Le déanaí, d'fhorbair foireann taighde comhoibritheach faoi stiúir an Ollaimh Qiu Jieshan ag Ollscoil Teicneolaíochta Cheimiceach Beijing agus an tOllamh Wang Gang ag Ollscoil Teicneolaíochta Dongguan ábhar leictreastatach le cosán comhshó dé. Is féidir leis an ábhar seo úráiniam miotail thar a bheith luachmhar a bhaint agus a aisghabháil go héifeachtach ó úráiniam-ina bhfuil fuíolluisce, ag baint níos mó ná trí huaire a mheáchan féin in aon eastóscadh amháin.
Laistigh de 72 uair an chloig, is féidir leis an ábhar 98.4% den úráiniam a bhaint as fuíolluisce úráiniam, an tiúchan úráiniam a laghdú go 0.022 mg L⁻¹, a chomhlíonann caighdeáin idirnáisiúnta uisce óil (0.03 mg L⁻¹). Dhearbhaigh turgnaimh mhodúla go bhféadfaí 15.75 mg úráiniam a bhaint as screamhuisce laistigh de 17 uair an chloig.
Is foinse ríthábhachtach fuinnimh é fuinneamh núicléach a thacaíonn le forbairt eacnamaíoch agus shóisialta. Is ábhar ríthábhachtach é úráiniam do ghiniúint cumhachta núicléach. Mar sin féin, tá taiscí úráiniam a dhéantar go héasca ar an Domhan ag éirí níos gann, agus tá fuíolluisce ina bhfuil rianmhéid úráiniam go flúirseach, ag cur acmhainní amú agus ag truailliú an chomhshaoil. Is cineál nua nana-ábhar é an t-ábhar electrocatalytic a d'fhorbair an fhoireann seo atá in ann úráiniam a bhaint as uisce go héifeachtach, go tapa agus go glan.
(Foinse: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65932-4)
01 Ábhar Leictrichatalaíoch Défheidhmeach atá In ann "Siúl ar Dhá Chosa"
Is é an dul chun cinn seo ná dé-fheidhm a dhearadh don ábhar leictrea-chatalaíoch seo, rud a thugann an cumas dó "siúl ar dhá chos."
Tá an t-ábhar speisialta leictri-catalytic a chruthaigh siad cúpláilte go hinniúil ó dhá ábhar: an ocsaíd tungstain neamhorgánach agus an polypyrrole orgánach.
Fásann an ocsaíd tungstain isteach i gcruth an chuáin mhara, agus tá an polapyrrole, cosúil le sraith glóthach seoltaí, brataithe go cothrom ar dhromchla an chuáin mhara.
Tugann an struchtúr ilchodach intleachtúil seo an dá mhórchumas seo a leanas don ábhar leictrea-chatalaíoch nua seo:
Is é an chéad chumas réimse leictreach inmheánach "maighnéad."
Tar éis an ocsaíd tungstain agus an polypyrrole a chomhcheangal, gintear réimse leictreach beag bídeach eatarthu. Feidhmíonn an réimse leictreach seo cosúil le sleamhnán treo-leictreon, rud a ligeann do leictreoin sreabhadh níos réidhe ó pholapról go dtí ocsaíd tungstain.
Mar thoradh air sin, éiríonn dromchla an ocsaíd tungstain níos cumasaí maidir le hiain úráiniam atá luchtaithe go deimhneach a ghabháil agus a mhaolú, agus iad a leictrealú go tapa ar ais go úráiniam soladach. Go simplí, déanann sé an electrocatalyst níos tarraingtí don úráiniam, é a shealbhú níos daingne, agus an ráta laghdaithe níos tapúla.
Is é an dara cumas féin-táirgeadh "precipitant."
Tá cumas uathúil ag polypyrrole féin: is féidir leis ocsaigin tuaslagtha a úsáid go hiomlán in uisce, ag táirgeadh sárocsaíd hidrigine go cobhsaí-an sárocsaíd hidrigine chéanna a úsáidtear le haghaidh díghalrúcháin-bunaithe ar imoibriú laghdaithe ocsaigine dhá leictreon.
Tá sé seo ríthábhachtach mar go dtéann sárocsaíd hidrigine, nuair a bhíonn hiain úráiniam in uisce aici, faoi imoibriú "cliceáil-cheimic" láithreach, rud a ghineann deascán soladach buí ar a dtugtar sárocsaíd úráiniam.
Is modh tionsclaíoch seanbhunaithe é an t-imoibriú seo chun úráiniam a íonú. Ar an mbealach seo, ní hamháin go meallann an leictreoid iain úráiniam ach freisin deascann sé láithreach iad mar deascán buí soladach air féin, ag scaradh go hiomlán ón uisce iad.
