CN101228340A - 用于柴油机烟炱过滤的分隔的催化金属丝过滤器 - Google Patents

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Abstract

用于从柴油机废气中去除烟炱粒子的过滤器(10)，包含多个中空通道(18)，所述中空通道中含有金属网(28)。金属网(28)可以涂有氧化催化剂，以促进烟炱粒子的引燃和用于过滤烟炱粒子的金属网(28)的再生。如果需要，金属网(28)可以视情况从中空通道(18)中取出并更换成再生的或新的金属网。

Description

用于柴油机烟炱过滤的分隔的催化金属丝过滤器
技术领域
本发明涉及柴油机废气处理，更特别涉及使用催化过滤器从柴油机废气中过滤微粒。
背景技术
柴油机废气是多相混合物，不仅含有气体排放物，例如一氧化碳(“CO”)、未燃烃(“HC”)和氮的氧化物(“NOx”)，还含有构成所谓微粒或颗粒物(“PM”)的凝相材料(液体和固体)。总颗粒物(“TPM”)排放由三种主要组分构成。一种组分是固态、干燥的、固体含碳馏分或烟炱。这种干燥的含碳物质引起常与柴油机废气联系在一起的可见烟炱排放。TPM的第二组分是可溶有机部分(“SOF”)。可溶有机部分有时被称作挥发性有机部分(“VOF”)，在本文中使用该术语。根据柴油机废气的温度，VOF可能在柴油机废气中以蒸气形式或气溶胶(液体冷凝物的细滴)形式存在，并通常如标准测量试验(例如U.S.Heavy Duty TransientFederal Test Procedure)所规定，在52℃的标准微粒收集温度下在稀释废气中作为冷凝液体存在。这些液体来自两个来源：(1)活塞每次来回运动时从发动机汽缸壁上扫除的润滑油；和(2)未燃或部分燃烧的柴油燃料。
微粒的第三组分是所谓的硫酸盐部分。柴油燃料含有硫，在美国供应的甚至低硫燃料也可能含有0.005％硫。燃料在发动机中燃烧时，几乎所有硫都被氧化成二氧化硫，其在气相中与废气一起离开。但是，少部分硫，大约2-5％，被进一步氧化成SO3，其又迅速与废气中的水结合形成硫酸，硫酸作为凝相与作为气溶胶的微粒一起聚集，或被吸附到其它微粒组分上，由此增加TPM的量。
来自柴油机的排放物近年来受到越来越多的审视，且标准、尤其是对微粒排放物的标准变得更为严格。在1994年，美国对于新发动机的微粒排放标准允许每制动马力小时总共不超过0.1克(g/BHP-h)。对于在拥挤的市区运行的公共汽车中的柴油机，微粒排放标准甚至更严格，为0.07g/BHP-h TPM。这些标准均被视为与自1991年起生效的0.25 g/BHP-h的先前微粒排放标准相比显著降低。从1994年开始，首次发现发动机技术发展本身不能满足新的标准，对于某些发动机后处理技术，例如，如下进一步论述的柴油机氧化催化剂(DOC)单元是必要的。
由于下个十年要不断立法确定更严格的排放标准，因此，如何最好地降低柴油机废气中排放到大气中的颗粒物含量的问题目前相当受关注。在这方面，需要开发出有效且实用的装置，用于在使废气逸出到大气中之前从柴油机废气系统的废气中除去大部分微粒。
在本领域中，已知为柴油机提供废气过滤器，该过滤器在柴油机运行过程中从废气流中捕集微粒。过滤器通常由多孔固体材料制成，这种材料含有许多延伸穿过其中并具有小的截面尺寸的孔，因此该过滤器可让流过该过滤器的废气透过，并能够阻止大部分或全部微粒随该气体穿过过滤器。受阻的微粒通常由烟炱粒子形式的含碳微粒构成，在本文和说明书中所述的“微粒”是指这种由柴油机生成的粒子。随着收集的微粒量增多，废气穿过过滤器的流速通常受阻，因而过滤器内的背压升高，并且发动机的效率降低。
