核能被认为是人类最有希望的未来能源之一。然而,陆地铀矿储量较少且分布不均,我国目前已探明的陆地铀矿储量仅够维持70年。海水中大约有45亿吨铀,开发海洋铀资源对我国核电事业的长久稳定发展具有重要意义。目前吸附法因其经济环保、操作简便被认为是海水提铀领域最可行的技术方案。因此,研发能从海水中高效吸附铀的吸附剂成为目前科研工作者们的主要目标。本论文采用已被广泛应用于海水提铀研究的聚丙烯腈纤维(PAN)为基体,利用亲水的单体或聚合物在纤维表面接枝一层具有溶胀性能的分子链。含有亲水基团的分子链因水分子的渗透而发生溶胀,水中的铀(U(Ⅵ))随着水渗透进溶胀层内部,与溶胀层内部吸附基团发生吸附,从而有效提升吸附性能。采用强亲水基团氨基增强偕胺肟化聚丙烯腈纤维的溶胀性能,其溶胀率达到了20.73%,PAN-NH₂-AO表面也变为强亲水表面且吸水能力达到了20 g·g^-1。同时发现氨基能有效阻止过高偕胺肟化反应导致的PAN纤维收缩硬化现象。PAN-NH₂-AO在p H为5的溶液中,180 min内达到饱和吸附容量为226.62 mg·g^-1。对PAN-NH₂-AO的吸附热力学和吸附动力学研究发现该吸附过程是自发进行的均匀化学吸附。PAN-NH_2-AO在对U(Ⅵ)的吸附过程中,PAN纤维表面分子链因含有亲水的氨基和偕胺肟基吸收大量的水分而发生溶胀,U(Ⅵ)随水渗透进溶胀层内部,与溶胀层内部分子链上的氨基和偕胺肟发生配位,提升了其吸附性能。通过两步微波反应法,在PAN表面的主链上接枝含有大量亲水羟基和磷酸基的分子链。因分子链中羟基和氨基三亚甲基膦酸(ATMP)的亲水性作用而吸收大量的水分,导致分子链在水中溶胀,在PAN表面形成了一层溶胀层。PAN-(OH)_n-P的亲水性能得到有效提升,其吸水能力达到了23 g·g^-1。PAN-(OH)_n-P在p H为7时达到了饱和吸附容量为234.74 mg·g^-1。通过吸附动力学和吸附热力学研究发现PAN-(OH)_n-P对U(Ⅵ)的吸附过程是自发进行的均匀化学吸附。PAN-(OH)_n-P在对U(Ⅵ)的吸附过程中,溶胀层中的分子链因羟基和磷酸基的亲水性而吸收水分发生溶胀,U(Ⅵ)随水分子渗透进溶胀层内部与吸附基团羟基和磷酸基发生配位,从而提高吸附效率。通过含有亲水基团氨基的聚乙烯亚胺分子链接枝到静电纺丝得到的PAN纳米无纺布表面构筑亲水溶胀层。氨基和磺酸基团可以明显提高纤维溶胀率和亲水性能,PAN纤维表面在水接触角测试中发生隆起现象且吸水能力达到了29 g·g^-1。PAN-PEI-SA在p H为5时的吸附容量为215.25 mg·g^-1。通过吸附动力学和吸附热力学研究发现PAN-PEI-SA对U(Ⅵ)的吸附过程是自发进行的均匀化学吸附。PAN-PEI-SA在对U(Ⅵ)的吸附过程中,溶胀层中的分子链因氨基和磺酸基的亲水性而吸收水分发生溶胀,U(Ⅵ)随水渗透进溶胀层内部与羟基和磷酸基发生配位。在PAN纤维表面主链上接枝超支化PAMAM分子链。纤维溶胀实验表明,在PAN表面构筑的超支化亲水溶胀层有效提高了PAN纤维的亲水性能,发现其吸水能力和溶胀率与超支化代数成正比。PAN-3G-PAMAM在p H值为5的条件下,在12 h内达到最大吸附容量555.55 mg·g^-1,且吸附容量与超支化代数成正比。吸附动力学和吸附热力学研究发现PAN-3G-PAMAM对U(Ⅵ)吸附过程是自发进行的化学吸附。超支化溶胀层中的分子链因亲水性吸收大量的水分而发生溶胀,同时导致了PAN纤维表现的主链发生溶胀,U(Ⅵ)随水分渗透进溶胀层内部,与溶胀层内部的氨基和酰胺键发生配位而吸附。