CN113530646B - 排气净化装置及其制造方法 - Google Patents
排气净化装置及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113530646B CN113530646B CN202110406254.3A CN202110406254A CN113530646B CN 113530646 B CN113530646 B CN 113530646B CN 202110406254 A CN202110406254 A CN 202110406254A CN 113530646 B CN113530646 B CN 113530646B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst layer
- inflow
- unit
- outflow
- side catalyst
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 344
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 130
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 53
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 86
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 76
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 48
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 14
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000002459 porosimetry Methods 0.000 claims description 6
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 claims 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 abstract description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 225
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 113
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 65
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 62
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 18
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 15
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 7
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 6
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- VXNYVYJABGOSBX-UHFFFAOYSA-N rhodium(3+);trinitrate Chemical compound [Rh+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VXNYVYJABGOSBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 241000380131 Ammophila arenaria Species 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000505 Al2TiO5 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N Oxozirconium Chemical compound [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- DDPNPTNFVDEJOH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Zr+4].[O-2].[Ce+3] Chemical compound [O-2].[Zr+4].[O-2].[Ce+3] DDPNPTNFVDEJOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N propan-2-yl (e)-but-2-enoate Chemical compound C\C=C\C(=O)OC(C)C AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium(II) oxide Chemical compound [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F01N3/18—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 methods of operation; Control
- F01N3/20—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 methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
-
- 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
- F01N3/2835—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support fibrous
-
