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海水是世界上最大的鈾儲量，從海水中高效提取鈾可以促進(jìn)核工業(yè)數(shù)千年的可持續(xù)發(fā)展。然而，傳統(tǒng)的萃取過程必須經(jīng)歷CO₃^2?離子從[UO₂(CO₃)₃]^4?陰離子解離才能結(jié)合鈾酰核心，而鈾酰核心具有高能壘，導(dǎo)致選擇性差和工作時(shí)間長。

2025年1月2日，東北師范大學(xué)朱廣山教授在國際頂級期刊Nature Water發(fā)表題為《High-capacity uranium extraction from seawater through constructing synergistic multiple dynamic bonds》的研究論文，Ye Yuan、Doudou Cao為論文共同第一作者，朱廣山教授為論文通訊作者。

創(chuàng)紀(jì)錄！他，博畢3年即211教授，東師院長/「國家杰青/長江特聘」，新發(fā)Nature Water！

朱廣山，東北師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授、院長，國家杰青，長江學(xué)者特聘教授，“萬人計(jì)劃”中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。1971年出生，1993年、1998年獲得吉林大學(xué)學(xué)士和博士學(xué)位，隨后留校工作，期間1999-2000年前往日本東北大學(xué)從事博士后研究，2001年晉升為教授，2017年至今擔(dān)任院長。

朱廣山教授的研究工作涉及吸附分離導(dǎo)向的多孔芳香骨架（PAFs）的設(shè)計(jì)合成及先進(jìn)功能應(yīng)用，多孔支撐膜的制備及其氣體分離，金屬有機(jī)框架材料的設(shè)計(jì)合成以及納米孔材料藥物傳輸體系等方面的研究。在本領(lǐng)域產(chǎn)生了較強(qiáng)學(xué)術(shù)影響，獲得國內(nèi)外同行的高度評價(jià)。截至2022年8月，他在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Adv. Mater.等國內(nèi)外雜志發(fā)表研究論文420余篇，他引20000余次。

在這里，作者結(jié)合分子模板策略來合成幾種具有可調(diào)納米孔尺寸的富含羥基的共價(jià)有機(jī)框架。在1.2 nm大小的共價(jià)有機(jī)骨架空腔中，羥基與氫鍵NH₄⁺陽離子偶聯(lián)，通過協(xié)同靜電和氫鍵相互作用選擇性地結(jié)合三碳酸鈾酰離子。

該框架表現(xiàn)出高鈾提取能力，400分鐘內(nèi)去除率>99.99%（溫度298K下初始濃度5 ppm，pH=8-9）。

值得注意的是，7天內(nèi)從天然海水中吸收鈾的能力達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的23.66?mg?g^?1，超過了傳統(tǒng)的基于偕胺肟的吸附劑350%。

圖1：富含羥基的COF網(wǎng)絡(luò)的示意圖

圖2：結(jié)構(gòu)和孔環(huán)境

圖3：富含羥基COF的離子吸收

圖4：鈾吸附機(jī)制

圖5：從真實(shí)海水中回收和吸收鈾

綜上，作者研究了一種從海水中高效率提取鈾的方法，通過構(gòu)建協(xié)同多重動(dòng)態(tài)鍵的共價(jià)有機(jī)框架（COF）材料。研究人員成功實(shí)現(xiàn)了從自然海水中快速、高容量地提取鈾，具有重要的能源可持續(xù)性和核能發(fā)展意義。

研究團(tuán)隊(duì)合成了幾種富含羥基的COF，這些材料能夠通過協(xié)同靜電和氫鍵作用選擇性地結(jié)合鈾酰碳酸鹽離子，展示了超過99.99%的鈾提取率和23.66 mg/g的吸附容量。這一成果對于核能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義，因?yàn)樗峁┝艘环N從海水中高效提取鈾的新途徑，有助于緩解鈾礦資源壓力，并可能對未來的核能利用和鈾資源回收技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

Yuan, Y., Cao, D., Cui, F.et al.?High-capacity uranium extraction from seawater through constructing synergistic multiple dynamic bonds.?Nat Water (2025).?

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