在本领域中，希望通过烟炱粒子被捕集在过滤器中时的连续烧除或焚化来更简单地使微粒过滤器再生。但是，经验已经表明，在普通柴油机运行中，废气系统中的温度在发动机载荷和速度的不同条件下显著变化，且过滤器中的温度几乎达不到焚化被捕集的微粒所需的510℃温度水平。
为了顺应在美国和欧洲均越来越严格的降低以路运柴油机和工程柴油机为动力的车辆的固体排放物含量的法律，已经开发出了废气后处理，例如各种滤烟介质。壁行型陶瓷蜂窝过滤器是工业应用的现有系统中最广泛使用的过滤技术。壁行过滤器解决了过滤的要求，但仍然具有实现可靠和可重复的过滤器清洗方法的残余问题。这种残余问题引起了广泛的工程研究和开发。壁行过滤元件特别可用于从柴油机废气中过滤颗粒物。许多参考文献公开了壁行过滤器的使用，其可以包含在过滤器上或在过滤器中的催化剂以过滤和烧除滤过的颗粒物。常用的陶瓷壁行过滤器构造是多通道蜂窝结构，该蜂窝结构的上游和下游侧上的交替通道的末端被堵塞。这在任一侧上产生了棋盘型图案。上游或入口端被堵塞的通道在下游或出口端是开放的。这使得气体可进入开放的上游通道，流经多孔壁，并通过具有开放下游端的通道离开。气压驱使气体透过多孔结构壁进入在上游端封闭和在下游端开放的通道。这种结构主要是打开的，以从废气流中过滤粒子。
理想的是从壁行过滤器的上游侧除去颗粒物。一种方法是在壁上提供催化剂层，以在过滤器运行过程中催化颗粒物的引燃。许多美国专利都公开了这类壁行结构。
在3M Ceramic Materials Departments出版，1994年1月印刷并经此引用并入本文的“3M Diesel Filters for Particulate Emission Control，Designers Guide”中提出了用于柴油机废气的特别可用的微粒排放控制过滤器。其中描述了一种陶瓷过滤器，其包含被规定具有62％Al2O3、24％SiO2和14％B2O3的陶瓷纤维。过滤器规格包括纤维直径为10-12微米、且纤维密度为2.7克/立方厘米的白色连续纤维。纤维的机械性能包括1.72GPA的长丝拉伸强度、138 GPA的长丝弹性拉伸模量、和1.2％的伸长率。规定的热性能是1204℃的连续使用温度、1371℃的短期使用温度、在1093℃下1.25％的线性收缩、1800℃的熔点、3.0×10-6ΔL/L℃的热膨胀系数(25-500℃)和1046.7J/Kg°K的比热。纤维由3M Ceramic MaterialsDepartment以商品名NEXTELTM FIBER出售。上述规定性能是针对NEXTELTM 312 CERAMIC FIBER的。
NEXTELTM纤维用于制造柴油机过滤器。典型的3M柴油机过滤筒具有圆柱形载体和连续陶瓷纤维，陶瓷纤维在该载体上织成金刚石花纹，从而形成陶瓷纤维绕组，参见U.S.5,551,971，图1。圆柱形载体是含有开孔的电阻加热元件。开孔面积可用于控制沿该载体的热输入。当需要较少的热时，载体可以在给定位置具有较大的开孔或较多的开孔。可以改变开孔的分布，其中多数开放区域朝向该载体的中心。圆柱形载体具有开放末端和封闭末端。过滤器可用于从柴油机废气中过滤颗粒物。在发动机运行过程中，载有颗粒物的气体可以经由圆柱形载体的开放区域流经陶瓷纤维绕组的外周表面，并经由开放末端离开。或者，且优选地，过滤筒可以反过来运行。载有粒子的气体可以被送入开放末端，经过圆柱形载体的开放区域，然后经过陶瓷纤维绕组，从而将其粒子沉积在陶瓷纤维绕组中。
在加热以使过滤器再生的过程中，将载氧气体(优选空气)送入开放末端。输入电能，将充当加热元件或加热器的圆柱形载体加热。圆柱形加热元件将陶瓷纤维绕组加热至足以氧化其上捕集的颗粒物的温度。
在柴油机废气系统中使用过滤筒。通常，多个过滤器组装在滤罐内。组装在滤罐内的过滤筒的数依据废气流速和预期再生时间间隔确定。
