离子型稀土矿中稀土主要以水合或羟基水合离子的形式吸附在粘土矿物表面,采用含活泼阳离子的浸取剂溶液浸出即可使稀土离子交换解吸下来,在此过程中吸附在粘土矿物表面的杂质铝离子也会被交换到浸出母液中,必须进行除杂才可获得合格稀土产品。因此,深入查明Al3+等杂质离子在粘土矿物表面的赋存机制,有助于为研发高选择性的离子型稀土浸取剂进而降低除杂成本和减少稀土损失提供理论指导。目前,国内外学者对分子与原子层面上的杂质离子在粘土矿物表面的赋存规律鲜少报道,且忽视了离子水化作用对其吸附的重要影响。因此,为揭示更加接近真实环境中的杂质Al3+在离子型稀土矿中粘土矿物表面的微观赋存机理,本课题采用密度泛函理论,分析了Al3+在水环境中的水合、一羟基水合及二羟基水合物的结构与性质,计算获得了上述三种水合铝离子分别在高岭石铝氧（001）面和硅氧（00-1）面的外层吸附、在铝氧（001）面的内层（单齿、双齿）吸附最佳构型,基于电子结构与性质分析深入揭示了水合铝离子的微观吸附机理,并通过吸附试验对DFT计算结果进行了验证分析。主要研究发现如下:（1）铝离子在水环境中可形成的三种最高配位水合结构分别为:Al（H2O）63+、Al（OH）（H2O）52+、Al（OH）2（H2O）4+,结合能大小顺序为:Al（H2O）63+＜Al（OH）（H2O）52+＜Al（OH）2（H2O）4+。发生水合作用时,Al原子与O原子间形成离子共价键,且共价性更强。（2）三种水合铝离子主要以氢键形式在高岭石（001）面与（00-1）面发生外层吸附,吸附能结果表明三种水合物外层吸附稳定性顺序为:Al（H2O）63+＞Al（OH）（H2O）52+＞Al（OH）2（H2O）4+,归因于高岭石（001）表面羟基的立体效应,且水合铝离子在（00-1）面的吸附较（001）面更加稳定。（3）三种水合铝离子可在去质子后的高岭石（001）面发生内层吸附,吸附能结果表明内层吸附比外层吸附更加稳定,三种水合物内层吸附稳定性顺序与外层吸附时一致,双齿吸附较单齿吸附更加稳定。且水合铝离子在高岭石表面外层/内层吸附的吸附能均低于水合稀土离子,说明实际中杂质离子在粘土矿物上吸附的更稳固。（4）吸附试验结果表明,在最佳吸附条件下,Al3+在高岭石的吸附量随p H值升高呈逐渐增加的趋势。这归因于高岭石（001）表面羟基的质子化程度随环境p H值升高而增加,促使水合铝离子的吸附形式由外层吸附逐渐向更加稳定的单齿吸附、双齿吸附转变,这与水合铝离子外层吸附、单齿吸附和双齿吸附的吸附能大小规律相吻合。