.03mg/g，處于世界領先地位。
本研究得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的支持。
絡繹用戶圈子熱議
熱議1：研究亮點
研究中選用偕胺肟化的二氨基馬來腈，將 B一環糊精引入到石墨烯氣凝膠骨架上。偕胺肟基和 B一環糊精協同增強吸附劑的吸鈾能力及選擇性，同時賦予吸附劑抗油污性能。
熱議2：珍貴的鈾
鈾(Uranium)的原子序數為 92 的元素，其元素符號是 U，是自然界中能夠找到的最重元素。在自然界中存在三種同位素，均帶有放射性，擁有非常長的半衰期(數億年~數十億年)。其中鈾 235 是鈾元素里中子數為 143 的放射性同位素，是自然界至今唯一能夠發生可控裂變的同位素，主要用做核反應中的核燃料，也是制造核武器的主要原料之一。
熱議3：新研究將有利于鈾資源的開發
鈾資源有限，而海洋中估計有 45 億噸以上的鈾，大約是陸地儲量的 1000 倍，因此從海水中提取鈾可能是一種更可持續的核能開發方法。然而，海水中鈾的濃度很低，估計為每升 33 微克，這使得從海洋中提取鈾比從地面開采鈾要困難和昂貴得多。
早在 20 世紀 50 年代，科學家們就看到了利用海洋鈾作為核能燃料的潛力，但直到 20 世紀 80 年代，日本研究人員才開發出一種提取鈾的方法，使用一種叫做偕胺肟的化合物與漂浮的鈾粒子結合。新的研究由中國科學院的科學家領導，重點是提高這種化合物的吸附能力。科學家們創造了一種多孔膜，它模仿了在自然界中發現的分形，如血管。他們發現，這種在偕胺肟中飽和的膜在提取鈾方面比以前使用的其他材料要高效得多，吸附能力高出 20 倍。

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