黑磷烯作为新型二维材料,已成为科研人员研究的焦点。黑磷烯独特的蜂窝状褶皱结构,使其具有较大的比表面积、极高的电子迁移率、优异的分子吸附能等特点。在吸附领域,黑磷烯具有先天优势。近年来,水体污染已成为环境保护过程中的首要问题。其中有毒的重金属污染不仅会对自然环境造成破坏,对人体健康也有着巨大的破坏作用。Pb2+、Cr2+、Cd2+作为水体重金属污染中常见的污染物,不仅很难随着时间自然降解,而且有剧毒易于生物吸收。因此从污水和废水中去除Pb2+、Cr2+、Cd2+,开发出强有力的吸附材料从生态和健康的角度来看都至关重要。本文应用计算模拟软件Material Studio中的CASTEP模块探究了纯净、掺杂、缺陷、应力BP烯对Pb2+、Cr2+、Cd2+的吸附行为,通过吸附能、态密度、电荷转移量、键级的计算结果,讨论和分析了掺杂、缺陷、应力对BP烯吸附3种金属离子的影响机理。研究表明:对于Pb2+,纯净BP烯对其有吸附作用,通过掺杂B或者P空位与B掺杂共存均可提升BP烯对Pb2+的吸附能,掺杂和空位会使带隙中出现杂质、缺陷能级,从而增强Pb2+与BP烯表面成键原子间的离子键和共价键强度,提高BP烯对Pb2+的吸附能力。因此B掺杂BP烯、P空位与B掺杂共存的BP烯可以作为Pb2+的吸附材料。而在纯净BP烯基础上施加应力对其吸附Pb2+影响微弱,BP烯的吸附能力对应力不敏感,所以应力BP烯不适合做吸附材料。对于Cr2+,纯净BP烯对其也有吸附作用,通过掺杂S或者添加P空位均可提升BP烯对Cr2+的吸附能,带隙中引入了杂质、缺陷能级,从而增强了Cr2+与BP烯表面成键原子之间离子键和共价键作用,提高了BP烯吸附Cr2+的能力。因此S掺杂BP烯和P空位BP烯可以作为Cr2+的吸附材料。由于BP烯的吸附能力对应力不敏感,施加应力并不能有效改善BP烯对Cr2+的吸附能力,因此,应力BP烯不适合做吸附材料。对于Cd2+,纯净BP烯本身不能吸附Cd2+,但通过掺杂、添加P空位缺陷可以使其表面改性,获得吸附Cd2+的能力。其中掺杂Si、P空位与Si掺杂共存可以更有效地提升BP烯对Cd2+的吸附能,带隙中存在杂质、缺陷能级,从而可以提升Cd2+与成键原子之间的离子键和共价键强度,因此,Si掺杂BP烯、P空位与Si掺杂共存的BP烯可以作为Cd2+的吸附材料。而在纯净BP烯基础上施加应力,并不能使BP烯吸附Cd2+,因此,应力BP烯不能作为吸附材料。