北大团队研发大尺寸COF膜实现海水高效提铀

近年来，海水中蕴含丰富铀资源，有助于核能的可持续发展，但从海水中提取铀面临诸多挑战。虽然传统吸附方法可行性已被证明，但其在吸附容量、选择性及材料回收等方面仍需克服困难。光催化提铀技术则可将U(VI)还原为难溶的UO₂，显示出良好的选择性和回收效率，但普遍存在电子与空穴快速复合的问题。因此，如何有效引导电子到反应位点成为关键。

北京大学的郭少军教授与刘友星副教授联合哈尔滨工程大学的王君教授，提出使用“局域势阱”工程策略，利用COF结构中的氮原子打破对称电子分布，进而在内部形成局域势阱，促进光生电子有效迁移至活性位点。他们开发的TAPT–DFBP COF膜在流动式装置中展示了7.25 mg g⁻¹ d⁻¹的铀提取速率，并在海洋环境中连续运作7天后达到8.9 mg g⁻¹的铀提取量。

研究团队通过分析电子迁移路径及载流子行为，发现局域势阱能够显著改善光生载流子的分离效率。实验结果显示，TAPT–DFBP COF在光照下的载流子生命周期得到延长，有效减少了电子与空穴的复合。理论计算也证实，局域势阱有助于提升电子迁移通道的多样性，并带动电子向铀吸附位点的转移。 球友会

在工程化验证方面，研究团队成功搭建了连续膜制备和提铀装置，实现高效铀提取。经过16次吸附-脱附循环后，提取效率依然保持，高达99.7%的去除率。此外，材料在光照下可生成活性氧，对常见海洋细菌有卓越的抑菌效果。

最终，经过连续7天的现场测试，该大尺寸COF膜在真实海域中的铀提取容量达到了8.9 mg g⁻¹，进一步证明了该技术的实际应用潜力。