CN111980785A - 废气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制压力损失变大的废气净化装置。本发明的废气净化装置具备蜂窝基材和流入单元侧催化剂层，所述蜂窝基材具有多孔质的分隔壁，所述分隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元，所述多个单元包括隔着所述分隔壁而邻接的流入单元和流出单元，所述流入单元的流入侧端开口且流出侧端密封，所述流出单元的流入侧端密封且流出侧端开口，所述流入单元侧催化剂层设置在所述分隔壁的从流入侧端到靠近流出侧端的位置的流入单元侧催化剂区域中的所述流入单元侧的表面，流出侧分隔壁部的透气性高于催化剂配置分隔壁部的透气性，该流出侧分隔壁部包括所述分隔壁的从靠近所述流出侧端的位置到所述流出侧端的流出侧区域，该催化剂配置分隔壁部包括所述分隔壁的所述流入单元侧催化剂区域和所述流入单元侧催化剂层。

Description

废气净化装置
技术领域
本发明涉及一种在壁流构造的过滤器设置催化剂的废气净化装置。
背景技术
在从汽车等的内燃机排出的废气中，包含成为大气污染的原因的以碳为主要成分的粒子状物质(PM：Particulate Matter，以下有时简称为“PM”)或作为不可燃成分的灰等。作为用于从废气中捕集并去除PM的过滤器，壁流构造的过滤器被广泛使用。
壁流构造的过滤器通常具备蜂窝基材，蜂窝基材具有多孔质的分隔壁，该多孔质的分隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元(日语：セル)，多个单元包括隔着分隔壁而邻接的流入单元和流出单元。而且，流入单元的流入侧端开口且流出侧端密封，流出单元的流入侧端密封且流出侧端开口。因此，从流入侧端流入到流入单元的废气因透过分隔壁而流入流出单元，并从流出单元的流出侧端排出。而且，在废气透过分隔壁时，PM被捕集到分隔壁的气孔内。作为壁流构造的过滤器，例如已知柴油发动机用的柴油粒子过滤器(DPF)或汽油发动机用的汽油粒子过滤器(GPF，以下有时简称为“GPF”)等。
另一方面，废气中除了PM以外，还包含一氧化碳(CO)、烃(HC)、氮氧化物(NOx)等有害成分。有害成分能够通过涂覆有贵金属催化剂等催化剂的过滤器而从废气中去除。
近年来，为了从废气中去除PM及有害成分这两者，使用在壁流构造的过滤器中设置有催化剂的废气净化装置。例如，在专利文献1中，记载了在过滤器具备的蜂窝基材的多孔质的分隔壁的表面设置有NOx还原催化剂层，在NOx还原催化剂层的表面进一步设置有氧化催化剂层的废气净化装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-282852号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在壁流构造的过滤器中设置有催化剂的废气净化装置中，由于在过滤器具备的蜂窝基材中的多孔质的分隔壁设置有催化剂，从而分隔壁的透气性下降，因此压力损失有可能变大。
本发明是鉴于这一点而完成的，其目的在于提供一种能够抑制压力损失变大的废气净化装置。
解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的废气净化装置是具备蜂窝基材和流入单元侧催化剂层的废气净化装置，所述蜂窝基材具有多孔质的分隔壁，所述分隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元，所述多个单元包括隔着所述分隔壁而邻接的流入单元和流出单元，所述流入单元的流入侧端开口且流出侧端密封，所述流出单元的流入侧端密封且流出侧端开口，所述流入单元侧催化剂层设置在所述分隔壁的从流入侧端到靠近流出侧端的位置的流入单元侧催化剂区域中的所述流入单元侧的表面，流出侧分隔壁部的透气性高于催化剂配置分隔壁部的透气性，该流出侧分隔壁部包括所述分隔壁的从靠近所述流出侧端的位置到所述流出侧端的流出侧区域，所述催化剂配置分隔壁部包括所述分隔壁的所述流入单元侧催化剂区域和所述流入单元侧催化剂层。
发明的效果
根据本发明，能够抑制压力损失变大。
附图说明
图1是概略地表示本发明的废气净化装置的实施方式的各例的废气净化装置的立体图。
图2是概略地表示第1实施方式的第1例的废气净化装置中的与单元的延伸方向平行的截面的主要部分的剖视图。
图3是概略地表示第1实施方式的第2例的废气净化装置中的与单元的延伸方向平行的截面的主要部分的剖视图。
图4是概略地表示第2实施方式的第3例的废气净化装置中的与单元的延伸方向平行的截面的主要部分的剖视图。
图5是概略地表示第2实施方式的第4例的废气净化装置中的与单元的延伸方向平行的截面的主要部分的剖视图。
图6是表示实施例的计算模型中的压力损失相对于Fr涂层的长度的曲线图。
图7的(a)是示意性地表示参考例1-1中制作出的废气净化装置的试验体的剖视图。图7的(b)是示意性地表示参考例2-1中制作出的废气净化装置的试验体的剖视图。
图8的(a)是表示参考例1-1～1-3的废气净化装置中的各进入气体温度下的NOx净化率的曲线图。图8的(b)是表示参考例2-1～2-3的废气净化装置中的各进入气体温度下的NOx净化率的曲线图。
图9是示意性地表示对废气净化装置中的废气的分隔壁的表面以及内部的反应时间进行调查的试验装置的图。
图10是表示图9所示的试验装置中的设置在流入单元和流出单元的各带催化剂的热电偶的发热开始时间的曲线图。
附图标记说明
1 废气净化装置；
10 蜂窝基材；
10Sa 蜂窝基材的流入侧端面；
10Sb 蜂窝基材的流出侧端面；
12 单元；
12A 流入单元；
12Aa 流入单元的流入侧端；
12Ab 流入单元的流出侧端；
12B 流出单元；
12Ba 流出单元的流入侧端；
12Bb 流出单元的流出侧端；
14 分隔壁；
14a 分隔壁的流入侧端；
14y 分隔壁的靠近流入侧端的位置；
14b 分隔壁的流出侧端；
14x 分隔壁的靠近流出侧端的位置；
14Xa 分隔壁的流入单元侧催化剂区域；
14Xb 分隔壁的流出侧区域；
14Ya 分隔壁的流入侧区域；
14Yb 分隔壁的流出单元侧催化剂区域；
14SA 分隔壁的流入单元侧的表面；
14NA 分隔壁的流入单元侧的内部区域；
14SB 分隔壁的流出单元侧的表面；
14NB 分隔壁的流出单元侧的内部区域；
16 密封部；
20 流入单元侧催化剂层；
22 流出侧催化剂层；
30 流出单元侧催化剂层。
具体实施方式
本发明的废气净化装置的实施方式为，具备蜂窝基材和流入单元侧催化剂层的废气净化装置，其特征在于，所述蜂窝基材具有多孔质的分隔壁，所述分隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元，所述多个单元包括隔着所述分隔壁而邻接的流入单元和流出单元，所述流入单元的流入侧端开口且流出侧端密封，所述流出单元的流入侧端密封且流出侧端开口，所述流入单元侧催化剂层设置在所述分隔壁的从流入侧端到靠近流出侧端的位置的流入单元侧催化剂区域中的所述流入单元侧的表面，流出侧分隔壁部的透气性高于催化剂配置分隔壁部的透气性，该流出侧分隔壁部包括所述分隔壁的从靠近所述流出侧端的位置到所述流出侧端的流出侧区域，所述催化剂配置分隔壁部包括所述分隔壁的所述流入单元侧催化剂区域和所述流入单元侧催化剂层。
