BR0001560B1

BR0001560B1 - processo para produzir um corpo cerámico-catalisador, e, corpo cerámico-catalisador.

Info

Publication number: BR0001560B1
Application number: BRPI0001560-1A
Authority: BR
Inventors: Kazuhiko Koike; Tomohiko Nakanishi; Takeshi Ueda; Masakazu Tanaka
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2010-04-06
Also published as: CN1331603C; US7223716B1; US7723263B2; ZA200001791B; EP1043067A2; BR0001560A; CN1271623A; EP1043067A3; US20070173403A1

Description

"PROCESSO PARA PRODUZIR UM CORPO CERÂMICO-CATALISADOR,E, CORPO CERÂMICO-CATALISADOR".

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção:

A presente invenção refere-se a um suporte cerâmico parasuportar um componente de catalisador para a limpeza de um gás de exaustãoa partir de um motor de combustão interna de um automóvel, etc., um corpocerâmico-catalisador que usa o suporte cerâmico, e processos para a produçãodos mesmos.

2. Descrição da Técnica Correlata:

Um suporte de catalisador convencional amplamente empregadopara um componente de catalisador usado para limpeza de um gás de exaustãoé uma estrutura alveolar de cordierita, que é excelente em resistência a choquetérmico, cuja superfície é revestida com y-alumina. Isto se deve ao fato de queuma estrutura alveolar de cordierita possui uma área de superfície específicarelativamente pequena, de tal maneira que uma quantidade suficiente de umcomponente de catalisador não possa ser suportada sobre a mesma. Portanto,y-alumina possuindo uma grande área de superfície específica é revestida sobrea superfície de uma estrutura alveolar de cordierita com a finalidade de suportarum componente de catalisador, tal como Pt, sobre a mesma.

Devido a alterações recentes na regulação de gás de exaustão,uma ativação rápida de um catalisador é necessária com o objetivo de reduzirhidrocarbonetos a partir de um gás de exaustão gerado imediatamente após apartida de um motor. A fim de satisfazer a este requerimento, uma redução dacapacidade térmica de um suporte de catalisador, de modo a aumentar a taxade elevação de temperatura de um catalisador para um estado ativado, tem sidoconsiderada. Tal redução da capacidade térmica de um suporte de catalisadorpode ser produzida mediante a diminuição da espessura de paredes celularesde uma estrutura alveolar de cordierita. Entretanto, se a espessura das paredescelulares de uma estrutura alveolar de cordierita for reduzida, para ter umapequena capacidade térmica, a quantidade de um revestimento de y-aluminanão diminui, resultando numa diminuição do efeito de redução da capacidadetérmica da estrutura alveolar como um todo.

Na redução da espessura das paredes celulares de uma estruturaalveolar de cordierita, uma redução na perda da pressão pode ser esperada, maseste efeito é também reduzido por um revestimento de y-alumina. Além disso,ainda que uma estrutura alveolar de cordierita propriamente dita apresente umpequeno coeficiente de expansão térmica, de aproximadamente 0,5x10"6/°C, ocoeficiente de expansão térmica de uma estrutura alveolar com um revestimentode y-alumina aumenta para aproximadamente I,5xl0~ó/°C, mediante o qual aresistência a choque térmico da estrutura alveolar decresce significativamente.

De modo a resolver os problemas acima, um aumento na áreasuperficial específica de uma estrutura alveolar de cordierita para eliminar anecessidade de um revestimento de y-alumina foi considerado. Por exemplo,a Publicação da Patente Examinada Japonesa (Kokoku) n° 5-50338 expõe ummétodo para executar tratamento térmico e ácido, de uma estrutura alveolar decordierita para aumentar a área superficial específica da mesma. Embora sejamencionado que tal método permite um aumento na área superficial específicade 1 m2/g para cerca de 30 m2/g, este método diminui, de modo desvantajoso, aresistência da estrutura alveolar de cordierita. Uma vez que o tratamento ácidodissolve seletivamente MgO e AI2O3 proveniente da cordierita para aumentara área superficial, a rede de cristal da cordierita propriamente dita é destruída e a resistência da estrutura alveolar da cordierita diminui.

Uma estrutura alveolar deveria ter uma resistência compressivana direção do canal de fluxo tão elevada quanto de 10 MPa, ou mais, para serinstalada em um conversor de catalisador de limpeza de gás de exaustão. Nométodo exposto na JPP'338, uma resistência compressiva, na direção do canalde fluxo, de 10 MPa5 ou mais, não pode ser alcançada se a estrutura alveolarde cordierita tratada tiver uma espessura de parede celular inferior a 150 jimem uma densidade celular de 400 cpsi (células por 6,40 cm2). Entretanto, umaestrutura alveolar de cordierita com uma espessura de parede celular de 150 ^imem uma densidade celular de 400 cpsi tem uma capacidade térmica equivalenteàquela de uma estrutura alveolar de cordierita com uma espessura de paredecelular de 120 im em uma densidade celular de 400 cpsi e revestida com y-alumina em 180 g/l. Conseqüentemente, o método referenciado na JPP'338 nãoproporciona um efeito aperfeiçoado na redução da capacidade térmica de umsuporte de catalisador, considerando o fato de que uma estrutura alveolar decordierita tendo uma espessura de parede celular de 85 jim em uma densidadecelular de 400 cpsi pode ser presentemente produzida.

É, portanto, requerido que uma estrutura alveolar de cordieritapara limpar um gás de exaustão possua uma resistência compressiva na direçãodo canal de fluxo de 10 MPa, ou mais, com uma espessura de parede celular de120 |j.m, ou menos, em uma densidade celular de 400 cpsi e possa suportar umaquantidade requerida de um componente de catalisador sem um revestimentode y-alumina.

Dessa maneira, o objetivo da presente invenção é o de produzirum suporte cerâmico propriamente dito, o qual possa suportar uma quantidaderequerida de um componente de catalisador, pelo qual é eliminada a necessidadede revestimento com y-alumina, e, deste modo, prover um suporte cerâmico paraser usado para suportar um componente de catalisador para limpeza de um gásde exaustão a partir de um motor de combustão interna de um automóvel, etc.,que possui uma capacidade térmica reduzida e perda de pressão, bem como umcoeficiente de expansão térmica mais baixo. Além disso, o objetivo da presenteinvenção é o de prover um corpo cerâmico-catalisador e processos para produçãodo suporte cerâmico e do corpo cerâmico-catalisador.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Os presentes inventores consideraram as condições para porosfinos necessárias para suportar diretamente um componente de catalisador sobreum suporte cerâmico e verificaram que poros finos formados por defeitos taiscomo vacâncias de oxigênio e defeitos de rede nos cristais cerâmicos, mediantefissuras finas formadas sobre a superfície de um corpo ou suporte cerâmico, emediante vacâncias de elementos constituindo a cerâmica, etc. podem produzirum suporte cerâmico para suportar uma quantidade requerida de um componentede catalisador sem um revestimento de y-alumina. Verificou-se, também, que édesejado que o número dos poros finos acima seja de IxlO1 Vl, ou mais, maispreferivelmente de 1x10 /1, ainda mais preferivelmente 1x10 /1, ou mais. Taisporos finos podem estar presentes sozinhos ou em combinação.

O suporte cerâmico da presente invenção é preferencialmenteuma estrutura alveolar de cordierita que compreende cordierita, cuja composiçãoteórica é 2Mg0.2Al203.5Si02, como o componente principal, e que possui umaforma alveolar. Como o diâmetro de um íon de um componente de catalisador éusualmente da ordem de cerca de 0,1 nm, uma estrutura alveolar de cordieritapossui preferencialmente um diâmetro ou largura dos poros finos formados sobrea superfície que é de até 1000 vezes, preferivelmente 1 a 1000 vezes o diâmetrode íon acima ou cerca de 0,1 nm, isto é, de 0,1 a 100 nm, e uma profundidadedos poros finos que não é menor do que metade do diâmetro de um íon de umcomponente de catalisador, a saber, de 0,05 nm ou mais. Por possuir o númeropredeterminado acima de tais poros finos, aquele suporte cerâmico da presenteinvenção pode diretamente suportar uma quantidade exigida de um componentede catalisador, com uma resistência exigida sendo mantida.

Quando o suporte cerâmico possuir os poros finos de vacânciasde oxigênio ou defeitos de rede, o número dos poros finos depende, de formasignificativa, da quantidade do oxigênio na estrutura alveolar de cordierita. Parase ter o número mencionado acima dos poros finos, é sugerido que o conteúdodo oxigênio na estrutura alveolar de cordierita seja tornado inferior a 47% empeso, ou mais do que 48% em peso. Além disso, é sugerido que a constante derede do eixo bo do cristal de cordierita seja tornada maior do que 16,99 ou menordo que 16,99. Especificamente, dita estrutura alveolar de cordierita inclui, depreferência, cristais de cordierita tendo um ou mais em número de pelo menosum da vacância de oxigênio e dos defeitos de rede na rede unitária de cristal decordierita (também denominada como a célula unitária do cristal de cordierita),numa quantidade não inferior a 4xl0"8% da dita cerâmica, mais preferivelmentenão inferior a 4xl0"5% da dita cerâmica; ou preferivelmente possui cristais decordierita que compreendem não menos do que 4x10" , mais preferivelmentenão menos do que 4x10" , de pelo menos um dentre vacância de oxigênio edefeito de rede por rede unitária do cristal de cordierita, para tornar o númerodos poros finos do suporte cerâmico 1x10 /1 ou mais, preferivelmente 1x10 /1ou mais.

Um componente de catalisador é usualmente suportado sobreum suporte cerâmico pela imersão de um suporte cerâmico em uma solução deíons de componente de catalisador em um solvente. Uma estrutura alveolar decordierita convencional revestida com y-alumina possui um tamanho típico deporos finos de y-alumina de aproximadamente 2 nm, enquanto que as partículasmetálicas do catalisador possuem tipicamente um tamanho de partícula de cercade 5 nm, maior do que o tamanho dos poros finos de y-alumina. Por conseguinte,é considerado que os poros finos de y-alumina são necessários para suportar osíons do componente de catalisador, preferencialmente a suportar as partículasmetálicas. Desta maneira, se um suporte cerâmico possuir poros finos com umdiâmetro, ou largura, equivalente a, ou maior do que, o diâmetro dos íons docomponente de catalisador, a saber, poros finos com um diâmetro ou largurade 0,1 nm ou mais, é possível suportar os íons do componente de catalisador.

Entretanto, o tamanho do poro fino do suporte cerâmico não deveria ser maiordo que 1000 vezes o diâmetro dos íons do componente de catalisador, de modoa ter uma resistência suficiente da estrutura alveolar. Este tamanho é de 100 nmou menor quando o diâmetro dos íons do componente de catalisador é de 0,1 nm.É suficiente para suportar os íons do componente de catalisador o fato de que aprofundidade dos poros finos seja uma metade ou mais do que o diâmetro dosíons do componente de catalisador.

Como os poros finos de defeitos ou fissuras são muito finos e aárea superficial de um suporte cerâmico tendo os mesmos não pode ser medidapelos métodos de medição usuais, a presente invenção designa ou menciona onúmero de poros finos necessários para suportar uma quantidade predeterminadade um componente de catalisador. A quantidade de um tal metal de catalisadorsuportado em um catalisador de três vias presentemente empregado é de cercade 1,5 g por litro do volume da estrutura alveolar. O diâmetro de tais partículasmetálicas de catalisador deveria ser de aproximadamente 1000 nm ou menor, depreferência de cerca de 20 nm ou menor, para exibir a capacidade de limpeza degás de exaustão. Se é assumido que o peso de um metal de catalisador suportadopor uma estrutura alveolar com um volume de 1 litro é de W gramas, e todas aspartículas metálicas do catalisador são esferas com um diâmetro de r cm, o númeroN das partículas metálicas de catalisador suportadas pode ser expresso por meioda seguinte fórmula (1), na qual p representa a densidade do metal do catalisadorem g/cm3:

Nx(4/3)7ir3xp = W (1)

No caso em que Pt, que.é o metal de catalisador usado em umcorpo cerâmico-catalisador de três vias presentemente utilizado para limpeza,seja suportado em 1,5 g/l e todas as partículas de Pt tenham um diâmetro de1000 nm, o número das partículas de Pt suportadas é de l,34xlOn/l a partir dafórmula (1) acima, na qual dita densidade de Pt é de 21,45 g/cm3. Já que cadapartícula metálica de catalisador requer cerca de um poro fino para suporte, onúmero dos poros finos necessários para suportar uma quantidade requerida daspartículas metálicas de catalisador diretamente sobre um suporte cerâmico é depelo menos IxlO1 Vl ou mais. Quando o diâmetro médio das partículas metálicasde catalisador se tornar acima de 10 nm, a capacidade de limpeza pode ser quaseigual àquela de um catalisador de três vias presentemente empregado. Naquelemomento, o número das partículas metálicas de catalisador é de 1,34x10 /1 apartir da fórmula (1) acima e, portanto, o número de poros finos necessários épreferencialmente de 1x10 /1 ou mais.

