近日，南华大学曾庆意教授团队在环境领域的顶级期刊Water Research（自然指数期刊，中科院一区TOP，IF2024 = 12.38）上发表题目为“Solar-activated ZnS@MXene heterostructure for integrated radioactive wastewater treatment and energy harvesting” 的研究论文。该研究深入阐明了自驱动光电催化系统（APDCS）中ZnS@MXene阴极，借助光电协同作用机制，大幅提升铀/有机复合污染废水同步去除效率的内在增强机制，为相关领域开辟了新的研究思路。南华大学刘益林博士和2023级研究生曹苹为共同第一作者，刘益林博士和曾庆意教授为本文通讯作者。

铀（U）作为兼具放射性与化学毒性的重金属，其污染主要来源于核燃料循环活动。在水体环境中，U(VI)主要以高迁移性的铀酰离子（UO22+）形态存在，并且极易与腐殖酸等有机物发生络合反应，生成稳定的复合物。这一现象不仅给铀的去除工作带来极大阻碍，还会使传统吸附材料的活性位点被屏蔽，降低吸附效果。更为棘手的是，核工业流程中伴生的燃料添加剂、螯合剂等有机污染物，会与铀形成复合污染体系，导致常规分离技术的效能大幅下降，难以满足实际需求。因此，如何构建高效的铀/有机污染物协同去除系统，已成为实现放射性废水深度净化的关键突破口。

曾庆意教授团队成功构建了创新型自驱动光电催化体系。该系统通过三效协同机制同步完成铀（VI）还原固定、四环素（TCH）降解与清洁发电。在太阳光的激发下，TNR与Si PVC双光组件展现出光谱响应互补特性：TiO2纳米棒（TNR）能够有效吸收紫外区光子（λ<412 nm），进而生成电子-空穴对；硅基光伏电池（Si PVC）则通过捕获可见光，成功建立自偏压场，驱动光生电子定向迁移至ZnS@MXene/CF复合阴极。在这一动态过程中，空穴诱导产生的羟基自由基（•OH）发挥着重要作用，它能够高效氧化降解TCH，同时分解UO22+-TCH络合物结构，破坏其稳定性；而连续传输至阴极的电子则能够高效地将六价铀（U(VI)）还原为稳定态铀氧化物沉淀（U(IV)），实现铀的固定。该系统的成功构建，突破性地达成了铀资源回收、有机污染物降解与放射性废水发电的三重协同效能，具有重大的实际应用价值和环境意义。

值得注意的是，该系统在实际应用中展现出卓越的性能。在有机干扰物共存的复杂条件下，系统效率损失小于5%，表现出强大的抗干扰能力；在模拟海水体系中，对铀的提取效率更是突破99.5%，彰显了其优异的环境适用性。此外，系统的循环稳定性测试结果显示，连续运行15次后，性能衰减几乎可以忽略不计，并且能在真实太阳光辐射下，始终保持优异的铀回收率（>97%）、污染物降解率（>95%）与稳定的电能输出，充分证明了该系统的可靠性和稳定性。该研究成果为放射性废水的深度净化、战略资源回收和绿色能源转化提供了一体化的创新解决方案，具有显著的环境效益与广阔的工程应用前景，有望在相关领域得到广泛应用和推广。

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该成果获得了国家自然科学基金项目、湖南省自然科学基金项目和“三尖”人才项目，以及南华大学高层次人才项目的支持。这也是曾庆意教授2020年组建绿色环境能源技术中心以来，在含铀废水资源化处理方面所取得的系列研究成果之一。该中心基于前期纳米功能材料方面的研究基础，在铀吸附材料与机理、复杂含铀废水资源化体系与机制等方面开展了系列研究工作，已在Water Res（2篇）、Adv Funct Mater（4篇）、Appl Catal B（3篇）、Chem Eng J（8篇）、J Hazard Mater（6篇）等发表SCI论文70余篇，其中中科院一区论文40余篇；申请专利20余项；获批国家自然科学基金项目6项、湖南省自然科学基金项目8项及省教育厅项目等多项。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124254