CN111263661B - 使用了金属基材的排气净化装置及其制造方法 - Google Patents

使用了金属基材的排气净化装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111263661B
CN111263661B CN201880069346.3A CN201880069346A CN111263661B CN 111263661 B CN111263661 B CN 111263661B CN 201880069346 A CN201880069346 A CN 201880069346A CN 111263661 B CN111263661 B CN 111263661B
Authority
CN
China
Prior art keywords
exhaust gas
metal
foil
catalyst layer
wound body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880069346.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111263661A (zh
Inventor
高崎孝平
松久悠司
板东伸晃
大野弘志
水上友人
伊藤毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cataler Corp
Original Assignee
Cataler Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cataler Corp filed Critical Cataler Corp
Publication of CN111263661A publication Critical patent/CN111263661A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111263661B publication Critical patent/CN111263661B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0225—Coating of metal substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236—Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B01D2255/2063—Lanthanum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B01D2255/2065—Cerium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20715—Zirconium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/068—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

本发明提供通过将贵金属催化剂高效率地担载于排气的接触概率高的区域而具有高净化性能的排气净化装置及其制造方法。本发明涉及一种排气净化装置，是具备金属基材和所述金属基材上的催化剂层的排气净化装置，所述金属基材是1个或多个的金属箔的卷绕体，所述1个或多个的金属箔的卷绕体中的至少一者是具有孔的开孔金属箔的卷绕体，所述催化剂层包含贵金属催化剂粒子和担载所述贵金属催化剂粒子的载体，与朝向排气流动的下游侧的孔的侧面的所述催化剂层相比，朝向排气流动的上游侧的孔的侧面的所述催化剂层具有较多的所述贵金属催化剂粒子。

Description

使用了金属基材的排气净化装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及使用了金属基材的排气净化装置及其制造方法。本发明尤其涉及通过使贵金属催化剂高效率地担载于排气的接触概率高的区域而具有高净化性能的排气净化装置及其制造方法。
背景技术
使用了金属制的基材(金属基材)的排气净化装置，被广泛用作两轮车用、发电机用、农作机械用等的内燃机的排气净化装置。金属基材一般为加工成波状的金属箔与平坦的金属箔的层叠体的卷绕体。例如，如图2所示那样，金属基材(1)通过将金属箔加工成波状来得到波箔(2)，然后，将波箔(2)和作为平坦的金属箔的平箔(3)一起卷绕而得到。这样得到的卷绕体被随意地插入到外筒(4)中。
也已知有在波箔和平箔存在孔的金属基材。专利文献1和2公开了这样的具有孔的金属基材和使用了该金属基材的排气净化装置。另外，作为具有孔的金属基材的一个方式，也已知有膨胀金属(expand metal)即具有在金属箔上形成交错状(staggered)的切缝而扩大了切缝的结构的金属箔的卷绕体。在例如专利文献3和4中公开了这样的基材。
金属基材与汽车的排气净化装置等中所使用的陶瓷基材相比，通常每单位面积的孔室(cell)数较少，孔室的开孔直径较大。另外，金属基材的孔室的形状一般比陶瓷基材不均匀。其原因是：陶瓷基材是利用模具挤出来制造，与此相对，金属基材如上述那样制造。
