Interfacial water structure effect on CO2 solubility in water-saturated silica confinements: A molecular perspective
Notice bibliographique
Résumé
Hypothesis Solubility trapping is a key mechanism in geological carbon sequestration (GCS), yet CO 2 solubility in water-filled nanopores often deviates markedly from bulk behavior. We hypothesize that variations in CO 2 solubility within silica nanopores originate from differences in interfacial water structure that are controlled by surface chemistry. In particular, specific Si-OH arrangements on Q2, Q3, and Q4 silica surfaces (defined by the number of Si atoms bonded through oxygen to a central Si atom) modulate hydrogen-bonding (HB) environments and adsorptive volumes that regulate CO 2 -water-solid interactions. Simulations We conducted molecular dynamics simulations of water-saturated Q2, Q3, and Q4 silica confinements under representative GCS conditions. Interfacial density profiles, HB distributions, and CO 2 spatial probability maps were analyzed to quantify fluid-solid interactions and to evaluate CO 2 solubility relative to bulk water. Findings Hydrophilic Q3 surfaces exhibit enhanced CO 2 solubility compared to the bulk liquid, arising from CO 2 -water co-adsorption facilitated by a dense interfacial HB network. Hydrophobic Q4 confinements, by contrast, show pronounced over-solubility dominated by strong direct CO 2 adsorption within enlarged low-HB regions. Q2 surfaces display intermediate behavior reflecting mixed hydrophilic-hydrophobic character. We introduce two mechanistic descriptors, adsorptive volume and HB site density. High HB site density promotes hydrophilicity and co-adsorption, whereas large adsorptive volume favors direct CO 2 adsorption and over-solubility. Overall, these results demonstrate that CO 2 solubility in silica nanopores is jointly governed by interfacial water structure and surface chemistry. The findings provide molecular-scale insights into solubility trapping in silica-rich formations and inform the design of engineered materials for CO 2 capture and storage.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».