近日，我所仪器分析化学研究室生态环境评价与分析研究组（103组）陈吉平研究员团队在海水提铀研究方面取得新进展。团队利用精心设计的蜡铸造法和“相转换”过程，制备了具有大孔结构的聚偕胺肟（WMPAO）水凝胶粒子，并将其包覆进海藻酸-聚丙烯酸（A-PAA）球中，制备了A-PAA@WMPAO复合球材料，该复合球材料可用于海水中铀酰离子的富集分离。
海水提铀被认为是最具挑战性，但回报最高的核燃料资源研发项目，更是被《自然》杂志评为“七种改变世界的化学分离技术”之一。目前，全球对发展海水提铀材料高度重视并在努力推进相关研究，但仍面临所开发吸附材料在真实海水中提铀能力差、海水提铀综合成本高等问题。因此，在保证吸附容量的同时，提高吸附材料对铀酰离子的亲和性及选择性，同时改善吸附材料的结构稳定性及重复使用性，进而优化和提升材料的海水提铀性能并降低其使用成本，是推动海水提铀材料及技术进一步发展的关键环节。
近年来，陈吉平团队致力于新型海水提铀吸附材料的研发（Journal of Hazardous Materials，2022；Chemical Engineering Journal，2022；Chemical Engineering Journal，2023）。在本工作中，团队利用PAO碱水溶液和蜡的共熔融制备了蜡铸大孔PAO（wax-casted macroporous PAO，WMPAO）水凝胶；冷却至室温后，通过自然挥发除去所得白色固化块状材料中的水分，得到收缩的淡黄色硬质块状材料（“相转换”过程）；随后，将所得块状材料研磨成细小颗粒并除蜡，得到的WMPAO水凝胶粒子具有明显的奶酪状形貌和丰富的大孔。为了便于实现海水提铀及材料回收，团队将制备的WMPAO水凝胶粒子包覆进A-PAA球中。研究发现，制备的A-PAA@WMPAO复合球同时具备高的吸附容量、良好的机械强度和重复使用性，以及对铀酰离子理想的亲和性和选择性。A-PAA@WMPAO球对加标真实海水中铀的提取效率为95.9至99.5%（10天），对10 L真实海水获得的铀吸附容量达4.79 mg/g（15天）。
相关工作以“Wax-casted macroporous polyamidoxime hydrogel particles encapsulated in alginate-polyacrylic acid beads for highly efficient uranium capture from seawater”为题，于近日发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。该文章的第一作者是我所博士后杨甲甲。上述工作得到国家自然科学基金、辽宁省科技计划项目、我所创新研究基金的支持。（文/图 杨甲甲、耿柠波）
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202418340
