Unveiling hidden reaction kinetics of carbon dioxide in supercritical aqueous solutions
Notice bibliographique
Résumé
Dissolution of CO 2 in water followed by the subsequent hydrolysis reactions is of great importance to the global carbon cycle, and carbon capture and storage. Despite numerous previous studies, the reactions are still not fully understood at the atomistic scale. Here, we combined ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations with Markov state models to elucidate the reaction mechanisms and kinetics of CO 2 in supercritical water both in the bulk and nanoconfined states. The integration of unsupervised learning with first-principles data allows us to identify complex reaction coordinates and pathways automatically instead of a priori human speculation. Interestingly, our unbiased modeling found an unknown pathway of dissolving CO 2 (aq) under graphene nanoconfinement, involving the pyrocarbonate anion [C 2 O 5 2 − (aq)] as an intermediate state. The pyrocarbonate anion was previously hypothesized to have a fleeting existence in water; however, our study reveals that it is a crucial reaction intermediate and stable carbon species in the nanoconfined solutions. We even observed the formation of pyrocarbonic acid [H 2 C 2 O 5 (aq)], which was unknown in water, in our AIMD simulations. The unexpected appearance of pyrocarbonates is related to the superionic behavior of the confined solutions. We also found that carbonation reactions involve collective proton transfer along transient water wires, which exhibits concerted behavior in the bulk solution but proceeds stepwise under nanoconfinement. The first-principles Markov state models show substantial promise for elucidating complex reaction kinetics in aqueous solutions. Our study highlights the importance of large oxocarbons in aqueous carbon reactions, with great implications for the deep carbon cycle and the sequestration of CO 2 .
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».