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随着核电发展，铀污染问题凸显。研究人员合成 UiO-66-NH?/MXene 气凝胶复合材料用于去除水溶液中 U (VI)。该材料吸附性能优异，5 次循环后去除率超 96%，为处理含铀废水、缓解放射性污染提供新方案。
在能源领域，核电的快速发展对保障世界能源供应和能源安全至关重要。然而，这也带来了一个棘手的问题：铀，作为核燃料的主要元素，频繁地进入自然环境。铀矿开采与加工、核电站运行、军事武器制造，甚至富含铀的岩石自然风化，都成为了铀污染的源头。其中，铀酰离子（U (VI)）因其具有高毒性、放射性以及在水生系统中的高迁移性，对生态环境和人类健康构成了巨大威胁。从核工业产生的放射性废水中选择性去除 U (VI)，不仅能够实现铀资源的回收利用，还能有效减轻放射性污染，因此开发高效的 U (VI) 吸附剂和分离策略迫在眉睫。
在此背景下，扬州大学的研究人员开展了一项极具价值的研究。他们合成了一种具有气凝胶特性的金属 - 有机框架（MOF）材料，即 UiO-66-NH?/MXene 气凝胶复合材料，专门用于从水溶液中去除 U (VI)。研究成果意义重大，该复合材料展现出卓越的性能，为解决铀污染问题提供了新的有效途径，相关论文发表在《Applied Surface Science》。
研究人员采用了多种关键技术方法。在材料制备上，先通过水热法合成相关材料，再利用冷冻干燥策略获得 UiO-66-NH?/MXene 气凝胶复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对材料的微观结构进行表征，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和 X 射线光电子能谱（XPS）分析 U (VI) 的吸附机制。
研究结果如下：
- 材料结构表征：SEM 和 TEM 图像显示，样品表面相对平整，表明初级粒子紧密堆积，这得益于范德华力、氢键或其他超分子作用力，证明了 UiO-66-NH?气凝胶结构合成成功。
- 吸附性能研究：该材料的吸附等温线符合 Langmuir 模型，最大吸附容量达到 229.1 mg?g?1。这意味着在理想条件下，单位质量的材料能够吸附大量的 U (VI)。其介孔结构不仅提高了 U (VI) 的吸附效率，还使材料在吸附后易于分离，且能保持结构完整性。
- 循环性能测试：在进行 5 次循环吸附 - 解吸实验后，UiO-66-NH?/MXene 吸附剂对 U (VI) 的去除效率超过 96%。这一数据充分显示出该材料具有良好的循环使用性能，相比之下，纯 UiO-66 无法达到如此高的效率。
- 选择性研究：新型 UiO-66-NH?/MXene 气凝胶复合材料表现出极高的水稳定性和选择性，对 U (VI) 的分配系数（Kd）为 7.5×10? mL?g?1 ，远高于其他竞争离子。这表明在复杂的溶液环境中，该材料能够优先且高效地吸附 U (VI)。
- 实际应用探索：研究还发现，该气凝胶复合材料可用作电吸附电极，在处理实际含铀水溶液时展现出有效性，为其实际应用开辟了新的方向。
综合研究结论，UiO-66-NH?/MXene 气凝胶复合材料在从水溶液中捕获 U (VI) 方面表现出色，具有高吸附容量、高选择性、良好的循环稳定性以及潜在的电吸附应用价值。这一研究成果为解决铀污染问题提供了一种高性能的材料选择，在核工业废水处理、铀资源回收等领域具有广阔的应用前景，有望推动相关领域的技术进步，助力实现核工业的可持续发展，同时也为后续开发更高效的吸附材料提供了重要的参考和借鉴。
