Mussel-inspired dual-crosslinked polyamidoxime photothermal hydrogel with enhanced mechanical strength for highly efficient and selective uranium extraction from seawater

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作者
Tao Liu,Zuji Xie,Mengwei Chen,Shuai Tang,Yinjiang Liu,Jie Wang,Ruoqian Zhang,Hui Wang,Xi Guo,Anping Gu,Yihui Yuan,Ning Wang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:430: 133182-133182 被引量:45
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.133182
摘要

The efficient development of selective adsorbents for uranium extraction from seawater is necessary for their potential application in nuclear power generation. The amidoxime-based adsorbents have been recognized as the potential candidates, whereas they still suffer from a much higher affinity towards V(V) present in the seawater over U(VI), leading to the extremely limited commercial use. In this work, we develop a novel mussel-inspired photothermal polyamidoxime (PAO) hydrogel adsorbent, in which polydopamine (PDA) chains are linked to PAO (PDA-PAO) via Michael addition. Dual-crosslinked [email protected] hydrogel structure is constructed by noncovalent bonds between the catechol of PDA chains (e.g. π-π stacking and hydrogen bonds) as well as ionic coordination of Fe3+. PDA contributes to the improved hydrophilicity and high photothermal conversion efficiency. As a result, after immersing in real seawater for 6 weeks, light-irradiated [email protected] hydrogel delivers high uranium sorption capacity (12.67 mg-U/g-Ads) together with high U/V mass ratios (1.17), which are superior to currently available hydrogel adsorbents. Meanwhile, Fe3+ coordination endows [email protected] hydrogel with excellent tensile strength and self-recovery ability, which are of great significance to withstand the harsh conditions of ocean environment for practical applications. The results presented here reveal that [email protected] hydrogel holds tremendous potential for practical applications in the uranium-selective extraction from seawater.
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