MoS_(2)/八面体Fe_(3)O_(4)复合界面催化电化学海水提铀的性能与机理研究

电化学海水提铀是一种可持续补充核燃料的有效策略,但由于海洋中铀的浓度极低(铀质量分数为3.3×10^(-9))与复杂的环境干扰,高活性电催化剂的合理设计仍然是一个挑战。本工作提出界面键合策略,通过简单水热法制备MoS_(2)/八面体Fe_(3)O_(4)复合材料,通过X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电镜(HRTEM)等一系列表征,表明成功将八面体Fe_(3)O_(4)的{2 2 2}晶面与MoS_(2)的{0 0 2}晶面进行键合。在模拟溶液中,经过7 h的电化学提取,铀提取效率可以达到96%。同时,共存离子下的铀提取实验结果表明,MoS_(2)/Fe_(3)O_(4)对铀具有良好的选择性和对共存离子的抗干扰性。在10 L天然海水中进行电化学提取,提取到27.2μg的铀,提取容量为5.44 mg/g。通过对催化剂与提铀性能之间构效关系的研究,验证了界面键合面向电化学海水提铀的可行性。机理探究揭示了界面键合策略对降低Fe_(3)O_(4)的电荷转移电阻、提高电子在界面处的转移速率与Fe_(3)O_(4)的循环稳定性的促进作用,对电化学海水提铀的催化剂设计与开发提供了思路。