在全球能源转型的大背景下，核能被认为是实现低碳能源的重要支柱之一。其中，铀裂变能作为目前唯一能够实现大规模可控利用的核能形式，在核能产业链中占据着不可替代的地位。然而，现有陆地铀矿资源储量有限，仅能维持全球核电站运行约80年；相比之下，海水中蕴含的铀资源总量巨大，理论上可满足全球数千年的核能需求。但由于海水中铀的浓度极低，且共存离子复杂，使得实现高效、经济的海水提铀仍面临严峻的技术挑战。与此同时，随着核能产业的快速发展，核废水的安全处理与资源化利用也逐渐成为亟待解决的全球性问题。因此，无论是从海水中提取铀资源，还是从工业废水中回收铀元素，对于实现铀资源的可持续利用以及推动环境修复均具有重要意义。

最近，我院闫冰教授团队通过对含羟基官能团的1D COFs进行磷酸化修饰，成功在COFs的孔道内构建了铀酰（UO₂²⁺）特异性纳米陷阱，实现了对其精准捕获，相关成果以“Phosphate Molecular Tweezers Constructed From Internal Sites Within One-Dimensional Covalent Organic Frameworks for High-Precision Uranium-Capturing”为题在线发表于《先进功能材料》(Advanced Functional Materials, 2026, e74730)。

传统吸附材料通常依赖简单的化学配位作用实现对UO₂²⁺的捕获，但往往存在选择性不足、吸附效率有限等问题。针对这一挑战，研究人员提出了一种“分子镊子”的结构设计理念。该策略以具有规则孔道结构且分子链具备一定柔性的1D COFs（2-OH-PyDFP）为母体框架，通过对孔道内部的羟基位点进行磷酸化修饰，构建得到了具有“磷酸分子镊子”结构特征的功能化材料2-Phos，从而实现对UO₂²⁺的动态捕获。理论计算结果表明，当孔道一侧的磷酸基团首先识别并结合UO₂²⁺后，菱形孔道会产生明显的自收缩效应，“分子镊子”两端之间的距离会从13.0 Å缩至11.0 Å，这一结构响应进一步促进另一侧磷酸基团与UO₂²⁺形成协同配位，从而实现对UO₂²⁺的双位点协同吸附。这种亚纳米级尺度的结构调节过程有力地证实了双磷酸协同捕获UO₂²⁺的作用机制。

该研究通过在1D COFs孔道内部构建磷酸分子镊子结构，实现了对UO₂²⁺的高选择性、高容量捕获。这种结合空间限域、协同配位与结构自适应的策略，为高效环境治理材料的设计提供了新的方向。

闫冰教授为论文的独立通讯作者，我院博士研究生沈晓钦为论文的第一作者，该研究工作得到国家自然科学基金项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.74730