根据这样的情况，在使用了金属基材的排气净化装置中，通过在催化剂层形成用浆料中浸渍金属基材，并将其提起使其干燥，形成催化剂层(所谓的浴涂(wash coat))。通过进行浴涂，在金属基材较不均匀且大的孔室内部也能均匀地形成催化剂层。
与此相对，关于陶瓷基材，如专利文献5和6中记载那样，已知下述方法：通过向基材上部提供浆料，并将其从下部进行吸引，形成催化剂层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2004/022937号
专利文献2：日本特开2009－178647号公报
专利文献3：日本特开平4－104839号公报
专利文献4：日本特开2015－163385号公报
专利文献5：日本特开2006－15205号公报
专利文献6：国际公开第2010/114132号
发明内容
要解决的课题
本发明的目的是提供通过将贵金属催化剂高效率地担载于排气的接触概率高的区域而具有高的净化性能的排气净化装置及其制造方法。
解决课题的手段
本发明人发现，通过具有以下的方式的本发明能够解决上述课题。
《方式1》
一种排气净化装置，是具备金属基材和所述金属基材上的催化剂层的排气净化装置，
所述金属基材是1个或多个的金属箔的卷绕体，
所述1个或多个的金属箔的卷绕体中的至少一者是具有孔的开孔金属箔的卷绕体，
所述催化剂层包含贵金属催化剂粒子和担载所述贵金属催化剂粒子的载体，
与朝向排气流动(排气流)的下游侧的孔的侧面的所述催化剂层相比，朝向排气流动的上游侧的孔的侧面的所述催化剂层具有较多的所述贵金属催化剂粒子。
《方式2》
根据方式1所述的排气净化装置，与朝向所述排气流动的下游侧的孔的侧面的催化剂层相比，朝向所述排气流动的上游侧的孔的侧面的所述催化剂层以重量基准计每单位面积平均具有1.1倍以上的所述贵金属催化剂粒子。
《方式3》
根据方式1或2所述的排气净化装置，所述开孔金属箔的卷绕体是平箔和波箔层叠而成的卷绕体。
《方式4》
根据方式3所述的排气净化装置，所述平箔和波箔的开孔率分别为10％～90％的范围。
《方式5》
根据方式1～3中的任一项所述的排气净化装置，所述开孔金属箔的卷绕体是膨胀金属的卷绕体。
《方式6》
一种排气净化装置的制造方法，至少包括以下的(a)～(c)：
(a)向开孔金属箔的卷绕体的一端侧提供催化剂层形成用浆料；
(b)通过使所述被提供了的催化剂层形成用浆料从所述开孔金属箔的卷绕体的另一端侧排出，在所述开孔金属箔的卷绕体上涂敷所述催化剂层形成用浆料；以及
(c)将所述被涂敷了的开孔金属箔的卷绕体干燥和/或烧成。
《方式7》
根据方式6所述的制造方法，所述工序(b)中，通过从所述开孔金属箔的卷绕体的另一端侧进行吸引，使所述浆料排出。
《方式8》
根据方式6或7所述的制造方法，是用于得到方式1～5中的任一项所述的排气净化装置的制造方法。
附图说明
在图1中，图1(a)示出使用了膨胀金属即开孔金属箔的卷绕体作为金属基材的本发明的排气净化装置的概略图。图1(b)示出使用了具有冲孔的开孔金属箔的卷绕体作为金属基材的本发明的排气净化装置的概略图。
图2是表示由波箔和平箔构成的金属基材的一般性的制造工序的概略图。
在图3中，图3(a)示出用于得到膨胀金属的形成有交错状的缝隙的金属箔的概略图。图3(b)是膨胀金属的概略图，示出将图3(a)的形成有交错状的缝隙的金属箔拉伸后的状态。
图4示出膨胀金属的具体的一例的照片。
在图5中，图5(a)示出膨胀金属的俯视图的一例。图5(b)示出膨胀金属的横截面的一例。图5(c)示出膨胀金属的孔的一例。
在图6中，图6(a)示出在实施例1的排气净化装置中使用EPMA进行贵金属浓度的分析的结果。图6(b)示出在比较例1的排气净化装置中使用EPMA进行贵金属浓度的分析的结果。
图7是在实施例1和比较例1的排气净化装置中比较各种空燃比下的NOx净化性能的结果。
具体实施方式
《排气净化装置》
本发明的排气净化装置具备金属基材和金属基材上的催化剂层。在此，金属基材是1个或多个的金属箔的卷绕体，该1个或多个的金属箔的卷绕体中的至少一者是具有孔的开孔金属箔的卷绕体。催化剂层包含贵金属催化剂粒子和担载贵金属催化剂的载体，与朝向排气流动的下游侧的孔的侧面的催化剂层相比，朝向排气流动的上游侧的孔的侧面的催化剂层具有较多的贵金属催化剂粒子。其结果，在本发明的排气净化装置中，排气流与贵金属催化剂粒子的接触概率变高，尤其在高SV(空间速度)区域中的NOx净化性能上发挥优异的性能。
在使用了金属基材的现有技术的排气净化装置中，采用浴涂来制造催化剂层，因此在金属基材的全部表面实质上形成了均匀的催化剂层。而且，即使在使用了开孔金属箔的卷绕体的金属基材的情况下，也在孔的侧面实质上形成了均匀的催化剂层。与此相对，本发明人发现，通过向基材上部提供浆料，并将其从下部排出，在朝向排气流动的上游侧的孔的侧面高效率地形成了催化剂层。本发明的排气净化装置，虽然催化剂层不均匀，但是集中于排气的接触面而存在贵金属催化剂粒子，因此能够给予高净化性能。
再者，通过向基材上部提供浆料并将其从下部排出来形成催化剂层的方法一直以来就在使用了陶瓷基材的排气净化装置中进行，但是，陶瓷基材不具有开孔金属箔中存在的那样的孔，因此实质上不存在朝向排气流动的上游侧的孔的侧面和朝向排气流动的下游侧的孔的侧面。作为其结果，即使通过向陶瓷基材的基材上部提供浆料并将其从下部排出而形成了催化剂层，也不能得到如上述那样的本发明的有利的效果。