在此，“流入侧”是指废气净化装置中废气流入的一侧，“流出侧”是指废气净化装置中废气流出的一侧。
在本实施方式中，分隔壁的延伸方向没有特别限定，但通常与蜂窝基材的轴向大致相同，单元的延伸方向没有特别限定，但通常与分隔壁的延伸方向大致相同。在本实施方式的说明中，“延伸方向”是指分隔壁的延伸方向和单元的延伸方向，是与蜂窝基材的轴向大致相同的方向。以下，作为本实施方式，对第1实施方式及第2实施方式进行说明。
I.第1实施方式
第1实施方式的废气净化装置的特征在于，在所述分隔壁的所述流出侧区域中的所述流入单元侧的表面或所述流入单元侧的内部区域未设置催化剂层。
首先，例示说明第1实施方式的废气净化装置的概略。
在此，图1是概略地表示本发明的废气净化装置的实施方式的各例的废气净化装置的立体图。图2是概略地表示第1实施方式的第1例的废气净化装置中的与单元的延伸方向平行的截面的主要部分的剖视图。
如图1和图2所示，第1例的废气净化装置1具备蜂窝基材10、密封部16以及流入单元侧催化剂层20。蜂窝基材10是由圆筒状的框部11和将框部11的内侧的空间分隔为蜂窝状的分隔壁14一体形成的基材。分隔壁14为划分出从流入侧端面10Sa延伸到流出侧端面10Sb的多个单元12的多孔质的分隔壁。分隔壁14的形状如下：包括多个壁部14L和多个壁部14S，所述多个壁部14L相互分开且平行地配置，所述多个壁部14S与多个壁部14L垂直，并且相互分开且平行地配置，以使垂直于多个单元12的延伸方向的截面为正方形，并且分隔壁14的垂直于延伸方向的截面为格子状。
多个单元12包括隔着分隔壁14而邻接的流入单元12A和流出单元12B。流入单元12A的延伸方向的流入侧端12Aa开口且延伸方向的流出侧端12Ab由密封部16密封，流出单元12B的延伸方向的流入侧端12Ba由密封部16密封且延伸方向的流出侧端12Bb开口。
流入单元侧催化剂层20包含含有钯(Pd)和铂(Pt)中的至少一种的催化剂金属粒子(未图示)和承载它们的载体(未图示)。流入单元侧催化剂层20设置在分隔壁14的延伸方向的从流入侧端14a到靠近流出侧端的位置14x的流入单元侧催化剂区域14Xa中的流入单元侧的表面14SA。此外，在分隔壁14的延伸方向的从靠近流出侧端的位置14x到流出侧端14b的流出侧区域14Xb中的流入单元侧的表面14SA和流入单元侧的内部区域14NA未设置催化剂层。因此，在第1例的废气净化装置1中，流出侧分隔壁部的透气性高于催化剂配置分隔壁部的透气性，该流出侧分隔壁部包括分隔壁14的流出侧区域14Xb，该催化剂配置分隔壁部包括分隔壁14的流入单元侧催化剂区域14Xa和流入单元侧催化剂层20。
因此，如图1所示，在废气以从流入侧端面10Sa流入并从流出侧端面10Sb向外部流出的方式通过第1例的废气净化装置1的情况下，如图2所示，首先废气从流入侧端12Aa流入到流入单元12A。如上所述，流出侧分隔壁部的透气性高于催化剂配置分隔壁部的透气性。并且，在包括在高负荷的运转条件下废气的流速高的状况和PM堆积的状况在内的各种状况下，流入单元12A内的废气的压力在流出侧分隔壁部高于在催化剂配置分隔壁部。因此，在各种状况下，流入到流入单元12A的废气的大半在一边与流入单元侧催化剂层20接触一边流到流出侧分隔壁部后，因透过流出侧分隔壁部而流入到流出单元12B，并从流出单元12B的流出侧端12Bb向外部流出。此外，流入到流入单元12A的废气的剩余部分在因透过催化剂配置分隔壁部而流入到流出单元12B后，从流出单元12B的流出侧端12Bb向外部流出。
在此，图3是概略地表示第1实施方式的第2例的废气净化装置中的与单元的延伸方向平行的截面的主要部分的剖视图。
如图3所示，第2例的废气净化装置1除了具备与第1例的废气净化装置相同的蜂窝基材10、密封部16以及流入单元侧催化剂层20之外，还具备流出单元侧催化剂层30。流出单元侧催化剂层30包含含有铑(Rh)的催化剂金属粒子(未图示)和承载该催化剂金属粒子的载体(未图示)。流出单元侧催化剂层30设置在分隔壁14的延伸方向的从靠近流入侧端的位置14y到流出侧端14b的流出单元侧催化剂区域14Yb中的流出单元侧的表面14SB。
在分隔壁14的流入单元侧催化剂区域14Xa和流出单元侧催化剂区域14Yb的重叠部分中的流入单元侧的表面14SA和流出单元侧的表面14SB分别配置有流入单元侧催化剂层20和流出单元侧催化剂层30。另一方面，在分隔壁14的从靠近流出侧端的位置14x到流出侧端14b的流出侧区域14Xb中的流出单元侧的表面14SB配置有流出单元侧催化剂层30，在分隔壁14的从流入侧端14a到靠近流入侧端的位置14y的流入侧区域14Ya中的流入单元侧的表面14SA配置有流入单元侧催化剂层20。
因此，在第2例的废气净化装置1中，流出侧分隔壁部的透气性高于中央侧分隔壁部(催化剂配置分隔壁部)的透气性，所述流出侧分隔壁部包括分隔壁14的流出侧区域14Xb和配置于流出侧区域14Xb的流出单元侧催化剂层30，所述中央侧分隔壁部包括分隔壁的流入单元侧催化剂区域14Xa和流出单元侧催化剂区域14Yb的重叠部、以及配置于该重叠部分的流入单元侧催化剂层20和流出单元侧催化剂层30。流入侧分隔壁部的透气性也高于中央侧分隔壁部的透气性，所述流入侧分隔壁部包括分隔壁14的流入侧区域14Ya和配置于流入侧区域14Ya的流入单元侧催化剂层20。
因此，如图1所示，在废气通过第2例的废气净化装置1的情况下，如图3所示，首先，废气从流入侧端12Aa流入到流入单元12A。如上所述，流出侧分隔壁部和流入侧分隔壁部的透气性高于中央侧分隔壁部的透气性。此外，在各种状况下，流入单元12A内的废气的压力在流出侧分隔壁部侧比在流入侧分隔壁部侧和中央侧分隔壁部侧高。因此，在各种状况下，流入到流入单元12A的废气的大半在一边与流入单元侧催化剂层20接触一边流到流出侧分隔壁部后，因透过流出侧分隔壁部而流入到流出单元12B，并从流出单元12B的流出侧端12Bb向外部流出。而且，流入到流入单元12A的废气的剩余部分在因透过流入侧分隔壁部而流入到流出单元12B后，一边与流出单元侧催化剂层30接触一边流到流出单元12B的流出侧端12Bb，并从流出侧端12Bb向外部流出。
在第1实施方式的废气净化装置中，如第1例和第2例所示，具备流入单元侧催化剂层，所述流入单元侧催化剂层设置在分隔壁的流入单元侧催化剂区域中的流入单元侧的表面，在分隔壁的流出侧区域中的流入单元侧的表面或流入单元侧的内部区域未设置催化剂层，流出侧分隔壁部的透气性高于催化剂配置分隔壁部的透气性，该流出侧分隔壁部包括分隔壁的流出侧区域，该催化剂配置分隔壁部包括分隔壁的流入侧催化剂区域和流入单元侧催化剂层。因此，在各种状况下，流入到流入单元的废气的大半在一边与流入单元侧催化剂层接触一边流到流出侧分隔壁部后，因透过流出侧分隔壁部而流入到流出单元，并从流出单元的流出侧端向外部流出。由此，能够抑制压力损失变大。而且，通过延长废气与流入单元侧催化剂层的接触时间，能够提高净化性能。另外，与后述的第2实施方式不同，废气在透过流出侧分隔壁部时不透过流出侧催化剂层，因此能够高效地抑制压力损失。
此外，也可以不在分隔壁的流出侧区域中的流入单元侧设置催化剂层，因此能够降低催化剂的费用。而且，能够使流入到流入单元的废气的大半透过未设置催化剂层的流出侧分隔壁部，因此能够容易地将废气中的PM捕集到分隔壁的气孔内。
