澳大利亚团队研发新材料 有望大规模从海水中提取铀

自 20 世纪 60 年代以来，研究人员一直将目光转向一个不太可能的铀收获地：海洋。 现在，一个由澳大利亚领导的团队利用廉价且易于制造的材料，将海基铀收获的前景又向前迈进了一步。

随着地球开始缓慢远离碳基燃料来源，替代能源开始脱颖而出。 虽然太阳能、风能和水力发电技术往往在这个领域抢尽风头，但核能仍然是一个强大的竞争者。 事实上，2017年，它贡献了世界能源产量的约10%，2022年，8吉瓦的新增核电并入全球电网。

核能发电的关键是铀，这种元素仅在少数国家的陆地上发现，随着核电站的激增，这些国家的地下供应将继续减少。 然而，水下补给却并非如此。 据估计，世界海洋中的元素含量约为 45 亿吨，而陆地上的元素含量仅为约 600 万吨。 这足以在全球范围内产生数千年的电力。

然而，回收所有铀已被证明很棘手，因为它在海水中的浓度极低。

橡树岭国家实验室的科学家们在掺有偕胺肟化学基团的纤维上取得了早期成功，这种化学基团对铀有亲和力。 斯坦福大学的研究人员后来给纤维通电，从而捕获了更多的放射性元素。 最近，太平洋西北国家实验室能够用一种特殊类型的丙烯酸纱线从海水中提取出 5 克黄饼（一种铀粉末）。

尽管如此，这些方法仍不足以以工业规模收获铀，而这对于世界各地的核电站来说是必需的。 试图找到一种可以捕获铀而不捕获其他海基元素的材料一直是一个挑战。

为了克服这些困难，澳大利亚核科学技术组织（ANSTO）、新南威尔士大学和其他同事的研究人员转向了层状双氢氧化物（LDH）。 这些相对容易制造的材料由带正电和带负电的离子层组成。 研究小组在这些 LDH 中掺杂了各种化学物质，包括钕、铽和铕，将它们浸泡在海水中，并使用 X 射线吸收光谱的强化成像分析结果。

研究人员发现，当钕与 LDH 结合时，所得化合物能够从海水中捕获超过 10 种其他更丰富元素的铀。 其中包括钠、钙、镁和钾，其含量大约是铀的 400 倍。 研究人员表示，这种选择性以及生产掺杂 LDH 材料的低成本大大有助于从海水中大规模收获铀的可能性。

研究人员在这项研究中写道：“这些发现表明，LDH 的掺杂工程提供了一种简单、有效的方法来控制选择性并生产能够挑战分离（例如从海水中提取铀）的吸附剂。”该研究已作为封面故事发表在能源进展杂志。