TWI678336B - 原位生成具有粒子包覆之缺陷型碳酸鈣晶鬚的合成系統暨其原位合成方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出了一種生產碳酸鈣晶鬚的原位合成系統，其包含一石灰爐將石灰石加熱分解成生石灰與二氧化碳廢氣、一石灰消化槽加水消化該生石灰成為氫氧化鈣石灰乳、一晶型誘導劑調配槽混和該氫氧化鈣石灰乳與作為晶型誘導劑的水溶性鎂鹽成為混和液、以及一原位合成反應槽在該混和液中通入該二氧化碳廢氣作為反應氣體進行曝氣反應，以形成具有粒子包覆之缺陷型碳酸鈣晶鬚，其中該具有粒子包覆的缺陷型碳酸鈣晶鬚的表面積較未受到該類球形碳酸鈣包覆的純相無缺陷型碳酸鈣晶鬚的表面積提高至少150%。

Description

原位生成具有粒子包覆之缺陷型碳酸鈣晶鬚的合成系統 暨其原位合成方法

本發明大體上與一種碳酸鈣晶鬚的合成系統有關，更具體言之，其係關於一種可原位(in-situ)生成碳酸鈣晶鬚與類球型碳酸鈣的合成系統暨其原位合成方法。

碳酸鈣是地殼中最豐富的礦產資源之一，其在許多的工業生產應用中都起到重要作用，例如碳酸鈣微粉已廣泛地應用於塑膠、橡膠、油墨、造紙等工業中作為無機填料之用。目前工業上應用的碳酸鈣產品主要有重鈣和輕鈣兩種，其中重鈣主要來源於自然界的礦產資源，如方解石、石灰石和大理石。而輕鈣，又稱為沉澱碳酸鈣，其主要是透過碳酸根(CO^3-)與鈣離子(Ca²⁺)反應而沉澱生成的輕質碳酸鈣。碳酸鈣的分子組成雖然一樣，但是其在生成與沉澱的過程中會產生不同晶型或結構，所表現出來的物化性質也會有顯著差異。

業界多年前就發現纖維型態的無機礦物具有特殊的材料強化功能，例如目前纖維強化塑膠(fibre-reinforced plastic,FRP)等以聚合物為基質的複合材料應用，而近年的研究更發現晶鬚型態的碳酸鈣具有非常優良的強化與增韌性能。晶鬚是指以單晶形式生長的短纖維，由於結晶型態缺陷極少，其會具有極 高的強度、彈性模量、耐熱隔熱性能，而且作為增強材料使用時具有比短纖維材料更好的加工性能，但存在適量表面缺陷或附著適量雜質之晶鬚，對於本身強度無太大影響，可些許提高比表面積，利於高分子基材與晶鬚之結合，並且給予半結晶性高分子更多成核點，讓補強效果更加明顯。以碳酸鈣晶鬚作為填料可以改善塑膠製品的力學、阻燃、耐熱以及加工等特性，或是改善油墨的光澤度與透明度以用於製備高檔紙張，以及可用作為摩擦材料以提高耐磨性。因此，現今碳酸鈣晶鬚具有廣泛的應用前景。

現今業界關於碳酸鈣晶鬚的生產仍有需多方面有改善的空間，例如如何有效地提高晶鬚的產量、降低所需使用的添加劑含量以節省成本並避免汙染、以及對碳酸鈣晶鬚進行表面修飾以進一步增強其功效等。如何達成上述這些訴求是現在本領域的技藝人士所急需努力研究開發者。

為了讓閱者對本發明之面向有基本的了解，以下段落提出了本發明的簡要說明。此概要並非是本發明內容詳盡的綜覽，並未意欲要表明本發明的所有關鍵或必要元件或是要限定本發明之範疇，其訴求僅在於對後續所將探討的本發明細節描述先以簡化的形式提出其中的某些概念。

本發明的目的即在於提出一種碳酸鈣晶鬚合成系統及其相關製程，其能夠合成出缺陷型碳酸鈣晶鬚以及原位生成附著在該碳酸鈣晶鬚表面的類球形碳酸鈣，且其製程所需使用的添加劑較少，可以有效節省成本並避免汙染。

