CN113302170A - 制造具有无机过滤沉积物的蜂窝体的方法 - Google Patents

Abstract

向包含多孔壁的堵塞的蜂窝体施加表面处理的方法，所述方法包括：将无机材料的颗粒雾化成包含水性载剂、粘结剂材料和颗粒的液体‑微粒‑粘结剂液滴，从液滴蒸发基本上所有的水性载剂以形成包含颗粒和粘结剂材料的附聚物，以及使附聚物沉积到堵塞的蜂窝体的多孔壁上，其中，所述附聚物设置在多孔壁之上和/或之中。还公开了包含多孔壁及沉积在其上的无机材料的堵塞的蜂窝体。

Description

制造具有无机过滤沉积物的蜂窝体的方法

本申请根据35U.S.C.§119要求2018年8月31日提交的系列号为62/726,192的美国临时申请和2018年9月3日提交的第PCT/CN2018/103807号国际申请的优先权权益，本文以它们的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文中。

背景

技术领域

本说明书涉及制造多孔体，例如多孔陶瓷蜂窝体的方法，所述多孔体包括无机沉积物，所述沉积物包括无机过滤材料。

背景技术

壁流式过滤器用于从流体排放物流移除微粒，例如，从内燃机排气中移除微粒。实例包括用于从柴油机排气中移除微粒的柴油机微粒过滤器，以及用于从汽油机排气中移除微粒的汽油机微粒过滤器(GPF)。待过滤的排气进入进口孔道并穿过孔道壁，以经由出口通道离开过滤器，其中，随着气体穿过并接着离开过滤器，微粒被捕获在进口孔道壁之上或之内。

发明内容

本公开的方面涉及多孔体及其制造和使用方法。

在一个方面中，本文公开了一种将无机沉积物施加于蜂窝过滤体的方法，所述蜂窝过滤体例如堵塞的蜂窝过滤体，所述过滤体包括多孔壁，所述方法包括：将进料混合物雾化成液体-微粒-粘结剂液滴，所述进料混合物包括水性载剂、粘结剂材料、以及无机材料的颗粒；利用例如气态载体物流使液体-微粒-粘结剂液滴气溶胶化；从液滴移除，例如蒸发，基本上所有的水性载剂以形成包含颗粒和粘结剂材料的经气溶胶化的微粒-粘结剂附聚物；将经气溶胶化的附聚物引导到蜂窝过滤体的多孔壁上，从而使附聚物沉积在多孔壁之上和/或之中。在具体的实施方式中，所述方法还包括：在一定温度下加热含有附聚物的蜂窝过滤体一段时间，所述时间和温度足以造成粘结剂将附聚物粘结到多孔壁，和/或造成粘结剂使至少一些附聚物彼此粘结。在一些实施方式中，所述方法还包括：在一定温度下，加热含有附聚物的蜂窝过滤体一段时间，所述温度和时间足以造成粘结剂分解。在一些实施方式中，粘结剂材料包括硅，并且所述方法还包括：在一定温度下，加热含有附聚物的蜂窝过滤体一段时间，所述温度和时间足以由粘结剂材料形成二氧化硅。在一个或多个实施方式中，所述粘结剂材料是含硅化合物。在一个或多个实施方式中，含硅化合物包括硅氧烷或聚硅氧烷、硅酮、硅酸盐或它们的组合。在一个或多个实施方式中，含硅化合物包括硅酮化合物、聚硅氧烷、硅酮树脂、硅氧烷、烷氧基硅氧烷或它们的组合。在一个或多个实施方式中，含硅化合物包括硅酸盐、碱性硅酸盐、硅酸钠或它们的组合。

在另一个方面中，本文公开了用于制造蜂窝过滤体的方法，所述方法包括：将无机材料颗粒与水性载剂和粘结剂材料混合在一起以形成液体-微粒-粘结剂混合物，例如，悬浮液或胶体；用雾化气体对液体-微粒-粘结剂混合物进行雾化，以形成包括水性载剂、粘结剂材料和颗粒的液体-微粒-粘结剂液滴，例如，通过将液体-微粒-粘结剂混合物引导到雾化喷嘴中，并且用强制雾化气体雾化；用气态载体物流对液滴进行气溶胶化，并且随着载气流通过与蜂窝过滤体紧密连接的导管，将液滴传送向蜂窝体，所述载气流包括气态载体物流。在一个或多个实施方式中，所述导管具有在蜂窝过滤体附近的出口端，其中，导管的内表面限定了腔室。在一个或多个实施方式中，载气流还包括雾化气体。所述方法还包括：从气溶胶化的液滴蒸发基本上所有的水性载剂，以形成包括颗粒和粘结剂材料的经气溶胶化的微粒-粘结剂附聚物，以及将附聚物沉积到蜂窝过滤体的多孔壁上。在一个或多个实施方式中，所沉积的附聚物被设置在多孔壁之上，或者之中，或者既设置在多孔壁之上又设置在多孔壁之中。在一个或多个实施方式中，载气流还包括水性载剂的蒸汽相。在一个或多个实施方式中，载气流通过蜂窝过滤体的壁，同时附聚物通过雾化气体而沉积到蜂窝过滤体的多孔壁上。

在一个或多个实施方式中，载气流以围绕雾化喷嘴的环流，以围绕离开喷嘴的液滴的同流被输送到导管的腔室。在一个或多个实施方式中，从液滴蒸发基本上所有的水性载剂，以形成包括颗粒和粘结剂材料的经气溶胶化的微粒-粘结剂附聚物，制备经气溶胶化的微粒-粘结剂附聚物的聚集体；并且聚集体和独立的，例如未聚集的附聚物被沉积到蜂窝过滤体的多孔壁上。在一个或多个实施方式中，所沉积的聚集体和附聚物被设置在多孔壁之上，或者之中，或者既设置在多孔壁之上又设置在多孔壁之中。在一个或多个实施方式中，在沉积期间，导管密封性地与蜂窝过滤体流体连通。

在以下的具体实施方式中给出了另外的特征和优点，其中的部分特征和优点对于本领域的技术人员而言通过所作描述是显而易见的，或者通过实施本文所述的实施方式，包括以下的具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所描述的实施方式而被认识。

应理解，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。

附图简要说明

图1是根据本文公开的实施方式所述的形成材料的过程的一个示例性实施方式；

图2示意性描绘了根据本文公开的实施方式所述的用于沉积无机材料的设备；

图3示意性描绘了根据本文公开的实施方式所述的用于沉积无机材料的设备；

图4示意性描绘了根据本文公开的实施方式所述的用于沉积无机材料的设备；

图5示意性描绘了根据本文公开的实施方式所述的用于沉积无机材料的设备；

图6示意性描绘了根据本文公开的实施方式所述的用于沉积无机材料的设备；

图7示意性描绘了未堵塞的蜂窝体；

图8根据本文公开和所述的实施方式，示意性描绘了壁流式微粒过滤器；

图9是图8所示的微粒过滤器的截面纵视图；

图10示意性描绘了具有微粒负载的蜂窝体的壁；

图11是描绘根据本文公开的实施方式所述的形成材料的水基过程的一个示例性实施方式的流程图；

图12是示出了根据本文公开的实施方式制备的各种样品在固化之前和之后的过滤效率的图；

图13是示出了根据本文公开的实施方式制备的各种样品在固化之前和之后的压降的图；

图14A是示出了由乙醇基悬浮液(DK-2405-5％)产生的氧化铝附聚物的SEM照片；

图14B是示出了由水基悬浮液(ALLIED-880-20％)产生的氧化铝附聚物的SEM照片；

图14C是示出了由水基悬浮液(DK-880-20％)产生的氧化铝附聚物的SEM照片；

图14D是示出了由水基悬浮液(DK-880-50％)产生的氧化铝附聚物的SEM照片；

图14E是示出了由水基悬浮液(DK-9950-50％)产生的氧化铝附聚物的SEM照片；

图14F是示出了由水基悬浮液(DK-2404-20％)产生的氧化铝附聚物的SEM照片；

图15A是示出了对于根据本文公开的实施方式制备的各种样品，水基过程和乙醇基过程在FE/dP性能方面的图；

图15B是示出了对于根据本文公开的实施方式制备的各种样品，水基过程和乙醇基过程在FE与沉积负载的关系方面的图；

图16A是示出了由乙醇基悬浮液产生的氧化铝附聚物的SEM照片；

图16B是示出了由水基悬浮液产生并且沉积在多孔陶瓷壁上的氧化铝附聚物的SEM照片；

图16C是对于由乙醇基过程和水基过程生产的附聚物，示出了附聚物的粒度的图；

图16D是示出了由乙醇基过程和水基过程产生的附聚物的累积粒度分布的图；

图17A是对于根据本文公开的实施方式制备的样品，示出了不同的热处理温度对过滤效率的耐久性(就耐水性而言)的影响的图；

图17B是对于根据本文公开的实施方式制备的样品，示出了不同的热处理温度对压降(就耐水性而言)的影响的图；

图18A是对于根据本文公开的实施方式制备的样品，示出了在不同的热处理温度下，热处理对过滤效率(就耐水性而言)的影响的图；

图18B是对于根据本文公开的实施方式制备的样品，示出了在不同的热处理温度下，热处理对压降的影响的图；

图19是示出了在各种耐久性测试之后的过滤效率的图，所述耐久性测试包括高流动测试、冷振动测试、载剂测试和双阶段耐水性测试；

图20是根据本文公开的实施方式制备的堵塞的蜂窝体的进口通道的进口区域的顶视图的SEM照片；

图21是根据本文公开的实施方式制备的堵塞的蜂窝体的进口通道的进口区域的剖视侧视图的SEM照片；

图22是根据本文公开的实施方式制备的堵塞的蜂窝体的进口通道的中部区域的顶视图的SEM照片；

图23是根据本文公开的实施方式制备的堵塞的蜂窝体的进口通道的中部区域的剖视侧视图的SEM照片；

图24是根据本文公开的实施方式制备的堵塞的蜂窝体的进口通道的出口区域的顶视图的SEM照片；

图25是根据本文公开的实施方式制备的堵塞的蜂窝体的进口通道的出口区域的剖视侧视图的SEM照片；

图26是根据本文公开的实施方式制备的堵塞的蜂窝体的进口通道的出口区域的放大剖视侧视图的SEM照片；

图27是颜色反转的图26的SEM照片；

图28A是图27的SEM照片的一部分，其中，虚线包围聚集体1500；

图28B是形成由图28A的虚线勾勒出的聚集体1500区域的附聚物1502的示意图。

具体实施方式

现将详细参考用于形成蜂窝体的方法的实施方式，所述蜂窝体包括多孔蜂窝体，所述蜂窝体包括在蜂窝体基质的多孔陶瓷壁之中和/或之上的无机沉积物(或“过滤沉积物”)，其实施方式在附图中例示。过滤沉积物包括沉积到蜂窝体中的材料，以及可以由原始沉积的一种或多种材料通过例如加热形成的化合物。例如，粘结剂材料可以通过加热而转换成最终被燃烧掉或挥发的有机组分，而无机组分(例如二氧化硅)仍然被包含在蜂窝过滤体内。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。

定义

在本说明书和所述权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括具有多个所指对象的实施方式，除非文中有明确的相反表示。如本说明书和所附权利要求书所用，术语“或”一般在其包括“和/或”的含义上使用，除非文中有明确的相反表示。

如在本文中所使用的，“具有”、“具备”、“含有”、“包括”、“包含”、“含”等以其开放含义使用，通常表示“包括但不限于”。

本文所指的“蜂窝体”包括具有相交壁的基质的陶瓷蜂窝结构，所述相交壁形成孔道，所述孔道限定了通道。陶瓷蜂窝结构可由塑化的陶瓷或形成陶瓷的批料混合物或糊料形成、挤出或模制。蜂窝体可以包括外周围壁或表层，其随壁的基质一起挤出或者在挤出了基质之后再施加。例如，蜂窝体可以是堵塞的陶瓷蜂窝结构，其形成包括堇青石或其他合适的陶瓷材料的过滤体。堵塞的蜂窝体具有在蜂窝体的一端或两端处堵塞的一个或多个通道。

本文公开的蜂窝体包括陶瓷蜂窝结构，其包括携带一种或多种过滤材料沉积物的至少一个壁，所述过滤材料沉积物被构造用于过滤气流中的微粒物质。过滤材料沉积物可以在离散的区域中，或者在一些部分或一些实施方式中，可在蜂窝体的壁上的给定位置处形成一层或多层的过滤材料。根据一些实施方式所述的过滤材料沉积物包括无机材料，在一些实施方式中包括有机材料，并且在一些实施方式中包括无机材料和有机材料二者。例如，在一个或多个实施方式中，蜂窝体可以由堇青石或其他多孔陶瓷材料形成，并且还包括设置在堇青石蜂窝结构的壁表面之上或之下的无机材料沉积物。

在一些实施方式中，过滤材料包括一种或多种无机材料，例如，一种或多种陶瓷或耐火材料。

除非另外规定，否则如本文所使用的“生坯”或“生坯陶瓷”可互换使用，并且指未经烧结或未经烧制的材料。

方法

本公开的方面涉及形成多孔体，例如多孔陶瓷蜂窝体的方法，所述多孔体包括诸如过滤材料之类的材料，所述过滤材料例如无机材料，例如，陶瓷或耐火材料，或者甚至多孔陶瓷或耐火材料。在具体的实施方式中，过滤材料是气溶胶沉积的过滤材料。在一些优选的实施方式中，过滤材料包括多个无机颗粒附聚物，其中，所述附聚物包括无机材料，例如陶瓷或耐火材料。在一些实施方式中，所述附聚物是多孔的，其可以允许气体流动通过附聚物。

气溶胶沉积能够使过滤材料沉积到多孔陶瓷壁上，其可以是小至单个附聚物的离散区域或者更大的区域，例如多个附聚物，在一些实施方式中，为在陶瓷蜂窝体的壁的至少一些表面之上和/或之中的过滤材料多孔层的形式。在某些实施方式中，根据一个或多个实施方式所述的气溶胶沉积方法的优点在于，可以经济和/或更有效地生产过滤性能增强的陶瓷蜂窝体。

在某些实施方式中，本文公开的气溶胶沉积过程包括：混合物制备(例如，无机材料、液体载剂和粘结剂)，利用雾化气体，通过喷嘴对混合物进行雾化以形成包括无机材料、水性载剂、和粘结剂(若有)的附聚物和/或聚集体，在载气或气态载体物流的存在下，干燥附聚物和/或聚集体，将聚集体和/或附聚物沉积到蜂窝体上，以及任选地对材料进行固化。在一些实施方式中，可加热设备的壁以帮助干燥聚集体和/或附聚物。

在各个实施方式中，作为对加热设备的壁的附加或替换，可以加热载气，以使得液体载剂可以从附聚物更快地蒸发，这进而允许更有效地产生附聚物。加热的气态载体物流携带经雾化的液滴和形成的附聚物通过设备并进入到蜂窝体中。在一些实施方式中，雾化气体被单独地加热，或者与载气的加热一起进行加热。在一些实施方式中，使经气溶胶化的液滴和/或附聚物与气态载体物流在基本上相同的方向上共流动到设备的腔室中可以有助于减少材料损失或过量喷洒在设备的壁上。另外，在附聚物进入陶瓷蜂窝体之前，可以将会聚区段添加到设备中，以帮助气流和颗粒更均匀地通过设备。会聚区段的端部的内直径可略大于陶瓷蜂窝体的外直径，以减少或消除非均匀的颗粒沉积的边界效应。

在雾化喷嘴或雾化器中，可以利用高压和/或高速雾化气体将包含液体载剂、粘结剂和固体颗粒的混合物的悬浮液破碎成小液滴，例如，平均液滴尺寸为4-6微米的小液滴。加热这些液滴和迅速蒸发水性载剂形成了多孔无机附聚物，随后作为多孔无机特征或结构沉积到蜂窝体壁上。在一些实施方式中，使用不止一个喷嘴，甚至在一些情况中，在相同的操作条件下使用，以减少流动通过每个喷嘴的液体，并且可使液滴尺寸更小。

根据一个或多个实施方式，本文公开了一种方法，其包括利用粘结剂形成气溶胶，其沉积在蜂窝体上以提供高过滤效率材料，该高过滤效率材料可以蜂窝体上的离散区域存在，并且/或者在一些部分或一些实施方式中，以无机层存在，以提供微粒过滤器。根据一个或多个实施方式，相比于空白过滤器，性能>90％过滤效率，并且具有<10％的压降损失。根据一个或多个实施方式，如图1所示，方法400包括以下步骤：混合物制备405，雾化以形成液滴410，混合液滴和气态载体物流415；蒸发液体载剂以形成附聚物420，将材料(例如附聚物)沉积在壁流式过滤器的壁上425，以及任选的后处理430，以例如将材料结合在蜂窝体的多孔壁之上和/或之中。气溶胶沉积方法形成包含粘结剂的附聚物可提供高机械完整性，即使没有任何高温固化步骤(例如，加热到超过1000℃的温度)也如此，并且在一些实施方式中，在固化步骤，例如，高温(例如，加热到超过1000℃的温度)固化步骤之后，甚至可提供更高的机械完整性。在图1的方法中，气溶胶沉积形成了无机材料沉积物，在一些具体的实施方式中，其是多孔材料沉积物。在一些实施方式中，材料沉积物是过滤材料离散区域形式。在一些实施方式中，材料沉积物的至少一些部分可以为多孔无机层的形式。

在各个实施方式中，所述方法还包括部件切换，以半连续或连续地进行将附聚物沉积到堵塞的蜂窝体的多孔壁上，这减少了仪器的闲置时间。在一个或多个实施方式中，部件切换是定时的，以基本上连续地沉积到多个陶瓷蜂窝体之中和/或之上。连续意指操作仪器维持在操作温度和压力以及原料供应物流下，并且流动到部件(例如壁流式过滤器)中的气态载体物流和附聚物仅在为了将负载的部件切换为未负载的部件时中断。半连续还允许原料供应物流有小的中断，以及允许调整操作温度和压力。在一个或多个实施方式中，半连续物流意为该物流被中断大于或等于0.1％至小于或等于5％的操作持续时间，包括大于或等于0.5％，大于或等于1％，大于或等于1.5％，大于或等于2％，大于或等于2.5％，和/或小于或等于4.5％，小于或等于4％，小于或等于3.5％，小于或等于3％的操作持续时间。在一个或多个实施方式中，物流对于大于或等于95％至小于或等于100％的操作持续时间，包括大于或等于96％，大于或等于97％，大于或等于98％，大于或等于99％，大于或等于99.5％，和/或小于或等于99.9％，小于或等于99％，小于或等于98％，小于或等于97％的操作持续时间是连续的。

混合物制备405：在形成用于沉积的无机材料时，商购的无机颗粒可用作混合物中的原料。根据一个或多个实施方式，颗粒选自Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、CeO₂、ZrO₂、SiC、MgO及其组合。在一个或多个实施方式中，所述混合物是悬浮液。颗粒可以作为悬浮在水性载剂中的原料来提供，任选地，向其中添加另外的液体载剂。

因此，在一些实施方式中，所述混合物是水基的；例如，悬浮液的水性载剂可以是水。在一个或多个实施方式中，水性载剂基本上由水组成。

在一些实施方式中，以重量计，所述悬浮液包括：5-20％的颗粒和80-95％的液体，以及其间的所有数值和子范围。在一个实施方式中，以重量计，所述悬浮液包括：11％±1％的氧化铝和89％±1％的水。

在一个或多个实施方式中，颗粒的平均一级粒度在以下范围内：约10nm至约4微米，约20nm至约3微米，或约50nm至约2微米，或约50nm至约900nm，或约50nm至约600nm。在具体的实施方式中，平均一级粒度在约100nm至约200nm的范围内，例如，150nm。平均一级粒度可确定为由气溶胶颗粒的BET表面积得到的计算值，在一些实施方式中，该BET表面积当前为10m2/g。

在一个或多个实施方式中，一级颗粒包括陶瓷颗粒，例如，氧化物颗粒，例如，Al₂O₃、SiO₂、MgO、CeO₂、ZrO₂、CaO、TiO₂、堇青石、莫来石、SiC、钛酸铝及其混合物。

