空气氛围中铀的光催化分离提取研究获新进展

光催化技术能将溶解态、易迁移的六价铀（U(VI)）还原为不溶性、稳定的四价铀（U(IV)）并沉积分离，被视为一种绿色、高效的提铀策略。然而，传统光催化过程大多依赖惰性气体保护，因为空气中的氧气会捕获电子或氧化还原产物，严重抑制反应效率，这成为制约该技术走向实际应用的核心难题之一。

针对这一瓶颈，中国科学院西北生态环境资源研究院范桥辉研究员团队创新性地以金属有机框架ZIF-67为模板，制备了具有中空立方体结构的NiCo-LDO催化剂。该催化剂通过两大核心机制攻克了空气环境下的反应障碍：（1）NiCo-LDO内部形成了高度分散的NiO/Co₃O₄异质结界面，内建电场极大地促进了光生电荷的分离与迁移，为铀还原提供了充足的光生电子。（2）材料中丰富的氧空位与独特的中空结构，不仅增强了对U(VI)和溶解氧的吸附能力，还能促进溶解氧高效转化为还原性的超氧自由基（·O₂⁻），将原本不利的氧气“化敌为友”，共同参与U(VI)的还原过程。

在模拟太阳光照射下，该催化剂能够在普通空气环境中高效、稳定地实现水体中铀的提取与回收。NiCo-LDO在180分钟内对U(VI)的去除率高达98.0%，性能分别是NiO和Co₃O₄的2.5倍和4.2倍。在连续使用5次后，其去除效率仍保持在98%以上，展现出优异的稳定性。该研究为设计能在真实有氧环境下工作的光催化剂提供了新思路，有望推动光催化技术在含铀废水处理等实际场景中的应用。

相关研究成果以Nano-Hollow Cubic NiCo-Layered Double Oxide for Photocatalytic Uranium(VI) Reduction Under Ambient Atmosphere为题发表于国际权威期刊《Advanced Functional Materials》。硕士研究生安敏燕为论文第一作者，李平研究员、张文涛博士和范桥辉研究员为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金（22476211）等项目资助。

文章信息：

Minyan An, Yanxin Jiang, Teng He, Bihong He, Jingjing Wang, Ping Li^*, Wentao Zhang^*, Jianjun Liang, Huiyang Mei, Weichao Zhang, Qiaohui Fan^*, Nano-hollow cubic NiCo-layered double oxide for photocatalytic uranium(VI) reduction under ambient atmosphere, Advanced Functional Materials (2026) 10.1002/adfm.76869.

文章附图：

图1 NiCo-LDO催化剂的制备过程（a），外观与形貌（b-f），能带结构（g），光催化还原U(VI)反应性能（h-j），反应机制（k）