本發明的面向之一在於提出一種生產碳酸鈣晶鬚的原位合成系統，其包含一石灰爐，可在高溫環境下將石灰石加熱分解成生石灰與二氧化碳廢氣、一石灰消化槽，可加水消化該生石灰成為氫氧化鈣石灰乳、一晶型誘導劑調配槽，可以一定比例混和該氫氧化鈣石灰乳與作為晶型誘導劑的水溶性鎂鹽 成為混和液、以及一原位合成反應槽，在該混和液中通入該二氧化碳廢氣作為反應氣體以進行曝氣反應，同時形成缺陷型碳酸鈣晶鬚以及類球形碳酸鈣，其中多個該類球形碳酸鈣以粒子的型態包覆在該缺陷型碳酸鈣晶鬚的周圍，使得該具有粒子包覆的缺陷型碳酸鈣晶鬚的表面積較未受到該類球形碳酸鈣包覆的純相無缺陷型碳酸鈣晶鬚的表面積提高至少150%。

本發明的另一面向在於提出一種形成碳酸鈣晶鬚與類球型碳酸鈣的原位合成方法，其步驟包含在高溫環境下將石灰石加熱分解成生石灰與二氧化碳廢氣、加水消化該生石灰成為氫氧化鈣石灰乳、將該氫氧化鈣石灰乳與作為晶型誘導劑的水溶性鎂鹽以一定比例混和成混和液、以及在該混和液中通入該二氧化碳廢氣進行曝氣反應，以原位合成出缺陷型碳酸鈣晶鬚以及附著在該碳酸鈣晶鬚表面的類球形碳酸鈣，其中該缺陷型碳酸鈣晶鬚的表面缺陷與該類球形碳酸鈣增加該碳酸鈣晶鬚的表面粗糙度並提高該碳酸鈣晶鬚的表面積至少150%。

本發明的這類目的與其他目的在閱者讀過下文中以多種圖形與繪圖來描述的較佳實施例細節說明後必然可變得更為明瞭顯見。

101‧‧‧石灰爐

102‧‧‧石灰爐廢氣

103‧‧‧石灰消化槽

104‧‧‧晶型誘導劑調配槽

105‧‧‧原位合成反應槽

106‧‧‧過濾水洗機

107‧‧‧除水烘乾機

108‧‧‧漿料分流單元

110‧‧‧曝氣岐管

本說明書含有附圖併於文中構成了本說明書之一部分，俾使閱者對本發明實施例有進一步的瞭解。該些圖示係描繪了本發明一些實施例並連同本文描述一起說明了其原理。在該些圖示中：第1圖繪示出根據本發明實施例在批次生產模式下形成碳酸鈣晶鬚與類球型碳酸鈣的原位合成方法；第2圖繪示出根據本發明實施例在連續生產模式下形成碳酸鈣晶鬚與類球 型碳酸鈣的原位合成方法；第3圖繪示出曝氣岐管在原位合成反應槽中的設置態樣；第4圖和第5圖分別為本發明碳酸鈣晶鬚產物在較小倍率下與較大倍率下的掃描式電子顯微鏡圖像；以及第6圖為一般碳酸鈣晶鬚產物在較小倍率下的掃描式電子顯微鏡圖像。

須注意本說明書中的所有圖示皆為圖例性質，為了清楚與方便圖示說明之故，圖示中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現，一般而言，圖中相同的參考符號會用來標示修改後或不同實施例中對應或類似的元件特徵。

在下文的本發明細節描述中，元件符號會標示在隨附的圖示中成為其中的一部份，並且以可實行該實施例之特例描述方式來表示。這類的實施例會說明足夠的細節俾使該領域之一般技藝人士得以具以實施。為了圖例清楚之故，圖示中可能有部分元件的厚度會加以誇大。閱者須瞭解到本發明中亦可利用其他的實施例或是在不悖離所述實施例的前提下作出結構性、邏輯性、及電性上的改變。因此，下文之細節描述將不欲被視為是一種限定，反之，其中所包含的實施例將由隨附的申請專利範圍來加以界定。

在下文中會提及的本發明之內容，尤其是用於生產包含缺陷型碳酸鈣晶鬚以及附著在該碳酸鈣晶鬚表面的類球形碳酸鈣的合成方法之步驟與其他細節，應了解此等技術細節及具體實例亦適用於本發明產物及其用途。

在本發明所用之術語中，「漿液(slurry)」或「懸浮液(suspension)」詞包含不可溶固體及水及視情況選用之其他添加劑，且通常含有大量固體且因此更黏稠且典型地具有比形成其之液體高的密度。

