近日，材料科学与工程学院刘友星副教授与合作者在《Nature Communications》杂志发表了题为“Weak localized electrons enhance electronic coherence for efficient photocatalytic uranium removal from nuclear wastewater”的研究论文。

光催化去除核废水中的铀是一种极具前景的放射性核素消减技术，但其实际应用却严重受制于光催化体系中光生电子-空穴对的分离效率低下，这一问题极大限制了铀沉淀所必需的活性氧物种生成。

针对以上问题，本工作提出了一种利用弱电子局域化增强共价有机框架中电子相干性的策略，通过引入氟原子作为电子调控元素来调控局部受体态和电子相位匹配，显著促进光生载流子定向迁移与分离，进而提升核废水中铀的光催化去除性能。研究发现，部分氟化共价有机框架诱导弱电子局域化和强电子相干性，具有最高光生载流子分离效率，获得了1.52%的太阳能-化学能转换效率，并在pH 3-6范围内达到100%的铀去除效率，性能优于已报到的活性材料。自主设计的流动型反应器在自然阳光下实现了99%的铀去除效率和281.3 g m⁻² day⁻¹的优异铀处理能力，显著超越了已报道的光催化系统。

第一作者：徐亚超，通讯作者：刘友星副教授、郭少军教授。本研究工作得到了国家自然科学基金等项目资助。

文章信息：Yachao Xu, Ruolan Zhao, Youxing Liu*, Ying Wang, Zheng Lin, Zongqiang Sun, Peng Yu, Mingchuan Luo, Shaojun Guo*, Weak Localized Electrons Enhance Electronic Coherence for Efficient Photocatalytic Uranium Removal from Nuclear Wastewater, Nat. Commun. 2026.

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-69178-6