鈾是生產核燃料的關鍵元素，在緩解全球能源危機和減少溫室效應方面具有巨大潛力。海洋中的鈾含量超過45億噸，因此研究從海水中快速、有選擇地回收鈾元素對核工業的可持續發展具有重要意義。

近年來，人們提出了一種電化學提鈾技術，即通過析氫反應(HER)引起電極周圍pH值的變化來實現高效提鈾。有文獻報道，功能化的氧化還原石墨烯泡沫被用作HER催化劑材料，以實現高的鈾提取性能。然而，它的HER性能仍然很低，導致鈾提取性能不足，需要在電提取后進行后處理。因此，設計和開發一種高性能的HER催化劑對于從海水中快速提取和回收鈾至關重要。

基于此，哈爾濱工業大學吳曉宏、秦偉和康紅軍等制備了Co，Al改性的1T-MoS₂/氧化還原石墨烯雙功能催化劑(CA-1T-MoS₂/rGO)，以用于在海水中高效析氫和提取鈾。

在含鈾(100 mg L^?1)模擬海水中，CA-1T-MoS₂/rGO催化劑在10 mA cm^?2處的過電位低至466 mV，Tafel斜率為152 mV dec^?1，優于1T-MoS₂、1T-MoS₂/rGO、Al-1T-MoS₂/rGO和Co-1T-MoS₂/rGO催化劑。

這些結果表明，與rGO的結合以及Co和Al原子的引入改善了1T-MoS₂的HER性能。此外，CA-1T-MoS₂/rGO具有優良的電萃取穩定性，其在八個循環鈾提取測試中，第八個循環的萃取能力仍保持初始的95.2%。

基于實驗結果和理論計算，CA-1T-MoS₂/rGO在海水中提取鈾的機制可能是：Al和Co的引入可以調節1T相MoS₂的電子態以優化水解離能，使H₂O分子容易吸附到CA-1T-MoS₂/rGO的Co原子上，然后迅速解離，產生大量的OH*和H*；在HER過程中，UO₂²⁺在電場的作用下聚集在陰極附近，使其更容易被CA-1T-MoS₂/rGO的S原子吸附，導致U和S原子之間發生了電子轉移，這可以削弱U原子上的電子云密度，增強在HER過程中U和OH*之間的吸附能力，使得UO₂²⁺更容易與OH*反應形成UO₂(OH)₂沉淀并在電極表面聚集，實現快速、高效的鈾提取。

同時，CA-1T-MoS₂/rGO在HER過程中電極表面形成大量氣泡，促進沉淀從電極表面脫落，實現了含鈾產品的回收。綜上，該項工作為設計和制備高性能雙功能催化劑以及海水中鈾的提取和回收提供了一種新的策略。

Bi-Functional Co/Al Modified 1T-MoS₂/rGO Catalyst for Enhanced Uranium Extraction and Hydrogen Evolution Reaction in Seawater. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202207378