新年首篇Nature Water！他，「国家杰青/长江特聘」，博毕3年即985教授，现任东师院长！
海水是世界上储存最多的铀（U）资源，从海水中高效提取铀可以促进核工业数千年的可持续发展。然而，传统的萃取工艺必须经过三碳酸铀酰阴离子（[UO2(CO3)3]4-）的CO32-离子解离才能结合铀酰核，具有高能量势垒，导致选择性差，工作时间长。
基于此，东北师范大学朱广山教授（通讯作者）等人报道了利用分子模板策略，选择具有氧原子末端的三羧酸作为[UO2(CO3)3]4-阴离子为模板，并将三羧酸与三个甘二醇分子组成的三羧酸印迹配合物修饰在共价有机骨架（COF）通道上。由此，作者合成了两种具有相同hcb拓扑结构、丰富羟基和不同孔径的分子印迹COF材料。
在纳米尺度的约束空间中，COF通道上的电负性-OH基团通过静电相互作用稳定阳离子，形成[UO2(CO3)3]4-阴离子特异性纳米流体通道。之后，[UO2(CO3)3]4-阴离子紧贴NH4+阳离子获得稳定的阴离子-正离子平衡，同时与COF片段形成多个氢键相互作用。测试发现，在298 K、pH=8-9反应条件下，初始浓度为5ppm，400 min内铀的去除率超过99.99%。值得注意的是，从天然海水中获得的铀吸附量在7天内达到23.66 mg g-1，比传统的偕胺肟类吸附剂高出350%。本研究报道了一种在COF纳米腔中构建协同多动态键的有效策略，以实现实际铀提取的快速吸附和高容量。
相关工作以《High-capacity uranium extraction from seawater through constructing synergistic multiple dynamic bonds》为题发表在最新一期《Nature Water》上。
朱广山，1971年2月出生于河南长葛，国家杰青，长江学者特聘教授，“万人计划”中青年科技创新领军人才。现任东北师范大学化学学院教授、博士生导师，化学学院院长，多酸与网格材料化学教育部重点实验室主任。
研究工作涉及吸附分离导向的多孔芳香骨架（PAFs）的设计合成及先进功能应用，多孔支撑膜的制备及其气体分离，金属有机框架材料的设计合成以及纳米孔材料药物传输体系等方面的研究。在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Adv. Mater.等国内外杂志发表研究论文。
在三碳酸铀酰离子（[UO2(CO3)3]4−）中，铀中心与2个氧原子形成轴向双键，并与3个碳酸盐离子的6个氧原子配位，其轴向尺寸为3.6 Å，中线尺寸为8.4 Å。将水合肼（Hz）、2, 5-二氨基苯-1, 4-二醇二盐酸盐（PaOH）和3, 3′-二羟基联苯胺（BDOH）以及1, 3, 5-三甲酰间苯三酚（Tp）通过三个冷冻-泵-解冻循环脱气，并在393 K下加热72 h合成COF网络，分别命名为TpHz、TpPaOH和TpBDOH。作者选择具有近似于[UO2(CO3)3]4−阴离子的三羧酸作为模板，在多孔结构中构建了[UO2(CO3)3]4−阴离子印迹位点。将三羧酸与三等量的甘二醇结合，得到分子印迹配合物（MIC）为白色粉末。然后，在乙醇中353 K溶剂热反应24 h，将MIC分别修饰在COF网络（TpPaOH和TpBDOH）上。利用乙醇洗涤三次，三聚酸模板从多孔结构中浸出，得到印迹COF网络，命名为MITpPa和MITpBD（分别来自TpPaOH和TpBDOH）。
在298 K、pH=8-9的条件下，将5 mg COF粉末混合在三碳酸铀酰铵溶液（500 ml, ~10 ppm）中，作者研究了富羟基COFs的离子吸收能力。TpHz、TpPaOH和TpBDOH对[UO2(CO3)3]4−阴离子的吸附量分别为12.0、86.7和57.9 mg g-1。接枝印迹位点后，MITpPa和MITpBD对[UO2(CO3)3]4−阴离子的吸附量分别为140.0和206.6 mg g-1。时间过程吸附测量表明，MITpBD在接触的前60 min内表现出142.5 mg g-1的铀吸收量。
在298 K时，将样品暴露于浓度为1-150 ppm（pH=8-9）的三碳酸铀酰铵溶液中，收集COF样品的吸附热力学。通过Langmuir模型拟合，TpPaOH、TpBDOH、MITpPa和MITpBD的饱和容量分别为175.2、204.1、486.8和800.2 mg g-1。在反应400 min后，溶液的终浓度分别为0.4（MITpBD）、1.6（MITpPa）、617.5（TpBDOH）和818.0（TpPaOH）ppb，去除率分别为99.99%、99.97%、87.65%和83.64%。
将5 mg的MITpBD粉末浸泡在500 ml（10 ppm, pH=8-9）的三碳酸氢铀酰铵溶液中，得到[UO2(CO3)3]4−阴离子吸附的MITpBD。利用30 ml 0.1 M Na2CO3溶液洗涤MITpBD 10 min，重复该过程3次，可洗脱99%以上的铀离子。在373 K下处理10 h后，热活化的COF粉末可用于下一个[UO2(CO3)3]4−阴离子回收循环。即使经过18次循环，MITpBD的吸附效率仍在90%以上。在100 L真实海水（中国渤海铀种浓度为~3.4 ppb）中，随着吸附时间的增加，MITpBD对铀的吸收率呈线性增加，在7天的测试中，其铀容量为23.66 mg g-1。
在已报道的所有吸附剂中，MITpBD对天然海水中铀的吸附能力最高，包括[NH4]+[COF-SO3−]（7天内17.8 mg g-1）、AO-OpNpNc（30天内17.6 mg g-1）和SSUP（3.5天内12.3 mg g-1）。值得注意的是，这种吸收能力至少是已报道的−1阴离子吸附剂材料的3.5倍，如UiO-66-3C4N（28天内6.85 mg g-1）、DC-PAO（7天内6.42 mg g-1）、BD-TANO（30天内5.90 mg g-1）和蟹壳（36天内1.38 mg g-1）。
High-capacity uranium extraction from seawater through constructing synergistic multiple dynamic bonds. Nature Water, 2025,
