仿生多孔结构 MOF 纳米陷阱吸附剂：突破海水提铀传质限制的新路径

《Matter》：Liquidambar formosana fruit-inspired hierarchical nano-trap framework for efficient uranium extraction from seawater

为解决纳米陷阱吸附剂传质阻力大限制海水提铀性能的问题，研究人员合成仿生多孔结构 MOF 吸附剂，提升吸附效率，为海水提铀提供新策略。

　　构建框架材料内的纳米陷阱结构是实现铀高选择性吸附的有效策略，即便在海洋等复杂环境中也是如此。然而，纳米陷阱吸附剂的高传质阻力仍是主要限制因素，制约着其从海水中提取铀的性能。受枫香树（Liquidambar formosana）果实分级孔隙结构的启发，研究人员合成了一系列具有仿生多孔结构的金属有机框架（MOF）基纳米陷阱吸附剂，用于从天然海水中提取铀。理论和实验结果证实，仿生分级结构提高了传质效率，加速离子向纳米陷阱结构内传输。该研究为设计性能更优的铀酰（UO₂²⁺）吸附剂提供了宝贵见解。

亮点：

• 受枫香树果实启发的分级多孔吸附剂提高传质效率。
• 仿生结构中的纳米陷阱确保选择性吸附。
• 仿生策略增强了吸附剂在真实海水中对铀的吸附能力。

总结：
从海水中高效提取铀对维持核能发展至关重要，而这一过程需要在复杂环境中具有高选择性的吸附剂。纳米陷阱材料对铀离子表现出卓越的选择性，但其容量常受高传质阻力限制，阻碍离子扩散至活性结合位点。受枫香树果实促进快速传质的分级多孔结构启发，本研究采用软模板法构建了具有仿生分级孔隙的 MOF 基纳米陷阱吸附剂。MOF 框架内大孔的整合增强了铀酰离子传输，并使功能结合位点的可及性最大化，从而显著提高吸附效率。实验结果表明，在水溶液中吸附容量提高了 213%，在天然海水中提高了 150%。这项工作提出了解决功能化 MOF 传质限制的策略，为开发用于海水提铀的高选择性吸附剂提供了有前景的方法。