在中国东北师范大学的一个研究团队已经开发出了一种神奇的魔布,这种魔布可以从海水中提取铀,为全世界日益增长的小型模块化核反应堆提供几乎无限的低碳能源。这种材料的电化学机理已经被阐明,1克这种材料在24天内能从海水中提取12.6毫克的铀,为大规模应用提供了巨大潜力。
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中国东北师范大学团队突破性研发神奇魔布,助力解决全球铀资源短缺问题
尽管中国在核能方面的投入巨大,各种类型的反应堆都在同步开发,并且在模块化、小型化方面取得了显著进展,但中国的铀矿资源却非常有限,且以中低品位为主。因此,中国对铀的需求大部分依赖于进口。随着全球对铀需求的增加,以及更安全的小型模块化核反应堆(SMR)技术的成熟,全球可能会面临前所未有的铀资源短缺。
为了解决这一问题,科学家们将目光投向了海洋,因为海洋中蕴藏着丰富的铀资源。然而,要从海水中提取如此微量的铀,无疑是一项巨大的挑战。幸运的是,中国东北师范大学的团队已经取得了突破性的成果。他们使用电化学方法,在柔软的碳纤维上构建了一个自立式、无粘合剂、无金属的多孔芳香骨架电极,这种电极就像一个小口袋,里面装有可以吸附铀酰离子的改性偕胺肟基团。
当这种电极放入海水中,并连接到石墨阳极通电时,在交变电场的作用下,铀酰离子会被选择性地捕获,并通过可逆电子转移生成铀酸钠氧化物沉淀。这一过程不仅速度快,而且选择性好,能够有效地从海水中提取铀,同时减少对其他常见竞争离子的吸附。
研究人员表示,这是迄今为止世界上众多海水捞铀方式中最快、最多的吸附方法,并阐明了PAF电极吸附催化过程中物质转化的机理。这一重大突破为海水捞铀的大规模应用提供了坚实的基础,有望为解决全球铀资源短缺问题带来希望。
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