- 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
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/038—Precipitation; Co-precipitation to form slurries or suspensions, e.g. a washcoat
-
- 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
- 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
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
-
- 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
- B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- 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
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/657—Pore diameter larger than 1000 nm
-
- 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
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
-
- 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
-
- 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
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0244—Coatings comprising several layers
-
- 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
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0248—Coatings comprising impregnated particles
-
- 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
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
- F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
-
- 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
-
- 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
- B01D2255/209—Other metals
- B01D2255/2092—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/902—Multilayered catalyst
- B01D2255/9022—Two layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/908—O2-storage component incorporated in the catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/92—Dimensions
- B01D2255/9202—Linear dimensions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/92—Dimensions
- B01D2255/9205—Porosity
-
- 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
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/63—Pore volume
- B01J35/638—Pore volume more than 1.0 ml/g
-
- 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
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
-
- 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
- F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
-
- 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
- F01N2330/10—Fibrous material, e.g. mineral or metallic wool
-
- 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
- F01N2510/0682—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings having a discontinuous, uneven or partially overlapping coating of catalytic material, e.g. higher amount of material upstream than downstream or vice versa
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)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明涉及一种排气净化装置，其具备蜂窝基材和流入单元侧催化剂层，蜂窝基材具有多孔质的隔壁，由该隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元，多个单元包括隔着隔壁相邻的流入单元和流出单元，流入单元的流入侧端敞开、且流出侧端密封，流出单元的流入侧端密封、且流出侧端敞开，流入单元侧催化剂层从隔壁的流入侧端起设在流入单元侧的隔壁的表面上，流入单元侧催化剂层的空隙率为特定范围。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂被设在壁流结构的过滤器的排气净化装置及其制造方法。
背景技术
从汽车等的内燃机排出的排气中，包含成为大气污染原因的以碳为主成分的粒子状物质(PM：Particulate Meter，以下有时简称为“PM”)和作为不燃成分的灰烬等。壁流结构的过滤器被广泛用作用于从排气中收集并除去PM的过滤器。
壁流结构的过滤器通常具备蜂窝基材，蜂窝基材具有多孔质的隔壁，由该隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元，多个单元包括隔着隔壁相邻的流入单元和流出单元。并且，流入单元的流入侧端敞开、且流出侧端密封，流出单元的流入侧端密封、且流出侧端敞开。因此，从流入侧端流入到流入单元的排气通过透过隔壁而流入到流出单元，从流出单元的流出侧端排出。然后，排气透过隔壁时，PM在隔壁的气孔内被收集。作为壁流结构的过滤器，例如已知柴油机用的柴油颗粒过滤器(DPF)和汽油发动机用的汽油颗粒过滤器(GPF)等。
另一方面，排气中除PM之外还包含一氧化碳(CO)、烃(HC)、氮氧化物(NOx)等有害成分。有害成分可以通过涂布有贵金属催化剂等催化剂的过滤器从排气中除去。
近年来，为了从排气中除去PM和有害成分这两者，使用了在壁流结构的过滤器设有催化剂的排气净化装置。例如，在国际公开第2018/173557号记载了一种排气净化用催化剂，其被配置在内燃机的排气通路，净化从该内燃机排出的排气，该排气净化用催化剂具备壁流结构的基材、第1催化剂层和第2催化剂层，基材具有分隔入侧单元和出侧单元的多孔质隔壁，入侧单元仅排气流入侧端敞开且沿基材的延伸方向延伸，出侧单元仅排气流出侧的端部敞开且沿所述延伸方向延伸，第1催化剂层在所述隔壁的所述入侧单元一侧的表面，从所述排气流入侧的端部沿着所述延伸方向以比所述隔壁的总长度LW短的长度形成，第2催化剂层在所述隔壁的内部，在面向所述出侧单元的区域的至少一部分，从所述排气流出侧的端部沿着所述延伸方向形成。
日本特开2018-187595记载了一种排气净化催化剂装置，其具有蜂窝基材和入口侧被覆层，所述蜂窝基材具有由多孔质的隔壁划分出的多个单元，这多个单元包括在排气流的上游侧敞开且下游侧密封的入口侧单元、以及排气流动的上游侧密封且在下游侧敞开的出口侧单元，由此，流入到所述入口侧单元排气通过所述隔壁从出口侧单元排出，所述入口侧被覆层存在于所述入口侧单元的隔壁的表面侧，使用彼尔姆气孔计由气泡点法测定的隔壁的贯穿细孔径分布中，4μm～9μm的贯穿细孔的比例为80体积％以上，并且使用压汞仪由水银压入法测定的峰细孔径比使用彼尔姆气孔计由气泡点法测定的峰贯穿细孔径大3.0μm以上。
发明内容
但是，即使采用这种技术，也不足以充分满足近年来有关净化性能的要求水平，还存在改善的余地。
本发明提供一种排气净化装置，其在催化剂被设在壁流结构的过滤器的排气净化装置中，能够进一步提高净化性能。
图1A表示催化剂被设在直流结构的蜂窝基材上的排气净化装置的单元中的排气流动的一例，图1B表示催化剂被设在壁流结构的过滤器的排气净化装置的单元中的排气流动的一例。
一般而言，在具有如图1A所示的直流结构的排气净化装置中，排气如图1A中的箭头所示那样在排气净化装置中流动而不会穿越隔壁。因此，向蜂窝基材的壁面形成催化剂层时，通过在浆料中添加造孔材料能够增加催化剂层的空隙率，其结果，能够提高排气在催化剂层中的扩散性，能够提高催化剂的净化性能。
另一方面，在具有如图1B所示的壁流结构的排气净化装置中，如图1B中的箭头所示，排气穿越隔壁在排气净化装置中流动。因此，在向蜂窝基材的隔壁上形成催化剂层时，如果在浆料中加入过多的造孔材料，则催化剂层的空隙率变得过高，如图1B中用附带叉标记的箭头表示的那样，排气通过流入单元的流入侧端附近的隔壁排出，即，排气被排出而没有在催化剂层中扩散。其结果，排气无法与轴向的催化剂层充分反应，催化剂的净化性能降低。
本发明人对用于解决所述课题的手段进行了各种研究，结果发现在具备蜂窝基材和流入单元侧催化剂层的壁流结构的过滤器中设有催化剂的排气净化装置中，通过将流入单元侧催化剂层的空隙率调整到特定范围，能够提高排气的净化性能，从而完成了本发明。
(1)本发明的一方式涉及一种具备蜂窝基材和流入单元侧催化剂层的排气净化装置。
蜂窝基材具有多孔质的隔壁，由该隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元，
多个单元包括隔着隔壁相邻的流入单元和流出单元，
流入单元的流入侧端敞开、且流出侧端密封，
流出单元的流入侧端密封、且流出侧端敞开，
流入单元侧催化剂层从隔壁的流入侧端起设在流入单元侧的隔壁的表面上，
对流入单元侧催化剂层的截面的扫描型电子显微镜(SEM)图像进行二值化处理时，流入单元侧催化剂层的空隙率为0.1％～8％。
(2)采用压汞测孔法测定时，流入单元侧催化剂层的基于细孔径4μm～10μm的细孔得到的空隙率可以为1％～5％。
(3)流入单元侧催化剂层可以在流入单元侧的隔壁的表面上从隔壁的流入侧端起设置到蜂窝基体的延伸方向的总长度的5％～90％的位置。
(4)流入单元侧催化剂层的含量可以在蜂窝基材的设有流入单元侧催化剂层的部分的每1L体积中为30g～150g。
(5)排气净化装置可以还具备流出单元侧催化剂层，该流出单元侧催化剂层从隔壁的流出侧端起设在流出单元侧的隔壁的表面上。
(6)本发明的第2方式涉及上述第1方式的排气净化装置的制造方法。
该制造方法包括：向蜂窝基材的流入单元内供给流入单元侧催化剂层形成用浆料从而形成浆料流入单元侧催化剂层；以及对形成有浆料流入单元侧催化剂层的蜂窝基材进行烧成。
流入单元侧催化剂层形成用浆料包含相对于流入单元侧催化剂层的总重量为1重量％～3重量％的造孔材料。
(7)造孔材料是纤维状造孔材料，造孔材料的平均直径为0.7μm～15μm，造孔材料的平均纵横比为9～40。
根据本发明，提供一种催化剂被设在壁流结构的过滤器的排气净化装置，其进一步提高了净化性能。
附图说明
以下，参照附图说明本发明的示范性实施例的特征、优点、技术和产业意义，相同的数字表示相同的标记。
