全氟酸（羧酸和磺酸）降解机理的理论研究

全氟酸（包括全氟羧酸和全氟磺酸）是一类应用广泛并造成永久环境污染的物质。具有极高的热稳定性，在自然条件下采用常规方法很难将其分解或降解。寻找分解或降解全氟酸的有效方法已成为目前环境科学领域的国际前沿课题。常采用热解、光解、光催化、超声波辐射、还原等法对其进行降解或分解，但效果不佳。究其原因主要在于对各种方法所涉反应的机理还不太清晰。虽然也有全氟卡宾、全氟阴离子、全氟烃自由基以及全氟羧基自由基等猜测性机理提出，但均未能对已有实验结论做出合理解释。本项目发挥量子化学方法的优势，运用密度泛函和从头计算方法对该类化合物的基态及激发态体系能量、几何和电子结构以及紫外吸收及发射光谱等进行计算，结合已取得的实验结论，设计合理的分解或降解机理，系统对两类酸的降解机理进行理论探讨，寻找合理的反应机理，进而位寻找最佳降解方法提供必要参考。其研究成果将具有重要的理论和实践意义。

用量子化学从头计算和密度泛函方法，计算了全氟羧酸CnF2n+1COOH（n=1-7)和全氟磺酸CmF2m-1SO3H(m=2-8)、金属离子（或原子、金原子团簇及TiO2)与全氟羧酸CnF2n+1COOH（n=1-7)和全氟磺酸CmF2m-1SO3H(m=2-8)形成的配合物或分子的结构、稳定性及紫外光谱；采用势能面扫描法，研究了全氟羧酸CnF2n+1COOH（n=1-4, 8)和全氟磺酸C2F3SO3H的热降解机理和Fe、Al、Cu、Zn等金属对C2F3SO3H中C-F键的活化机理及金属离子（或原子、金原子团簇及TiO2)对全氟羧酸CnF2n+1COOH（n=1-7)光催化降解机理。.所研究的分子结构、稳定性、紫外光谱及各反应机理，均属理论预测，发挥了理论研究的前瞻性。