【《核壳类铀吸附材料研究文献综述》1600字】

核壳类铀吸附材料研究文献综述想要设计合成既具有优良的铀吸附能力，又兼顾抗生物污染性能的新型海水提铀材料，核壳类材料不失为一条可行的思路。两种材料以核壳结构结合，往往会同时具有这两种材料的优点，其整体的物理和化学性能都会有所提高[81-83]。核壳类材料的另一大优势则是可以通过调整合成过程的反应条件调节核的大小与壳层的厚度，进而制备出一系列可定制性能的核壳纳米粒子。目前核壳纳米粒子材料已经被广泛地应用于催化、生物、材料化学和传感器等领域，在铀吸附方面也取得了一定的应用[82-86]，但在海水提铀领域相关研究仍处于空白状态，具有巨大的潜力。ZhuangWang[87]等人将合成得到的Fe@FeO核壳纳米颗粒嵌入木材中用于吸附废水中的铀酰离子，并考察了pH、反应时间、反应温度等实验条件对铀吸附的影响。当pH值等于4时，该材料对铀的最大吸附量为2.08g/g。其吸附机理则是基于Fe@FeO纳米颗粒与铀酰离子之间的氧化还原反应，将铀酰离子还原并固定在纳米颗粒的中心，如下图所示。在第一阶段中，Fe@FeO纳米颗粒的FeO壳层首先会与UO22+反应生成UO2，并伴随者FeO外壳的部分蚀刻；第二阶段则是随着内部高反应活性Fe纳米核的暴露，加速UO22+的还原并将生成的UO2颗粒固定在核壳粒子的中心。木材基质则主要提供支撑作用，不吸附铀酰离子。另一方面木材也使得整个材料能够漂浮在废水表面，便于回收与再利用。图1.20Fe@FeO嵌合木板材料的合成及铀吸附机理LichaoTan[88]设计合成的Fe3O4@TiO2纳米颗粒则是结合了四氧化三铁的磁性与二氧化钛的铀吸附能力。一方面四氧化三铁核的磁性使得它能够避免常规吸附剂复杂的分离后处理过程，通过外加磁场能够很容易地将它们从体系中分离出来；同时，二氧化钛又具有一定的铀吸附能力，目前已有多种基于TiO2的铀吸附材料[89,90]。吸附实验结果表明，pH等于6.0时，Fe3O4@TiO2对U(VI)的最大吸附容量为118.8mg/g。图1.21Fe3O4@TiO2材料的合成及铀分离流程图QiLiu[91]等人制备得到的酮肟功能化Fe3O4@C-KO材料同样利用了磁性材料易于分离的优点，另外再选取了酮肟作为铀吸附官能团。吸附实验结果表明Fe3O4@C-KO在水溶液中最大吸附量为38.76mg/g，且经HCl处理后可重复使用。图1.22Fe3O4@C-KO吸附材料的合成示意图ShuhongHu[92]则通过同轴电喷射纺丝法合成了新型核壳型铀吸附微球nZVI@Alg-Ca。其吸附机理如下图所示，铀酰离子进入海藻酸基外壳后，被内部的纳米零价铁核（nanoscalezero-valentiron,nZVI）还原，随后被核壳粒子固定在内部。纳米零价铁虽然具有表面积大、纳米尺度、反应活性高和磁性等优点，但很容易被氧化，并具有集聚结块的倾向；海藻酸基外壳则可以起到包裹封装的作用，它不仅对环境友好可生物降解，同时还含有大量的羧基和羟基，对铀的亲和性高。钙离子则可以与其形成不溶性水凝胶，增加了海藻酸基外壳的稳定性。吸附实验结果表明，在铀浓度为20mg/L的水溶液里，其最大吸附容量为17.89mg/g。图1.23新型核壳型铀吸附微球nZVI@Alg-Ca的合成流程及铀吸附机理图总而言之，尽管核壳纳米颗粒材料问世已久并已经被应用于诸多领域，但在铀吸附材料这方面，尤其是海水提铀领域，仍需进一步的探索。参考文献NEA/IAEA(2021),

Uranium2020

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Resources,ProductionandDemand,ÉditionsOCDE,Paris,

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