图1A是示意性地表示在直流结构的蜂窝基材设有催化剂的排气净化装置的单元中的排气流动的一例的图，图1B是表示在壁流结构的过滤器设有催化剂的排气净化装置的单元中的排气流动的一例的图。
图2是表示本发明的排气净化装置的一例的图。
图3是表示造孔材料的量与通过对SEM图像进行二值化处理而求得的空隙率的关系的图。
图4是表示有无造孔材料引起的由压汞测孔法测定的空隙率差异的图。
图5A是示意性地表示实施例和比较例中使用的壁流结构的蜂窝基材的外观的图，图5B是示意性地表示在实施例和比较例中制造出的排气净化装置的催化剂构成的图。
图6是示意性地表示实施例、比较例和参考例中制造出的排气净化装置的评价中的评价设计方案的图。
图7是表示造孔材料的量与各排气净化装置的NOx最大净化率的关系的图。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的优选实施方式。本说明书中，适当参照附图说明本发明的特征。附图中，为了明确化而将各部分的尺寸和形状夸大表示，并未准确描绘实际的尺寸和形状。因此，本发明的技术范围不限于这些附图所示的各部分的尺寸和形状。再者，本发明的排气净化装置及其制造方法不限定于下述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，能够以施加了本领域技术人员可进行的变形、改良等的各种形式来实施。
本发明涉及排气净化装置，其具备蜂窝基材和流入单元侧催化剂层，蜂窝基材具有多孔质的隔壁，由该隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元，多个单元包括隔着隔壁相邻的流入单元和流出单元，流入单元的流入侧端敞开、且流出侧端密封，流出单元的流入侧端密封、且流出侧端敞开，流入单元侧催化剂层从隔壁的流入侧端起设在流入单元侧的隔壁的表面上，流入单元侧催化剂层的空隙率为特定范围。
详细说明本发明的排气净化装置的各结构。
1.蜂窝基材
蜂窝基材具有多孔质的隔壁，由该隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元。并且，多个单元包括隔着隔壁相邻的流入单元和流出单元，流入单元的流入侧端敞开、且流出侧端密封，流出单元的流入侧端密封、且流出侧端敞开。蜂窝基材是所谓的壁流型的蜂窝基材。
在此，“流入侧”是指排气在排气净化装置中流入的一侧，“流出侧”是指排气在排气净化装置中流出的一侧。
蜂窝基材是框部与将框部的内侧空间划分为蜂窝状的隔壁一体形成的基材。
蜂窝基材的轴向长度没有特别限定，可以使用一般的长度，通常为10mm～500mm，优选为50mm～300mm。蜂窝基材的容量、即单元的总体积没有特别限定，可以使用一般的容量，但通常为0.1L～5L。
蜂窝基材的材料没有特别限定，可以使用一般的材料，例如可举堇青石、碳化硅(SiC)、钛酸铝等陶瓷、不锈钢等合金等。
框部的形状没有特别限定，可以使用一般的形状，例如除了圆筒形以外，可举椭圆筒形、多边筒形等筒形。框部的其他结构没有特别限定，可以使用一般的结构。
隔壁的形状没有特别限定，可以使用一般的形状。隔壁的延伸方向没有特别限定，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，通常与隔壁的延伸方向大致相同。在此，"延伸方向"是指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。隔壁的延伸方向的长度没有特别限定，通常与蜂窝基材的轴向长度大致相同。隔壁的厚度没有特别限定，可以使用一般的厚度，通常为50μm～2000μm，优选为100μm～1000μm。通过隔壁的厚度在这些范围内，能够在确保基材强度的同时获得足够的PM收集性能，能够充分抑制压力损失。
隔壁具有排气能够透过的多孔质结构。隔壁的气孔率没有特别限定，可以使用一般的气孔率，通常为40％～70％，优选为50％～70％。通过使气孔率在这些范围的下限以上，能够高效地抑制压力损失，通过气孔率在这些范围的上限以下，能够确保足够的机械强度。隔壁的气孔的平均孔径没有特别限定，可以使用一般平均孔径，通常为1μm～60μm，优选为5μm～30μm。通过气孔的平均孔径在这些范围内，能够获得足够的PM收集性能，能够充分抑制压力损失。再者，"隔壁的气孔的平均孔径"是指例如使用彼尔姆气孔计由气泡点法测定出的孔径。
流入单元和流出单元是通过隔壁对框部的内侧空间进行划分而形成的，隔着隔壁相邻。流入单元和流出单元通常是与延伸方向垂直的方向被隔壁包围。
流入单元通常是流出侧端被密封部密封。流出单元通常是流入侧端被密封部密封。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，通常为2mm～20mm。密封部的材料没有特别限定，可以是一般的材料。
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，可以使用一般的形状，可以考虑透过排气净化装置的排气的流量和成分等适当设定。作为截面形状，例如可举正方形等的矩形、包含六边形等的多边形、圆形等。流入单元和流出单元的垂直于延伸方向的截面面积没有特别限定，可以使用一般的截面面积，通常为1mm2～7mm2。流入单元和流出单元的延伸方向的长度没有特别限定，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后的长度大致相同。流入单元和流出单元的配置方式可举交替配置流入单元和流出单元的方格图案之类的方式。
2.流入单元侧催化剂层
在本发明的排气净化装置中，流入单元侧催化剂层从隔壁的流入侧端起设在流入单元侧隔壁的表面上。
在此，流入单元侧催化剂层设在流入单元侧的隔壁的表面上的方式，是指流入单元侧催化剂层在隔壁的外部，以与流入单元侧的隔壁表面接触的方式设置，也称为"On-wall"。
在对流入单元侧催化剂层的截面的扫描电子显微镜(SEM)图像进行二值化处理的情况下，流入单元侧催化剂层的空隙率为0.1％～8％，优选为1％～5％。
在此，"对流入单元侧催化剂层的截面的SEM图像进行二值化处理"，详细而言如下地实施。
(1)对于流入单元侧催化剂层的截面，拍摄SEM的反射电子像(倍率：3000倍)，使用分析软件例如WinROOF对拍摄的SEM图像进行二值化，区分出流入单元侧催化剂层中的气孔。
(2)求得(1)中区分出的气孔的流入单元侧催化剂层总面积中的比例(％)。
(3)在10个图像中实施(1)和(2)的步骤，求得平均值。