在術語「包含」用於本發明說明書及申請專利範圍之情況下，其不排除具有主要或次要功能重要性之其他非特定要素。若在下文中將群組定義為包含至少一定數目之具體實例，則此亦理解為揭示較佳僅由此等具體實例組成之群組。不論何時使用術語「含有」或「具有」，此等術語意謂等效於如上述所定義之「包含」。

除非有其他特別規定，否則在涉及單數名詞(例如「一(a/an)」或「該(the)」)時使用不定或定冠詞之情況下，此包括該名詞之複數。

以下為本發明的非限定實施例。本發明的碳酸鈣晶鬚原位合成方法含有批次式生產與連續式生產兩種模式，其流程方塊圖分別揭示在第1圖與第2圖。

請參照第1圖，其繪示出根據本發明實施例在批次生產模式下形成碳酸鈣晶鬚與類球型碳酸鈣的原位合成方法。步驟的一開始首要先製備氧化鈣作為反應原料之用。石灰石原料會先在石灰爐101中高溫分解成生石灰(氧化鈣，CaO)與高溫的高濃度二氧化碳(CO₂)廢氣，其反應式如下方式(1)所示：CaCO ₃ → CaO+CO ₂ (1)

凡是以碳酸鈣(CaCO₃)為主要成分的天然岩石，如石灰岩、白堊岩、白雲石等，都可以在此步驟中作為石灰石原料的來源用來生產石灰。石灰爐101可為機械化立窯、半機械化立窯以及回轉窯、沸騰爐等高溫加熱設備，石灰石原料在其中以850℃~1100℃的溫度煆燒分解。分解反應後廢氣中的二氧化碳濃度約介於35%-50%之間。

在高溫分解石灰石形成生石灰後，接下來將所形成的生石灰在石灰消化槽103中加水消化形成氫氧化鈣(Ca(OH)₂)石灰乳，也稱為熟石灰或消石灰，以作為後續原位合成方法的反應原料之用，其反應式如下方式(2)所示： CaO+H ₂ O → Ca(OH) ₂ (2)

水與生石灰可以1：4~1：9的比例混合。所形成的氫氧化鈣石灰乳在石灰消化槽103內高速攪拌均勻，並經由多次沉降分級與除渣動作去除底部沉降粗粒和渣滓以得到精製的原料漿液。石灰消化反應中會放熱，其消化溫度維持在45℃~65℃之間為佳，其中上述反應所得到的氫氧化鈣產物的比表面積(BET)需介於8~15m²/g(平方公尺/公克)之間，以滿足原料後續反應中所需的吸附效率。

在完成氫氧化鈣之石灰乳之製備後，等石灰乳降溫至接近常溫，接著在晶型誘導劑調配槽104中將該氫氧化鈣石灰乳與作為晶型誘導劑的水溶性鎂鹽以一定比例混和成混和液。該水溶性鎂鹽可選自氯化鎂(MgCl₂)、含水氯化鎂(MgCl₂‧6H₂O)、或氟化鎂(MgBr₂)等成分中一種或兩種以上的組合，其存在於石灰乳中將可促使後續製程中所形成的亞穩態針狀文石碳酸鈣晶體定向生長而成為晶鬚態(whisker)。此調配步驟中會控制石灰乳濃度和晶型誘導劑的濃度，使得混合液中投料的鎂離子(Mg²⁺)與鈣離子(Ca²⁺)的莫耳比例約介於2~6之間。加入的鎂鹽過少，會導致反應存在嚴重批次差異、產物產量過少，加入的鎂鹽過多會導致整個製程成本增加且其廢液處理不易。晶型誘導劑調配槽104可包含回收中轉槽、回收處理槽、以及濃度控制槽等部位。在製程中鎂離子並不會被消耗，其殘留於產物之部分在後續水洗過程中會被洗去，晶型誘導劑調配槽10可將反應過後的晶型誘導劑回收再利用，以減少鎂鹽用量與處理成本。

在調配好氫氧化鈣石灰乳與晶型誘導劑的混合液後，接下來則要進行氫氧化鈣與二氧化碳的曝氣反應。之前石灰石鍛燒製程中所收集的二氧化碳廢氣在此階段會通入原位合成反應槽105中，來與槽內混合液中的氫氧化鈣反應，其反應式如下方式(3)所示：Ca(OH) ₂ +CO ₂ → CaCO ₃ (3)