Por outro lado, o peso de uma estrutura alveolar de cordieritatendo uma espessura de parede celular de 100 |im em uma densidade celular de400 cpsi é de cerca de 230 g/l. Se toda a estrutura alveolar é feita de cordieritaMg2Al4Si5Oi8, o número das redes unitárias do cristal de cordierita (isto é, onúmero das células unitárias do cristal de cordierita, igual ao número de moléculasde cordierita) pode ser calculado pela seguinte fórmula (2):

(número de redes unitárias de cordierita)= (peso do alvéolo)/(peso molecular dacordierita) x (número de Avogadro)= ((230 g/l)/584,95 g)x6xl023= 2,36xl023/l (2)

Se é assumido que uma estrutura alveolar de cordierita possuiIxl016/1 de vacâncias de oxigênio ou defeitos de rede, e apenas um tal defeitode vacância de oxigênio ou defeito de rede for formado em uma rede unitáriado cristal de cordierita, a razão percentual de redes unitárias de cordierita tendoum defeito em relação ao cristal de cordierita como um todo pode ser calculadapela fórmula (3):

(razão percentual de redes unitárias de cordierita tendo umdefeito)

= (número de defeitos)/ número de redes unitárias decordierita)

= (1x1016/2,36x1023)x100%= 4x10"8x100%= 4x10"6%

Adicionalmente, se o número de defeitos for de 1x10 ,a razãopercentual de redes unitárias de cordierita tendo um defeito em todos os cristaisde cordierita se torna de 4xl0"5%.

O número de defeitos, tais como vacâncias de oxigênio ou defeitosde rede também podem ser calculados por meio da fórmula: (número de defeitos)/(número de cristais de cordierita), similar à fórmula (3). Ou seja, se o número dedefeitos for de Ixl016/1, o número de defeitos por rede de cristal unitária é de4x10"8. Se o número de defeitos for de Ixl017/1, o número de defeitos por redede cristal unitária é de 4x10".

De acordo com a presente invenção, a capacidade do suporte decatalisador é provida em uma estrutura alveolar de cordierita por métodos queincluem (1) um método para formar uma vacância de oxigênio, ou um defeito derede, tal como um ponto vago de metal e uma deformação de rede em uma redeunitária do cristal de cordierita, (2) um método para formar um grande númerode fissuras finas em pelo menos uma dentre as fases amorfa e de cristal, (3) ummétodo para dissolver impurezas ou elementos que constituem cordierita nummétodo de fase líquida para formar vacâncias ou poros, (4) um método paraformar quimicamente ou fisicamente vacâncias ou poros em um método de fasevapor, e (5) um método para incorporar uma substância de armazenamento deoxigênio. Na presente invenção, uma estrutura alveolar de cordierita que possuium número predeterminado dos poros finos, formados conforme acima, podediretamente suportar um componente de catalisador. Além disso, como essesporos finos, formados pelos métodos conforme acima, não causam dano à rededo cristal cerâmico como no método da técnica antecedente, a estrutura alveolarde cordierita pode ter uma resistência compressiva na direção do canal de fluxode 10 MPa, ou mais, e um coeficiente de expansão térmica de Ixl0"6/°C, ouainda menor se a espessura da parede celular for reduzida.

As estruturas alveolares de cordierita proporcionadas com umacapacidade de suporte de catalisador mediante os métodos acima são descritasabaixo.Primeiramente, é descrita uma estrutura alveolar de cordierita, naqual o cristal de cordierita da mesma possui uma vacância de oxigênio ou umdefeito de rede, tal como uma vacância metálica ou uma deformação de rede. Odefeito que torna o suporte do componente de catalisador possível, inclui umavacância de oxigênio ou defeito de rede. A vacância de oxigênio é um defeitoformado quando oxigênio está numa quantidade insuficiente para compor umarede de cristal de cordierita, e um componente de catalisador pode ser suportadosobre um poro, o qual é formado onde se falta o oxigênio. De modo a suportaruma quantidade requerida de um componente de catalisador, é sugerido que oconteúdo de oxigênio em uma estrutura alveolar seja tornado a ficar menor doque 47% em peso.

O defeito da rede é um defeito formado, quando o oxigênio éincorporado em uma quantidade em excesso para compor uma rede de cristalde cordierita, e um componente de catalisador pode ser suportado sobre umporo, que é formado por uma deformação da rede do cristal ou um ponto vagodo metal. De modo a suportar uma quantidade requerida de um componente decatalisador, é sugerido que o conteúdo de oxigênio em uma estrutura alveolarseja tornado a ficar maior do que 48% em peso.

Uma estrutura alveolar de cordierita tendo um defeito na rede do cristal pode ser produzida pelo controle da atmosfera para a queima da estruturaalveolar ou pelo uso de materiais de cordierita particulares. Dentre eles, a vacânciade oxigênio pode ser formada (i) pelo controle da atmosfera de queima a umaatmosfera de pressão reduzida ou a uma atmosfera redutora, (ii) pelo uso de umcomposto não contendo oxigênio em pelo menos parte dos materiais de cordieritae queima dos materiais de cordierita em uma atmosfera de baixa concentração deoxigênio, e (iii) pela substituição de alguns de pelo menos um elemento, outroque o oxigênio, que constitui a cordierita, por um elemento tendo uma valênciamenor do que o elemento substituído. O defeito da rede pode ser formado (iv)pela substituição de alguns de pelo menos um elemento, outro que o oxigênio,que constitui a cordierita por um elemento tendo uma valência maior do que oelemento substituído. Estes métodos (i) a (iv) estão descritos como se segue.

No método (i) para formar uma estrutura alveolar de cordieritapossuindo vacâncias de oxigênio, os materiais de cordierita podem ser aqueles,geralmente usados para produzir cordierita, por exemplo, talco (Mg3Si4Oio(OH)2),caulim (Al2Si2O5(OH)4), caulim calcinado, alumina (Al2O3), hidróxido de alumínio(Al(OET)3), etc. Em adição ao acima, óxidos, hidróxidos e similares, que contêmpelo menos um dentre os elementos Si, Al e Mg, que constituem a cordierita,podem ser usados como uma fonte de Si, uma fonte de Al e uma fonte de Mg.

Os materiais de cordierita acima são formulados a fim de formaruma composição teórica como descrita anteriormente, e combinados com umagente de configuração, tal como um aglutinante, um lubrificante e um agentede conservação de umidade assim como água, o qual é a seguir extrudado paraformar uma configuração alveolar. O corpo configurado é aquecido em ar a cercade 5 OO0C para remoção de um aglutinante orgânico, seguido por queima em umaatmosfera redutora ou sob pressão reduzida para formar uma estrutura alveolar.

Na queima numa atmosfera sob pressão reduzida, a pressão é preferivelmentede cerca de 4000 Pa (30 Torr) ou menos, e a queima é tipicamente efetuada emcerca de 1350°C, ou mais, por 2 horas ou mais.

À medida em que queima numa atmosfera sob pressão reduzida,o oxigênio contido nos materiais de cordierita é expulso, como um gás, durantea queima, de tal maneira que dito oxigênio se torna insuficiente para compor acordierita e uma vacância de oxigênio na unidade de cristal de cordierita é assimformada. Quando da queima numa atmosfera redutora, ou seja, quando a queimaé efetuada sob as condições similares às acima, mas em uma atmosfera redutora,tal como numa atmosfera de hidrogênio, tal oxigênio contido nos materiais decordierita reage com o gás redutor para ser expulso, como um gás, durante talqueima. Como resultado, o oxigênio se torna insuficiente para compor cordieritae uma vacância de oxigênio na unidade de cristal de cordierita é assim formada.Quando os materiais de cordierita usados são apenas óxidos, o oxigênio quecompõe a cordierita pode ser completamente suprido a partir dos materiais decordierita e, conseqüentemente, uma atmosfera sob pressão reduzida ou umaatmosfera redutora deve ser utilizada para diminuir o oxigênio.

No método (ii) para formar uma estrutura alveolar de cordieritapossuindo vacâncias de oxigênio, pelo menos algumas fontes de Si, Al, e Mgcomo os materiais de cordierita são substituídas por um composto contendo pelomenos um dentre Si, Al e Mg, e não contendo oxigênio. Tais compostos podemser nitretos, halogenetos, tais como, fluoretos e cloretos, e similares, que contêmpelo menos um dos elementos Si, Al e Mg, que constituem a cordierita. Algumasou todas dentre pelo menos uma das fontes de Si, Al e Mg são substituídas peloscompostos acima, os quais não contêm oxigênio. Os outros materiais de cordieritapodem ser os mesmos que aqueles utilizados no método (i).

Os materiais de cordierita acima são formulados a fim de formaruma composição teórica, como descrita anteriormente, e são formados em umaconfiguração alveolar e aquecidos para remoção de um aglutinante orgânico, demaneira similar ao método (1), seguidos pela queima numa atmosfera de baixaconcentração de oxigênio. A concentração de oxigênio da atmosfera é de 0% amenos do que 3%, preferivelmente de 0% a 1%. Neste processo, uma vacânciade oxigênio é formada na rede de cristal da cordierita. Quando um composto, quenão contém oxigênio, é utilizado nos materiais de cordierita, o oxigênio contidonos materiais de cordierita é insuficiente para compor a cordierita e a atmosferade queima não proporciona uma quantidade suficiente de oxigênio para formarum cristal de cordierita por reação, uma vez que a concentração de oxigênio naatmosfera de queima é baixa. Assim, uma vacância de oxigênio é formada emuma rede de cristal de cordierita.

Quando um composto, que não contém oxigênio, é utilizado nosmateriais de cordierita, uma atmosfera sob pressão reduzida ou uma atmosferaredutora, como usada no método (i), pode ser empregada no lugar da atmosferade baixa concentração de oxigênio. Num caso dessa espécie, uma quantidadesuficiente de oxigênio não é suprida para compor um cristal de cordierita duranteo processo de reação e uma vacância de oxigênio é formada na rede de cristal decordierita.

No método (iii), pelo menos um elemento, outro que o oxigênio,que constitui a cordierita é substituído por um elemento possuindo uma valênciamenor do que o elemento substituído para formar vacâncias de oxigênio. Nestemétodo, os materiais de cordierita são usados, nos quais algumas fontes de Si, Ale Mg são substituídas por um composto contendo um elemento que possui umavalência menor do que aquela do Si, Al ou Mg, substituído. Os elementos queconstituem a cordierita, Si, Al e Mg, possuem valências de +4 (Si), de +3 (Al)e de +2 (Mg), respectivamente. Alguns dentre pelo menos um desses elementospodem ser substituídos por um composto que possui uma valência menor doque o elemento substituído. Tais compostos podem ser quaisquer dentre óxidos,hidróxidos, nitretos, halogenetos e similares, e os outros materiais de cordieritapodem ser materiais de cordierita usuais para preparar os materiais de cordierita.Os materiais de cordierita preparados são formados numa configuração alveolar,aquecidos para remover o aglutinante orgânico, e então queimados. A atmosferade queima pode ser qualquer uma dentre uma atmosfera sob pressão reduzida,uma atmosfera redutora, uma atmosfera contendo oxigênio, como uma atmosferade ar, ou uma atmosfera que não contém oxigênio. Como o oxigênio necessáriopara compor a cordierita está contido nos materiais de cordierita e as vacâncias deoxigênio são formadas pela substituição do elemento, a concentração de oxigêniona atmosfera de queima não afeta o produto e qualquer concentração de oxigênioem uma faixa de 0 a 100% resulta na formação de vacâncias de oxigênio.

Os elementos que constituem cordierita, Si, Al e Mg, possuemcargas positivas de +4 (Si), de +3 (Al) e de +2 (Mg). Quando quaisquer doselementos constituintes é substituído por um elemento possuindo uma valênciamenor do que a do elemento substituído, uma carga positiva, que corresponde àdiferença do elemento de substituição com o elemento substituído, é deficiente e,de modo a manter a neutralidade elétrica, o oxigênio negativamente carregado(O ") é liberado. Desta maneira, mediante substituição do elemento que constituia cordierita por um elemento possuindo uma valência menor, uma vacância deoxigênio pode ser formada na unidade de cristal de cordierita.

No método (iv), pelo menos um elemento constituindo cordierita,outro que o oxigênio, é substituído por um elemento que possui uma valênciamaior do que o elemento substituído para formar defeitos de rede. Neste método,os materiais de cordierita, nos quais algumas dentre as fontes de Si, Al e Mg sãosubstituídas por um composto contendo um elemento tendo uma valência maiordo que aquela dos Si, Al ou Mg substituídos, são usados. Além disso, neste caso,alguns dentre pelo menos um dos elementos que constituem a cordierita podemser substituídos por um composto possuindo uma valência maior do que a doelemento substituído e os outros materiais de cordierita podem ser materiais decordierita usuais para preparar os materiais de cordierita. Aqueles materiais decordierita preparados são formados em uma configuração alveolar, aquecidospara remover o aglutinante orgânico, e então queimados. A atmosfera de queimano método (iv) deveria ser uma atmosfera que forneça uma quantidade suficientede oxigênio, tal como em ar. Quando uma atmosfera de ar é empregada como aatmosfera de queima, a etapa de aquecimento para remoção de um aglutinanteorgânico pode ser eliminado, já que um aglutinante orgânico pode ser removidodurante a queima.

