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近年来,由于碳纳米管的产量不断增长,并且在环境中频繁检出,使其在环境领域得到了越来越多的关注。研究表明,碳纳米管可以吸附环境中的有机污染物,从而影响污染物的迁移、转化过程以及生物有效性。因此,研究碳纳米管对有机污染物吸附能力和吸附机制对碳纳米管的应用以及有机污染物的生态风险评价具有重要意义。本文基于密度泛函理论,模拟了环己烷、苯、取代苯和多环芳烃在(8,0)单壁碳纳米管(SWNT)上的吸附作用,计算了吸附能(Ea)和吸附热力学参数(△H、AS和△G),分析了化合物在SWNT上吸附的吸附机制,并预测其吸附自由能值。水中化合物在SWNT上的吸附能绝对值高于真空条件,表现出更强的吸附作用力。疏水作用、π-π叠加作用是芳香烃类化合物在SWNT上吸附的主要作用力。假设存在芳香烃类化合物与环己烷具有相似的结构和相同的疏水性质(logKow相等),在假想化合物与SWNT相互作用时π-π叠加作用对Ea的贡献量约为Ea的25%。化合物中存在硝基(-N02)、羟基(-OH)和氨基(-NH2),会加强化合物和SWNT之间的π-π叠加作用。硝基苯与SWNT相互作用时,-NO2对Ea的贡献量约为Ea的26%。苯酚和苯胺在水中可电离,其离子态化合物在SWNT上的吸附作用力小于中性分子,这主要与离子态化合物和SWNT间的疏水作用力降低有关。根据计算得到的AH、△S和△G结果表明,所有分子态化合物在SWNT上吸附均属于物理吸附,其吸附是放热、自发的。与苯酚和苯胺相比,离子态的苯酚和苯胺在SWNT上的吸附热△H<0,吸附自由能值△G>0,吸附是放热的,但不能自发进行。对△G的计算值和实验值进行回归分析,发现两者具有具有很高的相关性。证明本文中计算和拟合方法可以用来预测化合物在SWNT上吸附的吸附自由能。