雙碳減排目標(biāo)的提出，核能作為清潔能源迎來了快速發(fā)展的歷史機(jī)遇，然而我國陸生鈾資源比較匱乏，僅占世界鈾礦儲量的1%。因此開發(fā)非常規(guī)鈾資源具有重要的戰(zhàn)略意義。海水中鈾總量約45億噸，是陸地1000多倍。海水提鈾對核電事業(yè)的快速發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義，已經(jīng)成為新形勢下各國爭相研究的熱點(diǎn)。

　　

　　

 圖1.等離子體誘導(dǎo)接枝材料富集鈾酰

　　

　　基于偕肟基團(tuán)修飾的高分子功能材料被認(rèn)為是目前比較理想的海水提鈾材料。合成偕胺肟基材料主要有基于偕胺肟的聚合物高分子小球、化學(xué)途徑制備的偕胺肟基纖維、輻射接枝途徑制備的偕胺肟基纖維、靜電紡絲、吹氣紡絲等。目前，海水提鈾材料面臨的挑戰(zhàn)是偕胺肟基吸附材料的吸附性能受環(huán)境影響很大，實(shí)驗(yàn)室測得的吸附容量普遍高于真實(shí)海水中的吸附容量；官能基團(tuán)沒有達(dá)到充分利用；一些接枝方法使材料的機(jī)械性能受到損失；偕胺肟基復(fù)合材料對吸附選擇性還需要進(jìn)一步提高。

　　

　　

　　

　　圖2.不同制備條件富集鈾酰性能的比較

　　

　　低溫等離子體技術(shù)活化材料優(yōu)勢是活化材料表面，不會破壞材料體積結(jié)構(gòu)，待修飾單體不需要保護(hù)具有高效、方便、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)，等離子體中活性粒子能量可以打開這些共價(jià)鍵重新組合。研究團(tuán)隊(duì)使用氧等離子體作為接枝手段，在纖維素表面制備具有多種自由基的結(jié)構(gòu)，并用于后續(xù)接枝活化。等離子體改性過程中被修飾的基底暴露于部分電離的氣體氣氛中，通過插入或取代先前的官能團(tuán)或產(chǎn)生用于表面接枝或隨后交聯(lián)的自由基，在基質(zhì)上產(chǎn)生新的化學(xué)官能團(tuán)，對基體內(nèi)部結(jié)構(gòu)無影響，保持基體固有的性質(zhì)避免了常規(guī)方法環(huán)境污染與輻射性。結(jié)果表明，等離子體技術(shù)制備的偕胺肟化纖維素材料可以顯著提升鈾酰離子在低濃度情況下的富集。研究團(tuán)隊(duì)對比了不同等離子體氣氛、功率與時(shí)間對高效海水提鈾中具有偕胺肟基復(fù)合材料的性能進(jìn)行了探索，此創(chuàng)新方法為制備改性海水提鈾吸附劑材料提供了新的思路。

　　

　　等離子體所研究生于蘇鵬為論文第一作者，通訊作者為等離子體所陳長倫研究員和等離子體所方世東副研究員。該研究工作獲得了中國海水提鈾技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟創(chuàng)新發(fā)展基金和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目基金支持。