铀是核工业发展的关键元素。对水中铀的高效富集与提取在环境修复和铀资源利用率的提高等方面都具有重要的现实战略意义。探索并开发先进材料及方法,对水中的铀进行合理的提取是近年来的研究热点。吸附法因工艺简单、成本低廉且效果良好等特点在众多提铀方法中备受关注。吸附剂的制备是吸附法的核心技术所在。为了提升吸附剂的提铀性能,一般需要对材料进行结构的优化和功能化改性。本论文中,通过引入与铀能特异性及高亲和力结合的磷酸基团或磷氧类配体,设计并制备了三种新型的磷酸化复合材料,考察了它们对水溶液中铀的分离提取性能及作用机制。此外,考虑到铀是变价元素,可以通过调控其价态生成不溶性的铀化合物来实现高效提取。因此,设计并合成了一种具有独特中空立方结构的新型锡基半导体复合材料作为催化剂,首次将压电催化还原-氧化技术应用于对水溶液中U（Ⅵ）的提取,并深入探究了压电催化提铀的性能和机理。本论文主要的研究内容和研究结论如下:1.通过水热法制备出一种富含磷酸基团的三维多孔氧化石墨烯泡沫材料（phos-GOF）。phos-GOF可以有效地从水溶液中富集并提取出U（Ⅵ）,并且能在5分钟内达到吸附平衡。溶液介质的pH值显著影响了 phos-GOF对U（Ⅵ）的吸附过程。吸附等温线通过Langmuir模型较好的拟合,理论饱和吸附容量达～483 mg/g。经过5次连续的吸附-解吸循环后,phos-GOF对U（Ⅵ）仍能保持90%以上的吸附效率。phos-GOF中通过植酸负载引入的磷酸基团是U（Ⅵ）的主要结合位点,以二者形成稳定络合物的方式来实现对铀的捕获。2.利用煅烧-插层法,通过改变插层反应体系的pH值,制备了一系列植酸修饰的层状氧化物复合材料（Zn-Al-Ti LMO@PAs）,它们均对U（Ⅵ）展现出良好的吸附性能。与原始材料的吸附性能相比,表明引入的植酸组分对复合材料吸附性能的增强有重要贡献。其中,Zn-Al-Ti LMO@PA5表现出最佳的吸附性能,它对溶液中U（Ⅵ）的富集非常的快速、高效且表现出高选择性,饱和吸附容量接近1500 mg/g。U（Ⅵ）在Zn-Al-Ti LMO@PA5上的吸附动力学符合准二级速率方程,吸附等温线符合Langmuir模型。Zn-Al-Ti LMO@PA5的超强吸附性能源于其结构中丰富的活性吸附位点以及强大的表面络合效应。3.为了进一步提高吸附剂的环境友好性,以来源丰富且无毒的壳聚糖（CS）和纤维素（CMC）作为前驱体,先将它们分别进行磷酸化,再通过交联反应制备出一种绿色安全的磷酸化复合材料（CSP-CMCP）。CSP-CMCP在较宽pH范围内具有出色的稳定性,且对U（Ⅵ）表现出良好的富集性能和优异的吸附选择性,最大吸附容量约为977 mg/g。它对从具有多种竞争金属离子的模拟废水中选择性地捕获U（Ⅵ）表现出极高的亲和力。磷酸位点与铀的络合是主要的相互作用机制,此外,还有小部分的U（Ⅵ）被还原为U（Ⅳ）实现固定。4.通过新型压电催化还原-氧化技术成功地从水溶液中提取出了可溶性的铀酰离子,并将其以过氧化铀（（UO2）O2·2H2O（s））的形式固定在Zn2SnO4/SnO2（ZSO/SO）空心纳米立方体复合材料表面。通过对压电催化过程进行系统的研究和分析,证实了压电催化提铀的过程是由吸附、还原和氧化三步控制的。U（Ⅵ）首先吸附在ZSO/SO催化剂的表面,然后被压电诱导产生的自由电子还原成UO2（s）;还有一些自由电子与水中的溶解氧反应生成活性H2O2,它能将UO2（s）重新氧化为（UO2）O2·2H2O（s）。在超声波（40kHz,120W）作用下,5小时即可提取～90%的铀,经4次循环后提取率仅降低～3%。本文的研究结果为新型提铀技术和提铀材料的开发、含铀废水的污染治理、以及水体中战略性资源铀的提取等问题提供了丰富的实验依据和理论支撑。