使用溶剂形成混合物，如果需要，添加所述溶剂以稀释悬浮液。如果通过雾化产生的液滴具有相似尺寸，则减少混合物中的固体含量可按比例地减小聚集体尺寸。溶剂应与上文提到的悬浮液混溶，并且应是粘结剂和其他成分的溶剂。

任选地，添加粘结剂以增强附聚物并提供粘性或粘着性，粘结剂可包括无机粘结剂，以向沉积的材料提供机械完整性。在高温(>500℃)下，粘结剂可在颗粒间提供粘结强度。起始材料可以是有机的。在暴露于超过约150℃的高温后，有机起始材料将分解或与空气中的水分和氧气反应，并且最终的沉积材料组合物可包含Al₂O₃、SiO₂、MgO、CeO₂、ZrO₂、CaO、TiO₂、堇青石、莫来石、SiC、钛酸铝及其混合物。合适的粘结剂的一个实例是Dowsil^TMUS-CF-2405和Dowsil^TM US-CF-2403，它们均可购自陶氏化学公司(The Dow ChemicalCompany)。示例性的粘结剂含量为大于或等于5重量％至小于或等于25重量％的颗粒含量。在一个实施方式中，粘结剂含量以重量计，为15％至20％±1％。

可加入催化剂以加速粘结剂的固化反应。用于加速Dowsil^TM US-CF-2405的固化反应的一种示例性催化剂是丁醇钛。一种示例性的催化剂含量为粘结剂的1重量％。

在储存和/或等待输送到喷嘴期间，通过使用所需的搅拌技术，可以进行混合物或悬浮液的搅拌。在一个或多个实施方式中，搅拌通过机械搅拌器进行。在一个实施方式中，机械搅拌器的使用促进了减少和/或消除来自塑料涂覆的混合棒的潜在污染，所述塑料涂覆的混合棒与用于磁力搅拌系统的盛放容器接触。

雾化以形成液滴410：通过使高压气体通过喷嘴，将混合物雾化成小液滴。喷嘴的一个实例是购自喷雾系统公司(Spraying Systems Co.)的1/4J-SS+SU11-SS。该设置包括喷嘴主体连同流体盖2050和空气盖67147。雾化气体可促进将液体-微粒-粘结剂物流破碎成液滴。

在一个或多个实施方式中，本文的喷嘴是利用内部混合的喷嘴，例如，上文给出了部件编号的内部混合喷嘴。在一个或多个实施方式中，本文的喷嘴是利用外部混合的喷嘴，例如，喷雾系统公司(Spraying Systems)的外部混合喷嘴设置：1/4J-SS+SU1A，其由64空气盖和1650流体盖组成。另一种有用的设置由64空气盖和1250流体盖组成。外部混合喷嘴可以有利地允许具有更小的粒度和更紧密的粒度分布，这提高了材料利用和过滤效率。相比于内部混合喷嘴，外部混合喷嘴常趋向于具有更少的堵塞。在一个或多个实施方式中，本文的喷嘴是收缩喷嘴。如本文所用的收缩喷嘴是指具有流体流动通道的喷嘴，其截面积从进口到出口减小，由此加速流体的流动。收缩喷嘴可以是内部混合的或外部混合的。

在一个或多个实施方式中，液体-微粒-粘结剂液滴通过喷嘴被引导到腔室中。

在一个或多个实施方式中，液体-微粒-粘结剂液滴通过多个喷嘴被引导到腔室中。在一个或多个实施方式中，利用多个雾化喷嘴来发生多个液体-微粒-粘结剂物流的雾化。所述多个喷嘴可以包括2个或更多个喷嘴，3个或更多个，4个或更多个，5个或更多个，6个或更多个，7个或更多个，8个或更多个，9个或更多个，10个或更多个喷嘴等。所述多个喷嘴可以在腔室内均匀间隔。在一个或多个实施方式中，所述多个喷嘴中的每个喷嘴朝向设备的中心成角度。喷嘴的角度可以相对于设备的侧壁成锐角，其范围为小于90°至大于10°，以及其间的所有数值和子范围，包括20°至45°。

雾化气体的压力可以在20psi至150psi的范围内。液体的压力可以在1psi至100psi的范围内。根据一个或多个实施方式，平均液滴尺寸可以在1微米至40微米的范围内，例如包括以下范围内：大于或等于1微米至小于或等于15微米；大于或等于2微米至小于或等于8微米；大于或等于4微米至小于或等于8微米；以及大于或等于4微米至小于或等于6微米；以及其间的所有数值和子范围。液滴尺寸可以通过调整混合物的表面张力，混合物的粘度，混合物的密度，气体流动速率，气体压力，液体流动速率，液体压力和喷嘴设计来调整。在一个或多个实施方式中，雾化气体包括氮气。在一个或多个实施方式中，雾化气体基本上可以由惰性气体组成。在一个或多个实施方式中，雾化气体可以主要是一种或多种惰性气体。在一个或多个实施方式中，雾化气体可以主要是氮气。在一个或多个实施方式中，雾化气体可以主要是空气。在一个或多个实施方式中，雾化气体基本上可以由氮气或空气组成。在一个或多个实施方式中，雾化气体可以是干燥的。在一个或多个实施方式中，在进入腔室时，雾化气体基本上可以不包括液体载剂。

在一些实施方式中，悬浮液流动速率在10g/分钟至25g/分钟的范围内，包括其间的所有数值和子范围，包括18g/分钟。

在一些实施方式中，雾化气体流动速率(氮气流动速率)在2至10Nm3/小时的范围内，包括其间的所有数值和子范围，包括5-6Nm3/小时。

悬浮液流动和对应的附聚物尺寸可以通过压力控制系统或流动控制系统来控制，以适合所述设备。对于压力控制系统，压力控制器与输送管道(例如，管子(bubing)或管道(piping))连通，并且在液体中的一级颗粒的悬浮液被引入到输送管道中，然后流到喷嘴。对于流动控制系统，提供注射泵，其将在液体中的一级颗粒的悬浮液输送到喷嘴。通常将雾化气体单独提供给喷嘴。在一个优选的实施方式中，泵以基本上恒定的流动速率将液体-微粒-粘结剂混合物引导到雾化喷嘴。与维持恒定压力形成对照，恒定的流动速率可以是有利的，因为恒定的流动速率可以有助于减少粒度变化，进而提高材料利用。

在一个或多个实施方式中，悬浮液包括无机材料、水性载剂，并且在一些实施方式中，包括粘结剂，所述悬浮液作为液体-微粒-粘结剂物流被供应给喷嘴。也就是说，无机材料的颗粒可以与水性载剂和粘结剂材料混合以形成液体-微粒-粘结剂物流。液体-微粒-粘结剂物流利用雾化气体，通过喷嘴被雾化成液体-微粒-粘结剂液滴。在一个或多个实施方式中，使液体-微粒-粘结剂物流与雾化气体混合。在一个或多个实施方式中，液体-微粒-粘结剂物流被引导到雾化喷嘴中，从而将颗粒雾化成液体-微粒-粘结剂液滴。液体-微粒-粘结剂液滴包括水性载剂、粘结剂材料和颗粒。

在一个或多个实施方式中，液体-微粒-粘结剂物流与雾化气体经由雾化喷嘴混合。在一个或多个实施方式中，液体-微粒-粘结剂物流进入雾化喷嘴。在一个或多个实施方式中，液体-微粒-粘结剂物流与雾化气体的混合发生在雾化喷嘴内。在一个或多个实施方式中，液体-微粒-粘结剂物流与雾化气体的混合发生在雾化喷嘴外。

对液滴和气态载体物流进行混合415：液滴通过气态载体物流被传送向蜂窝体。在一个或多个实施方式中，气态载体物流包括载气和雾化气体。在一个或多个实施方式中，至少一部分的载气接触雾化喷嘴。在一个或多个实施方式中，从液滴蒸发基本上所有的水性载剂以形成包含颗粒和粘结剂材料的附聚物。

在一个或多个实施方式中，先加热气态载体物流，再使其与液滴混合。在一个或多个实施方式中，气态载体物流处于大于或等于50℃至小于或等于500℃的温度，包括以下所有温度：大于或等于80℃至小于或等于300℃，大于或等于50℃至小于或等于150℃，以及其间的所有数值和子范围。不拘泥于理论，认为更高温度的优点在于液滴蒸发得更快，并且当液体被大量蒸发时，液滴在碰撞时不那么可能粘着。在某些实施方式中，更小的附聚物促进了更佳的过滤材料沉积物形成。另外，认为如果液滴碰撞但是仅含有少量的液体(例如，仅在内部)，则液滴可以不合并成球形。在一些实施方式中，非球形的附聚物可以提供期望的过滤性能。

在一个或多个实施方式中，加热雾化气体以形成经加热的雾化气体，然后使其流动通过喷嘴并且/或者与喷嘴接触。在一个或多个实施方式中，经加热的雾化气体处于大于或等于50℃至小于或等于500℃的温度，包括以下所有温度：大于或等于80℃至小于或等于300℃，大于或等于50℃至小于或等于150℃，以及其间的所有数值和子范围。

在一个或多个实施方式中，独立地加热载气和雾化气体二者并且使之与喷嘴接触。在一个或多个实施方式中，加热气态物流，但是将雾化气体和喷嘴保持在低的温度(约等于室温，例如25-40℃)。在一个或多个实施方式中，在雾化期间，使雾化喷嘴冷却。在一个或多个实施方式中，将雾化喷嘴的温度保持在低于水性载剂的沸点。

向设备提供载气以促进干燥，以及将液体-微粒-粘结剂液滴和得到的附聚物运载通过设备并进入到蜂窝体中。在一个或多个实施方式中，载气主要是惰性气体，例如氮气。在一个或多个实施方式中，载气基本上由惰性气体组成。在一个或多个实施方式中，载气主要是一种或多种惰性气体。在一个或多个实施方式中，载气主要是氮气。在一个或多个实施方式中，载气主要是空气。在一个或多个实施方式中，载气基本上由氮气或空气组成。在一个或多个实施方式中，载气是干燥的。在一个或多个实施方式中，在进入腔室时，载气基本上不包括液体载剂。在一个或多个实施方式中，载气包括小于5重量％的水蒸气。在一个或多个实施方式中，先加热载气，再使其与液滴混合。在一个或多个实施方式中，载气处于大于或等于50℃至小于或等于500℃的温度，包括以下所有温度：大于或等于80℃至小于或等于300℃，大于或等于50℃至小于或等于150℃，以及其间的所有数值和子范围。

在一个或多个实施方式中，在大于或等于90psi的压力下，包括大于或等于95psi，大于或等于100psi，大于或等于105psi，大于或等于100psi，大于或等于115psi，或者大于或等于120psi的压力下，雾化气体和载气被独立地输送给设备。在一个或多个实施方式中，升压机提供处于所需压力的雾化气体和载气。

设备可包括在喷嘴下游的扩散区域。气态载体物流与液体-微粒-粘结剂液滴的至少一些混合发生在扩散区域中。

当气态载体物流与液体-微粒-粘结剂液滴在腔室内混合时，形成了气体-液体-微粒-粘结剂混合物。在混合区处加热该气体-液体-微粒-粘结剂混合物。在一个或多个实施方式中，在混合期间存在含有颗粒和粘结剂的液滴。在一个或多个实施方式中，先加热气态载体物流，再使其与液体-微粒-粘结剂液滴混合。

在一个实施方式中，载气作为围绕喷嘴的环形同流被输送到腔室。在一个实施方式中，载气以围绕喷嘴的环流，以围绕喷嘴端部处的液滴的同流被输送到导管的室。

蒸发以形成附聚物420：液体毛细作用力影响可形成不均匀的材料，其可能导致高的压降损失，为了避免液体毛细作用力影响，在设备的蒸发区段中干燥液滴，从而形成干燥的固体附聚物，其可以被称为二级颗粒，或“微颗粒”，其由一级纳米颗粒和粘结剂型的材料组成。使水性载剂或溶剂蒸发，并且以气相或蒸汽相通过蜂窝体，从而在材料沉积期间最大程度地减少液体溶剂残余或凝结。当附聚物通过气流被运载到蜂窝体中时，无机材料中的残余液体应小于10重量％。在一些实施方式中，所有液体因干燥而蒸发并且转换成气体或蒸汽相。在一些实施方式中，液体残余包括混合物中的溶剂，例如，从气相凝结的水。粘结剂不被认为是液体残余，即使一些或全部的粘结剂在固化前可以是液体或其他非固体态。在一个或多个实施方式中，通过腔室的总体积流量大于或等于5Nm³/小时并且/或者小于或等于200Nm3/小时；包括大于或等于20Nm³/小时并且/或者小于或等于100Nm³/小时；以及其间的所有数值和子范围。较高的流动速率可以比较低的流动速率沉积更多材料。当要生产截面积更大的过滤器时，较高的流动速率可以有用处。截面积更大的过滤器可以应用于建筑或户外过滤系统的过滤系统。

在一个或多个实施方式中，从液滴蒸发基本上所有的水性载剂以形成颗粒和粘结剂材料的附聚物，该附聚物散布在气态载体物流中。在一个或多个实施方式中，所述设备具有蒸发区段，该蒸发区段的轴向长度足以从附聚物蒸发至少一部分的水性载剂，包括大部分和/或所有的水性载剂。

关于流动，在一个实施方式中，液滴的路径和气态载体物流的路径在进入蒸发区段之前基本上垂直。在一个或多个实施方式中，载气通过第一路径接触雾化喷嘴，并且其中，液滴的路径和载气的第二路径在进入导管的蒸发区段之前基本上互相垂直。

在另一个实施方式中，液滴的路径和气态载体物流的路径在进入蒸发区段之后基本上平行。在一个或多个实施方式中，液滴的路径和气态载体物流的路径在进入导管的蒸发区段之后基本上互相平行。在一个或多个实施方式中，液滴的路径和载气的路径在进入导管的蒸发区段之后基本上互相平行。

在一个实施方式中，气态载体物流在基本上平行于重力的方向上离开腔室。在一个实施方式中，气态载体物流在基本上向下的方向上离开腔室。在一个实施方式中，气态载体物流在基本上向上的方向上离开腔室。

在蜂窝体中沉积425：在气流中携带二级颗粒或一级颗粒的附聚物，并且当气体通过蜂窝体时，二级颗粒或附聚物，和/或其聚集体沉积在蜂窝体的进口壁表面上。在一个或多个实施方式中，附聚物和/或其聚集体被沉积到堵塞的蜂窝体的多孔壁上。所沉积的附聚物可以被设置在多孔壁之上、或者之中、或者既在多孔壁之上又在多孔壁之中。在一个或多个实施方式中，堵塞的蜂窝体包括进口通道和出口通道，所述进口通道在蜂窝体的远端处被堵塞，所述出口通道在蜂窝体的近端处被堵塞。在一个或多个实施方式中，附聚物和/或其聚集体沉积在限定了进口通道的壁之上，或者之中，或者既沉积在该壁之上又沉积在该壁之中。

该流动可由风扇、风机或真空泵驱动。额外的空气可以被吸到系统中以实现期望的流动速率。一种期望的流动速率在5至200m³/小时的范围内。

一种示例性蜂窝体适合用作汽油微粒过滤器(GPF)，并且具有以下非限制性特征：直径为4.055英寸(10.3cm)，长度为5.47英寸(13.9cm)，每平方英寸的孔道(CPSI)为200，壁厚度为8密耳(203微米)，并且平均孔尺寸为14μm。

在一个或多个实施方式中，二级颗粒或附聚物的平均直径在以下范围内：300nm微米至10微米，300nm至8微米，300nm微米至7微米，300nm微米至6微米，300nm微米至5微米，300nm微米至4微米，或者300nm微米至3微米。在具体的实施方式中，二级颗粒或附聚物的平均直径在1.5微米至3微米的范围内，包括约2微米。二级颗粒或附聚物的平均直径可通过扫描电子显微镜测量。

在一个或多个实施方式中，二级颗粒或附聚物的平均直径在以下范围内：300nm至10微米，300nm至8微米，300nm至7微米，300nm至6微米，300nm至5微米，300nm至4微米，或300nm至3微米，包括1.5微米至3微米的范围，并且包括约2微米，并且二级颗粒或附聚物的平均直径与一级颗粒的平均直径的比值在以下范围内：约2:1至约67:1；约2:1至约9:1；约2:1至约8:1；约2:1至约7:1；约2:1至约6:1；约2:1至约5:1；约3:1至约10:1；约3:1至约9:1；约3:1至约8:1；约3:1至约7:1；约3:1至约6:1；约3:1至约5:1；约4:1至约10:1；约4:1至约9:1；约4:1至约8:1；约4:1至约7:1；约4:1至约6:1；约4:1至约5:1；约5:1至约10:1；约5:1至约9:1；约5:1至约8:1；约5:1至约7:1；或约5:1至约6:1，并且包括约10:1至约20:1。

在一个或多个实施方式中，使附聚物沉积到多孔壁上还包括：使气态载体物流穿过蜂窝体的多孔壁，其中，蜂窝体的壁过滤出至少一些的附聚物，这通过将被过滤的附聚物捕获在蜂窝体的壁上或壁中进行。在一个或多个实施方式中，使附聚物沉积到多孔壁上包括：通过堵塞的蜂窝体的多孔壁，从气态载体物流过滤附聚物。

后处理430：可以任选使用后处理来将附聚物粘附于蜂窝体，和/或使附聚物相互粘附。也就是说，在一个或多个实施方式中，至少一些附聚物粘附于多孔壁。在一个或多个实施方式中，后处理包括：当根据一个或多个实施方式而存在粘结剂时，加热和/或固化粘结剂。在一个或多个实施方式中，粘结剂材料造成附聚物粘附或粘着于蜂窝体的壁。在一个或多个实施方式中，所述粘结剂材料使附聚物具有粘着性。

固化条件根据粘结剂组成而变化。根据一些实施方式，使用低温固化反应，例如，在≤100℃的温度下进行。在一些实施方式中，可以在温度≤950℃的车辆排气中完成固化。煅烧处理是任选的，其可在≤650℃的温度下进行。示例性的固化条件为：40℃至200℃的温度范围持续10分钟至48小时。

在一个或多个实施方式中，在沉积在蜂窝体上后，加热附聚物和/或其聚集体。在一个或多个实施方式中，加热附聚物使得从沉积的附聚物中移除了粘结剂材料的有机组分。在一个或多个实施方式中，加热附聚物使得粘结剂材料的无机组分将附聚物物理粘结到蜂窝体的壁。在一个或多个实施方式中，加热附聚物造成粘结剂的无机组分在蜂窝体的多孔壁上形成了多孔无机结构。在一个或多个实施方式中，加热所沉积的附聚物从所沉积的附聚物中燃烧掉或挥发了粘结剂材料的有机组分。

在一个方面中，一种向包含多孔壁的堵塞的蜂窝体施加表面处理的方法包括：使无机材料的颗粒与水性载剂和粘结剂材料混合以形成液体-微粒-粘结剂物流；使液体-微粒-粘结剂物流与雾化气体混合，将液体-微粒-粘结剂物流引导到雾化喷嘴中，从而将颗粒雾化成包含水性载剂、粘结剂材料和颗粒的液体-微粒-粘结剂液滴；通过气态载体物流将液滴传送向堵塞的蜂窝体，其中，所述气态载体物流包括载气和雾化气体；从液滴蒸发基本上所有的水性载剂以形成包含颗粒和粘结剂材料的附聚物；将附聚物沉积到堵塞的蜂窝体的多孔壁上；其中，所沉积的附聚物被设置在多孔壁之上，或之中，或者既设置在多孔壁之上又设置在多孔壁之中。

在另一个方面中，形成蜂窝体的方法包括：向与导管流体连通的喷嘴供应悬浮液，所述导管包括蒸发区段，所述悬浮液包括无机材料、粘结剂材料和水性载剂；向导管供应载气；使喷嘴与载气接触；在蒸发区段中，蒸发至少一部分的水性载剂，从而形成无机材料的附聚物；使附聚物沉积在蜂窝体的壁上；以及使无机材料与蜂窝体粘结以形成多孔无机材料。多孔无机材料可以包括一级颗粒和这些一级颗粒的附聚物。

