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近日，東北師范大學(xué)研究團隊設(shè)計了一種多孔芳香骨架電極材料，在電場作用下可以快速、高容量、選擇性地從海水中提取鈾。
鈾是核反應(yīng)的主要燃料，但陸地鈾礦資源儲量只夠維持未來幾十年的使用。海水中的鈾儲量估計是陸地鈾儲量的近1000倍。如果能夠有效地從海水中富集鈾元素，則能保證人類未來的能源需求。
電化學(xué)提鈾在近幾年得到了廣泛關(guān)注，然而對于電極材料的開發(fā)仍存在許多不足，如電極材料以粉末形式存在且電極制備過程復(fù)雜。研究團隊針對海水提鈾存在的挑戰(zhàn)，以商用碳纖維為基底，通過簡單的電聚合方法策略構(gòu)筑了自支撐、無粘結(jié)、無金屬的多孔芳香骨架電極材料。研究團隊通過對多孔芳香骨架材料結(jié)構(gòu)的調(diào)控和設(shè)計，使電極材料兼具吸附位點、催化位點和豐富的傳質(zhì)通道。
在半波交流電場的作用下，多孔芳香骨架電極材料不僅可以電吸附鈾酰離子，還可以將捕獲的鈾酰離子轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗艿拟櫝练e物，實現(xiàn)高效的鈾提取。相應(yīng)的電化學(xué)提鈾速率是傳統(tǒng)物理吸附的近3倍，電化學(xué)提鈾能力在低平衡濃度下可達到1413.9毫克/克，并且在共存離子干擾下鈾的去除率依然保持良好。在真實海水測試中，鈾提取量可以達到12.6毫克/克。