并且，即使在第1实施方式的废气净化装置中，如第1例所示，在分隔壁的流出单元侧未设置催化剂层的废气净化装置中，流出侧分隔壁部的透气性变大，因此能够高效地抑制压力损失。另外，如第2例所示，在还具备流出单元侧催化剂层的废气净化装置中，流入侧分隔壁部的透气性比中央侧分隔壁部(催化剂配置分隔壁部)高，所述流出单元侧催化剂层设置在分隔壁的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧。因此，流入到流入单元的废气的一部分在因透过流入侧分隔壁部而流入到流出单元后，一边与流出单元侧催化剂层接触一边流到流出单元的流出侧端。由此，能够高效地提高净化性能。
接着，详细说明第1实施方式的废气净化装置的各结构。
1.蜂窝基材
蜂窝基材具有多孔质的分隔壁，所述分隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元。而且，所述多个单元包括隔着所述分隔壁而邻接的流入单元和流出单元，所述流入单元的流入侧端开口且流出侧端密封，所述流出单元的流入侧端密封且流出侧端开口。蜂窝基材是所谓的壁流型蜂窝基材。
蜂窝基材是由框部和将框部的内侧空间分隔成蜂窝状的分隔壁一体形成的基材。
蜂窝基材的轴向的长度没有特别限定，能够使用一般长度，优选例如在10mm以上且500mm以下的范围内，其中更优选在50mm以上且300mm以下的范围内。蜂窝基材的容量、即单元的总体积没有特别限定，能够使用一般容量，优选例如在0.1L以上且5L以下的范围内。
蜂窝基材的材料没有特别限定，能够使用一般的材料，例如能够举出堇青石、碳化硅(SiC)、钛酸铝等陶瓷、不锈钢等的合金。
框部的形状没有特别限定，能够使用一般的形状，除了圆筒形之外，例如还能够举出椭圆筒形、多边筒形等筒形。框部的其他结构没有特别限定，能够使用一般的结构。
分隔壁的形状没有特别限定，能够使用一般的形状。分隔壁在延伸方向的长度没有特别限定，但通常与蜂窝基材的轴向的长度大致相同。分隔壁的厚度没有特别限定，能够使用一般的厚度，优选例如在50μm以上且2000μm以下的范围内，其中更优选在100μm以上且1000μm以下的范围内。这是因为，通过使分隔壁的厚度在上述范围内，能够确保基材的强度并且得到充分的PM捕集性能，能够充分地抑制压力损失。
分隔壁具有能够供废气透过的多孔质构造。分隔壁的气孔率没有特别限定，能够使用一般的气孔率，优选例如在40％以上且70％以下的范围内，其中更优选在50％以上且70％以下的范围内。这是因为，通过使气孔率在上述范围的下限以上，能够高效地抑制压力损失，通过使气孔率在上述范围的上限以下，能够确保足够的机械强度。分隔壁的气孔的平均细孔径没有特别限定，能够使用一般的平均细孔径，优选例如在1μm以上且60μm以下的范围内，其中更优选在5μm以上且30μm以下的范围内。这是因为，通过使气孔的平均细孔径在上述范围内，能够得到充分的PM捕集性能，能够充分地抑制压力损失。另外，“分隔壁的气孔的平均细孔径”是指例如通过使用帕姆波罗计的泡点法测定的平均细孔径。
流入单元和流出单元是通过将框部的内侧的空间由分隔壁分隔而形成的，并且隔着分隔壁邻接。流入单元和流出单元通常在垂直于延伸方向的方向上由分隔壁包围。
流入单元的流出侧端通常由密封部密封。流出单元的流入侧端通常由密封部密封。密封部的延伸方向的长度没有特别限定，可以是一般的长度，优选例如在2mm以上且20mm以下的范围内。密封部的材料没有特别限定，可以是一般材料。
流入单元和流出单元的垂直于延伸方向的截面形状没有特别限定，能够使用一般的形状，能够考虑透过废气净化装置的废气的流量和成分等而适当设定。作为截面形状，例如能够举出包括正方形等矩形、六边形等在内的多边形、圆形等。流入单元和流出单元的垂直于延伸方向的截面积没有特别限定，能够使用一般的截面积，例如在1mm2以上且7mm2以下的范围内。流入单元和流出单元的延伸方向的长度没有特别限定，但通常与从蜂窝基材的轴向的长度减去密封部的延伸方向的长度得到的长度大致相同。如第1例和第2例中的配置方式那样，流入单元和流出单元的配置方式能够举出交替配置流入单元和流出单元的格子图案(日文：市松模様)的方式等。
2.流入单元侧催化剂层
流入单元侧催化剂层设置在所述分隔壁的从流入侧端到靠近流出侧端的位置的流入单元侧催化剂区域中的所述流入单元侧的表面。由此，分隔壁的流入单元侧催化剂区域中的气孔被流入单元侧催化剂层堵塞，流出侧分隔壁部的透气性高于催化剂配置分隔壁部的透气性，该流出侧分隔壁部包括分隔壁的流出侧区域，该催化剂配置分隔壁部包括分隔壁的流入单元侧催化剂区域和流入单元侧催化剂层。
在此，“靠近流出侧端的位置”是指比分隔壁的延伸方向的中央靠近流出侧端的位置。另外，“设置在分隔壁的流入单元侧催化剂区域中的流入单元侧的表面”是指，在分隔壁的外部，设置成与分隔壁的流入单元侧催化剂区域中的流入单元侧的表面接触。
流入单元侧催化剂层的延伸方向的长度如果比分隔壁的延伸方向的长度的1/2长，则没有特别限定，优选在分隔壁的延伸方向的长度的1/2以上且4/5以下的范围内，其中更优选在3/5以上且4/5以下的范围内，特别优选在2/3以上且4/5以下的范围内。这是因为，通过使长度超过上述范围的下限或在此以上，从而即使在高负荷的运转条件下废气的流速高的状况下，通过充分延长废气与流入单元侧催化剂层的接触时间，也能够提高净化性能。这是因为，通过使长度在上述范围的上限以下，除能够高效地抑制压力损失以外，作为分隔壁中的没有配置流入单元侧催化剂层的区域的延伸方向的长度，能够确保超过设想的灰的堆积厚度的长度。
流入单元侧催化剂层的厚度没有特别限定，能够使用一般的厚度，优选例如在分隔壁厚度的5％以上的范围。这是因为，通过使厚度在上述范围的下限以上，能够高效地抑制废气透过催化剂配置分隔壁部，所述催化剂配置分隔壁部包括分隔壁的流入单元侧催化剂区域以及流入单元侧催化剂层。另外，流入单元侧催化剂层的厚度范围的上限能够考虑压力损失等而适当设定。
流入单元侧催化剂层通常包括催化剂金属粒子和承载催化剂金属粒子的载体。流入单元侧催化剂层例如是承载了催化剂金属粒子的带催化剂的载体的多孔质烧结体。
催化剂金属粒子的材料没有特别限定，能够使用一般的材料，例如能够举出铑(Rh)、钯(Pd)、铂(Pt)等贵金属。催化剂金属粒子的材料可以是一种金属或两种以上的金属，也可以是含有两种以上的金属的合金。作为催化剂金属粒子的材料，优选Pd和Pt等中的至少一种。
催化剂金属粒子的平均粒径没有特别限定，能够使用一般的平均粒径，优选例如在0.1nm以上且20nm以下的范围内。这是因为，通过使平均粒径在该范围的上限以下，能够增大与废气的接触面积。另外，催化剂金属粒子的平均粒径是指例如根据由透射型电子显微镜(TEM)测定的粒径求出的平均值。
催化剂金属粒子的含量没有特别限定，能够使用一般的含量，但因催化剂金属粒子的材料的不同而不同，例如，在材料为Pd、Pt或Rh的情况下，优选每1L蜂窝基材的含量在0.05g以上且5g以下的范围内。这是因为，通过使含量在该范围的下限以上，能够得到充分的催化作用，通过使含量在该范围的上限以下，能够抑制催化剂金属粒子的粒子生长，同时在成本方面也是有利的。在此，催化剂金属粒子的每1L体积基材的含量是指，将流入单元侧催化剂层含有的催化剂金属粒子的质量除以轴向的长度与流入单元侧催化剂层的延伸方向的长度相同的蜂窝基材的轴向的一部分体积得到的值。
