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图2:用于通过炼金术方法在方解石(1 0 1 4)处的溶解(∆ g diss)计算碳酸盐扭结位点的标准自由能的热力学循环。可以通过忽略旋转自由能的校正(Δg腐烂)来将相同的循环用于钙。原子分别为钙,灰色和红色,分别用于钙,碳和氧气,而较低的露台原子为灰色。通过弹簧限制到其位置以创建谐波振荡器(HO)的原子是彩色的。在文本中可以找到热力学循环每个步骤的完整细节。
摘要:CO 2在耗尽的碳酸盐形成中的地下存储是限制其人为释放并最大程度地减少全球变暖的合适方法。岩石可湿性是控制CO 2捕获机制及其在地理储存形成中其遏制安全性的重要因素。地理储物岩包含先天有机酸,从而改变了岩石表面从亲水条件到疏水状态的润湿性,从而降低了CO 2存储能力。在这项研究中,通常将其释放到环境中的有毒染料的甲基橙色用作可湿性的修饰,以将硬脂酸老化方解石(油湿)的润湿性更改为湿。本研究使用接触角技术(无柄滴法)检查甲基橙(10-100 mg/l)对CO 2/盐水/盐水酸酸盐衰老的变性系统在地理储存条件下(即25和50°C的温度为5-20 mpa的压力)的润湿性的影响。结果表明,有机酸污染的岩石表面的前进和逐渐接触角(θa和θr)在暴露于甲基橙甲基时会大大降低,分别达到62°和58°的最小值,在20 mpa和50 mpa中的存在中,其含量为20 mpa和50°C。进入地下水库,以降低环境污染的水平,同时增加碳酸盐地层的CO 2存储能力。
研究了使用两种方法合成的方解石样品的内部结晶度:溶液沉淀法和碳酸铵扩散法。扫描电子显微镜 (SEM) 分析表明,使用这两种方法沉淀的方解石产品具有明确的菱面体形状,与矿物的自形晶体习性一致。使用布拉格相干衍射成像 (BCDI) 表征这些方解石晶体的内部结构,以确定 3D 电子密度和原子位移场。使用碳酸铵扩散法合成的晶体的 BCDI 重建具有预期的自形形状,具有内部应变场和少量内部缺陷。相反,通过溶液沉淀合成的晶体具有非常复杂的外部形状和有缺陷的内部结构,呈现出零电子密度区域和明显的位移场分布。这些异质性被解释为由非经典结晶机制产生的多个结晶域,其中较小的纳米颗粒聚结成最终的自形颗粒。SEM、X 射线衍射 (XRD) 和 BCDI 的结合使用允许在结构上区分用不同方法生长的方解石晶体,为了解晶粒边界和内部缺陷如何改变方解石反应性提供了新的机会。
摘要:在许多生物体中,生物分子与碳酸钙的各种表面都有良好的相互作用。在这项工作中,我们考虑了天冬氨酸 (Asp) 衍生物与方解石的相互作用,作为复杂生物分子的模型。利用动力学生长实验,我们研究了 Asp、Asp 2 和 Asp 3 对方解石生长的抑制作用。这需要确定阶梯钉扎生长模式以及评估这三种物质与方解石晶体的吸附常数和结合自由能。将后者的值与从完全原子分子动力学模拟中获得的自由能曲线进行比较。当在模型中使用平坦的 (104) 方解石表面时,测量的结合能趋势很难再现。然而,一个更现实的模型由一个带有边缘和角的岛的表面组成,产生的结合能与实验结果非常吻合。令人惊讶的是,我们发现大多数结合模式都涉及带正电的铵基团。此外,虽然也经常观察到带负电荷的羧酸基团的附着,但它总是被等量或更多羧酸盐的水溶剂化所平衡。这些影响在方解石的所有特征上都观察到,包括边缘和角落,后者与对 Asp 衍生物的主导亲和力有关。由于这些特征也正是晶体生长的活性位点,实验和理论结果强烈指向生长抑制机制,即这些位点被阻塞,阻止溶解离子进一步附着并停止进一步生长。