物理学 > 化学物理
[提交于 2025年2月12日
(v1)
,最后修订 2025年7月4日 (此版本, v2)]
标题: CO2在气-水界面的水合:一种表面介导的“进出”机制
标题: CO2 Hydration at the Air-Water Interface: A Surface-Mediated 'In and Out' Mechanism
摘要: 对CO$_2$ + H$_2$O水合反应的理解对于模拟海洋酸化的影响、实现新的碳储存解决方案以及作为地球科学中的模型过程至关重要。 尽管该反应的机制已在凝聚相中得到了广泛研究,但在气-水界面处的机制仍然不明确,使得表面吸附的CO$_2$对整体酸化反应的贡献仍不确定。 在本研究中,我们采用训练到不同理论水平的机器学习势能函数,以提供对气-水界面处CO$_2$水合的分子级理解。 我们表明,界面处的反应遵循一种表面介导的“进入和出去”机制:CO$_2$扩散到水相表面层,与水反应生成碳酸,并随后被从溶液中排出。 我们表明,这种表面层提供了一个类似于体相的溶剂化环境,导致体相和界面过程具有相似的反应性以及几乎相同的自由能曲线。 我们的研究揭示了一种新的、非常规的反应机制,强调了气-水界面分子反应位点的动态性质。 体相和界面曲线之间的相似性表明,在这两种溶剂化环境中,CO$_2$的水合同样可行,并且酸化速率可能因这一额外的表面贡献而增强。
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