多壳层中空有机硅的结构调控实现高效海水提铀

文摘   2024-08-16 09:39   河北  
胡松青团队近期于Desalination期刊(2024, 583, 117729)发表题目为Hollow multi-shelled structure engineering of organosilica for efficient and selective uranium extraction from seawater的文章。该文章第一作者为程孟,通讯作者为胡松青教授和李春玲副教授。

【研究亮点】

  • 开发了一种新型有机硅基铀提取吸附剂。

  • 有机硅在模拟海水和自然海水中均表现出超强的吸附能力。

  • 贯穿式孔隙结构和多壳活性表面使其对铀具有极佳的选择性。

  • 坚固的有机-无机杂化框架实现了出色的可重复使用性。

【文章简介】

从海水中提取铀对核能发展至关重要,但目前的吸附剂性能和成本仍严重制约着这一进程。本文设计了一种简便、通用的共缩合工艺,制备了胺肟化多壳空心介孔有机硅吸附剂(AO-HMO),该吸附剂在模拟海水和自然海水中的铀提取能力分别达到862.07 mg·g-19.67 mg·g-1。贯穿式介孔结构和多壳表面为铀吸附提供了快速扩散通道和更多活性位点。此外,AO-HMO由于其坚固的结构而具有较长的使用寿命,可在10个吸附-解吸循环中保持理想的吸附能力。再加上合成成本优势,AO-HMO未来必将在海水提铀领域展现出巨大的应用潜力。

1.有机硅吸附剂的微观形貌

2. 有机硅吸附剂的结构和组成表征

通过一步法策略成功实现了对胺肟化空心有机硅的壳层调控,其有序分散的介孔和多壳表面可为客体分子提供快速的传质速率和更多活性位点,这将使其在吸附和催化领域的应用发挥优势。

3. 有机硅吸附剂在模拟海水中的铀提取效果

4. 有机硅吸附剂在自然海水中的铀提取效果

通过一锅水热转化法制备出了一种具有明确多孔结构和可接触多壳活性位点的有机硅吸附剂。开放的扩散孔隙和高密度的活性位点使AO-HMO在模拟海水和自然海水中都表现出了快速、高效的铀提取能力,分别经过12小时和35天的现场测试,吸附量达到862.07 mg·g-1 9.67 mg·g-1。得益于其坚固的杂化框架,AO-HMO可以抵抗铀提取过程中的磨损,即使经过多次循环也能保持理想的吸附能力。此外,AO-HMO的合成工艺简单而经济,可将铀提取成本控制在约154美元/千克铀,低于大多数已报道的海水提铀材料。鉴于AO-HMO具有高效提取能力、低成本和宽 pH 值应用等优点,它无疑将在未来的海水提铀中发挥重要作用。

原文信息:

原文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916424004405

第一作者:

程孟

工作单位:中国石油大学(华东)材料科学与工程学院

邮箱地址:20220119@upc.edu.cn

通讯作者:

胡松青 教授

胡松青教授,男,主要研究领域为材料腐蚀与防护。主持国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金、中石油创新基金等纵向课题10余项,油气田企事业横向课题80余项,以第一作者和通讯作者在ACS NanoChemical Engineering JournalJournal of Hazardous Materials等期刊发表论文200余篇。

工作单位:中国石油大学(华东)材料科学与工程学院

通讯邮箱:songqinghu@upc.edu.cn

网址:http://corrosion.mse.upc.edu.cn/(腐蚀与防护课题组)

李春玲 副教授

李春玲副教授,女,青岛西海岸新区紧缺人才,主要研究领域为功能防腐涂层。主持国家自然科学基金和山东省自然科学基金等课题10余项,以第一和通讯作者在Chemical Engineering Journal, Corrosion Science等期刊发表论文50余篇。

工作单位:中国石油大学(华东)材料科学与工程学院

通讯邮箱:lichunling@upc.edu.cn

网址:http://corrosion.mse.upc.edu.cn/(腐蚀与防护课题组)


本期编辑:田苗(西北工业大学)


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