近日，我院朱广山教授团队在海水提铀研究领域取得系列研究进展。随着陆地铀矿资源日趋枯竭，海洋中蕴含的巨量铀资源成为支撑核能可持续发展的关键潜在来源。高效从海水中提取铀，有望为核工业提供长达数千年的燃料保障。基于对多孔网格材料化学成分与精细结构的精准调控，2025年研究团队围绕海水提铀中的关键科学问题展开系统研究，产出了一系列具有重要影响力的成果，在国际化学领域顶尖期刊上发表论文10余篇，为国家核燃料安全战略的实施提供了有力的科学支撑。

传统的铀提取方法需使[UO₂(CO₃)₃]⁴⁻阴离子解离出CO₃²⁻离子以结合铀酰离子，该过程能垒较高，导致选择性差、提取周期长。为解决这一难题，研究团队采用分子模板策略，成功合成了一系列具有可调控纳米孔尺寸的羟基富集型共价有机框架材料。在孔径约为1.2纳米的框架空腔中，羟基与氢键结合的NH₄⁺阳离子通过静电与氢键的协同作用，实现了对铀酰三碳酸根离子的高选择性捕获。该材料展现出优异的铀吸附性能：在初始铀浓度为5 ppm、298 K、pH 8–9的条件下，400分钟内对铀的去除率超过99.99%。更值得注意的是，在天然海水实验中，材料在七天内实现了创纪录的铀吸附容量，高达23.66 mg·g⁻¹，这一数值超过传统酰胺肟基吸附剂的350%。相关成果以“High-capacity uranium extraction from seawater through constructing synergistic multiple dynamic bonds”为题，发表于Nature Water。我校yl6776永利集团元野教授与曹豆豆博士研究生为共同第一作者，朱广山教授为通讯作者。

团队成员成功设计并合成了一类全新的晶态材料——氢键多孔有机笼。该研究采用偕胺肟修饰的有机笼作为构筑单元，获得了两种不同晶型结构，分别命名为HPOC-alpha与HPOC-beta。晶体学结构与铀吸附测试结果共同表明，材料的晶体堆积方式对其铀酰离子吸附性能具有关键影响，其中可被铀酰离子接近的功能基团数量尤为关键。在两种晶型中，HPOC-alpha因含有更丰富的可及性偕胺肟基团，展现出高达1682 mg·g⁻¹的平衡铀吸附容量，且在多次吸附-脱附循环后仍能保持优良性能。在真实海水环境中进行的30天现场试验进一步验证了其应用潜力：HPOC-alpha实现了11.97 mg·g⁻¹的铀回收量，为从海水中经济、高效地提取铀提供了一类具有前景的新材料平台。相关成果以“Uranium Extraction from Seawater via Hydrogen‐Bonded Porous Organic Cages”为题，发表于Journal of the American Chemical Society。我校yl6776永利集团吴婉宁和陈丁阳博士研究生为共同第一作者，贾江涛教授与朱广山教授为共同通讯作者。

为解决陆地铀资源日益枯竭的难题并有效利用海水中巨大的铀储量，研究团队设计并制备了具有高密度肟/偕胺肟官能团的刚性多孔芳香骨架材料（PAF-1-O与PAF-1-AO）。该类材料的刚性窗口尺寸精确控制在约2.3–5.6 Å之间，恰好介于线性铀酰离子（约2.3 Å）与体积更大的四面体结构正钒酸根离子（约5.7 Å）之间。凭借这一精准的孔径设计，材料能够从物理上有效阻挡钒酸根离子的进入，同时允许铀酰离子自由扩散至孔道内部，进而与偕胺肟基团发生配位结合。这种“尺寸筛选+化学识别”的双重选择性机制，使材料在实现高铀吸附容量的同时，也具备了优异的铀/钒离子选择性，为实际海水提铀提供了一种极具前景的解决方案。该研究首次在多孔有机聚合物中实现了铀/钒离子的高效筛分，提出了基于刚性功能化窗口的海水提铀新机制，进一步证实了多孔芳香骨架可作为理想的“有机分子筛”。相关成果以“Highly Selective and Efficient Uranium Recovery by Size-Sieving Porous Aromatic Frameworks with Rigidly Functionalized Windows”为题，发表于Chem。我校yl6776永利集团崔磊与吴婉宁博士研究生为共同第一作者，贾江涛、卞证、朱广山教授与美国加州大学伯克利分校的Jeffrey R. Long教授为共同通讯作者。

相关论文的链接网址：

1.High-capacity uranium extraction from seawater through constructing synergistic multiple dynamic bonds | Nature Water

2.Uranium Extraction from Seawater via Hydrogen Bond Porous Organic Cages | Journal of the American Chemical Society

3.https://www.sciencedirect.com/science/authShare/S245192942500405X/20251105T153300Z/1?md5=65ccc7609fc0c3bacd9195a8ed85354c&dgcid=coauthor