载体的材料没有特别限定，能够使用一般材料，例如能够举出氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、二氧化铈(CeO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)等金属氧化物，或者例如铈-氧化锆(CeO2-ZrO2)复合氧化物等那样的氧化物的固溶体等。作为载体的材料，可以是其中的一种或两种以上。作为载体的材料，优选氧化铝和氧化铈-氧化锆复合氧化物等中的至少一种。
载体的形状没有特别限定，能够使用一般的形状，优选粉末状。这是因为，能够确保更大的比表面积。粉末状的载体的平均粒径没有特别限定，优选例如在0.01μm以上且20μm以下的范围内。这是因为，通过使平均粒径在该范围的下限以上，能够得到充分的耐热特性，通过使平均粒径在该范围的上限以下，能够通过充分确保催化剂金属粒子的分散性而高效地提高净化性能。另外，“粉末状的载体的平均粒径”是指例如通过激光衍射/散射法求出的平均粒径。
催化剂金属粒子的质量相对于催化剂金属粒子及载体合计的质量的质量比没有特别限定，能够使用一般的质量比，优选例如在0.01质量％以上且10质量％以下的范围内。这是因为，通过使质量比在该范围的下限以上，能够得到充分的催化作用，通过使质量比在该范围的上限以下，能够抑制催化剂金属粒子的粒子生长，同时在成本方面也是有利的。
使载体承载催化剂金属粒子的方法没有特别限定，能够采用一般的方法，例如能够举出在使载体浸入含有催化剂金属盐(例如硝酸盐等)或催化剂金属络合物(例如四胺络合物等)的水溶液中后进行干燥并烧制的方法等。
流入单元侧催化剂层除了包含催化剂金属粒子和载体之外，还可以包含不承载催化剂金属粒子的助催化剂。助催化剂没有特别限定，能够使用一般的助催化剂，例如能够举出氧化铝、二氧化硅、二氧化铈-氧化锆复合氧化物等。助催化剂的形状没有特别限定，能够使用一般的形状，优选粉末状。助催化剂的质量相对于催化剂金属粒子、载体及助催化剂合计的质量比没有特别限定，能够使用一般的质量比，优选例如在30质量％以上且80质量％以下的范围内。
流入单元侧催化剂层可以是单一的催化剂层，也可以是包括层叠不同的多个催化剂层而成的部分在内的催化剂层。作为包括层叠不同的多个催化剂层而成的部分在内的催化剂层，例如能够举出层叠含有不同的催化剂金属粒子在内的多个催化剂层而成的催化剂层，或者层叠延伸方向的长度不同的多个催化剂层而成的催化剂层。更具体地说，例如，能够举出如下结构：含有使用了钯(Pd)的催化剂金属粒子的催化剂层和含有使用了铑(Rh)的催化剂金属粒子的催化剂层通过将它们的浆料以内面方向的各自的长度依次供给到分隔壁的表面上而层叠。
流入单元侧催化剂层的密度没有特别限定，优选例如在30g/L以上且250g/L以下的范围内。这是因为，通过使密度在该范围的下限以上，能够高效地提高净化性能。这是因为，通过使密度在该范围的上限以下，能够高效地抑制压力损失。另外，“流入单元侧催化剂层的密度”是指，将流入单元侧催化剂层合计的质量除以轴向的长度与流入单元侧催化剂层的延伸方向的长度相同的蜂窝基材的轴向的一部分体积得到的值。
流入单元侧催化剂层的形成方法没有特别限定，能够采用一般的方法，例如能够举出在将浆料供给到分隔壁的流入单元侧催化剂区域中的流入单元侧的表面后进行干燥并烧制的方法。
浆料包含流入单元侧催化剂层含有的催化剂金属粒子和载体。浆料除了包含催化剂金属粒子和载体之外，还可以适当地包含氧吸收放出材料、粘合剂、添加剂等任意的成分。也可以适当调节浆料含有的粉末状的载体的平均粒径等，以使浆料不渗透到分隔壁的内部。
将浆料供给到分隔壁的流入单元侧催化剂区域中的流入单元侧的表面的方法没有特别限定，能够使用一般的方法，例如能够举出将蜂窝基材从流入侧端面侧浸渍到浆料中，在经过规定的时间后从浆料中取出的方法等。在该方法中，也可以从流出侧端侧对流出单元进行加压而在流出单元和流入单元之间产生压力差，以使浆料不渗透到分隔壁的内部。此外，也可以适当调节浆料的固体成分浓度、粘度等特性等，以使浆料不渗透到分隔壁的内部。
在将浆料供给到分隔壁的流入单元侧催化剂区域中的流入单元侧的表面后进行干燥并烧制的方法中，干燥条件没有特别限定，取决于蜂窝基材或载体的形状和尺寸，优选例如以80℃以上且300℃以下的范围内的温度并在1小时以上且10小时以下的范围内的时间进行干燥的条件。烧制条件没有特别限定，优选例如以400℃以上且1000℃以下的范围内的温度并在1小时以上且4小时以下的范围内时间进行烧制的条件。
另外，流入单元侧催化剂层的厚度、气孔率等特性能够根据浆料的特性、浆料的供给量、干燥条件、烧制条件等进行调节。
3.废气净化装置
废气净化装置具备蜂窝基材和流入单元侧催化剂层。流出侧分隔壁部的透气性高于催化剂配置分隔壁部的透气性，该流出侧分隔壁部包括所述分隔壁的从靠近所述流出侧端的位置到所述流出侧端的流出侧区域，该催化剂配置分隔壁部包括所述分隔壁的所述流入单元侧催化剂区域和所述流入单元侧催化剂层。
在此，“流出侧分隔壁部”具体是指至少包括分隔壁的流出侧区域在内的分隔壁部。因此，流出侧分隔壁部可以如第1例中的流出侧分隔壁部那样仅包括分隔壁的流出侧区域，也可以如第2例中的流出侧分隔壁部那样包括分隔壁的流出侧区域和配置于流出侧区域的流出单元侧催化剂层。另外，“催化剂配置分隔壁部”具体是指，至少包括分隔壁的流入单元侧催化剂区域的流出侧的一部分以及配置于该一部分的流入单元侧催化剂层的分隔壁部。因此，催化剂配置分隔壁部可以如第1例中的催化剂配置分隔壁部那样包括分隔壁的流入单元侧催化剂区域和流入单元侧催化剂层，也可以如第2例中的中央侧分隔壁部那样，包括分隔壁的流入单元侧催化剂区域和流出单元侧催化剂区域的重叠部分、以及配置于该重叠部分的流入单元侧催化剂层和流出单元侧催化剂层。
(1)流出单元侧催化剂层
废气净化装置没有特别限定，但也可以如第2例那样，还具备流出单元侧催化剂层，所述流出单元侧催化剂层设置在分隔壁的从靠近流入侧端的位置到流出侧端的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的表面或流出单元侧的内部区域。
在此，“靠近流入侧端的位置”是指比分隔壁的延伸方向的中央靠近流入侧端的位置。“设置在分隔壁的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的表面”是指，在分隔壁的外部，设置成与分隔壁的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的表面接触。“设置在分隔壁的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的内部区域”是指，在分隔壁的流出侧区域的内部，设置在面向流出单元的区域。
在流出单元侧催化剂层中，在设置在分隔壁的流出单元侧的表面的流出单元侧催化剂层，流入到流出单元的废气接触面积变大，也能够高效地提高净化性能。另一方面，在设置在分隔壁的流出单元侧的内部区域的流出单元侧催化剂层，流出侧分隔壁部的气体的透过性变高，所述流出侧分隔壁部包括分隔壁的流出侧区域和配置在流出侧区域的流出单元侧催化剂层。以下，关于流出单元侧催化剂层，分为设置在分隔壁的流出单元侧的表面的流出单元侧催化剂层、和设置在分隔壁的流出单元侧的内部区域的流出单元侧催化剂层进行说明。
a.设置在分隔壁的流出单元侧的表面的流出单元侧催化剂层
