Abstract The oceans contain hundreds of times more uranium than terrestrial ores. Fiber‐based adsorption is considered to be the most promising method to realize the industrialization of uranium extraction from seawater. In this work, a pre‐amidoximation with a blow spinning strategy is developed for mass production of poly(imide dioxime) nanofiber (PIDO NF) adsorbents with many chelating sites, excellent hydrophilicity, 3D porous architecture, and good mechanical properties. The structural evidences from 13 C NMR spectra confirm that the main functional group responsible for the uranyl binding is not “amidoxime” but cyclic “imidedioxime.” The uranium adsorption capacity of the PIDO NF adsorbent reaches 951 mg‐U per g‐Ads in uranium (8 ppm) spiked natural seawater. An average adsorption capacity of 8.7 mg‐U per g‐Ads is obtained after 56 d of exposure in natural seawater via a flow‐through column system. Moreover, up to 98.5% of the adsorbed uranium can be rapidly eluted out and the adsorbent can be regenerated and reused for over eight cycles of adsorption–desorption. This new blow spun PIDO nanofabric shows great potential as a new generation adsorbent for uranium extraction from seawater.

Polydopamine/oxime-functionalized nanostructures demonstrated a maximum uranium adsorption capability up to 1049 mg g⁻¹ owing to the synergy between PDA and salicylaldoxime.

Large-scale uranium extraction from seawater is a crucial but challenging part of nuclear power generation. In this study, a new ion-crosslinked supramolecular Zn2+ -poly(amidoxime) (PAO) hydrogel that can super-efficiently adsorb uranium from seawater is explored. By simply mixing two solutions of zinc chloride and PAO, a supramolecular Zn2+ -PAO hydrogel is achieved via the interaction between zinc cations and amidoxime anions. In contrast with existing amidoxime-functionalized hydrogel-based adsorbents having low PAO contents and fiber-based adsorbents with weak hydrophilicity, the PAOs can be directly crosslinked using a small quantity of superhydrophilic zinc ion. Thus, a supramolecular hydrogel is formed, having both a high content of well-dispersed PAOs and good hydrophilicity. Relative to reported adsorbents, this low-cost hydrogel membrane exhibits outstanding uranium adsorption performance, reaching 1188 mg g-1 of MU /Mdry gel in 32 ppm uranium-spiked water. More importantly, after immersion in natural seawater for only 4 weeks, the uranium extraction capacity of the Zn2+ -PAO hydrogel membrane reaches 9.23 mg g-1 of MU /Mdry gel . This work can provide a general strategy for designing a new type of supramolecular hydrogel, crosslinked by various bivalent/multivalent cation-crosslinkers and even many other superhydrophilic supramolecular crosslinkers, for the high-efficient and massive extraction of uranium from seawater.

The uranium level in seawater is ≈1000 times as high as terrestrial ores and can provide potential near-infinite fuel for the nuclear energy industry. However, it is still a significant challenge to develop high-efficiency and low-cost adsorbents for massively extracting uranium from seawater. Herein, a simple and fast method through low-energy consumption sunlight polymerization to direct fabrication of a poly(amidoxime) (PAO) hydrogel membrane, which exhibits high uranium adsorption capacity, is reported. This PAO hydrogel owns semi-interpenetrating structure and a hydrophilic poly(acrylamide) 3D network of hydrogel which can disperse and fix PAOs well. As a result, the amidoxime groups of PAOs exhibit an outstanding uranium adsorption efficiency (718 ± 16.6 and 1279 ± 14.5 mg g

Abstract UiO‐66‐NH 2 /black phosphorus quantum dots (MOF/BPQDs) heterojunctions are anchored on the carboxyl cellulose nanofiber (CNF) aerogel with high porosity (>98%) to fabricate high‐efficiency uranium adsorbents (BP@CNF‐MOF). CNF aerogels possess abundant carboxyl groups, which can serve as nucleation centers to in situ synthesize UiO‐66‐NH 2 with smaller crystal size, high mass loading, and good adhesion. BP@CNF‐MOF demonstrates good mechanical flexibility and minimal MOF loss from the CNF aerogel, both of which result from the mutual physical interactions and entanglements of CNFs as well as strong binding interactions between MOF crystals and CNF aerogel. Owing to the excellent heterogeneous photocatalytic activity of MOF/BPQDs, on one hand, marine bacteria can be effectively destroyed by reactive oxygen species (ROS). On the other hand, the photocatalytic U(VI) reduction to insoluble U(IV) could be facilitated, thereby allowing more binding sites on the MOF crystals for further U(VI) adsorption. Consequently, compared with dark conditions, the adsorption efficiency of the light irradiated BP@CNF‐MOF increases by 55.3%, reaching up to 6.77 mg‐U per g‐Ads after 6 weeks of exposure to natural seawater. The intrinsic instability of BPQDs can be overcome by MOF coating layer simultaneously. The strategy applied in this work could also be applicable to other superior MOF crystals.

