玄武岩机械碳酸化的 SEM EDS 表征 飞纳电镜 Phenom ProX 应用案例

飞纳电镜 Phenom ProX 扫描电镜能谱一体机用于玄武岩机械碳酸化样品的形貌和元素分析。检测重点包括颗粒破碎与团聚、表面粗糙化以及 Si、Mg、Fe、C、Ca、Al 等元素的空间分布。

样品与检测任务

图1  不同处理条件下玄武岩颗粒的 SEM 形貌

SEM 形貌观察结果

原始样品以较完整的块状颗粒为主。高能研磨后，颗粒表面变粗糙，细颗粒附着并重新聚集。较高球粉比条件下，可观察到微细颗粒形成新的较大团聚体。

原始玄武岩 Dv(50) 为 24.5 μm；500 rpm、40 b/p 条件下 Dv(50) 约为 307 μm，Dv(90) 约为 879 μm。结合 SEM 图像，粒径增大可解释为破碎后细颗粒的团聚，而非颗粒未发生破碎。

SEM EDS 元素分析结果

图2  原始玄武岩及处理后样品的元素面扫描和点分析

图3  较高球粉比样品的 SEM EDS 分析

处理后团聚颗粒仍以 Si、Fe、Mg 等元素为主，各元素总体呈较随机分布，局部区域可观察到特定元素富集。SEM 与 EDS 结果用于讨论玄武岩在破碎、溶解、团聚和重构过程中的变化。

结果判读与方法边界

研究中，较高球粉比条件下经过约 8 周，CaCO₃ 含量增加约 1.75–2 g/250 g 玄武岩；40 b/p 条件下样品的放热量约为 160 J/gSCM，原始玄武岩约为 30 J/gSCM。

图4  不同机械碳酸化条件下的 R3 等温量热结果

应用问答

Phenom ProX 在该案例中完成哪些检测？

完成玄武岩颗粒形貌观察以及 Si、Mg、Fe、C、Ca、Al 等元素的面扫描和点分析。

SEM EDS 结果能否直接作为碳矿化结论？

不能。该研究使用 XRD、TGA 等方法进一步验证碳酸盐形成。

研究信息

研究论文：doi：10.1021/acssuschemeng.6c00877