流入单元侧催化剂层具有由所述空隙率规定的量的细孔。流入单元侧催化剂层中的细孔，由细孔径4μm以下的小细孔、细孔径4μm～10μm的中细孔和细孔径10μm以上的大细孔构成。当采用压汞测孔法测定时，流入单元侧催化剂层的基于细孔径4μm～10μm的中细孔得到的空隙率通常为1％～5％，优选为3％～5％。通过流入单元侧催化剂层中的细孔径4μm～10μm的中细孔的比例变为所述范围，排气在流入单元侧催化剂层中的扩散变得高效。
排气从流入单元流入，穿越隔壁后从流出单元排出。排气中的有害成分被流入单元侧催化剂层中的催化剂除去，排气中的PM在隔壁中被收集。也就是说，为了高效地净化排气，期望排气在与流入单元侧催化剂层充分接触之后穿越隔壁。在本发明中，通过在流入单元设置流入单元侧催化剂层，流入单元侧隔壁的气孔被流入单元侧催化剂层堵塞。因此，大部分排气不会穿越流入单元的流入侧端附近的隔壁而是在流入单元侧催化剂层中前进并被净化后，通过隔壁而收集PM。此外，在本发明中，通过流入单元侧催化剂层的空隙率被调整到所述范围，即，通过流入单元侧催化剂层具有由该空隙率规定的量的细孔，由该细孔使排气在流入单元侧催化剂层中的扩散效率提高，其结果，流入单元侧催化剂层的催化剂利用率提高，排气净化率也提高。再者，如果流入单元侧催化剂层的空隙率变得过高，则排气恐怕会穿过流入单元的流入侧端附近的隔壁而排出，但通过流入单元侧催化剂层的空隙率的上限值由所述值确定，可抑制排气穿过流入单元的流入侧端附近的隔壁而排出。
流入单元侧催化剂层的延伸方向的长度为蜂窝基材的延伸方向的总长度的通常5％～90％，优选10％～90％，更优选20％～80％，进一步优选20％～50％。通过长度超过或为这些范围的下限以上，即使在高负荷运转条件下排气的流速高的状况下，也能够通过充分延长排气对流入单元侧催化剂层的接触时间来提高净化性能。通过长度为这些范围的上限以下，能够高效地抑制压力损失，而且作为隔壁上的未配置流入单元侧催化剂层的区域的延伸方向的长度，能够确保超过预想的灰尘的堆积厚度的长度。
流入单元侧催化剂层的厚度没有特别限定，可以使用一般的厚度，例如优选为隔壁厚度的5％～30％的范围。通过厚度为这些范围的下限以上，能够高效地抑制排气从流入单元的流入侧端附近的隔壁透过。再者，流入单元侧催化剂层的厚度范围的上限可以考虑压力损失等适当设置。
流入单元侧催化剂层通常包含催化剂金属粒子和担载催化剂金属粒子的载体。流入单元侧催化剂层例如是担载有催化剂金属粒子的催化剂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，可以使用一般的材料，例如可举铑(Rh)、钯(Pd)、铂(Pt)等贵金属等。催化剂金属粒子的材料可以是1种金属或2种以上的金属，也可以是含有2种以上金属的合金。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，可以使用一般的平均粒径，通常为0.1nm～20nm。通过平均粒径为该范围的上限以下，能够增大与排气的接触面积。再者，催化剂金属粒子的平均粒径例如是指根据由透射型电子显微镜(TEM)测定的粒子的面积求得的等效圆直径的平均值。
催化剂金属粒子的含量没有特别限定，可以使用一般的含量，虽然根据催化剂金属粒子的材料而不同，但例如当材料为Pd、Pt或Rh的情况下在每1L蜂窝基材通常为0.05g～5g。通过含量该范围的下限以上，可得到足够的催化作用，通过含量为该范围的上限以下，能够抑制催化剂金属粒子的晶粒生长，同时在成本方面变得有利。在此，每1L体积的催化剂金属粒子的蜂窝基材的含量是指流入单元侧催化剂层所含有的催化剂金属粒子的重量除以蜂窝基材的体积(L)而得到的值。
载体的材料没有特别限定，可以使用一般的材料，例如可举氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铈(CeO2)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)等金属氧化物，或者例如氧化铈-氧化锆(CeO2-ZrO2)复合氧化物或它们的固溶体等。作为载体的材料，可以是它们之中的1种或2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，可以使用一般的形状，优选粉末状。通过将载体的形状设为粉末状，能够确保更大的比表面积。粉末状载体的平均粒径没有特别限定，通常为0.01μm～20μm。通过平均粒径为该范围的下限以上，可得到足够的耐热特性，通过平均粒径为该范围的上限以下，充分确保催化金属粒子的分散性从而能够高效地提高净化性能。再者，"粉末状载体的平均粒径"是指例如在粒度分布中采用激光衍射散射法求得的中位径。
催化剂金属粒子相对于催化剂金属粒子和载体的合计重量的重量比没有特别限定，可以使用一般的重量比，通常为0.01重量％～10重量％。通过重量比为该范围的下限以上，可得到足够的催化作用，通过重量比为该范围的上限以下，能够抑制催化剂金属粒子的晶粒生长，同时在成本方面变得有利。
使催化剂金属离子担载于载体的方法没有特别限定，可以采用一般的方法，例如可举在含有催化剂金属盐(例如硝酸盐等)或催化剂金属络合物(例如四氨基络合物等)的水溶液中浸渗载体后，进行干燥并烧成的方法等。
流入单元侧催化剂层除了催化剂金属粒子和载体以外，可以包含未担载催化剂金属粒子的助催化剂。助催化剂没有特别限定，可以使用一般的助催化剂，例如可举氧化铝、氧化硅、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，可以使用一般的形状，但优选粉末状。助催化剂相对于催化剂金属粒子、载体和助催化剂的合计重量的重量比没有特别限定，可以使用一般的重量比，通常为30重量％～80重量％。
流入单元侧催化剂层可以是单一的催化剂层，也可以包含不同的多层催化剂层层叠而成的部分。作为包含不同的多层催化剂层层叠而成的部分的情况，例如可举包含不同的催化剂金属粒子的多层催化剂层层叠而成的情况、以及延伸方向的长度不同的多层催化剂层层叠而成的情况等。更具体而言，例如可举包含使用钯(Pd)的催化剂金属粒子的催化剂层和包含使用铑(Rh)的催化剂金属粒子的催化剂层在隔壁的表面上将它们的浆料以面内方向的各自的长度依次供给由此层叠的情况等。
流入单元侧催化剂层的含量没有特别限定，在蜂窝基材的设有流入单元侧催化剂层的部分的每1L体积中，通常为30g～150g，优选为40g～100g，更优选为40g～80g。通过流入单元侧催化剂层的含量在该范围的下限以上，能够高效地提高净化性能。通过流入单元侧催化剂层的含量在该范围的上限以下，能够高效地抑制压力损失。在此，流入单元侧催化剂层的蜂窝基材的设有流入单元侧催化剂层的部分的每1L体积的含量，是指流入单元侧催化剂层的重量除以蜂窝基材的设有流入单元侧催化剂层的部分的体积(L)所得到的值。