Quando quaisquer dos elementos constituintes for substituído porum elemento possuindo uma valência maior do que a do elemento substituído,uma carga positiva que corresponde à diferença do elemento de substituição como elemento substituído está em excesso e, de maneira a manter a neutralidadeelétrica, o oxigênio negativamente carregado (O2") é incorporado numa quantidadenecessária. O oxigênio incorporado impede a disposição da rede de cristal decordierita de modo regular, tal que defeitos de rede são formados.Quando uma vacância de oxigênio é formada na rede unitária decristal de cordierita, a quantidade de oxigênio contida na rede unitária do cristalde cordierita se torna menor do que na rede unitária do cristal de cordierita semuma vacância de oxigênio. Além disso, a rede do cristal é deformada, à medidaem que a porção vaga de oxigênio é comprimida, pela qual a constante de rededo eixo b0 do cristal de cordierita se torna inferior. Por outro lado, quando umdefeito de rede é formado na rede unitária do cristal de cordierita, a quantidadede oxigênio contida na rede unitária do cristal de cordierita tendo um tal defeitodé rede se torna maior do que na rede unitária do cristal de cordierita não tendovacância de oxigênio, e a constante de rede do eixo bo do cristal de cordierita éalterada. Mais especificamente, quando uma vacância de oxigênio é formada e oconteúdo de oxigênio na estrutura alveolar se torna inferior a 47% em peso, aquantidade de oxigênio contida na rede do cristal de cordierita unitária se tornainferior a 17,2 e a constante de rede do eixo b0 do cristal de cordierita se tornamenor do que 16,99. Adicionalmente, quando o defeito de rede é formado e oconteúdo de oxigênio na estrutura alveolar se torna superior a 48% em peso, aquantidade de oxigênio contida na rede unitária do cristal de cordierita se tornasuperior a 17,6 e a constante de rede do eixo b0 do cristal de cordierita se tornamaior do que 16,99.

Conforme descrito anteriormente, na presente invenção, devidoàs vacâncias de oxigênio ou defeitos de rede formados na rede do cristal decordierita, uma quantidade requerida de um componente de catalisador podeser suportada sobre uma estrutura alveolar de cordierita. Neste, uma vez que otamanho dos defeitos são considerados como sendo da ordem de vários angstroms(1 Â = 0,1 nm ou IxlO"10 m) ou menos, a área superficial específica não pode sermedida por métodos usuais de medição de área superficial específica, tais comoo método BET, que usa átomos de nitrogênio.

A seguir, é descrita uma estrutura alveolar de cordierita tendo umgrande número de fissuras finas em pelo menos uma das fases amorfa e de cristale no método acima (2). As fissuras finas são formadas por (i) aplicação de umchoque térmico ou (ii) aplicação de uma onda de choque a uma estrutura alveolarde cordierita, pela qual as fissuras finas são formadas em pelo menos uma dasfases amorfa e de cristal e a estrutura alveolar de cordierita é habilitada a suportarum componente de catalisador. As fissuras finas deveriam possuir uma larguraequivalente a ou maior do que o diâmetro de íon do componente de catalisador,usualmente de 0,1 nm ou mais, e uma profundidade de uma metade ou mais dodiâmetro de íon do componente de catalisador, usualmente de 0,05 nm ou mais,para suportar o componente de catalisador. De forma a manter a resistência daestrutura alveolar, fissuras menores são preferidas, usualmente a largura delassendo de aproximadamente 100 nm ou menos, mais preferivelmente de cercade 10 nm ou menos.

O método (i) para aplicação de choque térmico é efetuado peloaquecimento de uma estrutura alveolar de cordierita, seguido por resfriamentorápido. A aplicação de choque térmico é executada após uma fase do cristal decordierita e uma fase amorfa. A aplicação de choque térmico pode ser efetuada,tanto mediante a preparação de materiais de cordierita, formando os materiais decordierita em uma configuração, aquecendo a configuração para remoção de umaglutinante orgânico e então queimando a configuração para formar uma estruturaalveolar de cordierita, como de costume, seguido por reaquecimento da estruturaalveolar de cordierita a uma temperatura predeterminada, e, a seguir, resfriandorapidamente a dita estrutura alveolar de cordierita aquecida; quanto mediante oresfriamento rápido da estrutura alveolar de cordierita produzida, de maneirausual, durante a etapa de resfriamento que vem a seguir da etapa de queima. Aformação de fissuras finas ocorre usualmente se a diferença de temperatura entreantes e após o resfriamento rápido (diferença de temperatura de choque térmico)for de cerca de 80°C ou mais, e o tamanho das fissuras aumentar junto com umaumento na diferença de temperatura de choque térmico. Todavia, a diferença detemperatura de choque térmico não é, preferencialmente, mais elevada do quecerca de 900°C pois, se o tamanho das fissuras for muito grande, se torna difícilmanter a configuração da estrutura alveolar.

Numa estrutura alveolar de cordierita, a fase amorfa está presentesob a forma de camadas ao redor da fase de cristal. Caso o choque térmico sejaaplicado a uma estrutura alveolar de cordierita pelo resfriamento rápido após oaquecimento da estrutura alveolar, uma tensão térmica, que corresponde a umadiferença de temperatura de choque térmico e uma diferença de coeficiente deexpansão térmica entre as fases amorfa e de cristal ocorre próximo à interfaceentre as fases amorfa e de cristal. Caso a fase amorfa ou de cristal não consigasuportar o choque térmico, fissuras finas aparecem. A quantidade das fissurasfinas pode ser controlada pela quantidade da fase amorfa presente na estruturaalveolar de cordierita. Visto que as fissuras finas são formadas próximo à faseamorfa, a quantidade das fissuras finas aumenta se a quantidade da fase amorfaaumentar.

A fase amorfa numa estrutura alveolar de cordierita é consideradacomo sendo formada por um elemento de metal alcalino ou um elemento de metalalcalino terroso, que está contido em uma pequena quantidade nos materiais decordierita, que funciona como um fluxo durante a queima da estrutura alveolar.

Por conseguinte, a quantidade de fissuras finas a ser formada por choque térmicopode ser aumentada mediante a adição de um elemento de metal alcalino ou de umelemento de metal alcalino terroso para aumentar a quantidade de fase amorfa.

Em aditamento, pelo controle da quantidade do elemento de metal alcalino ou doelemento de metal alcalino terroso adicionado, a quantidade das fissuras finaspode ser controlada. O efeito da adição de um elemento de metal alcalino ou deum elemento de metal alcalino terroso pode ser obtido, quando o elemento demetal alcalino, ou o elemento de metal alcalino terroso, for adicionado em umaquantidade de mais do que uma tal quantidade dos elementos de metal alcalino edos elementos de metal alcalino terrosos como impurezas contidas nos materiaisde cordierita, e, usualmente, mais do que 0,05% em peso do total do elementode metal alcalino e do elemento de metal alcalino terroso é suficiente. Um talelemento de metal alcalino, ou tal elemento de metal alcalino terroso, pode seradicionado como um composto contendo um elemento de metal alcalino ou umelemento de metal alcalino terroso, por exemplo, como um óxido, hidróxido,carbonato, etc. do mesmo na etapa de preparação dos materiais de cordierita.

Em lugar do choque térmico, o método (ii) de aplicação de umaonda de choque pode ser usado para introduzir fissuras finas em uma fase amorfaou de cristal. Neste caso, quando a energia da onda de choque exceder a resistênciadas porções fracas de uma estrutura alveolar, fissuras finas são formadas. Os meiospara propiciar uma onda de choque incluem onda ultra-sônica, vibração, etc. e aquantidade das fissuras finas formadas pode ser controlada pela energia, etc. daonda de choque.

É possível que fissuras finas possam ser adicionalmente formadasem pelo menos uma dentre as fases amorfa e de cristal de uma estrutura alveolarde cordierita pelo método (2), no qual vacâncias de oxigênio ou defeitos de redeforam formados na rede do cristal de cordierita pelo método (1). Neste caso,após uma estrutura alveolar de cordierita tendo vacâncias de oxigênio ou defeitosde rede e tendo um conteúdo de oxigênio de menos do que 47% em peso, ou maisdo que 48% em peso, e uma constante de rede do eixo de cristal b0 de mais oumenos que 16,99 for formada pela queima no método (1), um choque térmicoou onda de choque é aplicado à estrutura alveolar pelo método (2) para obteruma estrutura alveolar de cordierita tendo pelo menos algumas das vacâncias deoxigênio ou defeitos de rede, assim como um grande número de fissuras finas.Para o suporte de uma quantidade requerida de um componente de catalisador,é suficiente ter um número total das vacâncias de oxigênio, dos defeitos de redee das fissuras finas de Ixl07/1 ou mais, preferencialmente de Ixl08/1 ou mais. Aaplicação de uma onda de choque do método (2) pode induzir a fissuras finasem fases amorfa e/ou de cristal.

A seguir, é descrito o método (3), um processo de fase líquida,de dissolução de elementos ou impurezas constituintes da cordierita para formarvacâncias em uma estrutura alveolar de cordierita. As vacâncias são formadaspela dissolução de um elemento metálico, tal como Mg ou Al, no cristal decordierita, um elemento de metal alcalino ou um elemento de metal alcalinoterroso contido na fase amorfa, ou uma fase amorfa propriamente dita, em umaágua em alta pressão e alta temperatura, um fluido supercrítico, uma soluçãoalcalina ou similar. Um componente de catalisador pode ser suportado sobreos poros finos formados pelas vacâncias dos elementos acima, etc.

Uma estrutura alveolar de cordierita, primeiramente, é formadamediante um processo usual, isto é, pela preparação de materiais de cordieritacontendo fontes de Si, Al e Mg, formação dos materiais de cordierita em umaconfiguração, aquecimento da configuração para a remoção de um aglutinanteorgânico, e queima da configuração. A estrutura de cordierita assim produzidaé então imersa em uma água em alta pressão e em alta temperatura, um fluidosupercrítico, ou uma solução alcalina. Como resultado, elementos metálicos,tais como, Mg ou Al, no cristal de cordierita, elementos de metal alcalino eelementos de metal alcalino terroso contidos na fase amorfa, ou a fase amorfapropriamente dita, são dissolvidos para formar os poros finos. O tamanho dosporos finos pode ser controlado pela temperatura da solução, pela pressão, pelosolvente, etc. Especificamente, água em alta pressão e temperatura elevada, a10 MPa e 300°C, um fluido supercrítico de CO2, ou similar, e uma solução talcomo uma solução alcalina, por exemplo, hidróxido de sódio, são usados. Pelaadição de um elemento de metal alcalino ou de um elemento de metal alcalinoterroso aos materiais de cordierita, é possível formar uma fase amorfa, pela quala quantidade dos poros finos pode também ser controlada.

É agora descrito o método (4), um método de fase vapor, paraformar, quimicamente ou fisicamente, vacâncias em uma estrutura alveolar decordierita. Os poros finos são formados por gravação a seco ou gravação porborrifamento de uma estrutura alveolar de cordierita. Na gravação a seco, umgás de reação é excitado mediante a descarga do gás de reação por energia deradiofreqüência ou outros. O gás de reação reage com Si, Al e/ou Mg daqueleselementos que constituem cordierita para formar substâncias voláteis, que sãovolatilizadas e evacuadas, por meio de que a cordierita é gravada. As vacânciasquimicamente gravadas dessa forma constituem poros finos, sobre os quais umcomponente de catalisador pode ser suportado. O gás de reação pode ser CF4,etc., o qual reage com os elementos que constituem cordierita para a formaçãode substâncias voláteis, tais como Si4F, etc. O nível da gravação a seco pode sercontrolado pelo período de tempo de gravação, pelo tipo do gás de reação, pelaenergia suprida, etc.

Na gravação por borrifamento, uma estrutura alveolar de cordieritaé colocada num plasma de Ar, etc., que é excitado por onda de radiofreqüência,etc., por meio de que os íons de Ar, etc. bombeiam a superfície da cordierita paraborrifar átomos ou massas de pluralidades de átomos dos elementos constituindoa cordierita, deste modo gravando por borrifamento a cordierita. As vacânciasassim fisicamente gravadas constituem poros finos, em que um componentede catalisador pode ser suportado. O nível da gravação por borrifamento podeser controlado pelo período de tempo de gravação, pelo tipo do gás excitado,pela energia suprida, etc.

