团队竹文坤教授和陈涛教授携手瑞典乌普萨拉大学Rajeev Ahuja教授在Science Bulletin发表展望文章

1.全文速览

海水和含铀废水中铀的有效回收和提取将给核能的可持续发展带来巨大的挑战和机遇。根据铀在氧化态间溶解度差异大的特点，利用非均相光催化将可溶性铀还原为不溶性铀将是一种有效的富集方法。在本展望论文中，我们携手瑞典乌普萨拉大学Rajeev Ahuja教授研究团队对非均相光催化还原铀的发展历史以及目前的进展进行了详细总结，并在此基础上提出了突破光催化还原领域瓶颈的研究思路和重点研究方向。

2.背景介绍

在近年来大力发展的新型清洁能源中，核能以其高能量密度和低温室气体排放的特点受到了广泛的关注和研究。然而，随着核能的发展，铀污染和陆地铀矿物的短缺已成为可持续发展的主要障碍。一方面，铀具有的化学毒性和放射性，核工业的整个应用过程(包括采矿、加工和循环)伴随着产生具有化学毒性和放射性的含铀废水。溶液中的铀主要以易迁移六价的形式存在，未经处理的放射性含铀废水的排放给周边生态环境带来了沉重的负担。另一方面，根据世界核协会的最新报告，地球上可开采的铀矿石储量仅能满足一个世纪的需求。值得注意的是，海水中含有超过45亿吨的铀待开采，是陆地上铀储量的1000倍。因此，从海水和含铀废水中有效回收和处理铀，为核能的进一步应用带来了巨大的挑战和机遇。根据铀各氧化态溶解度差异大的特点，将可溶性六价铀(U(VI))还原为低可溶性四价铀(U(IV))是一种有效的富集途径。在现有的还原方法中，基于半导体光催化的U(VI)还原因其简单、绿色、高效、环境友好而备受关注。

3.总结与展望

利用光辅助技术从含铀废水和海水中提取铀虽然取得了一些进展，但仍存在一些瓶颈。针对此，在前人的研究基础上，提出了今后可采用的研究思路和方向，包括光吸收单元的设计、铀约束单元的设计、外场的引入、机理的进一步认识、实际应用。希望这一展望够为高效光辅助提铀催化剂的开发、铀配位还原机理研究以及高效催化剂在光辅助提铀技术中的实际工程应用提供一定的依据和理论指导。