选用CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)体系无碱铝硅玻璃为研究对象, 设计8组Fe2O3组分变量, 利用高温熔融法制备试验样品。利用XRD、SEM、TG-DSC等测试方法, 先后对无碱玻璃样品的物相、析晶动力学、析晶行为和弹性模量等物化性能进行测试分析, 进而探讨Fe2O3含量及晶化处理对无碱玻璃弹性模量的影响。结果表明: 适量添加Fe2O3可以提升CMAS体系无碱玻璃的弹性模量, Fe2O3的质量分数为1.50%(F-6#)时, F-6#无碱玻璃弹性模量最大值为97.87 GPa, 析晶活化能为347.1 kJ/mol, 析晶指数n为1.383 4, 为表面析晶。经整体析晶法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为200~400 nm; 经烧结法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为300~500 nm。随着热处理温度的升高, 析出主晶相数量变多, 尺寸变大, 但主晶相种类并未改变。由于钙长石的弹性模量小于基础玻璃, F-6#无碱玻璃析晶后所得微晶玻璃样品的弹性模量有所降低。

以镍铁渣硫酸浸出渣为原料制备硅酸盐水泥熟料,研究不同石灰饱和系数和不同焙烧温度对硅酸盐水泥熟料物相结构与微观形貌的影响。通过测定熟料中f-CaO浓度来判断水泥熟料的易烧性,通过XRD、EDS、SEM分析熟料的物相结构、元素分布及微观形貌。结果表明,焙烧温度越高,f-CaO浓度越低,易烧性越好。当焙烧温度为1 350 ℃时,硅酸盐水泥熟料焙烧后出现了粉化现象且未形成C3S相; 而当1 400 ℃焙烧时,硅酸盐水泥熟料中出现了以C2S和C3S为主的晶相,未出现粉化现象; 当焙烧温度达到1 450 ℃时,水泥相晶粒组织发育比较充分。该熟料与石膏混合制成水泥,其水泥砂浆的水化产物经28 d养护后抗压和抗折强度分别为37.34和7.01 MPa。

分别以Y(NO3)3·6H2O、CaCO3为钇源和钙源, 以CO(NH2)2为燃料, 采用低温自蔓延燃烧合成(LCS)法制备复合Y2O3包覆CaO粉体, 合成粉体经煅烧、压制、干燥、烧结后制备出复合CaO-Y2O3材料, 考察了钙钇摩尔比对复合材料结构及性能的影响。结果表明: 所制备的复合粉体具有良好的包覆性。钙钇摩尔比为2∶1时材料物理性能最佳, 其相对密度达到96.56%, 显气孔率为1.32%, 常温耐压强度为270.0 MPa, 热震循环5次后试样残余强度保持率为88.39%, 大气环境下21 d后的水化增重率为0.75%。

采用静态坩埚法将AOD炉渣线区镁钙砖在1 700 ℃空气气氛下高温热处理3 h后进行抗渣试验。结合XRD、SEM、EDS等测试手段, 分析了AOD炉两个阶段炉渣对渣线区镁钙砖的侵蚀机理。结果表明: 低碱度的氧化期炉渣对镁钙砖侵蚀明显, 炉渣在表面张力和毛细管力作用下, 进入镁钙砖内部与CaO反应生成低熔点的铁酸二钙2CaO·Fe2O3(C2F), 促进砖中CaO溶解, 破坏了原有的致密结构, 使反应层结构变得疏松、易剥落; 镁钙砖中方镁石晶簇吸收液态渣中的铁、铬、锰氧化物, 并在其晶内和晶间形成复合尖晶石结构, 从而提高镁钙砖表面渣的黏度, 减缓渣的侵蚀; 还原期炉渣碱度较高, 对镁钙砖的侵蚀作用较弱, 主要表现为SiO2向砖内侵蚀渗透, 以及体积效应和温度梯度导致镁钙砖表面小尺寸方镁石晶簇向渣中剥落。

CO2捕集技术是当前应对全球气候变化、缓解温室效应的重要途径。利用含钙固体废弃物制备高效CaO基CO2捕集材料有利于实现固废资源高值化利用、以废治废和清洁生产, 具有重要的环境效益、经济效益和社会效益。基于固废源高效廉价CaO基CO2捕集材料的良好应用前景, 本文介绍了工业废渣、生物质和其他含钙固体废弃物的产生与资源化利用现状, 综述了CaO基吸附剂的捕集原理、碳酸化动力学过程和CO2捕集性能, 对比了以不同含钙固体废弃物为前驱体制备CaO基吸附剂的吸附-脱附循环性能和不同改性方法对其吸附稳定性的影响, 从经济角度分析了固废源CaO基吸附剂在钢铁厂、燃煤电厂和生物制氢中的应用潜力, 展望了固废源CaO基CO2捕集材料的应用前景和发展方向。该文旨在为固废源CaO基吸附剂前驱体的选择、吸附性能的提高和固废吸附材料的工业应用提供帮助。