此曝氣反應所生成的碳酸鈣都是以亞穩態存在的文石(Aragonite)，其在正常狀態下會在極短時間內轉換成最穩態的方解石(Calcite)，但由於鎂基晶型誘導劑的加入之故，碳酸鈣的亞穩態與最穩態之間的能量壁壘會增加，阻止碳酸鈣往最穩態發展而繼續以文石態定向生長，最終成為晶鬚。此階段所使用的原位合成反應槽105可為不鏽鋼管槽體，其容易實現高徑比至少大於等於10的反應器，達到工業化生產需求。原位合成反應槽105內可具有多個曝氣岐管，如第3圖所示，其環設在原位合成反應槽105的底部且會與原位合成反應槽105的側壁呈一向槽底傾斜的角度，如30-70°。曝氣岐管110可將該二氧化碳廢氣通入氫氧化鈣石灰乳與晶型誘導劑混和液中，且可進行個別曝氣岐管110的開關動作。此曝氣岐管110的開關組態以及朝向槽底的環形設置可在混合液內產生規律的氣流來使曝氣反應更為均勻，其中通入該混和液中的廢氣流量可為100L/min-1000L/min(公升/分鐘)，其中二氧化碳在該廢氣中的濃度約為8%-25%。原位合成反應槽105高徑比的晶體成長環境可延長反應氣體滯留在反應液中的時間，而曝氣岐管所產生的二氧化碳氣體湍流可翻攪混和液，以增加反應氣體的利用率。

原位合成反應槽105內的製程溫度則較佳維持在70℃~90℃之間，其可透過加入水蒸氣、高溫二氧化碳廢氣、或是直接使用加熱器之方式來達成。此原位合成反應槽105具有自發的粉體粒徑與鈍化表面之調控機制，反應液中初成核之粉體將會受到槽內的氣流與液流往上帶，其懸浮在反應液中直到成長至特定粒徑後，因重量增加往下沉而脫離主要反應區。因此所製得的碳酸鈣晶鬚的粒徑相當集中。此外在反應過程中，如果採用通入蒸氣之方式來加熱石灰乳，此舉可逐漸稀釋反應液中鎂離子誘導劑之濃度，進而達到本發明所需之類球型碳酸鈣的生成條件，使得該類球型碳酸鈣原位生成並附著於碳酸鈣晶鬚表面生成，形成原生表面修飾碳酸鈣晶鬚，此特徵在後述的實施例中會有詳細說明。

在碳酸鈣晶鬚反應完成後，接下來反應液會在過濾水洗機106處進行 過濾與洗滌的動作，經由過濾收集初產物，並且將濾液回收至晶型誘導劑調配槽104使晶型誘導劑得以再被利用，初產物水再經過洗滌去除殘留之誘導劑。最後過濾洗滌過後的反應產物會在儲水烘乾機107處以140℃~180℃的溫度烘乾去除水分，最終得到粒徑一致、高純度的碳酸鈣晶鬚。該碳酸鈣晶鬚的長徑比約介於10~25之間，直徑介於0.5-5um之間。

現在參照第2圖，其繪示出根據本發明實施例在連續生產模式下形成碳酸鈣晶鬚與類球型碳酸鈣的原位合成方法。第2圖所示實施例與第1圖的實施例大同小異，差異僅在於多了一個漿料分流單元108來達成連續生產效果。漿料分流單元108可為水旋風分離器，經過水旋風分離後的漿料會分成高濃度含粗粒徑之漿料，以及低濃度小粒徑之漿料，其中高濃度漿料與低濃度漿料的比例約為8~11。漿料分流單元108在連續生產模式下會於反應進行一段時間後啟動，其將直徑3μm(微米)以下的低濃度產物漿料回流至晶型誘導劑調配槽104處準備再次進行原位合成反應。同時，含有直徑大於3μm產物的高濃度漿料則繼續送往過濾水洗機106與處水烘乾機107進行過濾、洗滌、及烘乾動作。如此的粒徑分流機制優點在於可提供連續生產效果，其不需如批次生產模式般等整槽的混和液都反應完全才能進行後續處理，也可改善批次反應時需要將大量物料預先加熱的動力成本，同時也能得到粒徑一致的碳酸鈣晶鬚產物。

接下來段落要對本發明實施例進行個別說明：

[實施例1]