另一个方面是：向包含多孔壁的堵塞的蜂窝体施加无机材料的方法，所述方法包括：向与导管流体连通的喷嘴供应悬浮液，所述悬浮液包含无机材料的颗粒和水性载剂，所述导管包括蒸发区段；通过雾化气体来雾化悬浮液以形成液滴；供应经加热的载气；在导管的腔室内，使包含经加热的载气的气态载体物流与液滴混合以形成气体-液体-微粒-粘结剂混合物；从液滴蒸发至少一部分的水性载剂以形成颗粒的附聚物，所述附聚物散布在气态载体物流中；将附聚物和气态载体物流传递到与导管流体连通的堵塞的蜂窝体中，以使得气态载体物流穿过堵塞的蜂窝体的多孔壁；并且堵塞的蜂窝体的壁捕获附聚物，其中，附聚物和/或其聚集体沉积在蜂窝体的壁之上或之中。

设备

图2-6示出了可以用于通过粘结剂将无机材料沉积在陶瓷蜂窝体上的过程的设备实例。一般来说，适于本文方法的设备包括导管，所述导管限定了腔室。所述导管可以具有限定了不同空间和腔室的几个区段。在一个或多个实施方式中，液滴和气态载体物流被传送通过导管，所述导管在堵塞的蜂窝体附近具有出口端。所述导管可以包括会聚区段，其用于接合蜂窝体的近端。会聚区段是有利的，因为流体对流流动增强了。在沉积步骤期间，导管可以与堵塞的蜂窝体密封性地流体连通。在一个或多个实施方式中，所述导管是绝热的，或者基本上是绝热的。在一些实施方式中，调整喷嘴温度以实现有利的雾化。

在一些实施方式中，圆形截面的腔室可以有利于保持附聚物夹带在气态载体物流中。在各个实施方式中，圆形截面的导管减少和/或防止了再循环区域或“死区”，所述再循环区域或“死区”可能是因为例如存在角落的缘故。

在一个或多个实施方式中，导管壁的平均温度低于气态载体物流的温度。在一个或多个实施方式中，导管壁的平均温度高于气态载体物流的温度。

在下文中，设备A-D(图2-3和5-6)示意性示出了液滴的路径和气态载体物流的路径在进入蒸发区段之后基本上平行的同流。设备“T”(图4)示出了载气通过第一路径接触雾化喷嘴，并且其中，液滴的路径和载气的第二路径在进入导管的蒸发区段之前基本上互相垂直。

图2示出了用于形成蜂窝体的设备500(设备“A”)，所述设备500包括导管551、沉积区531、出口区536、出口管道540和流动驱动器545。

导管551从第一端550跨越到第二端555，从而限定了导管的腔室，所述腔室包括：在第一端550处的增压空间503以及在增压空间503下游的蒸发腔室523。在一个或多个实施方式中，导管551基本上是绝热的。也就是说，导管551可以不具有外部热源。蒸发腔室523由导管551的蒸发区段553限定，在该实施方式中，所述蒸发区段553包括直径不一致的第一区段527和直径基本上一致的第二区段529。蒸发区段553包括进口端521和出口端525。直径不一致的第一区段527的直径从进口端521向着直径一致的区段529增加，这形成了渐扩的空间供所述流占据。

载气通过管道501被供应给导管551，所述管道501可以具有热源以用于产生经加热的载气505。雾化气体515和悬浮液510通过单独的输送管道(例如管子或管)分别供应给喷嘴520，所述喷嘴520在蒸发区段553的进口端521处，并且与导管551流体连通，在本实施方式中，其具体与蒸发腔室523流体连通。悬浮液510在喷嘴520中通过雾化气体515雾化。在一个或多个实施方式中，悬浮液510包括无机材料、水性载剂、粘结剂，如本文所限定，所述悬浮液作为液体-微粒-粘结剂物流被供应给喷嘴。该液体-微粒-粘结剂物流利用雾化气体515，通过喷嘴520被雾化成液体-微粒-粘结剂液滴。

在一个或多个实施方式中，使经加热的载气505流过喷嘴520。可加热雾化气体515以形成经加热的雾化气体。根据需要，可以调节喷嘴的温度。

来自喷嘴520的出口流以及经加热的载气505的流均在如图2所示的“Z”方向上。在喷嘴的下游可以具有扩散区域522，在此处发生至少一些的混合。在本实施方式中，扩散区域522位于蒸发腔室523中，但是在另一些实施方式中，取决于喷嘴的位置，扩散区域522可以位于增压空间503中。

来自喷嘴的出口流与经加热的载气505混合，从而形成气体-液体-微粒-粘结剂混合物，该混合物流动通过导管551的腔室。具体地，气体-液体-微粒-粘结剂混合物流动通过蒸发区段553的蒸发腔室523，并且在蒸发区段553的出口端525进入到沉积区531中。在混合时，气体-液体-微粒-粘结剂混合物在所述腔室内被经加热的载气加热。

在本实施方式中，喷嘴的出口流和经加热的载气从基本上相同的方向进入蒸发区段553的蒸发腔室523。在蒸发腔室523中，从液滴蒸发基本上所有的水性载剂，由此形成颗粒和粘结剂材料的附聚物，该附聚物散布在气态载体物流中，所述气态载体物流包括载气和雾化气体。

与导管551流体连通的沉积区531容纳有堵塞的陶瓷蜂窝体530，例如，壁流式微粒过滤器。沉积区531具有内直径，其大于陶瓷蜂窝体530的外直径。为了避免携带陶瓷粉末的气体泄漏，将陶瓷蜂窝体530密封到沉积区531的内直径，合适的密封物例如是可充气的“内管”。标记为“PG”的压力表测量微粒过滤器上游和下游的压力差异。

气体-液体-微粒-粘结剂混合物流到陶瓷蜂窝体530中，由此，悬浮液的无机材料沉积在陶瓷蜂窝体上。具体而言，附聚物和气态载体物流传递到蜂窝体中，使得气态载体物流穿过蜂窝体的多孔壁，并且蜂窝体的壁捕获附聚物，其中，附聚物和/或其聚集体沉积在蜂窝体的壁之上或之中。在对陶瓷蜂窝体进行后处理后，无机材料粘结到陶瓷蜂窝体。在一个实施方式中，粘结剂材料造成附聚物粘附或粘着于蜂窝体的壁。

在陶瓷蜂窝体530的下游是出口区536，其限定了出口腔室535。流动驱动器545在陶瓷蜂窝体530的下游，通过出口管道540与沉积区531和出口区536流体连通。流动驱动器的非限制性实例是：风扇、鼓风机和真空泵。气溶胶化的悬浮液经过干燥并且作为过滤材料的附聚物沉积在微粒过滤器的一个或多个壁上，所述附聚物作为过滤材料离散区域存在，和/或在一些部分或一些实施方式中作为层存在，其中，附聚物包括无机材料的一级颗粒。

流通实施方式(例如设备500)被认为在向下方向上，例如，基本上平行于重力的方向。在另一些实施方式中，所述设备被构造成在基本向上或垂直的方向上引导流动。

在图3中示出了用于形成蜂窝体的设备600(设备“B”)，所述设备600包括导管651、沉积区631、出口区636、出口管道640和流动驱动器645。

导管651从第一端650跨越到第二端655，从而限定了导管的腔室，所述腔室包括：在第一端650处的增压空间603以及在增压空间603下游的蒸发腔室623。在一个或多个实施方式中，限定了增压空间603的导管651的直径可以等于限定了蒸发腔室623的导管651的蒸发区段653的直径。在一个或多个实施方式中，导管651基本上是绝热的。也就是说，导管651可以不具有外部热源。在本实施方式中，蒸发腔室623包括具有基本上一致直径的单个区段629。蒸发区段653包括进口端621和出口端625。

载气通过管道601被供应给导管651，所述管道601可以具有热源以用于产生经加热的载气605。雾化气体615和悬浮液610通过单独的输送管道(例如管子或管)分别供应给喷嘴620，所述喷嘴620在蒸发区段653的进口端621处，并且与导管651流体连通，在本实施方式中，其具体与蒸发腔室623流体连通。悬浮液610在喷嘴620中通过雾化气体615雾化。在一个或多个实施方式中，悬浮液610包括无机材料、水性载剂、粘结剂，如本文所限定，所述悬浮液作为液体-微粒-粘结剂物流被供应给喷嘴。该液体-微粒-粘结剂物流利用雾化气体615，通过喷嘴620被雾化成液体-微粒-粘结剂液滴。

在一个或多个实施方式中，使经加热的载气605流过喷嘴620。可加热雾化气体615以形成经加热的雾化气体。根据需要，可以调节喷嘴的温度。

来自喷嘴620的出口流以及经加热的载气605的流均在如图3所示的“Z”方向上。在具体的实施方式中，在喷嘴的下游具有扩散区域622，在此处发生至少一些混合。在本实施方式中，扩散区域622位于蒸发腔室623中，但是在另一些实施方式中，取决于喷嘴的位置，扩散区域可以位于增压空间603中。

来自喷嘴的出口流与经加热的载气605混合，从而形成气体-液体-微粒-粘结剂混合物，该混合物流动通过导管651的腔室。具体地，气体-液体-微粒-粘结剂混合物流动通过蒸发区段653的蒸发腔室623，并且进入到蒸发区段653的出口端625处的沉积区631中。在混合时，气体-液体-微粒-粘结剂混合物在所述腔室内被经加热的载气加热。

在本实施方式中，喷嘴的出口流和载气从基本上相同的方向进入蒸发区段653的蒸发腔室623。在蒸发腔室623中，从液滴蒸发基本上所有的水性载剂，由此形成颗粒和粘结剂材料的附聚物，该附聚物散布在气态载体物流中，所述气态载体物流包括载气和雾化气体。

与导管651流体连通的沉积区631容纳有堵塞的陶瓷蜂窝体630，例如，壁流式微粒过滤器。沉积区631具有内直径，其大于陶瓷蜂窝体630的外直径。为了避免携带陶瓷粉末的气体泄漏，将陶瓷蜂窝体630密封到沉积区631的内直径，合适的密封物例如是可充气的“内管”。标记为“PG”的压力表测量微粒过滤器上游和下游的压力差异。气体-液体-微粒-粘结剂混合物流到陶瓷蜂窝体630中，由此，悬浮液的无机材料沉积在陶瓷蜂窝体上。具体而言，附聚物和气态载体物流传递到蜂窝体中，使得气态载体物流穿过蜂窝体的多孔壁，并且蜂窝体的壁捕获附聚物，其中，附聚物沉积在蜂窝体的壁之上或之中。在对陶瓷蜂窝体进行后处理后，无机材料粘结到陶瓷蜂窝体。在一个实施方式中，粘结剂材料造成附聚物粘附或粘着于蜂窝体的壁。

在陶瓷蜂窝体630的下游是出口区636，其限定了出口腔室635。流动驱动器645在陶瓷蜂窝体630的下游，通过出口管道640与沉积区631和出口区636流体连通。流动驱动器的非限制性实例是：风扇、鼓风机和真空泵。气溶胶化的悬浮液经过干燥并且作为过滤材料的附聚物沉积在微粒过滤器的一个或多个壁上，所述附聚物作为过滤材料离散区域存在，和/或在一些部分或一些实施方式中作为层存在，其中，附聚物包括无机材料的一级颗粒。

流通实施方式(例如设备600)被认为在向下方向上，例如，基本上平行于重力的方向。在另一些实施方式中，所述设备被构造成在基本向上或垂直的方向上引导流动。

在图4中示出了用于形成蜂窝体的设备900(设备“T”)，所述设备900包括导管951、沉积区931、出口区936、出口管道940和流动驱动器945。

导管951从第一端950跨越到第二端955，包括正圆柱形区段928，它们全部限定导管的腔室，所述腔室包括：在第一端950处的第一增压空间903，在增压空间603下游的蒸发腔室923，以及由正圆柱形区段928限定的第二增压空间929。在一个或多个实施方式中，限定了增压空间903的导管951的直径可以等于导管951的蒸发区段953的第一进口位置921的直径。在一个或多个实施方式中，导管951基本上是绝热的。也就是说，导管951可以不具有外部热源。蒸发腔室923由导管951的蒸发区段953限定。蒸发区段953包括从第一增压空间903出发的第一进口位置921，从第二增压空间929出发的第二进口位置924，以及出口端925。在一些实施方式中，至少在由正圆柱形区段928限定的第二增压空间929的一部分中可以发生一些蒸发。

载气在第一路径中通过管道901被供应给导管951，所述管道901可以具有热源906a以产生进入第一增压空间903的一级经加热的载气905a，以及任选的另一个二级经加热的载气905b，其通过第二路径进入第二增压空间929。雾化气体915和悬浮液910通过单独的输送管道(例如管子或管)分别供应给喷嘴920，所述喷嘴920在正圆柱形区段928的第二增压空间929中，并且与蒸发区段953的蒸发腔室923流体连通。悬浮液910在喷嘴920中通过雾化气体915雾化。在一个或多个实施方式中，悬浮液910包括无机材料、水性载剂和粘结剂，如本文所限定，所述悬浮液作为液体-微粒-粘结剂物流被供应给喷嘴。该液体-微粒-粘结剂物流利用雾化气体915，通过喷嘴920被雾化成液体-微粒-粘结剂液滴。

在一个或多个实施方式中，二级经加热的载气905b流过喷嘴920。根据需要，可以调节喷嘴的温度。

来自喷嘴920的出口流以及二级经加热的载气905b的流(当存在时)均在如图4所示的“X”方向上。一级经加热的载气905a的流动在如图4所示的“Z”方向上。在喷嘴的下游可以具有扩散区域922，在此处发生至少一些的混合。在本实施方式中，扩散区域922至少部分位于第二增压空间929中，但是在另一些实施方式中，取决于喷嘴的位置，扩散区域922可以位于蒸发腔室923中。

来自喷嘴的出口流与经加热的载气905a和905b混合，从而形成气体-液体-微粒-粘结剂混合物，该混合物流动通过导管951的腔室。具体地，气体-液体-微粒-粘结剂混合物流动通过蒸发区段953的蒸发腔室923，并且进入到蒸发区段953的出口端925处的沉积区931中。在混合时，气体-液体-微粒-粘结剂混合物在所述腔室内被经加热的载气加热。

在本实施方式中，喷嘴的出口流和一级载气905a以基本上垂直的方向进入蒸发区段953的蒸发腔室923。在蒸发腔室923中，从液滴蒸发基本上所有的水性载剂，由此形成颗粒和粘结剂材料的附聚物，该附聚物散布在气态载体物流中，所述气态载体物流包括载气和雾化气体。

与导管951流体连通的沉积区931容纳有堵塞的陶瓷蜂窝体930，例如，壁流式微粒过滤器。沉积区931具有内直径，其大于陶瓷蜂窝体930的外直径。为了避免携带陶瓷粉末的气体泄漏，将陶瓷蜂窝体930密封到沉积区931的内直径，合适的密封物例如是可充气的“内管”。标记为“PG”的压力表测量微粒过滤器上游和下游的压力差异。气体-液体-微粒-粘结剂混合物流到陶瓷蜂窝体930中，由此，悬浮液的无机材料沉积在陶瓷蜂窝体上。具体而言，附聚物和气态载体物流传递到蜂窝体中，使得气态载体物流穿过蜂窝体的多孔壁，并且蜂窝体的壁捕获附聚物，其中，附聚物沉积在蜂窝体的壁之上或之中。在对陶瓷蜂窝体进行后处理后，无机材料粘结到陶瓷蜂窝体。在一个实施方式中，粘结剂材料造成附聚物粘附或粘着于蜂窝体的壁。

在陶瓷蜂窝体930的下游是出口区936，其限定了出口腔室935。流动驱动器945在陶瓷蜂窝体930的下游，通过出口管道940与沉积区931和出口区936流体连通。流动驱动器的非限制性实例是：风扇、鼓风机和真空泵。气溶胶化的悬浮液经过干燥并且作为过滤材料的附聚物沉积在微粒过滤器的一个或多个壁上，所述附聚物作为过滤材料离散区域存在，和/或在一些部分或一些实施方式中作为层存在，其中，附聚物包括无机材料的一级颗粒。

整体流通实施方式(例如设备900)被认为在向下方向上，例如，基本上平行于重力的方向。在另一些实施方式中，所述设备被构造成在基本向上或垂直的方向上引导流动。

图5示出了用于形成蜂窝体的设备700(设备“C”)，所述设备700包括导管751、沉积区731、出口区736、出口管道740和流动驱动器745。

导管751从第一端750跨越到第二端755，从而限定了导管的腔室，所述腔室包括：在第一端750处的增压空间703以及在增压空间703下游的蒸发腔室723。在一个或多个实施方式中，限定了增压空间703的导管751的直径可以等于进口端721处的蒸发区段753的直径。在一个或多个实施方式中，导管751基本上是绝热的。也就是说，导管751可以不具有外部热源。蒸发腔室723由导管751的蒸发区段753限定，在该实施方式中，所述蒸发区段753包括直径不一致的第一区段727和直径基本上一致的第二区段729。蒸发区段753包括进口端721和出口端725。直径不一致的第一区段727的直径从出口端725向着直径一致的区段729减小，当所述流进入沉积区731时，这为所述流形成了会聚的空间。

载气通过管道701被供应给导管751，所述管道701可以具有热源以用于产生经加热的载气705。雾化气体715和悬浮液710通过单独的输送管道(例如管子或管)分别供应给喷嘴720，所述喷嘴720在蒸发区段753的进口端721处，并且与导管751流体连通，在本实施方式中，其具体与蒸发腔室723流体连通。悬浮液710在喷嘴720中通过雾化气体715雾化。在一个或多个实施方式中，悬浮液710包括无机材料、水性载剂和粘结剂，如本文所限定，所述悬浮液作为液体-微粒-粘结剂物流被供应给喷嘴。该液体-微粒-粘结剂物流利用雾化气体715，通过喷嘴720被雾化成液体-微粒-粘结剂液滴。

在一个或多个实施方式中，使经加热的载气705流过喷嘴720。可加热雾化气体715以形成经加热的雾化气体。根据需要，可以调节喷嘴的温度。

来自喷嘴720的出口流以及经加热的载气705的流均在如图5所示的“Z”方向上。在喷嘴的下游可以具有扩散区域722，在此处发生至少一些的混合。在本实施方式中，扩散区域722位于蒸发腔室723中，但是在另一些实施方式中，取决于喷嘴的位置，扩散区域可以位于增压空间703中。

来自喷嘴的出口流与经加热的载气705混合，从而形成气体-液体-微粒-粘结剂混合物，该混合物流动通过导管751的腔室。具体地，气体-液体-微粒-粘结剂混合物流动通过蒸发区段753的蒸发腔室723，并且进入到蒸发区段753的出口端725处的沉积区731中。在混合时，气体-液体-微粒-粘结剂混合物在所述腔室内被经加热的载气加热。

在本实施方式中，喷嘴的出口流和经加热的载气从基本上相同的方向进入蒸发区段753的蒸发腔室723。在蒸发腔室723中，从液滴蒸发基本上所有的水性载剂，由此形成颗粒和粘结剂材料的附聚物，该附聚物散布在气态载体物流中，所述气态载体物流包括载气和雾化气体。

与导管751流体连通的沉积区731容纳有堵塞的陶瓷蜂窝体730，例如，壁流式微粒过滤器。沉积区731具有内直径，其大于陶瓷蜂窝体730的外直径。为了避免携带陶瓷粉末的气体泄漏，将陶瓷蜂窝体730密封到沉积区731的内直径，合适的密封物例如是可充气的“内管”。标记为“PG”的压力表测量微粒过滤器上游和下游的压力差异。气体-液体-微粒-粘结剂混合物流到陶瓷蜂窝体730中，由此，悬浮液的无机材料沉积在陶瓷蜂窝体上。具体而言，附聚物和气态载体物流传递到蜂窝体中，使得气态载体物流穿过蜂窝体的多孔壁，并且蜂窝体的壁捕获附聚物，其中，附聚物和/或其聚集体沉积在蜂窝体的壁之上或之中。在对陶瓷蜂窝体进行后处理后，无机材料粘结到陶瓷蜂窝体。在一个实施方式中，粘结剂材料造成附聚物粘附或粘着于蜂窝体的壁。

