新型光致异构复合材料实现海水铀精准识别与高效提取
3月26日，记者从兰州大学获悉，该校稀有同位素前沿科学中心研究团队近日成功研发出一种基于光动态调控的金属有机框架（MOFs）新材料，实现了复杂海水体系中铀的精准识别和高效提取，材料在海水铀资源高效提取领域展现出较大潜力。相关研究成果发表在国际期刊《自然·通讯》上。
从复杂海水体系中高效提取铀资源对核能可持续发展意义重大。然而，海洋环境中的铀浓度极低，且与具有相似化学性质的钒在常规吸附过程中产生强烈竞争，使得二者难以分离开来，对传统吸附材料带来较大挑战。
“通过构建尺寸匹配的孔道和精准调控配位微环境方法，可改善材料的铀钒选择性，但过于精确的构效设计往往会导致材料比表面积下降和活性位点密度降低。”团队主要成员、兰州大学稀有同位素前沿科学中心潘多强教授介绍。因此，如何兼顾对铀的精准识别和高效吸附，是海水提铀领域亟待解决的问题。
铀钒物种之间的几何构型和尺寸差异，为通过孔道限域策略实现铀的精准识别提供了可能。此外，MOFs凭借其可调节的内部孔结构和丰富的活性位点，为客体离子的识别和捕获提供了丰富的限域微环境。
鉴于此，研究团队创新性地提出了一种动态响应的空间配位策略，将具有光异构化特性的二芳基乙烯（DAE）光开关引入至MOFs孔道结构，通过紫外-可见光的辐射调控，动态调节MOFs的孔径和配位环境，为铀的捕获提供了精确的约束条件。
测试结果显示，光致异构复合MOFs对铀的吸附量可达到588.24 mg·g−1，铀钒分离因数比达到了215，该数值超越了目前模拟/天然海水体系中已有报道的所有材料。
“理论计算表明，MOFs孔道结构与铀物种之间的尺寸匹配，以及DAE光开关与铀物种之间的空间配位，综合决定了材料的高铀钒选择性和高吸附容量。”潘多强表示。该研究成果为海水中的铀资源的高效获取提供了一种新颖且有效的技术路径。
3月26日，记者从兰州大学获悉，该校稀有同位素前沿科学中心研究团队近日成功研发出一种基于光动态调控的金属有机框架（MOFs）新材料，实现了复杂海水体系中铀的精准识别和高效提取，材料在海水铀资源高效提取领域展现出较大潜力。相关研究成果发表在国际期刊《自然·通讯》上。
从复杂海水体系中高效提取铀资源对核能可持续发展意义重大。然而，海洋环境中的铀浓度极低，且与具有相似化学性质的钒在常规吸附过程中产生强烈竞争，使得二者难以分离开来，对传统吸附材料带来较大挑战。
“通过构建尺寸匹配的孔道和精准调控配位微环境方法，可改善材料的铀钒选择性，但过于精确的构效设计往往会导致材料比表面积下降和活性位点密度降低。”团队主要成员、兰州大学稀有同位素前沿科学中心潘多强教授介绍。因此，如何兼顾对铀的精准识别和高效吸附，是海水提铀领域亟待解决的问题。
铀钒物种之间的几何构型和尺寸差异，为通过孔道限域策略实现铀的精准识别提供了可能。此外，MOFs凭借其可调节的内部孔结构和丰富的活性位点，为客体离子的识别和捕获提供了丰富的限域微环境。
鉴于此，研究团队创新性地提出了一种动态响应的空间配位策略，将具有光异构化特性的二芳基乙烯（DAE）光开关引入至MOFs孔道结构，通过紫外-可见光的辐射调控，动态调节MOFs的孔径和配位环境，为铀的捕获提供了精确的约束条件。
测试结果显示，光致异构复合MOFs对铀的吸附量可达到588.24 mg·g−1，铀钒分离因数比达到了215，该数值超越了目前模拟/天然海水体系中已有报道的所有材料。
“理论计算表明，MOFs孔道结构与铀物种之间的尺寸匹配，以及DAE光开关与铀物种之间的空间配位，综合决定了材料的高铀钒选择性和高吸附容量。”潘多强表示。该研究成果为海水中的铀资源的高效获取提供了一种新颖且有效的技术路径。
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