流出单元侧催化剂层的厚度没有特别限定，能够使用一般的厚度，优选例如为分隔壁的厚度的5％以上的范围。这是因为，通过使厚度在上述范围的下限以上，能够高效地抑制废气透过中央侧分隔壁部，所述中央侧分隔壁部包括分隔壁的流入单元侧催化剂区域和流出单元侧催化剂区域的重复部分、以及配置于该重复部分的流入单元侧催化剂层和流出单元侧催化剂层。另外，流出单元侧催化剂层的厚度的范围的上限能够考虑压力损失等而适当设定。
流出单元侧催化剂层通常包含催化剂金属粒子和承载催化剂金属粒子的载体。流出单元侧催化剂层是例如承载了催化剂金属粒子的带催化剂的载体的多孔质烧结体。
催化剂金属粒子的材料除了优选铑(Rh)等这一点之外，与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。催化剂金属粒子的平均粒径与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。
催化剂金属粒子的含量没有特别限定，能够使用一般的含量，但根据催化剂金属粒子的材料的不同而不同，例如，在材料为Rh、Pd或Pt的情况下，优选每1L蜂窝基材的含量在0.01g以上且2g以下的范围内。这是因为，通过使含量在该范围的下限以上，能够得到充分的催化作用，通过使含量在该范围的上限以下，能够抑制催化剂金属粒子的粒子生长，同时在成本方面也是有利的。在此，催化剂金属粒子的每1L体积基材的含量是指，将流出单元侧催化剂层中含有的催化剂金属粒子的质量除以轴向的长度与流出单元侧催化剂层的延伸方向的长度相同的蜂窝基材的轴向的一部分的体积得到的值。
由于载体的材料和形状、以及粉末状的载体的平均粒径与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。催化剂金属粒子的质量相对于催化剂金属粒子及载体合计的质量的质量比与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。使载体承载催化剂金属粒子的方法与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。流出单元侧催化剂层可以与流入单元侧催化剂层同样地包含助催化剂。
流出单元侧催化剂层的密度没有特别限定，优选在30g/L以上且250g/L以下的范围内。这是因为，通过使密度在该范围下限以上，能够高效地提高净化性能。这是因为，通过使密度在该范围的上限以下，能够高效地抑制压力损失。另外，“流出单元侧催化剂层的密度”是指，将流出单元侧催化剂层合计的质量除以轴向的长度与流出单元侧催化剂层的延伸方向的长度相同的蜂窝基材的轴向的一部分体积得到的值。
流出单元侧催化剂层的形成方法没有特别限定，能够使用一般的方法，例如能够举出在将浆料供给到分隔壁的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的表面后进行干燥并烧制的方法。
除浆料包含流出单元侧催化剂层含有的催化剂金属粒子和载体这一点之外，与流入单元侧催化剂层的形成方法相同，因此省略在此的说明。
将浆料供给到分隔壁的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的表面的方法没有特别限定，能够使用一般的方法，例如能够举出将蜂窝基材从流出侧端面侧浸渍到浆料中，在经过规定的时间后从浆料中取出的方法等。在该方法中，可以从流入侧对流入单元进行加压而在流入单元和流出单元之间产生压力差，以使浆料不渗透到分隔壁的内部。此外，也可以适当调节浆料的固体成分浓度、粘度等特性，以使浆料不渗透到分隔壁的内部。干燥条件和烧制条件与流入单元侧催化剂层的形成方法相同，因此省略在此的说明。此外，流出单元侧催化剂层的厚度、气孔率等特性能够通过浆料的特性、浆料的供给量、干燥条件、烧制条件等进行调节。
b.设置在分隔壁的流出单元侧的内部区域中的流出单元侧催化剂层
流出单元侧催化剂层的厚度没有特别限定，能够使用一般的厚度，优选例如在分隔壁的厚度的50％以上且100％以下的范围内。这是因为，通过使厚度在上述范围的下限以上，能够在废气通过分隔壁时确保催化剂层和废气的接触频率。
流出单元侧催化剂层通常包含催化剂金属粒子和承载催化剂金属粒子的载体。流出单元侧催化剂层例如通过承载了催化剂金属粒子的带催化剂的载体配置在分隔壁内部的气孔内而构成。
催化剂金属粒子的材料除了优选铑(Rh)等这一点之外，与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。催化剂金属粒子的平均粒径与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。
催化剂金属粒子的含量没有特别限定，能够使用一般的含量，但根据催化剂金属粒子的材料的不同而不同，例如，在材料为Rh、Pd或Pt的情况下，优选每1L蜂窝基材的含量在0.01g以上且2g以下的范围内。这是因为，通过使含量在该范围的下限以上，能够得到充分的催化作用，通过使含量在该范围的上限以下，能够抑制催化剂金属粒子的粒子生长，同时在成本方面也是有利的。在此，催化剂金属粒子的每1L体积基材的含量是指与设置在分隔壁的流出单元侧的表面的流出单元侧催化剂层含有的催化剂金属粒子同样的值。
由于载体的材料和形状、以及粉末状的载体的平均粒径与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。催化剂金属粒子的质量相对于催化剂金属粒子和载体合计的质量的质量比与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。使载体承载催化剂金属粒子的方法与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。流出单元侧催化剂层也可以与流入单元侧催化剂层同样地包含助催化剂。
流出单元侧催化剂层的密度没有特别限定，优选在30g/L以上且150g/L以下的范围内。这是因为，通过使密度在该范围的下限以上，能够高效地提高净化性能。这是因为，通过使密度在该范围的上限以下，能够高效地抑制压力损失。
流出单元侧催化剂层的形成方法没有特别限定，能够使用一般的方法，例如能够举出在将浆料供给到分隔壁的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的内部区域后进行干燥并烧制的方法。
浆料除了包含流出单元侧催化剂层含有的催化剂金属粒子和载体这一点、以及也可以适当调节浆料含有的粉末状的载体的平均粒径等以使浆料渗透到分隔壁的内部这一点之外，与流入单元侧催化剂层的形成方法相同，因此省略在此的说明。
将浆料供给到分隔壁的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的内部区域的方法没有特别限定，能够使用一般的方法，例如能够举出将蜂窝基材从流出侧端面侧浸渍到浆料中，在经过规定的时间后从浆料中取出的方法等。在该方法中，也可以适当调节浆料的固体成分浓度、粘度等特性，以使浆料渗透到分隔壁的内部。干燥条件和烧制条件与流入单元侧催化剂层的形成方法相同，因此省略在此的说明。此外，流出单元侧催化剂层的厚度、气孔率等特性能够通过浆料的特性、浆料的供给量、干燥条件、烧制条件等进行调节。
(2)其他
