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221013-量子化学计算在环境纳米技术教学中的应用

2022-06-20 930 4.49M
  作者:任雪峰,柳丽芬,杨俏,安茂忠,刘安敏
  单位:大连理工大学海洋科学与技术学院,辽宁 盘锦 124221;哈尔滨工业大学化工与化学学院,城市水资源与水环境国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001;
大连理工大学化工学院盘锦分院,精细化工国家重点实验室,辽宁 盘锦 124221
  摘要:以电镀废水中金属污染物离子的吸附为例,展示了如何在硕士研究生课程“环境纳米技术”中引入量子化学计算的知识,介绍其在材料筛选及吸附作用机理研究中的具体实践。通过金属离子Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+与配位剂CN−离子在石墨烯及改性石墨烯表面吸附的教学实例,说明了吸附材料的前线分子轨道会影响吸附效果。Cu2+与Cu+以及Fe3+与Fe2+两组离子的吸附行为表明高价金属离子在碳材料表面具有更高的吸附能,这为筛选适宜碳材料进行单一离子选择性吸附提供了理论指导。将量子化学计算引入研究生课堂教学环节有助于提升学生的创新思维与创新能力,学会运用计算化学手段高效地设计实验,筛选适合于具体应用的功能材料,并更直观地开展机理研究。












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