在本说明书中，所谓“朝向排气流动的上游侧的孔的侧面”为金属箔的厚度方向的孔的侧面，是指与作为卷绕体的基材的轴向成45°～135°的角度、并且与来自上游的排气流接触的面。即使在同一曲面上，“朝向排气流动的上游侧的孔的侧面”有时也仅成为该曲面的一部分。“朝向排气流动的下游侧的孔的侧面”也被同样地解释。
本发明的排气净化装置优选的是：与朝向排气流动的下游侧的孔的侧面的催化剂层相比，朝向排气流动的上游侧的孔的侧面的催化剂层以重量基准计每单位面积平均具有1.1倍以上、1.5倍以上、2倍以上、5倍以上、10倍、或20倍以上的贵金属催化剂粒子。在朝向排气流动的下游侧的孔的侧面的催化剂层中可以实质上不存在贵金属催化剂粒子。
本发明的排气净化装置能够用作两轮车用、发电机用、农作机械用等的内燃机的排气净化装置。
〈金属基材〉
本发明的排气净化装置中所使用的金属基材只要是具有孔的金属箔的卷绕体即可，对其种类、孔的形状等没有特别地限定。因此，开孔金属箔的卷绕体可以是本领域中公知的平箔和波箔层叠而成的卷绕体。
在金属基材是波箔和平箔层叠而成的卷绕体的情况下，可以波箔与平箔的1个层叠体或多个层叠体单纯地卷起来，或者，也可以如专利文献1中记载的那样多个层叠体被卷成S字状等。
在金属基材是波箔和平箔层叠而成的卷绕体的情况下，可以在平箔和波箔两者中存在孔，也可以仅在它们当中的一者中存在孔。平箔和/或波箔的孔可以遍及卷绕体的周向和轴向的全部来均等地存在，也可以偏集于一部分的场所。例如，平箔和波箔的孔可以不存在于其端部。另外，也可以如专利文献2中记载的那样平箔和波箔的孔不存在于轴向的中央部分。
波箔的波形形状并不限定于如图2的波箔2那样的波形形状，也可以以Ω(omega)波状或锯齿状(之字形：zigzag)的形状来形成。
开孔金属箔的孔，其全部或其一部分可以为圆形或椭圆形，也可以为非圆形、例如多角形。该孔的等效直径可以为2.0mm以上、2.5mm以上、3.0mm以上、4.0mm以上、5.0mm以上、或7.0mm以上，可以为20mm以下、15mm以下、10mm以下、7.0mm以下、5.0mm以下、或4.0mm以下。再者，所谓等效直径，是指具有与其面的外周长度相等的外周长度的正圆的直径。
金属基材可以具有50个/平方英寸～800个/平方英寸的孔室。例如，孔室可以为80个/平方英寸以上、100个/平方英寸以上、150个/平方英寸以上、200个/平方英寸以上、或300个/平方英寸以上，可以为600个/平方英寸以下、400个/平方英寸以下、300个/平方英寸以下、或200个/平方英寸以下。
金属基材可以随意地具有外筒。可以将开孔金属箔的卷绕体配置于外筒的内侧，并采用钎焊(brazing)等的手段来将它们接合。
开孔金属箔的厚度并无特别限定，但可以为20μm以上、40μm以上、80μm以上、或100μm以上，可以为500μm以下、300μm以下、200μm以下、100μm以下、或80μm以下。在存在平箔和波箔两者的金属箔的情况下，可以各自具有这样的厚度。
〈金属基材－膨胀金属的卷绕体〉
为了得到本发明的有利的效果，朝向排气流动的上游侧的孔的侧面越大越优选。从这样的观点出发，如专利文献3和4中公开的那样的、由膨胀金属(所谓板条箔(lathfoil/lath mesh))的卷绕体构成的开孔金属箔的卷绕体特别优选被用作金属基材。
图1(a)示出使用了膨胀金属即开孔金属箔的卷绕体作为金属基材的本发明的排气净化装置的概略图。膨胀金属如果概略地来表示，则通过如图3(a)所示那样地拉伸形成有交错状的缝隙的金属箔，如图3(b)所示那样开孔来得到。将其一例的实物的照片示于图4中。能够用缝隙与缝隙的间隔来调整孔的大小和基材的线宽的大小。平箔和波箔由膨胀金属构成并将它们层叠而成的卷绕体，朝向排气流动的上游侧的孔的侧面的面积非常大，因此特别优选。
如图5(a)所示，膨胀金属一般形成以俯视图表示为扇状的孔。在该情况下，以图5(b)那样的横截面表示，连续地存在段差。膨胀金属的尺寸能够用该段差的尺寸W和如图5(c)所示的SW和LW来确定。
SW平均可以为0.1mm以上、0.3mm以上、0.5mm以上、1.0mm以上、1.5mm以上、2.0mm以上、或3.0mm以上，可以为5.0mm以下、4.0mm以下、3.0mm以下、2.0mm以下、1.5mm以下、或1.0mm以下。一般地，通过增大SW，排气效率良好地与膨胀金属的卷绕体接触，存在传热系数(预热(暖机)性)提高的倾向。另外，存在下述倾向：即使增大SW，压力损失也不会显著降低。
LW平均可以为0.1mm以上、0.3mm以上、0.5mm以上、1.0mm以上、1.5mm以上、2.0mm以上、或3.0mm以上，可以为5.0mm以下、4.0mm以下、3.0mm以下、2.0mm以下、1.5mm以下、或1.0mm以下。一般地，通过增大LW，压力损失变小，另一方面，存在传热系数(预热性)降低的倾向。
W平均可以为0.1mm以上、0.3mm以上、0.5mm以上、1.0mm以上、1.5mm以上、2.0mm以上、或3.0mm以上，可以为5.0mm以下、4.0mm以下、3.0mm以下、2.0mm以下、1.5mm以下、或1.0mm以下。一般地，通过增大W，存在传热系数(预热性)降低的倾向。另外，通过增大W，存在压力损失变大的倾向。可想到其原因是：与SW和LW相比，W不能使表面积被效率良好地使用。
