Synergy of pyrophosphate and unsaturated nitrogen sites for efficient uranium recovery from concentrated nitric acid

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作者
Yaping Jian,Jiacheng Zhang,Xuewen Cao,Qin Peng,Jun Zhang,Xuefeng Tian,Jianfei Du,Yan Li,Yihui Yuan,Ning Wang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 9241-9241 被引量:14
标识
DOI:10.1038/s41467-025-64316-y
摘要

Efficient recovery of uranium from spent nuclear fuel (SNF) reprocessing in ultra-acidic and radiation-intensive environments is critical for sustainable uranium resources management. However, traditional extractants exhibit instability and reduced uranium adsorption capacity under such harsh conditions. Here, we present a metal-free pyrophosphate-incorporated g-C₃N₄ polymer (PCNx) featuring unsaturated nitrogen sites and pyrophosphate groups for robust uranyl ion coordination. The inherent stability of g-C3N4 endows PCNx with high resistance to concentrated 12 M HNO3 and 500 kGy radiation. The optimal PCN1/3 achieves an uranium adsorption capacity of 75.3 mg g−1 in 12 M HNO3 and a high removal efficiency of 79.1% in a mixed ion solution, with a high distribution coefficient (Kd) of 18,964 mL g−1. This study demonstrates a promising proof-of-concept for designing functional polymers that efficiently recovers uranium from ultra-acidic and radiation-intensive conditions during SNF reprocessing. Uranium recovery from spent nuclear fuel reprocessing in ultra-acidic and radiation-intensive environments is challenging. Here, we present a pyrophosphate-g-C₃N₄ polymer with high resistance to HNO₃ and radiation, achieving a uranium adsorption capacity of 75.3 mg g−1 and 79.1% recovery efficiency.
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