Architectured Mesoporous Vaterite Nanohourglasses for High-Efficiency Uranium Capture

铀 球霰石 化学 铀酰 化学工程 吸附 碳酸盐 海水 介孔材料 层状结构 浓缩铀 萃取(化学) 插层(化学) 多孔性
作者
Dongsheng Ma,Keming Wan,Mingze Hao,Ruiming Liu,Zhining Wang,Qin Yue,Dongyuan Zhao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (15): 16049-16057 被引量:4
标识
DOI:10.1021/jacs.6c00423
摘要

Developing high-efficiency materials for uranium extraction from seawater is critical to alleviating global uranium resource shortages and advancing sustainable nuclear energy, while it remains a great challenge. Inorganic carbonates are traditionally regarded as poor uranium capture materials due to low capacity and slow kinetics, but this work challenges this notion via structural and crystalline phase engineering and, for the first time, clarifies the phase-dependent capture mechanism. A novel vaterite mesoporous CaCO 3 (V-mCaCO 3 ) with uniform nanohourglass architecture is synthesized via a triethylamine-assisted gas diffusion strategy. By adjusting the Ca 2+ /CO 3 2– feeding ratio or introducing shear force, the morphology was precisely tailored to nanospindles or nanodiscs. Compared to conventional calcite, vaterite CaCO 3 exhibits exceptional uranium capture performance, with a high saturation capacity of 1325 mg U/g and a record seawater extraction capacity of 125 mg U/g, along with outstanding selectivity against interfering ions. Density functional theory (DFT) calculations reveal that the layered crystal structure of vaterite enables rotation of CO 3 2– groups parallel to the c -axis, enhancing uranium affinity through multidentate coordination with uranyl. Stronger electron localization and binding at the uranyl–vaterite interface ( vs calcite) and a more negative adsorption energy (−6.32 eV) for uranyl carbonate complexes in seawater confirm its superior activity. This finding not only provides fundamental insights into structure–activity relationships in mineral-based capture materials but also establishes a new strategy for designing advanced materials for sustainable uranium recovery from seawater.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
liuteng发布了新的文献求助10
刚刚
小蘑菇的应助被天才小榴莲采纳,获得10
1秒前
DONGLK完成签到,获得积分10
1秒前
CipherSage的应助被丰盛的煎饼采纳,获得10
2秒前
2秒前
赘婿的应助被qiyangZhang采纳,获得10
2秒前
3秒前
好困芽发布了新的文献求助10
3秒前
fmk完成签到,获得积分10
3秒前
Singularity的应助被若什么至采纳,获得10
3秒前
小刀008发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
小乌龟发布了新的文献求助10
4秒前
畔畔发布了新的文献求助50
4秒前
11完成签到,获得积分20
4秒前
4秒前
5秒前
加里完成签到 ,获得积分10
5秒前
香蕉觅云的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
情怀的应助被科研通管家采纳,获得20
5秒前
FashionBoy的应助被qiu采纳,获得10
6秒前
bkagyin的应助被科研通管家采纳,获得30
6秒前
所所的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
李健的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
Jasper的应助被科研通管家采纳,获得20
6秒前
领导范儿的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
Ava的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
爆米花的应助被不嘻嘻嘻采纳,获得10
6秒前
6秒前
传奇3的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
7秒前
Orange的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
prigogin的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
在水一方的应助被1234采纳,获得10
7秒前
下雨的颜色完成签到,获得积分10
7秒前
越悦发布了新的文献求助20
7秒前
7秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea De Guyane 2000
Narrative Disclosure and Earnings Performance: Evidence from R&D Disclosures 1050
内視鏡下経鼻経蝶形骨洞手術術後SIADHに対する予防的水制限の安全性と有効性の検討 1000
Positive Psychology 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8007444
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9457751
关于积分的说明 21167994
捐赠科研通 7579935
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3382704
关于科研通互助平台的介绍 2515195
邀请新用户注册赠送积分活动 2417495