海水提铀技术的发展主要源于全球对可持续能源的迫切需求。传统的铀矿开采方法面临着资源枯竭和环境破坏的双重挑战，海水提铀因其资源丰富性和环境友好性成为了一个令人关注的替代方案。近年来，随着材料科学和绿色化学的不断进步，海水提铀材料的研发得到了迅猛发展，无机、有机及生物基材料的应用为提高铀的吸附能力和提取效率提供了新的视角。不仅如此，这一领域的研究旨在创造更为经济、高效和环保的技术，以满足未来核能发展的需求，从而推动全球能源结构的转型与升级。

近期，青岛能源所绿色反应分离与过程强化技术中心在Coordination Chemistry Reviews上发表了题为 “Comparative Analysis of Seawater Uranium Extraction Materials: Toward the Development of Bio-based and Biomimetic Materials” 的综述文章，系统总结了海水提铀材料的开发和应用现状，涵盖无机材料、有机材料、生物基材料和仿生材料。文章探讨了海水提铀材料的多样性，特别是生物基材料和仿生材料的开发进展及未来发展前景。该综述首次强调海水提铀技术应关注原生海洋环境，避免材料部署应用导致的海洋污染和生态破坏。同时，提出了几项切实可行的措施，为未来的绿色环保海水提铀材料开发指明了方向。

图1 综述图文摘要

海水提铀技术最初使用无机材料，这些材料因具备较高的热稳定性、化学耐受性和优良的机械性能而受到广泛关注。实际应用中，硅酸盐、铝酸盐和层状金属氧化物等无机材料因其高铀离子吸附能力和选择性，成为重点研究对象。尽管无机材料具有性能优势，但它们也存在吸附饱和度低、再生能力差和长期稳定性弱的问题。因此，研究人员正在探索优化材料结构与功能的新方法，如通过掺杂或复合不同种类的无机材料，增加表面积和活性位点，以有效提升海水提铀效率。

相比无机材料，有机材料在海水提铀技术中展现出独特优势，尤其是功能化聚合物，如聚偕胺肟基材料，因其优良的铀离子选择性和吸附能力而受到关注。这些材料的设计与合成强调可调性与功能性，通过引入功能基团（如氨基、羧基、偕胺肟基等）来增强与铀酰离子的结合力和吸附效率。此外，有机材料易于加工与组合，支持海水提铀技术的模块化和规模化应用。然而，它们也存在合成复杂、经济成本高和可能对环境有害等缺陷。因此，研究人员正在探索新型有机材料，特别是生物基聚合物与合成聚合物的复合材料，以实现更好的吸附性能并确保环境友好性。

以纤维素为例的生物基材料用于海水提铀展现出极大潜力，这类材料不仅环保，其生物相容性和降解性使其成为海水提铀研究的热点。生物基材料可以通过改性与功能化，展现出优异的铀离子吸附能力，为海水提铀的绿色可持续发展提供新思路。仿生材料则模仿自然界生物体的结构与功能，用于设计高效的铀吸附材料。研究人员借鉴海洋生物的生长机制，开发出具有自组装特性，同时选择性优异的纳米仿生材料。这些仿生材料在铀捕获效率、耐腐蚀性和耐久性方面表现优异，可为长期的海水提铀部署提供保障。

在海水提铀材料研究中，未来重点将集中于以下几个方面：①绿色合成，推动环保和可持续方法以减少环境影响；②材料性能提高，通过改性与复合提升吸附能力和选择性；③经济性分析，评估材料的生产与应用成本，确保技术的经济可行性；④规模化应用，探索材料在大规模提铀过程中的表现和实时监测，解决实际应用中的挑战。目前，海水提铀材料的发展正朝多样化和高效化方向迈进，其研究与应用突破为海水铀资源的高效利用提供了更多可能。同时，电化学、发电-吸附一体化、光催化等新技术的协同应用也为海水提铀技术的开发带来了新的视角和机会。

图2 海水提铀材料和工艺开发前景

该综述由绿色反应分离与过程强化技术中心刘会洲研究员、法芸高级工程师和李峰伟副研究员共同指导完成，博士生张万圣为论文第一作者。该工作得到青岛能源所强基计划、中国博士后科学基金等项目的支持。（文/图 张万圣、李峰伟）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ccr.2025.216589.

Wansheng Zhang, Mengqin Wu, Yangyang Xin, Huizhou Liu, Fengwei Li, Yun Fa. Comparative analysis of seawater uranium extraction materials: Toward the development of bio-based and biomimetic materials, Coordination Chemistry Reviews,Volume 534, 2025, 216589.