CO₂浸润H₂O的过程

Samuel G. H. Brookes; Venkat Kapil; Christoph Schran; Angelos Michaelides

doi:10.1063/5.0224230

CO₂浸润H₂O的过程

材料科学 2025-02-13 v1 化学物理

作者: Samuel G. H. Brookes , Venkat Kapil , Christoph Schran , Angelos Michaelides

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摘要

双相界面是一种复杂但迷人的介质 regime，具有与bulk材料截然不同的性质。特别是CO₂-H₂O界面，由于其在碳循环以及碳捕集封存方案中的重要性，已受到大量研究的关注。尽管如此，关于CO₂-H₂O界面本质的诸多问题仍未得到解决，尤其是涉及界面张力和CO₂在界面上的相行为的开放性问题。本文采用ab initio质量的模拟方法，旨在解决这些模糊不清之处。我们利用机器学习势能的优势以及增强的统计抽样方法，提供了对CO₂-H₂O界面进行的ab initio水平描述。从1-500 bar的条件下预测了界面张力，结果与实验数据相符。结构分析表明，在低压(20 bar)下，形成了一个吸附的饱和CO₂薄膜，其性质类似于bulk液体，但相对于界面呈现出优先的垂直取向。CO₂单层的形成伴随着水分子靠近界面结构的减弱。本研究突显了机器学习势能在双相界面复杂宏观性质预测方面的可靠性，以及对碳 dioxide在水界面上聚集机制的机理性洞察，对地球科学、气候研究和材料科学具有高度的相关性。

关键词

CO₂-H₂O界面界面张力机器学习势能 ab initio模拟碳捕集封存

引用

@article{arxiv.2406.15230,
  title  = {The Wetting of H$_2$O by CO$_2$},
  author = {Samuel G. H. Brookes and Venkat Kapil and Christoph Schran and Angelos Michaelides},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2406.15230},
  year   = {2025}
}

备注

14 pages, 10 figures

CO₂浸润H₂O的过程

摘要

关键词

引用

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