近日，中国科学院大连化学物理研究所仪器分析化学研究室生态环境评价与分析研究组(103组)陈吉平研究员团队在海水提铀研究方面取得新进展。团队利用精心设计的蜡铸造法和“相转换”过程，制备了具有大孔结构的聚偕胺肟(WMPAO)水凝胶粒子，并将其包覆进海藻酸-聚丙烯酸(A-PAA)球中，制备了A-PAA@WMPAO复合球材料，该复合球材料可用于海水中铀酰离子的富集分离。
海水提铀被认为是最具挑战性，但回报最高的核燃料资源研发项目，更是被《自然》杂志评为“七种改变世界的化学分离技术”之一。目前，全球对发展海水提铀材料高度重视并在努力推进相关研究，但仍面临所开发吸附材料在真实海水中提铀能力差、海水提铀综合成本高等问题。因此，在保证吸附容量的同时，提高吸附材料对铀酰离子的亲和性及选择性，同时改善吸附材料的结构稳定性及重复使用性，进而优化和提升材料的海水提铀性能并降低其使用成本，是推动海水提铀材料及技术进一步发展的关键环节。
近年来，陈吉平团队致力于新型海水提铀吸附材料的研发(Journal of Hazardous Materials，2022;Chemical Engineering Journal，2022;Chemical Engineering Journal，2023)。在本工作中，团队利用PAO碱水溶液和蜡的共熔融制备了蜡铸大孔PAO(wax-casted macroporous PAO，WMPAO)水凝胶;冷却至室温后，通过自然挥发除去所得白色固化块状材料中的水分，得到收缩的淡黄色硬质块状材料(“相转换”过程);随后，将所得块状材料研磨成细小颗粒并除蜡，得到的WMPAO水凝胶粒子具有明显的奶酪状形貌和丰富的大孔。为了便于实现海水提铀及材料回收，团队将制备的WMPAO水凝胶粒子包覆进A-PAA球中。研究发现，制备的A-PAA@WMPAO复合球同时具备高的吸附容量、良好的机械强度和重复使用性，以及对铀酰离子理想的亲和性和选择性。A-PAA@WMPAO球对加标真实海水中铀的提取效率为95.9至99.5%(10天)，对10 L真实海水获得的铀吸附容量达4.79 mg/g(15天)。
相关工作以“Wax-casted macroporous polyamidoxime hydrogel particles encapsulated in alginate-polyacrylic acid beads for highly efficient uranium capture from seawater”为题，于近日发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上。该文章的第一作者是中国科学院大连化学物理研究所博士后杨甲甲。上述工作得到国家自然科学基金、辽宁省科技计划项目、我所创新研究基金的支持。(文/图 杨甲甲、耿柠波)
