近日，我院联合上海大学在AgInS2@CdS异质结光催化还原晶化促进海水提铀机制与应用研究方面取得新的进展。研究成果以“Fabric-Based Dot-in-Caged AgInS2@CdS Heterojunction for Highly Efficient Photocatalytic Uranium Extraction via Reductive Crystallization”为题发表于材料类Top期刊《Advanced Functional Materials》（影响因子19，中科院分区1区），文章DOI: 10.1002/adfm.202513087。光电工程学院博士研究生黄小艳为第一作者，光电工程学院薛小刚副研究员、韩家广教授以及上海大学马红娟教授为共同通讯作者，我校为论文的第一完成单位。

缓解当前铀资源短缺、应对未来陆地铀资源耗尽、解决放射性废水排放带来的环境挑战、确保核电的可持续发展，迫切需要高效从水溶液中（包括海水、卤水以及采矿和核电站产生的放射性废水）提取铀的铀回收技术。光催化铀提取已成为从核废水和海水中回收铀的一种有前景的策略，设计具有高还原效率和有效铀富集能力的光催化剂是其中的关键。研究团队提出了一种新的铀提取策略，将光催化还原与组装促进的结晶相结合，利用Cd-ZIF-8衍生的AIS@CdS “点笼”核壳结构负载的织物，该复合光催化提铀组件可以在弱自然光下运行，实现无牺牲剂条件下的高效海水提铀，并克服了在海洋环境中回收粉末状催化剂的问题。“点笼”核壳结构4AIS@CdS在可见光下实现了99.3%的显著铀去除效率，最高量子效率达32.0%，且无需外加空穴牺牲剂，其反应速率分别比纯CdS和纯AIS高出2.1倍和37.3倍。能带分析表明，AIS和CdS之间的异质结促进了光生载流子的分离/转移和电子在AIS一侧的累积，而点笼结构为U(VI)的还原结晶提供了合适的热力学环境，导致具有与AIS共形针状UO₂晶体的形成。4AIS@CdS织物在海洋环境，自然阳光照15小时后达到了1.05 mg g⁻¹的铀提取容量。该成果不仅为在弱光条件下从水溶液中高效回收铀提供了一条新途径，还突显了基于织物的光催化系统在可扩展和可持续铀提取方面的潜力，为光催化海水提铀材料体系的设计提供了新的思路。

               研究思路示意图

研究亮点：

1、“点笼”核壳结构4AIS@CdS在可见光下，无需外加空穴牺牲剂，20分钟内实现了99.3%的显著铀去除效率，最高量子效率达32.0%，其反应速率分别比纯CdS和纯AIS高出2.1倍和37.3倍，速率与光催化效率超过此前文献报道（图4）。

2、“点笼”核壳结构4AIS@CdS在为U(VI)的还原结晶提供了合适的热力学环境，导致具有与AIS共形针状UO₂晶体的形成。4AIS@CdS织物在海水环境，15小时自然光照下取得了1.05 mg g⁻¹的铀提取容量（图5）。

                           光催化海水提铀性能                                             

               海洋环境海水提铀与有产物化学状态和结构研究 

该项研究工作得到了国家核技术研发科研项目（Nuclear Technology R&D Program (No. Kegongersi[2022]1008)）、广西杰出人才计划、广西人才小高地等项目的支持。