针铁矿是土壤及沉积物中最重要的活性组分之一,能大量吸附重金属离子,对重金属离子在环境中的迁移、转化和生物效应起到非常重要的作用。而随着工业的迅猛发展,钴越来越多地进入到环境中,大幅提高了其同晶替代针铁矿的可能。但是,钴同晶替代后针铁矿的特性变化及其对重金属离子迁移转化影响微观机理目前还不清楚,利用DFT模拟从原子尺度明晰钴同晶替代针铁矿的特性以及吸附重金属离子的机理对减少重金属污染具有重要意义。本研究通过沉淀法合成了不同钴同晶替代量的针铁矿,旨在探究钴的引入对于针铁矿的物化特性的影响,并通过针铁矿对Pb（II）的吸附实验研究钴同晶替代对于吸附效果的影响,同时基于密度泛函（DFT）理论计算,从原子尺度解释钴同晶替代对针铁矿物化特性以及吸附Pb（II）的影响机理。结论如下:（1）钴在针铁矿中主要以Co（III）形式存在,且随着钴同晶替代量的增加,比表面积呈现先增大后减小的趋势,表面负电荷增多而零电点（PZC）变小,钴引入会促进针铁矿表面游离羟基产生,并促进表面暴露更多的铁羟基基团[Fe—OH]。（2）钴同晶替代会对针铁矿吸附Pb（II）起到促进作用,且能够增加其在弱酸及弱碱条件下的吸附稳定性;替代量为10%,5%和0%时,在p H为6和7条件下最大吸附量分别为123.37、107.21、75.22 mg/g和102.39、92.09、41.66 mg/g。FT-IR和XPS分析发现Pb（II）主要与针铁矿通过表面羟基与Pb（II）进行作用,形成Pb-O络合物,主要是与针铁矿表面产生的游离羟基发生络合反应。（3）DFT模拟显示钴的引入会导致针铁矿晶胞参数a、b、c值的下降;带隙宽度减少,提升电子传递效率;钴会促进态密度偏向费米能级,使得表面的电子更加活跃。O原子在与Co成键时发生的电荷转移更少,电负性更强,这一点在原子布局分析中得到了证明;同时表面原子反应活性计算表明与Co相连的表面O的亲核系数更大,在阳离子吸附上更有优势。（4）密度泛函理论（DFT）吸附模拟显示钴同晶替代针铁矿吸附Pb2+与Pb（OH）+都是与三个表面羟基发生相互作用,并最终与三个氧原子形成三齿络合物,进一步解释了吸附结构;吸附过程为自发的放热反应,钴同晶替代针铁矿的吸附能更大,吸附平衡结构更加稳定;Pb（OH）+结构更容易与针铁矿发生吸附,解释了p H为7的条件下更优的吸附效果;附Pb2+时的成键方式基本一致,在低能级范围内O的2s轨道与Pb的6p轨道发生杂化,形成成键分子轨道作用,在高能级范围内,Pb 6s与O 2p轨道的能级较为接近发生常规的sp3杂化作用,形成反键分子轨道作用。