尽管在本领域中已知多种滤烟器，但在这种过滤器的再生方面、以及在这种过滤器的制造简易性、改装和更换方面始终需要改进。即使烟炱的积累超过过滤介质的烟炱燃烧速率，也要使气体流过过滤器，从而在能够进行清洁之前使车辆保持运行，在这方面需要进一步的改进。
发明概要
提供了包含多个平行通道的柴油机滤烟器，这些通道由金属网构成，以在柴油机废气穿过通道时捕集烟炱粒子。可以在例如滤罐中排列过滤通道，使得在过滤通道之间形成较小的旁路气体通道。该旁路通道可以使废气在主过滤通道中的烟炱积累超过积累烟炱的燃烧速率时从中通过。减少的流过旁路通道的气流降低了背压，并使车辆保持运行直至实现过滤器的有利的再生。丝网可以从通道中取出，并更换成新的金属网，和/或如果需要，含金属网的通道也可以取出并更换，以恢复烟炱去除。
附图简述
图1是容纳本发明滤烟器通道的滤罐的纵向截面图，沿图2的线段1-1截取。
图2是本发明滤罐和滤烟器的横向截面图，沿图1的线段2-2截取。
图3是本发明滤烟器通道的透视图。
图4是可用于将滤烟器通道固定就位的端板之一的平面图。
发明详述
在图1中，显示出本发明的过滤元件被安装为柴油机微粒阱10，其具有由矩形管形外壳12构成的滤罐、锥形废气入口14、和锥形废气出口16。这样安装时，多个中空通道18在过滤元件的轴向或纵向上延伸，这也是废气流经柴油机微粒阱的主要方向。过滤元件的金属套管20已经通过膨胀垫24密封到外壳12上，该膨胀垫24在承受柴油机微粒阱初次使用的热时膨胀。应该选择能够承受使用时遇到的温度、尤其是过滤元件再生时的温度的任何这类垫子。一种特别可用的膨胀垫是由可热膨胀的蛭石垫提供的。
构成各个通道18的通道壁是圆形、正方形、梯形、矩形等的不透金属板，图1和2中作为圆形通道18显示的设计具有圆形截面并在各个末端19和21具有开孔。无论形状如何，通道18的内径为至少0.5英寸，优选至少大约1.0英寸宽。在外壳12的封闭区域26内放置多个通道18。端板23和25位于区域26的相对末端上，并焊接或以其它方式与金属套管20连接，支撑着通道18的相对末端。端板23和25可以包括开孔，这些开孔支撑着通道18的末端。通道18可以永久固定到端板23和25上，或临时装配以使这类通道可以因磨损而被更换。例如，通道18的外径或周长使其可以受压安装在端板23和25的开孔32内，参见图4，或可以其它方式可拆卸地与其连接，例如通过螺栓、螺丝，等等，从而在使用过程中保持就位。在磨损后，可以将18从端板23和25中的各开孔32中取出，并从封闭区域26内滑出以维修和/或更换。
在各个通道18内部放置金属网过滤元件28，其能够捕集柴油机废气中所含的烟炱粒子。该金属网可以具有各种形状和构造，只要该网过滤元件28可使气体流过但对烟炱粒子构成阻挡即可。可以使用纺织金属网(例如钢棉类型)、无纺丝网(其中各金属丝与其它金属丝点焊或以类似方式连接在一起，形成单一网单元)、编织丝网(其中多个丝束扭绞在一起，形成能够从通过的气流中去除烟炱的网)。金属网过滤元件28优选作为单一物体放置在各个通道18内部，以基本完全填满通道内部。如果更方便，可以使用超过一个的金属网填充通道内部。金属网过滤元件28可以容易地从各个通道18内取出，从而容易地换成修过的、再生的或新的网元件，以保持最佳过滤能力。金属网过滤元件28可以受压安装到各个通道内部，以在操作过程中保持就位。或者，或除了受压安装外，通道18的各个开放末端19和21可以含有一个或多个十字构件或网(未显示)，以使金属网过滤元件28在通道18内部保持就位。
