La recherche sur l'application des mâchefers de carbure de calcium pour la séquestration du carbone se concentre principalement au niveau macroscopique, tandis que les études révélant le mécanisme de fixation du carbone des mâchefers à l'échelle microscopique sont rares. L'effet des impuretés diverses dans les mâchefers sur leur activité d'adsorption du CO₂ reste incertain. À cet égard, en analysant la composition des phases des mâchefers avant et après calcination par diffraction des rayons X, et en utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité, les surfaces cristallines à faible indice les plus stables CaO-CaO(0 0 1), CaO-Fe_2O₃(0 0 1), CaO-Al_2O₃(1 1 1), CaO-MgO(1 0 0), CaO-SiO₂(00 1) ont été modélisées pour simuler les performances d'adsorption des amas de CaO sur diverses surfaces de support impures et dopées, ainsi que l'adsorption des molécules de CO2 par CaO supporté sur chaque surface. L'énergie d'adsorption, le transfert électronique, la densité d'états et la densité de charge différentielle des systèmes d'adsorption ont été analysés. Les résultats montrent que le SiO₂ n'affecte pas significativement le processus d'adsorption; quatre surfaces de support différentes améliorent la résistance au frittage des mâchefers, avec une force d'interaction décroissante dans l'ordre Al_2O₃>Fe_2O₃>MgO>CaO. L'énergie d'adsorption sur la surface supportée par Al_2O₃ est de –8.82 eV, ce qui est respectivement 1,24, 2,45 et 3,69 fois celle des surfaces supportées par Fe_2O₃, MgO et CaO; les capacités d'adsorption du CO₂ par les surfaces supportées CaO sont proches, avec des transferts électroniques des amas de support CaO sur les surfaces CaO, Fe_2O_3, Al_2O_3 et MgO de 0,67, 0,68, 0,71 et 0,66 e respectivement; la présence d'impuretés améliore efficacement la résistance au frittage des mâchefers en tant que matériau à base de CaO, mais n'a pas d'effet évident sur la promotion de l'adsorption du CO₂; comparées aux surfaces de support CaO pures, les surfaces de support dopées supportant CaO ont une plus grande capacité d'adsorption du CO₂, avec des énergie d'adsorption et transferts électroniques respectifs de –4.92 eV et 0.71 e.

Théorie de la fonctionnelle de la densité;Mâchefer;Adsorption CO_2;Résistance au frittage;Déchets industriels solides