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Comprehensive examination of dehydroxylation of kaolinite, disordered kaolinite, and dickite: Experimental studies and density functional theory

Izadifar, Mohammadreza 1; Thissen, Peter 1; Steudel, Annett 2; Kleeberg, Reinhard; Kaufhold, Stephan; Kaltenbach, Jonas 1; Schuhmann, Rainer 2; Dehn, Frank 3; Emmerich, Katja 2
1 Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Kompetenzzentrum für Materialfeuchte (CMM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Kaolins and clays are important rawmaterials for production of supplementary cementitious materials and geopolymer precursors through thermal activation by calcination beyond dehydroxylation (DHX). Both types of clay contain different polytypes and disordered structures of kaolinite but little is known about the impact of the layer stacking of dioctahedral 1:1 layer silicates on optimum thermal activation conditions and following reactivity with alkaline solutions. The objective of the present study was to improve understanding of the impact of layer stacking in dioctahedral 1:1 layer silicates on the thermal activation by investigating the atomic structure after dehydroxylation. Heating experiments by simultaneous thermal analysis (STA) followed by characterization of the dehydroxylated materials by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and scanning electron microscopy (SEM) together with first-principles calculations were performed. Density functional theory (DFT) was utilized for correlation of geometry-optimized structures to thermodynamic stability. The resulting volumes of unit cells were compared with data from dilatometry studies. ... mehr


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000123235
Veröffentlicht am 23.07.2021
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1007/s42860-020-00082-w
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Zitationen: 16
Dimensions
Zitationen: 16
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG)
Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB)
Universität Karlsruhe (TH) – Interfakultative Einrichtungen (Interfakultative Einrichtungen)
KIT-Zentrum Klima und Umwelt (ZKU)
Kompetenzzentrum für Materialfeuchte (CMM)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2020
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 0009-8604, 1552-8367
KITopen-ID: 1000123235
HGF-Programm 34.15.01 (POF III, LK 01) Mineralische Konstruktionsmaterialien
Erschienen in Clays and clay minerals
Verlag Clay Minerals Society
Band 68
Seiten 319-333
Vorab online veröffentlicht am 28.08.2020
Schlagwörter Density functional theory, Dickite, Geopolymer, Kaolinite, Metadickite, Metakaolin
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