Tá éifeacht sineirgisteacha ag an dá chonair seo-réimse leictrigh-laghdú leictriceimiceach faoi thiomáint agus sárocsaíd hidrigine-fascadh ceimiceach tiomáinte{-, amhail inneall dé a chur ar an leictrichatalaíoch, ag luasghéarú go mór ar luas agus ar mhéid iomlán an úráiniam a bhaintear as uisce.
(Foinse: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65932-4)
02 Eastóscadh Ard, Eastóscadh Mear, Aitheantas Glan, Úsáid Fhada-Marthanach
Chruthaigh turgnaimh feidhmíocht iontach an -leictreachatalaíoch dé-innill seo:
Gcéad dul síos, sliocht sé méid mór. Le linn na tástála turgnamhacha, shroich a chumas eastósctha is airde 3,104 milleagram úráiniam in aghaidh gach graim den ábhar, beagnach dhá uair níos mó ná na teicneolaíochtaí ceannródaíocha reatha.
Ar an dara dul síos, sliocht sé go tapa. In uisce ocsaiginithe, féadann sé níos mó ná 93% den úráiniam a bhaint laistigh de 6 huaire an chloig, beagnach dhá uair chomh héifeachtach agus a bhíonn i dtimpeallacht amháin atá saor ó ocsaigin.
Ar an dara dul síos, taispeánann sé roghnaíocht den scoth; fiú le láithreacht na n-ian miotail coitianta cosúil le sóidiam, cailciam, agus maignéisiam san uisce, is féidir leis an ábhar leictreoid úráiniam a ghabháil go beacht agus go fabhrach.
Ar deireadh, tá fad saoil ann. Déanann nigh mhín le haigéad caol na clocha beaga buí a chloíonn leis an ábhar leictrichatalaíoch a thuaslagadh agus a aisghabháil. Tá an t-ábhar leictreoid féin láidir agus cobhsaí, rud a ligeann do 20 athúsáid ar a laghad agus beagnach aon díghrádú feidhmíochta.
Ciallaíonn sé seo go bhfuil ionchais fheidhmithe leathana ag an ábhar nana-na-chatalaíoch feidhme seo. I mianadóireacht úráiniam, próiseáil, agus cóireáil fuíll, is féidir leis an teicneolaíocht seo úráiniam a aisghabháil go héifeachtach ó fhuíolluisce, ag laghdú dramhaíl radaighníomhach agus ag athchúrsáil acmhainní luachmhara.
Dúshlán le fada an lá conas úráiniam a bhaint as méideanna ollmhóra uisce farraige go heacnamaíoch agus go héifeachtach. Soláthraíonn an teicneolaíocht ísealfhuinnimh éifeachtach a d'fhorbair an tOllamh Qiu Jieshan agus foireann an Ollaimh Wang Gang cur chuige nua chun acmhainní úráiniam muirí a fhorbairt amach anseo.
Ina theannta sin, má chuirtear i bhfeidhm é chun screamhuisce éillithe úráiniam a chóireáil, féadann sé slándáil uisce agus sláinte éiceolaíoch a chinntiú.
(Foinse: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65932-4)
Maidir le pleananna don todhchaí, dúirt an tOllamh Qiu Jieshan le DeepTech, “Comhoibreoidh ár bhfoireann go dlúth leis na hinstitiúidí taighde den chiseal is airde, sa bhaile agus go hidirnáisiúnta, ag baint úsáide as teicnící chun cinn in{1}}tréithriú situ chun struchtúr intreach na n-ábhar leictricatalach feidhmiúil seo a nochtadh go domhain agus feabhas a chur ar mheicníocht iompair agus éabhlóid na speiceas úráiniam. feidhmíocht."
San agallamh, shamhlaigh sé freisin na hionchais iarratais leathana d’ábhair fheidhmiúla, go háirithe ábhair fheidhmiúla carbóin, i scaradh gáis, stóráil fuinnimh, agus catalú, go háirithe in iarratais a bhfuil géarghá leo ag an náisiún, amhail ábhair agus feistí stórála fuinnimh ardfheidhmíochta, díshalannú uisce farraige, agus leictrealú uisce le haghaidh táirgeadh hidrigine mar aon le déantúsaíocht chliste ceimiceán mín. Sna réimsí seo, beidh ról ríthábhachtach ag ábhair fheidhmiúla carbóin, mar gheall ar a struchtúr agus a n-airíonna uathúla.