作为排气净化催化剂的特性，传热系数(预热性)越高，压力损失越低，则越优选。因此，如果考虑这几点，则SW越大越优选，LW需要根据预热性和压力损失的重要度来选择，W越小越优选。
膨胀金属的卷绕体的制造方法可以包括：在金属箔上形成交错状的切缝；将形成有切缝的金属箔拉伸而得到膨胀金属；以及将膨胀金属卷绕。另外，在膨胀金属的卷绕体是平箔与波箔的层叠体的卷绕体的情况下，可以还包括：提供如上述那样得到的膨胀金属作为平箔；将平箔加工成波状而得到波箔；以及将平箔和波箔层叠而得到其层叠体。另外，这些方法也可以包括：随意地将该卷绕体插入到外筒中而固定。
〈金属基材－具有冲孔的开孔金属箔的卷绕体〉
除膨胀金属外，使用冲孔机等在金属箔上开孔的开孔金属箔的卷绕体(具有冲孔的开孔金属箔的卷绕体)也可以用作金属基材。图1(b)示出使用了具有冲孔的开孔金属箔的卷绕体作为金属基材的本发明的排气净化装置的概略图。在图1(b)的方式中，在波箔和平箔中孔的大小不同。
具有冲孔的金属箔的开孔率(因存在孔而减少的体积的比例)可以为10％以上、20％以上、30％以上、40％以上、50％以上、或60％以上，可以为90％以下、80％以下、70％以下、60％以下、50％以下、40％以下、或30％以下。在开孔金属箔的卷绕体由平箔和波箔构成的情况下，可以各自具有这样的开孔率，也可以仅一者具有这样的开孔率。
对于平箔和波箔的孔各自，在具有冲孔的开孔金属箔的卷绕体的轴向上相邻的孔的间距(相邻的孔的中心间距离)，可以为5.0mm以上、6.0mm以上、8.0mm以上、10.0mm以上、12mm以上、或15mm以上，可以为25mm以下、20mm以下、15mm以下、10mm以下、7.0mm以下、或5.0mm以下。再者，在该情况下，波箔的孔的间距是指将波箔拉伸成平坦的情况下的间距。
对于平箔和波箔的孔各自，在具有冲孔的开孔金属箔的卷绕体的周向上相邻的孔的间距，可以为5.0mm以上、6.0mm以上、8.0mm以上、10.0mm以上、12mm以上、或15mm以上，可以为25mm以下、20mm以下、15mm以下、10mm以下、7.0mm以下、或5.0mm以下。再者，在该情况下，波箔的孔的间距是指将波箔拉伸成平坦的情况下的间距。
具有冲孔的开孔金属箔的卷绕体的制造方法可以包括：利用冲孔机等将金属箔进行穿孔，得到具有冲孔的开孔金属箔；和将具有冲孔的开孔金属箔卷绕。另外，在该卷绕体是平箔与波箔的层叠体的卷绕体的情况下，可以包括：提供如上述那样得到的具有冲孔的开孔金属箔作为平箔；将平箔加工成波状而得到波箔；以及将平箔和波箔层叠，并将其层叠体卷绕。另外，这些方法也可以包括：随意地将该卷绕体插入到外筒中而固定。
〈催化剂层〉
本发明的排气净化装置包含金属基材和金属基材上的催化剂层。催化剂层包含贵金属催化剂粒子和担载贵金属催化剂的载体，并且能够采取本领域中公知的构成。
作为载体，能够列举在本领域中所使用公知的催化剂载体、特别是金属氧化物载体，可列举例如二氧化铈、氧化锆、氧化铝、稀土金属氧化物等以及由它们中的多个形成的复合氧化物等。
作为贵金属催化剂粒子的贵金属的例子，能够列举例如铂、钯、铑等。这些的贵金属粒子能够以例如1nm以上、3nm以上、5nm以上、或10nm以上、100nm以下、50nm以下、30nm以下、20nm以下、或10nm以下的平均粒径担载于金属氧化物载体上。
《排气净化装置的制造方法》
本发明的排气净化装置的制造方法包括：(a)向开孔金属箔的卷绕体的一端侧提供催化剂层形成用浆料；(b)通过使被提供了的催化剂层形成用浆料从开孔金属箔的卷绕体的另一端侧排出，在开孔金属箔的卷绕体上涂敷催化剂层形成用浆料；以及(c)使被涂敷了的开孔金属箔的卷绕体干燥。
通过本发明的制造方法得到的排气净化装置可以是上述的本发明的排气净化装置。因此，关于本发明的制造方法中所使用的开孔金属箔的卷绕体的构成，能够参照关于本发明的排气净化装置已说明的开孔金属箔的卷绕体的构成。
本发明的制造方法可以包括：(a)在提供浆料的工序之前，在开孔金属箔的卷绕体上形成用于担载贵金属催化剂粒子的载体层。通过具有该工序而得到的排气净化装置，贵金属催化剂粒子容易存在于催化剂层的表面。
〈(a)提供浆料的工序〉
向开孔金属箔的卷绕体的一端侧提供催化剂层形成用浆料的工序中，能够如例如专利文献6中记载的那样使用喷淋喷嘴从卷绕体的上部实质上均等地提供浆料。
在提供浆料的工序中，能够使用用于防止浆料从卷绕体的上部漏出和浆料从卷绕体的外侧面流落的导向件。在专利文献5和6中也公开了这样的导向件。
催化剂层形成用浆料是关于上述的本发明的排气净化装置已说明的那样的用于形成催化剂层的浆料。例如，催化剂层形成用浆料是氧化铝、氧化锆、二氧化铈等的无机氧化物载体或无机复合氧化物载体和贵金属催化剂粒子、或它们的前驱体被分散等而成的水系浆料。
浆料的粘度优选较高，在剪切速度4s-1下的粘度可以为100mPa·s以上、200mPa·s以上、500mPa·s以上、1000mPa·s以上、或2000mPa·s以上，可以为7000mPa·s以下、6000mPa·s以下、5000mPa·s以下、4000mPa·s以下、3000mPa·s以下、2500mPa·s以下、或2000mPa·s以下。在此，使用E型粘度计(TVE－35H、东机产业株式会社制)，并且使用1°34’×R24类型的转子，在测定温度25℃下进行粘度的测定。