在柴油机滤烟器领域中，已知烧除来自过滤器的烟炱粒子，以使过滤器再生并改提高其从废气中过滤烟炱粒子的能力。遗憾的是，柴油机产生的并施加到废气上的温度不够高，不足以引燃烟炱粒子。因此，将氧化催化剂加到过滤元件上，从而降低烟炱粒子的引燃温度并可使粒子燃烧，并可使过滤元件在过滤和再生之间在连续或交替方法中再生。根据本发明，本发明的金属网元件28可以涂有本领域公知的氧化催化剂，以引燃捕集在过滤元件内的来自柴油机废气的烟炱粒子。催化剂的类型和将催化剂施用到金属网过滤元件28上的方法将在下面更充分地解释。除了涂布丝网过滤元件28外，还可以用氧化催化剂涂布通道18内部，以引燃附着到内壁上的任何烟炱粒子和/或引发废气本身内的气态污染物(例如CO、HC和NOx)的氧化。金属网过滤元件28上的催化剂可以与涂布在通道18内壁上的催化剂相同或不同。此外，在开孔19和21内提供的用于将过滤元件28在通道18内保持就位的任何金属丝元件，例如任何网或类似物，也可以带有催化涂层。再进一步，可以在通道18外部的至少一部分上提供氧化催化剂，特别是与空隙30接触的那些通道区域，其中空隙30是当通道在外壳12的封闭区域26内堆积时在通道18之间形成的。由此可以处理穿过空隙30的废气，以引发废气污染物的氧化。
本发明的过滤器10置于柴油机的废气流中。根据应用，可以在过滤器10前部放置或不放置柴油机氧化催化剂(DOC)。来自柴油机的含有HC、CO、NOx和颗粒物的废气通过过滤器10，并特别通过通道18。由于烟炱粒子撞在催化丝网元件28上，烟炱粒子被收集并在合适的废气再生条件下燃烧。如果情况是过滤元件28上的烟炱累积速率超过烟炱粒子的燃烧速率，那么来自发动机的废气流就被驱使转而通过外壳12内的堆积通道18之间的空隙30。最初确定空隙30的尺寸以使在多数柴油机运行条件下只允许通过少量气流，因为空隙30内的背压高于穿过网过滤元件28的背压。通常，外壳12的封闭区域26内的空隙体积小于封闭区域26体积的25％。通过使用端板(例如图4中的端板23)中的开口34，可以控制或限制流过所述空隙中的气流。当烟炱累积并开始堵塞金属网过滤元件27的孔且背压升高时，空隙或旁路空隙30仍能让废气流过，并使得柴油机可以继续运行。这样，汽车不会由于废气流径的完全受限而停止。丝网的密度(金属丝直径和编为基质的金属丝的量)决定了背压。
金属网可以由任何相对高温的合金制成，包括多数不锈钢、Fecralloy、Hastalloy等。
在本发明的优选实施方案中，在沉积催化剂组合物之前预处理金属网，以改进组合物在基底上的粘着性。基底的预处理可以如下进行：在施用催化剂浆液之前，通过已知的热喷涂技术在基底上施用金属锚固层。这些技术包括等离子喷涂、单丝喷涂、高速含氧燃料喷涂、燃烧丝和/或粉末喷涂、电弧喷涂等等。优选地，通过电弧喷涂施用金属锚固层。
将金属(本文所用的该术语包括金属混合物，包括但不限于金属合金、伪合金和其它金属间组合物)电弧喷涂(例如双丝电弧喷涂)到金属多孔基底上，产生了在催化剂领域中可良好地用作催化材料的基底的结构。双丝电弧喷涂(在本文中包含在术语“金属丝电弧喷涂”和更广义的术语“电弧喷涂”中)是已知方法，已在美国专利4,027,367中公开，此专利经此引用并入本文。简要地说，在双丝电弧喷涂法中，两根原料丝充当两个可消耗电极。这些金属丝在被送入喷枪(类似于金属丝喷焰枪)的喷嘴时彼此隔离。金属丝在喷嘴中产生的气流中心会合。在金属丝之间引发电弧，流经金属丝的电流使它们的末梢熔化。压缩的雾化气体(通常是空气)通过喷嘴并穿过电弧区域，从而剪切熔融的液滴以形成喷雾，喷雾被驱送到基底上。在电弧喷涂系统中只能使用金属丝原料，因为原料必须是导电的。喷枪产生的高粒子温度在金属基底上的冲击点处产生微小的焊接区域。由此，这种电弧喷涂层(在本文中有时称作“锚固层”)保持与基底的强粘合力。
在1999年4月29日提交的共同待审的美国专利申请09/301,626(‘626申请)中，即现在的于2002年9月12日公开的美国公开2002/0128151中，公开了用于在多孔基底上形成锚固层的金属丝电弧喷涂操作参数，其公开内容完全经此引用并入本文。
