Недавно је заједнички истраживачки тим предвођен професором Киу Јиесханом са Пекиншког универзитета хемијске технологије и професором Ванг Гангом са Технолошког универзитета Донггуан развио електрокаталитички материјал са двоструким путем конверзије. Овај материјал може ефикасно да издвоји и поврати изузетно вредан метални уранијум из отпадне воде која садржи уранијум-, извлачећи више од три пута већу од сопствене тежине у једној екстракцији.
У року од 72 сата, материјал може да уклони 98,4% уранијума из отпадне воде која садржи уранијум-, смањујући концентрацију уранијума на 0,022 мг Л⁻¹, испуњавајући међународне стандарде за воду за пиће (0,03 мг Л⁻¹). Модуларни експерименти су потврдили да се 15,75 мг уранијума може извући из подземних вода у року од 17 сати.
Нуклеарна енергија је кључни извор енергије који подржава економски и друштвени развој. Уранијум је кључни материјал за производњу нуклеарне енергије. Међутим, налазишта уранијума који се лако копају на Земљи постају све ређа, док отпадне воде које садрже уранијума у траговима има у изобиљу, расипајући ресурсе и загађујући животну средину. Електрокаталитички материјал који је развио овај тим је нова врста наноматеријала способног да ефикасно, брзо и чисто извуче уранијум из воде.
(Извор: хттпс://ввв.натуре.цом/артицлес/с41467-025-65932-4)
01 Бифункционални електрокаталитички материјал способан да "ходи на две ноге"
Овај пробој лежи у дизајнирању двоструке функције за овај електрокаталитички материјал, дајући му могућност да „хода на две ноге“.
Овај специјални електрокаталитички материјал који су створили генијално је спојен из два материјала: неорганског волфрамовог оксида и органског полипирола.
Волфрам оксид прераста у облик морског јежа, док је полипирол, попут слоја проводљивог желеа, равномерно обложен на површини морског јежа.
Ова генијална композитна структура даје овом новом електрокаталитичком материјалу следеће две главне могућности:
Прва могућност је унутрашње електрично поље "магнет".
Након што се комбинују волфрамов оксид и полипирол, између њих се ствара мало унутрашње електрично поље. Ово електрично поље делује као усмерено електронско клизање, омогућавајући електронима да глаткије теку од полипирола ка волфрамовом оксиду.
Као резултат тога, површина волфрам оксида постаје вештија у хватању и укроћавању позитивно наелектрисаних јона уранијума, брзо их електроредуцирајући назад у чврсти уранијум. Једноставно речено, то чини електрокатализатор привлачнијим за уранијум, држећи га чвршће, а степен редукције бржи.
Друга могућност је само{0}}производња „преципитанта“.
Сам полипирол има јединствену способност: може у потпуности да искористи растворени кисеоник у води, стабилно производећи водоник-пероксид-исти водоник-пероксид који се користи за дезинфекцију-на основу реакције редукције кисеоника са два-електрона.
Ово је кључно јер водоник-пероксид, након што наиђе на јоне уранијума у води, одмах пролази кроз реакцију „клик хемије“, стварајући жути чврсти талог који се зове уранијум пероксид.
Ова реакција је добро{0}}уходана индустријска метода за пречишћавање уранијума. На овај начин електрода не само да привлачи јоне уранијума већ их тренутно таложи као чврсти жути талог на себи, потпуно их одвајајући од воде.
Ова два пута -електрохемијска редукција-покренута електричним пољем и хемијска преципитација изазвана водоник-пероксидом-имају синергистички ефекат, као што је опремање електрокатализатора двоструким мотором, значајно убрзавајући брзину и укупну количину уранијума екстрахованог из воде.
(Извор: хттпс://ввв.натуре.цом/артицлес/с41467-025-65932-4)
02 Висока екстракција, брзо издвајање, јасно препознавање, дуго-трајна употреба
Експерименти су доказали импресивне перформансе овог-електрокатализатора са два мотора:
Прво, извлачи велику количину. Током експерименталног тестирања, његов највећи капацитет екстракције достигао је 3.104 милиграма уранијума по граму материјала, што је скоро двоструко више од тренутних водећих технологија.
Друго, брзо се извлачи. У води са кисеоником, може да уклони преко 93% уранијума у року од 6 сати, скоро двоструко ефикасније него у окружењу са једним-мотором без кисеоника-.
Друго, показује одличну селективност; чак и уз присуство уобичајених металних јона као што су натријум, калцијум и магнезијум у води, материјал електроде и даље може прецизно и првенствено да ухвати уранијум.
Коначно, може се похвалити дуговечности. Нежно прање са разблаженом киселином раствара и враћа мале жуте каменчиће који су се залепили за материјал електрокатализатора. Сам материјал електроде је робустан и стабилан, омогућавајући најмање 20 поновних употреба без практичног смањења перформанси.
То значи да овај функционални нано{0}}електрокатализатор материјал има широку примену. У рударству, преради и третману јаловине уранијума, ова технологија може ефикасно да поврати уранијум из отпадних вода, смањујући радиоактивни отпад и рециклирајући вредне ресурсе.
Како економично и ефикасно извући уранијум из огромних количина морске воде је дуготрајан-изазов. Ефикасна, нискоенергетска-технологија коју су развили професор Киу Јиесхан и тим професора Ванг Ганга пружа нови приступ будућем развоју морских ресурса уранијума.
Штавише, његова примена у третману подземних вода{0}}контаминираних уранијумом може да обезбеди сигурност воде и еколошко здравље.
(Извор: хттпс://ввв.натуре.цом/артицлес/с41467-025-65932-4)
Што се тиче будућих планова, професор Киу Јиесхан је рекао за ДеепТецх: „Наш тим ће блиско сарађивати са врхунским-научним институцијама и научницима у земљи и иностранству, користећи напредне технике карактеризације ин{1}}на лицу места како би дубоко открили унутрашњу структуру-активност, однос између ових функционалних материјала и механизма транспорта у волуранијуму и електроличких врста у волумну даље оптимизација дизајна материјала и побољшање перформанси екстракције уранијума."
У интервјуу је такође предвидео широке изгледе примене функционалних материјала, посебно функционалних угљеничних материјала, у одвајању гаса, складиштењу енергије и катализи, посебно у апликацијама које су хитно потребне нацији, као што су материјали и уређаји за складиштење енергије високих{0}}радних перформанси, десалинизација морске воде и електролиза воде за производњу водоника заједно са фином интелигентном производњом хемијских производа. У овим областима, функционални угљенични материјали, због своје јединствене структуре и својстава, имаће кључну улогу.