寻找珊瑚药材与奶珊瑚饮片的差异性化学指标, 为奶珊瑚饮片的质量标准完善提供参考。 以奶水比例、 煎煮温度、 干燥时间、 干燥温度作为炮制工艺因素, 通过正交试验制备一系列奶珊瑚饮片。 使用滴定分析法、 X射线衍射法、 红外光谱法, 分别检测珊瑚药材与奶珊瑚饮片中的碳酸钙含量、 碳酸钙晶型、 有机与无机成分组成。 珊瑚奶制前后的碳酸钙含量均约80%, 珊瑚药材按照规范工艺炮制后的碳酸钙含量可能略有增加。 珊瑚奶制备前后的碳酸钙晶型均以方解石为主, 珊瑚药材2θ=47.953°处X射线衍射特征峰可能在炮制后有所差异。 珊瑚奶制备前后的有机成分具有明显差异, 奶珊瑚饮片的红外光谱对应于脂肪、 蛋白质、 碳水化合物等3 050~2 750、 1 770~1 720、 1 710~1 600 cm-1特征谱带峰面积显著高于珊瑚药材。 红外光谱特征谱带峰面积对于奶水比例、 煎煮温度、 干燥时间、 干燥温度等炮制工艺因素的变化较为敏感。 红外光谱可以客观、 量化地鉴别珊瑚药材与奶珊瑚饮片, 还有可能用于评价奶珊瑚饮片的炮制工艺是否符合规范要求。

本文以废水泥的再生利用为研究目标, 构造了脱硫石膏-废水泥体系, 评估了碳化对脱硫石膏-废水泥体系再生砌块力学性能和表观密度的影响, 并通过XRD、FTIR和SEM揭示了再生砌块的成分、化学结构和形貌变化。结果表明, 在石膏存在的条件下, 废水泥的碳化可顺利进行。碳化过程能够有效增加脱硫石膏-废水泥样品的抗压强度。当水灰比为0.4、废水泥掺量为60%(质量分数)时, 与未碳化的样品相比, 碳化过程使样品的抗压强度提高了108.3%; 当水灰比为0.8、废水泥掺量为65%(质量分数)时, 与未碳化的样品相比, 碳化过程使样品的抗压强度提高了270.0%。通过调整水灰比和废水泥掺量可控制碳化产物的化学结构和微观形貌, 碳化过程对废水泥内部的水化具有一定促进作用, 在促进体系力学性能增强的同时降低了块体的表观密度。研究结果将为综合利用废水泥和脱硫石膏两种固体废弃物提供新思路和可靠的再生应用方案。

瓷器文物补全时使用的复合材料被称为补配材料，目前常用于瓷器文物修复的补配材料普遍存在耐老化性能差和力学性能不足的问题。3MTM实心陶瓷微球是一款球形陶瓷材料，具有硬度高、白度高和耐腐蚀等特点，能够有效增强材料的耐老化性能和力学性能。本文以三款市售的陶瓷微球(W-210、W-410和W-610)为研究对象，以常用瓷器补配材料碳酸钙作为对照组，在强紫外光辐照老化、弱紫外光辐照老化、湿热干冷交替老化和未老化四种试验条件下，对试样进行抗折测试、抗拉测试、抗冲击测试、硬度测试、色差测试和光泽度测试。结果表明，3MTM实心陶瓷微球的耐老化性能和力学性能均优于碳酸钙，其中陶瓷微球W-410的耐老化性能和力学性能最优。与碳酸钙对照组相比，试验组力学性能综合提升25%~30%，耐老化性能综合提升50%，可作为新型补配材料应用于瓷器修复。

以石灰石为原料，利用HNO3酸解和Ca(OH)2沉淀除杂精制得到Ca(NO3)2溶液，在氨氛围下采用CO2碳化法制备食品级球霰石型碳酸钙。探讨了碳化工艺参数对碳酸钙晶型调控的影响，并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及傅里叶变换红外光谱仪对产物进行表征，提出了NH+4和NH2COO-共同作用调控球霰石晶型生成的机理。结果表明，氨氛围有助于球霰石的稳定成核。当NH3·H2O浓度为13%(质量分数)、CO2流量为05 L/min、反应温度为25 ℃、反应时间为25 min时，制得2~5 μm的单一相球霰石碳酸钙微球，产物的纯度达到995%(质量分数)，质量符合《食品安全国家标准 食品添加剂 碳酸钙》要求。本研究可为石灰石的高值化利用和亚稳态球霰石型碳酸钙的制备提供理论基础。

为了实现建材行业的“碳达峰、碳中和”目标，使用工业钙质原料和硅质原料在1 350 ℃制备了一种低钙固碳胶凝材料，研究了不同CO2浓度养护对低钙固碳胶凝材料碳化程度和碳化后性能的影响，并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)等测试手段进行了低钙固碳胶凝材料碳化后的产物分析、微观分析和机理分析。结果表明，随着CO2浓度的提高，低钙固碳胶凝材料的碳化程度和抗压强度显著提高，当CO2浓度为99.99%（体积分数）时，低钙固碳胶凝材料碳化8 h后的抗压强度为132.2 MPa，与CO2浓度为25%时相比，抗压强度提高了260%。

