受马尾藻启发的多功能吸附剂：通过将氰吡啶离子液体接枝到羽绒纤维上，实现了吸附选择性和效率的全面提升

《Water Research》：Sargassum-inspired multifunctional adsorbent by grafting cyanopyridine ionic liquid on down fiber: achieving integrated enhancement of adsorption selectivity and efficiency

新型铀吸附剂IDF-AO/Ag通过离子液体与纤维复合实现高选择性光热吸附，其π-π共轭结构增强铀配位稳定性，光热效应使吸附容量提升51.2%，浮力特性延长海面暴露时间，循环5次后保持87.7%初始性能，适用于渤海海域铀吸附。

　　
该研究针对海洋铀资源回收中吸附剂选择性和环境适应性不足的问题，提出了一种融合离子液体设计、仿生浮力结构及光热协同效应的创新解决方案。通过将特定功能化的离子液体与仿生材料复合，构建出具备高选择性、可循环性和环境适应性的新型铀吸附体系。

研究团队以废弃羽毛纤维为基体，其独特的多孔结构和低密度特性可有效模拟海藻（如马尾藻）的漂浮行为。通过化学修饰策略，在纤维表面构建了含氨基甲酰氧基的离子液体复合层。该复合层具有双重优势：一方面，离子液体中的含氰基团经氨基甲酰化处理后形成稳定的氨基甲酰氧基结构，显著增强对铀离子的选择性吸附能力；另一方面，这种化学修饰过程未破坏纤维的原始孔隙率和浮力特性，使材料在海水环境中可长期保持漂浮状态。

在材料设计方面，研究人员开发了3-氰基吡啶离子液体（IL-AN）。该离子液体通过π-π共轭效应形成稳定的平面构象，有效提升电子转移效率。当引入氨基甲酰基团后，不仅增强了与铀离子的配位能力，还通过共轭体系稳定了配位结构。这种结构创新突破了传统吸附剂选择性不足的瓶颈，其铀/钒选择性系数达到2.97，较现有磷酸基吸附剂提升约3倍。

工艺创新体现在三步复合策略：首先通过共价键合将离子液体固定于纤维表面，形成离子液体/纤维复合膜（IDF-AN）；继而将氰基团转化为氨基甲酰氧基（IDF-AO）；最终通过银纳米颗粒的表面等离子体共振效应与共轭结构协同作用，形成IDF-AO/Ag复合吸附剂。这种梯度复合结构使吸附剂同时具备化学稳定性（循环5次后吸附容量保持率87.7%）和光热转换效率（光照下吸附容量提升51.2%）。

性能优势体现在三个维度：1）选择性吸附方面，通过引入氨基甲酰氧基和吡啶环的π-π共轭体系，有效屏蔽了海水中Ca2?、Mg2?等干扰离子的竞争吸附；2）环境适应性方面，仿生浮力设计使吸附剂在海水环境中持续保持有效吸附位点的暴露状态，经30天海洋模拟实验验证，其吸附容量达8.45 mg/g，强度满足实际工程需求；3）可持续性方面，Ag NPs的负载量控制在5.8%以下，既保证光热转换效率，又避免纳米材料对海洋生态的潜在影响。

技术突破体现在三个协同机制：1）离子液体功能基团与纤维基质的空间协同，既保证了高吸附活性位点的均匀分布，又利用纤维的多孔结构实现吸附质的有效分离；2）光热协同效应通过Ag NPs的表面等离子共振和离子液体的光吸收特性，实现吸附位点的持续活化；3）仿生浮力设计通过纤维的亲水-疏水复合表面结构，在海水环境中形成稳定的浮力层，使材料持续暴露于光照和海水环境中。

实际应用价值体现在两个方面：1）工程应用层面，该吸附剂在模拟海水中的铀吸附容量达589 mg/g（光照条件），较传统吸附剂提升2-3倍；2）技术经济层面，采用废弃羽毛纤维作为基质，材料成本降低约40%，且通过光热效应实现了"太阳能驱动吸附"的创新模式，为海洋资源开发提供了经济可行的新路径。

该研究在理论层面建立了离子液体功能化与仿生结构设计的协同理论，提出"动态稳定配位体系"概念，即通过共轭结构稳定电子转移过程，同时利用仿生浮力维持吸附位点的持续暴露。在技术层面开发了"三步复合"工艺：离子液体共价固定→氰基团氨基甲酰化→银纳米颗粒原位负载，形成梯度功能结构。这一技术路线为海洋资源开发提供了新的方法论框架，特别是在处理低浓度（3.3 μg/L）和高离子强度（>10? m?1）环境方面展现出独特优势。

未来发展方向包括：1）拓展离子液体功能基团种类，开发针对钍、铀等多核素的选择性吸附剂；2）优化仿生浮力结构，研究不同海域盐度梯度下的稳定性；3）构建光热-吸附耦合模型，实现能量转化效率与吸附动力学的高度匹配。该研究为海洋核能开发提供了关键材料支撑，其设计理念可延伸至其他海洋重金属的吸附治理领域。