核能凭借能量密度高、温室气体排放极低的核心优势，成为全球清洁能源体系的重要支柱。然而，目前核能产业的可持续发展面临两大瓶颈：一是陆上铀资源储量有限，难以适配核能长期发展的资源需求；二是放射性核素废物存在海洋环境泄漏、生态污染的潜在风险。与此同时，海水中铀储量约达45亿吨，是陆上已探明铀储量的近千倍，是未来铀资源开发的核心战略方向。但由于放射性核素浓度极低，且海水高盐度特性、大量共存离子等因素严重干扰吸附过程，导致传统材料吸附效率低、选择性差，难以实现规模化、稳定化应用。因此，开发适配海水复杂环境、高选择性、高稳定性的新型功能吸附材料，是突破海水核素提取与放射性污染治理技术壁垒的关键问题。

共价有机框架（COFs）是一类新型结晶多孔聚合物，其骨架通过强共价键连接，具有规整的孔道结构和优异的化学稳定性。与传统吸附材料相比，共价有机框架的结构和功能可预先设计并精准调控，能够针对海水核素的理化特性定制适配的吸附位点与孔道结构，在海水放射性核素的提取与捕获方面展现出巨大应用潜力。

近期，中国科学院烟台海岸带研究所海岸带元素分析检测与生态循环研究组（潘大为研究团队）在Journal of Hazardous Materials上发表了题为“Design and application of functional covalent organic frameworks for the adsorption and separation of radionuclides in seawater”的综述文章。该研究系统评述了功能化共价有机框架用于海水中放射性核素吸附、分离、富集的研究进展，从放射性核素化学特性、共价有机框架拓扑结构设计、吸附机制及实际性能等维度，构建了完整的技术理论体系（图1）。

图1 用于海水中放射性核素提取和捕获的共价有机框架设计、功能化和应用策略

该文系统阐释了COFs在预先设计与精准调控等方面的优势。通过构建模块与连接化学的调控，合理设计比表面积、孔径和化学结构，实现功能化；通过引入官能团和配体以增强放射性核素的吸附选择性。同时，论文重点剖析了影响共价有机框架吸附动力学性能和选择性设计的策略，厘清了海水高盐、多离子、复杂水体环境下，不同类型放射性核素的提取和捕获机理差异（图2）。

图2 基于共价有机框架的结构功能设计实现放射性核素的提取和捕获

在策略创新方面，该综述总结了两类突破性应用新思路。一是将太阳能驱动的海水淡化与放射性核素吸附过程相耦合，为海水核素提取提供新思路；二是开发具有抗生物污染性能的共价有机框架，有效解决了材料在长期海况应用的核心瓶颈。

同时，文章客观剖析了当前 COFs 材料落地应用的核心限制因素，包括基于共价有机框架的多功能平台构建技术难点、规模化制备工艺短板、极端环境下材料的化学稳定性和辐射稳定性等关键问题。

论文的第一作者为烟台海岸带所王宁副研究员，通讯作者为潘大为研究员。该研究获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金、研究所自主部署（核安全）等项目的资助。

文章信息：

Ning Wang, Fei Pan, Shuai Ding, Dawei Pan*, 2026. Design and application of functional covalent organic frameworks for the adsorption and separation of radionuclides in seawater. Journal of Hazardous Materials, 517, 143492. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.143492