在陶瓷蜂窝体730的下游是出口区736，其限定了出口腔室735。流动驱动器745在陶瓷蜂窝体730的下游，通过出口管道740与沉积区731和出口区736流体连通。流动驱动器的非限制性实例是：风扇、鼓风机和真空泵。经雾化的悬浮液的液滴经过气溶胶化和干燥，并且作为过滤材料的附聚物沉积在微粒过滤器的一个或多个壁上，所述附聚物作为过滤材料离散区域存在，和/或在一些部分或一些实施方式中作为层存在，其中，附聚物包括无机材料的一级颗粒。

流通实施方式(例如设备700)被认为在向下方向上，例如，基本上平行于重力的方向。在另一些实施方式中，所述设备被构造成在基本向上或垂直的方向上引导流动。

图6示出了用于形成蜂窝体的设备800(设备“D”)，所述设备800包括导管851、沉积区831、出口区836、出口管道840和流动驱动器845。

导管851从第一端850跨越到第二端855，从而限定了导管的腔室，所述腔室包括：在第一端850处的增压空间803以及在增压空间803下游的蒸发腔室823。在一个或多个实施方式中，导管851基本上是绝热的。也就是说，导管851可以不具有外部热源。蒸发腔室823由导管851的蒸发区段853限定，在该实施方式中，所述蒸发区段853包括直径不一致的第一区段827和直径基本上一致的第二区段829。蒸发区段853包括进口端821和出口端825。直径不一致的第一区段827的直径从出口端825向着直径一致的区段829减小，当所述流进入沉积区831时，这为所述流形成了会聚的空间。在一些实施方式中，蒸发区段853被构造成具有类似于设备“B”的直径基本一致的单个区段。或者，蒸发区段853具有与设备“A”类似的直径不一致的区段，所述直径从进口端821向着直径一致的区段增加。

载气通过管道801被供应给导管851，所述管道801可以具有热源以用于产生经加热的载气805。雾化气体815和悬浮液810通过单独的输送管道(例如管子或管)分别供应给多个喷嘴820a、820b和820c，它们与增压空间803流体连通。每个喷嘴具有雾化气体的流入物，例如，815a供应给喷嘴820a，并且815b供应给喷嘴820b。每个喷嘴具有悬浮液的流入物，例如，810a供应给喷嘴820a，并且810b供应给喷嘴820b。任选地，每个喷嘴供应有经加热的载气，例如，802a供应给喷嘴820a，并且802b供应给喷嘴820b。虽然图6的实施方式示出了三个喷嘴，但是在另一些实施方式中，使用任何数目的多个喷嘴。悬浮液810在喷嘴820中通过雾化气体815雾化。在一个或多个实施方式中，悬浮液810包括无机材料、水性载剂和粘结剂，如本文所限定，所述悬浮液作为液体-微粒-粘结剂物流被供应给喷嘴。该液体-微粒-粘结剂物流利用雾化气体815，通过喷嘴820被雾化成液体-微粒-粘结剂液滴。

在一个或多个实施方式中，使经加热的载气805和任选的802a和802b流过喷嘴。可加热雾化气体815a和815b以形成经加热的雾化气体。根据需要，可以单独或共同调节喷嘴的温度。

经加热的载气805的流动在如图6所示的“Z”方向上。虽然来自喷嘴820a、820b和820c的出口流可以向着导管851的中心成角度，但是在与经加热的载气805混合后，喷嘴的出口流一般将在“Z”方向上。在喷嘴的下游可以具有扩散区域822，在此处发生至少一些的混合。在本实施方式中，扩散区域822位于增压空间803中，但是在另一些实施方式中，取决于喷嘴的位置，扩散区域可以位于蒸发腔室823中。

来自喷嘴的出口流与经加热的载气805混合，从而形成气体-液体-微粒-粘结剂混合物，该混合物流动通过导管851的腔室。具体地，气体-液体-微粒-粘结剂混合物流动通过蒸发区段853的蒸发腔室823，并且进入到蒸发区段853的出口端825处的沉积区831中。在混合时，气体-液体-微粒-粘结剂混合物在所述腔室内被经加热的载气加热。

在本实施方式中，喷嘴的出口流和经加热的气体从基本上相同的方向进入蒸发区段853的蒸发腔室823。在蒸发腔室823中，从液滴蒸发基本上所有的水性载剂，由此形成颗粒和粘结剂材料的附聚物，该附聚物散布在气态载体物流中，所述气态载体物流包括载气和雾化气体。

与导管851流体连通的沉积区831容纳有堵塞的陶瓷蜂窝体830，例如，壁流式微粒过滤器或“壁流式过滤器”。沉积区831具有内直径，其大于陶瓷蜂窝体830的外直径。为了避免携带陶瓷粉末的气体泄漏，将陶瓷蜂窝体830密封到沉积区831的内直径，合适的密封物例如是可充气的“内管”。标记为“PG”的压力表测量微粒过滤器上游和下游的压力差异。气体-液体-微粒-粘结剂混合物流到陶瓷蜂窝体830中，由此，悬浮液的无机材料沉积在陶瓷蜂窝体上。具体而言，附聚物和气态载体物流传递到蜂窝体中，使得气态载体物流穿过蜂窝体的多孔壁，并且蜂窝体的壁捕获附聚物，其中，附聚物和/或其聚集体沉积在蜂窝体的壁之上或之中。在对陶瓷蜂窝体进行后处理后，无机材料粘结到陶瓷蜂窝体。在一个实施方式中，粘结剂材料造成附聚物粘附或粘着于蜂窝体的壁。

在陶瓷蜂窝体830的下游是出口区836，其限定了出口腔室835。流动驱动器845在陶瓷蜂窝体830的下游，通过出口管道840与沉积区831和出口区836流体连通。流动驱动器的非限制性实例是：风扇、鼓风机和真空泵。经雾化的悬浮液的液滴经过气溶胶化和干燥，并且作为过滤材料的附聚物沉积在微粒过滤器的一个或多个壁上，所述附聚物作为过滤材料离散区域存在，和/或在一些部分或一些实施方式中作为层存在，其中，附聚物包括无机材料的一级颗粒。

流通实施方式(例如设备800)被认为在向下方向上，例如，基本上平行于重力的方向。在另一些实施方式中，所述设备可以被构造成在基本向上或垂直的方向上引导流动。

蜂窝体的总体概述

本文的陶瓷制品包括蜂窝体，其包括具有多孔壁的多孔陶瓷蜂窝结构，所述多孔壁具有壁表面，所述壁表面限定了多个内部通道。

在一些实施方式中，多孔陶瓷壁包括材料，例如过滤材料，其在一些部分或一些实施方式中可以包括设置在壁的一个或多个表面上的多孔无机层。在一些实施方式中，过滤材料包括一种或多种无机材料，例如，一种或多种陶瓷或耐火材料。在一些实施方式中，在蜂窝体的清洁状态或再生状态后，至少在蜂窝体作为过滤器初始使用中，例如在蜂窝体作为过滤器长期使用后在蜂窝体内出现烟灰和/或烟炱的明显积聚之前，过滤材料被设置在壁上以提供增强的过滤效率，这些过滤材料局部穿过壁以及在壁处，以及整体穿过蜂窝体。

在一个方面中，过滤材料在一些部分或一些实施方式中作为设置在蜂窝结构的一个或多个壁的表面上的层存在。在一些实施方式中，所述层是多孔的，以允许气体流动穿过壁。在一些实施方式中，所述层作为连续涂层存在于所述一个或多个壁的至少部分表面上，或者整个表面上。在本方面的一些实施方式中，过滤材料是火焰沉积的过滤材料。

在另一个方面中，过滤材料作为设置在蜂窝结构的一个或多个壁的表面上的多个过滤材料离散区域存在。过滤材料可以部分阻挡多孔壁的一些孔的一部分，同时仍然允许气体流动穿过壁。在本方面的一些实施方式中，过滤材料是气溶胶沉积的过滤材料。在一些优选的实施方式中，过滤材料包括多个无机颗粒附聚物，其中，所述附聚物包括无机材料或者陶瓷或耐火材料。在一些实施方式中，所述附聚物是多孔的，由此允许气体流动穿过附聚物。

在一些实施方式中，蜂窝体包括多孔陶瓷蜂窝体，其包括第一端、第二端和多个壁，所述多个壁具有限定了多个内部通道的壁表面。沉积的材料，例如过滤材料，在一些部分或一些实施方式中可以为多孔无机层，该沉积的材料被设置在蜂窝体的一个或多个壁表面上。可以是多孔无机层的沉积材料(例如过滤材料)的孔隙率可以通过压汞仪法、SEM、X射线断层摄影来测量，所述孔隙率在以下范围内：约20％至约95％，或约25％至约95％，或约30％至约95％，或约40％至约95％，或约45％至约95％，或约50％至约95％，或约55％至约95％，或约60％至约95％，或约65％至约95％，或约70％至约95％，或约75％至约95％，或约80％至约95％，或约85％至约95％，约30％至约95％，或约40％至约95％，或约45％至约95％，或约50％至约95％，或约55％至约95％，或约60％至约95％，或约65％至约95％，或约70％至约95％，或约75％至约95％，或约80％至约95％，或约85％至约95％，或约20％至约90％，或约25％至约90％，或约30％至约90％，或约40％至约90％，或约45％至约90％，或约50％至约90％，或约55％至约90％，或约60％至约90％，或约65％至约90％，或约70％至约90％，或约75％至约90％，或约80％至约90％，或约85％至约90％，或约20％至约85％，或约25％至约85％，或约30％至约85％，或约40％至约85％，或约45％至约85％，或约50％至约85％，或约55％至约85％，或约60％至约85％，或约65％至约85％，或约70％至约85％，或约75％至约85％，或约80％至约85％，或约20％至约80％，或约25％至约80％，或约30％至约80％，或约40％至约80％，或约45％至约80％，或约50％至约80％，或约55％至约80％，或约60％至约80％，或约65％至约80％，或约70％至约80％，或约75％至约80％，并且可以是多孔无机层的沉积材料(例如过滤材料)的平均厚度大于或等于0.5μm且小于或等于50μm，或者大于或等于0.5μm且小于或等于45μm，大于或等于0.5μm且小于或等于40μm，或者大于或等于0.5μm且小于或等于35μm，或者大于或等于0.5μm且小于或等于30μm，大于或等于0.5μm且小于或等于25μm，或者大于或等于0.5μm且小于或等于20μm，或者大于或等于0.5μm且小于或等于15μm，大于或等于0.5μm且小于或等于10μm。本文中将具体参考附图描述蜂窝体及用于形成所述蜂窝体的方法的各个实施方式。

在一些实施方式中，所述材料包括过滤材料，并且在一些实施方式中，所述材料包括无机过滤材料。根据一个或多个实施方式，本文提供的无机过滤材料包括从进口端形成到出口端的离散区域和/或不连续层，其包括材料或过滤材料和粘结剂的离散且不连接的片，其包括在二级颗粒或基本为球形的附聚物中的一级颗粒。在一个或多个实施方式中，一级颗粒是非球形的。在一个或多个实施方式中，“基本为球形”是指附聚物的截面的圆度在约0.8至约1的范围内或在约0.9至约1的范围内，其中1代表完美圆形。在一个或多个实施方式中，沉积在蜂窝体上的75％的一级颗粒具有小于0.8的圆度。在一个或多个实施方式中，沉积在蜂窝体上的二级颗粒或附聚物的平均圆度大于0.9，大于0.95，大于0.96，大于0.97，大于0.98，或大于0.99。

圆度可以使用扫描电子显微镜(SEM)来测量。术语“截面的圆度(或仅是圆度)”是使用下文所示方程来表达的值。圆度为1的圆形是完美圆形。

圆度＝(4π×截面面积)/(截面周长)²。

一个或多个实施方式的蜂窝体可以包括蜂窝结构和设置在蜂窝结构的一个或多个壁上的沉积材料，例如过滤材料。在一些实施方式中，沉积材料(例如过滤材料)被施加于存在于蜂窝结构内的壁表面，其中，所述壁具有限定了多个内部通道的表面。

当存在时，内部通道可以具有各种截面形状，例如，圆形、卵形、三角形、正方形、五角形、六边形或者这些中的任何形状的棋盘式组合，并且例如可以以任何合适的几何构造来布置。当存在时，内部通道可以是离散或相交的，并且可以从蜂窝体的第一端延伸穿过蜂窝体而到达蜂窝体的第二端，所述第二端与第一端相对。

现在参考图7，其示出了根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的蜂窝体100。在实施方式中，蜂窝体100可以包括多个壁115，这些多个壁115限定了多个内部通道110。所述多个内部通道110和相交的通道壁115在可以作为蜂窝体进口端的第一端105与可以作为蜂窝体出口端的第二端135之间延伸。蜂窝体的一个或多个通道可以在第一端105和第二端135中的一者或两者上堵塞。蜂窝体的堵塞通道的图案不作限制。在一些实施方式中，在蜂窝体的一端处的堵塞和未堵塞的通道图案例如可以是棋盘图案，其中，蜂窝体一端的交替通道被堵塞。在一些实施方式中，在蜂窝体一端处的堵塞通道在另一端处具有对应的未堵塞通道，并且在蜂窝体一端处的未堵塞通道在另一端处具有对应的堵塞通道。

在一个或多个实施方式中，蜂窝体可以由堇青石、钛酸铝、顽火辉石、莫来石、镁橄榄石、刚玉(SiC)、尖晶石、蓝宝石和方镁石形成。一般而言，堇青石具有根据式Mg₂Al₄Si₅O₁₈所述的组成。在一些实施方式中，对陶瓷材料的孔尺寸，陶瓷材料的孔隙率，以及陶瓷材料的孔尺寸分布进行控制，例如，通过改变陶瓷原料的粒度来控制。此外，在用于形成蜂窝体的陶瓷批料中可以包括造孔剂。

在一些实施方式中，蜂窝体的壁的平均厚度可以大于或等于25μm至小于或等于250μm，例如，大于或等于45μm至小于或等于230μm，大于或等于65μm至小于或等于210μm，大于或等于65μm至小于或等于190μm，或者大于或等于85μm至小于或等于170μm。蜂窝体的壁可描述为具有包含本体部分的基底部分(在本文中也被称为本体)和表面部分(在本文中也被称为表面)。壁的表面部分从蜂窝体的壁表面向着蜂窝体的本体部分延伸到壁中。表面部分可以从0(零)延伸到蜂窝体的壁的基底部分中，并且延伸到约10μm的深度。在一些实施方式中，表面部分可以延伸到壁的基底部中约5μm、约7μm、或约9μm(即，深度为0(零))。蜂窝体的本体部分构成了壁减去表面部分的厚度。因此，蜂窝体的本体部分可以通过下式确定：

t_总–2t_表面

其中，t_总是壁的总厚度，并且t_表面是壁表面的厚度。

在一个或多个实施方式中，蜂窝体的本体(在施加任何过滤材料之前)具有本体平均孔尺寸，其大于或等于7μm至小于或等于25μm，例如大于或等于12μm至小于或等于22μm，或者大于或等于12μm至小于或等于18μm。例如，在一些实施方式中，蜂窝体本体的本体平均孔尺寸可以为约10μm、约11μm、约12μm、约13μm、约14μm、约15μm、约16μm、约17μm、约18μm、约19μm、或约20μm。一般而言，任何给定材料的孔尺寸以统计分布存在。因此，术语“平均孔尺寸”或“d50”(在施加任何过滤材料之前)是指长度测量值，有50％的孔的孔尺寸高于该长度测量值，并且剩余的50％的孔的孔尺寸低于该长度测量值，这基于所有孔的统计分布计。陶瓷体中的孔可根据以下中的至少一种来制造：(1)无机批料粒度和尺寸分布；(2)炉/热处理烧制时间和温度方案；(3)炉气氛(例如，低或高的氧和/或水含量)，以及(4)造孔剂，例如，聚合物和聚合物颗粒、淀粉、木粉、中空无机颗粒和/或石墨/碳颗粒。

在具体的实施方式中，蜂窝体本体的平均孔尺寸(d50)(在施加任何过滤材料之前)在10μm至约16μm的范围内，例如，13-14μm，并且d10是指长度测量值，有90％的孔的孔尺寸高于该长度测量值，并且剩余的10％的孔的孔尺寸低于该长度测量值，这基于所有孔的统计分布计，该d10为约7μm。在具体的实施方式中，d90是指长度测量值，有10％的蜂窝体本体(在施加任何过滤材料之前)的孔的孔尺寸高于该长度测量值，并且剩余的90％的孔的孔尺寸低于该长度测量值，这基于所有孔的统计分布计，该d90为约30μm。在具体的实施方式中，二级颗粒或附聚物的中间或平均直径(D50)为约2微米。在具体的实施方式中，已经确定，当附聚物平均尺寸D50以及蜂窝体本体的平均壁孔尺寸d50使得附聚物平均尺寸D50与蜂窝体本体的平均壁孔尺寸d50的比值在5:1至16:1的范围内时，获得了优异的过滤效率结果和低的压降结果。在更具体的实施方式中，附聚物平均尺寸D50与(在施加任何过滤材料之前的)蜂窝体本体的平均壁孔尺寸d50的比值在以下范围内：6:1至16:1、7:1至16:1、8:1至16:1、9:1至16:1、10:1至16:1、11:1至16:1或12:1至6:1，这提供了优异的过滤效率结果和低的压降结果。

在一些实施方式中，蜂窝体的本体可以具有本体孔隙率(不考虑涂层)，其大于或等于50％至小于或等于75％，这通过压汞仪法测量。用于测量孔隙率的其他方法包括扫描电子显微镜法(SEM)和X射线断层摄影法，这两种方法对于彼此独立地测量表面孔隙率和本体孔隙率来说尤其有用。在一个或多个实施方式中，蜂窝体的本体孔隙率例如可以在约50％至约75％的范围内，在约50％至约70％的范围内，在约50％至约65％的范围内，在约50％至约60％的范围内，在约50％至约58％的范围内，在约50％至约56％的范围内，或者在约50％至约54％的范围内。

在一个或多个实施方式中，蜂窝体的表面部分的表面平均孔尺寸大于或等于7μm至小于或等于20μm，例如，大于或等于8μm至小于或等于15μm，或者大于或等于10μm至小于或等于14μm。例如，在一些实施方式中，蜂窝体表面的表面平均孔尺寸可以为约8μm、约9μm、约10μm、约11μm、约12μm、约13μm、约14μm、或约15μm。

在一些实施方式中，在施加过滤材料沉积物之前，蜂窝体表面的表面孔隙率可以大于或等于35％至小于或等于75％，这通过压汞仪法、SEM或X射线断层摄影法来测量。在一个或多个实施方式中，蜂窝体的表面孔隙率例如可以小于65％，例如小于60％，小于55％，小于50％，小于48％，小于46％，小于44％，小于42％，小于40％，小于48％，或者小于36％。

现在参考图8和9，其示意性描绘了微粒过滤器200形式的蜂窝体。微粒过滤器200可以用作壁流式过滤器以从排气流250过滤微粒物质，所述排气流例如从汽油发动机(在这种情形中，微粒过滤器200是汽油微粒过滤器)发出的排气流。微粒过滤器200一般包括蜂窝体，其具有在进口端202与出口端204之间延伸并且限定了总长度La(示于图9)的多个通道201或孔道。微粒过滤器200的通道201由从进口端202延伸到出口端204的多个相交的通道壁206形成，并且至少部分由其限定。微粒过滤器200还可以包括包围多个通道201的表层205。该表层205可以在通道壁206的形成期间被挤出，或者在之后的加工中作为后施加的表层来形成，例如通过将表层化结合剂施加于通道的外周部分来形成。

图9示出了图8的微粒过滤器200的轴向截面。在一些实施方式中，某些通道被设计成进口通道208而某些其他通道被设计成出口通道210。在微粒过滤器200的一些实施方式中，至少第一组通道可以用塞物212堵塞。一般而言，塞物212被布置在通道201的端部(即，进口端或出口端)附近。塞物一般以预定的图案布置，例如以图8所示的棋盘图案布置，其中每隔一个通道在端部处被堵塞。进口通道208可以在出口端204处或附近被堵塞住，而出口通道210可以在不对应于进口通道的通道上的进口端202处或附近被堵塞住，如图9所示。因此，每个孔道可以仅在微粒过滤器的一端处或附近被堵塞住。

