密度泛函理论计算氢氧化镁与纤维二糖和重金属离子相互作用

纳米复合材料的界面作用在分离和提纯科学中占有重要地位，对其本质的理解是指导实验合成、解析构效关系和开发新应用的重要突破点之一。然而，复合材料的结构（特别是界面局域结构）相当复杂，且界面和活性位点附近经常有难于被现有实验技术检测到的氢键参与。基于此，使用基于平面波周期性密度泛函理论计算了不同层数的氢氧化镁(Mg（OH）₂)材料结构，及其对纤维二糖的吸附性质。得到的平均吸附能为-0.29～-0.35 eV,在报道的氢键强度范围内。进一步结合Bader电荷、电荷密度差分和电子结构分析，指认界面耦合作用为氢键本质。基于三层Mg（OH）₂基质模型，发现去除高毒性Cd²⁺和吸附放射性UO₂²⁺的反应在热力学上是可行的，并把它们分别归属为离子交换和外配位壳层吸附机理。