从海水中提炼铀（U）为核电站应用提供了可持续燃料供应的机会。

近日，华北电力大学王祥科教授，浙江大学田鹤研究员，北德克萨斯大学马胜前教授报道了利用功能化铁-氮-碳（Fe-N_x-C-R）电催化剂，采用吸附-电催化方法从海水中高效提取铀。Fe-N_x-C-R电催化剂包括锚定FeN_x单原子中心的N掺杂碳盒和表面螯合的酰胺肟基团（R）。

文章要点

1）Fe-N_x-C-R电催化剂中的胺肟基团为吸附剂带来亲水性，并为UO₂²⁺的捕获提供表面特异性结合位点。而空间分散的FeN_x中心将吸附的UO₂²⁺还原为UO₂⁺。随后，通过电化学还原FeN_x中心，不稳定的U(V)离子在Na⁺存在下被重新氧化为U(VI)，生成易于收集的固体Na₂O(UO₃·H₂O)_x。

2）结果显示，Fe-N_x-C-R在24 h内可将海水中铀浓度从≈3.5 ppb降至0.5 ppb以下，计算容量约为1.2 mg g^-1。据了解，这是首次采用吸附铀酰离子和电沉积固体Na₂O(UO₃·H₂O)_x的方法从海水中提取铀。

这些重要发现指导了高效从海水中提取铀的技术开发。

参考文献

Hui Yang, et al, Functionalized Iron–Nitrogen–Carbon Electrocatalyst Provides a Reversible Electron Transfer Platform for Efficient Uranium Extraction from Seawater, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202106621

https://doi.org/10.1002/adma.202106621