虽然图8一般描绘了棋盘堵塞图案，但应理解，在多孔陶瓷蜂窝制品中可以使用替代性的堵塞图案。在本文所述的实施方式中，可以形成通道密度最高至约600个通道/平方英寸(cpsi)的微粒过滤器200。例如，在一些实施方式中，微粒过滤器100的通道密度可以在约100cpsi至约600cpsi的范围内。在另一些实施方式中，微粒过滤器100的通道密度可以在约100cpsi至约400cpsi的范围内，或者甚至在约200cpsi至约300cpsi的范围内。

在本文所述的实施方式中，微粒过滤器200的通道壁206的厚度可以大于约4密耳(101.6微米)。例如，在一些实施方式中，通道壁206的厚度可以在约4密耳至最高约30密耳(762微米)的范围内。在另一些实施方式中，通道壁206的厚度可以在约7密耳(177.8微米)至约20密耳(508微米)的范围内。

在本文所述的微粒过滤器200的一些实施方式中，在向微粒过滤器200施加任何涂层之前，微粒过滤器200的通道壁206的空白开口孔隙率(即，在向蜂窝体施加任何涂层之前的孔隙率)％P≧35％。在一些实施方式中，通道壁206的空白开口孔隙率可以使得40％≦％P≦75％。在另一些实施方式中，通道壁206的空白开口孔隙率可以使得45％≦％P≦75％，50％≦％P≦75％，55％≦％P≦75％，60％≦％P≦75％，45％≦％P≦70％，50％≦％P≦70％，55％≦％P≦70％，或60％≦％P≦70％。

另外，在一些实施方式中，微粒过滤器200的通道壁206形成为使得在施加任何涂层之前(即，空白)，通道壁206中的孔分布具有≦30微米的平均孔尺寸。例如，在一些实施方式中，平均孔尺寸可以≧8微米且小于或≦30微米。在另一些实施方式中，平均孔尺寸可以≧10微米且小于或≦30微米。在另一些实施方式中，平均孔尺寸可以≧10微米且小于或≦25微米。在一些实施方式中，所生产的平均孔尺寸大于约30微米的微粒过滤器具有降低的过滤效率，但是所生产的平均孔尺寸小于约8微米的微粒过滤器可能难以使含有催化剂的载体涂料渗入孔。因此，在一些实施方式中，期望将通道壁的平均孔尺寸维持在约8微米至约30微米的范围内，例如，约10微米至约20微米的范围内。

在本文所述的一个或多个实施方式中，微粒过滤器200的蜂窝体由金属或陶瓷材料形成，例如，堇青石、碳化硅、氧化铝、钛酸铝或适用于高温微粒过滤应用的任何其他陶瓷材料。例如，微粒过滤器200可以由堇青石并且通过混合陶瓷前体材料的批料来形成，所述批料可以包含适于生产主要包括堇青石结晶相的陶瓷制品的组成材料。一般而言，适于堇青石形成的组成材料包括无机组分的组合，所述无机组分包括滑石、二氧化硅形成源和氧化铝形成源。批料组合物还可以包括粘土，例如高岭粘土。堇青石前体批料组合物还可以包含有机组分，例如有机造孔剂，其被加入到批料混合物中以获得所需的孔尺寸分布。例如，批料组合物可以包含淀粉，其适于用作造孔剂，和/或其他加工助剂。替代性地，组成材料可以包括一种或多种堇青石粉末，其适于在烧制时形成经烧结的堇青石蜂窝结构，以及包括有机造孔剂材料。

批料组合物可以另外包括一种或多种加工助剂，例如粘结剂和水性载剂，例如水或合适的溶剂。向批料混合物添加加工助剂，以塑化批料混合物以及通常改进加工，缩短干燥时间，减少烧制时的开裂和/或帮助在蜂窝体中产生所需性质。例如，粘结剂可包含有机粘结剂。合适的有机粘结剂包括水溶性纤维素醚粘结剂，例如甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素衍生物、丙烯酸羟乙酯、聚乙烯基醇、和/或其任何组合。将有机粘结剂包含到塑化的批料组合物中使得塑化的批料组合物易于挤出。在一些实施方式中，批料组合物可以包括一种或多种任选的形成或加工助剂，例如，有助于塑化的批料混合物挤出的润滑剂。示例性的润滑剂可包括妥尔油、硬脂酸钠或其他合适的润滑剂。

在陶瓷前体材料的批料与合适的加工助剂混合之后，挤出并干燥陶瓷前体材料的批料以形成生坯蜂窝体，其包括进口端和出口端并且具有在进口端与出口端之间延伸的多个通道壁。随后，根据适于生产经烧制的蜂窝体的烧制方案来烧制生坯蜂窝体。然后，以预定的堵塞图案用陶瓷堵塞组合物堵塞经烧制的蜂窝体的至少第一组通道，以及再烧制经烧制的蜂窝体以使塞物陶瓷化并将塞物固定在通道中。

在各个实施方式中，蜂窝体被构造用于从气流中过滤微粒物质，所述气流例如来自汽油发动机的排气流。因此，考虑蜂窝体的这些过滤要求，对蜂窝体的本体和表面的平均孔尺寸、孔隙率、几何结构和其他设计方面进行选择。例如，如图10的实施方式所示，可以是图8和9所示的微粒过滤器形式的蜂窝体300的壁310具有设置在其上的过滤材料沉积物320，在一些实施方式中，其被烧结或通过热处理而结合。过滤材料沉积物320包括颗粒325，其沉积在蜂窝体300的壁310上，并且帮助阻止微粒物质(例如，烟炱和/或烟灰)随着气流330离开蜂窝体，并且帮助阻止微粒物质阻塞蜂窝体300的壁310的基底部分。以这种方式，根据实施方式，相比于无这种过滤材料沉积物的蜂窝体，过滤材料沉积物320例如可用作主要的过滤部件，而蜂窝体的基底部分可被构造成另外最大程度地减少压降。过滤材料沉积物通过本文公开的气溶胶沉积方法输送。

如上所述，相比于蜂窝体的壁的基底部分的厚度，在一些部分或一些实施方式中可以是位于蜂窝体壁上的无机层的材料非常薄。如下文进一步详细论述的，可以是蜂窝体上的无机层的材料可通过允许以极薄的施加或在一些部分中以极薄的层将沉积材料施加于蜂窝体的壁表面的方法来形成。在实施方式中，所述材料可以是位于蜂窝体的壁的基底部分上的沉积区域或无机层，该材料的平均厚度大于或等于0.5μm且小于或等于50μm，或者大于或等于0.5μm且小于或等于45μm，大于或等于0.5μm且小于或等于40μm，或者大于或等于0.5μm且小于或等于35μm，或者大于或等于0.5μm且小于或等于30μm，大于或等于0.5μm且小于或等于25μm，或者大于或等于0.5μm且小于或等于20μm，或者大于或等于0.5μm且小于或等于15μm，大于或等于0.5μm且小于或等于10μm。

如上所述，在一些部分或一些实施方式中可以是无机层的沉积材料可通过允许无机材料(其可以是无机层)具有小的平均孔尺寸的方法施加于蜂窝体的壁。该小的平均孔尺寸允许可以作为无机层的材料过滤高百分比的微粒，并且阻止微粒渗透蜂窝并沉降到蜂窝的孔中。根据实施方式，可以是无机层的材料的小平均孔尺寸增加了蜂窝体的过滤效率。在一个或多个实施方式中，可以是蜂窝体的壁上的无机层的材料具有以下平均孔尺寸：大于或等于0.1μm至小于或等于5μm，例如，大于或等于0.5μm至小于或等于4μm，或者大于或等于0.6μm至小于或等于3μm。例如，在一些实施方式中，可以是蜂窝体的壁上的无机层的材料可以具有约0.5μm、约0.6μm、约0.7μm、约0.8μm、约0.9μm、约1μm、约2μm、约3μm或约4μm的平均孔尺寸。

虽然可以是蜂窝体的壁上的无机层的沉积材料在一些实施方式中可以覆盖基本上100％的限定蜂窝体内部通道的壁表面，但是在另一些实施方式中，可以是蜂窝体的壁上的无机层的材料覆盖基本上小于100％的限定蜂窝体内部通道的壁表面。例如，在一个或多个实施方式中，可以是蜂窝体的壁上的无机层的沉积材料覆盖至少70％的限定蜂窝体内部通道的壁表面，覆盖至少75％的限定蜂窝体内部通道的壁表面，覆盖至少80％的限定蜂窝体内部通道的壁表面，覆盖至少85％的限定蜂窝体内部通道的壁表面，覆盖至少90％的限定蜂窝体内部通道的壁表面，或者覆盖至少85％的限定蜂窝体内部通道的壁表面。

如上参考图9和9所述，蜂窝体可具有第一端和第二端。第一端和第二端通过轴向长度分离。在一些实施方式中，在蜂窝体的壁上的过滤材料沉积物可以延伸蜂窝体的整个轴向长度(即，沿着100％的轴向长度延伸)。然而，在另一些实施方式中，可以是蜂窝体的壁上的无机层的材料沿着至少60％的轴向长度延伸，例如，沿着至少65％的轴向长度延伸，沿着至少70％的轴向长度延伸，沿着至少75％的轴向长度延伸，沿着至少80％的轴向长度延伸，沿着至少85％的轴向长度延伸，沿着至少90％的轴向长度延伸，或者沿着至少95％的轴向长度延伸。

在实施方式中，在一些部分或一些实施方式中可以是蜂窝体的壁上的无机层的材料从蜂窝体的第一端延伸到蜂窝体的第二端。在一些实施方式中，可以是蜂窝体的壁上的无机层的材料延伸从蜂窝体的第一表面到蜂窝体的第二表面的整个距离(即，沿着从蜂窝体的第一表面到蜂窝体的第二表面的100％的距离延伸)。然而，在一个或多个实施方式中，可以是蜂窝体的壁上的无机层的层或材料沿着60％的蜂窝体的第一表面与蜂窝体的第二表面之间的距离延伸，例如，沿着65％的蜂窝体的第一表面与蜂窝体的第二表面之间的距离延伸，沿着70％的蜂窝体的第一表面与蜂窝体的第二表面之间的距离延伸，沿着75％的蜂窝体的第一表面与蜂窝体的第二表面之间的距离延伸，沿着80％的蜂窝体的第一表面与蜂窝体的第二表面之间的距离延伸，沿着85％的蜂窝体的第一表面与蜂窝体的第二表面之间的距离延伸，沿着90％的蜂窝体的第一表面与蜂窝体的第二表面之间的距离延伸，或者沿着95％的蜂窝体的第一表面与蜂窝体的第二表面之间的距离延伸。

根据实施方式，选择具有低压降的蜂窝体结合蜂窝体上的低厚度和孔隙率的过滤材料使得当与其他蜂窝体比较时，实施方式的蜂窝体具有低的初始压降。在实施方式中，层的负载为基于蜂窝体计的0.3至30g/L，例如，基于蜂窝体计的1至30g/L，或者基于蜂窝体计的3至30g/L。在另一些实施方式中，层的负载为基于蜂窝体计的1至20g/L，例如，基于蜂窝体计的1至10g/L，或者0.1至10g/L，或者0.1至5g/L。在具体的实施方式中，层的负载为基于蜂窝体计的1至9g/L，1至8g/L，1至7g/L，1至8g/L，1至5g/L，1至4g/L，1至3g/L，2至10g/L，2至9g/L，2至8g/L，2至7g/L，2至6g/L，2至5g/L，2至4g/L，3至10g/L，3至9g/L，3至8g/L，3至7g/L，3至6g/L，3至5g/L，4至10g/L，4至9g/L 4至8g/L，4至7g/L，或者4至6g/L。在一些实施方式中，由于在其上施加多孔层而导致蜂窝体上的压降的增加相比于未经涂覆的蜂窝的情况小于20％。在另一些实施方式中，该增加可小于或等于9％，或者小于或等于8％。在另一些实施方式中，蜂窝体上的压降增加小于或等于7％，例如，小于或等于6％。在另一些实施方式中，蜂窝体上的压降增加小于或等于5％，例如，小于或等于4％，或者小于或等于3％。

不囿于任何特定的理论，认为蜂窝体的壁上的过滤材料沉积物的小孔尺寸允许蜂窝体具有优异的过滤效率，即便在蜂窝体中发生烟灰或烟炱积聚之前也如此。蜂窝体的过滤效率在本文中使用Tandon等人，65CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE(《化学工程学》)4751-60(2010)中列出的方案来测量。如本文所用的蜂窝体的初始过滤效率适用于不包括任何可测得的烟炱或烟灰负载的新的或再生的蜂窝体。在实施方式中，蜂窝体的初始过滤效率(即，干净过滤效率)大于或等于70％，例如，大于或等于80％，或者大于或等于85％。在另一些实施方式中，蜂窝体的初始过滤效率大于90％，例如，大于或等于93％，或者大于或等于95％，或者大于或等于98％。

所述材料在一些实施方式中是根据实施方式所述的蜂窝体的壁上的无机过滤材料，该材料是薄的并且具有孔隙，并且在一些实施方式中还具有优良的化学耐久性和物理稳定性。在实施方式中，在蜂窝体上的过滤材料沉积物的化学耐久性和物理稳定性可通过使蜂窝体经受包括燃烧循环和老化测试的测试循环，并且测量测试循环之前和之后的初始过滤效率来确定。例如，用于测量蜂窝体的化学耐久性和物理稳定性的一种示例性方法包括：测量蜂窝体的初始过滤效率；在模拟的操作条件下，将烟炱负载到蜂窝体上；在约650℃下燃烧积聚的烟炱；在1050℃和10％湿度下使蜂窝体经受老化测试12小时；以及测量蜂窝体的过滤效率。可以进行多个烟炱积聚和燃烧循环。从测试循环之前到测试循环之后的过滤效率的小变化(ΔFE)指示了蜂窝体上的过滤材料沉积物的更佳的化学耐久性和物理稳定性。在一些实施方式中，ΔFE小于或等于5％，例如，小于或等于4％，或者小于或等于3％。在另一些实施方式中，ΔFE小于或等于2％，或者小于或等于1％。

在一些实施方式中，蜂窝体的壁上的过滤材料沉积物可以包括陶瓷组分中的一种或陶瓷组分的混合物，例如，选自下组的陶瓷组分：SiO₂、Al₂O₃、MgO、ZrO₂、CaO、TiO₂、CeO₂、Na₂O、Pt、Pd、Ag、Cu、Fe、Ni，及其混合物。因此，在蜂窝体的壁上的过滤材料沉积物可以包括氧化物陶瓷。如下文更详细所述，根据实施方式，用于在蜂窝体上形成过滤材料沉积物的方法可允许针对给定应用定制过滤材料。这可以是有益的，因为可以对陶瓷组分进行组合，以匹配例如蜂窝体的物理性质，例如，诸如热膨胀系数(CTE)和杨氏模量等之类，这可提高蜂窝体的物理稳定性。在一些实施方式中，蜂窝体的壁上的过滤材料沉积物可以包括堇青石、钛酸铝、顽火辉石、莫来石、镁橄榄石、刚玉(SiC)、尖晶石、蓝宝石和方镁石。

在一些实施方式中，在蜂窝体的壁上的过滤材料沉积物的组成与蜂窝体的组成相同。然而，在另一些实施方式中，过滤材料的组成与蜂窝体的基质的壁的组成不同。

过滤材料沉积物的性质，以及进而整个蜂窝体的性质可归因于相对于主蜂窝体，施加中值孔尺寸较小的稀疏或薄的多孔过滤材料的能力。

在一些实施方式中，形成蜂窝体的方法包括：形成或获得包含陶瓷前体材料和溶剂的混合物或悬浮液。过滤材料前体的陶瓷前体材料包括用作例如SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、MgO、ZrO₂、CaO、CeO₂、Na₂O、Pt、Pd、Ag、Cu、Fe、Ni等的来源的陶瓷材料。

在一个或多个实施方式中，悬浮液通过雾化气体雾化，以形成包含水性载剂、粘结剂材料和颗粒的液体-微粒-粘结剂液滴，其被引导到蜂窝体，然后在移除或蒸发了水性载剂后所形成的附聚物沉积在蜂窝体上。在一些实施方式中，在气溶胶沉积于蜂窝体期间，蜂窝体的一个或多个通道在一端上可以被堵塞，例如，在蜂窝体的第一端上被堵塞。在一些实施方式中，在气溶胶沉积后可以对堵塞的通道进行移除。但是，在另一些实施方式中，通道可以保持堵塞，即使在气溶胶沉积后也如此。蜂窝体的堵塞通道的图案不受限制，在一些实施方式中，可以在一端堵塞蜂窝体的所有通道。在另一些实施方式中，可以在一端堵塞蜂窝体的仅一部分通道。在这样的实施方式中，在蜂窝体的一端处的堵塞和未堵塞的通道图案不作限制，例如，其可以是棋盘图案，其中，蜂窝体一端的交替通道被堵塞。通过在气溶胶沉积期间在蜂窝体的一端处堵塞所有或一部分的通道，气溶胶可以均匀地分布在蜂窝体的通道内。

根据一个或多个实施方式，在附聚物和过滤材料沉积物中包含具有抗高温(例如大于400℃)的粘结剂，以即使在排气排放处理系统中遇到的高温下，增强附聚物和沉积物的完整性。在具体的实施方式中，过滤材料可包括约5至25重量％的Dowsil^TM US-CF-2405，其是烷氧基-硅氧烷树脂。在下文所述的各种测试之后，过滤材料沉积物的微结构类似于刚沉积时的形貌。在一个或多个实施方式中，也可使用无机粘结剂Aremco Ceramabind^TM 644A和830。在高流量吹动测试(在850Nm³/h下的高流量测试)之后，两种样品的过滤效率高于60％。测试证明，粘结剂——包括有机和无机粘结剂——造成一级颗粒粘结在一起而形成二级颗粒(也被称为附聚物)，其结合到过滤器壁，即便当暴露于发动机排气流中遇到的高温时也如此。根据一个或多个实施方式，例如，也可以使用其他无机和有机粘结剂，例如，硅酸盐(例如Na₂SiO₃)，磷酸盐(例如AlPO₄、AlH₂(PO₄)₃)，水硬性水泥(例如，铝酸钙)，溶胶(例如，mSiO₂·nH₂O、Al(OH)_x·(H₂O)_6-x)和金属烷氧化物，以通过适当的固化过程增加机械强度。

水基方法

根据一个或多个实施方式，公开了在堵塞的蜂窝体的多孔壁上进行无机材料的水基气溶胶沉积的方法。堵塞的蜂窝体的多孔壁在蜂窝体中形成多个通道。在具体的实施方式中，使无机材料和粘结剂的水基悬浮液通过喷嘴，并且在与气流接触和加热后提供气溶胶颗粒的流，然后迫使进入到蜂窝体的开放通道中。接着在多孔壁上沉积无机材料层，其中一些附聚物或无机材料进入到孔中。可以应用离线热处理过程来固化所述层，在一些实施方式中，这形成了膜。根据一个或多个实施方式，所制造以及本文所述的蜂窝体在固化之前和之后均展现出比空白蜂窝体基材部分明显更高的过滤效率和/或更佳的FE/dP权衡。

现在参考图11，根据一个或多个实施方式，方法4100包括以下步骤：水性悬浮液制备1405，雾化以形成液滴1410，混合液滴和气态载体物流1415；蒸发液体载剂以形成附聚物1420，将材料(例如附聚物)沉积在壁流式过滤器的壁上1425，以及任选的后处理1430，以例如将材料离线固化、结合在蜂窝体的多孔壁之上和/或之中。气溶胶沉积方法形成包含粘结剂的附聚物，其可提供高机械完整性，即使没有任何高温固化步骤(例如，加热到超过1000℃的温度)也如此，并且在一些实施方式中，在任选的离线固化步骤，例如，高温(例如，加热到超过1000℃的温度)固化步骤之后，可提供甚至更高的机械完整性。在一个或多个实施方式中，“离线”是指独立于气溶胶沉积设备进行的固化过程，例如，在单独的设备中进行。

