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使用25 Mg和29 Si固态MAS NMR光谱分析对水体系中镁硅酸盐和二氧化硅的化学稳定性的了解 :CO 2捕集和利用的应用
Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2020-11-09 , DOI: 10.1016/j.cej.2020.127656
E. Benhelal , J.M. Hook , M.I. Rashid , G. Zhao , T.K. Oliver , M.S. Rayson , G.F. Brent , M. Stockenhuber , E.M. Kennedy

这项工作研究了Mg-硅酸盐和二氧化硅在水体系中的化学稳定性,以便深入了解它们在不同条件下的溶解和沉淀行为。目的是利用所获得的知识来开发工程碳矿化技术,以实现高效且具有成本竞争力的CO 2捕集和利用。牢固地基于29 Si固态MAS NMR光谱和互补技术的结果表明,随着结构中相邻Si原子数量的增加,Si配位(Qn)对Mg-硅酸盐溶解程度的影响。镁硅酸盐减少了镁硅酸盐的溶解。而Q 1的100%和80%(3Mg)溶解在pH = 5和6.5的Mg-硅酸盐,在相同条件下Q 2(2Mg)的溶解程度在90和65%时较低,而Q 3(1Mg)实际上不溶解在溶液中pH = 5和6.5。沉淀研究的结果表明,Mg溶解度对沉淀相的结构和Mg含量有影响。当具有Q 1(3Mg),Q 2(2Mg)和Q 3(1Mg)三种结构的Mg硅酸盐在温和碱性环境(pH = 8.5)中分别以20%,40%和40%的比例沉淀时。 pH = 0的浓酸性溶液,仅Q 3(1H)/ Q 4的纯二氧化硅(不含Mg)比率为35和65%的(0H,0Mg)析出。直接和间接碳矿化实验的结果表明,热处理的Mg-硅酸盐分别仅提取40%和57 wt%的Mg含量,与29 Si NMR分析一致,表明只有中间的Mg-硅酸盐相I和II与Q 1(3Mg)和Q 2(2Mg)结构呈反应性,而其他Mg-硅酸盐相保持惰性。在直接和间接碳矿化实验中限制Mg萃取的另一个原因与反应颗粒表面上富二氧化硅相的沉淀导致钝化有关,这再次与29 Si NMR分析一致。这证实了具有Q的硅酸镁沉淀类似于碳酸化过程,在水性环境中,其结构为3(1Mg)以及水合二氧化硅Q 3(1H)和二氧化硅Q 4(0H,0Mg)。





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更新日期:2020-11-09
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