在废气净化装置还具备流出单元侧催化剂层的情况下，优选如第2例那样，流入单元侧催化剂层含有的催化剂金属粒子包含钯(Pd)和铂(Pt)中的至少一种，并且流出单元侧催化剂层含有的催化剂金属粒子包含铑(Rh)。这是因为，在废气含有的烃(HC)由流入单元侧催化剂层含有的催化剂金属粒子高效地净化后，废气与流出单元侧催化剂层接触，因此能够抑制流出单元侧催化剂层所含的催化剂金属粒子中含有的铑(Rh)对烃(HC)中毒。
废气净化装置通常还具备密封部，所述密封部密封流入单元的流出侧端和流出单元的流入侧端。
II.第2实施方式
第2实施方式的废气净化装置还具备流出侧催化剂层，所述流出侧催化剂层设置在所述分隔壁的所述流出侧区域中的所述流入单元侧的表面或所述流入单元侧的内部区域，其特征在于，所述流出侧分隔壁部的透气性高于所述分隔壁的所述催化剂配置分隔壁部的透气性，该流出侧分隔壁部包括所述分隔壁的所述流出侧区域和所述流出侧催化剂层。
首先，例示说明第2实施方式的废气净化装置的概略。
在此，图4是概略地表示第2实施方式的第3例的废气净化装置中的与单元的延伸方向平行的截面的主要部分的剖视图。
如图4所示，第3例的废气净化装置1除了具备与第1实施方式的第1例的废气净化装置相同的蜂窝基材10、密封部16以及流入单元侧催化剂层20之外，还具备流出侧催化剂层22。流出侧催化剂层22包含含有钯(Pd)和铂(Pt)中的至少一种的催化剂金属粒子(未图示)、以及承载它们的载体(未图示)。流出侧催化剂层22设置在分隔壁14的流出侧区域14Xb中的流入单元侧的表面14SA。流出侧催化剂层22的气孔率与流入单元侧催化剂层程度相同，并且流出侧催化剂层22比流入单元侧催化剂层20薄。因此，在第3例的废气净化装置1中，流出侧分隔壁部的透气性高于催化剂配置分隔壁部的透气性，该流出侧分隔壁部包括分隔壁14的流出侧区域14Xb和流出侧催化剂层22，该催化剂配置分隔壁部包括分隔壁14的流入单元侧催化剂区域14Xa和流入单元侧催化剂层20。
因此，如图1所示，在废气通过第3例的废气净化装置1的情况下，如图4所示，废气与通过第1实施方式的第1例的废气净化装置的情况大致同样地流动。此外，与通过第1例的废气净化装置的情况不同地，废气在透过流出侧分隔壁部时，透过流出侧催化剂层22。
在此，图5是概略地表示第2实施方式的第4例的废气净化装置中的与单元的延伸方向平行的截面的主要部分的剖视图。
如图5所示，第4例的废气净化装置1除了具备与第1实施方式的第2例的废气净化装置相同的蜂窝基材10、密封部16以及流入单元侧催化剂层20之外，还具备与第2例的废气净化装置不同的流出单元侧催化剂层30，并具备流出侧催化剂层22。流出单元侧催化剂层30包含含有铑(Rh)的催化剂金属粒子(未图示)和承载该催化剂金属粒子的载体(未图示)。流出单元侧催化剂层30设置在分隔壁14的流出单元侧催化剂区域14Yb中的流出单元侧的内部区域14NB。此外，流出侧催化剂层22包含含有钯(Pd)和铂(Pt)中的至少一种的催化剂金属粒子(未图示)、以及承载它们的载体(未图示)。流出侧催化剂层22设置在分隔壁14的流出侧区域14Xb中的流入单元侧的内部区域14NA。流出侧催化剂层22不堵塞分隔壁14内部的气孔地设置在包围分隔壁14内部的气孔的表面。
在分隔壁14的流入单元侧催化剂区域14Xa和流出单元侧催化剂区域14Yb的重叠部分中的流入单元侧的表面14SA和流出单元侧的内部区域NB，分别配置有流入单元侧催化剂层20和流出单元侧催化剂层30。另一方面，在分隔壁14的流出侧区域14Xb中的流入单元侧的内部区域14NA和流出单元侧的内部区域14NB，分别配置有流出侧催化剂层22和流出单元侧催化剂层30，在分隔壁14的流入侧区域14Ya中的流入单元侧的表面14SA配置有流入单元侧催化剂层20。
因此，在第4例的废气净化装置1中，流出侧分隔壁部的透气性高于中央侧分隔壁部(催化剂配置分隔壁部)的透气性，该流出侧分隔壁部包括分隔壁14的流出侧区域14Xb以及配置于流出侧区域14Xb的流出侧催化剂层22和流出单元侧催化剂层30，该中央侧分隔壁部包括分隔壁的流入单元侧催化剂区域14Xa和流出单元侧催化剂区域14Yb的重叠部分、以及配置于该重叠部分的流入单元侧催化剂层20和流出单元侧催化剂层30。流入侧分隔壁部的透气性也高于中央侧分隔壁部的透气性，该流入侧分隔壁部包括分隔壁14的流入侧区域14Ya和配置于流入侧区域14Ya的流入单元侧催化剂层20。
因此，如图1所示，在废气通过第4例的废气净化装置1的情况下，如图5所示，废气与通过第1实施方式的第2例的废气净化装置的情况大致同样地流动。此外，与废气通过第2例的废气净化装置的情况不同，废气在透过流出侧分隔壁部时透过流出侧催化剂层22。
在第2实施方式的废气净化装置中，如第3例和第4例那样，除了具备设置在分隔壁的流入单元侧催化剂区域中的流入单元侧的表面的流入单元侧催化剂层之外，还具备设置在分隔壁的流出侧区域中的流入单元侧的表面或流入单元侧的内部区域的流出侧催化剂层，流出侧分隔壁部的透气性高于催化剂配置分隔壁部的透气性，该流出侧分隔壁部包括分隔壁的流出侧区域和流出侧催化剂层，该催化剂配置分隔壁部包括分隔壁的流入单元侧催化剂区域和流入单元侧催化剂层。由此，与第1实施方式同样地，能够抑制压力损失变大，能够提高净化性能。另外，与第1实施方式不同地，废气在透过流出侧分隔壁部时透过流出侧催化剂层，因此能够高效地提高净化性能。
此外，能够使流出侧催化剂层的密度小于流入单元侧催化剂层，因此能够降低催化剂的费用。而且，能够使流入到流入单元的废气的大半透过设置有密度小于流入单元侧催化剂层的流出侧催化剂层的流出侧分隔壁部，因此能够容易地将废气中的PM捕集到分隔壁的气孔内。
并且，在第2实施方式的废气净化装置中，如第3例所示，在分隔壁的流出单元侧未设置催化剂层的废气净化装置中，与第1实施方式同样地，也能够高效地抑制压力损失。另外，如第4例所示，在还具备设置在分隔壁的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的流出单元侧催化剂层的废气净化装置中，与第1实施方式同样地，能够高效地提高净化性能。
接着，详细说明第2实施方式的废气净化装置的各结构。
1.流出侧催化剂层
流出侧催化剂层设置在所述分隔壁的所述流出侧区域中的所述流入单元侧的表面或所述流入单元侧的内部区域。
在此，“设置在分隔壁的流出侧区域中的流入单元侧的表面”是指，在分隔壁的外部，设置成与分隔壁的流出侧区域中的流入单元侧的表面接触。“设置在分隔壁的流出侧区域中的流入单元侧的内部区域”是指，在分隔壁的流出侧区域的内部，设置在面向流入单元的区域。
以下，关于流出侧催化剂层，分为如第3例中的流出侧催化剂层22那样设置在分隔壁的流入单元侧的表面的流出侧催化剂层、和如第4例中的流出侧催化剂层22那样设置在分隔壁的流入单元侧的内部区域的流出侧催化剂层进行说明。
a.设置在分隔壁的流入单元侧的表面的流出侧催化剂层
如果分隔壁的流出侧分隔壁部的透气性高于分隔壁的催化剂配置分隔壁部的透气性，则流出侧催化剂层没有特别的限定，例如能够举出气孔率与流入单元侧催化剂层程度相同且比流入单元侧催化剂层薄的流出侧催化剂层等。另外，气孔率与流入单元侧催化剂层程度相同且比流入单元侧催化剂层厚的流出侧催化剂层，例如是在除了减少每单位面积的浆料的供给量以外与流入单元侧催化剂层相同的条件下形成的，气孔率在流入单元侧催化剂层的气孔率±10％的范围内。
