專利名稱：排氣凈化過濾器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用鈦酸鋁的排氣凈化過濾器及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，在凈化從內(nèi)燃機(jī)、特別是從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)所排出的排氣所包含的顆粒狀物質(zhì)(PM:particulate matter)中，使用柴油微粒除去裝置(DPF:diesel particulate filter)等。PM的燃燒溫度高達(dá)550 650°C，因?yàn)樵赑M的燃燒中需要高溫，所以作為在DPF等中使用的多孔質(zhì)材料，為了不引起由使用溫度范圍的熱沖擊產(chǎn)生的疲勞，要求低熱膨脹性且耐熱沖擊性優(yōu)異的材料。從滿足這樣的性能且熔點(diǎn)高出發(fā)，鈦酸鋁被期待作為在DPF等中使用的多孔質(zhì)材料，進(jìn)行著各種開發(fā)。
另一方面，因?yàn)樵赑M的燃燒中需要高溫，所以在DPF中載附催化劑、在低溫使PM穩(wěn)定地燃燒的方法備受關(guān)注。催化劑載附是在制作DPF后，通過在包含催化劑顆粒的溶液中含浸或涂布包含催化劑顆粒的溶液來進(jìn)行，在DPF壁面和DPF壁內(nèi)的細(xì)孔中形成催化劑層。但是，由于因催化劑層產(chǎn)生閉塞的細(xì)孔，導(dǎo)致連接的細(xì)孔之間獨(dú)立、排氣通路減少，作為結(jié)果，存在PM燃燒效率下降的問題。
在專利文獻(xiàn)I中，為了不損害鈦酸鋁具有的高熔點(diǎn)、低熱膨脹性，得到具有高強(qiáng)度、對(duì)反復(fù)的熱經(jīng)歷而機(jī)械強(qiáng)度的劣化少的鈦酸鋁燒結(jié)體，提出了燒制在鈦酸鋁中添加氧化鎂和氧化硅所得到的混合物的方案。
在專利文獻(xiàn)2中公開了使用柱狀鈦酸鋁制造排氣過濾器，提出制造如下排氣過濾器的方案，該排氣過濾器中，柱狀顆粒的長(zhǎng)度方向?yàn)樨?fù)的熱膨脹系數(shù)時(shí)，與長(zhǎng)度方向垂直的方向?yàn)檎臒崤蛎浵禂?shù)，或者柱狀顆粒的長(zhǎng)度方向?yàn)檎臒崤蛎浵禂?shù)時(shí)，與長(zhǎng)度方向垂直的方向?yàn)樨?fù)的熱膨脹系數(shù)。但是，沒有公開柱狀鈦酸鋁的具體的制造方法。另外，也沒有公開關(guān)于柱狀形狀的長(zhǎng)徑比等具體形狀。
為了解決由于在DPF壁面和DPF壁內(nèi)的細(xì)孔中形成催化劑層而PM的燃燒效率下降的問題，在專利文獻(xiàn)3中提出在將規(guī)定量的球狀的造孔劑、柱狀的造孔劑和無機(jī)粘合劑添加在催化劑中進(jìn)行混合得到的漿料中浸潰載體的方法。但是，由于催化劑進(jìn)入微裂縫，而存在引起熱膨脹系數(shù)增大的問題。還存在載附催化劑的DPF生產(chǎn)效率不良的問題。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開平1-249657號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開平9-29023號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-663號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
本發(fā)明的目的在于在制作排氣凈化過濾器后，不用在包含催化劑顆粒的溶液中含浸或涂布包含催化劑顆粒的溶液，而以簡(jiǎn)便的方法載附催化劑，提供PM的燃燒效率高、熱膨脹系數(shù)低且耐熱性優(yōu)異的排氣凈化過濾器及其制造方法。
用于解決課題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的發(fā)明人等為了解決上述課題而反復(fù)深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)燒制包含柱狀鈦酸鋁顆粒和催化劑原料的混合物的成形體，而使催化劑載附于鈦酸鋁表面，由此提供PM燃燒效率高、熱膨脹系數(shù)低且耐熱性優(yōu)異的排氣凈化過濾器，從而完成了本發(fā)明。更具體而言，本發(fā)明提供如下的排氣凈化過濾器。
本發(fā)明的排氣凈化過濾器，其特征在于，其是通過燒制使催化劑原料附著于表面的平均長(zhǎng)徑比(=數(shù)均長(zhǎng)軸直徑/數(shù)均短軸直徑)為1.3以上的柱狀鈦酸鋁顆粒而形成的，在鈦酸鋁的表面載附通過燒制時(shí)的熱處理而由催化劑原料所形成的催化劑。
