二氧化碳矿化是一种长期且安全的减碳策略，有助于缓解全球变暖。原位二氧化碳矿化涉及将高浓度二氧化碳注入地下进行物理和化学捕集，二氧化碳的地质转化需要数十年到数千年。异地矿化利用增强的矿物碳化反应与活性矿石或固体废物反应。目前，二氧化碳矿化技术消耗大量的水和能源。尽管水在调节二氧化碳矿化效率方面的关键作用已得到广泛认可，但对其潜在机制的理解仍然不够全面。
研究采用实验和原子模拟相结合的方法，阐明了湿度驱动钙质矿物碳化动力学的复杂机制。一个配备了超声波雾化器的自设计碳化反应器被用来在碳化实验中精确控制水分含量。使用巨正则蒙特卡洛模拟和元动力学模拟研究水分含量对二氧化碳吸收行为和表面钙离子溶解热力学的影响。巨正则蒙特卡洛模拟表明，在临界水分含量下，二氧化碳的吸收达到最大，毛细冷凝的开始显著增强了液-气相互作用。这种现象导致在最佳水分含量（0.1到0.2
g/g）下发生吸附驱动的超快速碳化。更高的水分含量会通过削弱矿物孔隙内的二氧化碳吸收而降低碳化速率。然而，在异常高的水分水平下，碳化反应位点从内部介孔转移到颗粒表面,导致表面溶解驱动的超快速碳化，这是由于随着表面水厚度的增加，溶解自由能单调递减，与元动力学模拟所揭示的结果一致。
研究提供了对水在矿物碳化中多方面作用的基本和统一的了解，为优化超快速二氧化碳矿化策略以应对全球减碳工作铺平了道路。相关研究成果发表于《Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unitied States of
America》 [1]。
[1] Moisture-driven Carbonation Kinetics for Ultrafast CO2 Mineralization