为了调整粘度，在浆料中可以包含5.0重量％以下、3.0重量％以下、1.0重量％以下、0.5重量％以下、0.3重量％以下、或0.1重量％以下的增稠剂。作为增稠剂，可列举水溶性有机聚合物。
〈(b)涂敷工序〉
用浆料涂敷卷绕体的工序通过使工序(a)中提供了的催化剂层形成用浆料从卷绕体的另一端侧排出来进行。在该情况下，可以如专利文献5和6中记载的那样从蜂窝基材的下部侧进行吸引来促进浆料的流下。
〈(c)干燥和/或烧成工序〉
用浆料涂敷了的卷绕体的干燥和/或烧成的条件并无特别限定，例如在400～1000℃左右进行约1～4小时左右的烧成。由此，能够形成目标催化剂层。可以在烧成前进行干燥，关于其条件，并无特别限定，例如能够在80～300℃的温度下进行1～12小时左右的干燥。
采用以下的实施例来对本发明进行更具体的说明，但是，本发明并不被这些实施例限定。
实施例
《制造例》
〈实施例1〉
制备了包含Al2O3：50g/L、CeO2：33g/L、ZrO2：53g/L、和La2O3：9g/L的载体层形成用浆料A。
另外，还制备了在上述浆料A中以Pd：0.50g/L和Rh：0.14g/L的方式添加了硝酸Pd溶液和硝酸Rh溶液的催化剂层形成用浆料B。
在分别由膨胀金属构成的平箔和波箔的层叠体的卷绕体(直径53.5mm；长度120mm；300孔室/平方英寸；厚度50μm)上，以120g/L涂敷浆料A后，使其在250℃下干燥1小时，进一步在500℃下烧成1时间，得到了具有载体层的开孔金属箔的卷绕体。
向具有载体层的开孔金属箔的卷绕体的上部以30g/L提供浆料B，从下部进行吸引，由此用浆料B涂敷了具有载体层的开孔金属箔的卷绕体。之后，使其在250℃下干燥1小时，进一步在500℃下烧成1小时，得到了实施例1的排气净化装置。
〈比较例1〉
在膨胀金属即开孔金属箔的卷绕体上以150g/L涂敷浆料A后，使其在250℃下干燥1小时，进一步在500℃下烧成1小时，得到了具有载体层的开孔金属箔的卷绕体。
接着，在以担载与实施例的排气净化装置相同量的Pd和Rh的方式稀释了硝酸Pd溶液和硝酸Rh溶液的溶液中，浸渍了具有载体层的开孔金属箔的卷绕体。之后，将卷绕体从该溶液中提起，使其在250℃下干燥1小时，得到了比较例1的排气净化装置。
《评价》
〈贵金属浓度〉
使用EPMA(电子射线显微分析仪)(JXA－8530F、日本电子株式会社)对实施例1和比较例1的排气净化装置进行贵金属浓度的分析的结果示于图6中。
在实施例1的排气净化装置中，可知：仅在朝向排气流动的上游侧的孔的侧面上实质上存在贵金属。另一方面，在比较例1的排气净化装置中，可知：在朝向排气流动的上游侧的孔的侧面和朝向排气流动的下游侧的孔的侧面中，贵金属的量实质上相同。
〈排气净化性能〉
对于实施例1和比较例1的排气净化装置，一边在13.5～17.5的范围变更空燃比(A/F)，一边将排气净化装置的内部温度设为900℃而进行了20小时的耐久试验。算出了在从2L发动机的车辆排出的排气的各空燃比下的排气净化率。另外，为了模拟高SV区域，将排气流量设为1050/分钟。
将结果示于图7中。如也能由图7理解的那样，与比较例1的排气净化装置相比，实施例1的排气净化装置在宽幅的空燃比下具有较高的NOx净化性能。
附图标记说明
1 金属基材
2 波箔
3 平箔
4 外筒。

Claims (7)

1.一种排气净化装置，是具备金属基材和所述金属基材上的催化剂层的排气净化装置，其中，
所述金属基材是1个或多个的金属箔的卷绕体，
所述1个或多个的金属箔的卷绕体中的至少一者是具有孔的开孔金属箔的卷绕体，
所述开孔金属箔是膨胀金属，
所述膨胀金属的横截面上的连续段差的尺寸W为0.1mm以上且5.0mm以下，
所述催化剂层包含贵金属催化剂粒子和担载所述贵金属催化剂粒子的载体，
与朝向排气流动的下游侧的孔的侧面的所述催化剂层相比，朝向排气流动的上游侧的孔的侧面的所述催化剂层具有较多的所述贵金属催化剂粒子。
2.根据权利要求1所述的排气净化装置，其中，与朝向所述排气流动的下游侧的孔的侧面的催化剂层相比，朝向所述排气流动的上游侧的孔的侧面的所述催化剂层以重量基准计每单位面积平均具有1.1倍以上的所述贵金属催化剂粒子。
3.根据权利要求1或2所述的排气净化装置，其中，所述开孔金属箔的卷绕体是平箔和波箔层叠而成的卷绕体。
4.根据权利要求3所述的排气净化装置，其中，所述平箔和波箔的开孔率分别为10％～90％的范围。
5.一种排气净化装置的制造方法，至少包括以下的(a)～(c)：
(a)向作为膨胀金属的开孔金属箔的卷绕体的一端侧提供催化剂层形成用浆料，所述膨胀金属的横截面上的连续段差的尺寸W为0.1mm以上且5.0mm以下；
(b)通过使被提供了的催化剂层形成用浆料从所述开孔金属箔的卷绕体的另一端侧排出，在所述开孔金属箔的卷绕体上涂敷所述催化剂层形成用浆料；以及
(c)将所述被涂敷了的开孔金属箔的卷绕体干燥和/或烧成。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，所述工序(b)中，通过从所述开孔金属箔的卷绕体的另一端侧进行吸引，使所述浆料排出。
7.根据权利要求5或6所述的制造方法，其中，所述制造方法是用于得到权利要求1～4中的任一项所述的排气净化装置的制造方法。
