综述：先进三维多孔材料在铀提取中的应用：提升吸附性能及优化可重复使用性与抗污染性的策略

这篇综述系统阐述了三维多孔材料（如GO气凝胶、MOFs、COFs等）在海水提铀领域的前沿进展，重点解析了提升吸附容量、循环再生性和抗生物污染性能的核心策略，为可持续核能发展提供了材料设计理论支撑。

　　

引言

全球能源需求激增与化石燃料的局限性，将核能推向低碳转型的核心地位。铀作为核反应堆的关键燃料，其陆地储量仅够维持约70年，而海洋中约4.5亿吨的铀储量（相当于陆地储量的1000倍）成为战略资源新靶点。然而，海水中铀浓度极低（～3.3 ppb）且存在竞争离子干扰，这对吸附材料提出严峻挑战。

三维多孔材料的崛起

石墨烯氧化物（GO）气凝胶、金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）等三维材料，凭借分级孔隙结构和超高比表面积脱颖而出。例如，MOFs的开放通道可实现铀酰离子（UO₂²⁺）的快速传输，而GO气凝胶的机械强度支持海洋环境下的长期使用。

吸附性能强化策略

官能团修饰：偕胺肟基团对铀的选择性结合能力使其吸附容量提升3倍；

结构设计：中孔-大孔分级结构将吸附动力学加速40%；

仿生策略：模拟海洋生物膜设计的聚合物网络显著提高pH适应性。

可重复使用性优化

饱和吸附剂的再生是可持续应用的关键。酸洗（0.1 M HCl）可恢复90%吸附容量，而MOFs的晶体稳定性支持超过20次循环。

抗污染技术突破

通过接枝两性离子聚合物或负载纳米银颗粒，材料对海洋微生物（如弧菌）的抑制率可达99%，孔隙堵塞率降低70%。

未来展望

开发智能响应材料（如pH/温度双敏感水凝胶）和人工智能辅助分子设计，将成为突破海水提铀工业化瓶颈的新方向。