近期，西北农林科技大学资源环境学院研究团队依托西安计算中心提供的计算平台，助力了理解锑在水镁石（Mg(OH)2）上的表面络合:来自第一性原理分子动力学研究，取得了新的进展。该研究结果在工程技术与化学化工领域最有影响力的三大顶级刊物之一的期刊《Chemical Engineering Journal》上发表，并对西安计算中心致谢。该期刊主要目的是及时快速地报道工程领域化学反应工程、环境化学工程及材料合成应用等方面重要的科学研究成果和创新技术，作为国际顶级刊物在中国知晓度极高。
论文标题：
《Understanding surface complexation of antimony onMg(OH)2: Insights from ffrst-principles molecular dynamics 》
理解锑在水镁石（Mg(OH)2）上的表面络合:来自第一性原理分子动力学的见解
摘要图
研究目的：
在自然环境中，矿物-水界面的吸附过程对控制类金属污染物的命运和有效性具有重要意义。为了深入了解锑(Sb)在金属氢氧化物上的络合作用，我们进行了第一性原理分子动力学(FPMD)模拟和批量吸附实验来阐明Sb在水镁石（Mg(OH)2）上络合的定量机理，从而明确了配体交换的反应途径和不同球内配合物的热力学稳定性。本研究为评价锑污染的环境风险，提高锑污染水治理的工程效率提供了理论依据。
研究方法：
第一性原理分子动力学、批量吸附实验。
研究结果：
批量实验表明，Sb(III)的吸附几乎不受pH的影响，而pH的增加明显减弱Sb(V)的吸附;所得吸附等温线曲线用Langmuir模型拟合良好。第一性原理分子动力学（FPMD）的结果表明Sb(III)/Sb(V)通过氢键在基面形成外球络合；在端面，Sb(III)/Sb(V)形成稳定的球内单核单齿和双核双齿配合物。自由能结果表明双核双齿结构比单齿结构更稳定，Sb(III)的络合比Sb(V)更稳定。
(A)不同pH下，Sb(III)和Sb(V)对0.1 g/L Mg(OH)2的吸附曲线；(B)测定并拟合了pH = 7.0下Sb(III)和Sb(V)在0.1 g/L Mg(OH)2溶液的吸附等温线。
(A) Sb(OH)3与基面氢键作用和(B)[Sb(OH)6]−与基面氢键作用。颜色说明：Sb =紫色，O =红色，H =白色，Mg =绿色。为了清楚起见，没有显示水分子。
(A) Sb(III)-Mg双齿络合物，(B) Sb(V)-Mg双齿络合物，(C) Sb(III)-Mg单齿络合物和(D) Sb(V)-Mg单齿络合物。颜色说明：Sb =紫色，O =红色，H =白色，Mg =绿色，Ca =蓝色。络合键长单位：Å。
Sb(III)和Sb(V)的端面络合物的解吸自由能曲线。(A) Sb(III)-Mg单齿络合到外球络合，(B) Sb(V)-Mg单齿络合到外球络合，(C) Sb(III)-Mg双齿络合到单齿络合，(D) Sb(V)-Mg双齿络合到单齿络合。颜色说明：Sb =紫色，O =红色，H =白色，Mg =绿色。
研究结论：
本研究通过第一性原理分子动力学模拟和批量吸附实验的方法，定量地研究了锑在Mg(OH)2上络合机理。批量实验表明，Sb(III)的吸附几乎不受pH的影响，而pH的增加明显减弱Sb(V)的吸附。FPMD从微观上揭示了Sb(V)/Sb(III)在水镁石基面和端面的表面络合位点、配位结构和配位自由能。双核双齿结构比单齿结构更有利于络合，且Sb(III)的络合比Sb(V)更稳定。