在满足全球日益增长的核能需求方面，铀的可持续供应备受关注。尽管海水中含有丰富的铀，但从海水中提取铀仍面临铀浓度极低以及海洋微生物引起的生物污损等挑战。为此，本文青岛科技大学王磊 教授、李楠 副教授等在《Small》期刊发表名为“Enhancing Uranium Extraction From Seawater by Co-MOF Micro-Redox Centers Anchored in an N-doped Graphene Aerogel”的论文，研究制备了一种载有钴基金属有机框架（Co-MOF）的氮掺杂氧化石墨烯气凝胶（Co-MOF/GCN），用于从海水中高效提取铀。
该材料表现出优异的萃取性能和动力学特性，饱和吸附容量达701.90 mg/g，平衡时间仅为30分钟。此外，Co-MOF/GCN还展现出显著的选择性和抗菌能力，使其仅需1天即可从天然海水中实现10.05 mg/g的铀萃取容量。与此同时，Co-MOF/GCN在吸附铀的同时还能将U(VI)部分还原为U(IV)，这一过程无需光照或电场等外部能量来源，具有节能优势。本研究不仅展示了高性能、多功能铀提取材料的设计，也为该材料在海水中的经济可行应用铺平了道路。
图1、(a) Schematic diagram of the synthesis of Co-MOF/GCN. SEM images of (b) GCN, (c) Co/GCN and (d) Co-MOF/GCN. (e–g) HRTEM images of Co-MOF/GCN (inset shows magnified views and the corresponding lattice fringes). (h) Element distribution of Co-MOF/GCN.
综上所述，制备了具有优异吸附-催化协同效应的Co-MOF/GCN，用于从海水中高效萃取铀。该材料在30分钟内即达到吸附平衡，饱和铀吸附容量为701.90 mg/g。值得注意的是，高选择性与强效抗菌活性的结合，使Co-MOF/GCN能够从海水中快速高效地萃取铀，仅需24小时即可达到10.05 mg/g的萃取容量。此外，研究结果表明，Co-MOF/GCN中嵌入的Co(II)/Co(III)转化是其铀提取效率提高和抗污性能增强的基础。这项工作为实现可持续且经济高效的海水铀提取提供了希望，从而为未来大规模海水资源提取技术的发展做出了贡献。
文献：https://doi.org/10.1002/smll.74635
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