流入单元侧催化剂层的形成方法除了使用造孔材料以外没有特别限定，可以使用一般的方法，例如可举将包含造孔材料的流入单元侧催化剂层形成用浆料供给到流入单元侧的隔壁表面后，进行干燥并烧成的方法。
流入单元侧催化剂层形成用浆料包含用于形成流入单元侧催化剂层所含的催化剂金属粒子和载体以及细孔的造孔材料。除了催化剂金属粒子和载体以及造孔材料以外，浆料可以适当包含氧吸放材料、粘合剂、添加剂等任选成分。浆料所含的粉末状的载体的平均粒径等可以适当调整以使得浆料不渗透到隔壁的内部。
流入单元侧催化剂层形成用浆料中的造孔材料，具有在浆料向隔壁表面供给后的烧成中烧毁，在流入单元侧催化剂层形成细孔的功能。因此，造孔材料优选是由在流入单元侧催化剂层形成用浆料和浆料流入单元侧催化剂层中以一次粒子或二次粒子形式稳定存在、且容易通过烧成而消失的材料构成的粒子。
流入单元侧催化剂层形成用浆料所含的造孔材料是纤维状造孔材料，例如可举聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、丙烯酸纤维、尼龙纤维、人造丝纤维、纤维素纤维。从加工性和烧成温度的平衡的观点出发，流入单元侧催化剂层形成用浆料所含的造孔材料优选使用选自PET纤维和尼龙纤维中的至少一种。
流入单元侧催化剂层形成用浆料所含的造孔材料的平均直径(平均纤维径)通常为0.7μm～15μm。通过造孔材料的平均直径在所述范围，能够形成适当的宏观孔、即细孔径4μm～10μm的中细孔，能够提高得到的排气净化用催化剂的催化剂性能。另外，得到的流入单元侧催化剂层的体积可以调整到适当的范围内。再者，从适合于气体扩散性的范围的大小这一观点出发，造孔材料的平均直径(平均纤维径)优选为1μm～12μm，更优选为2μm～10μm。这样的造孔材料的平均直径(平均纤维径)，例如通过在扫描型电子显微镜(SEM)中，随机提取造孔材料的50根以上的纤维，测定这些纤维的纤维径并取平均值来求得。
另外，流入单元侧催化剂层形成用浆料所含的造孔材料，平均纵横比通常为9～40，优选为9～30，更优选为9～28。通过造孔材料的平均纵横比在所述范围，能够得到确保足够的细孔连通性带来的良好气体扩散性，进而能够得到气体与催化活性点的充分接触带来的良好催化剂性能，作为结果，能够兼具气体扩散率和催化剂性能的平衡。再者，这样的造孔材料的平均纵横比定义为"平均纤维长度/平均直径(平均纤维径)"。在此，纤维长度是将纤维的起点和终点连结的直线距离。平均纤维长度可以例如通过以下方式来求得：在扫描型电子显微镜(SEM)中随机提取造孔材料的50根以上的纤维，测定这些纤维的纤维长度，并取其平均值。再者，对于平均直径如前所述。
造孔材料在流入单元侧催化剂层形成用浆料中的含量，相对于流入单元侧催化剂层的总重量，被调整为1重量％～3重量％，优选为2重量％～3重量％。通过将含量调整到所述范围，能够将流入单元侧催化剂层的空隙率调整到所述范围。
将流入单元侧催化剂层形成用浆料向流入单元侧的隔壁表面供给的方法没有特别限定，可以使用一般的方法，例如可举将蜂窝基材从流入侧端面侧浸渗到浆料中，经过预定时间后从浆料中取出的方法等。该方法中，可以从流出侧端侧对流出单元加压，在流出单元和流入单元之间产生压力差，以使得浆料不会渗透到隔壁内部。另外，可以适当调整浆料的固体成分浓度、粘度等性状等，以使得浆料不渗透到隔壁内部。
在将流入单元侧催化剂层形成用浆料供给到流入单元侧的隔壁表面后干燥并烧成的方法中，干燥条件没有特别限定，虽然被蜂窝基材或载体的形状和尺寸所影响，但优选是在通常80℃～300℃的温度下进行通常1小时～10小时的时间的干燥的条件。烧成条件只要是造孔材料烧毁的温度就没有特别限定，优选在通常400℃～1000℃的温度下烧成通常1小时～4小时的时间的条件。
再者，流入单元侧催化剂层的厚度等性状，可以根据浆料的性状、浆料的供给量、干燥条件、烧成条件等进行调整。
3.流出单元侧催化剂层
本发明的排气净化装置中，可以在流出单元侧的隔壁表面上或内部区域中从隔壁的流出侧端起进一步设置流出单元侧催化剂层。
在此，流出单元侧催化剂层设在流出单元侧的隔壁表面上的方式，是指流出单元侧催化剂层在隔壁外部，以与流出单元侧的隔壁表面接触的方式设置，也称为"On-wall"。流出单元侧催化剂层设在流出单元侧的隔壁内部区域的方式，是指流出单元侧催化剂层在隔壁内部，设在面向流出单元的区域，也称为"In-wall"。
在流出单元侧催化剂层之中，在流出单元侧的隔壁表面设置的流出单元侧催化剂层中，接触流入到流出单元的排气的面积变大，能够高效地提高净化性能。另一方面，在流出单元侧的隔壁内部区域设置的流出单元侧催化剂层中，流出单元侧的隔壁的气体透过性变高。以下，对于流出单元侧催化剂层，分为在流出单元侧的隔壁表面设置的流出单元侧催化剂层、以及在流出单元侧的隔壁内部区域设置的流出单元侧催化剂层进行说明。
a.在流出单元侧的隔壁表面设置的流出单元侧催化剂层
流出单元侧催化剂层的延伸方向的长度为蜂窝基材的延伸方向的总长度的通常10％～100％，优选为30％～100％，更优选为50％～100％。通过长度超过或为这些范围的下限以上，即使在高负荷的运转条件下排气的流速高的状况下，也能够通过充分延长排气对流出单元侧催化剂层的接触时间来提高净化性能。
流出单元侧催化剂层的厚度没有特别限定，可以使用一般的厚度，例如优选为隔壁厚度的5％以上的范围。通过厚度为这些范围的下限以上，能够调整排气从流入单元流向流出单元的流动。再者，流出单元侧催化剂层的厚度范围的上限可以考虑压力损失等适当设定。
流出单元侧催化剂层通常包括催化剂金属粒子和担载催化剂金属粒子的载体。流出单元侧催化剂层例如是担载有催化剂金属粒子的催化剂附载体的多孔质烧结体。
催化剂金属粒子的材料优选铑(Rh)等，除此以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不特别限定，可以使用一般的含量，虽然根据催化剂金属粒子的材料而不同，但当例如材料为Rh、Pd或Pt的情况下，每1L蜂窝基材通常为0.01g～2g。通过含量该范围的下限以上，可得到足够的催化作用，通过含量为该范围的上限以下，能够抑制催化剂金属粒子的晶粒生长，同时在成本方面变得有利。在此，催化剂金属离子的蜂窝基材的每1L体积的含量，是指流出单元侧催化剂层所含有的催化剂金属粒子的重量除以蜂窝基材的体积(L)而得到的值。