通过使用(但不限于)下列金属和金属混合物的原料，可以在基底上沉积具有各种组成的锚固层：Ni、Ni/Al、Ni/Cr、Ni/Cr/Al/Y、Co/Cr、Co/Cr/AI/Y、Co/Ni/Cr/Al/Y、Fe/Al、Fe/Cr、Fe/Cr/Al、Fe/Cr/Al/Y、Fe/Ni/Al、Fe/Ni/Cr、300和400系列不锈钢、和任选地，其中一种或多种的混合物。可根据‘626申请用于通过金属丝电弧喷涂法喷涂到基底上的金属的一个具体实例是镍/铝合金，其通常含有至少大约90重量％的镍和大约3重量％至10重量％的铝，优选大约4重量％至6重量％铝。这类合金可以含有次要比例的其它金属，在此被称作“杂质”，其总计不超过合金的大约2％。优选的特定原料合金包含大约95％镍和5％铝，并可以具有大约2642的熔点。可以出于各种目的在合金中加入一些这类杂质，例如作为加工助剂以有利于金属丝电弧喷涂法或形成锚固层，或提供具有有利性质的锚固层。
将金属电弧喷涂到金属基底上，这样产生的催化材料基底优于具有通过其它方法施用到其上的金属锚固层的基底。可以看出催化材料更好附着到包含电弧喷涂的锚固层的基底上，好于没有在其上施用中间层的基底，甚至好于具有通过等离子喷涂而沉积在其上的金属层的基底。如果在基底和催化材料中间没有中间层，那么金属基底上的催化材料通常没有足够好地附着到基底上以提供商业上可接受的产品。具有通过其它热喷涂技术施用的中间层的金属基底通常具有相同的缺点。例如，具有等离子喷涂上的金属中间层并具有施用到中间层上的催化材料的金属基底不能留住催化材料，其明显由于中间层不再与基底粘合而在常规处理中剥落。已发现其它基底上的催化材料在普通使用时散裂，明显是由于经受了高的气体流速、经受热循环、经受高温蒸汽和废气流的其它组分的侵蚀性接触、振动等等。因此，通过电弧喷涂施用中间层，由于提高了中间层的耐久性而提高了包含负载在多孔基底上的催化材料的催化剂的耐久性。
可用于形成过滤元件的本发明金属网过滤元件(在本文中也称作多孔基底)包括能够承受高流速、重量轻并具有低热质的那些金属基底。本发明的作为过滤元件28的纺织、无纺和编织丝网适用于金属锚固层的施用。
用于多孔基底上的合适催化材料可以如下制备：将任何催化活性组分的化合物和/或络合物，例如一种或多种铂族金属化合物或络合物，分散到相对惰性的疏松载体材料上。本文中的术语“化合物”，如在“铂族金属化合物”中所用的，是指催化活性组分(或“催化组分”)的任何盐、络合物或类似物，其在煅烧或在使用催化剂时分解为或以其它方式转化成催化活性形式(通常但不一定是氧化物)。可以将一种或多种催化化合物的化合物或络合物溶解或悬浮在液体中，该液体能够润湿或浸渍载体材料，不会不利地与催化材料的其它组分反应，并能够通过在加热和/或在施加真空时挥发或分解而从催化剂中除去。通常，从经济和环境方面看，可溶化合物或络合物的水溶液是优选的。例如，合适的水溶性铂族金属化合物是氯铂酸、胺增溶的氢氧化铂、氯化铑、硝酸铑、氯化六胺合铑、硝酸钯或氯化钯，等等。将含化合物的液体浸入催化剂的疏松载体粒子的孔，并将浸过的材料干燥并优选煅烧以除去液体，并使铂族金属结合到载体材料上。在一些情况下，液体(可能作为例如结晶水存在)可以直至催化剂投入使用并承受高温废气时才完全去除。在煅烧步骤中，或至少在催化剂使用的初始阶段中，这类化合物转化成铂族金属或其化合物的催化活性形式。可以采用类似的途径将其它组分加入催化材料。任选地，可以省略惰性载体材料，催化材料可以基本由通过常规方法直接沉积在喷涂过的多孔基底上的催化组分构成。
在本发明中使用的优选铂族金属组分包括铂、钯、铑、钌和铱组分。铂、钯和铑组分特别优选。当沉积在多孔基底(例如金属丝网)上时，对于通用发动机应用，这类组分通常以0.001至0.01克/平方英寸的浓度沉积。