A seguir, o método (5) para incorporação de uma substância dearmazenamento de oxigênio em uma estrutura alveolar de cordierita é descrito.Uma substância capaz de armazenar oxigênio, por exemplo, CeO2, incorpora elibera oxigênio na reação reversível representada pela seguinte fórmula:

2Ce02 Ce2O3 + 1/2 O2

de acordo com a alteração na concentração de oxigênio na atmosfera. Ou seja,quando a concentração de oxigênio na atmosfera é elevada, a valência de Ce é+4, mas quando a concentração de oxigênio na atmosfera é baixa, a valência deCe se torna +3, por meio de que, devido à neutralidade elétrica desequilibradacausada pela alteração na valência, a substância de armazenamento de oxigêniolibera ou incorpora oxigênio para manter a neutralidade elétrica. Uma substânciade armazenamento de oxigênio desse tipo é usada como um co-catalisador numcatalisador de conversor de três vias, no qual oxigênio é incorporado e liberadodependendo da alteração na concentração de oxigênio num gás de exaustão paracontrolar a razão de ar para combustível para próximo da razão de ar paracombustível teórica.

Se cério, Ce, que pode assumir uma pluralidade de valências, forsubstituído por um elemento que constitui cordierita em uma estrutura alveolarde cordierita, de modo a complementar a alteração da valência, como no método(1), um excesso ou deficiência de oxigênio é causado para formar uma vacânciade oxigênio ou defeito de rede na rede do cristal de cordierita. A vacância deoxigênio ou defeito de rede resulta em poros finos, que permitem o suporte docatalisador e proporcionam a estrutura alveolar de cordierita com a capacidadede armazenamento de oxigênio. Ou seja, sem um revestimento de y-alumina,um componente de catalisador pode ser diretamente suportado e, sem suportarseparadamente um co-catalisador, é provida uma capacidade de armazenamentode oxigênio. De modo a prover a capacidade de armazenamento de oxigênio,o conteúdo de CeO2 em uma estrutura alveolar de cordierita é desejavelmenteproduzido em uma faixa de 0,01% em peso, ou menos.

De modo a obter uma estrutura alveolar de cordierita contendoCeO2, Ce é substituído por alguns, ou pelo menos um, dentre os elementos Si,Al e Mg que constituem a cordierita. A substituição pode ser do mesmo modoque no método (1), e pode ser efetuada pelo uso dos materiais de cordierita,nos quais um composto contendo Ce no lugar de Si, Al ou Mg é substituídopor algumas das fontes de Si, Al e Mg. Como Ce possui uma valência de +4em ar, se o Ce for substituído por Mg (+2) ou Al (+3) possuindo uma valênciamenor, um defeito de rede é formado, como no modo similar ao acima (iv), emesmo se Ce for substituído por Si (+4), uma vacância de oxigênio é formada,visto que alguns dentre Ce possui uma valência de +3.Dessa forma, pelo uso do Ce como um elemento substituinte,uma estrutura alveolar de cordierita possuindo uma capacidade de suporte decatalisador e uma capacidade de armazenamento de oxigênio pode ser obtida.Se CeO2 for suportado como um co-catalisador, CeO2 pode ser termicamentedeteriorado e resultar num crescimento do grão, diminuindo a capacidade dearmazenamento de oxigênio. Entretanto, se CeO2 for incorporado na estruturade cordierita, não ocorre crescimento do grão e a capacidade de armazenamentode oxigênio não é deteriorada.

Após a estrutura alveolar de cordierita ser queimada, pode seraplicado um choque térmico ou onda de choque, como no método (2) acima,para formar fissuras finas. Tal fato aumenta o número dos poros finos os quaisaperfeiçoam a dita capacidade de suporte do catalisador. Alternativamente, emcombinação com o método, elementos, outros que o Ce, podem ser usados, ou aatmosfera de queima pode ser controlada, para controlar o número de vacânciasde oxigênio e defeitos de rede formados.

Um co-catalisador tendo uma capacidade de armazenamento deoxigênio, tal como CeO2, pode ser adicionalmente suportado sobre uma estruturaalveolar de cordierita, na qual a capacidade de suporte de catalisador foi providapelos métodos (1) a (4) acima. Neste caso, uma vez que o co-catalisador podeser suportado sem o revestimento de y-alumina e utilizando os poros finos dacapacidade de suporte de catalisador, uma estrutura alveolar de cordierita tendouma capacidade de suporte de catalisador e uma capacidade de armazenamentode oxigênio pode ser facilmente obtida. O suporte de um co-catalisador tendouma capacidade de armazenamento de oxigênio pode ser efetuado mediante osuporte de um precursor de um co-catalisador, tal como um íon, ou um complexodo mesmo, seguido por tratamento térmico.

A estrutura alveolar de cordierita tendo uma capacidade de suportede catalisador, como produzida pelos métodos acima, pode ser preferivelmenteusada como um suporte cerâmico, usado para um catalisador para limpeza deum gás de exaustão de um gás de combustão interna. Neste suporte cerâmico,0,1 g/l, ou mais, de um componente de catalisador pode ser suportado sobreos poros finos da estrutura alveolar de cordierita sem um revestimento com y-alumina, de tal modo que pode ser obtido um corpo cerâmico-catalisador tendouma baixa capacidade térmica, uma elevada resistência a choque térmico e umabaixa perda de pressão. O componente metálico de catalisador pode ser pelomenos um dos metais tendo uma atividade de catalisador e óxidos metálicos queapresentam uma atividade de catalisador. Os metais possuindo uma atividade decatalisador incluem metais nobres, tais como Pt, Pd e Ph e os óxidos metálicostendo uma atividade de catalisador incluem óxidos contendo pelo menos ummetal dentre V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sn, Pb, etc.

Os métodos para suportar um componente de catalisador incluemos métodos de fase líquida, na qual um componente de catalisador é dissolvidonum solvente e impregnado numa estrutura alveolar de cordierita para suportaro componente de catalisador nos poros finos, tais como defeitos e fissuras, e osmétodos de deposição a vapor, tais como CVD e PVD, assim como outrosmétodos incluindo o uso de um fluido supercrítico. É preferível usar métodosde deposição de fase vapor ou um método utilizando um solvente, tal como umfluido supercrítico, que pode ser infiltrado no interior bem profundo dos porosfinos, uma vez que os poros finos, tais como defeitos ou fissuras formados naestrutura alveolar de cordierita são muito finos. Nos métodos de fase líquida,embora água possa ser usada como o solvente, um solvente tendo uma tensãosuperficial menor do que a da água, por exemplo, um solvente alcoólico, talcomo metanol, é preferido. Mediante o uso de um solvente tendo uma tensãosuperficial menor do que a da água, a solução pode ser suficientemente infiltradano interior dos poros finos. Neste caso, se a infiltração for efetuada, enquantovibração é aplicada ou desespumamento a vácuo é executado, o solvente podeser mais facilmente introduzido no interior dos poros finos. Além disso, umcomponente de catalisador pode ser suportado sobre um suporte cerâmico pormeio de uma pluralidade de etapas de suporte, usando as mesmas ou diferentescomposições, até que uma quantidade necessária do componente de catalisadorseja suportada. Estes métodos podem ser efetivamente usados para suportar umcomponente de catalisador em uma quantidade de 0,5 g/l ou mais.

O corpo cerâmico-catalisador da presente invenção obtido peloprocesso acima é um corpo cerâmico-catalisador excelente em desempenho delimpeza, que suporta uma quantidade exigida de um componente de catalisadordiretamente sobre o mesmo com um espaço estreito entre os mesmos, sem umrevestimento de y-alumina. Especificamente, um componente de catalisador podeser suportado até o conteúdo do elemento metálico no corpo cerâmico-catalisador,que suporta o componente de catalisador, se tornar 0,01% em peso, e o espaçomédio entre as partículas de componente de catalisador (partículas de íons docomponente de catalisador e de metal do catalisador, etc.) suportadas no corpocerâmico-catalisador ser tão pequeno quanto de 0,1 a 100 nm. Isto significa que,com a mesma quantidade de suporte de um componente de catalisador, o tamanhode partícula das partículas do componente de catalisador se torna menor, e onúmero das mesmas, maior, o que resulta em uma distribuição mais densa docomponente de catalisador sobre toda a superfície do suporte cerâmico e emque o catalisador exiba o seu desempenho mais efetivamente.

Além disso, na presente invenção, um metal tendo uma prisãode catalisador pode ser substituído por um elemento constitucional de umaestrutura alveolar de cordierita, para obter um corpo cerâmico-catalisador. Nestecaso, materiais de cordierita, nos quais algumas das fontes de Si, Al e Mg sãosubstituídas por um composto contendo um metal tendo uma atividade catalítica,preferivelmente um metal nobre, tal como Pt, Pd ou Rd, em lugar de Si, Al ouMg dos elementos que constituem a cordierita, são usados. Estes materiais decordierita são formados (moldados) numa configuração, aquecidos para removerum aglutinante orgânico e então queimados para formar um corpo de catalisadorcerâmico. A atmosfera de queima pode ser uma atmosfera sob pressão reduzidatendo uma pressão de 4000 Pa ou menos, uma atmosfera redutora, tal comouma atmosfera de hidrogênio, ou uma atmosfera contendo oxigênio, ou isentade oxigênio. Se um metal tendo uma capacidade de armazenamento de oxigênio,tal como o Ce, for também usado como uma metal de substituição, em adiçãoa um metal tendo uma atividade catalítica, o corpo cerâmico-catalisador podesuportar um componente de catalisador, assim como um co-catalisador tendouma capacidade de armazenamento de oxigênio.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

A Figura 1 mostra uma estrutura alveolar de cordierita, em que areferência numérica 1 representa uma estrutura alveolar de cordierita, a 2 célulasdo canal de fluxo, e a 3 a direção do canal de fluxo.

EXEMPLOS

(Exemplo 1)

No Exemplo 1, como os materiais de cordierita, talco, caulim,alumina e hidróxido de alumínio foram usados e formulados numa composiçãode cordierita quase teórica. Os materiais de cordierita foram adicionados comquantidades apropriadas de um aglutinante, um lubrificante e um umidificante,amassadas num material tipo argila e extrudados para formar uma configuraçãoalveolar tendo uma espessura de parede celular de 100 jim, uma densidade celularde 400 cpsi (células por 6,40 cm2), e um diâmetro de 50 mm. Tal configuraçãoalveolar foi secada mediante um aquecimento, em ar, até 800°C para remover oaglutinante, e então queimada por redução da pressão para 6,7x10"4 Pa (5 x IO"0Torr), e uma manutenção da estrutura alveolar sob aquela pressão a 1390°C por2 horas, para obter uma estrutura alveolar.

A estrutura alveolar obtida foi avaliada quanto ao conteúdo deoxigênio da estrutura alveolar, o número de oxigênio contido na rede unitáriado cristal de cordierita, a constante de rede do eixo b0 do cristal de cordierita, aquantidade de Pt suportada na estrutura alveolar (vide abaixo), o coeficiente deexpansão térmica na direção do canal de fluxo e a resistência compressiva nadireção do canal de fluxo. Os resultados são apresentados na Tabela 1.

O conteúdo de oxigênio da estrutura alveolar foi medido por umanalisador simultâneo de oxigênio e nitrogênio. O número de oxigênio contidona rede unitária do cristal de cordierita foi calculado a partir da quantidade deoxigênio contida na estrutura alveolar. A constante de rede do eixo b0 do cristalde cordierita foi obtida a partir das posições de picos de difração do plano (020)dos cristais unitários de cordierita pela difração de raio X em pó, usando o plano(112+) do Mn2O3, como a referência, pela adição de Mn2O3 à amostra medidapara a correção das posições dos picos de difração.

A quantidade de Pt suportada sobre a estrutura alveolar foi medidapelo emprego de espectroscopia de fluorescência de raio X pelo suporte de umcomponente de catalisador sobre a estrutura alveolar e pulverização da estruturaalveolar que suporta o dito componente de catalisador. O suporte de Pt, como ocomponente de catalisador, foi efetuado pela preparação de uma solução de ácidocloroplatínico em água ou etanol, em uma concentração de 0,1 mol/1, imersão daestrutura alveolar na solução, secagem, e queima ou aquecimento da estruturaalveolar imersa em ar a 800°C por 2 horas.

O coeficiente de expansão térmica na direção do canal de fluxofoi medido usando um medidor de expansão térmica tipo barra de prensagemcomo o coeficiente de expansão térmica médio de 25°C a 800°C. A resistênciacompressiva na direção do canal de fluxo foi determinado pelo recorte de umcilindro da estrutura alveolar com um diâmetro de uma polegada (2,54 cm) eum comprimento de 1 polegada (2,54 cm) e aplicação de uma carga ao cilindrona direção do canal de fluxo até que o cilindro se rompesse, a pressão no pontode ruptura sendo usada como a resistência compressiva.

Para fins de comparação, uma estrutura alveolar de cordierita foiproduzida do mesmo modo que acima, exceto pelo fato de que a forma alveolarfoi queimada em ar a 1390°C por 2 horas, que é o Exemplo Comparativo 1. Estaestrutura alveolar de cordierita foi avaliada de modo similar e os resultados sãotambém apresentados na Tabela 1.

