近日，中國科學院大連化學物理研究所儀器分析化學研究室生態環境評價與分析研究組(103組)陳吉平研究員團隊在海水提鈾研究方面取得新進展。團隊利用精心設計的蠟鑄造法和“相轉換”過程，制備了具有大孔結構的聚偕胺肟(WMPAO)水凝膠粒子，并將其包覆進海藻酸-聚丙烯酸(A-PAA)球中，制備了A-PAA@WMPAO復合球材料，該復合球材料可用于海水中鈾酰離子的富集分離。

海水提鈾被認為是最具挑戰性，但回報最高的核燃料資源研發項目，更是被《自然》雜志評為“七種改變世界的化學分離技術”之一。目前，全球對發展海水提鈾材料高度重視并在努力推進相關研究，但仍面臨所開發吸附材料在真實海水中提鈾能力差、海水提鈾綜合成本高等問題。因此，在保證吸附容量的同時，提高吸附材料對鈾酰離子的親和性及選擇性，同時改善吸附材料的結構穩定性及重復使用性，進而優化和提升材料的海水提鈾性能并降低其使用成本，是推動海水提鈾材料及技術進一步發展的關鍵環節。

近年來，陳吉平團隊致力于新型海水提鈾吸附材料的研發(Journal of Hazardous Materials，2022;Chemical Engineering Journal，2022;Chemical Engineering Journal，2023)。在本工作中，團隊利用PAO堿水溶液和蠟的共熔融制備了蠟鑄大孔PAO(wax-casted macroporous PAO，WMPAO)水凝膠;冷卻至室溫后，通過自然揮發除去所得白色固化塊狀材料中的水分，得到收縮的淡黃色硬質塊狀材料(“相轉換”過程);隨后，將所得塊狀材料研磨成細小顆粒并除蠟，得到的WMPAO水凝膠粒子具有明顯的奶酪狀形貌和豐富的大孔。為了便于實現海水提鈾及材料回收，團隊將制備的WMPAO水凝膠粒子包覆進A-PAA球中。研究發現，制備的A-PAA@WMPAO復合球同時具備高的吸附容量、良好的機械強度和重復使用性，以及對鈾酰離子理想的親和性和選擇性。A-PAA@WMPAO球對加標真實海水中鈾的提取效率為95.9至99.5%(10天)，對10 L真實海水獲得的鈾吸附容量達4.79 mg/g(15天)。

相關工作以“Wax-casted macroporous polyamidoxime hydrogel particles encapsulated in alginate-polyacrylic acid beads for highly efficient uranium capture from seawater”為題，于近日發表在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)上。該文章的第一作者是中國科學院大連化學物理研究所博士后楊甲甲。上述工作得到國家自然科學基金、遼寧省科技計劃項目、我所創新研究基金的支持。(文/圖 楊甲甲、耿檸波)