适用于催化组分的载体材料包括氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化硅-氧化铝、硅铝酸盐、铝-锆氧化物、铝-铬氧化物，等等。这类材料优选以它们的高表面积形式使用。例如，γ-氧化铝优于α-氧化铝。已知通过用稳定剂浸渍该材料来使高表面积载体材料稳定化。例如，通过用铈化合物溶液浸渍该材料、然后煅烧浸渍过的材料以除去溶剂并将铈化合物转化成氧化铈，可以使γ-氧化铝对热降解稳定化。稳定剂可以以载体材料的例如大约5重量％的量存在。催化材料通常以微粒形式使用，其粒子直径在微米级范围内，例如10至20微米，这样，它们可以形成浆液并涂布到基底上。
在柴油机废气用的过滤器上使用的典型催化材料包含分散在氧化铝上的铂、钯和铑，并进一步包含钕、锶、镧、钡和锆的氧化物。在1996年12月6日提交的美国专利申请系列号08/761,544中描述了一些合适的催化剂，该申请公开的内容经此引用并入本文。在其中所述的一个实施方案中，催化材料包含第一难熔组分和至少一种第一铂族组分，优选第一钯组分和任选地，至少一种钯以外的第一铂族金属组分，优选与第一层中的铂族金属组分紧密接触的储氧组分。储氧组分(“OSC”)有效吸收发动机贫燃料运行过程中过量的氧，并在燃料的局部串联产生富燃料环境(如在长时间怠速状态后催化剂的点火中表现的那样)过程中释放出氧。已知使用疏松氧化铈作为OSC，但也可以使用其它稀土氧化物。此外，如上所述，可以使用共同形成的稀土氧化物-氧化锆作为OSC。共同形成的稀土氧化物-氧化锆可以通过任何合适的技术制造，例如共沉淀、共胶凝等。在Luccini，E.Mariani，S.和Sbaizero，O.的文章(1989)“Preparation of ZirconiaCerium Carbonate in Water With Urea”Int.J.of Materials and ProductTechnology，第4卷，第2期，第167-175页中例示了一种制造共同形成的氧化铈-氧化锆材料的合适技术，其公开的内容经此引用并入本文。如从该文章的第169页开始公开的那样，用硝酸铵作为缓冲剂控制pH值，以促成ZrO2-10摩尔％CeO2最终产物的比例制备二氯氧化锆和硝酸铈的稀释(0.1M)蒸馏水溶液。将溶液在持续搅拌下沸腾2小时，并在任何阶段都不超过6.5的pH值下实现完全沉淀。
可以使用任何适合制备共同形成的稀土氧化物-氧化锆的技术，条件是所得产物含有基本分散在最终产品的整个氧化锆基质中的稀土氧化物，而不仅分散在氧化锆粒子表面上，或仅分散在表面层内使得基本没有稀土氧化物分散在氧化锆基质的核心中。例如，共同沉淀的锆和铈(或一种其它稀土金属)盐可以包括氯化物、硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐，等等。共同沉淀物可以在洗涤后喷雾干燥或冻干以除去水，然后在空气中在大约500℃煅烧，以形成共同形成的稀土氧化物-氧化锆载体。上述申请系列号08/761,544的催化材料还可以包括第一锆组分、至少一种第一碱土金属组分、和至少一种选自由镧金属组分和钕金属组分组成的组的第一稀土金属组分。催化金属还可以含有至少一种碱土金属组分和至少一种稀土组分和，任选地，至少一种优选选自由铂、铑、钌和铱组分组成的组的附加铂族金属组分，其中优选的附加第一层铂族金属组分选自由铂、铑和它们的混合物组成的组。
在本领域中已知多种用于在多孔基底上沉积催化材料的沉积方法。这些在基底上施用催化组分的方法在制造过程中构成了与向基底施用任何锚固层(如果施用的话)相互独立的步骤。