CN201880069346.3A 2017-10-27 2018-09-14 使用了金属基材的排气净化装置及其制造方法 Active CN111263661B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-208135 2017-10-27
JP2017208135 2017-10-27
PCT/JP2018/034263 WO2019082553A1 (ja) 2017-10-27 2018-09-14 メタル基材を用いた排ガス浄化装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111263661A CN111263661A (zh) 2020-06-09
CN111263661B true CN111263661B (zh) 2023-05-30

Family

ID=66246932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880069346.3A Active CN111263661B (zh) 2017-10-27 2018-09-14 使用了金属基材的排气净化装置及其制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11524284B2 (zh)
EP (1) EP3702032A4 (zh)
JP (1) JP7106565B2 (zh)
CN (1) CN111263661B (zh)
WO (1) WO2019082553A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113874111B (zh) * 2019-05-24 2024-08-23 本田技研工业株式会社 废气净化催化剂结构体及其制造方法
JP7033689B1 (ja) * 2021-09-17 2022-03-10 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 ハニカム型メタル担体及び触媒コンバータ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006231167A (ja) * 2005-02-23 2006-09-07 Calsonic Kansei Corp 金属製触媒担体における触媒コーティング構造および金属製触媒担体における触媒コーティング方法
CN101111309A (zh) * 2005-01-31 2008-01-23 丰田自动车株式会社 用于净化废气的催化剂和使用该催化剂的废气净化控制器
CN101180126A (zh) * 2005-05-26 2008-05-14 丰田自动车株式会社 用于净化废气的催化剂
CN103157516A (zh) * 2011-12-08 2013-06-19 丰田自动车株式会社 排气净化用催化剂

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4088606A (en) * 1974-05-06 1978-05-09 Gould Inc. Cobalt base nox reducing catalytic structure
CA1102706A (en) * 1977-05-06 1981-06-09 Rainer Scholz Monolithic metal catalyst for the detoxication of the exhaust gases of internal combustion engines
US4318888A (en) * 1980-07-10 1982-03-09 General Motors Corporation Wound foil structure comprising distinct catalysts
US4382323A (en) * 1980-07-10 1983-05-10 General Motors Corporation Method for manufacturing a wound foil structure comprising distinct catalysts
US4829655A (en) * 1987-03-24 1989-05-16 W. R. Grace & Co.-Conn. Catalyst support and method for making same
JP2506909Y2 (ja) 1987-12-28 1996-08-14 臼井国際産業 株式会社 排気ガス浄化用触媒の金属製担持母体
JPH04104839A (ja) 1990-08-24 1992-04-07 Matsumoto Kokan Kk 触媒メタル担体とその製造方法
EP0636411B1 (en) * 1993-02-12 1999-09-01 Nippon Steel Corporation Metallic honeycomb for use as catalyst and process for producing the same
JPH08103664A (ja) 1994-10-04 1996-04-23 Nippondenso Co Ltd ハニカム体およびこのハニカム体よりなる触媒担体を有する触媒コンバータ