PbOCaOB2O3SiO2系玻璃粉体是耐高过载低温共烧陶瓷（LTCC）生瓷带的主要组成部分。玻璃粉体的析晶行为影响烧结性能，进而决定基板的使用性能。本文研究了Al2O3含量对PbOCaOB2O3SiO2系玻璃析晶行为与烧结性能的影响。结果表明：向PbOCaOB2O3SiO2系玻璃中引入Al2O3可抑制玻璃析晶，防止高膨胀晶相的析出，并提高玻璃烧结密度；不含Al2O3的PbOCaOB2O3SiO2玻璃粉体析晶峰温度为862 ℃，烧结过程中析出方石英晶相，20~200 ℃的平均线膨胀系数高达260.8×10-7 ℃-1；引入2.1%(质量分数)Al2O3可显著抑制玻璃析晶，700 ℃烧结后膨胀系数降低至72.9×10-7 ℃-1，介电常数显著增大，由6.30提高至7.02。

本文探究了蓖麻油、BYK22552、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、TEGO700四种分散剂对CaOB2O3La2O3玻璃/氧化铝低温共烧陶瓷（LTCC）流延浆料分散性的影响，并进一步对该体系浆料流变性能、触变性能、固相体积分数以及沉降性能方面进行了研究,通过红外光谱分析研究了四种分散剂的分散机理并给出了解释。结果表明，当分散剂TEGO700用量为粉体质量的2%时，流延浆料具有最小黏度（1 650 mPa·s）与最佳触变恢复性。在流延成型最佳黏度2 000 mPa·s下，浆料具有最大固相体积分数（37.2%）与优异的沉降性能。该浆料流延成型得到的柔性生瓷带表面平整且厚度均一，表面粗糙度为144 nm。烧结得到的基板材料表面无气孔、裂纹等明显缺陷，烧结致密化程度高，表面粗糙度为210 nm，40 GHz下测得介电常数与介电损耗分别为6.257和1.431×10-3。

本文主要研究了CaO含量对CaOB2O3Al2O3SiO2(CBAS)玻璃/Al2O3低温共烧陶瓷结构和性能的影响。利用DSC、FTIR、XRD、SEM等测试方法对玻璃和低温共烧陶瓷的结构进行表征与分析。研究结果表明，CaO含量低于40%(质量分数，下同)时，由其引入的游离氧增加破坏了网络结构，降低玻璃黏度。CaO含量为40%及以上时，Ca2+与［SiO4］四面体形成较大的阴离子基团，增大玻璃黏度，提高玻璃化转变温度。CaO会促进CaSiO3和Ca2SiO4的析出和CaSiO3向Ca2SiO4的转变。CaO含量增加导致陶瓷的致密度先增加后减少，晶相尺寸增大，使陶瓷的密度、抗折强度和介电常数先增大后减小。当CaO含量为40%时，样品综合性能最好，密度最大为2.94 g/cm3,抗折强度为153.44 MPa,介电常数为9.69。

采用熔融冷却法制备了Na2OCaOLa2O3B2O3SiO2玻璃，经热处理获得了硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷，并采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）、产品一致性试验(PCT)法等方法探究了CaO取代SiO2对该硼硅酸盐玻璃陶瓷物相、微观结构和化学稳定性的影响规律。结果显示：随着CaO含量增加，硅酸盐氧基磷灰石晶相衍射峰增强，其他晶相的衍射峰减弱直至消失，当CaO摩尔分数为15%时获得只含CaLa4(SiO4)3O晶相的玻璃陶瓷样品；CaO含量会对玻璃陶瓷的晶相种类和晶体形状、大小、分布产生影响，CaO含量变化会造成陶瓷相晶体发生团簇和长大；采用PCT法浸泡28 d后，所有样品关于Si、Ca、La三种元素的归一化浸出率（g·m-2·d-1）均保持在10-3数量级以下，表明其具有优异的化学稳定性，且CaO摩尔分数为15%的玻璃陶瓷样品化学稳定性最优异。研究结果表明，硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷是固化富La和某些锕系元素高放废物的潜在基材。

本文采用气动悬浮装置成功制备了(CaO-SiO2)-xAl2O3 (x=0, 6, 12, 18, 24, 30) 的一系列玻璃, 并通过拉曼光谱技术结合量子化学从头计算方法、27Al 魔角旋转核磁共振技术 (27Al MAS-NMR) 对其结构进行了定性及定量研究。研究结果表明, 当碱度R(CaO/SiO2)=1时, 随着Al2O3的加入, 硅酸盐结构转变为铝硅酸盐结构。当x≤18时, Al主要以［ⅣAlO4］ 形式参与网络形成, 并在x=18 时达到最大, 同时也观察到了［ⅤAlO5］、［ⅥAlO6］ 的存在; 当x＞18时, ［ⅣAlO4］ 相对含量减少, ［ⅤAlO5］、［ⅥAlO6］增加。拉曼光谱精细解谱的结果表明, Al的加入大大增加了体系的复杂性和无序性, 具体表现为精细结构Qijklm 含量的无规律变化, 但对初级结构Qi含量的影响不大, 并主要以Q2形式存在。