Em comparação com Exemplo Comparativo 1, a estrutura alveolarde cordierita queimada em uma atmosfera de pressão reduzida tinha um conteúdoreduzido da estrutura alveolar, uma quantidade de oxigênio reduzida contida narede unitária do cristal de cordierita, e uma constante de rede menor do eixo b0do cristal de cordierita. É claro que o oxigênio deixou os cristais de cordierita eforam formadas vacâncias de oxigênio.

Com relação à quantidade do Pt suportado, apenas uma quantidademuito pequena de Pt, demasiadamente pequena para ser detectada, foi suportadasobre a estrutura alveolar de cordierita em ambos os casos em que água e etanolforam usados como o solvente no Exemplo Comparativo 1. No Exemplo 1, emcontraste, Pt foi suportada em uma quantidade de 1,00 g/l no caso da água, e13,79 g/l no caso do etanol. É mostrado claramente que Pt pode ser suportadoem uma quantidade suficiente sobre a estrutura alveolar do Exemplo 1. Alémdisso, a razão pela qual a quantidade do Pt suportado é mais baixa no caso daágua como o solvente, é porque, com um solvente tendo uma elevada tensãosuperficial como a água, a solução de Pt não pode se aproximar do oxigênio, evacâncias e íons de Pt são difíceis de incorporarem nas vacâncias de oxigênio.

Além disso, no Exemplo 1, o coeficiente de expansão térmica nadireção do canal de fluxo foi de 0,92 x 10"6/°C, satisfazendo à exigência de quenão mais do que 1,0 x 10"6/°C requerido para um suporte de catalisador, e que aresistência compressiva na direção do dito canal de fluxo fosse de 11,92 MPa,excedendo a 10 MPa requeridos para uma estrutura alveolar para resistir a umacarga para a montagem em um conversor de catalisador.

As vacâncias de oxigênio da estrutura alveolar do Exemplo 1foram observadas por meio de Microscopia de Elétrons de Transmissão (TEM).

O tamanho das vacâncias de oxigênio foi de cerca de 0,4 nm. Como tal tamanhoé de aproximadamente quatro vezes o diâmetro do íon de Pt, cerca de 0,1 nm,tais vacâncias de oxigênio são suficientemente grandes para suportar íons de Pt.A quantidade das vacâncias de oxigênio da estrutura alveolar noExemplo 1 pode ser calculada conforme abaixo. A quantidade das vacâncias deoxigênio da estrutura alveolar no Exemplo 1 corresponde à diferença do conteúdode oxigênio entre a estrutura alveolar produzida no Exemplo Comparativo Ieaestrutura alveolar produzida no Exemplo 1. Uma vez que a diferença acima nosconteúdos foi de 2,0% em peso, isto corresponde a 0,7 de oxigênio contido na redeunitária do cristal de cordierita. Como o número das redes unitárias do cristal decordierita contidas na estrutura alveolar de cordierita é de 2,36 x 10/1, o numerode vacâncias de oxigênio se torna 1,65 x 1023/1 pela seguinte fórmula:

(2,36 x 1023/1) x 0,7 = 1,65 x 1023/1

Este número de vacâncias de oxigênio excede em muito o númerode poros finos requeridos para um suporte de catalisador, conforme mencionadoacima, isto é, 1 x 10 /1, preferivelmente 1 x IO1VL

Em contraste, no Exemplo Comparativo 1, a estrutura alveolar decordierita tinha um grande número de fissuras, assim denominadas microfissuras,tendo um tamanho de cerca de várias centenas de nanômetros. Não obstante, aquantidade de Pt suportada sobre a estrutura alveolar de cordierita no ExemploComparativo 1 foi uma tal quantidade tão pequena que o Pt suportado não foidetectado, como acima mencionado. É considerado que o Pt não foi suportadosobre as microfissuras, pois a largura das microfissuras é de aproximadamentepoucas milhares de vezes o diâmetro do íon de Pt e é demasiadamente grandepara suportar Pt nas mesmas na etapa de suporte.<table>table see original document page 29</column></row><table>(Exemplo 2)

Os mesmos materiais de cordierita, que no Exemplo 1, forammoldados em uma configuração alveolar, aquecidos para remover um aglutinantee então queimados em uma atmosfera de hidrogênio como uma atmosfera redutoraem 1390°C por 2 horas.

A estrutura alveolar obtida foi avaliada do mesmo modo que noExemplo 1 e os resultados estão também apresentados na Tabela 1.

Fica evidente a partir da Tabela 1, que em comparação com oExemplo Comparativo 1, a estrutura alveolar de cordierita, queimada em umaatmosfera redutora no Exemplo 1, possuía um conteúdo reduzido da estruturaalveolar, uma quantidade reduzida de oxigênio contida na rede unitária do cristalde cordierita e uma constante de rede menor do eixo b0 do cristal de cordierita.

Fica, por conseguinte, claro que o oxigênio deixou os cristais de cordierita e quevacâncias de oxigênio foram formadas. Quando Pt foi suportada sobre a estruturaalveolar de cordierita, a quantidade do Pt suportada foi de 1,14 g/l no caso daágua usada como o solvente, e de 14,81 g/l no caso do etanol usado como osolvente. O coeficiente de expansão térmica na direção do canal de fluxo foi de0,99 χ 10"6/°C, e a resistência compressiva na direção do canal de fluxo foi de10,2 MPa, ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.

A quantidade das vacâncias de oxigênio da estrutura alveolarno Exemplo 2 foi também calculada. A quantidade das vacâncias de oxigênioda estrutura alveolar no Exemplo 2 corresponde à diferença do conteúdo deoxigênio entre a estrutura alveolar produzida no Exemplo Comparativo Ieaestrutura alveolar no Exemplo 2. Como esta diferença do conteúdo foi de 4,5%em peso, isto corresponde a 1,7 de oxigênio contido na rede unitária do cristalde cordierita. Já que o número das redes unitárias do cristal de cordierita contidasna estrutura alveolar de cordierita é de 2,36 χ 1023/1, o número de vacâncias deoxigênio se torna 4,01 χ 10 /1 pela seguinte fórmula:

(2,36 χ 1023/1) χ 1,7 = 4,01 χ 1023/1Deste modo, de acordo com a presente invenção, é provida umaestrutura alveolar de cordierita, na qual poros finos tendo um tamanho adequadopara suportar um componente de catalisador são formados num número suficientepara suportar o componente de catalisador.

(Exemplos 3 a 6 e Exemplos Comparativos 2 a 7)

No Exemplo 3, Si3N4 foi usado para 10% em peso da fonte deSi e, talco, caulim, alumina e hidróxido de alumínio foram usados como as outrasfontes de Si, Al e Mg para formular uma composição de cordierita quase teórica.Os materiais de cordierita assim preparados foram moldados em uma configuraçãoalveolar, aquecidos para remover um aglutinante e então queimados ou aquecidosa 1390°C em uma atmosfera tendo uma concentração de oxigênio de 1% por 2horas para produzir uma estrutura alveolar de cordierita.

No Exemplo 4, AlF3 foi usado para 10% em peso da fonte de Ale talco, caulim, alumina e hidróxido de alumínio foram usados como as outrasfontes de Si, Al e Mg para formular uma composição de cordierita quase teórica.Usando-se estes materiais de cordierita, uma estrutura alveolar de cordierita foiproduzida do mesmo modo que acima.

No Exemplo 5, MgCl2 foi usado para 10% em peso da fonte deMg e talco, caulim, alumina e hidróxido de alumínio foram usados como as outrasfontes de Si, Al e Mg para formular uma composição de cordierita quase teórica.Usando-se estes materiais de cordierita, uma estrutura alveolar de cordierita foiproduzida do mesmo modo que acima.

As estruturas alveolares de cordierita obtidas foram avaliadas domesmo modo que no Exemplo 1. Os resultados são apresentados na Tabela 2.

Para fins de comparação, foram produzidas formas alveolares decordierita usando os mesmos materiais de cordierita que nos Exemplos 3 a 5, eforam queimadas em uma atmosfera tendo um conteúdo de oxigênio de 3% ou12%. Estas foram produzidas como Exemplos Comparativos 2 a 7. As estruturasalveolares de cordierita obtidas foram avaliadas do mesmo modo que no Exemplo1. Os resultados são apresentados na Tabela 2.

Como notado na Tabela 2, em comparação com os ExemplosComparativos 2 a 7, as estruturas alveolares de cordierita produzidas por meiode queima em uma atmosfera tendo uma concentração de oxigênio de 1% nosExemplos 3 a 5 tinham um conteúdo de oxigênio reduzido da estrutura alveolar,um número reduzido do oxigênio contido na rede unitária do cristal de cordierita,e uma constante de rede menor do eixo b0 do cristal de cordierita. Fica, portanto,evidente que as vacâncias de oxigênio foram formadas.

Quando Pt foi suportada nas estruturas alveolares de cordieritados Exemplos 3 a 5, Pt foi suportada em uma quantidade de 0,21 a 0,35 g/l nocaso da água como o solvente e em uma quantidade de 2,88 a 3,44 g/l no casodo etanol. O coeficiente de expansão térmica na direção do canal de fluxo foide 0,89 a 0,94 χ 10"6/°C, e a resistência compressiva na direção do canal de fluxofoi de 12,8 a 14,3 MPa, ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.<table>table see original document page 33</column></row><table>(Exemplos 6 a 10)

Nos Exemplos 6 a 8, estruturas alveolares de cordierita foramproduzidas do mesmo modo que nos Exemplos 3 a 5, exceto pelo fato de quea atmosfera de queima usada foi uma atmosfera sob pressão reduzida de 6,7 χIO-4 Pa (5 χ IO-6 Torr).

Nos Exemplos 9 e 10, estruturas alveolares de cordierita foramproduzidas do mesmo modo que no Exemplo 5, exceto pelo fato da atmosferade queima ser uma atmosfera de hidrogênio como uma atmosfera redutora.

As estruturas alveolares de cordierita obtidas foram avaliadasdo mesmo modo que no Exemplo 1. Os resultados são também apresentadosna Tabela 2.

Como notado na Tabela 2, em comparação com os ExemplosComparativos 2 a 7, as estruturas alveolares de cordierita produzidas naquelesExemplos 6 a 10 possuíam um conteúdo de oxigênio reduzido da estruturaalveolar, um número reduzido do oxigênio contido na rede unitária do cristal decordierita, e uma constante de rede menor do eixo b0 do cristal de cordierita. E,portanto, evidente que foram formadas vacâncias de oxigênio. Quando Pt foisuportada, Pt foi suportada em uma quantidade de 1,01 a 3,10 g/l no caso daágua como o solvente, e em uma quantidade de 5,56 a 14,62 g/l no caso doetanol. O coeficiente de expansão térmica na direção do canal de fluxo foi de0,85 a 0,98 χ 10"6/°C, e a resistência compressiva na direção do canal de fluxofoi de 10,7 a 15,1 MPa, ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.(Exemplos 11 a 18)

Nos Exemplos 11 e 12, Fe2O3 ou Ca2O3 foi usado para 10% empeso da fonte de Si, e talco, caulim, alumina e hidróxido de alumínio foram usadoscomo as outras fontes de Si, Al e Mg para formular uma composição de cordieritaquase teórica. Os materiais de cordierita assim preparados foram moldados numaconfiguração alveolar, aquecidos para remover um aglutinante e então queimadosa 1390°C numa atmosfera de ar, por 2 horas, para produzir uma estrutura alveolarde cordierita.

As estruturas alveolares de cordierita obtidas foram avaliadas domesmo modo que antes. Os resultados são apresentados na Tabela 3.

Nos Exemplos 13 e 14, GeO2 ou MoO3, como um óxido ou umelemento tendo uma valência maior do que Al, foi usado para 10% em peso dafonte de Al, e talco, caulim, alumina e hidróxido de alumínio foram usados comoas outras fontes de Si, Al e Mg para formular uma composição de cordierita quaseteórica. Os materiais de cordierita assim preparados foram moldados em umaconfiguração alveolar, aquecidos e então queimados do mesmo modo que noExemplo 11.

Nos Exemplos 15 a 18, Fe2O3, Ga2O3, GeO2 ou MoO3, como umóxido de um elemento tendo uma valência maior do que a do Mg, foram usadospara 10% em peso da fonte de Mg e talco, caulim, alumina e hidróxido de alumínioforam usados como as outras fontes de Si, Al e Mg para formular uma composiçãode cordierita quase teórica. Os materiais de cordierita assim preparados forammoldados em uma configuração alveolar, aquecidos e então queimados do mesmomodo que no Exemplo 11.

As estruturas alveolares de cordierita obtidas foram avaliadas domesmo modo que antes. Os resultados são também apresentados na Tabela 3.

