Исследователи из Китая разработали новый пористый материал, который основан на ароматических углеводородах. Эта своеобразная ткань собирает трудноуловимые ионы урана из вод океанов. Исследование опубликовано в журнале ACS Central Science.
Основным способом добычи урана является его извлечение из горных пород, но запасы ограничены. При этом в морях и океанах растворено около 4,5 миллиарда тонн этого элемента, что превышает запасы урана на суше более чем в 1000 раз. Поэтому разработка материалов, способных извлекать уран из морской воды, имеет большое значение для потенциального увеличения доступных запасов урана и обеспечения энергетической безопасности.
Новая система фильтрации была разработана группой китайских химиков при изучении свойств пористых ароматических каркасов. Так химики называют полимерные материалы, похожие по структуре на пчелиные соты и состоящие из молекул ароматических органических соединений.
Большое количество пор и большая удельная площадь поверхности этих материалов побудили ученых задуматься о возможности использования этих структур для извлечения ионов урана из морской воды.
Они создали материал с названием PAF-144-AO, который состоит из двух ароматических молекул — NCP и TCB. При наличии электрического тока эти молекулы спонтанно соединяются и образуют пористую структуру. В сочетании с гидроксиламином, этот пористый материал способен захватывать ионы уранила и превращать их в нерастворимые соединения урана, когда через фильтр пропускается слабый электрический ток.
Ученые провели тестирование системы фильтрации на образцах воды из залива Бохайвань в северо-западной части Желтого моря. За три недели работы каждый грамм материала PAF-144-AO поглотил 12,6 мг урана, что является рекордно высоким уровнем среди всех разработанных систем для извлечения этого элемента из морской воды. Ученые считают, что в перспективе подобные установки смогут значительно увеличить доступность урана и расширить запасы этого элемента на Земле.
Ранее международная группа ученых совершила прорыв, синтезировав прекурсоры углерода и азота для создания нитратов углерода. Получившийся материал оказался более прочным, чем кубический нитрид бора — вторая по твердости вещь после алмаза.