钠离子介导Pluronic F127-果糖衍生水热炭孔径调控提升电容去离子性能研究

为解决海水提铀(UES)中吸附材料选择性差、抗生物污染能力弱等问题，研究人员通过湿法纺丝结合水热改性技术，开发出含偕胺肟-胍基-磷酸基的多功能复合纤维PAN-PAO-OH-B-T。该材料在静态吸附中实现1350 mg/g的高吸附容量和20.6的选择性系数，经6次循环仍保持91.4%脱附率，同时展现>90%的抑菌率和显著抗藻附着特性，为核能可持续发展提供新型吸附材料解决方案。

　　

随着全球清洁能源需求激增，核能因其经济性和高能量密度备受关注。然而陆地铀矿储量仅够支撑约百年消耗，而海水中蕴藏的45亿吨铀资源成为战略储备。但海水铀浓度极低（～3.3 ppb）、共存离子干扰严重、生物污损等问题，使得传统吸附材料难以满足实际需求。针对这一挑战，国内研究团队创新性地开发出多功能复合纤维材料，相关成果发表于《Separation and Purification Technology》。

研究采用湿法纺丝制备聚丙烯腈-偕胺肟(PAN-PAO)基纤维，通过碱性水解后引入聚六亚甲基双胍(PHMB)和磷酸三钠(TSP)，构建含偕胺肟、胍基和磷酸基的协同吸附体系。通过FT-IR、SEM、XPS等表征手段确认材料结构，开展pH值、时间、浓度等参数对吸附性能影响的系统研究，并测试抗菌抗藻性能及实际海水验证。

材料表征显示碱性处理使纤维表面形成沟槽结构，PHMB和TSP成功接枝。XPS证实铀吸附后出现U4f特征峰，磷酸基通过P-O-U键增强选择性。吸附性能测试表明，PAN-PAO-OH-B-T在pH=8时达到1350 mg/g吸附量，Langmuir模型拟合理论容量达2058 mg/g，伪二级动力学说明化学吸附主导。选择性实验证实材料对铀/钒分离系数达20.6，归因于磷酸基与铀酰离子的特异性配位。抗菌测试显示胍基使材料对大肠杆菌等抑菌率>90%，28天海水暴露后藻类附着量降低83%。实际应用中，该材料在天然海水获得9.66 mg/g吸附量，6次循环后容量仍保持1310 mg/g。

该研究通过分子设计实现多功能协同效应：偕胺肟提供高结合位点密度，胍基赋予抗菌性，磷酸基提升选择性。相比传统辐射接枝法，湿法纺丝-水热改性路线更易规模化，为海水提铀工程化提供兼具高效吸附、环境耐受和成本优势的新型材料范式。特别值得注意的是，材料在真实海水环境中的稳定表现，标志着铀提取技术向实际应用迈出关键一步，对保障核能可持续发展具有重要战略意义。