絡(luò)繹精選論文：中科院團(tuán)隊(duì)開發(fā)出新材料，從海水中提取鈾，或?yàn)槲覈?guó)核工業(yè)帶來(lái)重大利好

作者簡(jiǎn)介：楊林森，第一作者：中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所博士生
論文標(biāo)題：Bioinspired hierarchical porous membrane for efficient uranium extraction from seawater
領(lǐng)域方向：材料學(xué)、生物化學(xué)
來(lái)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(fā)表時(shí)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(qū)：Q1
海水中的鈾儲(chǔ)量超過 40 億噸，相當(dāng)于陸地鈾礦儲(chǔ)量的 1000 倍，從海水中有效提取鈾，將有助于我國(guó)核工程領(lǐng)域的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。然而，由于海水中鈾的濃度相對(duì)較低（~3.3ppb），如何開發(fā)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(zhàn)。
中科院理化所仿生智能界面科學(xué)中心聞利平課題組開發(fā)了一種基于固有微孔聚合物的仿生分級(jí)多孔吸附膜。該吸附膜的逐級(jí)遞減孔徑結(jié)構(gòu)能夠使鈾酰離子在膜內(nèi)快速擴(kuò)散。經(jīng)測(cè)試，該多孔膜可將吸附容量提升 20 倍，達(dá)到9.03mg/g，處于世界領(lǐng)先地位。
本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
絡(luò)繹用戶圈子熱議
熱議1：研究亮點(diǎn)
研究中選用偕胺肟化的二氨基馬來(lái)腈，將 B一環(huán)糊精引入到石墨烯氣凝膠骨架上。偕胺肟基和 B一環(huán)糊精協(xié)同增強(qiáng)吸附劑的吸鈾能力及選擇性，同時(shí)賦予吸附劑抗油污性能。
熱議2：珍貴的鈾
鈾(Uranium)的原子序數(shù)為 92 的元素，其元素符號(hào)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(zhǎng)的半衰期(數(shù)億年~數(shù)十億年)。其中鈾 235 是鈾元素里中子數(shù)為 143 的放射性同位素，是自然界至今唯一能夠發(fā)生可控裂變的同位素，主要用做核反應(yīng)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(fā)
鈾資源有限，而海洋中估計(jì)有 45 億噸以上的鈾，大約是陸地儲(chǔ)量的 1000 倍，因此從海水中提取鈾可能是一種更可持續(xù)的核能開發(fā)方法。然而，海水中鈾的濃度很低，估計(jì)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(jì) 50 年代，科學(xué)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(jì) 80 年代，日本研究人員才開發(fā)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(jié)合。新的研究由中國(guó)科學(xué)院的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)，重點(diǎn)是提高這種化合物的吸附能力?？茖W(xué)家們創(chuàng)造了一種多孔膜，它模仿了在自然界中發(fā)現(xiàn)的分形，如血管。他們發(fā)現(xiàn)，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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