Conception avancée de matériaux zéolithiques pour l'adsorption/séparation des molécules de CO2, N2 et CH4

Ce travail de thèse porte sur l’optimisation des matériaux zéolithiques à petits pores dans le butd'améliorer leur capacité d'adsorption du CO2 et leur efficacité en séparation des gaz. Dans cecontexte, cette étude se concentre sur l'amélioration des performances des zéolithes à traversl'échange ionique, le contrôle de la taille des cristaux et la synthèse de nouveaux adsorbants. Deszéolithes de type Gismondine (GIS) échangées avec des cations Mg2+ ont été synthétiséesdémontrant une meilleure sélectivités pour CO2/N2 et CO2/CH4 grâce à un échange cationiquespartiel avec Mg2+, ce qui influencé la distorsion de la structure et renforcé à la capacité la sélectivité,mettant en avant leur potentiel pour des applications pratiques de capture du CO2. Une méthode desynthèse assistée par graines a été adaptée pour produire des zéolithes P (GIS) de taillenanométrique améliorant de façon notable la cinétique d’adsorption du CO2 en réduisant leslimitations de diffusion plus rapide, issue d’un mécanisme de diffusion intra-cristalline, a conduità des performances accrues dans la séparation dynamique des gaz, dépassant ainsi celle deszéolithes de taille micrométrique. Les zéolithes Levyne (LEV) sont également introduites danscette thèse comme de nouveaux candidats pour l’adsorption du CO2, où un contrôle rigoureux durapport Si/Al et l’usage des graines de taille nanométrique ont permis un ajustement précis dupropriétés d’adsorption. L’étude met en avant l’importance du rapport Si/Al dans l’optimisation dela sélectivité et de la capacité d’adsorption du CO2 ainsi que du comportementadsorption−désorption positionnant la zéolithe LEV comme un matériau prometteur pour laséparation du gaz. Ces résultats illustrent comment du techniques de synthèse adoptées, associéesà l’optimisation de l’échange cationique, au contrôle de la taille cristalline et l’ajustement durapport Si/Al, peuvent significativement améliorer les performances des zéolithes dans lestechnologies de capture du carbone et la séparation des gaz à haute efficacité énergétique.