本發(fā)明的排氣凈化過濾器的制造方法，能夠制造上述本發(fā)明的排氣凈化過濾器，該制造方法的特征在于，包括:制作平均長(zhǎng)徑比(=數(shù)均長(zhǎng)軸直徑/數(shù)均短軸直徑)為1.3以上的柱狀鈦酸鋁顆粒的工序；將包含柱狀鈦酸鋁顆粒和催化劑原料的混合物擠出成形，制作過濾器成形體的工序；和對(duì)過濾器成形體進(jìn)行熱處理，燒制柱狀鈦酸鋁顆粒，并且對(duì)催化劑原料進(jìn)行熱處理，形成催化劑，由此制作在鈦酸鋁的表面載附有催化劑的排氣凈化過濾器的工序。
在本發(fā)明中使用的柱狀鈦酸鋁顆粒的平均長(zhǎng)徑比更優(yōu)選為1.5以上，平均長(zhǎng)徑比的上限值沒有特別限定，一般為5以下。
在本發(fā)明中，柱狀鈦酸鋁顆粒的數(shù)均短軸直徑優(yōu)選為10 μ m以下。數(shù)均短軸直徑更優(yōu)選為5 IOym的范圍內(nèi)。另外，數(shù)均長(zhǎng)軸直徑優(yōu)選為7 17 μ m的范圍內(nèi)。
柱狀鈦酸鋁顆粒的數(shù)均長(zhǎng)軸直徑和數(shù)均短軸直徑，例如能夠由流動(dòng)式顆粒圖像分析裝置測(cè)定。
在本發(fā)明中，在鈦酸鋁的表面載附的催化劑，優(yōu)選為包含如下復(fù)合氧化物的催化齊U，該復(fù)合氧化物含有堿金屬和堿土金屬中的至少I種并含有Al、S1、Ti和Zr中的至少I種。作為這樣的催化劑，例如，可以列舉在以下表I中表示的催化劑。
[表I ]
權(quán)利要求
1.一種排氣凈化過濾器,其特征在于: 其是通過燒制使催化劑原料附著于表面的平均長(zhǎng)徑比為1.3以上的柱狀鈦酸鋁顆粒而形成的，其中，所述平均長(zhǎng)徑比=數(shù)均長(zhǎng)軸直徑/數(shù)均短軸直徑， 在鈦酸鋁的表面載附有通過所述燒制時(shí)的熱處理而由所述催化劑原料形成的催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣凈化過濾器，其特征在于: 所述催化劑包含含有堿金屬和堿土金屬中的至少I種與Al、S1、Ti和Zr中的至少I種的復(fù)合氧化物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的排氣凈化過濾器，其特征在于: 所述排氣凈化過濾器是燒制由擠出成形所成形的過濾器成形體而得到的，所述排氣凈化過濾器在擠出方向的30 800°C之間的熱膨脹系數(shù)為1.0X10_6 / °C以下。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的排氣凈化過濾器，其特征在于:所述排氣凈化過濾器是燒制由擠出成形所成形的過濾器成形體而得到的，所述排氣凈化過濾器的C軸相對(duì)于擠出方向的結(jié)晶取向比為0.7以上。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的排氣凈化過濾器，其特征在于:氣孔率為40% 60%。
6.一種排氣凈化過濾器的制造方法，用于制造權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的排氣凈化過濾器，所述制造方法的特征在于，包括: 制作平均長(zhǎng)徑比為1.3以上的柱狀鈦酸鋁顆粒的工序，其中，所述平均長(zhǎng)徑比=數(shù)均長(zhǎng)軸直徑/數(shù)均短軸直徑； 將包含所述柱狀鈦酸鋁顆粒和所述催化劑原料的混合物擠出成形，制作過濾器成形體的工序；以及 對(duì)所述過濾器成形體進(jìn)行熱處理，燒制所述柱狀鈦酸鋁顆粒，并且對(duì)所述催化劑原料進(jìn)行熱處理，形成催化劑，由此制作在鈦酸鋁的表面載附有所述催化劑的排氣凈化過濾器的工序。
7.如權(quán)利要求6所述的排氣凈化過濾器的制造方法，其特征在于: 所述催化劑原料包含堿金屬鹽和堿土金屬鹽中的至少I種化合物，并包含鋁源、硅源、鈦源和鋯源中的至少I種。
全文摘要
本發(fā)明提供顆粒狀物質(zhì)(PM)的燃燒效率高、熱膨脹系數(shù)低且耐熱性優(yōu)異的排氣凈化過濾器及其制造方法。該排氣凈化過濾器的特征在于，其是通過燒制使催化劑原料附著于表面的平均長(zhǎng)徑比(＝數(shù)均長(zhǎng)軸直徑／數(shù)均短軸直徑)為1.3以上的柱狀鈦酸鋁顆粒而形成的，在鈦酸鋁的表面載附有通過在燒制時(shí)的熱處理而由催化劑原料形成的催化劑。
文檔編號(hào)B01D53/94GK103153465SQ20118004819
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月4日
發(fā)明者森宏仁, 三島隆寬, 福田匡晃, 福岡佐千緒 申請(qǐng)人:大塚化學(xué)株式會(huì)社