在一个或多个实施方式中，通过使无机材料(例如氧化铝)的粉末与去离子水和水基粘结剂混合，制备稳定的水基无机材料悬浮液或浆料。在一些实施方式中，通过稀释商购的水基有机物悬浮液(例如，具有去离子水的水基氧化铝悬浮液)，然后添加水基粘结剂，制备这种悬浮液。在一些实施方式中，添加分散剂可以是有利的。无机材料为颗粒形式，其是球形、杆状、扁平或不规则的，并且一级粒度为30nm至500nm。根据一个或多个实施方式，基于悬浮液的重量计，无机材料的浓度在1％至20％的范围内变化。以重量％计，示例性的无机材料范围为1-2％、1-3％、1-4％、1-5％、1-6％、1-8％、1-9％、1-10％、1-15％、1-20％、2-3％、2-4％、2-5％、2-6％、2-8％、2-9％、2-10％、2-15％、2-20％、3-4％、3-5％、3-6％、3-8％、3-9％、3-10％、3-15％、3-20％、4-5％、4-6％、4-8％、4-9％、4-10％、4-15％、4-20％、5-6％、5-8％、5-9％、5-10％、5-15％、5-20％、10-15％、10-16％、10-17％、10-18％、10-19％、10-20％、15-18％、15-19％和15-20％。在一个或多个实施方式中，所述粘结剂包括无机或有机材料。无机材料的非限制性实例包括：二氧化硅、二氧化钛、硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐或水硬性水泥。有机粘结剂的非限制性实例包括硅酮树脂、聚乙烯基醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)。以氧化铝的重量计，粘结剂的浓度可以在5％-100％的范围内。以无机材料的重量％计，粘结剂的示例性重量范围为5-100％、10-100％、15-100％、20-100％、25-100％、30-100％、35-100％、40-100％、45-100％、50-100％、55-100％、60-100％、5-90％、10-90％、15-90％、20-90％、25-90％、30-90％、35-90％、40-90％、45-90％、50-90％、55-90％、60-90％、5-80％、10-80％、15-80％、20-80％、25-80％、30-80％、35-80％、40-80％、45-80％、50-80％、55-80％、60-80％、5-70％、10-70％、15-70％、20-70％、25-70％、30-70％、35-70％、40-70％、45-70％、50-70％、55-70％、60-70％、5-60％、10-60％、15-60％、20-60％、25-60％、30-60％、35-60％、40-60％、45-60％、50-60％、55-60％、5-50％、10-50％、15-50％、20-50％、25-50％、30-50％、35-50％、40-50％、45-50％、5-40％、10-40％、15-40％、20-40％、25-40％、30-40％、35-40％、5-30％、10-30％、15-30％、20-30％、25-30％、5-25％、10-25％、15-25％、20-25％、1-20％、2-20％、3-20％、4-20％、5-20％、6-20％、7-20％、8-20％、9-20％、10-20％、1-15％、2-15％、3-15％、4-15％、5-15％、6-15％、7-15％、8-15％、9-15％、10-15％、1-10％、2-10％、3-10％、4-10％、5-10％、6-10％、7-10％和8-10％。在一个或多个实施方式中，通过机械或声学进行混合。根据一些实施方式，刚制备的悬浮液稳定至少1小时而没有明显的沉降。

在一些实施方式中，可以使用胶带测试来粗略地评价不同粘结剂的有效性以及决定待加入到悬浮液中的粘结剂的量。根据本文所述的实施方式制备样品悬浮液的湿涂层，然后使用刚制备的无机材料悬浮液施涂在一个显微镜载片上。干燥后，将涂覆的载片放置在炉中并且加热到固化温度并持续10分钟至高达2小时的时间。固化温度和分布将取决于所用的粘结剂。固化后，将普通胶带片(例如Highland^TM透明胶带)压向经固化的涂层，然后从涂层提起。根据一些实施方式，如果在胶带上观察到无机材料的颗粒，则经固化的悬浮液的内聚强度是不可接受的。可使用更多的粘结剂或不同的粘结剂，并且可重复该测试。

如上所述，图4例示了根据一个或多个实施方式，可用于气溶胶沉积含有无机材料的水基悬浮液的一种沉积系统的示意图。在图4中，在悬浮液容器902中盛放悬浮液，并且通过气体供给源902施加和控制液体压力，在一些实施方式中，气体供给源902是汽缸的形式。在一个或多个实施方式中，压力由数字自动压力调节器或压电致动器阀控制。根据一个或多个实施方式，雾化气体包括氮气或空气。第一热源906a加热进入第一增压空间903的载气905a。第二热源906b位于喷嘴920的下游以加热在喷嘴920中雾化的悬浮液910。第三热源906c位于蒸发腔室923中，并且喷嘴的出口流和一级载气905a进入蒸发区段953的蒸发腔室923。

在一个或多个实施方式中，提供了水基气溶胶沉积方法和由此制造的产品，其提供了堵塞的蜂窝体，该堵塞的蜂窝体包括多孔壁和沉积在多孔壁上的无机材料，相比于通过其他方法制备的蜂窝体，所述产品展现出显著更高的过滤效率和最小的背压损失。在一些实施方式中，这些蜂窝体在下文进一步描述的某些测试中展现出更高的耐久性，所述测试包括振动测试、车辆测试和水耐久性测试。

在具体的实施方式中，提供了一种方法，其包括：使在包含粘结剂(包括例如水溶性硅酸盐粘结剂)的悬浮液中的无机材料(例如，氧化铝纳米颗粒)的水性悬浮液流动通过喷嘴，以提供气溶胶颗粒流，所述气溶胶颗粒流在与干燥气流接触后形成附聚物。在具体的实施方式中，接着迫使附聚物进入到堵塞的蜂窝体的开放通道中，并且位于形成通道的多孔壁的表面之上和/或之中。在一些实施方式中，附聚物先接触表面孔。在一个或多个实施方式中，采用离线热处理过程来进行粘结剂固化和沉积强化。相比于空白的经堵塞的蜂窝体，在沉积和热处理后，过滤器部分显示出改进的过滤效率或FE/dP权衡性能。根据本文设置的方法所制造的经堵塞的蜂窝体通过了各种耐久性测试，包括在热处理情况下的耐水性测试。根据一个或多个实施方式，使用水溶性粘结剂或水相容性粘结剂。根据一个或多个实施方式，水性过程形成的沉积物具有密堆积的附聚物的微结构。

根据一个或多个实施方式，水基过程相比于乙醇基过程提供了不那么复杂且更便宜的过程。在一些实施方式中，相比于乙醇基过程，通过水基过程实现的更低的沉积负载得到了类似的FE/dP性能，这使得具有更低的材料成本，更短的沉积时间和更高的生产率。在一些实施方式中，相比于乙醇基过程，在相同的负载下可实现更高的FE。在一些实施方式中，对于乙醇基过程和水基过程，可将沉积的无机材料的形貌调整成相似。

包含无机材料的堵塞的蜂窝体

本公开的实施方式涉及堵塞的蜂窝体，其包括多孔壁以及沉积在多孔壁之上和/或之中的无机材料，其提供了被构造用于从排气流中过滤微粒的过滤制品。在具体的实施方式中，过滤制品包括汽油微粒过滤器(GPF)，其用于从汽油发动机排气中移除微粒。待过滤的排气进入进口孔道并穿过孔道壁，以经由出口通道离开过滤器，其中，随着气体穿过并接着离开过滤器，微粒被捕获在进口孔道壁之上或之内。根据一个或多个实施方式，在多孔壁之上和/或之中沉积有无机材料的过滤制品的多孔壁提供了改进的过滤效率和优异的耐久性，包括当暴露于水时的耐久性。

在一个或多个实施方式中，无机材料包括无机材料(例如氧化铝)的微粒或一级颗粒，包括颗粒和粘结剂材料的微粒-粘结剂附聚物(也被称为“附聚物)，以及微粒-粘结剂附聚物的聚集体。在一个或多个实施方式中，“微粒”或“一级颗粒”是指无机材料的最小的离散团。在一个或多个实施方式中，“附聚物”是指一级颗粒或微粒与粘结剂的团，其中，一级颗粒或微粒通过粘结剂而保持在一起。在一个或多个实施方式中，“微粒-粘结剂附聚物的聚集体”或“一级颗粒-粘结剂附聚物的聚集体”(也被称为“聚集体”)是指通过粘结剂而保持在一起的各个微粒-粘结剂附聚物或一级颗粒-粘结剂附聚物的成簇团。在一个或多个实施方式中，一些聚集体和单独的例如非聚集的附聚物被沉积到蜂窝过滤体的多孔壁上。在一个或多个实施方式中，至少一部分的一级颗粒或微粒作为不是附聚物或聚集体部分的离散团存在于多孔壁之中和/或之上。在一个或多个实施方式中，至少一部分的微粒-粘结剂附聚物或一级颗粒-粘结剂附聚物作为不是聚集体部分的离散团存在于多孔壁之中和/或之上。

在一个或多个实施方式中，在作为堵塞的蜂窝体形式的过滤制品的多孔壁之中和/或之上的无机材料以附聚物和/或聚集体的“簇”或“链”存在。在一些实施方式中，所述簇或链提供了无机材料形貌，其是指形、原纤维形或海绵状中的一种或多种，例如，类似于海羊毛海绵的形貌。

如本文所述，根据实施方式，无机材料由包括纳米颗粒(例如，无机颗粒、陶瓷颗粒、耐火颗粒、氧化铝颗粒等)，粘结剂(例如，含硅粘结剂和/或水性粘结剂)和液体载剂(例如，醇或水)的悬浮液形成。将悬浮液输送到喷嘴，所述喷嘴在气流辅助下喷洒悬浮液的液滴。液体载剂从液滴蒸发以形成纳米颗粒的球形附聚物。粘结剂用作附聚物促进剂、聚集体促进剂、链促进剂和簇促进剂中的一种或多种。一些球形附聚物被传送到多孔陶瓷壁并且积聚在多孔陶瓷壁的表面上(壁上存在的表面孔上、表面孔中或表面孔上方)，或多孔陶瓷壁内的孔中(在多孔陶瓷壁的表面下方)，或者与被设置在多孔陶瓷壁之中或之上的其他先前沉积的附聚物接触，以在其中或其上形成球形附聚物的聚集体。在被传送向蜂窝过滤体的同时，其他球形附聚物与另一些球形附聚物接触，以形成球形附聚物的聚集体，其中，聚集体接着被传送向多孔陶瓷壁，然后聚集体积聚在多孔陶瓷壁的表面上(壁上存在的表面孔上、表面孔中或表面孔上方)，或多孔陶瓷壁内的孔中(在多孔陶瓷壁的表面下方)，或者与被设置在多孔陶瓷壁之中或之上的其他先前沉积的附聚物或聚集体接触，以在其中或其上形成球形附聚物的聚集体。

因此，根据一个或多个实施方式，无机沉积物包括各个纳米颗粒附聚物(例如，纳米颗粒的球形附聚物)，附聚物的聚集体，和/或球形附聚物的聚集体的多孔簇或链，其中，一些簇或链被设置在多孔陶瓷壁的表面中或下方的孔内，并且/或者，一些簇被设置在多孔陶瓷壁的表面上。在一些实施方式中，一些多孔簇是多孔簇或簇的岛状物，其包括暴露的附聚物(例如，球形附聚物)的聚集体。在一些实施方式中，多孔簇或簇的岛状物包括一个或多个具有两个或更多个附聚物的链，每个链从多孔陶瓷壁以基本向外的方向延伸。在一些实施方式中，多个向外延伸的链一起提供类似于由指、丛簇、海绵(例如，海羊毛海绵)和扇形物组成的组中的成员的形貌。在一些实施方式中，至少一个链包括在多孔陶瓷壁的表面上方突出的链的自由端。在一些实施方式中，蜂窝体上的无机材料以无机沉积物存在，该无机沉积物包括无机材料颗粒的聚集的球形附聚物网络。

在实施方式中，存在于蜂窝体上的无机材料的负载为基于蜂窝体计的0.3至30g/L，例如，基于蜂窝体计的1至30g/L，或者基于蜂窝体计的3至30g/L。在另一些实施方式中，无机材料的负载为基于蜂窝体计的1至20g/L，例如，基于蜂窝体计的1至10g/L。在具体的实施方式中，基于蜂窝体计，无机材料的负载在以下范围内：1至9g/L，1至8g/L，1至7g/L，1至8g/L，1至5g/L，1至4g/L，1至3g/L，2至10g/L，2至9g/L，2至8g/L，2至7g/L，2至6g/L，2至5g/L，2至4g/L，3至10g/L，3至9g/L，3至8g/L，3至7g/L，3至6g/L，3至5g/L，4至10g/L，4至9g/L 4至8g/L，4至7g/L，或4至6g/L。无机材料的负载是以克计的所添加的材料的重量除以以升计的几何部分体积。几何部分体积基于蜂窝过滤体(或堵塞的蜂窝体)的外尺寸计。

在一个或多个实施方式中，无机材料的颗粒的表面积在以下范围内：5m²/g至15m²/g、5m²/g至14m²/g、5m²/g至13m²/g、5m²/g至12m²/g、5m²/g至12m²/g、or 5m²/g至10m²/g。

在一个或多个实施方式中，在蜂窝体上的无机材料沉积物不含有稀土氧化物，例如，氧化铈、氧化镧和氧化钇。在一个或多个实施方式中，无机材料不含有催化剂，例如，氧化催化剂，例如，铂系金属(例如，铂、钯和铑)，或者选择性催化还原催化剂，例如，铜、镍或铁促分子筛(例如，沸石)。

在一个或多个实施方式中，在多孔壁之上和/或之中包含无机材料的蜂窝体进行热处理之前，蜂窝体还包括水溶性粘结剂，例如，水溶性含硅粘结剂，水溶性硅酸盐粘结剂(例如，金属硅酸盐粘结剂，例如硅酸钠)，水溶性铝酸盐粘结剂(例如，金属铝酸盐粘结剂，例如铝酸钠)。在一个或多个实施方式中，基于蜂窝体上的有机材料的重量计，粘结剂以5重量％至40重量％，5重量％至35重量％，5重量％至30重量％，5重量％至25重量％，5重量％至20重量％，5重量％至15重量％，或5重量％至10重量％存在。在一个或多个实施方式中，粘结剂或粘结剂材料由前体粘结剂或前体粘结剂材料提供。在一个或多个实施方式中，前体粘结剂或前体粘结剂材料含硅。在一个或多个实施方式中，含硅的前体粘结剂是硅酮树脂、或硅氧烷、或碱性硅氧烷、或烷氧基硅氧烷、或硅酸盐，例如，碱性硅酸盐或硅酸钠。在一个或多个实施方式中，含硅的前体粘结剂包含无机组分和有机组分。在一个或多个实施方式中，含硅的前体粘结剂在施加热后转变为二氧化硅。在一个或多个实施方式中，含硅的前体粘结剂包含无机组分和有机组分，并且其中，在施加热后，有机组分被驱离并且无机组分转变成二氧化硅。

实施例

通过以下非限制性实施例将进一步理解实施方式。

壁流式过滤器：实施例中所用的壁流式过滤器基材的直径为4.055"，长度为5.47"。CPSI为200，壁厚度为8密耳。孔尺寸为14微米。

原料：除非实施例中另有规定，否则使用以下原料。沉积的无机材料为氧化铝，雾化气体为氮气，并且存在粘结剂。载气是空气或氮气中的任一种。

原料利用率：通过确定蜂窝体的增重以及将其与过程中放入的陶瓷的计算量进行比较，确定原料利用率。例如，如果增重等于过程中放入的陶瓷量，则利用率计算为100％；或者如果增重仅为过程中放入的陶瓷的一半，则利用率计算为50％。

根据一个或多个实施方式，根据以下测试来表征包含无机沉积物的蜂窝过滤体，所述无机沉积物被设置在蜂窝过滤体内以形成过滤制品。

烟过滤效率(FE)

使用烟过滤测试来评价设置在蜂窝过滤体内的所沉积的无机材料的烟过滤效率性能。

如下计算过滤效率(以百分比％)计：

其中，C分别是部件的出口侧和进口侧上的烟浓度。

在稀释室的底板位置处，在相对于制品的上游位置和下游位置处同时使用两个颗粒计数单元[美国莱特浩斯(Lighthouse)2016]。在烟发生器中点燃香烟以将期望量的烟炱颗粒提供到稀释室中，并且在烟行进到通道的内侧中之前，将浓度维持在某水平(500,000个颗粒/cm³)。鼓风机驱动携带有烟炱颗粒的流通过通道，并最终进入到壁流式过滤器部件中。当GPF的上游处的浓度达到稳态时，重置所述两个颗粒计数器以开始60秒的计数，并且基于大于或等于0.3μm的总颗粒计数差异来计算过滤效率(FE)。还记录在51Nm³/小时的固定流时，由位于制品上游和下游的压力表所测量的压降(dP)。

测试前封装：在测试前封装期间，将制品包裹在陶瓷纤维垫材料中，然后放置到金属罐中。在炉中将制品、垫和罐组件加热到650℃，并且在650℃下保持一段时间。所述垫扩展以帮助将制品在罐内保持就位。该过程被称为垫爆开，因为当垫扩展时，其在罐内“爆开”以将制品固定就位。基于随后进行的测试来选择测试前封装的持续时间。

测试后的清除：在进行测试后，完成以下步骤以实现制品的测试后的清除。将制品、垫和罐组件放置在650℃的炉中并且在650℃下保持一段时间(通常是约6小时)以从制品中烧除被负载到制品中的烟炱。

干净过滤效率

如本文所用的蜂窝体或过滤制品的“干净过滤效率”适用于不包括任何可测得的烟炱负载的新的或再生的蜂窝体。在实施方式中，蜂窝体或过滤制品的干净过滤效率大于或等于70％，例如，大于或等于80％，或者大于或等于85％。在另一些实施方式中，蜂窝体或过滤制品的初始过滤效率大于90％，例如，大于或等于93％，或者大于或等于95％，或者大于或等于98％。

如本文所用的“干净过滤效率测试”是根据下述对制品进行测试。

在进行了6小时的测试前的罐装之后，通过位于制品上游的鼓风机以增加的速率供应空气物流，并且使用差压传感器/仪表，在室温(约25℃)下测量过滤器上的干净压降。空气物流的流动速率在10步进增加内从25.5m³/h增加到356.8m³/h，其中，流动速率在每个新步进增加下保持一分钟。每个步进增加在约8至68m³/h的范围内。接着，在过滤器的上游引入含有浓度为8mg/m³的烟炱颗粒且流动速率为22.5m³/h的空气物流，并且持续45分钟。由商购的丙烷燃烧器产生～110nm粒度的烟炱。通过在暴露于流动条件之前和之后测量被引入到制品中的微粒数与离开制品的微粒数之间的差异来确定30℃时的干净过滤效率。在测量了干净过滤效率之后，进行6小时的测试后的清除。

水暴露测试

为了了解本文公开的过滤制品的耐久性，采用几种评估方案。分析不同强度的水暴露对具有气溶胶沉积的无机材料的蜂窝过滤体的影响指示了过滤制品的耐久性。

水浸泡测试

如本文所用的“水浸泡测试”是根据下述对制品进行测试。

为了模拟车辆排气管道在地板下状况中看到了进水源的情况，进行水浸泡测试。

首先通过干净过滤效率测试，测量制品的基线FE/dP测量值。

接着，在75℃下称重制品以确定初始重量。然后将该制品侧放(表层侧侧放)在皮氏培养皿中，以模拟过滤器在车辆排气系统中的地板下位置，并在一定量的去离子水中浸泡2小时。在部件吸收水达到目标量后，在75℃下干燥直到完全干燥(重量回到刚沉积时的状态)。可以预测量目标水量。例如，名义上可以使用300克的水。在一个或多个实施方式中，具有水的吸收水平，其可被描述为沿着制品面的直径吸收水的距离百分比，例如，过滤器直径的1/2至3/4。接着在100℃下，在炉中干燥制品5-6小时直到达到初始重量。然后，测量干净过滤效率。为了评价干净过滤效率，在过滤器的上游引入含有浓度为8mg/m³的烟炱颗粒且流动速率为22.5m³/h的空气物流，并且持续45分钟。由商购的丙烷燃烧器产生～110nm粒度的烟炱。通过测量被引入到制品中的微粒数与离开制品的微粒数之间的差异来确定30℃时的干净过滤效率。在测量了过滤效率之后，进行6小时的测试后的清除。比较将制品暴露于水浸泡测试之前和之后的0g/L烟炱时的过滤效率。

