Interlayer Hydroxyl Self-Regeneration in Nickel–Aluminum Layered Double Hydroxides for Electrochemical Uranium Extraction from Nuclear Wastewater

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作者
Weiyan Liu,Siyu Hu,Hao Huang,Wei Huang,Xiangjun Shu,Lechang Xu,Jie Kang,X B Feng,Wenkun Zhu,Rong He
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:65 (13): 7442-7450
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.6c00538
摘要

Electrochemical extraction of uranium from nuclear wastewater offers the dual benefit of resource recovery and environmental remediation. However, in a high-fluoride real environment, the formation of extremely stable uranyl-fluoride complexes (UO2Fx) severely impedes uranium recovery due to competitive coordination. Here, we propose an interlayer hydroxyl (−OH) enrichment strategy to confine UO2Fx and facilitate its conversion to insoluble diuranates. A nickel–aluminum layered double hydroxide grown on nickel foam (Ni–Al LDH@NF) was designed, which achieves 93.8% uranium extraction within 100 min from a solution containing 30 g L–1 F– and 100 mg L–1 U. Moreover, the electrode surpasses the site-saturation limit, achieving deep uranium extraction (99.3%) in nuclear wastewater with a uranium concentration of ∼1 g L–1. A combination of theoretical and in situ spectroscopy demonstrated that UO2Fx was captured by Ni sites and subsequently transformed into diuranate crystals via self-regenerated −OH groups enriched at interlayer Al sites. This work establishes a strategy for uranium recovery in complex wastewater matrices.
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