如果分隔壁的流出侧分隔壁部的透气性高于分隔壁的催化剂配置分隔壁部的透气性，则流出侧催化剂层的厚度没有特别限定，优选例如为分隔壁的厚度的5％以上的范围。这是因为，通过使厚度在该范围的下限以上，能够确保在废气与分隔壁平行流动时废气净化作用。
流出侧催化剂层通常包含催化剂金属粒子和承载催化剂金属粒子的载体。流出侧催化剂层是例如承载了催化剂金属粒子的带催化剂的载体的多孔质烧结体。
催化剂金属粒子的材料和平均粒径与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。催化剂金属粒子的含量没有特别限定，能够使用一般的含量。
由于载体的材料和形状以及粉末状的载体的平均粒径与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。催化剂金属粒子相对于催化剂金属粒子和载体合计的质量的质量比与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。将催化剂金属粒子承载于载体的方法与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。流出侧催化剂层也可以与流入单元侧催化剂层同样地包含助催化剂。
流出侧催化剂层的密度没有特别限定，但通常低于流入单元侧催化剂层。另外，“流出侧催化剂层的密度”是指，流出侧催化剂层合计的质量除以蜂窝基材轴向的一部分体积的值，所述蜂窝基材的流出侧催化剂层的延伸方向的长度和轴向的长度相同。
流出侧催化剂层的形成方法没有特别限定，能够使用一般的方法，例如能够举出在将浆料供给到分隔壁的流出侧区域中的流入单元侧的表面后进行干燥并烧制的方法。
除了浆料包含流出侧催化剂层含有的催化剂金属粒子和载体这一点之外，与流入单元侧催化剂层的形成方法相同，因此省略在此的说明。
将浆料供给到分隔壁的流出侧区域的流入单元侧的表面的方法没有特别限定，能够使用一般的方法，例如能够举出，将蜂窝基材从流入侧端面侧浸渍到浆料中，经过规定的时间后从浆料中取出的方法等。在该方法中，也可以从流出侧端侧加压流出单元而在流出单元和流入单元之间产生压力差，以使浆料不渗透到分隔壁的内部。此外，能够适当调节浆料的固体成分浓度、粘度等特性，以使浆料不渗透到分隔壁的内部。干燥条件和烧制条件与流入单元侧催化剂层的形成方法相同，因此省略在此的说明。另外，流出侧催化剂层的厚度、气孔率等性质能够通过浆料的特性、浆料的供给量、干燥条件、烧制条件等进行调节。
b.设置在分隔壁的流入单元侧的内部区域的流出侧催化剂层
如果分隔壁的流出侧分隔壁部的透气性高于分隔壁的催化剂配置分隔壁部的透气性，则流出侧催化剂层没有特别限定，例如能够举出不堵塞分隔壁内部的气孔地设置在包围分隔壁内部的气孔的表面等。
流出侧催化剂层的厚度没有特别限定，能够使用一般的厚度，优选例如在分隔壁厚度的50％以上且100％以下的范围内。这是因为，通过使厚度在上述范围的下限以上，能够在废气通过分隔壁时确保催化剂层和废气的接触频率。
流出侧催化剂层包含催化剂金属粒子和承载催化剂金属粒子的载体。流出侧催化剂层例如由承载了催化剂金属粒子的带催化剂的载体配置在分隔壁内部的气孔内而构成。
催化剂金属粒子的材料和平均粒径与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。催化剂金属粒子的含量没有特别限定，能够使用一般的含量。
由于载体的材料和形状、以及粉末状的载体的平均粒径与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。催化剂金属粒子的质量相对于催化剂金属粒子和载体合计的质量的质量比与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。使载体承载催化剂金属粒子的方法与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。流出侧催化剂层也可以与流入单元侧催化剂层同样地包含助催化剂。流出侧催化剂层的密度没有特别限定，但通常低于流入单元侧催化剂层。
流出侧催化剂层的形成方法没有特别限定，能够使用一般的方法，例如能够举出在将浆料供给到分隔壁的流出侧区域中的流入单元侧的内部区域后进行干燥并烧制的方法。
除了浆料包含流出侧催化剂层含有的催化剂金属粒子和载体这一点、以及也可以适当调节浆料含有的粉末状的载体的平均粒径等以使浆料渗透到分隔壁内部这一点以外，与流入单元侧催化剂层的形成方法相同，因此省略在此的说明。
将浆料供给到分隔壁的流出侧区域中的流入单元侧的内部区域的方法没有特别限定，能够使用一般的方法，例如能够举出将蜂窝基材从流入侧端面侧浸渍到浆料中，在经过规定的时间后从浆料中取出的方法等。在该方法中，也可以适当调节浆料的固体成分浓度、粘度等特性，以使浆料渗透到分隔壁的内部。干燥条件和烧制条件与流入单元侧催化剂层的形成方法相同，因此省略在此的说明。另外，流出侧催化剂层的厚度、气孔率等特性能够通过浆料的特性、浆料的供给量、干燥条件、烧制条件等进行调节。
2.其他
蜂窝基材和流入单元侧催化剂层与第1实施方式相同，因此省略在此的说明。废气净化装置没有特别限定，但也可以如第4例那样，可以还具备流出单元侧催化剂层，所述流出单元侧催化剂层设置在分隔壁的从靠近流入侧端的位置到流出侧端的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的表面或流出单元侧的内部区域。流出单元侧催化剂层和还具备流出单元侧催化剂层的废气净化装置与第1实施方式相同，因此省略在此的说明。此外，废气净化装置还具备与第1实施方式同样的密封部。
【实施例】
以下，列举实施例和参考例，进一步具体说明本实施方式的废气净化装置。
[实施例]
为了通过后述的模拟评价本实施方式的废气净化装置中的流入单元侧催化剂层的延伸方向的长度对压力损失的影响，制作了本实施方式的废气净化装置的计算模型。计算模型的结构如下。
蜂窝基材的形状：圆筒形
蜂窝基材的尺寸：外径129mm×轴向的长度150mm
单元密度：每1平方英寸300个
分隔壁的厚度：200μm
密封部的延伸方向的长度：分隔壁的延伸方向的长度的4％
废气透过性：Fr部分(催化剂配置分隔壁部)＝1E-14，Rr部(流出侧分隔壁部)＝1E-13
Inlet气体温度：300K
气体流量：7m3/min
[流入单元侧催化剂层的延伸方向的长度对压力损失的影响]
通过模拟，评价了实施例的计算模型中的Fr涂层的长度(流入单元侧催化剂层的延伸方向的长度相对于分隔壁的延伸方向的长度的比例)对压力损失的影响。模拟的条件如下。
分析方法：废气后处理模拟
软件：Exothermia公司制Axisuite
conponents：Axitrap
图6是表示实施例的计算模型中的压力损失相对于Fr涂层的长度的曲线图。如图6所示，当Fr涂层的长度(流入单元侧催化剂层的延伸方向的长度相对于分隔壁的延伸方向的长度的比例)大于80％时，压力损失的上升灵敏度变大。
[参考例1-1]
图7的(a)是示意性地表示参考例1-1中制作的废气净化装置的试验体的剖视图。
在参考例1-1中，如图7的(a)所示，制作了具备蜂窝基材10、密封部16、流入单元侧催化剂层20以及流出单元侧催化剂层30的废气净化装置的试验体1S。
