石墨烯氧化物量子点功能化吸附放射性氡（222Rn）的DFT研究及其在废水处理中的创新应用

本综述基于密度泛函理论（DFT）系统研究了二氧化硅（SiO2）、羧基（COOH）和羰基功能化石墨烯氧化物量子点（GQDs）对放射性氡（222Rn）的吸附性能。研究通过前沿轨道分析、自然键轨道（NBO）计算及光谱（IR/Raman/UV-Vis）表征，揭示羧基功能化GQDs因最高电荷转移能力和9.46 eV的HOMO-LUMO能隙，展现出最优吸附潜力，为放射性水体净化提供了新材料设计策略。

　　

Highlight

Research Methods

本研究采用密度泛函理论（DFT）和时域密度泛函理论（TDDFT）方法，通过Gaussian 09软件执行所有量子化学计算。DFT部分用于计算基态性质（如结构、振动和电子特性），而TDDFT则用于分析材料吸附引起的激发态光学响应。研究对象为三种功能化GQD/官能团结构体系。

Observed characteristics of the Optimized Structures

通过DFT方法制备了不同官能团功能化的GQD样本。首个样本采用二氧化硅（SiO₂）官能团（标记为mod-1），其微小孔道结构有利于增强与²²²Rn的相互作用。第二个样本使用羧基官能团（COOH，标记为mod-2），第三个样本采用羰基官能团（C≡O，标记为mod-3）。

Conclusion

借助密度泛函理论，我们探究了功能化GQD吸附放射性氡的能力。所使用的官能团包括SiO₂、COOH和羰基（分别对应mod-1、mod-2和mod-3）。所有DFT计算均采用Gaussian 09代码结合B3LYP/631G/SDD基组完成。通过结构性质、前沿轨道、IR、Raman、UV-Vis等分析手段全面评估了各体系的吸附性能。