本文用密度泛函( DFT)方法研究了重金属镉离子(II)水合、水解物种的几何结构、电子结构及水合、水解反应对镉离子活性的影响。用半经验MOPAC方法研究了水分子在针铁矿(010)面上的化学吸附,进而研究了Cd(II)在针铁矿(010)面上的不同化学吸附构型及稳定性。研究结果如下:1.重金属镉离子水合、水解构型的稳定性顺序,即Cd(II)水合物种的稳定性优于水解物种,其中2+Cd(OH 2 ) 6为优势构型。随着水解程度的加深,内层逐渐失去水分子,同时Cd所带电荷逐渐降低。由Cd(II)水合、水解反应的△G298可知,水合反应能够自发进行,且Cd(II)水合生成Cd(OH 2 ) 62+的反应最易进行,而Cd(II)水解反应基本不能自发进行。NBO分析表明水合反应能使Cd钝化,而水解反应则可以活化Cd。2.水分子与针铁矿表面发生相互作用时,解离式化学吸附优于结合式化学吸附。水分子在针铁矿(010)面上发生解离式化学吸附时,水分子首先解离为OH-和H+,OH-与表面Fe原子结合,H+与表面O原子结合。分子动力学研究表明,水分子在针铁矿表面进行化学吸附后,液态水与针铁矿表面只发生弱作用,对表面影响较小。3. Cd以单角、双角和三角吸附方式在针铁矿表面发生水解吸附,各吸附构型稳定性顺序为DC(b)>SC>TC>DC(a)。Cd(OH) 24-在针铁矿表面进行化学吸附后,Cd(II)离子活性降低,稳定性加强。