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Synthesis of Discrete CHA Zeolite Nanocrystals without Organic Templates for Selective CO 2 Capture

Authors :
Maxime Debost
Fabien Laine
Paul Benjamin Klar
Philippe Boullay
Julien Grand
Svetlana Mintova
Nicolas Barrier
Nikolai Nesterenko
Lukáš Palatinus
Petr Brázda
Edwin B. Clatworthy
Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire catalyse et spectrochimie (LCS)
Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences (FZU / CAS)
Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS)
Total Research and Technology Feluy ( [TRTF])
Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)
Source :
Angewandte Chemie International Edition, Angewandte Chemie International Edition, 2020, 59 (52), pp.23491-23495. ⟨10.1002/anie.202009397⟩, Angewandte Chemie, Angewandte Chemie, Wiley-VCH Verlag, inPress, ⟨10.1002/ange.202009397⟩, Angewandte Chemie International Edition, Wiley-VCH Verlag, In press, ⟨10.1002/anie.202009397⟩, Angewandte Chemie, Wiley-VCH Verlag, In press, ⟨10.1002/ange.202009397⟩, Angewandte Chemie International Edition, Wiley-VCH Verlag, 2020, 59 (52), pp.23491-23495. ⟨10.1002/anie.202009397⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
Wiley, 2020.

Abstract

International audience; Small-pore zeolites such as chabazite (CHA) are excellent candidates for the selective separation of CO2; however, the current synthesis involves several steps and the use of organic structure-directing agent (OSDA), increasing their cost and energy requirements. We report the synthesis of small-pore zeolite crystals (aluminosilicate) with CHA-type framework structure by direct synthesis in a colloidal suspension containing a mixture of inorganic cations only (Na+, K+, and Cs+). The location of CO2 molecules in the host structure was revealed by 3D electron diffraction (3D ED). The high sorption capacity for CO2 (3.8 mmol g−1 at 121 kPa), structural stability and regenerability of the discreate CHA zeolite nanocrystals is maintained for 10 consecutive cycles without any visible degradation. The CHA zeolite (Si:Al=2) reaches an almost perfect CO2 storage capacity (8 CO2 per unit cell) and high selectivity (no CH4 was adsorbed).

Details

ISSN :
15213757, 00448249, 14337851, and 15213773
Volume :
132
Database :
OpenAIRE
Journal :
Angewandte Chemie
Accession number :
edsair.doi.dedup.....3c959399e83f85527c8fb3a5bb3e4b9f
Full Text :
https://doi.org/10.1002/ange.202009397