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甲醛作为室内主要的有害气体成分,严重威胁着人类的健康。探索消除甲醛的有效办法一直以来都受到研究者的重视。我国具有丰富的高岭土资源,且生产的高岭土具有廉价物美、结构性质稳定等特点,广泛用作消除污染气体的吸附剂,特别是改性高岭土在消除有机物小分子、重金属离子、有害气体等方面具有更加广泛的应用前景,寻求一种能有效吸附甲醛的改性高岭土也具有重要的现实意义。本研究利用Material Studio软件中的Dmol3模块,基于密度泛函理论的广义梯度近似(GGA)泛函,系统地研究了HCHO在纯净的高岭土(001)面、金属单掺杂高岭土体系以及非金属单掺杂高岭土体系的吸附甲醛的结构和电荷性质,并对吸附前后结构的能量、键长、电荷密度、总态密度、相应原子的分态密度以及Mulliken电荷布居进行了比较研究。对高岭土(001)面吸附甲醛的各种吸附结构进行了几何优化和吸附能计算表明,高岭土(001)面吸附甲醛的每个单胞中含有6个-OH,且每个-OH与甲醛有三种相对位置,共存在18种吸附稳定结构,通过吸附能、吸附前后的键长、电荷密度图以及态密度图的比较,进一步发现所有吸附方式均为物理,吸附甲醛在1号-OH的吸附结构最稳定,且在HK1801的吸附方式下最为稳定,吸附能为49.8 kJ/mol,吸附虽使甲醛的C=O键长伸长,但吸附体系并未有电子云的重叠,两者间形成强的物理吸附。对金属(Fe、Co、Ni)单掺杂高岭土(001)面吸附甲醛的结构优化及掺杂前后吸附结构的结构和电子总态密度、分态密度变化研究发现,与纯净的高岭土相比,Fe掺杂体系的吸附能与纯净高岭土吸附相比变化不大,吸附能为49.4 kJ/mol,且因杂质峰的出现和价带带宽的增加使得禁带宽度明显变窄,有利于甲醛C=O键的活化;Co体系的吸附性能则略差,最佳吸附结构的吸附能量为31.4 kJ/mol,仅使导带的下移,表现为弱的物理吸附;Ni的单掺杂体系吸附能达到65.9 kJ/mol,并且d轨道电子进入到高岭土的价带顶部,价带顶杂质能级的形成,带隙变窄,对甲醛的吸附加强,吸附为强的物理吸附。对非金属(S、N)单掺杂高岭土体系与吸附甲醛的结构进行了优化并考察了吸附能量、电子的电荷密度、总态密度、各原子的分态密度及Mulliken电荷布居。S、N吸附体系的吸附能量分别为41.3、33.5 kJ/mol,最佳吸附方式下甲醛的C=O键伸长0.005?,吸附效果都不及纯净的高岭土,S、N掺杂抑制了对甲醛的吸附,属于弱的物理吸附。对非金属(S、N)单掺杂高岭土体系与吸附甲醛的结构进行了优化并考察了吸附能量、电子的电荷密度、总态密度、各原子的分态密度及Mulliken电荷布居。S、N吸附体系的吸附能量分别为41.3、33.5kJ/mol,最佳吸附方式下甲醛的C=O键伸长0.005?,从各方面对比吸附效果都不及纯净的高岭土,S、N掺杂抑制了对甲醛的吸附,属于弱的物理吸附。