通过辅助有机添加剂将稀薄二氧化碳气体流转化为高纯度水滑石

《Crystal Growth & Design》：Converting Dilute CO2 Gas Streams into High-Purity Vaterite via Complementary Organic Additives

　　

摘要

本研究提出了一种将气相二氧化碳（约5体积百分比的二氧化碳）转化为文石（质量百分比≥90%）的新方法。文石是一种亚稳态的碳酸钙多晶型体，可用作低碳固化剂。在之前我们展示了以异丙醇为介质合成文石的方法之后，本研究在20质量百分比的异丙醇溶剂中加入低浓度的弱有机酸，从而在过饱和的氢氧化钙混合物中选择性地生成文石。在所研究的各种有机酸中，氨基酸对文石的形成有最大的促进作用，同时也能显著影响颗粒的形态（即从球形变为椭球形）。通过对这些混合添加剂体系中碳酸钙沉淀过程的详细研究，发现氨基酸在碳化初期促进了无定形碳酸钙的形成，而在pH值8到9之间迅速结晶为文石。尽管结晶过程有所延迟，但在血清素与异丙醇的混合体系中，即使氢氧化钙的量极大（例如每千克水含有12克氢氧化钙），仍能保持较高的文石选择性（质量百分比≥90%）和产率（每克氢氧化钙可生成1.23克文石）。这些研究结果表明，采用复合添加剂策略是将气态二氧化碳转化为高纯度文石的有效方法。