【摘要】 基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法等理论模拟是分析和预测低维材料性能的有效方法。

水和空气污染一直是全世界的一个关键问题[1]。污染物以多种形式存在，包括重金属离子、有毒有机物、气体、细菌，甚至放射性核素。它们会对人类和其他生物造成严重的负面影响。例如，在某些情况下，它们会给人类带来严重的疾病，甚至癌症。在膜过滤、沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法等多种去除污染物的技术中，吸附法尤其受到人们的关注，因为它具有操作简便、经济高效、避免产生其他有害物质而产生二次污染等优点。吸附剂通常具有较大的比表面积和对污染物的活性功能。目前，活性炭已广泛应用于工业排放污染物的去除。

实验研究通常受到材料、设备、成本等诸多因素的制约，从而限制了研究速度。而基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法等理论模拟是分析和预测低维材料性能的有效方法。对于污染物在MXenes上吸附的研究，第一性原理方法可以帮助研究人员更好地预测有前途的MXene候选材料，这些候选材料可以有效地吸附特定的有毒污染物，从而消除了进行无结果的实验研究的需要。因此，在这方面，第一性原理方法可以帮助节省时间和资源，但给出非常令人信服的结果。

采用第一性原理模拟的方法，综述MXene材料在重金属元素、放射性核素和气态分子等污染水体和空气中吸附修复环境污染物方面的研究进展，并试图基于第一性原理理论预测MXene材料在吸附环境应用中的研究方向。这加快了MXene材料在实际环境系统中的应用步伐。

[1] Yujuan,Zhang, Ningning, et al. First-Principles Studies of Adsorptive Remediation of Water and Air Pollutants Using Two-Dimensional MXene Materials.[J].Materials, 2018.

 

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