引言
全球向低碳能源转型的趋势使得核能成为可持续能源体系中的关键组成部分。作为核裂变的主要燃料，铀对于能源安全至关重要[1]。然而，地球上的铀储量有限且分布不均，而日益增长的核能需求使得人们不得不寻找替代的铀来源，尤其是海水——其中含有约45亿吨铀，这一数值是陆地铀储量的数千倍[2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]。尽管海水中的铀含量如此丰富，但由于其浓度极低（约为3.3微克/升），再加上存在大量其他竞争性离子，因此提取铀极为困难[10], [11], [12]。与此同时，来自采矿、燃料加工以及核设施运营的含铀废水也会带来严重的环境和健康风险，这就需要高效的净化技术[13]。
目前，已有多种技术被用于处理铀污染问题，包括光催化还原法（量子效率低且需要持续光照）[14]、膜过滤法（易出现膜污染且能耗高）[15]、离子交换法（选择性有限且需频繁再生）[16]、电化学还原法（电极成本高且在低铀浓度下效率不足）[17]以及生物处理法（处理时间长且易受环境因素影响）[18]。相比之下，吸附法因其操作简单、成本较低且适用于处理低浓度铀溶液，而被视为最具前景的处理方法之一[19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28]。不过，传统吸附剂往往存在吸附容量有限、反应速率慢以及对铀酰离子的选择性差等问题，尤其是在复杂的水环境中[9], [29], [30]。为了解决这些缺陷，人们一直在努力设计出对六价铀具有高亲和力的功能性材料。特别是引入氨基肟、磷酸根和羧基等螯合基团，可通过配位作用显著增强对铀的吸附能力[31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43]。由于氨基肟基团对铀酰离子具有很强的亲和力，含有此类基团的材料受到了特别关注[44]。然而，这类吸附剂的性能往往受到功能位点密度和可及性有限，以及在实际使用条件下结构稳定性不足的制约[45], [46]。最近，有一种磷酸/氨基肟双功能海藻酸钙气凝胶（PACAA）被用于处理强酸性含铀废水，其吸附容量可达202.71毫克/克，达到平衡状态的时间仅为40分钟[47]。此外，可回收的富磷聚氨基肟/海藻酸凝胶珠（PA/PAO/SA）也表现出优异的重复使用性能，经过十次循环后仍能保持93%以上的吸附效率[48]。尽管取得了这些进展，这类含磷吸附剂在吸附容量或整体性能方面仍有提升空间。
近年来，超交联聚合物因其较高的比表面积、可调控的孔隙结构以及出色的化学稳定性，逐渐成为吸附应用领域的理想材料。其中，由六氯环三磷腈构成的磷氮烯基超交联聚合物尤为值得关注，因为其环三磷腈结构中含有丰富的磷和氮杂原子，这些原子可能成为铀酰离子的二次配位位点[49]。氨基肟基团则被用作主要的螯合基团，因为它们对铀酰离子具有众所周知的强亲和力。HCCP骨架非常适合进行这种功能化处理，因为其上的氯原子可以被3,6-二羟基邻苯二甲腈之类的含氰单体取代，随后通过温和的氨基肟化反应将氰基转化为氨基肟基团。因此，富含杂原子的超交联结构与高亲和力的氨基肟螯合剂相结合，有望产生协同效应：既能为铀离子提供天然的配位位点，又能作为引入其他螯合功能的载体。
在本研究中，我们报道了一种新型的氨基肟功能化超交联聚合物吸附剂HCCP-DHPN-AO，它是通过两步策略制备的：首先让HCCP与3,6-二羟基邻苯二甲腈发生亲核取代反应，然后再进行氨基肟化处理（见图1）。该设计包含了三个关键要素：（i）坚固的磷氮烯基超交联结构，能够确保材料的稳定性；（ii）大量的P-O-C和P-
N键，可作为二次配位位点；（iii）作为主要螯合基团的氨基肟基团，其对六价铀具有很高的亲和力。预计这些要素的结合能够协同提升铀的吸附容量和吸附速率。我们对所合成的材料进行了系统的表征，并在不同的条件下测试了它的吸附性能，这些条件包括pH值、接触时间、初始浓度以及温度。通过动力学、等温线和热力学分析，我们阐明了该材料的吸附机制，同时也评估了其重复使用的可能性。这项研究表明，将超交联结构与氨基肟功能合理结合，为开发用于从水环境中回收铀的高性能吸附剂提供了有效途径。