水浸没测试

用于评价过滤制品的耐久性的另一种方法是水浸没测试，其中，部分完全浸泡在水中以模拟排气管道淹没在水中的最坏情况。

如本文所用的“水浸没测试”是根据下述对制品进行测试。

首先通过干净过滤效率测试测量制品的基线FE/dP测量值。

接着，在75℃下称重制品以确定初始重量。在一段时间内，在进口端面朝下的情况下，将制品缓慢浸没到具有水的容器中。为了完全浸没制品，水量取决于制品尺寸。样品在水中保持静止1分钟，然后从水中缓慢取出并静置2小时。对制品进行称重。接着在100℃下，在炉中干燥过滤器5-6小时直到达到初始重量。进行另一个干净过滤效率测量以评价暴露于水后过滤效率的变化。

水喷雾测试

如本文所用的“水喷雾测试”是根据下述对制品进行测试。将制品放置在包含囊状物的罐中。用空气对囊状物进行充气以将过滤器保持就位。接着，使用差压传感器/仪表，在室温(约25℃)下测量过滤器上的干净压降。在组件上游的排气的流动速率在10步进增加内从25.5Nm³/h增加到356.8Nm³/h，其中，流动速率在每个新步进增加下保持一分钟。每个步进增加在约8-68Nm³/h的范围内。接着，在30℃下测量过滤效率，其中，排气流动速率为21Nm³/h，并且使用丙烷燃烧器，在过滤器的上游引入浓度为8.5mg/m³、中间粒径为120nm的烟炱颗粒并且持续45分钟。分别使用AVL微烟炱传感器和TSI发动机排气粒度仪(EEPS)测量过滤器上游和下游的颗粒质量和颗粒数。在测量了过滤效率后，从罐中取出制品并且放置在650℃的炉中并在650℃下保持9小时，以从蜂窝中烧除被负载到制品中的烟炱。

在室温下对制品进行称重。如第7,520,918号美国专利所述，使用喷雾器或雾化器使制品暴露于细水雾或水喷雾中，直到部件暴露于15g/L的水中。接着在采用250℃的炉中干燥制品3小时。然后，在30℃和8.5mg/m³下，测试21Nm³/hr时制品和罐组件的过滤效率，并且将0g/L烟炱时的过滤效率与650℃热处理和水喷雾暴露之前所测量的值进行比较。接着，在650℃的炉中对制品进行12小时的清除程序。接着从罐中取出过滤器，并且如第7,520,918号美国专利所述，使用喷雾器或雾化器使过滤器暴露于细水雾或水喷雾中，直到部件暴露于15g/L的水中。接着在利用650℃的炉中干燥制品9小时。然后，在30℃和8.5mg/m³下测试制品和罐组件在21Nm³/hr时的过滤效率。将第二喷雾水暴露之后测得的0g/L烟炱时的过滤效率与第一650℃热处理和喷雾水暴露前的0g/L烟炱时的基线过滤效率进行比较。

高流量测试

如本文所用的“高流量测试”是根据下述对制品进行测试。

首先通过干净过滤效率测试测量制品的基线FE/dP测量值。

随后，对制品引入高流量。在约25℃，在组件上游的排气的流动速率在10步进增加内从85m³/h增加到850.8m³/h，其中，流动速率在每个新步进增加下保持一分钟。每个步进增加在约85-170m³/h的范围内。接着，在过滤器的上游引入含有浓度为8mg/m³的烟炱颗粒且流动速率为22.5m³/h的空气物流，并且持续45分钟。由商购的丙烷燃烧器产生～110nm粒度的烟炱。通过在暴露于流动条件之前和之后测量被引入到制品中的微粒数与离开制品的微粒数之间的差异来确定30℃时的干净过滤效率。在测量了过滤效率之后，进行6小时的测试后的清除。比较将制品暴露于高流量测试之前和之后的0g/L烟炱时的过滤效率。

烟炱负载的压降测试

在6小时的测试前的封装之后，将烟炱负载到制品中，并且在约25℃下，使在组件上游的排气的流动速率在10步进增加内从25.5m³/h增加到356.8m³/h，其中，在每个新步进增加下保持一分钟。每个步进增加在约8-68m³/h的范围内。烟炱负载从0g/L增加到3g/L。在过滤器负载有烟炱后，使用差压传感器/仪表，在室温(约25℃)下测量过滤器上的烟炱负载的压降。在测量了烟炱负载的压降后，进行6小时的测试后的清除。

冷振动测试

将制品放置在振动台上，所述振动台在2个方向上振动并且在706m/s²、200Hz下沿着纵轴和截面轴振动2小时。

车辆测试

将封装的制品安装在车辆上，所述车辆在高速公路上行驶，模拟加速度，然后“切油”或减小速度。制品经历5次以1000m³/h为目标的高温和高流动速率的短脉冲并持续30秒或更久。

实施例1

水基悬浮液使用Ceramabind^TM 880粘结剂，ALLIED 0.3μm氧化铝悬浮液作为悬浮液的无机材料来制备。购自Aremco公司的Ceramabind^TM 880是高温、水可分散的硅酮树脂。其在232℃下在1小时内固化，或者在249℃下在45分钟内固化。其pH＝6.5，并且固体含量为50重量％。购自Allied High Tech公司的ALLIED 0.3μm氧化铝悬浮液的中值粒度为0.3μm或300nm。其含有18.2重量％的氧化铝和81.8重量％的蒸馏水。其pH＝9并且在水中完全混溶。在本实施例中，通过用去离子(DI)水稀释原样的ALLIED 0.3μm氧化铝悬浮液，随后添加不同量的Ceramabind^TM 880，制备四种稀氧化铝悬浮液。所有四种样品具有3％的相同氧化铝浓度，但是具有不同的粘结剂浓度，基于氧化铝的重量计，粘结剂浓度分别是10％、30％、50％和100％。测量每种样品的pH值，如表1所列。具有10％粘结剂的悬浮液的稳定性是可接受的，并且样品显示出持续1-2小时没有明显的分离。具有更多粘结剂的其他悬浮液样品具有优良的稳定性，并且样品显示出持续超过4小时没有明显的分离。胶带测试显示出添加不超过50％的粘结剂的样品未通过测试，而具有100％粘结剂的样品通过了测试。然而，胶带测试不被认为是确定悬浮液在蜂窝过滤体的制造中是否有效的决定性测试。

表1：Ceramabind^TM 880和ALLIED 0.3um氧化铝悬浮液

实施例2

制备水基悬浮液，其包括BINDZIL 9950胶态二氧化硅和Sky Spring公司的氧化铝粉末的悬浮液。购自阿克苏诺贝尔公司(AkzoNoble)的粘结剂BINDZIL 9950胶态二氧化硅包含在水中的50％二氧化硅，并且胶态颗粒的尺寸在10-20nm的范围内。其pH＝9并且比表面积为80m²/g。购自SkySpring Nanomaterials公司的SkySpringα-氧化铝粉末的平均氧化铝粒度为150nm并且比表面积为10m²/g。在本实施例中，通过用去离子水混合SkySpring氧化铝粉末，随后添加不同量的BINDZIL 9950胶态二氧化硅，制备5种稀氧化铝悬浮液。所有四种样品具有10％的相同氧化铝浓度，但是具有不同的粘结剂浓度，基于氧化铝的重量计，粘结剂浓度分别是20％、30％、50％和100％，如表2所列。悬浮液的稳定性优良，并且样品保持超过4小时没有明显的分离。胶带测试显示出添加不超过50％的粘结剂的样品未通过测试，而具有100％粘结剂的样品勉强通过测试。

表2：BINDZIL 9950胶态二氧化硅和Sky Spring氧化铝粉末

实施例3

对实施例1和2中使用的相同类型的壁流式过滤基材进行乙醇基气溶胶沉积实验。

用乙醇[AR，国药控股股份有限公司(Sinopharm Group Co.LTD)]将150nm Al₂O₃的乙醇悬浮液(30重量％固体，北京德科纳米技术有限公司(Dk Nano technology Co.LTDhttp://www.nanoinglobal.com/en/ProductShow.asp？ID＝189)稀释到11重量％。添加Dowsil(陶熙)2405作为粘结剂。

使用两相流体喷嘴[1/4J-SS+SU11-SS，喷雾系统公司(Spraying Systems Co.)]对溶液进行雾化。雾化气体为91.5psi下的氮气，并且液体雾化速度为18ml/分钟。

在如图4所示的沉积腔室中干燥液滴。通过放置在腔室周围的加热器来加热气流和液滴。如图4所示的热源906a、906b和906c的设置温度为350℃、350℃和120℃。

通过风扇[TBR R11Q CL.HP，购自双城风机(上海)有限公司(Twin city fan(Shanghai)Co.Ltd.)]，以2518RPM驱动流动。总流动速率为21.5Nm³/h。在系统中吸取额外的空气以补足所需的总流量。最终的Al₂O₃负载为4.4g/部件。沉积后，在200℃下固化部件1小时。

接着，使用300nm中值的香烟烟雾微粒来测量过滤效率。上游浓度为30秒内500,000个颗粒，这等于约353个颗粒/cc，并且以0.1cfm流动速率进入到莱特浩斯手持式3016颗粒计数器中。收集30秒上游和30秒下游的颗粒数。在约1-2分钟内完成总测试。空速为51m³/h。基于在下游处微粒数浓度的减少来计算过滤效率。通过压差仪测量相同流动速率下的压降。过滤效率为80％，并且压降为195Pa。

实施例4

对壁流式过滤器进行水基气溶胶沉积实验。

使用两种Al₂O₃水性悬浮液。一种悬浮液是ALLIED 0.3μm氧化铝悬浮液，另一种是0.15μm氧化铝悬浮液(30重量％固体，北京德科纳米技术有限公司http://www.nanoinglobal.com/en/ProductShow.asp？ID＝189)。用去离子水稀释悬浮液，并且与粘结剂混合以形成如表3所示的溶液组合物。

使用两相流体喷嘴[1/4J-SS+SU11-SS，喷雾系统公司(Spraying Systems Co.)]对溶液进行雾化。雾化气体为氮气，调整液体压力以获得约10ml/分钟的液体流动速率，如表3所列。在如图1所示的沉积腔室中干燥液滴。通过放置在腔室周围的加热器来加热气流和液滴。如图4所示的热源906a、906b和906c的设置温度为350℃、350℃和300℃。通过风扇[TBR R11Q CL.HP，购自双城风机(上海)有限公司(Twin city fan(Shanghai)Co.Ltd.)]，以2518RPM驱动流动。总流动速率为21.5Nm³/h。在系统中吸取额外的空气以补足所需的总流量。

沉积后，在表3所列温度下固化部件1小时。使用300nm中值粒度的香烟烟雾微粒测量过滤效率。过程如上所述，FE和dP比较示于图12和13。相比于未经涂覆的蜂窝体，所有样品均具有更高的过滤效率。固化前与固化后差别很小。

表3：氧化铝气溶胶沉积和固化条件

图14A-D示出了由乙醇基和水基悬浮液形成的氧化铝附聚物的形貌的SEM图像。水基过程产生了小于10微米的附聚物，其类似于乙醇基过程(例如DK-2405-5％)。通过调整批料制剂(例如，降低氧化铝浓度)和雾化条件(例如，降低液体流动速率)，对使用DK粘结剂制备的水基样品控制附聚物尺寸，尤其是对由DK悬浮液制造的样品进行控制。

实施例5

购自西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich)的硅酸钠溶液是试剂级，并且包含约10.6％Na₂O和约26.5％SiO₂。其密度在25℃下为1.39g/mL并且pH值为12.9。购自北京德科纳米技术有限公司的氧化铝悬浮液(“DK悬浮液”)的固体浓度为21.7％，并且pH为约9，并且氧化铝纳米颗粒的尺寸为约150nm。通过使5克的DK悬浮液与表1所示的不同量的硅酸钠溶液混合，随后以3000rpm的速度涡旋混合10秒，制备七种样品。将得到的悬浮液施加在玻璃载片上以形成薄层涂层，随后进行热干燥步骤。胶带测试显示，不具有粘结剂或者具有5.1％的粘结剂的样品未通过测试，而具有大于或等于7.7％粘结剂的样品通过了测试。

表4：针对DK氧化铝悬浮液对硅酸钠进行粘结剂测试

实施例6

对壁流式过滤器进行一系列水基气溶胶沉积实验。壁流式过滤器的直径为4.055英寸(10.3cm)，长度为5.47英寸(13.9cm)，孔道/平方英寸(CPSI)为200，壁厚度为8密耳(203微米)，平均孔尺寸为14μm。对于表5所示的每个样品，使用相同的0.15μm的氧化铝悬浮液(21.7重量％固体，北京德科纳米技术有限公司http://www.nanoinglobal.com/en/ProductShow.asp？ID＝189)。用去离子水稀释悬浮液，并且与粘结剂混合以形成如表5所示的溶液组合物。

使用两相流体喷嘴[2050/70,1/4J-SS+SU11-SS，喷雾系统公司(SprayingSystems Co.)]对悬浮液进行雾化，雾化气体为氮气。通过注射泵，以10ml/分钟的流动速率将悬浮液输送到喷嘴，如表5所列。

在如图3所示的沉积腔室中形成液滴并且干燥成氧化铝附聚物。在出口端625之前的蒸发区段653中放置电阻加热带形式的热源606。通过加热发射器将干燥气体加热到220℃，并且将腔室混合温度维持在120℃以蒸发水，同时将腔室表面加热带设置在130℃。通过风扇[TBR R11Q CL.HP，购自双城风机(上海)有限公司(Twin city fan(Shanghai)Co.Ltd.)]，以2518的RPM驱动气流。总流动速率为40Nm³/h。在系统中吸取额外的空气以补足所需的总流量。沉积后，接着在250℃至1100℃范围内的不同温度下对部件进行1小时的热处理。

表5.用于通过乙醇基过程和水基过程制造一组过滤器实施方式的悬浮液组成和沉积过程参数。

	乙醇基	水基
			氧化铝固体负载重量％	11％	5％
粘结剂	2405	硅酸钠
			粘结剂浓度重量％(相对于氧化铝计)	15％	10％～30％
悬浮液流动速率(ml/分钟)	10	10
			雾化气体流动速率(Nm<sup>3</sup>/h)	5.00	5.00
总载气流(Nm<sup>3</sup>/h)	40	40
			加热发射器设置温度(℃)	220	220
腔室表面加热带设置温度(℃)	130	130

使用300nm中值粒度的香烟烟雾微粒测试过滤效率。过程如上所述，FE对比dP以及FE对比负载的情况示于图15A和图15B。相比于未经涂覆的壁流式过滤器，所有样品均具有更高的过滤效率。样品在固化前与固化后具有差别。在相似的过滤效率水平下，压降损失与乙醇基过程的相当。

使用二阶段水喷雾测试进行二阶段耐水性测试，并且在雾浸泡或完全水浸没然后完全干燥之前和之后测量完全水浸没的FE/dP性能。进行水喷雾测试以使得沉积的通道面对雾的流，因而沉积的附聚物直接接触和吸取水液滴(雾)，并且由于孔的毛细作用力，水液滴保持在孔中。二阶段水喷雾测试包括吸取15-20g水的第一阶段，以及吸取60-70g水的第二阶段(如果通过了第一阶段测试)。完全水浸没测试通过将过滤器完全浸没到水槽中几分钟并且基材吸水至少300g来进行。

图15A和15B示出了沉积物来自水基过程和乙醇基过程的部件在FE/dP性能以及FE作为沉积物负载的依赖方面的性能。表5中示出了悬浮液和加工条件。图15A显示出这两个过程具有类似的FE-dP趋势。图15B表明在相同的沉积物负载下，水性过程给出了更高的FE值。例如，对于3g/L的沉积物负载，水基过程产生了90％的FE，而乙醇基过程得到84％的FE。

图16A和16B示出了对于水基过程沉积物和乙醇基过程，在壁流式过滤器表面上形成的氧化铝附聚物的形貌和尺寸。可以看到，水基过程形成了堆积的球形附聚物的沉积微结构，其中，一些附聚物部分渗透到蜂窝壁的孔中。

对于这些具体实施例和这些具体的过程条件，观察到的另一个差异是水性过程比乙醇基过程得到更大的附聚物。如图16B所示，对于乙醇基过程和水性过程，附聚物尺寸分别为1.72μm和1.78μm。然而，改变流体流(气体和悬浮液)和喷嘴设计的进一步实验表明，在两种过程之间可实现相似的附聚物尺寸。

表6列出了分别用不同量的硅酸钠粘结剂——10重量％、20重量％和30重量％——制造的过滤器的FE/dP性能。

表6：用10％、20％和30％的硅酸钠粘结剂(以氧化铝的重量计)制造的过滤器部件的刚沉积的FE/dP性能

图16C是示出了水基和乙醇基实施例的附聚物尺寸分布的图。使用扫描电子显微镜测量附聚物尺寸。图16D是示出了这两个方法的实施方式之间的附聚物累积尺寸分布的图。乙醇基过程的数据以虚线示出，而水基过程的数据以实线示出。表7显示了针对两种过程的粒度的进一步细节。d10、d50和d90值是指10％、50％和90％的样品的沉积团由直径小于所提供的数值的颗粒组成。

表7

	乙醇基	水基
			d10，微米	0.752	1.099
d50，微米	1.083	1.72
			d90，微米	1.561	2.693

图17A和17B示出了热处理温度对耐水性的影响。除了一个样品L-0411-02之外，其他样品均用相同的5重量％氧化铝悬浮液和20重量％硅酸钠粘结剂制备，如表8所示。可以看到，在暴露于其中的一个耐水性测试(Neb-1、Neb-2、水浸没)之后，在高于或等于600℃，优选高于或等于650℃的温度下的热处理显著提高了FE性能的耐水性，优选FE下降小于6％。温度更高的热处理使得在暴露于水测试后FE减小得更少。例如，在完成了二阶段喷雾测试和完全水浸没测试后，经1100℃处理的过滤器没有FE下降，而经650℃处理的样品的净总下降为5.9％。经425℃处理的过滤器在暴露于水浸没后损失36％的净FE。在一些实施方式中，对包括附聚物并且所述附聚物包括1-15重量％氧化铝纳米颗粒和5-25重量％粘结剂的多孔陶瓷蜂窝体进行热处理，所述热处理通过下述进行：将包含氧化铝纳米颗粒的蜂窝体的温度升高到600至1200℃的最高温度，例如，650至1100℃，持续1至24小时的时间。

表8：通过水基过程以及在沉积后在不同温度下热处理所制造的样品列表。

已经发现，沉积后的热处理可能降低FE、dP、或者FE和dP二者，如图18A和18B所示。如图18A所示，对于表8的实施例，由于热处理，更低的处理温度造成更低的过滤效率下降(更小的FE下降)，例如，1100℃处理使过滤器的FE值减少6.3％，并且在650℃处理后，类似的氧化铝负载的过滤器经历约2％的FE下降(图18A中的这两个实施例显示出FE的净减少为2.2％-2.5％)。如图18B所示，针对表8的实施例的更低的处理温度显示出，对于更低的热处理温度(低于600℃，或者在400-600℃的范围内，其中，图18B显示了在425℃的热处理温度下的两个实施例)，过滤器上的压降增加，而更高的热处理温度使得压降相比于刚沉积状态减少，其中，图18B的实施例显示出对于大于600℃的热处理温度，压降减少10Pa或更多，其中图18B中的实施例对应于650℃、910℃和1100℃。因此，600-700℃，优选625-675℃的最大热处理温度显示出热处理后，FE有少的减小，以及压降有利地减小。

图19示出了在热处理以及每种耐久性(例如耐水性)测试后测得的烟雾FE数据。耐水性测试包括三步：1)第一喷雾测试，具有15-20g的水负载；2)第二水喷雾测试，具有60-70g的水负载；3)水浸泡测试，水负载>300g。在测试期间，经250℃处理的过滤器的总FE的净损失为1.66％，而经650℃处理的过滤器的总FE的净损失为8.74％。应注意，经250℃处理的样品在车辆测试和水测试之前的热封装期间已经暴露于650℃ 10小时，这有利于沉积物强度和耐水性。

