Hebei Messi Biology Co., Ltd. gab bekannt, dass wasserfreies Magnesiumcarbonat (MgCO₃) ein Einkristall des normalen Magnesiumcarbonat-Salzes ist, das in der Natur hauptsächlich als Magnesit vorkommt und der Calcitstruktur sowie dem trigonalen Kristallsystem angehört. Aufgrund seiner Vorteile wie hoher thermischer Zersetzungstemperatur, hoher Wärmeaufnahme, großer Menge an Kohlendioxid (CO₂), die bei der Zersetzung entsteht, hoher Reaktivität des Zersetzungsprodukts Magnesiumoxid (MgO) und Flammschutz bietet wasserfreies Magnesiumcarbonat vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Wärmedämmung, Hochtemperaturbeständigkeit und Brandschutzdämmung. Gleichzeitig zeichnet sich wasserfreies Magnesiumcarbonat durch vielfältige Kristallmorphologien und hohe Kosteneffizienz aus und ist somit ein multifunktionales anorganisches Feinwerkstoff. Es wird häufig als Additiv in Funktionskeramiken und Kohlenstoffanoden, als Template für die Synthese von porösem Kohlenstoff und anderen hierarchisch strukturierten Materialien, als hervorragender Träger für Pharmazeutika und Adsorbentien, als Raffinationsmittel für Magnesiumlegierungen sowie als Katalysator, Sintermittel, Template und anorganisches Porenbildner eingesetzt. Es besitzt ein hohes industrielles Anwendungspotenzial und stößt im Bereich der neuen Werkstoffe auf großes Interesse.
Durch hydrothermale Reaktion bei 180 °C über 24 h wurden wasserfreie Magnesiumcarbonatkristalle mit unregelmäßigen, blütenartigen und kugelförmigen Strukturen und einer durchschnittlichen Partikelgröße von 15–20 μm unter Verwendung von Magnesiumchlorid als Magnesiumquelle, Harnstoff als Fällungsmittel und Natriumcitrat als Additiv synthetisiert. Dies erklärt jedoch nur vorläufig die Entwicklung der Kristallmorphologie unter dem Einfluss von Natriumcitrat. Unter Verwendung einer Suspension von Magnesiumhydroxid mit einer Partikelgröße von 200–300 nm als Magnesiumquelle und Kaliumcitrat als Additiv wurden durch Hydrothermalreaktion bei 120–150 °C und 0,3–0,7 MPa mit kontinuierlicher CO₂-Gaszufuhr über 6 h wasserfreie Magnesiumcarbonatkristalle mit rhomboedrischer Blockform und einem mittleren Durchmesser von 2–4 μm erhalten. Dies zeigte, dass Kaliumionen das Kristallwachstum fördern, jedoch eine relativ hohe Partikelgröße der Ausgangsmaterialien erfordern. Wasserfreies Magnesiumcarbonat wurde auch durch Mikrowellenbehandlung von Magnesiumsulfat, Harnstoff und Natriumhydroxid als Additiv hergestellt. Mit diesem Verfahren lässt sich wasserfreies Magnesiumcarbonat mit regelmäßiger Morphologie und einheitlicher Größe in einem Schritt gewinnen.
Stäbchenförmige Magnesiumcarbonat-Trihydrat-Vorstufen (MgCO₃·3H₂O) wurden unter Verwendung von Magnesiumchlorid-Hexahydrat und Ammoniumhydrogencarbonat als Ausgangsmaterialien synthetisiert. Wasserfreies Magnesiumcarbonat wurde aus MgCO₃·3H₂O durch eine hydrothermale Reaktion mit Ammoniumchlorid (NH₃,Cl) hergestellt. Alternativ wurde wasserfreies Magnesiumcarbonat durch Mischen von MgCO₃·3H₂O mit einer Lösung aus Wasser und Ethylenglykol und Einleitung von CO₂ bei 150 °C gewonnen. Dieses Verfahren ist einfach und unkompliziert. Ultrafeines MgCO₃·3H₂O wurde in einem Stator-Rotor-Reaktor hergestellt und anschließend einer hydrothermalen Reaktion unterzogen, um wasserfreie Magnesiumcarbonat-Kristalle zu erhalten. Magnesiumsulfat wurde aus leicht kalziniertem Magnesitpulver und Ammoniumsulfatlösung hergestellt. Das Magnesiumsulfat wurde anschließend mit Ammoniumcarbonatlösung vermischt, um das Zwischenprodukt Magnesiumammoniumcarbonat-Tetrahydrat zu erhalten. Wasserfreie Magnesiumcarbonat-Whiskers wurden durch Tieftemperaturpyrolyse des Zwischenprodukts gewonnen. Dieses Verfahren nutzt einen vollständigen Kreislaufprozess, der zu einer hohen Produktreinheit führt, jedoch ist der Herstellungsprozess komplex. Wasserfreies Magnesiumcarbonatpulver wurde durch hydrothermale Reaktion von Harnstoff mit verschiedenen Magnesiumverbindungen, darunter metallisches Magnesiumpulver, Magnesiumhydroxid, Magnesiumchlorid und Magnesiumsulfat, bei 160 °C über 30 Stunden hergestellt. Die Reaktionszeit war jedoch relativ lang.
Die Herstellung wasserfreier Magnesiumcarbonatkristalle erfolgt derzeit hauptsächlich mit analytischen und reinen chemischen Reagenzien wie löslichen Magnesiumsalzen und -carbonaten als Rohstoffe. Dies ist mit hohen Synthesekosten, geringer Wirtschaftlichkeit und dem Risiko der Umweltbelastung durch Nebenprodukte verbunden. Die Herstellung wasserfreier Magnesiumcarbonatkristalle aus natürlichen Magnesitmineralien bietet die Vorteile einer breiten Verfügbarkeit der Rohstoffe und niedriger Kosten. Sie birgt das Potenzial für eine industrielle Produktion und steigert die Wertschöpfung von Magnesitmineralien erheblich. MgCO₃·3H₂O ist thermodynamisch metastabil und wird häufig als Zwischenprodukt bei der Herstellung von basischem Magnesiumcarbonat (4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O) verwendet. MgCO₃·3H₂O-Kristalle wurden unter Verwendung von Magnesit als Rohmaterial hergestellt, und mikro-/nanoskalige wasserfreie Magnesiumcarbonat-Kristalle wurden unter Verwendung von Magnesit als Vorstufe synthetisiert. Die Auswirkungen der hydrothermalen Temperatur, der hydrothermalen Zeit und des Massenverhältnisses von Feststoff zu Flüssigkeit (m(MgCO₃·3H₂O):m(deionisiertes Wasser)) auf die Mikrostruktur und Phasenzusammensetzung der Produkte wurden untersucht, und der Bildungsmechanismus von wasserfreiem Magnesiumcarbonat unter NH₄Cl-Zugabe wurde analysiert.