在多孔基底上沉积催化材料的方法包括，例如，将催化材料置于液体载体中以形成浆液，并通过将基底浸入该浆液、将该浆液喷到基底上等使多孔基底被该浆液润湿。或者，可以将催化材料溶于溶剂，然后将溶剂润湿到多孔基底表面上，此后去除溶剂以在多孔基底上留下催化材料或其前体。去除程序可以包括加热润湿的基底和/或对润湿的基底施加真空以经由蒸发去除溶剂。
实施例1  制备以4∶1的比率含有铂和钯的催化剂组合物
首先将铂和钯化合物分散在高表面积γ氧化铝和5％镧改性氧化铝载体上。在2104.5克γ氧化铝(97％固体)和2041克5％镧稳定化氧化铝中，加入用709克去离子水稀释的含有133.9克Pt(16％胺稳定化氢氧化铂的形式)的水溶液，并混合。再混合20分钟后，加入用700克去离子水稀释的含有33.5克Pd(19％硝酸钯溶液的形式)的Pd溶液。将其再混合20分钟，以确保粉末与贵金属溶液均匀接触。
使如上获得的贵金属载体混合物与6189克去离子水、433.9克90乙酸和18克辛醇在分散釜中接触。将该混合物送入连续磨，并研磨至＞90％的材料具有小于5微米的粒径。与另外120克乙酸一起添加Ce/Zr复合氧化物，并将所得浆液进一步研磨直至总粒度为90％＜1微米。在分散釜中，在该浆液中加入583.3克乙酸氧锆溶液并剧烈混合。浆液的最终pH值为4.0-4.8。
实施例2制备丝网多孔催化基底
为了制备具有图1中所示设计的制品，在不锈钢棉网上金属丝电弧喷涂如上述‘626申请的实施例1中所述的镍-铝化物合金。然后用上述(实施例1)的涂布浆液涂布钢棉网，涂层载量为0.05至0.1克/平方英寸。然后将该网装配到内径1.25英寸的圆柱形通道中。
尽管已经着重于优选实施方案来描述本发明，但对本领域普通技术人员显而易见的是，可以改变优选装置和方法，并且本发明可以以与本文明确描述的不同的方式实施。相应地，本发明包括落入下列权利要求所确定的本发明的实质和保护范围内的所有修改。

Claims (13)

1.用于从柴油机废气中去除烟炱粒子的过滤器，包含：封闭区域、位于所述封闭区域内并且在与流经过滤器的气流相同的方向上纵向设置的多个通道，各个所述通道具有中空内部并含有相对的开放末端，可根据需要而卸除的金属网被放置在各个所述通道中并基本填满所述中空内部。
2.权利要求1的过滤器，包括在所述多个通道之间的空隙，所述空隙向所述废气开放。
3.权利要求2的过滤器，其中所述空隙的体积小于所述封闭区域体积的25％。
4.权利要求1的过滤器，其中所述金属网是纺织金属网或无纺金属网。
5.权利要求1的过滤器，其中包含在所述通道内的所述金属网是单一物体。
6.权利要求1的过滤器，其中所述通道是中空圆柱体。
7.权利要求1的过滤器，其中所述金属网涂有氧化催化剂。
8.权利要求8的过滤器，其中所述氧化催化剂是铂族金属。
9.权利要求8的过滤器，含有位于所述金属网和所述催化剂之间的金属锚固涂层。
10.权利要求10的过滤器，其中所述锚固涂层是通过电弧喷涂法施用的。
11.权利要求2的过滤器，其中所述空隙由各个所述通道之间的多个空隙限定。
12.权利要求13的过滤器，其中所述通道由相对的上游和下游端板支撑，所述端板含有多个开口以将废气导入所述多个空隙。
13.从柴油机废气中去除烟炱的方法，包括引导所述废气通过柴油过滤器，该过滤器包含：封闭区域、位于所述封闭区域内并且在与流经过滤器的气流相同的方向上纵向设置的多个通道，各个所述通道具有中空内部并含有相对的开放末端，可根据需要而卸除的金属网被放置在各个所述通道中并基本填满所述中空内部，由此将所述废气中所含的烟炱粒子捕集在所述金属网上。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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