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双碳减排目标的提出，核能作为清洁能源迎来了快速发展的历史机遇，然而我国陆生铀资源比较匮乏，仅占世界铀矿储量的1%。因此开发非常规铀资源具有重要的战略意义。海水中铀总量约45亿吨，是陆地1000多倍。海水提铀对核电事业的快速发展具有极其重要的现实意义，已经成为新形势下各国争相研究的热点。
图1.等离子体诱导接枝材料富集铀酰
基于偕肟基团修饰的高分子功能材料被认为是目前比较理想的海水提铀材料。合成偕胺肟基材料主要有基于偕胺肟的聚合物高分子小球、化学途径制备的偕胺肟基纤维、辐射接枝途径制备的偕胺肟基纤维、静电纺丝、吹气纺丝等。目前，海水提铀材料面临的挑战是偕胺肟基吸附材料的吸附性能受环境影响很大，实验室测得的吸附容量普遍高于真实海水中的吸附容量；官能基团没有达到充分利用；一些接枝方法使材料的机械性能受到损失；偕胺肟基复合材料对吸附选择性还需要进一步提高。
图2.不同制备条件富集铀酰性能的比较
低温等离子体技术活化材料优势是活化材料表面，不会破坏材料体积结构，待修饰单体不需要保护具有高效、方便、清洁无污染等优点，等离子体中活性粒子能量可以打开这些共价键重新组合。研究团队使用氧等离子体作为接枝手段，在纤维素表面制备具有多种自由基的结构，并用于后续接枝活化。等离子体改性过程中被修饰的基底暴露于部分电离的气体气氛中，通过插入或取代先前的官能团或产生用于表面接枝或随后交联的自由基，在基质上产生新的化学官能团，对基体内部结构无影响，保持基体固有的性质避免了常规方法环境污染与辐射性。结果表明，等离子体技术制备的偕胺肟化纤维素材料可以显着提升铀酰离子在低浓度情况下的富集。研究团队对比了不同等离子体气氛、功率与时间对高效海水提铀中具有偕胺肟基复合材料的性能进行了探索，此创新方法为制备改性海水提铀吸附剂材料提供了新的思路。
等离子体所研究生于苏鹏为论文第一作者，通讯作者为等离子体所陈长伦研究员和等离子体所方世东副研究员。该研究工作获得了中国海水提铀技术创新联盟创新发展基金和国家自然科学基金项目基金支持。