载体的材料和形状以及粉末状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的合计重量的重量比与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。使催化剂金属粒子担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含量没有特别限定，在蜂窝基材的设有流出单元侧催化剂层的部分的每1L体积中，通常为30g～250g，优选为50g～150g。例如，流出单元侧催化剂层的含量为流入单元侧催化剂层的含量的通常1.0～3.0倍，优选1.5倍～2.5倍，例如2.0倍。通过流出单元侧催化剂层的含量为该范围的下限以上，能够高效地提高净化性能。通过流出单元侧催化剂层的含量为该范围的上限以下，能够高效地抑制压力损失。在此，流出单元侧催化剂层的蜂窝基材的设有流出单元侧催化剂层的部分的每1L体积的含量，是指流出单元侧催化剂层的重量除以蜂窝基材的设有流出单元侧催化剂层的部分的体积(L)所得的值。
流出单元侧催化剂层的形成方法没有特别限定，可以使用一般的方法，例如，可举将流出单元侧催化剂层形成用浆料供给到流出单元侧催化剂区域中的流出单元侧表面后，进行干燥并烧成的方法。
流出单元侧催化剂层形成用浆料除了流出单元侧催化剂层形成用浆料包含流出单元侧催化剂层所含的催化剂金属粒子和载体以外，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。
将流出单元侧催化剂层形成用浆料向流出单元侧的隔壁表面供给的方法没有特别限定，可以使用一般的方法，例如，可举将蜂窝基材从流出侧端面侧浸渗到浆料中，经过预定时间后从浆料中取出的方法等。该方法中，可以从流入侧端侧对流入单元加压，在流入单元和流出单元之间产生压力差，以使得浆料不会渗透到隔壁内部。另外，可以适当调整浆料的固体成分浓度、粘度等性状，以使得浆料不会渗透到隔壁内部。干燥条件和烧成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。再者，流出单元侧催化剂层的厚度、气孔率等性状，可以根据浆料的性状、浆料的供给量、干燥条件、烧成条件等进行调整。
b.在流出单元侧的隔壁的内部区域设置的流出单元侧催化剂层
流出单元侧催化剂层的延伸方向的长度通常为蜂窝基材的延伸方向的总长度的10％～100％，优选为30％～100％，更优选为50％～100％。通过长度超过或为这些范围的下限以上，即使在高负荷的运转条件下排气的流速高的状况下，也能够通过充分延长排气对流出单元侧催化剂层的接触时间来提高净化性能。
流出单元侧催化剂层的厚度没有特别限定，可以使用一般的厚度，通常为隔壁厚度的50％～100％。通过厚度为这些范围的下限以上，在排气通过隔壁时，能够确保催化剂层与排气的接触频率。
流出单元侧催化剂层通常包括催化剂金属粒子和担载催化剂金属粒子的载体。流出单元侧催化剂层例如通过将担载有催化剂金属粒子的催化剂附载体配置在隔壁内部的气孔内而构成。
催化剂金属粒子的材料优选铑(Rh)等，除此以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不特别限定，可以使用一般的含量，虽然根据催化剂金属粒子的材料而不同，但当例如材料为Rh、Pd或Pt的情况下，每1L蜂窝基材通常为0.01g～2g。通过含量该范围的下限以上，可得到足够的催化作用，通过含量为该范围的上限以下，能够抑制催化剂金属粒子的晶粒生长，同时在成本方面变得有利。在此，每1L体积的催化剂金属粒子的蜂窝基材的含量，是指与在流出单元侧的隔壁表面设置的流出单元侧催化剂层所含的催化剂金属粒子同样的值。
载体的材料和形状与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。粉末状载体的平均粒径没有特别限定，通常为0.1μm～10μm。通过平均粒径为该范围的下限以上，可得到足够的耐热特性，通过平均粒径为该范围的上限以下，充分确保催化剂金属粒子的分散性从而能够高效地提高净化性能，进而担载有催化剂金属粒子的催化剂附载体可高效地配置在隔壁内部的气孔内。再者，"粉末状载体的平均粒径"是指例如在粒度分布中采用激光衍射散射法求得的中位径。催化剂金属粒子相对于催化剂金属粒子和载体的合计重量的重量比与流入单元侧催化剂层相同，因此省略在此的说明。使催化剂金属粒子担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含量没有特别限定，在蜂窝基材的设有流出单元侧催化剂层的部分的每1L体积中，通常为30g～150g，优选为50g～150g。通过流出单元侧催化剂层的含量为该范围的下限以上。能够高效地提高净化性能。通过流出单元侧催化剂层的含量为该范围的上限以下，能够高效地抑制压力损失。在此，流出单元侧催化剂层的蜂窝基材的设有流出单元侧催化剂层的部分的每1L体积的含量，是指流出单元侧催化剂层的重量除以蜂窝基材的设有流出单元侧催化剂层的部分的体积(L)所得的值。
流出单元侧催化剂层的形成方法没有特别限定，可以使用一般的方法，例如，可举将流出单元侧催化剂层形成用浆料供给到流出单元侧的隔壁内部区域后，进行干燥并烧成的方法。
流出单元侧催化剂层形成用浆料，除了流出单元侧催化剂层形成用浆料包含流出单元侧催化剂层所含的催化剂金属粒子和载体且可不包含造孔材料这点，浆料所含的粉末状载体的平均粒径等可以适当调整以使得浆料渗透到隔壁内部这点以外，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。
向流出单元侧的隔壁内部区域供给流出单元侧催化剂层形成用浆料的方法没有特别限定，可以使用一般的方法，例如，可举将蜂窝基材从流出侧端面侧浸渗到浆料中，经过预定时间后从浆料中取出的方法等。该方法中，可以适当调整浆料的固体成分浓度、粘度等性状，以使得浆料渗透到隔壁内部。干燥条件和烧成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。再者，流出单元侧催化剂层的厚度、气孔率等性状，可以根据浆料的性状、浆料的供给量、干燥条件，烧成条件等进行调整。
当排气净化装置还具备流出单元侧催化剂层的情况下，优选流入单元侧催化剂层所含的催化剂金属粒子含有钯(Pd)和铂(Pt)中的至少一种，并且流出单元侧催化剂层所含的催化剂金属粒子含有铑(Rh)。排气所含的烃(HC)被流入单元侧催化剂层所含的催化剂金属粒子高效地净化后，排气与流出单元侧催化剂层接触，所以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)因烃(HC)而中毒。