实施例7——无机沉积物的形貌

该实施例证明了过滤制品(例如堵塞的蜂窝体)的形貌，制品在堵塞的蜂窝体的多孔壁之上和/或之中沉积有无机材料。所述形貌通过无机材料的气溶胶沉积过程实现。

对直径为4.252"，长度为4.724"，并且具有200CPSI，壁厚度为8密耳，且平均孔尺寸为13.5μm以及平均孔隙率为55％的壁流式过滤器基材进行乙醇基气溶胶沉积实验。沉积无机材料以使负载为6.95g/L。使用与图5所示的腔室相似的同流型腔室，其中，固体氧化铝(DK-2405)为11％，Dow 2405粘结剂为15％，喷嘴具有外部混合喷嘴(SU1A,2050/7)。液体流动速率为24g/分钟，并且以8g/分钟通过三个喷嘴。雾化气体的流动速率共计为30Nm³/小时，并且以10Nm³/小时通过三个喷嘴中的每个喷嘴。载气流动速率为70Nm³/小时。使用热发射器706a来升高喷嘴720上方的进口温度。热发射器706a的设置点为230℃以提供约150℃的测量温度。第一加热器706b设置在270℃(实际150℃)，第二加热器706c设置在300℃(实际155℃)并且第三加热器706d设置在300℃(实际120℃)。

获得如下的在壁流式过滤器上获得的含有气溶胶沉积的氧化铝的壁流式过滤器的SEM照片。

图20是进口通道的进口区域的顶视图的SEM照片；

图21是进口通道的进口区域的剖视侧视图的SEM照片；

图22是进口通道的中部区域的顶视图的SEM照片；

图23是进口通道的中部区域的剖视侧视图的SEM照片；

图24是进口通道的出口区域的顶视图的SEM照片；

图25是进口通道的出口区域的剖视侧视图的SEM照片；

图26是进口通道的出口区域的放大剖视侧视图的SEM照片；

图27是颜色反转的图26的SEM照片；

图28A是图27的SEM照片的一部分，其中，虚线包围聚集体1500；并且

图28B是形成由图28A的虚线勾勒出的聚集体1500区域的附聚物1502的示意图。

如在图26、27和28A-B中最清楚看到，多孔壁上的无机材料包括无机材料(在本具体实施例中为氧化铝)的微粒或一级颗粒，包括颗粒和粘结剂材料的微粒-粘结剂附聚物，以及微粒-粘结剂附聚物的聚集体。在堵塞的蜂窝体形式的过滤制品的多孔壁之中和/或之上的无机材料以附聚物和/或聚集体的“簇”或“链”存在。在一些实施方式中，所述簇或链提供了无机材料形貌，其是指形、原纤维形或海绵状中的一种或多种，例如，类似于海羊毛海绵的形貌。

对本领域的技术人员显而易见的是，可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动而不偏离要求保护的主题的精神和范围。因此，本说明书旨在覆盖本文所述的各个实施方式的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求书及其等同内容的范围之内。

Claims (113)

1.向包含多孔壁的堵塞的蜂窝体施加表面处理的方法，所述方法包括：

将无机材料的颗粒雾化成液体-微粒-粘结剂液滴，所述液体-微粒-粘结剂液滴包括水性载剂、粘结剂材料和颗粒；

从液滴蒸发基本上所有的水性载剂以形成包含颗粒和粘结剂材料的附聚物；

使附聚物沉积到堵塞的蜂窝体的多孔壁上；

其中，所沉积的附聚物被设置在多孔壁之上、或者之中、或者既在多孔壁之上又在多孔壁之中。

2.如权利要求1所述的方法，其中，雾化还包括：提供颗粒、水性载剂和粘结剂材料的悬浮液。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少一些附聚物粘附于多孔壁。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，粘结剂材料使附聚物具有粘着性。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使颗粒与水性载剂和粘结剂材料混合，以形成液体-微粒-粘结剂物流，并且将液体-微粒-粘结剂物流引导到雾化喷嘴中。

6.如前述权利要求所述的方法，其还包括：使液体-微粒-粘结剂液滴气溶胶化。

7.如前述权利要求所述的方法，其中，液体-微粒-粘结剂物流与雾化气体经由雾化喷嘴混合。

8.如前述权利要求所述的方法，其中，液体-微粒-粘结剂物流进入雾化喷嘴。

9.如权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，液体-微粒-粘结剂物流与雾化气体的混合发生在雾化喷嘴内。

10.如权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，液体-微粒-粘结剂物流与雾化气体的混合发生在雾化喷嘴外。

11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，雾化喷嘴在气溶胶化期间冷却。

12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将雾化喷嘴的温度保持在低于水性载剂的沸点。

13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，液滴气溶胶化并通过气态载体物流传送向堵塞的蜂窝体。

14.如前述权利要求所述的方法，其中，气态载体物流包括雾化气体和载气。

15.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在与液滴混合之前先加热气态载体物流。

16.如前述权利要求所述的方法，其中，将气态载体物流加热到大于或等于50℃至小于或等于500℃的温度。

17.如前述权利要求所述的方法，其中，将气态载体物流加热到大于或等于80℃至小于或等于300℃的温度。

18.如前述权利要求所述的方法，其中，将气态载体物流加热到大于或等于80℃至小于或等于150℃的温度。

19.如权利要求13至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，液滴和气态载体物流被传送通过导管，所述导管在堵塞的蜂窝体附近具有出口端。

20.如前述权利要求所述的方法，其中，在沉积步骤期间，导管与堵塞的蜂窝体密封性地流体连通。

21.如权利要求19至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过导管的总体积流量大于或等于5Nm³/小时并且/或者小于或等于200Nm³/小时。

22.如前述权利要求所述的方法，其中，总体积流量大于或等于20Nm³/小时并且/或者小于或等于100Nm³/小时。

23.如权利要求19至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述导管基本上是绝热的。

24.如权利要求19至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，导管壁的平均温度低于气态载体物流的温度。

25.如权利要求19至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，导管壁的平均温度高于气态载体物流的温度。

26.如前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括：利用多个雾化喷嘴雾化多个液体-微粒-粘结剂物流。

27.如权利要求19至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，多个雾化喷嘴在导管的腔室内均匀间隔。

28.如权利要求26所述的方法，其中所述多个雾化喷嘴中的每个雾化喷嘴向着导管的中心成角度。

29.如权利要求26至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，雾化气体促进将液体-微粒-粘结剂物流破碎成液滴。

30.如权利要求13至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使附聚物沉积到多孔壁上还包括：使气态载体物流穿过蜂窝体的多孔壁，其中，蜂窝体的壁过滤出至少一些的附聚物，这通过将被过滤的附聚物捕获在蜂窝体的壁上或壁中进行。

31.如权利要求13至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使附聚物沉积到多孔壁上包括：通过堵塞的蜂窝体的多孔壁，从气态载体物流过滤附聚物。

32.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，从沉积的附聚物移除粘结剂材料的有机组分。

33.如前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括：加热所沉积的附聚物。

34.如前述权利要求所述的方法，其中，加热所沉积的附聚物从所沉积的附聚物中燃烧掉或挥发掉粘结剂材料的有机组分。

35.如前述权利要求所述的方法，其中，加热附聚物使得所沉积的附聚物中的粘结剂材料的无机组分与蜂窝体的多孔壁物理粘结。

36.如权利要求34至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，加热附聚物使得所沉积的附聚物中的粘结剂材料的无机组分在蜂窝体的多孔壁上形成多孔无机结构。

37.如权利要求14所述的方法，其中，载气是氮气。

38.如权利要求14所述的方法，其中，载气基本上由惰性气体组成。

39.如权利要求14所述的方法，其中，载气主要是一种或多种惰性气体。

40.如权利要求14所述的方法，其中，载气主要是氮气。

41.如权利要求14所述的方法，其中，载气主要是空气。

42.如权利要求14所述的方法，其中，载气基本上由氮气或空气组成。

43.如权利要求14所述的方法，其中，载气是干燥的。

44.如权利要求14所述的方法，其中，载气包括小于5重量％的水蒸气。

45.如权利要求19至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在进入到导管的腔室后，载气基本上不包括液体载剂。

46.如权利要求19至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，导管包括蒸发区段，其具有轴向长度，所述蒸发区段被构造用于允许从附聚物蒸发大部分或所有的水性载剂。

47.如权利要求19至权利要求46中任一项所述的方法，其中，液滴的路径和气态载体物流的路径在进入导管的蒸发区段之前基本上互相垂直。

48.如权利要求19至权利要求46中任一项所述的方法，其中，液滴的路径和气态物流的路径在进入导管的蒸发区段之后基本上互相平行。

49.如权利要求19至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，载气以围绕喷嘴的环流，以围绕喷嘴端部处的液滴的同流被输送到导管的腔室。

50.如权利要求19至46中任一项所述的方法，其中，液滴的路径和载气的路径在进入导管的蒸发区段之前基本上互相垂直。

51.如权利要求19至46中任一项所述的方法，其中，液滴的路径和载气的路径在进入导管的蒸发区段之后基本上互相平行。

52.如权利要求19所述的方法，其中，导管包括在喷嘴下游的扩散区域。

53.如权利要求19所述的方法，其中，所述导管包括会聚区段，其用于接合蜂窝体的近端。

54.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，堵塞的蜂窝体包括进口通道和出口通道，所述进口通道在蜂窝体的远端处被堵塞，所述出口通道在蜂窝体的近端处被堵塞。

55.如前述权利要求所述的方法，其中，附聚物沉积在限定了进口通道的壁上。

56.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，水性载剂的蒸汽压大于在气态载体物流的温度下水的蒸汽压。

57.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，水性载剂基本上由沸点低于气态载体物流温度下水的沸点的材料组成。

58.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，附聚物包括d50大于1.5微米且小于5微米，d90大于2微米且小于5微米，并且d10大于1微米且小于2微米的粒度。

59.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，附聚物形成了堆积的球形附聚物的沉积微结构。

60.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，附聚物是密堆积的。

61.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，水性载剂基本上由水组成。

62.如权利要求13至61中任一项所述的方法，其中，气态载体物流在基本上平行于重力的方向上离开腔室。

63.如权利要求13至61中任一项所述的方法，其中，气态载体物流在基本上向下的方向上离开腔室。

64.如权利要求13至61中任一项所述的方法，其中，气态载体物流在基本上向上的方向上离开腔室。

65.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，液体-微粒-粘结剂液滴通过多个喷嘴被引导到腔室中。

66.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，液体-微粒-液滴的平均尺寸大于或等于1μm且小于或等于15μm。

67.如前述权利要求所述的方法，其中，液体-微粒-液滴的平均尺寸大于或等于2μm且小于或等于8μm。

68.如前述权利要求所述的方法，其中，液体-微粒-液滴的平均尺寸大于或等于4μm且小于或等于8μm。

69.如前述权利要求所述的方法，其中，液体-微粒-液滴的平均尺寸大于或等于4μm且小于或等于6μm。

70.向包含多孔壁的堵塞的蜂窝体施加表面处理的方法，所述方法包括：

使无机材料的颗粒与水性载剂和粘结剂材料混合以形成液体-微粒-粘结剂物流；

使液体-微粒-粘结剂物流与雾化气体混合；

将液体-微粒-粘结剂物流引导到雾化喷嘴中，从而将颗粒气溶胶化成包含水性载剂、粘结剂材料和颗粒的液体-微粒-粘结剂液滴；

通过气态载体物流，经由导管将液滴传送向堵塞的蜂窝体，所述导管在堵塞的蜂窝体附近具有出口端，其中，气态载体物流包括载气和雾化气体；

从液滴蒸发基本上所有的水性载剂以形成包含颗粒和粘结剂材料的附聚物；以及

使附聚物沉积到堵塞的蜂窝体的多孔壁上；

其中，所沉积的附聚物被设置在多孔壁之上、或者之中、或者既在多孔壁之上又在多孔壁之中。

71.如权利要求70所述的方法，其中，在沉积步骤期间，导管与堵塞的蜂窝体密封性地流体连通。

72.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，载气以围绕喷嘴的环流，以围绕喷嘴端部处的液滴的同流被输送到导管的腔室。

73.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述导管包括会聚区段，其用于接合蜂窝体的近端。

74.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述导管包括圆形截面形状。

75.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，液体-微粒-粘结剂物流与雾化气体的混合发生在雾化喷嘴外。

76.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，雾化喷嘴是收缩喷嘴。

77.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，颗粒气溶胶化成液体-微粒-粘结剂液滴包括：用多个雾化喷嘴气溶胶化多个液体-微粒-粘结剂物流。

78.如前述权利要求所述的方法，其中，多个雾化喷嘴在导管的腔室内均匀间隔。

79.如前述权利要求所述的方法，其中，所述多个雾化喷嘴中的每个雾化喷嘴向着导管的中心成角度。

80.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，针对多个堵塞的蜂窝体半连续地进行使附聚物沉积到堵塞的蜂窝体的多孔壁上。

81.如前述权利要求所述的方法，其还包括：解密封具有附聚物的第一堵塞的蜂窝体与导管之间的流体连通，以及接合与导管密封性流体连通的第二堵塞的蜂窝体。

82.如权利要求81所述的方法，其中，在第一堵塞的蜂窝体解密封后的小于或等于30秒内接合第二堵塞的蜂窝体。

83.如前述权利要求所述的方法，其中，在第一堵塞的蜂窝体解密封后的小于或等于15秒内接合第二堵塞的蜂窝体。

84.如前述权利要求所述的方法，其中，在第一堵塞的蜂窝体解密封后的小于5秒内接合第二堵塞的蜂窝体。

85.如前述权利要求所述的方法，其中，在第一堵塞的蜂窝体解密封后的小于2秒内接合第二堵塞的蜂窝体。

86.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以基本上恒定的流动速率将液体-微粒-粘结剂物流引导到雾化喷嘴。

87.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，无机材料颗粒与水性载剂和粘结剂材料的混合通过机械搅拌进行。

88.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在大于或等于90psi的压力下独立地提供雾化气体和载气。

89.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在小于或等于125psi的压力下各自独立地提供雾化气体和载气。

90.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将雾化喷嘴的温度保持在低于水性载剂的沸点。

91.如权利要求70至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在与液滴混合之前先加热气态载体物流。

92.向包含多孔壁的堵塞的蜂窝体施加表面处理的方法，所述方法包括：

使雾化气体与液体-微粒-粘结剂物流混合，所述液体-微粒-粘结剂物流包括无机材料的颗粒、水性载剂和粘结剂材料；

将液体-微粒-粘结剂物流引导到雾化喷嘴中，从而将颗粒气溶胶化成包含水性载剂、粘结剂材料和颗粒的液体-微粒-粘结剂液滴；

通过气态载体物流，经由导管将液滴传送向堵塞的蜂窝体，所述导管在堵塞的蜂窝体附近具有出口端，其中，气态载体物流包括载气和雾化气体；

载气以围绕喷嘴的环流，以围绕喷嘴端部处的液滴的同流被输送到导管的腔室；

从液滴蒸发基本上所有的水性载剂以形成包含颗粒和粘结剂材料的附聚物；以及

使附聚物沉积到堵塞的蜂窝体的多孔壁上；

其中，所沉积的附聚物被设置在多孔壁之上、或者之中、或者既在多孔壁之上又在多孔壁之中；并且

其中，在沉积步骤期间，导管与容纳堵塞的蜂窝体的沉积区密封性地流体连通。

93.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，针对多个堵塞的蜂窝体半连续地进行使附聚物沉积到堵塞的蜂窝体的多孔壁上。

94.如前述权利要求所述的方法，其还包括：解密封导管与沉积区之间的流体连通，将具有沉积的附聚物的第一堵塞的蜂窝体移动到远离导管的位置，以及接合与导管密封性流体连通的第二堵塞的蜂窝体。

95.如权利要求92至前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括以下特征中的一个或者组合：

导管包括会聚区段，其用于接合蜂窝体的近端；

导管包括圆形截面形状；

雾化喷嘴是收缩喷嘴；

雾化喷嘴是外部混合喷嘴；

多个雾化喷嘴，其气溶胶化多个液体-微粒-粘结剂物流；

机械搅拌器，其使无机材料的颗粒与水性载剂和粘结剂材料混合以形成液体-微粒-粘结剂物流；

泵，其以基本上恒定的流动速率将液体-微粒-粘结剂物流引导到雾化喷嘴；

升压机，其以大于或等于90psi的压力独立地提供雾化气体和载气；

在堵塞的蜂窝体的外直径与沉积区的内直径之间的可充气的密封；和

阀，当具有沉积的附聚物的第一堵塞的蜂窝体与导管之间解密封流体连通时，所述阀覆盖导管的开口端。

96.一种用于向包含多孔壁的堵塞的蜂窝体施加表面处理的设备，所述设备包括：

导管，其从第一端到第二端具有圆形截面形状；

沉积区，其用于容纳堵塞的蜂窝体，所述堵塞的蜂窝体与导管在导管的第二端处流体连通；和

与导管的腔室流体连通的雾化喷嘴。

97.如权利要求96所述的设备，所述设备还包括以下特征中的一种或组合：

导管包括会聚区段，其用于接合沉积区；

雾化喷嘴是收缩喷嘴；

雾化喷嘴是外部混合喷嘴；

多个雾化喷嘴；

液体-微粒-粘结剂物流供给源在与雾化喷嘴流体连通的导管的第一端处或附近，所述液体-微粒-粘结剂物流供给源包括机械搅拌器，其将无机材料的颗粒与水性载剂和粘结剂材料混合，和或泵，其以基本上恒定的流动速率将液体-微粒-粘结剂物流引导到雾化喷嘴；

升压机，其以大于或等于90psi的压力向喷嘴提供雾化气体；

在堵塞的蜂窝体的外直径与沉积区的内直径之间的可充气的密封；和

阀，当具有沉积的附聚物的堵塞的蜂窝体与导管之间解密封流体连通时，所述阀覆盖导管的开口端。

98.一种过滤制品，其包括：

蜂窝过滤体，所述蜂窝过滤体包括具有孔的多孔壁；和

无机沉积物，其包括设置在蜂窝过滤体内的无机材料纳米颗粒和粘结剂；

其中，无机沉积物包括无机材料纳米颗粒和粘结剂的聚集的附聚物的网络，所述粘结剂包括水溶性粘结剂。

99.如权利要求98所述的过滤制品，其中，附聚物包括无机材料的纳米颗粒，并且附聚物网络包括附聚物的聚集体。

100.如权利要求99所述的过滤制品，其中，附聚物的网络包括聚集体的簇或链。

101.如权利要求100所述的过滤制品，其中，簇或链的至少一部分被设置在多孔壁表面之中或之下的孔内，簇或链的至少一部分被设置在多孔壁的表面上。

102.如权利要求100或101所述的过滤制品，其中，一部分的簇是多孔簇，其包括暴露的附聚物聚集体。

103.如权利要求102所述的过滤制品，其中，多孔簇包括一个或多个具有两个或更多个附聚物的链，每个链从多孔壁以向外的方向延伸。

104.如权利要求102所述的过滤制品，其中，多孔簇包括多个向外延伸的链，其一起提供类似于由指、丛簇和海绵组成的组中的成员的形貌。

105.如权利要求98-104中任一项所述的过滤制品，其中，无机材料包括陶瓷颗粒、金属氧化物颗粒和耐火金属氧化物颗粒中的一种或多种。

106.如权利要求98-105中任一项所述的过滤制品，其中，无机材料包括氧化铝。

107.如权利要求98-106中任一项所述的过滤制品，其中，无机材料以0.1-20g/L至0.1-5g/L的负载存在于蜂窝过滤体上。

108.如权利要求98-107中任一项所述的过滤制品，其中，无机材料以0.1-5g/L至0.1-2g/L的负载存在于蜂窝过滤体上。

109.如权利要求98-108中任一项所述的过滤制品，其中，水溶性粘结剂包括含硅粘结剂。

110.如权利要求98-109中任一项所述的过滤制品，其中，粘结剂包括硅酸盐或铝酸盐。

111.如权利要求98-110中任一项所述的过滤制品，其中，粘结剂包括硅酸钠。

112.如权利要求98-111中任一项所述的过滤制品，其中，粘结剂以无机材料的5重量％至约30重量％的量存在于蜂窝过滤体上。

113.如权利要求98-112中任一项所述的过滤制品，其中，无机沉积物不含稀土氧化物、铂系金属和分子筛。

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