硫脲功能化树脂对铜铅离子选择性分离的电子结构模拟研究

研究人员利用硫脲功能化树脂(Puromet MTS 9140)成功实现了酸性溶液中铜铅离子的选择性分离，该树脂对铜离子表现出显著吸附偏好。通过密度泛函理论(DFT)和从头算非限制性Hartree-Fock(UHF)方法，揭示了树脂中三种结构单元与Cu(II)/Pb(II)离子的相互作用机制，证实硫原子是关键的配位位点。该研究为水处理领域金属离子选择性吸附材料开发提供了理论依据。

　　

这项突破性研究揭示了硫脲修饰树脂在重金属分离领域的分子机制。科研团队采用Puromet MTS 9140树脂，在酸性环境中实现了铜铅离子的"精准抓捕"。令人振奋的是，该树脂对铜离子展现出"情有独钟"的选择性。

为破解吸附奥秘，研究者搬出了计算化学的"双剑合璧"——密度泛函理论(B3LYP-DFT)和从头算非限制性Hartree-Fock(UHF)方法。这些"分子显微镜"成功解析了树脂中三种硫脲-苯乙烯结构单元(m型、o型、p型)的电子结构特征，包括Mulliken电荷分布、前线轨道能量以及吉布斯自由能(ΔG°_f)。

前线分子轨道(FMO)理论分析显示，树脂中的硫原子就像"分子钳"一样，通过与金属离子配位实现选择性吸附。这项研究不仅为水处理行业提供了新型材料设计思路，更在分子水平上绘制了重金属分离的"作战地图"。