具体地说，首先，准备了具备堇青石制的蜂窝基材10和延伸方向的长度为4mm的密封部16并且未涂敷催化剂的GPF，所述蜂窝基材10由圆筒状的框部(未图示)和将框部的内侧的空间分隔为蜂窝状的分隔壁14一体形成，且轴向的长度为80mm。在GPF中，仅流出单元12B的流入侧端12Ba由密封部16密封。
接着，通过在粉末状的载体中混合溶剂和承载了铑(Rh)的带催化剂的载体，从而准备流入单元侧催化剂层形成用浆料。
接着，在将流入单元侧催化剂层形成用浆料供给到GPF中的分隔壁14的流入单元侧催化剂区域中的流入单元侧的内部区域后，对GPF进行干燥并烧制。由此，形成了延伸方向的长度为分隔壁的7/10、厚度为分隔壁的50％、铑(Rh)的每1L体积基材的含量为0.3g/L的流入单元侧催化剂层20。
接着，通过在粉末状的载体中混合溶剂和承载了钯(Pd)的带催化剂的载体，从而准备流出单元侧催化剂层形成用浆料。
接着，在将流出单元侧催化剂层形成用浆料供给到GPF中的分隔壁14的流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧的内部区域后，对GPF进行干燥并烧制。由此，形成了延伸方向的长度为分隔壁的7/10、厚度为分隔壁的50％、钯(Pd)的每1L体积基材的含量为0.6g/L的流出单元侧催化剂层30。此时，形成流出单元侧催化剂层30，以使流入单元侧催化剂层20的密度>流出单元侧催化剂层30的密度。如上所述，制作了废气净化装置的试验体1S。
[参考例1-2]
制作了废气净化装置的试验体1S，该试验体1S除了准备了轴向的长度为122mm的蜂窝基材10这一点之外，与参考例1-1相同。
[参考例1-3]
制作了废气净化装置的试验体1S，该试验体1S除了准备了轴向的长度为150mm的蜂窝基材10这一点之外，与参考例1-1相同。
[参考例2-1]
图7的(b)是示意性地表示参考例2-1中制作的废气净化装置的试验体的剖视图。
在参考例2-1中，如图7的(b)所示，制作了废气净化装置的试验体1S，该试验体1S除了流出单元12B的流入侧端12Ba和流入单元12A的流出侧端12Ab这两者均由密封部16密封这一点之外，与参考例1-1相同。
[参考例2-2]
制作了废气净化装置的试验体1S，该试验体1S除了准备了轴向的长度为122mm的蜂窝基材10这一点之外，与参考例2-1相同。
[参考例2-3]
制作了废气净化装置的试验体1S，该试验体1S除了准备了轴向的长度为150mm的蜂窝基材10这一点之外，与参考例2-1相同。
[废气净化装置的净化性能的比较]
将各参考例的废气净化装置的试验体1S设置于模型气体评价设备，求出了废气的各进入气体温度下的NOx净化率。具体地说，使废气在进入气体温度从150℃起以20℃/min的升温速度上升的同时以80L/min的流速从流入侧端面10Sa流入，并从流出侧端面10Sb向外部流出，此时，根据各进入气体温度下的进入气体的NOx浓度设定值和出侧的NOx浓度的测定值，求出NOx净化率。
图8的(a)是表示参考例1-1～1-3的废气净化装置中的各进入气体温度下的NOx净化率的曲线图。另一方面，图8的(b)是表示参考例2-1～2-3的废气净化装置中的各进入气体温度下的NOx净化率的曲线图。
如图8的(a)和图8的(b)所示，例如，当进入气体温度为250℃时，参考例1-1～1-3中的NOx净化率分别高于参考例2-1～2-3。其他的进入气体温度也相同。可以考虑到这是因为：在参考例1-1～1-3的试验体1S中，如图7的(a)中的箭头所示，流入到流入单元12A的废气几乎全部都一边与流入单元侧催化剂层20接触一边流到流出侧端12Ab，与此相对，在参考例2-1～2-3的试验体1S中，如图7的(b)中的箭头所示，流入到流入单元12A的废气的一部分在一边与流入单元侧催化剂层20接触一边流到未配置流入单元侧催化剂层20的流出侧分隔壁部后，因透过流出侧分隔壁部而流入到流出单元12B，流入到流入单元12A的废气的另一部分在因透过未配置流出单元侧催化剂层30的流入侧分隔壁部而流入到流出单元12B后，一边与流出单元侧催化剂层30接触一边流到流出侧端12Bb。
[废气净化装置中的废气的分隔壁的表面及内部的反应时间]
图9是示意性地表示调查废气净化装置中的废气的分隔壁的表面和内部的反应时间的试验装置的图。
试验装置在GPF设置有带催化剂的热电偶，所述GPF具备堇青石制的蜂窝基材和延伸方向的长度为4mm的密封部，并且未涂敷催化剂，所述蜂窝基材由圆筒状的框部和将框部的内侧的空间分隔为蜂窝状的分隔壁一体形成，且轴向的长度为122mm。在试验装置中，流出单元的流入侧端和流入单元的流出侧端这两者均由密封部密封。带催化剂的热电偶分别设置在延伸方向上距流入单元和流出单元中的流入侧端19mm、47mm、75mm以及103mm的各个位置。
为了调查废气的分隔壁的表面和内部的反应时间，在图9所示的试验装置中，在使废气在400℃的进入气体温度下以30g/s的流量从流入侧端面流入并从流出侧端面向外部流出时，测定了从废气开始流入到设置在流入单元和流出单元的各带催化剂的热电偶开始发热的时间(以下简称为“发热开始时间”)。图10是表示在图9所示的试验装置中的设置在流入单元和流出单元的各带催化剂的热电偶的发热开始时间的曲线图。
从图10所示的各带催化剂的热电偶的发热开始时间可知，相当于废气的分隔壁的表面上的反应时间的时间(废气在流入单元(流出单元)中的从流入侧端移动到流出侧端的时间)约为0.1sec。与此相对，相当于废气的分隔壁的内部的反应时间的时间(流入到流入单元的废气因透过分隔壁而流入流出单元所需的时间)要短得多，为1/10左右。
以上，详述了本发明的废气净化装置的实施方式，但本发明不限定于所述的实施方式，在不脱离权利要求记载的本发明的精神的范围内能够进行各种设计变更。

Claims (3)

1.一种废气净化装置，具备蜂窝基材和流入单元侧催化剂层，其特征在于，
所述蜂窝基材具有多孔质的分隔壁，所述分隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元，
所述多个单元包括隔着所述分隔壁而邻接的流入单元和流出单元，
所述流入单元的流入侧端开口且流出侧端密封，
所述流出单元的流入侧端密封且流出侧端开口，
所述流入单元侧催化剂层设置在所述分隔壁的从流入侧端到靠近流出侧端的位置的流入单元侧催化剂区域中的所述流入单元侧的表面，
包括所述分隔壁的从靠近所述流出侧端的位置到所述流出侧端的流出侧区域在内的流出侧分隔壁部的透气性，高于包括所述分隔壁的所述流入单元侧催化剂区域和所述流入单元侧催化剂层在内的催化剂配置分隔壁部的透气性。
2.根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，在所述分隔壁的所述流出侧区域中的所述流入单元侧的表面或所述流入单元侧的内部区域未设置催化剂层。
3.根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，
还具备流出侧催化剂层，所述流出侧催化剂层设置在所述分隔壁的所述流出侧区域中的所述流入单元侧的表面或所述流入单元侧的内部区域，
包括所述分隔壁的所述流出侧区域和所述流出侧催化剂层在内的所述流出侧分隔壁部的透气性，高于所述分隔壁的所述催化剂配置分隔壁部的透气性。
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