地球表面的大部分被海洋覆蓋，海洋中充滿了各種各樣的生命。 有趣的是，這些巨大的水體還含有稀釋的分布鈾離子。
這些離子的提取有可能為核能發電提供可再生燃料。
ACS Central Science最近的一項研究描述了一種專為電化學萃取而設計的新材料。
與以前的技術相比，這項創新在從海水中捕獲難以捉摸的鈾離子方面更有效。
核動力反應堆釋放自然儲存在原子內部的能量，並通過分解它們將其轉化為熱能和電能——這一過程稱為裂變。 鈾已成為這一過程中最受歡迎的元素，因為它不穩定且具有各種形式的放射性，因此很容易**。
目前，這種金屬是從岩石中提取的，但鈾礦床是有限的。 然而，核能機構估計，有45億噸鈾作為溶解的鈾醯離子漂浮在我們的海洋中。
這個保護區比陸地大1000多倍。 然而，提取這些離子已被證明是具有挑戰性的，因為這樣做的材料沒有足夠的表面積來有效捕獲離子。
因此，Rui Zhao、Guangshan Zhu及其同事希望開發一種具有許多微觀角落和縫隙的電極材料，可用於從海水中電化學捕獲鈾離子。
這種新的塗層布有效地將鈾尖峰的海水中的鈾（黃色）積聚在其表面。 **改編自 ACS Central Science， 2023， DOI：101021/acscentsci.3c01291
為了製造電極，該團隊從用碳纖維編織的柔性布開始。
他們在布上塗上兩種特殊的單體並將它們聚合起來。
接下來，他們用鹽酸羥胺處理布，將醯胺肟基團新增到聚合物中。
布料的天然多孔結構是：
已經建立了許多微小的口袋，可以依偎在裡面並輕鬆捕獲鈾醯離子。
在實驗中，研究人員將：
在天然**或鈾尖刺海水中，加入石墨陽極，並在電極之間執行迴圈電流。
隨著時間的流逝，亮黃色的鈾基沉澱物會積聚在陰極布上。
在使用從渤海收集的海水的測試中，電極在24天內每克塗層活性材料提取了12.6毫克鈾。
高於該團隊測試的大多數其他鈾提取材料。
此外，使用電化學捕獲離子比簡單地讓它們自然積聚在布上要快三倍。
研究人員表示，這項工作提供了一種從海水中捕獲鈾的有效方法，這可能使海洋成為核燃料的新領導者。
參考資料：“用於高效電化學鈾提取的自立式多孔芳香骨架電極”，Dingyang Chen、Yue Li、Xinyue Zhao、Minsi Shi、Xiaoyuan Shi、Rui Zhao 和 Guangshan Zhu，2023 年 12 月 13 日，ACS Central Science。
doi： 10.1021/acscentsci.3c01291