Molecular mechanisms of CO2 mineralization on wetting nanoscale surfaces using molecular simulations and metadynamics

作者
Xinping Zhu,Yong Tao,Romain Dupuis,Yining Gao,Chi Sun Poon,Katerina Ioannidou,Roland J.‐M. Pellenq
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 10758-10758
标识
DOI:10.1038/s41467-025-65794-w
摘要

Carbonatable minerals on earth have significant potential to act as gigatonne-scale CO2 sinks. Many carbon removal managements rely on CO2 mineralization on wetting mineral surfaces. Realizing their carbon removal potential requires a fundamental understanding of the atomic-scale mechanisms of mineral carbonation. This study employs reactive/non-reactive molecular simulations and well-tempered metadynamics to elucidate the complete interfacial CO2 mineralization pathways within a portlandite mesopore adsorbed with a nanometric water film. Here we reveal quantitatively, for the first time, a global CO2 mineralization spectrum describing the local molecular environment and the thermodynamics of the five critical steps: water adsorption, calcium dissolution, CO2 adsorption, CO2 speciation, and CaCO3 ion pairing. We identify kinks as the primary reactive sites for surface dissolution and demonstrate how the water film's acid-base environment modulates these processes, creating an energetically favorable reaction loop for sustained CO2 mineralization. We uncover that quasi-neutral to slightly basic conditions optimize mineralization efficiency by balancing the opposing effects of pH on calcium dissolution and CO2 speciation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
欢喜的手链完成签到,获得积分20
刚刚
南风完成签到 ,获得积分10
刚刚
AJ2发布了新的文献求助10
刚刚
xixi完成签到,获得积分10
刚刚
夏凉完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
桃不掉了完成签到,获得积分10
2秒前
LUKA完成签到,获得积分10
3秒前
yongxun完成签到,获得积分10
3秒前
倍儿聪明完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
xbt发布了新的文献求助10
5秒前
沃德天发布了新的文献求助10
5秒前
FashionBoy应助甘齐采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
sagitar应助HXL采纳,获得20
7秒前
科研通AI6.4应助onasdhl采纳,获得10
9秒前
饱满的毛巾完成签到,获得积分10
9秒前
Wang_miao完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
神经蛙发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
Domi完成签到,获得积分10
13秒前
kai完成签到,获得积分10
13秒前
arniu2008应助啊啊啊采纳,获得20
13秒前
14秒前
14秒前
16秒前
搜集达人应助fantastic采纳,获得30
16秒前
16秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
17秒前
八九发布了新的文献求助10
17秒前
叮当完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 500
A Case Study on Hotels as Noncongregate Emergency Living Accommodations for Returning Citizens 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7755774
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9302263
关于积分的说明 20268284
捐赠科研通 7338687
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3311280
关于科研通互助平台的介绍 2462344
邀请新用户注册赠送积分活动 2324689