La Nuclear Energy Agency, organismo de la OECD, estima que 4.500 millones de toneladas de uranio se encuentran disueltos en nuestros océanos. Esta reserva es más de 1.000 veces mayor que la que hay en tierra, sin embargo, su extracción ha demostrado ser un desafío, ya que al presente los materiales para hacerlo no tienen suficiente superficie para atrapar los iones de manera efectiva. En el documento adjunto, investigadores de la Northeast Normal University en China han desarrollado un material para ser usado como electrodo que pudiera usarse en la captura electroquímica de iones de uranio del agua de mar. En pruebas con agua del Mar de Bohai, los electrodos extrajeron 12,6 miligramos de uranio por gramo de agua operando durante 24 días. La capacidad del material recubierto fue mayor que la de la mayoría de los otros materiales de extracción de uranio probados por el equipo. Además, utilizar la electroquímica para atrapar los iones fue aproximadamente tres veces más rápido que simplemente permitir que se acumularan de forma natural en las telas. Este trabajo sentó una plataforma para el diseño de electrodos de polímeros orgánicos porosos autónomos y proporcionó una estrategia eficaz para la extracción de uranio del agua de mar mediante procesos electroquímicos.
Abstract
Electrochemical uranium extraction from seawater provides a new opportunity for a sustainable supply of nuclear fuel. However, there is still room for studying flexible electrode materials in this field. Herein, we construct amidoxime group modified porous aromatic frameworks (PAF-144-AO) on flexible carbon cloths in situ using an easy to scale-up electropolymerization method followed by postdecoration to fabricate the self-standing, binder-free, metal-free electrodes (PAF-E). Based on the architectural design, adsorption sites (amidoxime groups) and catalytic sites (carbazole groups) are integrated into PAF-144-AO. Under the action of an alternating electric field, uranyl ions are selectively captured by PAN-E and subsequently transformed into Na2O(UO3·H2O)x precipitates in the presence of Na+ via reversible electron transfer, with an extraction capacity of 12.6 mg g–1 over 24 days from natural seawater. This adsorption–electrocatalysis mechanism is also demonstrated at the molecular level by ex situ spectroscopy. Our work offers an effective approach to designing flexible porous organic polymer electrodes, which hold great potential in the field of electrochemical uranium extraction from seawater.
Fuente: https://pubs.acs.org