Na Tabela 3, em comparação com o Exemplo Comparativo 1, asestruturas alveolares de cordierita dos Exemplos 11 e 12, nas quais alguns dentreSi foi substituído por um elemento tendo uma valência menor do que Si, tinhamum conteúdo de oxigênio reduzido da estrutura alveolar, um número reduzido dooxigênio contido na rede unitária do cristal de cordierita, e uma constante de redemenor do eixo bo do cristal de cordierita. É, portanto, evidente que as vacânciasde oxigênio foram formadas. Quando Pt foi suportada, Pt foi suportada em umaquantidade de 0,15 a 0,23 g/l no caso de água como o solvente e numa quantidadede 2,62 a 5,31 g/l no caso de etanol. O coeficiente de expansão térmica na direçãodo canal de fluxo foi de 0,86 a 0,89 χ 10"6/°C, e tal resistência compressiva nadireção do canal de fluxo foi de 12,5 a 16,7 MPa, ambos dos quais satisfazemaos requerimentos.

Em comparação com Exemplo Comparativo 1, aquelas estruturasalveolares de cordierita dos Exemplos 13 a 18, nas quais alguns elementos queconstituem a cordierita, Al ou Mg, foi substituído por um elemento tendo umavalência maior do que Al ou Mg, tinham um conteúdo de oxigênio aumentadoda estrutura alveolar, um número aumentado de oxigênio contido na rede unitáriado cristal de cordierita, e uma constante de rede variada do eixo b0 do cristal decordierita. É, portanto, evidente que defeitos de rede foram formados. QuandoPt foi suportada, Pt foi suportada em uma quantidade de 0,27 a 1,24 g/l no casode água como o solvente, e em uma quantidade de 0,67 a 3,69 g/l no caso deetanol. O coeficiente de expansão térmica na direção do canal de fluxo foi de0,57 a 0,95 χ 10"6/°C, e a resistência compressiva na direção do canal de fluxofoi de 10,8 a 14,8 MPa, ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.

(Exemplos 19 a 22)

Nos Exemplos 19 e 20, estruturas alveolares de cordierita foramproduzidas do mesmo modo que nos Exemplos 11 e 12, exceto pelo fato de quea atmosfera de queima usada foi uma atmosfera sob pressão reduzida possuindouma pressão de 6,7 χ IO-4Pa (5 χ IO"6 Torr).

Nos Exemplos 21 e 22, estruturas alveolares de cordierita foramproduzidas do mesmo modo que nos Exemplos 11 e 12, exceto pelo fato de que aatmosfera de queima usada foi uma atmosfera de hidrogênio como uma atmosferaredutora.

As estruturas alveolares de cordierita obtidas foram avaliadas domesmo modo que no Exemplo 1. Os resultados estão também apresentados naTabela 3.

Como observado na Tabela 3, em comparação com o ExemploComparativo 1, as estruturas alveolares de cordierita produzidas nos Exemplos19 e 20 possuíam um conteúdo de oxigênio reduzido da estrutura alveolar, umnúmero reduzido do oxigênio contido na rede unitária do cristal de cordierita, euma constante de rede menor do eixo bo do cristal de cordierita. Fica, portanto,evidente que vacâncias de oxigênio foram formadas. Quando Pt foi suportada,Pt foi suportada em uma quantidade de 0,25 a 0,68 g/l no caso de água como osolvente e numa quantidade de 2,77 a 10,15 g/l no caso de etanol. O coeficientede expansão térmica na direção do canal de fluxo foi de 0,91 a 0,98 χ 10"6/°C, ea resistência compressiva na direção do canal de fluxo foi de 10,0 a 11,0 MPa,ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.

(Exemplos 23 e 24)

No Exemplo 23, uma estrutura alveolar de cordierita foi produzidado mesmo modo que no Exemplo 11, exceto pelo fato de a atmosfera de queimausada ser uma atmosfera de nitrogênio tendo uma concentração de oxigênio de 0%.

No Exemplo 24, uma estrutura alveolar de cordierita foi produzidado mesmo modo que no Exemplo 11, exceto pelo fato de a atmosfera de queimausada ser uma atmosfera de oxigênio tendo uma concentração de oxigênio de 100%.

Em comparação com tais estruturas alveolares de cordierita noExemplo Comparativo 1, as estruturas alveolares de cordierita preparados em taisExemplos 23 e 24, em que uma porção do elemento que constitui a cordierita, Si,foi substituído por um elemento tendo uma valência menor do que Si, tinha umconteúdo de oxigênio reduzido da estrutura alveolar, uma quantidade reduzidade oxigênio contida na rede unitária do cristal de cordierita, e uma constante derede menor do eixo b0 do cristal de cordierita. E, por conseguinte, evidente quevacâncias de oxigênio foram formadas nos cristais de cordierita. Aqui, quando osExemplos 23 e 24 são comparados, as características das estruturas alveolares decordierita obtidas não são muito diferentes uma da outra, embora a concentraçãode oxigênio fosse diferente nesses Exemplos. Por conseguinte, pode ser concluídoque a concentração de oxigênio de uma atmosfera de oxigênio não apresenta umefeito sobre as características da estrutura alveolar de cordierita.

Quando Pt foi suportada sobre a estrutura alveolar de cordierita, aquantidade de Pt suportada foi de 0,20 a 0,25 g/l no caso de água como o solvente,e de 3,01 a 4,98 g/l no caso de etanol como o solvente. O coeficiente de expansãotérmica foi de 0,85 a 0,90 χ 10"6/°C, e a resistência compressiva foi de 12,4 a16,6 MPa, ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.<table>table see original document page 39</column></row><table>(Exemplos 25 a 36)

Uma vez que os materiais de cordierita, talco, caulim, alumina ehidróxido de alumínio foram usados e formulados numa composição de cordieritaquase teórica. Do mesmo modo que no Exemplo 1, os materiais de cordierita foramadicionados a um aglutinante, a um lubrificante e a um umidificante em quantidadesapropriadas, moldados em uma configuração alveolar, e então queimados em ara 1390°C por 2 horas, para obter uma estrutura alveolar.

Depois de tal estrutura alveolar de cordierita ter sido resfriada emtemperatura ambiente, a estrutura alveolar de cordierita obtida foi submetida a umchoque térmico pelo aquecimento da estrutura alveolar, até uma temperatura dasoma da temperatura ambiente, mais uma diferença de temperatura de choquetérmico intencionada, seguido pela deposição da estrutura alveolar aquecida emágua. A diferença de temperatura de choque térmico foi variada em uma faixa de150 a 900°C nos Exemplos 25 a 30, conforme mostrado na Tabela 4.

Também, nos Exemplos 31 a 36, no decorrer do resfriamento apartir da temperatura de queima de 1390°C acima, quando a estrutura alveolar decordierita foi resfriada a uma temperatura da soma da temperatura ambiente maisuma diferença de temperatura de choque térmico intencionada, ar foi sopradona estrutura alveolar na direção do canal de fluxo para proporcionar um choquetérmico para a estrutura alveolar. A diferença de temperatura de choque térmicofoi variada em uma faixa de 150 a 900°C naqueles Exemplos 31 a 36, conformemostrado na Tabela 4.

As estruturas alveolares, após o choque térmico, foram observadaspor TEM. Foi confirmado que fissuras finas tendo uma largura de 10 nm ou menosforam formadas em um grande número nas interfaces entre as fases do cristal decordierita e as fases amorfas.

A quantidade de suporte de Pt, o coeficiente de expansão térmica ea resistência à compressão (compressiva) na direção do canal de fluxo das estruturasalveolares foram avaliadas. Os resultados são apresentados na Tabela 4.Como notado na Tabela 4, a quantidade de suporte de Pt estavana faixa de 0,88 para 1,64 g/l no caso de água como o solvente e numa faixa de3,18 a 4,77 g/l no caso de etanol, o que indica que o suporte de Pt foi tornadopossível pelas fissuras finas. O coeficiente de expansão térmica foi de 0,28 a0,39 χ 10"6/°C, e a resistência compressiva na direção do canal de fluxo foi de13,0 a 17,0 MPa, ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.<table>table see original document page 42</column></row><table>(Exemplos 37 a 39)

No Exemplo 37, Ga2Os, um óxido de um elemento tendo umavalência menor do que Si, foi usado para 10% em peso da fonte de Si, e talco,caulim, alumina e hidróxido de alumínio foram usados como as outras fontesde Si, AL e Mg para formular uma composição de cordierita quase teórica. Osmateriais de cordierita assim preparados foram moldados em uma configuraçãoalveolar, aquecidos para remover um aglutinante, e então queimados a 1390°Cem uma atmosfera de ar, por 2 horas, para produzir uma estrutura alveolar decordierita, do mesmo modo que no Exemplo 1.

A estrutura alveolar de cordierita obtida foi resfriada a temperaturaambiente e reaquecida a 320°C, em tal temperatura a estrutura alveolar reaquecidafoi depositada em água para o resfriamento rápido ou aplicação de um choquetérmico. Pt foi suportada sobre a estrutura alveolar assim tratada mediante CVD.

Enquanto um gás portador de nitrogênio foi escoado a 20 l/min, acetilacetonatode platina foi aquecido e sublimado a 180°C, para adsorver Pt sobre a estruturaalveolar por 1 hora e a estrutura alveolar foi então tratada termicamente em ar a800°C durante 2 horas. A quantidade de Pt suportada sobre a estrutura alveolarobtida foi medida como sendo 1,22 g/l.

Nos Exemplos 38 e 39, GeO2, um óxido de um elemento possuindouma valência maior do que a de Al, foi usado para 10% em peso da fonte de Al,e talco, caulim, alumina e hidróxido de alumínio foram usados como as outrasfontes de Si, Al e Mg para formular uma composição de cordierita quase teórica.

Os materiais de cordierita assim preparados foram moldados numa configuraçãoalveolar, aquecidos para remover um aglutinante, e então queimados a 1390°C,em uma atmosfera de ar, por 2 horas, para produzir uma estrutura alveolar decordierita, do mesmo modo que no Exemplo 1. No decorrer do resfriamento desdea temperatura de queima de 1390°C, a estrutura alveolar, quando a temperatura setornou 320°C, foi depositada em água (a 20°C) para a aplicação de um choquetérmico.No Exemplo 38, Pt foi suportada sobre a estrutura alveolar obtidapor PVD, especificamente por borrifamento. O alvo foi Pt, o gás de borrifamentofoi Ar, a pressão da reação foi de 1,3 Pa, a radiofreqüência foi de 13,56 MHz, apotência fornecida foi de 100W, e o período de tempo de borrifamento foi de10 minutos. No Exemplo 39, Pt foi suportada sobre a estrutura alveolar obtidausando-se um fluido supercrítico. O fluido supercrítico usado foi CO2, no qual aestrutura alveolar foi imersa durante 5 minutos. A quantidade da Pt suportadafoi de 1,01 g/l no Exemplo 38 e de 1,55 g/l no Exemplo 39.

A Tabela 5 mostra as características das estruturas alveolares nosExemplos 37 a 39, avaliadas do mesmo modo que descrito acima. E observadona Tabela 5 que vacâncias de oxigênio foram formadas devido ao seu conteúdode oxigênio, número de oxigênio e constante de rede no Exemplo 37, e defeitosde rede foram formados devido ao seu conteúdo de oxigênio, número de oxigênioe constante de rede nos Exemplos 38 e 39.

Quando tais estruturas alveolares dos Exemplos 37 a 39 foramobservadas por TEM, um grande número de fissuras finas tendo uma largura devários nanômetros, ou menos, foram formadas próximo às interfaces, entre asfases do cristal de cordierita e as fases amorfas da estrutura alveolar. Portanto,é notado que, quando um elemento que constitui a cordierita é substituído por umelemento tendo uma valência diferente e um choque térmico é aplicado, ambos osporos finos pelas vacâncias de oxigênio ou pelos defeitos de rede, assim comoos poros finos pelas fissuras finas são formados.

Nos Exemplos 37 a 39, o coeficiente de expansão térmica foi de0,59 a 0,75 χ 10"6/°C, e a resistência compressiva na direção do canal de fluxofoi de 10,1 a 10,6 MPa, ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.<table>table see original document page 45</column></row><table>(Exemplos 40 a 42)

No Exemplo 40, talco, caulim, alumina, e hidróxido de alumínioforam utilizados como as fontes de Si, Al e Mg, e foram formulados em umacomposição de cordierita quase teórica, e os materiais de cordierita foram aindaadicionados com 0,05% em peso de NaCC>3, como um composto de um elementode metal alcalino. Os materiais de cordierita preparados foram moldados em umaconfiguração alveolar, aquecidos para remover um aglutinante, e então queimadosa 1390°C em uma atmosfera de ar, durante 2 horas, para produzir uma estruturaalveolar de cordierita, do mesmo modo que no Exemplo 1. A estrutura alveolar decordierita obtida foi rapidamente resfriada em temperatura ambiente por deposiçãoem água (a 20°C) a partir de 320°C no decurso do resfriamento a partir da queimaa 1390°C para aplicar um choque térmico.

O Exemplo 40 foi repetido para produzir uma estrutura alveolarde cordierita, mas a queima foi efetuada em uma atmosfera sob pressão reduzidatendo uma pressão de 4000 MPa no Exemplo 41 e em uma atmosfera redutora deuma atmosfera de hidrogênio no Exemplo 42. As estruturas alveolares de cordieritaobtidas foram resfriadas em temperatura ambiente (a 25°C), e então reaquecidasa 325°C e ar foi soprado para aplicar um choque térmico.