镁渣是冶炼镁过程中产生的固体废弃物，存在着活性低和体积稳定性差等问题。本研究以镁渣和纸浆纤维为原料，制备了一种固碳纤维板(CFB)，并系统研究了蒸压养护、碳化养护以及碳化-蒸压养护对固碳纤维板性能的影响，以及碳化镁渣浆体和纸浆纤维之间的界面微结构。结果表明，只经过蒸压养护的CFB，其体积稳定性差，抗折强度仅为4.5 MPa；而碳化8 h后CFB的抗折强度和CO2吸收量分别达到17.3 MPa和14.4%。此外，通过碳化-蒸压养护后CFB的抗折强度可以进一步提高到20.2 MPa。微观结构和纳米压痕的结果表明，碳酸钙晶体(文石和方解石)与C-S-H一起填充了孔隙，增强了纸浆纤维与硬化浆体间的界面微观性能，这是CFB经过碳化-蒸压养护后具有较高抗折强度的主要原因。

碳矿化材料是由固碳胶凝材料通过与CO2在常规环境下的碳化反应快速形成以碳酸钙为主要基体组成的复合材料，是实现工业烟气CO2建材化利用的重要技术途径。本工作以γ-C2S为固碳胶凝材料，研究了Fe掺杂、壳聚糖引入、养护制度设计3种复合增强措施对碳矿化材料力学性能与产物组成的影响规律。结果表明，不同的增强措施并非简单的叠加效应，也存在矛盾关系，其中，可以获得超高强度的组别有：Fe-γ-C2S+壳聚糖引入的碳矿化材料在养护24 h后抗压强度达到200 MPa以上，壳聚糖引入组可以在延长养护时间后获得更高的强度上限，养护7 d后抗压强度可达约230 MPa。Fe-γ-C2S组的碳酸钙晶型以方解石为主，而长期CO2养护下的γ-C2S组则为文石相组成。不同的产物组成也是影响强度增长的重要因素，由此提出超高强碳矿化材料的理想结构模型：壳聚糖存在于硅凝胶与碳酸钙之间，连接两相，方解石生长于内部，文石包裹于外部。方解石为碳矿化体养护早期提供强度，文石则在外侧占据了主要的孔隙空间，为后期养护过程中CO2提供扩散通道。

固碳胶凝材料是指能与CO2反应并将其他物料胶结为整体且具有一定机械强度的新型胶凝材料, 利用固碳胶凝材料制备碳化制品是CO2资源化利用的重要途径, 也是当前的研究热点。本文在明晰了固碳胶凝材料的定义与矿相组成的基础上, 综合分析了固碳胶凝材料主要矿相的碳化反应活性、微结构演变与力学性能以及多介质传输反应机理, 介绍了国内外固碳胶凝材料的3种主要体系与应用现状, 展望了固碳胶凝材料未来的研究方向与应用前景, 为我国水泥工业烟气中CO2的高效建材化利用提供研究思路。

实际生产中碳酸钙块体材料制备难度极大, 用人工方法制造碳酸钙往往只能得到微米级粉末。本文以珊瑚粉与球霰石型碳酸钙为原材料, 采用压制成型, 利用珊瑚粉的晶核效应调控球霰石向针棒状文石型碳酸钙转变, 通过针棒状文石相互穿插、搭接形成三维空间结构, 制备出性能良好的碳酸钙水泥。研究珊瑚粉对碳酸钙水泥凝结硬化过程、强度的影响, 系统分析碳酸钙水泥硬化体的物相组成、微观形貌、孔隙结构等微观结构特征。结果表明, 碳酸钙水泥的硬化与球霰石向文石的转化过程直接相关。珊瑚粉含量为40%(质量分数)时, 碳酸钙水泥力学性能最优, 其2、6 h抗压强度分别可达27、33 MPa。珊瑚粉的掺入能够诱导球霰石向文石转化, 抑制了球霰石向热力学最稳定的方解石转化, 并降低最可几孔径, 减少更有害孔隙。

碳酸钙有不同的晶体特征, 使其在各个领域发挥不同的作用, 对碳酸钙晶型、形貌和尺寸的控制是无机材料制备的研究热点。以电石渣为原料制备纳米碳酸钙能够实现变废为宝, 是含钙固废综合利用的研究方向之一。因此在电石渣制备纳米碳酸钙过程中同步实现晶型、形貌的调控, 能够将低附加值的电石渣固废转化为高附加值的纳米碳酸钙产品, 具有良好的环境效应和经济效益。本文总结了电石渣制备纳米碳酸钙的方法, 重点讨论了制备过程中晶型和形貌控制方面的研究进展。结果表明, 在碳酸钙晶体成核和生长的过程中, 控制工艺条件可以通过影响过饱和度进一步实现对晶型和形貌的调控, 且不同种类的添加剂作用机理也不尽相同。热力学、动力学作为控制结晶各过程平衡的基础, 可以用来解释各影响因素的作用机理。