WO1994026455A1 (en) * 1993-05-12 1994-11-24 Nippon Steel Corporation Method of soldering heat resisting alloy having insulating oxide film on its surface, and preheated type exhaust gas cleaning metal support and method of manufacturing the same
EP0713725B1 (en) * 1994-11-22 2001-04-25 Cataler Industrial Co., Ltd. Metallic support catalyst
WO1998042964A1 (en) * 1997-03-21 1998-10-01 Sven Melker Nilsson Improvements in catalytic reactors
GB9925439D0 (en) * 1999-10-27 1999-12-29 Unilever Plc Hair treatment compositions
CN1320260C (zh) 2002-08-16 2007-06-06 排放技术有限公司 由至少局部有孔的板层组成的金属蜂窝体
US7083860B2 (en) 2002-08-16 2006-08-01 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Metallic honeycomb body having at least partially perforated sheet-metal layers
JP4347120B2 (ja) * 2004-04-12 2009-10-21 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化装置
JP2005299529A (ja) 2004-04-13 2005-10-27 Kawasaki Heavy Ind Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2006006988A (ja) * 2004-06-21 2006-01-12 Ooden:Kk 金属フィルタ及び該金属フィルタを用いた排出ガス浄化装置
JP4615263B2 (ja) 2004-06-30 2011-01-19 株式会社キャタラー 基材コーティング装置及び方法
JP5062985B2 (ja) * 2004-10-21 2012-10-31 新日鉄マテリアルズ株式会社 加工性に優れた高Ａｌ含有鋼板及びその製造方法
US7743499B2 (en) * 2004-12-20 2010-06-29 Gm Global Technology Operations, Inc. Reactor manufacturing method for a fuel cell processor
US20090148357A1 (en) * 2005-03-31 2009-06-11 Masato Kaneeda Apparatus and catalyst for purifying exhaust gas
DE102006005788A1 (de) 2006-02-07 2007-08-09 Umicore Ag & Co. Kg Katalysator mit verbessertem Anspringverhalten
GB0603609D0 (en) * 2006-02-23 2006-04-05 Accentus Plc Catalyst structure
JP5279284B2 (ja) * 2008-01-30 2013-09-04 株式会社キャタラー 排ガス浄化用パンチングメタル担体触媒
JP5106261B2 (ja) 2008-06-17 2012-12-26 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 メタルハニカム基材、その製造方法、及びメタルハニカム触媒コンバータ
US8357427B2 (en) * 2009-02-12 2013-01-22 International Engine Intellectual Property Company, Llc Preparation method for a partially coated monolith
WO2010114132A1 (ja) 2009-04-03 2010-10-07 株式会社 キャタラー 排ガス浄化用触媒の製造方法及び装置並びにそれに使用するノズル
JP2015163385A (ja) * 2014-01-28 2015-09-10 カルソニックカンセイ株式会社 ハニカム構造体
RU2699551C2 (ru) * 2014-11-11 2019-09-06 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Высокоемкие структуры и монолиты посредством печати пасты
