हाल ही में, बीजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ केमिकल टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर किउ जीशान और डोंगगुआन यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर वांग गैंग के नेतृत्व में एक सहयोगी शोध टीम ने दोहरे रूपांतरण मार्ग के साथ एक इलेक्ट्रोकैटलिटिक सामग्री विकसित की। यह सामग्री यूरेनियम युक्त अपशिष्ट जल से अत्यधिक मूल्यवान धातु यूरेनियम को कुशलतापूर्वक निकाल और पुनर्प्राप्त कर सकती है, एक ही निष्कर्षण में अपने वजन से तीन गुना से अधिक निकाल सकती है।
72 घंटों के भीतर, सामग्री यूरेनियम युक्त अपशिष्ट जल से 98.4% यूरेनियम को हटा सकती है, जिससे यूरेनियम की सांद्रता 0.022 मिलीग्राम एल⁻¹ तक कम हो जाती है, जो अंतरराष्ट्रीय पेयजल मानकों (0.03 मिलीग्राम एल⁻¹) को पूरा करती है। मॉड्यूलर प्रयोगों ने पुष्टि की कि 17 घंटों के भीतर भूजल से 15.75 मिलीग्राम यूरेनियम निकाला जा सकता है।
परमाणु ऊर्जा आर्थिक और सामाजिक विकास का समर्थन करने वाला एक महत्वपूर्ण ऊर्जा स्रोत है। यूरेनियम परमाणु ऊर्जा उत्पादन के लिए एक प्रमुख सामग्री है। हालाँकि, पृथ्वी पर आसानी से खनन किए गए यूरेनियम भंडार तेजी से दुर्लभ होते जा रहे हैं, जबकि यूरेनियम की थोड़ी मात्रा वाला अपशिष्ट जल प्रचुर मात्रा में है, जो संसाधनों को बर्बाद कर रहा है और पर्यावरण को प्रदूषित कर रहा है। इस टीम द्वारा विकसित इलेक्ट्रोकैटलिटिक सामग्री एक नए प्रकार का नैनोमटेरियल है जो पानी से कुशलतापूर्वक, तेजी से और सफाई से यूरेनियम निकालने में सक्षम है।
(स्रोत: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65932-4)
01 एक द्विकार्यात्मक इलेक्ट्रोकैटलिटिक सामग्री जो "दो पैरों पर चलने" में सक्षम है
यह सफलता इस इलेक्ट्रोकैटलिटिक सामग्री के लिए एक दोहरे कार्य को डिजाइन करने में निहित है, जो इसे "दो पैरों पर चलने" की क्षमता प्रदान करती है।
उनके द्वारा बनाई गई यह विशेष इलेक्ट्रोकैटलिटिक सामग्री दो सामग्रियों से सरलता से युग्मित है: अकार्बनिक टंगस्टन ऑक्साइड और कार्बनिक पॉलीपाइरोल।
टंगस्टन ऑक्साइड समुद्री अर्चिन के आकार में विकसित होता है, जबकि पॉलीपाइरोल, प्रवाहकीय जेली की एक परत की तरह, समुद्री अर्चिन की सतह पर समान रूप से लेपित होता है।
यह सरल मिश्रित संरचना इस नवीन इलेक्ट्रोकैटलिटिक सामग्री को निम्नलिखित दो प्रमुख क्षमताओं से संपन्न करती है:
पहली क्षमता एक आंतरिक विद्युत क्षेत्र "चुंबक" है।
टंगस्टन ऑक्साइड और पॉलीपाइरोल के संयुक्त होने के बाद, उनके बीच एक छोटा आंतरिक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है। यह विद्युत क्षेत्र एक दिशात्मक इलेक्ट्रॉन स्लाइड की तरह कार्य करता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों को पॉलीपाइरोले से टंगस्टन ऑक्साइड तक अधिक आसानी से प्रवाहित होने की अनुमति मिलती है।
परिणामस्वरूप, टंगस्टन ऑक्साइड की सतह सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए यूरेनियम आयनों को पकड़ने और नियंत्रित करने में अधिक कुशल हो जाती है, और तेजी से उन्हें ठोस यूरेनियम में वापस विद्युतीकृत कर देती है। सीधे शब्दों में कहें तो, यह इलेक्ट्रोकैटलिस्ट को यूरेनियम के लिए अधिक आकर्षक बनाता है, इसे अधिक मजबूती से पकड़ता है, और कटौती की दर तेज होती है।
दूसरी क्षमता "अवक्षेपक" का स्वयं -उत्पादन है।
पॉलीपाइरोले में अपने आप में एक अद्वितीय क्षमता है: यह पानी में घुलनशील ऑक्सीजन का पूरी तरह से उपयोग कर सकता है, स्थिर रूप से हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन कर सकता है {{0}वही हाइड्रोजन पेरोक्साइड जो कीटाणुशोधन के लिए उपयोग किया जाता है {{1}दो इलेक्ट्रॉन ऑक्सीजन कटौती प्रतिक्रिया के आधार पर।
यह महत्वपूर्ण है क्योंकि हाइड्रोजन पेरोक्साइड, पानी में यूरेनियम आयनों का सामना करने पर, तुरंत "क्लिक केमिस्ट्री" प्रतिक्रिया से गुजरता है, जिससे यूरेनियम पेरोक्साइड नामक एक पीला ठोस अवक्षेप उत्पन्न होता है।
यह प्रतिक्रिया यूरेनियम शुद्धिकरण के लिए एक अच्छी तरह से स्थापित औद्योगिक विधि है। इस तरह, इलेक्ट्रोड न केवल यूरेनियम आयनों को आकर्षित करता है, बल्कि तुरंत उन्हें एक ठोस पीले अवक्षेप के रूप में अपने ऊपर अवक्षेपित कर लेता है, और उन्हें पानी से पूरी तरह अलग कर देता है।
इन दो मार्गों {{0}विद्युत क्षेत्र{{1}संचालित विद्युत रासायनिक कमी और हाइड्रोजन पेरोक्साइड{{2}संचालित रासायनिक अवक्षेपण{{3}में एक सहक्रियात्मक प्रभाव होता है, जैसे इलेक्ट्रोकैटलिस्ट को दोहरे इंजन से लैस करना, पानी से निकाले गए यूरेनियम की गति और कुल मात्रा को काफी तेज करना।
(स्रोत: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65932-4)
02 उच्च निष्कर्षण, तेजी से निष्कर्षण, स्पष्ट पहचान, लंबे समय तक चलने वाला उपयोग
प्रयोगों ने इस दोहरे इंजन इलेक्ट्रोकैटलिस्ट के प्रभावशाली प्रदर्शन को साबित किया है:
सबसे पहले, यह एक बड़ी राशि निकालता है। प्रायोगिक परीक्षण के दौरान, इसकी उच्चतम निष्कर्षण क्षमता प्रति ग्राम सामग्री 3,104 मिलीग्राम यूरेनियम तक पहुंच गई, जो वर्तमान अग्रणी प्रौद्योगिकियों से लगभग दोगुनी है।
दूसरे, यह जल्दी निकल जाता है। ऑक्सीजन युक्त पानी में, यह 6 घंटे के भीतर 93% से अधिक यूरेनियम को हटा सकता है, जो एक एकल इंजन, ऑक्सीजन मुक्त वातावरण की तुलना में लगभग दोगुना कुशल है।
दूसरे, यह उत्कृष्ट चयनात्मकता प्रदर्शित करता है; यहां तक कि पानी में सोडियम, कैल्शियम और मैग्नीशियम जैसे सामान्य धातु आयनों की उपस्थिति के बावजूद, इलेक्ट्रोड सामग्री अभी भी यूरेनियम को सटीक और अधिमानतः कैप्चर कर सकती है।
अंततः, यह दीर्घायु का दावा करता है। तनु एसिड के साथ हल्के से धोने से इलेक्ट्रोकैटलिस्ट सामग्री पर चिपके हुए छोटे पीले पत्थर घुल जाते हैं और ठीक हो जाते हैं। इलेक्ट्रोड सामग्री स्वयं मजबूत और स्थिर है, जो कम से कम 20 बार पुन: उपयोग की अनुमति देती है, वस्तुतः प्रदर्शन में कोई गिरावट नहीं होती है।
इसका मतलब यह है कि इस कार्यात्मक नैनो इलेक्ट्रोकैटलिस्ट सामग्री में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं। यूरेनियम खनन, प्रसंस्करण और अवशेष उपचार में, यह तकनीक अपशिष्ट जल से यूरेनियम को कुशलतापूर्वक पुनर्प्राप्त कर सकती है, रेडियोधर्मी अपशिष्ट को कम कर सकती है और मूल्यवान संसाधनों का पुनर्चक्रण कर सकती है।
समुद्री जल की विशाल मात्रा से आर्थिक रूप से और कुशलता से यूरेनियम कैसे निकाला जाए यह एक लंबे समय से चली आ रही चुनौती रही है। प्रोफेसर किउ जीशान और प्रोफेसर वांग गैंग की टीम द्वारा विकसित कुशल, कम ऊर्जा वाली तकनीक समुद्री यूरेनियम संसाधनों के भविष्य के विकास के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करती है।
इसके अलावा, यूरेनियम प्रदूषित भूजल के उपचार में इसका उपयोग जल सुरक्षा और पारिस्थितिक स्वास्थ्य सुनिश्चित कर सकता है।
(स्रोत: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65932-4)
भविष्य की योजनाओं के बारे में, प्रोफेसर किउ जीशान ने डीपटेक को बताया, "हमारी टीम घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर शीर्ष स्तर के शोध संस्थानों और विद्वानों के साथ मिलकर काम करेगी, इन कार्यात्मक इलेक्ट्रोकैटलिटिक सामग्रियों की आंतरिक संरचना और यूरेनियम प्रजातियों के परिवहन और विकास तंत्र की आंतरिक संरचना को गहराई से प्रकट करने के लिए उन्नत इन सीटू लक्षण वर्णन तकनीकों का उपयोग करेगी, सामग्री डिजाइन को और अधिक अनुकूलित करेगी और यूरेनियम निष्कर्षण प्रदर्शन में सुधार करेगी।"
साक्षात्कार में, उन्होंने गैस पृथक्करण, ऊर्जा भंडारण और उत्प्रेरण में कार्यात्मक सामग्रियों, विशेष रूप से कार्यात्मक कार्बन सामग्रियों की व्यापक अनुप्रयोग संभावनाओं की भी कल्पना की, विशेष रूप से राष्ट्र द्वारा तत्काल आवश्यक अनुप्रयोगों में, जैसे उच्च प्रदर्शन ऊर्जा भंडारण सामग्री और उपकरण, समुद्री जल अलवणीकरण, और हाइड्रोजन उत्पादन के लिए जल इलेक्ट्रोलिसिस के साथ-साथ बढ़िया रसायनों का बुद्धिमान निर्माण। इन क्षेत्रों में, कार्यात्मक कार्बन सामग्री, अपनी अनूठी संरचना और गुणों के कारण, एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी।
