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  社會(huì)和人類生活的快速發(fā)展導(dǎo)致清潔能源和淡水的短缺。核能作為一種無(wú)溫室氣體的能源引起了人們的極大關(guān)注。然而，核能也是一把雙刃劍，一旦核燃料（鈾）泄露到水中會(huì)對(duì)環(huán)境、生物和人類造成嚴(yán)重影響。為了避免鈾污水中放射性鈾對(duì)生物體健康的威脅，鈾的移除至關(guān)重要。在鈾的提取方法中，化學(xué)吸附法操作簡(jiǎn)單、成本低，是最有前景的方法之一。為了實(shí)現(xiàn)高效的鈾吸附，需要考慮兩個(gè)關(guān)鍵因素:一是吸附劑周圍鈾酰離子的濃度;另一個(gè)是鈾和吸附位點(diǎn)之間的配位相互作用。因此，迫切需要一種簡(jiǎn)單而綠色的方法來(lái)應(yīng)對(duì)這兩個(gè)挑戰(zhàn)。

  界面太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)蒸發(fā) (ISDE) 是目前開(kāi)發(fā)的一種海水淡化技術(shù)，利用豐富而綠色的太陽(yáng)能通過(guò)光熱轉(zhuǎn)換進(jìn)行海水淡化 。與傳統(tǒng)的底部或體積加熱相比，ISDE通過(guò)將熱量限制在空氣-水界面，大大提高了太陽(yáng)能利用效率和蒸發(fā)速率。通過(guò)結(jié)合先進(jìn)的太陽(yáng)能吸收和優(yōu)化的蒸發(fā)裝置設(shè)計(jì)，ISDE在海水淡化、污水凈化、發(fā)電和農(nóng)業(yè)方面顯示出巨大的潛力。將鈾吸附與ISDE結(jié)合起來(lái)在解決鈾酰離子擴(kuò)散問(wèn)題的同時(shí)改善鈾和吸附位點(diǎn)之間的配位相互作用，具有巨大的應(yīng)用潛力。光熱轉(zhuǎn)換提供了鈾酰離子和結(jié)合位點(diǎn)配位所需的高溫，同時(shí)補(bǔ)充水進(jìn)行連續(xù)蒸發(fā)將鈾酰離子帶到吸附劑中。該領(lǐng)域已經(jīng)有一些開(kāi)創(chuàng)性的工作，但以簡(jiǎn)便且可擴(kuò)展的方式構(gòu)建具有大比表面積和高蒸發(fā)速率的協(xié)同太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)吸附劑仍然具有挑戰(zhàn)性。

圖6 PGM-1在戶外吸附和產(chǎn)水性能實(shí)驗(yàn)

  論文第一作者為湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2021級(jí)碩士研究生劉志鵬和華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院2021級(jí)博士研究生馮凱，論文通訊作者為華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院牛冉研究員、湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院李以文副教授和華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院龔江教授，論文作者還包括湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院程佳吉副教授和華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院瞿金平教授。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155423

作者簡(jiǎn)介：