US9938146B2 (en) * 2015-12-28 2018-04-10 Praxair Technology, Inc. High aspect ratio catalytic reactor and catalyst inserts therefor
EP3666377B1 (en) 2017-08-08 2021-11-10 Cataler Corporation Exhaust-gas-purifying metal substrate and exhaust gas purification device using same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101111309A (zh) * 2005-01-31 2008-01-23 丰田自动车株式会社 用于净化废气的催化剂和使用该催化剂的废气净化控制器
JP2006231167A (ja) * 2005-02-23 2006-09-07 Calsonic Kansei Corp 金属製触媒担体における触媒コーティング構造および金属製触媒担体における触媒コーティング方法
CN101180126A (zh) * 2005-05-26 2008-05-14 丰田自动车株式会社 用于净化废气的催化剂
CN103157516A (zh) * 2011-12-08 2013-06-19 丰田自动车株式会社 排气净化用催化剂

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱洪法等."贵金属型汽车尾气净化催化剂".《催化剂手册》.北京：金盾出版社,2008,(第1版),第736-737页. *

Also Published As

Publication number Publication date
JP7106565B2 (ja) 2022-07-26
JPWO2019082553A1 (ja) 2020-12-03
WO2019082553A1 (ja) 2019-05-02
US11524284B2 (en) 2022-12-13
CN111263661A (zh) 2020-06-09
US20200346200A1 (en) 2020-11-05
EP3702032A1 (en) 2020-09-02
EP3702032A4 (en) 2021-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6505336B1 (ja) 排ガス浄化用のメタル基材及びそれを用いた排ガス浄化装置
JP4511396B2 (ja) ハニカム構造体及びその製造方法
US20020045541A1 (en) Ceramic carrier and ceramic catalyst body
CN111263661B (zh) 使用了金属基材的排气净化装置及其制造方法
US20060152163A1 (en) Plasma generating electrode, plasma generation device, and exhaust gas purifying apparatus
JP4104627B2 (ja) プラズマ発生電極及びプラズマ発生装置、並びに排気ガス浄化装置
JP2007292040A (ja) シート材、排気ガス処理装置およびその製造方法
WO2018180090A1 (ja) 排ガス浄化装置の製造方法
KR20140077898A (ko) 금속 벌집형 매트릭스에 브레이징 물질을 적용하는 방법, 금속 벌집형 매트릭스 및 그의 제조 방법
CN112627944A (zh) 电加热式载体及废气净化装置
EP1701597A1 (en) Plasma generating electrode, its manufacturing method, and plasma reactor
RU2431049C2 (ru) Катализатор с улучшенными параметрами начала работы
JPH0666132A (ja) ハニカムヒーター
JP6742457B1 (ja) 排ガス浄化用のメタル基材及びそれを用いた排ガス浄化装置
JP2002539929A (ja) 流入側の壁厚を低減した触媒体とその製造方法
CN113543880B (zh) 催化剂层形成材料及催化剂装置构成材料及催化剂装置以及它们的制造方法
JP2001252565A (ja) 排ガス浄化用触媒
JP5278641B2 (ja) メタル基材の製造方法
JP2018103131A (ja) 排ガス浄化用触媒の製造方法および排ガス浄化用触媒
US9375862B2 (en) Manufacturing method of honeycomb structure
JP2010284599A (ja) 排ガス浄化触媒用ハニカム担体
JP4269665B2 (ja) 排ガス浄化用触媒の製造方法及び排ガス浄化用触媒
JP2015120134A (ja) 触媒基材
JP2004167460A (ja) 排ガス浄化用触媒の製造方法
JP2003236392A (ja) ハニカム触媒の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant