科创中国
通过锚定在海藻状吸附剂中的微型氧化还原反应器促进从海水中提取铀元素
成果类型：: 发明专利,新技术
发布时间: 2025-03-27 14:21:44
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”核技术应用科技服务团| 刘芳 | 2025-04-03 09:55:29
近日，东华理工大学刘云海教授团队联合清华大学徐超教授、海南大学王宁教授在海水提铀领域取得创新性成果，并以题为“锚定i型微氧化还原反应器促进海水中铀的提取（Boosting uranium extraction from seawater by micro-redox reactors anchored in a seaweed-like adsorbent）”在《Nature Communications》上发表。
团队提出了吸附协同微氧化还原反应器策略，即在含双吸附位点的吸附材料内锚定Cu(I)/Cu(II)微氧化还原反应器，通过微氧化还原反应器诱导失活位点再生的方式提高铀的吸附容量，通过微氧化还原反应器产生的活性氧有效抑制细菌对吸附剂的钝化作用。
海洋蕴藏着45亿吨铀，是陆地储量的 1000 倍，是全球最大的铀矿库，可满足人类数万年需求。目前，海水提铀存在吸附材料有效结合位点数量有限、海洋微生物污染导致吸附性能下降，提取成本高企等问题。
本项目研发的新型材料，不仅具有显著的抗微生物能力，在自然海水中还表现出优异的铀吸附性能（14.62 mg-U/g-Ads），有望用于海水提铀，后续将开展放大试验。若海水提铀实现工业化，核能将摆脱对陆地资源的依赖，成为真正意义上的 “无限续航” 能源。
相比传统铀矿开采，海水提铀避免了地表剥离、尾矿污染和放射性废水排放。例如，中国研发的 MIT 吸附材料可抗生物附着，减少海洋生态干扰。此外，提铀过程能耗主要来自海水循环，若结合核能温排水（如海南核电项目），可进一步降低碳排放。
东华理工大学2022级核燃料循环与材料专业博士研究生张银山为论文第一作者，刘云海教授、张志宾教授和王英财副教授为论文共同通讯作者。近三年，该团队在《***》《***》《***》等高水平期刊发表论文30余篇，在放射性核素分离领域取得了一系列原创性成果。
海水提铀涉及材料科学、海洋工程、核能技术等多领域协同。中国已形成从吸附剂研发、设备制造到工程服务的完整产业链。例如，中核矿业科技的吸附材料中试线和标准体系建设。据估算，海水提铀产业化可带动千亿级市场，并创造数万个就业岗位。
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