近日，兰州大学科研团队在海水提铀吸附材料构筑领域取得新进展，提出了一种动态调控的空间配位策略，能同时实现复杂海水体系中铀的精准识别（U/V比达215）和高效提取（U吸附量达588.24 mg·g−1），在海水铀资源提取领域展现出较大潜力。该研究以“Photoisomerization-mediated tunable pore size in metal organic frameworks for U(VI)/V(V) selective separation”为题发表至国际著名期刊《Nature Communications》。

通过pH/电场性质/材料表面电荷密度等因素之间的正交化有限元模拟分析表明，光致异构MOFs具有良好的门控整流能力，该性质对基于光开关实现异构化双稳态下的高效传质和精准配位至关重要。

在此基础上，研究人员考察了模拟海水体系下材料的静态吸附能力、光开关抗疲劳性能、吸附选择性、U(VI)/V(V)分离能力，以及天然海水中的铀提取能力。

结果显示，材料对铀的吸附量可达到588.24 mg·g−1，U(VI)/V(V)分离因数比达到了215，该数值超越了目前模拟/天然海水体系中已有报道的所有材料。理论计算表明，MOFs孔道结构与铀物种之间的尺寸匹配以及DAE光开关与铀物种之间的空间配位，综合决定了材料的高U(VI)/V(V)选择性和高吸附容量。

这一研究成果为海水中的铀资源的高效获取提供了一种新颖且有效的技术路径。

解决铀资源短缺问题：陆地铀资源有限，按当前消耗速度，已探明资源仅够人类使用 100 年左右，而海水中赋存约 45 亿吨铀资源，是陆地储量的近 1000 倍，海水提铀技术有望成为解决铀资源需求的终极保障1。

推动核能产业发展：随着全球对清洁能源的需求增加，核能作为高能量密度、零碳排放的能源，地位日益重要。海水提铀技术可为核能产业提供稳定的铀资源供应，促进核能技术的发展和普及，助力实现能源供给的多元化和低碳化。

促进海洋资源开发：海水提铀技术的应用可与其他海洋资源开发项目相结合，如海水淡化、海洋化学资源提取等，形成综合开发利用海洋资源的产业模式，推动海洋经济的发展。

国际合作潜力大：海水提铀技术是新型的核能资源开发技术，目前尚未被广泛应用，具有成为国际合作新领域的潜力。各国可在技术研发、资源共享、标准制定等方面开展合作，共同推动海水提铀技术的进步和应用。

兰州大学核科学与技术学院硕士研究生张鹏程为论文第一作者，兰州大学稀有同位素前沿科学中心潘多强教授、吴非青年研究员，苏州大学王亚星教授为论文共同通讯作者。

本项目得到兰州大学稀有同位素前沿科学中心吴王锁教授、清华大学化学系李隽教授的指导和建议，得到了国家自然科学基金（22176077, 22106058）、中央高校基本科研业务费（lzujbky-2023-stlt01, lzujbky-2022-sp04）和甘肃省科技计划项目（23ZDFA014）的资助支持。

经济效益：从长期来看，随着海水提铀技术的不断进步和规模化应用，成本有望进一步降低。如上海科学家团队研发的海水提铀技术，成本已从 2017 年的 500 美元 / 千克降到了 150 美元 / 千克，接近目前国际上评价铀矿经济性的 130 美元 / 千克，且预计再过五六年有望与陆地提铀成本持平。此外，稳定的铀资源供应可保障核能发电的经济性，避免因铀矿资源短缺或价格波动带来的成本上升。

环境效益：与传统铀矿开采相比，海水提铀对环境的影响较小。传统铀矿开采会产生大量含有放射性物质的废水、废渣，对土壤、水源和生态环境造成严重污染，还会对矿工的健康构成威胁。而海水提铀无需开采矿石，可避免这些环境问题，且提取过程相对清洁，有助于实现核能产业的可持续发展。

社会效益：海水提铀技术的发展和应用可带动相关产业的发展，创造大量就业机会，包括吸附材料研发、提铀设备制造、海水提铀工程运营等多个领域。同时，稳定的铀资源供应保障了核能的可持续发展，有助于满足全球日益增长的能源需求，促进经济社会的稳定发展。

技术转让、技术入股、联合开发