基于氢键超分子有机框架材料的拆分重构策略实现铀的高效捕获

摘要

铀是目前核工业中最重要的原料.铀资源的安全、稳定供应是核能可持续发展的物质基础和根本保证.然而,铀也是一种不可再生资源,自然界中已探明的、可经济开采的铀储量非常有限[1].此外,铀还是一种具有较强化学和生物毒性的重金属,可能对人类健康和生态环境带来潜在的危害.因而,从各种含铀水体系中快速高效地分离和回收铀,对缓解我国铀资源短缺以及保护人类健康和生态安全具有十分重要的科学和实际意义[2].rn 本文利用氢键超分子有机框架材料中的氢键与传统金属有机配位键之间的键能差异，提出自发拆分和重构的策略，这一策略可实现铀的有效捕获。首先，本研究使用三聚氰胺(MA)和均苯三甲酸(TMA)作为双功能结构单元，通过溶剂调控的自组装过程成功制备了一种单分散的氢键超分子纳米线(HSOF)。然后，在含铀溶液中研究了HSOF与铀酰离子发生的选择性拆分和重构捕获铀的行为，并通过各种表征手段对捕获铀前后材料的结构进行了分析，同时系统地考察了不同实验条件对HSOF吸附铀的影响.