Ni-Mn双金属协同效应驱动CO2高效转化为CH4的机理研究

针对铁矿石品位下降问题，研究人员通过DFT计算探究淀粉组分（amylose/amylopectin）在赤铁矿（α-Fe2O3）与脉石矿物（石英、高岭石）表面的吸附机制，首次揭示两种组分共同决定淀粉选择性絮凝性能，其中Fe—O化学键是主要作用力，为超细铁矿分选提供理论依据。

　　

随着高品位铁矿资源日益枯竭，粒径小于45μm的矿泥（含铁40-60%）堆积引发的环境问题亟待解决。传统淀粉絮凝技术长期被认为仅由直链淀粉（amylose）决定选择性，但这一认知在超细铁矿分选效率提升中遭遇瓶颈。

研究人员采用Material Studio 2017的Dmol³模块开展DFT计算，通过对比淀粉组分在赤铁矿（α-Fe₂O₃）、针铁矿（FeOOH）、石英（SiO₂）和高岭石（Al-OH端）表面的吸附几何构型与能量，首次量化了支链淀粉（amylopectin）的贡献。关键发现包括：1）直链淀粉在所有矿物表面吸附能（-149至-174 kcal/mol）均高于支链淀粉（-140至-150 kcal/mol）；2）铁氧化物表面通过Fe—O化学键实现强吸附，而高岭石仅能形成弱氢键；3）石英几乎不吸附任何淀粉组分（能量范围-11至+97 kcal/mol）。

《Computational and Theoretical Chemistry》刊载的这项研究颠覆了传统认知，证明淀粉选择性源于两种组分的协同作用。该成果为设计高效铁矿絮凝剂提供了分子层面的理论指导，对实现矿产资源可持续利用具有重要意义。