基于血红蛋白仿生催化的血管模拟二维膜用于高效海水提铀

来自某研究团队的研究人员针对海水提铀中铀浓度极低、竞争离子干扰及高能耗等挑战，开发了一种仿血管传输的氧化石墨烯-红细胞（GO-RBC）膜。该膜通过血红蛋白（Hb）催化还原U(VI)为U(IV)，实现超高铀/钒选择性（110.6），兼具抗污染性和稳定性，为核能资源可持续开发提供了革新性解决方案。

　　

为应对海水提铀过程中铀浓度超低（ultralow concentration）、竞争离子干扰及高能耗等挑战，研究者受生物体系启发开发出一种仿血管传输的氧化石墨烯-红细胞（GO-RBC）二维膜。该膜通过GO诱导红细胞重构：血红蛋白（Hb）吸附于GO疏水区，磷脂则自组装形成环绕Hb的同心亲水环，构建独特的"岛-礁"（island-reef）通道结构，迫使离子沿S形路径迁移以增强与Hb的相互作用。关键机制在于Hb催化还原六价铀(U(VI))为四价铀(U(IV))，实现铀特异性截留的同时允许竞争离子通过。该膜展现出创纪录的铀/钒选择性（110.6），远超现有技术，同时具有卓越抗污染性、机械稳定性与长期耐久性。本研究为海水铀提取提供了可规模化推广的节能方案，并为资源回收领域的仿生膜技术开辟了新路径。