此實施例使用批次生產模式，整個原位合成反應槽105的有效反應體積約為100公升，晶型誘導劑調配槽104中投料的鎂離子(Mg²⁺)與鈣離子(Ca²⁺)莫耳比例約介於1~3之間，氫氧化鈣在整體混和液中的重量百分比為1~10%。從曝氣岐管110通入的廢氣流量約為150~800L/min，其中的二氧化碳濃度約為8~25%，溫 度約為20~50度。整個原位合成反應採用通入蒸氣的方式來恆定加熱，如此在保持反應溫度的同時還可逐漸稀釋反應液中鎂離子誘導劑之濃度。由於反應的過程中作為晶型誘導劑的鎂離子濃度逐漸被稀釋之故，最終產物會得到具有表面缺陷與粒子包覆的缺陷型碳酸鈣晶鬚，其長徑比提升至約20，直徑約2μm。再者，碳酸鈣晶鬚產物的結構如第4圖和第5圖所示，其分別為碳酸鈣晶鬚在較小倍率下與較大倍率下的掃描式電子顯微鏡(SEM)圖像。從第4圖中可以看到，在此非恆定反應環境下生成的碳酸鈣晶鬚會具有表面缺陷，凹凸不平的表面使其粗糙度與表面積都會增大。另一方面，如第5圖所示，由於反應過程中鎂離子濃度逐漸下降，此反應也會原位合成出類球形狀的碳酸鈣，其以小顆粒子的形式直接附著在缺陷型碳酸鈣晶鬚的表面，使整體碳酸鈣產物的表面積至少提高150%，比表面積(BET)介於2~3m²/g，產率約為90%。此批次生產方法的優點在於產物合成的當下即同時完成了表面改質、修飾、功能性第二產物(類球形碳酸鈣)同步生成的動作，節省製程成本與工序，但產量會較連續生產方式的小。

[對照例1]

此對照例也是採用批次生產模式，整個原位合成反應槽105的有效反應體積約為100公升，晶型誘導劑調配槽104中投料的鎂離子(Mg²⁺)與鈣離子(Ca²⁺)的莫耳比例約介於1~3之間，氫氧化鈣在整體混和液中的重量百分比為1~10%。從曝氣岐管110通入的廢氣流量約為150~1000L/min，其中的二氧化碳濃度約為8~25%，溫度約為20~50度。與前述實施例1不同的是，此例的合成反應是使用一般的加熱器恆定加熱的方式，如此其反應液中鎂離子誘導劑之濃度並不會被稀釋改變。其最終碳酸鈣晶鬚產物的結構如第6圖所示，在此恆定反應環境下所生成的碳酸鈣晶鬚較為粗短，其長徑比僅有10左右，直徑約為3.5μm。再者，這類碳酸鈣晶鬚並沒有產生表面改質修飾的效果，其表面平整無缺陷，且無同時產 生的類球形碳酸鈣作為功能性第二產物，整體碳酸鈣產物的表面積沒有提高，比表面積(BET)僅介於0.8~1.2m²/g之間，產率約為90%。

[實施例2]

此實施例使用連續生產模式，其漿料分流單元108採用水旋風分離器來對混和液進行濃縮與分流動作。整個原位合成反應槽105的有效反應體積約為100公升，晶型誘導劑調配槽104中投料的鎂離子(Mg²⁺)與鈣離子(Ca²⁺)莫耳比例約介於3~4之間，氫氧化鈣在整體混和液中的重量百分比為1~10%。從曝氣岐管110通入的廢氣流量約為150~1000L/min，其中的二氧化碳濃度約為8~25%，溫度約為50~90度，通入的高溫二氧化碳可同時用來維持系統反應溫度。在反應進行一段時間後漿料分流單元108會啟動，其將含有長徑比約10、直徑3μm以上的碳酸鈣晶鬚產物的高濃度漿料送往過濾水洗機106與除水烘乾機107進行過濾水洗烘乾之工序。含有直徑未達3μm的碳酸鈣晶鬚的低濃度漿料一起回流至晶型誘導劑調配槽104準備進行再次反應。漿料分流單元108會在反應期間持續進行，於處理系統總體機1~4個循環數後關閉，每3~4小時取料0.5kg~2kg。期間晶型誘導劑調配槽104會持續加料讓系統的pH值維持在8~9.5之間。此連續生產方式之優點在於可達到收料時不中斷反應、粒徑控制、反應系統穩定、誘導劑再利用的生產模式，其產量較批次生產方式大，但是使用高溫氣體而非水蒸氣維持反應溫度之方式較不能彰顯原位生成類球形碳酸鈣功能性第二產物的優點。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (9)

