作为核电运行重要的核燃料,铀的供应是保障核电可持续发展的关键,然而陆地上已探明的铀矿石储量只能提供全球70年左右的核能消耗。海洋中铀的蕴含量是陆地上已探明铀储量的近1000倍,因此海水提铀技术可保障核工业的可持续健康发展。作为新兴的海水提铀方法,电化学海水提铀具有萃取动力学快、吸附容量高、易解吸等优势。然而,目前电化学海水提铀面临外加电力、电极材料活性低等问题,亟需开发兼具高电化学活性位点和高选择性铀酰配位位点的电极材料。本文从电化学基本原理出发,以电化学还原反应的高活性位点—硫缺陷为研究对象,通过对缺陷的精准调控,实现电化学海水提铀效率和容量的提升。论文开发以下电极材料:本文以硫基催化剂作为研究对象,成功制备了硫边界缺陷的Mo S2纳米片（S-terminated Mo S2）和硫掺杂的S-Fe2O3纳米线,研究了缺陷型硫催化剂构造和海水提铀性能的关系,将这两种缺陷型硫催化剂应用于电还原海水提铀,并结合理论计算和各种表征手段进行电还原的机理研究。本论文主要获得的如下结果:（1）通过水热法构建了具有丰富电化学活性位点的、硫边界缺陷的Mo S2纳米片作为有效结合和还原铀的电催化剂。在铀的电化学提取中,与原始Mo S2纳米片相比,硫边界缺陷的Mo S2纳米片显示出更高的提取动力学和容量。在-3 V的外加电压下,硫边界缺陷的Mo S2纳米片在100 ppm掺铀海水中表现出1823 mg/g的铀提取能力,对铀提取率超过了90%。在含100倍浓缩铀（330 ppb）的100 m L真实海水中电解30 min后,仅消耗8.7 m·Wh电量,表现出优异的海水提铀效果。（2）随后设计了硫基S-Fe2O3纳米线作为高效海水提铀的电催化剂,利用光电转换实现了海水中铀的高效电化学还原,解决了前一章电能供给问题。在含330 ppb铀的模拟海水中,S-Fe2O3电还原30 min,可提取28.7μg的铀,其提取率高达87%。在真实海水中,经过10次电化学萃取-解吸循环,S-Fe2O3纳米线可将3 L海水浓缩到含U（VI）414.3ppb的20 m L硝酸钠溶液中。同时我们评估了在浓缩真实海水消耗电量,仅为70 m W·h。同时将电化学提铀装置与光伏组件连接,在20 L真实海水中,通过太阳能供电3 h,沉积在电极上的铀可达31.6μg,提取率达到接近50%。综上所述,两种缺陷型硫催化剂具有制备流程简单、产量大、电化学海水提铀性能优异、稳定性好等优点,在实际应用中前景较大,可为海水提铀的吸附饱和、环境复杂等问题提供一种参考解决方案。同时通过太阳能耦合装置可以实现无外加电源供给电量,实现绿色环保海水提铀。