Cu-SSZ-13/碳化硅废料复合材料的合成及其NH3-SCR性能研究

太阳能电池硅片切割工艺中使用碳化硅作为切割硅片的磨料,切割后会形成大量的废料-一种碳化硅基混合物(HT-SiC),其中含有少量金属等杂质。本工作开发了一种新型催化剂,将Cu-SSZ-13分子筛和HT-SiC通过水热法结合离子交换制备成一种复合材料Cu-SSZ-13/HT-SiC,并应用于脱硝催化反应。在合成Cu-SSZ-13分子筛时使用两种模板剂:N, N, N-三甲基-1-铵金刚烷(TMAdaOH)和铜胺络合物(Cu-TEPA)。实验结果表明,在HT-SiC的参与下, TMAdaOH模板成功得到SSZ-13晶体,而使用Cu-TEPA模板得到的可能是非晶态结构。在NH3-SCR反应中,结果显示, Cu-SSZ-13/HT-SiC在中高温区间相比纯相Cu-SSZ-13更加出色,在500℃时,前者的NO消耗量约为后者的11倍。另外,相比于用纯相SiC(α-SiC)合成的Cu-SSZ-13/α-SiC催化剂, Cu-SSZ-13/HT-SiC在整个温度区间的催化活性表现更佳。这些良好的性能不仅归因于SiC良好的导热性和热稳定性,而且归因于HT-SiC中存在的少量Fe组分,在脱硝催化反应中充当了还原NO的活性位点。该方法不仅解决了废弃磨料环境污染的问题,也为重复利用SiC废料提供了新的途径。