澳大利亞團隊研發新材料 有望大規模從海水中提取鈾

自 20 世紀 60 年代以來，研究人員一直將目光轉向一個不太可能的鈾收穫地：海洋。 現在，一個由澳大利亞領導的團隊利用廉價且易於製造的材料，將海基鈾收穫的前景又向前邁進了一步。

隨着地球開始緩慢遠離碳基燃料來源，替代能源開始脫穎而出。 雖然太陽能、風能和水力發電技術往往在這個領域搶盡風頭，但核能仍然是一個強大的競爭者。 事實上，2017年，它貢獻了世界能源產量的約10%，2022年，8吉瓦的新增核電併入全球電網。

核能發電的關鍵是鈾，這種元素僅在少數國家的陸地上發現，隨着核電站的激增，這些國家的地下供應將繼續減少。 然而，水下補給卻並非如此。 據估計，世界海洋中的元素含量約爲 45 億噸，而陸地上的元素含量僅爲約 600 萬噸。 這足以在全球範圍內產生數千年的電力。

然而，回收所有鈾已被證明很棘手，因爲它在海水中的濃度極低。

橡樹嶺國家實驗室的科學家們在摻有偕胺肟化學基團的纖維上取得了早期成功，這種化學基團對鈾有親和力。 斯坦福大學的研究人員後來給纖維通電，從而捕獲了更多的放射性元素。 最近，太平洋西北國家實驗室能夠用一種特殊類型的丙烯酸紗線從海水中提取出 5 克黃餅（一種鈾粉末）。

儘管如此，這些方法仍不足以以工業規模收穫鈾，而這對於世界各地的核電站來說是必需的。 試圖找到一種可以捕獲鈾而不捕獲其他海基元素的材料一直是一個挑戰。

爲了克服這些困難，澳大利亞核科學技術組織（ANSTO）、新南威爾士大學和其他同事的研究人員轉向了層狀雙氫氧化物（LDH）。 這些相對容易製造的材料由帶正電和帶負電的離子層組成。 研究小組在這些 LDH 中摻雜了各種化學物質，包括釹、鋱和銪，將它們浸泡在海水中，並使用 X 射線吸收光譜的強化成像分析結果。

研究人員發現，當釹與 LDH 結合時，所得化合物能夠從海水中捕獲超過 10 種其他更豐富元素的鈾。 其中包括鈉、鈣、鎂和鉀，其含量大約是鈾的 400 倍。 研究人員表示，這種選擇性以及生產摻雜 LDH 材料的低成本大大有助於從海水中大規模收穫鈾的可能性。

研究人員在這項研究中寫道：“這些發現表明，LDH 的摻雜工程提供了一種簡單、有效的方法來控制選擇性並生產能夠挑戰分離（例如從海水中提取鈾）的吸附劑。”該研究已作爲封面故事發表在能源進展雜誌。