By chemical cross-linking the amidoxime group onto dual-surfaces of natural ore materials, namely halloysite nanotubes (HNTs), an efficient adsorbent, AO-HNTs, is developed. AO-HNTs show high uranium adsorption capacity of 456.24 mg g-1 in 32 ppm uranium-spiked simulated seawater. In natural seawater, AO-HNTs reach the high uranium extraction capacity of 9.01 mg g-1 after 30 days' field test. The dual-surface amidoximated hollow nanotubular AO-HNTs exhibit more coordination active sites for uranium adsorption, which is attributed to the high and fast uranium adsorption capacity. Because of the stable natural ore structure, AO-HNTs also show long service life. Benefiting from the low cost of HNTs, the cost for uranium extraction from seawater is close to the uranium price in the spot uranium market, suggesting that AO-HNTs could be used for economical extraction of uranium from the oceans.

Abstract Highly efficient recovery of uranium from seawater is of great concern because of the growing demand for nuclear energy. The use of amidoxime‐based polymeric fiber adsorbents is considered to be a promising approach because of their relatively high specificity and affinity to uranyl. The surface area, hydrophility, and surface charge of the adsorbent are reported to be critical factors that influence uranium recovery efficiency. Here, a porous amidoxime‐based nanofiber adsorbent (SMON–PAO) that exhibits the highest uranium recovery capacity among the existing fiber adsorbents both in 8 ppm uranium spiked seawater (1089.36 ± 64.31 mg‐U per g‐Ads) and in natural seawater (9.59 ± 0.64 mg‐U per g‐Ads) is prepared by blow spinning. These nanofibers are obtained by compositing polyacrylamidoxime with montmorillonite and exhibit the increased surface area and more exposed functional amidoxime moieties for uranyl adsorption. The residual montmorillonite enhances the hydrophility and reduces the negative surface charge, thereby increasing the contact of the adsorbent with seawater and reducing the charge repulsion between negative amidoxime group and negative uranyl species ([UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− ). The finding of this study indicates that rational design of uranium recovery adsorbents by comprehensive utilizing the key factors that influence uranium recovery performance is a promising approach for developing economically feasible uranium recovery materials.

Abstract Marine sponges are used as biomonitors of heavy metals contamination in coastal environment as they process large amounts of water and have a high capacity for accumulating heavy metals. Here, inspired by the unique physical and physiological features of marine sponges, a surface engineered synthetic sponge for the highly efficient harvesting of uranium from natural seawater is developed. An ultrathin poly(imide dioxime) (PIDO)/alginate (Alg) interpenetrating polymer network hydrogel layer is uniformly wrapped around the skeleton of a melamine sponge (MS) substrate through a simple dipping–drying–crosslinking process, providing the hybrid MS@PIDO/Alg sponge with excellent uranium adsorption performance and sufficient mechanical strength to withstand the harsh conditions of practical applications. The maximum adsorption capacity reaches 910.98 mg‐U g‐gel ‐1 for the PIDO/Alg hydrogel layer and 291.51 mg‐U g‐sponge ‐1 for the whole hybrid MS@PIDO/Alg sponge in uranium‐spiked natural seawater. The adsorption capacity measured after 56 d of exposure in 5 tons of natural seawater is evaluated to be 5.84 mg‐U g‐gel ‐1 (1.87 mg‐U g‐sponge ‐1 ). This novel approach shows great promise for the mass production of high‐performance sponge adsorbent for uranium recovery from natural seawater and nuclear waste.

Tailed bacteriophages with genomes larger than 200 kbp are classified as Jumbo phages, and are rarely isolated by conventional methods. These phages are designated "jumbo" owing to their most notable features of a large phage virion and large genome size. However, in addition to these, jumbo phages also exhibit several novel characteristics that have not been observed for phages with smaller genomes, which differentiate jumbo phages in terms of genome organization, virion structure, progeny propagation, and evolution. In this review, we summarize available reports on jumbo phages and discuss the differences between jumbo phages and small-genome phages. We also discuss data suggesting that jumbo phages might have evolved from phages with smaller genomes by acquiring additional functional genes, and that these additional genes reduce the dependence of the jumbo phages on the host bacteria.