CO₂ 스멕타이트 층간 삽입

smectite 점토의 팽창성 층간 구조에 CO₂가 물리적으로 삽입되고 벽돌 내에 보유되는 메커니즘 (see Koo et al., ACS Omega (2025)).

메커니즘

• 50 bar, 상온 조건에서의 CO₂ 처리는 LKS 벽돌에서 스멕타이트 (001) d-간격을 1.01 → 1.16 nm로 팽창시키며 (see Koo et al., ACS Omega (2025), Fig. 4a), 이는 층간 삽입의 직접적인 증거이다.
• **층간 양이온으로서의 Ca²⁺**는 기준 간격을 ~1.5 nm까지 확장하고 (Fig. 4c), Na⁺ 형태에 비해 CO₂ 보유력을 향상시킨다 (see Koo et al., ACS Omega (2025), Fig. 4b).
• CO₂는 탄산염이 아닌 분자 기체 상태로 저장된다 — FT-IR 및 XRD 분석에서 탄산염 상은 검출되지 않는다 (see Koo et al., ACS Omega (2025), Figs. S₁₃, S₁₈).
• 형태적 구조가 탈착을 억제한다: CO₂의 90% 이상이 분말 상태에서는 탈착되지만, 벽돌 형태는 CO₂를 내부에 보유한다 (see Koo et al., ACS Omega (2025), Figs. 4a–c).

결과

보유 CO₂ 용량(CO₂-storage-capacity-smectite-composite)을 결정짓는 인자: LS(Ca) 초기 37.6 g/kg → 75 h 후 14.9 g/kg; 순수 kaolinite LK 벽돌의 저장량은 0 g/kg.

관련 항목

lignin-aluminosilicate-composite의 CO₂ 저장 메커니즘; 강도 발현과 관련된 lignin-kaolinite-electrostatic-cross-linking과 병행하여 작용한다.