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Ettringite via Mechanochemistry: A Green and Rapid Approach for Industrial Application

  • Here, we report on a first mechanochemical synthesis of ettringite, an important cement hydrate phase. The mineral compound ettringite ([Ca3Al(OH)6]2·(SO4)3·26H2O) occurs rarely in nature, but is common for cement-based materials. Ettringite has wide technical application in the ceramic and paper industry. However, its typical wet-chemical synthesis is cumbersome and produces waste water and CO2 emissions. Here, we investigate the first mechanochemical synthesis of ettringite for developing an easy and sustainable alternative for industrial application. The mechanosynthesis was monitored in situ by coupled synchrotron X-ray diffraction (XRD) and infrared thermography (IRT). The consumption of the reactants and the formation of the reaction product were monitored with time-resolved XRD. IRT showed the temperature increase based on the exothermic reaction. The reaction conversion was significantly improved changing the strategy of the mechanosynthesis from a one- to a two-step process.Here, we report on a first mechanochemical synthesis of ettringite, an important cement hydrate phase. The mineral compound ettringite ([Ca3Al(OH)6]2·(SO4)3·26H2O) occurs rarely in nature, but is common for cement-based materials. Ettringite has wide technical application in the ceramic and paper industry. However, its typical wet-chemical synthesis is cumbersome and produces waste water and CO2 emissions. Here, we investigate the first mechanochemical synthesis of ettringite for developing an easy and sustainable alternative for industrial application. The mechanosynthesis was monitored in situ by coupled synchrotron X-ray diffraction (XRD) and infrared thermography (IRT). The consumption of the reactants and the formation of the reaction product were monitored with time-resolved XRD. IRT showed the temperature increase based on the exothermic reaction. The reaction conversion was significantly improved changing the strategy of the mechanosynthesis from a one- to a two-step process. The latter included neat pregrinding of solid reactants followed by a delayed addition of the stoichiometric amount of water. Thus, an increase of reaction conversion from 34 to 94% of ettringite could be achieved.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Julia StrohORCiD, Naveed Zafar Ali, Christiane MaierhoferORCiD, Franziska EmmerlingORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):ACS Omega
Jahr der Erstveröffentlichung:2019
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.3 Strukturanalytik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:ACS Publications
Verlagsort:Washington, DC
Jahrgang/Band:4
Ausgabe/Heft:4
Erste Seite:7734
Letzte Seite:7737
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Freie Schlagwörter:Ettringite; In situ; Mechanochemistry; XRD
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
DOI:10.1021/acsomega.9b00560
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-479016
ISSN:2470-1343
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International
Datum der Freischaltung:24.05.2019
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:06.06.2019
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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