As estruturas alveolares obtidas foram medidas com relação a seucoeficiente de expansão térmica e a sua resistência compressiva. Os resultados sãoapresentados na Tabela 6. Nos Exemplos 40 a 42, o coeficiente de expansão térmicafoi de 0,42 a 0,58 χ 10"6/°C, e a resistência compressiva na direção do canal defluxo foi de 10,8 a 12,1 MPa, ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.

Quando aquelas estruturas alveolares dos Exemplos 40 a 42 foramobservadas por TEM, um grande número de fissuras finas tendo uma largura devários nanômetros, ou menos, foram formadas próximo às interfaces, entre as fasesdo cristal de cordierita e as fases amorfas da estrutura alveolar.

As estruturas alveolares dos Exemplos 40 a 42 foram imersas emuma solução de 0,07 mol/1 de ácido cloroplatínico e 0,05 mol/1 de cloreto de ródioem etanol, enquanto sob aplicação de uma onda ultra-sônica por 10 minutos. Asestruturas alveolares foram então sopradas com um fluxo de ar sob IxlO'5 Pa (=1 kgf/cm2) para secar e então queimadas em ar a 800°C por 2 horas. As estruturasalveolares assim suportadas de R foram submetidas à mencionada espectroscopiade fluorescência de raio X para analisar as quantidades suportadas de Pt e Rh. Aestrutura alveolar do Exemplo 40 foi suportada com 1,2 g/l de Pt e 0,2 g/l de Rh,a do Exemplo 41 foi suportada com 1,3 g/l de Pt e 0,3 g/l de Rh, e a do Exemplo42 foi suportada com 1,1 g/l de Pt e 0,2 g/l de Rh.

Para comparação, Pt e Rh foram similarmente suportados sobreas estruturas alveolares dos Exemplos 29 a 35, nas quais foi aplicado um choquetérmico, mas Na2CO3 não foi adicionado. A estrutura alveolar do Exemplo 29 foisuportada com 0,7 g/l de Pt e 0,2 g/l de Rh e a do Exemplo 35 foi suportada com0,5 g/l de Pt e 0,2 g/l de Rh, que são quantidades menores do que as de Pt e Rhsuportadas nos Exemplos 40 a 42. Considera-se que, nos Exemplos 40 até 42,foram formadas mais fissuras finas pelo choque térmico, já que a fase amorfa foiaumentada por adição de Na2CO3.<table>table see original document page 48</column></row><table>(Exemplo 43)

Uma vez que os materiais de cordierita, talco, caulim, alumina ehidróxido de alumínio foram usados e formulados numa composição de cordieritaquase teórica do mesmo modo que no Exemplo 1, os materiais de cordierita foramadicionados a um aglutinante, a um lubrificante e a um umidificante em quantidadesapropriadas, moldados em uma configuração alveolar, e então queimados em ar a1390°C por 2 horas, para obter uma estrutura alveolar. Uma onda de choque deum ultra-som focalizado com uma freqüência de 29 kHz e uma potência de IOOWfoi aplicado à estrutura alveolar obtida. Do mesmo modo que nos Exemplos 40 a42, os componentes de catalisador (Pt e Rh) foram suportados sobre a estruturaalveolar de cordierita obtida e as quantidades das Pt e Rh suportadas foram assimmedidas. Ademais, o coeficiente de expansão térmica e a resistência compressivana direção do canal de fluxo foram medidos. Os resultados são apresentados naTabela 6.

Como observado na Tabela 6, a quantidade da Pt suportada foide 1,9 g/l e a quantidade da Rh suportado foi de 0,2 g/l.

O coeficiente de expansão térmica foi de 0,38 χ 10"6/°C, e aresistência compressiva na direção do canal de fluxo foi de 10,6 MPa, ambos dosquais satisfazem aos requerimentos.

Pela observação da estrutura alveolar, foi confirmado que fissurasfinas possuindo uma largura de poucos nanômetros foram formadas, em um grandenúmero, nas interfaces entre as fases do cristal de cordierita e as fases amorfas.

(Exemplos 44 a 46)

Como os materiais de cordierita, talco, caulim, alumina e hidróxidode alumínio foram usados e formulados em uma composição de cordierita quaseteórica do mesmo modo que no Exemplo 1, os ditos materiais de cordierita foramadicionados a um aglutinante, um lubrificante e um umidificante em quantidadesapropriadas, moldados em uma configuração alveolar, e então queimados em ar a1390°C por 2 horas, para obter estruturas alveolares.A estrutura alveolar obtida foi imersa em água em alta pressão ealta temperatura a 10 MPa e 3OO0C por 1 hora no Exemplo 44. De modo similar,a estrutura alveolar obtida foi imersa em fluido supercrítico CO2 por 30 minutosno Exemplo 45, e em uma solução aquosa de hidróxido de sódio de 1 mol/1 a60°C por 5 horas no Exemplo 46.

As quantidades dos componentes de catalisador suportados (Pt eRh), o coeficiente de expansão térmica e a resistência compressiva na direção docanal de fluxo foram medidos. Os resultados são apresentados na Tabela 7.

Nos Exemplos 44 a 46, a quantidade da Pt suportada foi de 1,5 a2,3 g/l, a quantidade da Rh suportada foi de 0,2 a 0,3 g/l, confirmando que osporos finos, capazes de suportar um componente de catalisador foram formados.O coeficiente de expansão térmica foi de 0,35 a 0,39 χ 10"6/°C, e a resistência acompressão (compressiva) na direção do canal de fluxo foi de 11,2 a 12,2 MPa,ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.<table>table see original document page 51</column></row><table>(Exemplo 47 e 48)

Como os materiais de cordierita, talco, caulim, alumina e hidróxidode alumínio foram usados e formulados em uma composição de cordierita quaseteórica do mesmo modo que no Exemplo 1, os ditos materiais de cordierita foramadicionados a um aglutinante, um lubrificante e um umidificante em quantidadesapropriadas, moldados em uma configuração alveolar, e então queimados em ar a1390°C por 2 horas, para obter estruturas alveolares.

No Exemplo 47, dita estrutura alveolar obtida foi gravada a secocom CF4. As condições da gravação a seco foram uma taxa de fluxo de CF4 de150 ml/min, uma pressão da câmara de reação de 13,3 Pa, uma radiofreqüênciaaplicada de 13,56 MHz, uma potência fornecida de 300W, bem como uma duraçãode gravação de 10 minutos. No Exemplo 48, similarmente, a gravação a seco foiefetuada com Ar sob as condições de uma pressão da câmara de reação de 1,3 Pa,uma radiofreqüência aplicada de 13,56 MHz, uma potência fornecida de 100 We uma duração de gravação de 10 minutos.

As quantidades dos componentes de catalisador suportados (Pt eRh), o coeficiente de expansão térmica e a resistência compressiva na direção docanal de fluxo foram medidos. Os resultados são apresentados na Tabela 8.

Nos Exemplos 47 a 48, a quantidade da Pt suportada foi de 1,1 a1,3 g/l, e a quantidade da Rh suportado foi de 0,2 a 0,3 g/l, confirmando que osporos finos, capazes de suportar um componente de catalisador, foram formados.O coeficiente de expansão térmica foi de 0,45 a 0,46 χ 10"6/°C, e a resistência àcompressão na direção do canal de fluxo foi de 11,7 a 12,7 MPa, ambos dos quaissatisfazem aos requerimentos.

Os resultados da avaliação dos Exemplos 47 e 48 são exibidos naTabela 8.<table>table see original document page 53</column></row><table>(Exemplos 49 a 51)

No Exemplo 49, visto que os materiais de cordierita, talco, caulim,alumina e hidróxido de alumínio foram usados, mas 5% em peso da fonte de Siforam substituídos por CeO2, e formulados numa composição de cordierita quaseteórica do mesmo modo que no Exemplo 1, os ditos materiais de cordierita foramadicionados a um aglutinante, um lubrificante e um umidificante em quantidadesapropriadas, moldados em uma configuração alveolar, aquecidos em ar a 800°Cpara remover o aglutinante, e então queimados em uma atmosfera sob pressãoreduzida em 4000 MPa a 1390°C por 2 horas, para obter uma estrutura alveolarde cordierita.

No Exemplo 50, uma estrutura alveolar de cordierita foi produzidade modo similar a no Exemplo 49, mas 5% em peso da fonte de Al, não da fontede Si, foram substituídos por CeO2 e a atmosfera de queima era uma atmosferaredutora de uma atmosfera de hidrogênio.

No Exemplo 51, uma estrutura alveolar de cordierita foi produzidade modo similar a no Exemplo 49, mas 5% em peso da fonte de Mg, não da fontede Si, foram substituídos por CeO2 e a atmosfera de queima era uma atmosfera dear.

As estruturas alveolares de cordierita obtidas foram avaliadas emseu coeficiente de expansão térmica e sua resistência compressiva na direção docanal de fluxo.

Como notado na Tabela 9, o coeficiente de expansão térmica foide 0,78 a 0,98 χ 10"6/°C, e a resistência compressiva na direção do canal de fluxofoi de 10,8 a 12,1 MPa, ambos dos quais satisfazem aos requerimentos.

Quando componentes de catalisador (Pt e Rh) foram suportadossobre as estruturas alveolares dos Exemplos 49 a 51, as quantidades das Pt e Rhsuportadas foram de 1,5 a 2,3 g/l de Pt e 0,2 a 0,3 g/l de Rh, confirmando que osporos finos, capazes de suportar um componente de catalisador, foram formadospor incorporação de CeO2 na estrutura alveolar de cordierita.A quantidade dos componentes de catalisador suportados daquelesExemplos 49 a 51 é equivalente àquela no catalisador de conversor de três vias(1,5 g/1)·

Os resultados da avaliação nos Exemplos 49 a 51 são exibidos naTabela 9.<table>table see original document page 56</column></row><table>A capacidade de armazenamento de oxigênio daquelas estruturasalveolares de cordierita dos Exemplos 49 a 51 foi avaliada. A avaliação da citadacapacidade de armazenamento de oxigênio foi feita por TG-DTA (Rigaku: TAS-200). As estruturas alveolares de cordierita substituídas por Ce produzidas forampulverizadas, e 20 mg do pó pulverizado foi mantido a 5 OO0C, enquanto que umaatmosfera de oxigênio de 50% de O2, com o equilíbrio sendo N2, e uma atmosferaredutora de 2% de H2, com o equilíbrio sendo N2, foram repetidas duas vezes. Aquantidade do oxigênio liberada foi calculada a partir da diferença em peso entre aatmosfera de oxigênio e a atmosfera redutora. Tal quantidade do oxigênio liberadofoi dividida pela quantidade da CeO2, contida na estrutura alveolar de cordierita,para obtenção da quantidade do oxigênio liberado por 1 mol de CeO2, contida naestrutura alveolar de cordierita, isto é, a capacidade de armazenamento de oxigênio.

A capacidade de armazenamento de oxigênio é também mostrada na Tabela 9.

Para comparação, a capacidade de armazenamento de oxigênio deuma estrutura alveolar de cordierita sem uma substituição de Ce foi adicionalmenteavaliada e aquela de um catalisador de conversor de três vias com CeO2 suportadasobre a mesma, na qual a quantidade da CeO2 suportada foi tornada como sendode 75 g/l, 1,5 vezes a da quantidade suportada usual, foi também avaliada. Comoresultado, a dita estrutura alveolar de cordierita sem uma substituição de Ce nãoteve uma capacidade de armazenamento de oxigênio e o referido catalisador deconversor de três vias com CeO2 suportado sobre a mesma teve uma capacidadede armazenamento de oxigênio de 1,5 χ IO"2 O2 mol/Ce02 mol. Em contraste, taiscapacidades de armazenamento de oxigênio dos Exemplos 49 a 51 estavam numafaixa de 3,1 a 9,6 χ IO"2 O2 mol/Ce02 mol., a qual foi maior do que aquela docatalisador de três vias.

O conteúdo de CeO2 no Exemplo 51, possuindo a capacidade dearmazenamento de oxigênio mais elevada, foi apenas de cerca de 2% em peso. Aquantidade do oxigênio que pode ser armazenada por 1 litro da estrutura alveolarde cordierita do Exemplo 51 e aquela por 1 litro do catalisador de três vias (75 g/ldo CeO2 suportado) foram quase iguais entre si. O experimento do Exemplo 51,no qual Mg foi substituído por Ce, foi repetido e o conteúdo de CeO2 na estruturaalveolar de cordierita do Exemplo 51 foi variado. A capacidade de armazenamentode oxigênio foi significativamente reduzida, a um nível que foi difícil de detectar,quando o conteúdo de CeO2 na estrutura alveolar de cordierita foi de 0,01% empeso. Conseqüentemente, pelo menos 0,01% em peso, do conteúdo de CeO2, énecessário para prover uma capacidade de armazenamento de oxigênio.