1. 一種生產碳酸鈣晶鬚的原位(in-situ)合成系統，包含：一石灰爐，在高溫環境下將石灰石原料加熱分解成生石灰與二氧化碳廢氣；一石灰消化槽，連接該石灰爐，其中該石灰消化槽係配置以加水消化該生石灰成為氫氧化鈣石灰乳；一晶型誘導劑調配槽，連接該石灰消化槽，其中該晶型誘導劑調配槽係配置以混和該氫氧化鈣石灰乳與作為晶型誘導劑的水溶性鎂鹽成為混和液；以及一原位合成反應槽，連接該晶型誘導劑調配槽與該石灰爐，其中該原位合成反應槽係配置以在該混和液中通入該二氧化碳廢氣作為反應氣體以進行曝氣反應，並通入水蒸氣使該曝氣反應的溫度維持在70℃-90℃之間並逐漸稀釋該混合液中鎂離子的濃度，以同時形成缺陷型碳酸鈣晶鬚以及類球形碳酸鈣，其中多個該類球形碳酸鈣以粒子的型態包覆在該缺陷型碳酸鈣晶鬚的周圍，使得該具有粒子包覆的缺陷型碳酸鈣晶鬚的表面積較未受到該類球形碳酸鈣包覆的純相無缺陷型碳酸鈣晶鬚的表面積提高至少150%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之生產碳酸鈣晶鬚的原位合成系統，更包含一漿料分流單元，該漿料分流單元連接該原位合成反應槽與該晶型誘導劑調配槽，並於連續生產時在反應進行一段時間後啟動，其中該漿料分流單元將該混和液中所生成直徑3um以下的該缺陷型碳酸鈣晶鬚以及部分該混和液回流至該晶型誘導劑調配槽，並同時將直徑大於3um的該缺陷型碳酸鈣晶鬚以及部分該混和液送至過濾水洗機與除水烘乾機來取得產物。
3. 如申請專利範圍第2項所述之生產碳酸鈣晶鬚的原位合成系統，其中該漿料分流器為水旋風分離器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之生產碳酸鈣晶鬚的原位合成系統，其中該原位合成反應槽為高徑比至少10的不鏽鋼管槽體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之生產碳酸鈣晶鬚的原位合成系統，更包含多個曝氣岐管，設置在該原位合成反應槽的底部周圍並與該原位合成反應槽的側壁呈一向槽底傾斜的角度，該曝氣岐管用來將該二氧化碳廢氣通入該混和液中。
6. 如申請專利範圍第1項所述之生產碳酸鈣晶鬚的原位合成系統，其中該混和液中的鎂離子與鈣離子的莫耳比例介於1~4之間。
7. 一種形成碳酸鈣晶鬚與類球型碳酸鈣的原位(in-situ)合成方法，包含：在高溫環境下將石灰石原料加熱分解成生石灰與二氧化碳廢氣；加水消化該生石灰成為氫氧化鈣石灰乳；將該氫氧化鈣石灰乳與作為晶型誘導劑的水溶性鎂鹽以一定比例混和成混和液；以及在該混和液中通入該二氧化碳廢氣進行曝氣反應並通入水蒸氣使該曝氣反應的溫度維持在70℃-90℃之間並逐漸稀釋該混合液中鎂離子的濃度，以原位合成出缺陷型碳酸鈣晶鬚以及附著在該碳酸鈣晶鬚表面的類球形碳酸鈣，其中該缺陷型碳酸鈣晶鬚的表面缺陷與該類球形碳酸鈣增加該碳酸鈣晶鬚的表面粗糙度並提高該碳酸鈣晶鬚的表面積至少150%。
8. 如申請專利範圍第7項所述之形成碳酸鈣晶鬚與類球型碳酸鈣的原位合成方法，其中該碳酸鈣晶鬚的長徑比介於10~25之間且直徑介於0.5-5μm之間。
9. 如申請專利範圍第7項所述之形成碳酸鈣晶鬚與類球型碳酸鈣的原位合成方法，其中通入該混和液中的該二氧化碳廢氣的流量為100L/min-1000L/min，濃度為8-25%。