关键词：密度泛函理论;全氟辛烷磺酸;锐钛矿;吸附结构;Density functional theory;Perfluorooctane sulfonate;Anatase;Adsorption structure
摘 要：采用密度泛函理论(DFT) B3LYP方法对全氟辛烷磺酸(PFOS)在锐钛型TiO2表面的化学吸附和物理吸附行为进行了研究,其中化学吸附包含双齿双核(BB)和单齿单核(MM)在内的4种可能的吸附构型.吸附能(Eads)及反应吉布斯自由能(△Gads)的计算结果表明,PFOS分子易于与TiO2表面发生氢键作用吸附；化学吸附表现为PFOS分子与TiO2表面的水分子(H2O)和羟基(—OH)反应,且与取代—OH相比,H2O取代相对更容易发生,其中,MM1构型(取代一个表面水分子)为化学吸附中的优势构型.PFOS在锐钛矿表面吸附的热力学稳定性和反应自发性顺序如下:H-Bonded(氢键吸附)＞MM1(取代一个表面水分子)＞BB1(取代两个表面水分子)＞MM2(取代一个表面羟基)＞BB2(取代一个表面水分子和一个表面羟基).成键结构分析表明,TiO2表面H2O/—OH官能团与PFOS上的磺酸基之间形成了中等强度的氢键；在化学吸附过程中,电荷从PFOS分子向TiO2表面发生转移,生成Ti—O—S化学键,电荷转移主要来自PFOS分子的O和F原子.