核裂变产生4亿千兆瓦的电，占全球发电量的11%。铀是裂变燃料和放射性废物的基本元素，因此，铀的回收至关重要。这里，报道了一种从水溶液中提取铀的原位电解沉积方法。功能化还原氧化石墨烯泡沫(3D-FrGOF)被用作工作电极，既充当析氢反应催化剂又可作为铀沉积的基底。在不达到饱和的情况下，用3D-FrGOF对铀离子（U）的电解沉积比容量为4560mg·g-1，库仑效率可达54%。此外，掺入海水中的铀浓度从3 ppm降至19.9 ppb，该值低于美国环境保护署的饮用水铀限量(30 ppb)。此外，在反向偏置电压的第二浴中，将铀(U)收集电极喷射到2000 ppm浓U溶液中，电极可以有效地再生和循环至少9次，且效率衰减不明显。这些发现为独立式3D-FrGOF电极用于水处理先进分离技术开辟了新道路。
 

Figure 1. a，b)铀电解沉积过程示意图。c-e)3D-FrGOF表面和内部的光学照片和扫描电镜图像。f，g）3D-FrGOF和3D-rGOF的拉曼和红外光谱。h) 3D-FrGOF电极和不锈钢支架在空白溶液中的极化曲线。i)3D-FrGOF电极和不锈钢支架在100毫克每升铀溶液中的CV曲线。
 
 
Figure 2. 不同条件下的提取性能：a-d) pH，外加电压，时间，以及浓度的影响。e）50毫克每升铀时，提取铀的循环性能。
 
  Figure 3．a)用空白3D-rGOF和3D-FrGOF提取前后的含铀溶液的光学照片，以及铀提取后的3D-FrGOF照片。b)铀沉积后3D-FrGOF电极的扫描电镜图像。c)超声处理后沉积物的扫描电镜图像。d)3D-FrGOF表面的扫描电镜，以及e，f)铀和氧的元素分布。
 
 
Figure 4．a)铀提取后3D-FrGOF电极的XRD和计算的XRD图。b）铀沉积物的计算原子结构。c）铀沉积物的透射电镜图像。d) 铀沉积物的的SAED图和晶面指认。
  
        该研究工作由麻省理工学院Ju Li和 Chao Wang课题组于2021年发表在Adv. Mater.期刊上。原文：Uranium In Situ Electrolytic Deposition with a Reusable Functional Graphene-Foam Electrode。

转自《石墨烯研究》公众号