夏树伟,钟炳伟,仇 萌,于良民

(中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东青岛266100)

夏树伟,钟炳伟,仇 萌,于良民

(中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东青岛266100)

采用周期性边界条件的密度泛函理论研究Zn(OH)2-4在针铁矿(010)晶面的吸附结构和稳定性,得到了Zn (OH)2-4吸附前后键长的变化规律。计算结果表明:当Zn(OH)2-4通过共用O原子在针铁矿表面发生吸附时,平均ZnbridgeO键长较自由Zn(OH)2-4的平均Zn-O键长有增长趋势,而平均Zn-O键长则有缩短趋势;Zn(OH)2-4在针铁矿(010)晶面进行化学吸附时,双角DC2吸附方式为优势吸附物种。各吸附构型的稳定性顺序为DC2>SE1>DC1>SC1>SC2。

密度泛函;Zn(OH)2-4;化学吸附;针铁矿

天然水体中,重金属污染物在沉积物界面上的吸附-解吸行为是其在全球范围内迁移转化过程中的重要环节[1]。因而从微观角度研究重金属离子在沉积物表面的吸附行为,对认识污染物的迁移、转化和环境毒性至关重要。Zn(Ⅱ)是1种典型的重金属污染物, EXAFS已测得Zn2+存在Zn(H2O)62+和Zn(OH)2-42种微观结构。对Zn(Ⅱ)水合离子的理论研究较多[2-3],但对水解形态的研究很少,因此有必要探讨Zn (OH)2-4在沉积物表面上的吸附。

针铁矿(α-FeOOH)是土壤中的常见成分,属于Fe (Ⅲ)氧化物。它的基本结构单元是FeO3(OH)3六配位八面体,相互间通过共边或共角相连,形成多孔道的晶体结构。针铁矿具有超过200 m2/g的高比表面[4],对重金属离子的亲和性[5]强。水分子在针铁矿新鲜断裂面发生解离式化学吸附,羟基氧位是表面活性点,由于该氧原子的成键度低,化学性质活泼,容易与吸附质进行化学吸附。