铀是唯一能够广泛用于核能发电的主要燃料,天然矿石中的铀矿储量较少,有限的陆矿铀资源越来越难以满足核工业的发展需求。海水中的铀储量丰富,从海水中提取铀作为传统矿石类铀资源的补充或替代,是解决铀资源短缺的重要途径。
吸附率高、安全经济的吸附材料是实现高效海水提铀的关键,近日,南昌大学邱建丁教授报道了一种兼顾良好光催化和光电活性的半导体共价有机骨架NDA-TN-AO,其具有优异的吸附能力,具有广阔的应用前景。
目前用于吸附海水中铀的吸附材料主要有人工合成的高分子聚合物、天然高分子、生物质、复合吸附材料、碳材料等。但这些材料在实际应用中存在吸附效率低、生产成本高、回收再利用困难等缺陷,南昌大学开发的半导体共价有机骨架能够有效弥补这些缺陷。
得益于良好的光催化效果,该半导体共价有机骨架NDA-TN-AO能够产生生物毒性活性氧物种,促进光电子将吸附的U(VI)还原为不溶性U(IV),从而提高了铀的萃取能力,同时也使NDA-TN-AO具有较高的抗生物污损活性。
另外,由于光诱导效应,NDA-TN-AO对海水中铀的吸附量达到6.07 mg g-1,是黑暗条件下的1.33倍。
半导体共价有机骨架NDA-TN-AO有望成为高效、安全的海水提铀吸附材料,对于我国核能事业的发展具有重要意义。
参考文献:Wei-Rong Cui, et al, Regenerable Covalent Organic Frameworks for Photo-enhanced Uranium Adsorption from Seawater, Angew. Chem. Int. Ed., 2020,DOI:10.1002/anie.202007895