Mn(Ⅱ)在伊利石(001)面和(010)面吸附的密度泛函研究

为探究Mn(Ⅱ)在伊利石表面的吸附机理，采用密度泛函理论(DFT)模拟Mn(Ⅱ)在伊利石(001)面和(010)面的吸附，研究了活性位、吸附构型、电荷和态密度。结果表明:在(001)面，Mn(Ⅱ)优先吸附于硅氧环空穴处，且与活性氧O_S1形成1个共价键，吸附能为-262.55 kJ/mol；在(010)面，Mn(Ⅱ)与羟基基团的氧原子形成1~3个共价键，随着共价键数量的增加，吸附能增大，吸附的最稳定构型为Mn(Ⅱ)吸附于3个≡Al—OH基团之间的空穴处，吸附能为-533.62 kJ/mol；Mn(Ⅱ)与(001)面和(010)面均存在共价键作用和静电作用，在(001)面的吸附能小于(010)面，且与(001)面以静电作用为主，与(010)面以共价键作用为主；Mn(Ⅱ)与伊利石表面共价键的形成主要是Mn(Ⅱ)的4s轨道与表面O_S的2p轨道间的相互作用。研究结果可为黏土吸附材料的开发和污染土壤的净化提供理论基础。