青岛能源所研制出磷酸功能化多孔有机笼及复合气凝胶微球用于海水提铀
Miranda 中国科学院青岛生物能源与过程研究所团队近期在海水提铀材料研究中取得进展，相关成果分别发表在《危险材料杂志》和《分离纯化技术》。研究团队将离散分子拓扑设计引入多孔有机笼体系，合成出磷酸功能化材料PhosCage；随后将其与芳纶纳米纤维复合，制备出复合气凝胶微球AC-POC，目标是在复杂海水环境中提升铀的捕获能力。
据介绍，海洋中约含45亿吨铀资源，接近陆地含铀矿石的千倍，但真实海水铀浓度仅为约3.3 ppb，同时存在钒离子竞争、生物附着和界面传质阻力。团队通过在多孔有机笼层间纳米空间内构建磷酸吸附簇，得到PhosCage。实验室测试中，该材料5分钟即可达到吸附平衡；在多个海域的真实海水样品中，最高提铀容量为50.4mg/g，相当于美国能源部相关基准的8.4倍。
针对粉末材料难以实际部署和易受微生物附着影响的问题，团队将PhosCage与芳纶纳米纤维结合，通过物理缠结和化学锁定制备AC-POC微球。该微球内部有连通的孔隙通道，磷酸根和羧基形成协同供电子配位环境，降低铀酰离子的配位能垒，有利于捕获反应发生。在多离子竞争体系中，AC-POC表现出高选择性；天然海水连续运行15天后，动态提铀容量为22.55mg/g，是美国能源部相关基准的3.8倍。微球表面负电荷还能抑制微生物附着和生物膜形成，提升材料在真实海洋环境中的服役稳定性。研究填补了多孔有机笼材料在海水提铀领域的应用空白，也为后续高抗污、高选择性和高容量吸附材料的设计提供了理论与工程基础。