(Exemplos 52 e 53)

No Exemplo 52, como os materiais de cordierita, talco, caulim,alumina e hidróxido de alumínio foram usados, mas 1,2% em peso da fonte deMg foi substituída por Pt, e eles foram formulados numa composição de cordieritaquase teórica do mesmo modo que no Exemplo 1, os materiais de cordierita foramadicionados a um aglutinante, um lubrificante e um umidificante em quantidadesapropriadas, moldados em uma configuração alveolar, e então queimados em umaatmosfera de ar a 1390°C, durante 2 horas, para obter uma estrutura alveolar decordierita.

A estrutura alveolar de cordierita obtida possuía um conteúdo dePt de 1,7 g/l. A estrutura alveolar de cordierita foi avaliada em seu coeficiente deexpansão térmica e em sua resistência compressiva na direção do canal de fluxo.Como notado na Tabela 10, o coeficiente de expansão térmica foi de 0,85 χ IO-TCe a resistência compressiva na direção do canal de fluxo foi de 10,9 MPa, ambosdos quais satisfazem aos requerimentos.

No Exemplo 53, uma estrutura alveolar de cordierita foi produzidade um modo similar a do Exemplo 52, mas 1,2 % em peso da fonte de Mg foisubstituída por um óxido de Pt e 5% em peso da fonte de Al foi substituída porCeO2. Depois de ser resfriada em temperatura ambiente, a estrutura alveolar foireaquecida a 320°C e rapidamente resfriada ao ser depositada em água (a 20°C).

As estruturas alveolares de cordierita obtidas tinham um conteúdode Pt de 1,6 g/l e uma capacidade de armazenamento de oxigênio de 3,9 χ 10- O2mol/Ce02 mol. A estrutura alveolar de cordierita foi avaliada em seu coeficientede expansão térmica e na resistência compressiva na direção do canal de fluxo.Como notado na Tabela 10, o coeficiente de expansão térmica foi de 0,96 χe a resistência compressiva na direção do canal de fluxo foi de 11,9 MPa, ambosdos quais satisfazem aos requerimentos.

Os resultados da avaliação dos Exemplos 52 e 53 são exibidos naTabela 10.<table>table see original document page 60</column></row><table>(Teste de limpeza)

O desempenho das estruturas alveolares de cordierita produzidasdessa maneira na limpeza de hidrocarboneto foi avaliado.

Um componente de catalisador foi suportado sobre cada uma dasestruturas alveolares de cordierita produzidas nos Exemplos 1, 11 a 18, 25 a 33, e40 a 53, para formar um corpo cerâmico-catalisador. O corpo cerâmico-catalisadorfoi recortado em um cilindro tendo um diâmetro de 15 mm e um comprimento de10 mm. O cilindro do corpo cerâmico-catalisador foi usado no teste de limpezade hidrocarboneto em várias temperaturas predeterminadas em uma bancada degás modelo. O gás modelo compreendia 500 ppm de CbH6, 5% de oxigênio e oequilíbrio sendo o nitrogênio. A SV (velocidade espacial) foi de 10.000/hora. Atemperatura, na qual 50% de C3H6 no gás modelo foi limpada com um corpocerâmico-catalisador, foi produzida como a "temperatura de limpeza a 50%". Osresultados são exibidos na Tabela 11.TABELA 11

<table>table see original document page 62</column></row><table>Para fins de comparação, o dispositivo de teste sem o dito corpocerâmico-catalisador acima foi avaliado (Exemplo Comparativo 8), e um catalisadorde três vias compreendendo uma estrutura alveolar de cordierita apresentando umrevestimento de γ-alumina em uma quantidade de 150 g/l, sobre a qual 1,25 g/lde Pt e 0,25 g/l de Rh, assim como 75 g/l de um co-catalisador de CeO2 foramsuportados (Exemplo Comparativo 9), foi também avaliado. Os resultados estãotambém exibidos na Tabela 11.

Como observado na Tabela 11, a temperatura de limpeza a 50%era alta, 5 OO°C, no caso do Exemplo Comparativo 8, no qual não foi usado corpocerâmico-catalisador, e foi reduzida para 184°C no caso do catalisador de três viasno Exemplo Comparativo 9. Em contraste, nos casos dos Exemplos da presenteinvenção, nos quais a quantidade do componente de catalisador suportado foi tãoelevada quanto aquela do catalisador de três vias, a temperatura de limpeza a 50%foi equivalente a ou ligeiramente mais alta do que aquela do caso do catalisador detrês vias, e cerca da metade daquela do caso do corpo cerâmico-não-catalisador.Desse modo, uma alta capacidade de limpeza foi alcançada nos Exemplos.

A relação entre a capacidade de limpeza e o estado do componentede catalisador suportado foi examinada como abaixo:

Materiais de cordierita, nos quais 10% em peso da fonte de Si foisubstituída por um óxido de um elemento tendo uma valência diferente de Si,Ga2O3, foi preparado, moldado em uma configuração alveolar, e então queimadoem ar a 1390°C, durante 2 horas. Na estrutura alveolar obtida, foram suportadoscomponentes de catalisador pela imersão em uma solução de etanol de 0,07 mol/1de ácido cloroplatínico e 0,05 mol/1 de cloreto de ródio, enquanto ultra-som estavasendo aplicado, por 10 minutos, secagem e queima em ar a 800°C, por 2 horas,para formar um corpo cerâmico-catalisador (Amostra 1). Uma amostra similarpreparada sem aplicação de ultra-som foi produzida como Amostra 2. A Amostra2 foi tratada a IOOO°C por 50 horas e a amostra assim deteriorada termicamentefoi produzida como Amostra 3.As Amostras 1 a 3 foram observadas por TEM, para examinar oestado das partículas metálicas de catalisador suportadas. A amplificação de TEMfoi de 200.000 χ. O espaçamento entre as partículas metálicas de catalisador foimedido para 30 partículas em um campo de vista e a medição foi conduzida paracampos de vista, para a obtenção de um espaçamento médio entre as partículasmetálicas de catalisador. Os resultados são apresentados na Tabela 12.

A temperatura de limpeza a 50% de C3H6 foi também medida paraas Amostras 1 a 3. Elas foram de 254°C, 336°C e 460°C.

Similarmente, o mesmo suporte cerâmico que nas Amostras 1 a 3foi usado e imerso em uma solução aquosa de 0,005 mol/1 de ácido cloroplatínicoe 0,003 mol/1 de cloreto de ródio, secado e queimado em ar a 800°C por 2 horas,para formar um corpo cerâmico-catalisador (Amostra 4). Além disso, o mesmosuporte cerâmico foi imerso em uma solução aquosa de 0,0025 mol/1 de ácidocloroplatínico e 0,0015 mol/1 de cloreto de ródio, secado e queimado em ar a800°C por 2 horas, para formar um corpo cerâmico-catalisador (Amostra 5). Nãofoi aplicado ultra-som àquelas Amostras 4 e 5 durante o suporte do componentede catalisador.

As Amostras 4 e 5 foram observadas por TEM na magnitude de50.000 χ. O espaçamento entre as partículas metálicas de catalisador foi medidodo mesmo modo que para as Amostras 1 a 3 e os resultados são também exibidosna Tabela 12.

TABELA 12

<table>table see original document page 64</column></row><table>Na Tabela 12, a Amostra 3, que foi deteriorada por aquecimento,possuía uma temperatura de limpeza a 50% de C3H6 de 460°C e um espaçamentomédio entre as partículas metálicas de catalisador de 108 nm, além de 100 nm.Como notado na Tabela 11, a temperatura de limpeza a 50% de C3H6 por umcorpo cerâmico-não-catalisador foi de 484°C e, por conseguinte, a Amostra 3 éconsiderada como tendo uma capacidade de limpeza.

A Amostra 2 tinha uma temperatura de limpeza a 50% de C3H6de 336°C e um espaçamento médio entre as partículas metálicas de catalisador de74 nm, enquanto que a Amostra 1 tinha uma temperatura de limpeza a 50% de C3H6de 254°C e um espaçamento médio entre as partículas metálicas de catalisador de23 nm. É observado que, como o espaçamento médio entre as partículas metálicasde catalisador diminuiu, a temperatura de limpeza a 50%) também decresceu.

A Amostra 4, tendo um espaçamento médio entre as partículas demetal de catalisador de menos do que 1000 nm, apresentava uma temperatura delimpeza a 50% de C3H6 de 472°C, inferior a 484°C daquele corpo cerâmico-não-catalisador, indicando que a Amostra 4 possuía uma capacidade de limpeza.

Entretanto, a Amostra 5, tendo um espaçamento médio entre aspartículas metálicas de catalisador de mais do que 1000 nm, tinha uma temperaturade limpeza a 50% de 484°C, igual àquela do dito corpo cerâmico-não-catalisador,indicando que a Amostra 5 não possuía uma capacidade de limpeza.

Conseqüentemente, pode ser observado que o espaçamento médioentre as partículas metálicas de catalisador não deveria ser maior do que 1000 nm,preferivelmente de não mais do que 100 nm para ter uma capacidade de limpeza.Com um espaçamento médio menor entre as partículas metálicas de catalisador,a capacidade de limpeza é aperfeiçoada. Quando do uso de ultra-som durante aetapa de suporte, o componente de catalisador pode ser mais facilmente infiltradonos poros finos do suporte cerâmico e o espaçamento médio entre as partículasmetálicas de catalisador pode ser diminuído.

Claims

1. Processo para produzir um corpo cerâmico-catalisador, sendocaracterizado pelo fato de que compreende:preparar materiais de cordierita compreendendo uma fonte deSi, uma fonte de Al e uma fonte de Mg, assim como um aglutinante, algumasdas ditas fontes de Si, Al e Mg sendo substituídas por um composto contendometal nobre,moldar os referidos materiais de cordierita numa configuraçãoalveolar,aquecer dita configuração alveolar em ar a uma temperatura de- 5OO°C para remover o referido aglutinante, equeimar a referida configuração alveolar em uma atmosfera sobpressão reduzida a uma pressão de 4000 Pa ou menos, a uma temperatura de- 1350°C ou mais, por um período de tempo de 2 horas ou mais, em uma atmosferaredutora, em uma atmosfera contendo oxigênio ou em uma atmosfera isenta deoxigênio.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a dita estrutura alveolar queimada é adicionalmente aquecidaa uma temperatura predeterminada e então rapidamente resfriada a partir dareferida temperatura predeterminada.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que uma diferença de temperatura entre a referida temperaturapredeterminada e a temperatura após o referido resfriamento rápido não é demais do que 900°C.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a dita estrutura alveolar queimada é adicionalmente resfriadarapidamente a uma temperatura predeterminada durante o resfriamento a partirde uma temperatura de queima.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a dita estrutura alveolar queimada é adicionalmente submetidaa uma onda de choque.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de a referida onda de choque ser provida por ultra-som ou vibração.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que na dita etapa de preparação de materiais de cordierita, algumasdas ditas fontes de Si, Al e Mg são adicionalmente substituídas por um compostocontendo Ce.

8. Corpo cerâmico-catalisador, possuindo um suporte cerâmicoque consiste numa estrutura alveolar e numa composição de cordierita, sendocaracterizado pelo fato de compreender:o dito suporte cerâmico possuindo um número múltiplo de porosfinos apresentando um diâmetro ou largura de 0,1 a 100 nm e um componente decatalisador diretamente suportado dentro, ou pelo menos parcialmente dentro,do número múltiplo de poros finos do referido suporte cerâmico; eo componente de catalisador compreendendo um metal em umaquantidade de não menos do que 0,01% em peso, uma distância média entre aspartículas do referido componente de catalisador sobre a superfície do referidosuporte cerâmico estando em uma faixa de 0,1 a 100 nm.

9. Corpo cerâmico-catalisador, de acordo com a reivindicação-8, caracterizado pelo fato de que o referido componente de catalisador incluipelo menos um componente selecionado dentre o grupo que consiste em metaisapresentando uma atividade catalítica e em óxidos metálicos apresentando umaatividade catalítica.

10. Corpo cerâmico-catalisador, de acordo com a reivindicação-9, caracterizado pelo fato de que os ditos metais apresentando uma atividadecatalítica são metais nobres e os referidos óxidos metálicos apresentando umaatividade catalítica são óxidos contendo pelo menos um metal selecionado dogrupo que consiste em V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sn e Pb.

11. Corpo cerâmico-catalisador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita estrutura alveolar possui pelo menos umdentre vacâncias de oxigênio e defeitos de rede na rede do cristal de cordierita,sobre a qual um componente de catalisador é suportado; e/ouem que a dita estrutura alveolar possui um número múltiplo defissuras finas tendo larguras de não mais do que 100 nm.

12. Corpo cerâmico-catalisador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido corpo cerâmico-catalisador contémum metal que apresenta uma atividade catalítica em uma quantidade de nãomenos do que 0,01% em peso do mesmo, e CeO2 em uma quantidade de nãomenos do que 0,01% em peso do mesmo.

13. Corpo cerâmico-catalisador, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o referido metal que apresenta uma atividadecatalítica inclui pelo menos um material selecionado do grupo que consiste emmetais nobres, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sn e Pb.