作为本发明的排气净化装置的一例，在图2表示以On-wall具备形成有细孔的流入单元侧催化剂层，以In-wall还具备流出单元侧催化剂层的排气净化装置。
以下，对与本发明相关的一些实施例进行说明，但不意图将本发明限定于这些实施例所示的范围。
1.造孔材料与空隙率的关系
在形成流入单元侧催化剂层时，为了调查导入的造孔材料与空隙率的关系，变更添加的造孔材料的量，形成了催化剂层。首先，在直流结构的蜂窝基材的隔壁表面上，使用含有调整为0.3g/L-cat的硝酸铑、氧化铝、OSC材料、相对于催化剂层的总重量分别为0重量％、1重量％和2.5重量％、5重量％或6重量％的纤维状造孔材料(其中，作为纤维状造孔材料，使用了平均直径为4μm的聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯制的纤维(平均纵横比：14)构成的纤维状造孔材料)、以及水的催化剂层形成浆料形成用浆料，形成了浆料催化剂层。接着，将浆料催化剂层在200℃下风干2小时，然后将浆料催化剂层形成后的蜂窝基材在500℃下烧成1小时，形成了催化剂层。
对于使造孔材料的量变更而形成的各催化剂层，对催化剂层的截面的SEM图像进行二值化处理来算出空隙率。
在此，"对催化剂层的截面的SEM图像进行二值化处理"，详细而言如下地实施。
(1)使形成的催化剂层的截面露出，对于露出的截面，通过以下条件，装置：HITACHIS-4800输出：15kV倍率：3000倍，拍摄SEM的反射电子像，使用分析软件：WinROOF对拍摄了的SEM图像进行二值化，区分出催化剂层中的气孔。
(2)求得(1)中区分出的气孔在催化剂层总面积中的比例(％)。
(3)在10个图像中实施(1)和(2)的步骤，求得平均值。
图3表示造孔材料的量与通过对SEM图像进行二值化处理而求得的空隙率的关系。
根据图3可知，在催化剂层的形成中，造孔材料的量与空隙率之间存在比例关系。因此，得知催化剂层的空隙率能够根据催化剂层形成时的造孔剂的量来调整。
此外，对于将造孔材料的量设为0重量％(无造孔材料)、2.5重量％(添加造孔材料)的催化剂层，采用压汞测孔法对于细孔径4μm以下的小细孔、细孔径4μm～10μm的中细孔和细孔径10μm以上的大细孔，调查了空隙率之中的各细孔所占的比例。压汞测孔法中，通过在0.01MPa～200MPa的压力范围进行测定，评价了110μm～0.007μm的范围的细孔径。将结果示于表1和图4。
表1
由表1和图4可知，通过在形成催化剂层时添加造孔材料，能够增加细孔径为4μm～10μm的中细孔的比例，进而能够形成细孔径10μm以上的大细孔。
2.排气净化装置的制造
(实施例1)
在图5A示意性地表示的、以下的壁流结构的蜂窝基材，即
蜂窝基材的形状：圆筒形
蜂窝基材的尺寸：直径117mm×高度(轴线的长度)122mm
单元结构：300单元/英寸2
隔壁厚度：200μm
的流入单元侧的隔壁表面上，使用含有调整为0.3g/L-cat的硝酸铑、氧化铝、OSC材料、相对于流入单元侧催化剂层的总重量为2.5重量％的造孔材料(1.造孔材料与空隙率的关系中使用的造孔材料)、以及水的流入单元侧催化剂层形成用浆料，形成了浆料流入单元侧催化剂层。接着，将浆料流入单元侧催化剂层在200℃下风干2小时，然后将浆料流入单元侧催化剂层形成后的蜂窝基材在500℃下烧成1小时。
接着，在形成有流入单元侧催化剂层的蜂窝基材的流出单元侧的隔壁内部区域，使用包含氧化铝和水的流出单元侧催化剂层形成用浆料，形成了浆料流出单元侧催化剂层。接着，将浆料流出单元侧催化剂层在200℃下风干2小时，然后将浆料流出单元侧催化剂层形成后的蜂窝基材在500℃下烧成1小时。
由此，在图5B示意性地表示的、流入单元侧催化剂层在流入单元侧的隔壁表面上从隔壁的流入侧端起以蜂窝基材的延伸方向的总长度的40％形成，流出单元侧催化剂层在流出单元侧的隔壁内部区域，从隔壁的流出侧端起以蜂窝基材的延伸方向的总长度的80％形成，制造了排气净化装置。
(比较例1)
在实施例1中未添加造孔剂，除此以外与实施例1同样地制造了排气净化装置。
(比较例2)
在实施例1中将造孔剂的含量相对于流入单元侧催化剂层的总重量调整为5.0重量％，除此以外与实施例1同样地制造了排气净化装置。
(参考例1)
在以下的直流结构的蜂窝基材，即
蜂窝基材的形状：圆筒形
蜂窝基材的尺寸：直径117mm×高度(轴线的长度)122mm
单元结构：400单元/英寸2
隔壁的厚度：115μm
的隔壁表面上，使用包含调整为0.3g/L-cat的硝酸铑、氧化铝、OSC材料、相对于催化剂层的总重量为2.5重量％的造孔材料(1.造孔材料与空隙率的关系中使用的造孔材料)、以及水的催化剂层形成用浆料，形成了浆料催化剂层。接着，将浆料催化剂层在200℃下干燥2小时，然后将浆料催化剂层形成后的蜂窝基材在500℃下烧成1小时。
由此，制造了催化剂层在隔壁的表面上从隔壁的流入侧端起以蜂窝基材的延伸方向的总长度的40％形成的排气净化装置。
(参考例2)
在参考例1中，将造孔材料的含量相对于催化剂层的总重量调整为5.0重量％，除此以外与参考例1同样地制造了排气净化装置。
3.评价
关于实施例1、比较例1～2和参考例1～2的排气净化装置，基于图6所示的评价设计方案，使化学计量气体以2.5L汽油机工作台通过热交换机，在200℃～600℃的温度范围测定了NOx净化率。将造孔剂的量与各排气净化装置的NOx最大净化率的关系示于表2和图7。
表2
| 造孔材料量(重量％) | NOx最大净化率 | |
| 参考例1 | 2.5 | 83.04 |
| 参考例2 | 5.0 | 83.37 |
| 比较例1 | 0 | 71.13 |
| 实施例1 | 2.5 | 72.87 |
| 比较例2 | 5.0 | 63.06 |
参照图7，根据实施例1和比较例1～2可知，具有壁流结构的蜂窝基材的排气净化装置中，制造时使用的造孔材料的量存在最佳值，即，通过将制造时使用的造孔材料的量相对于流入单元侧催化剂层的总重量调整到3重量％，能够提高净化性能。另一方面，得知如果造孔剂的量超过该量，则排气的流动改变，净化性能降低。因此，配合1.造孔材料与空隙率的关系的实验结果可知，具有壁流结构的蜂窝基材的排气净化装置中，通过制造时使用相对于流入单元侧催化剂层的总重量为1重量％～3重量％、特别是2重量％～3重量％的造孔材料，能够制造对流入单元侧催化剂层的截面的扫描型电子显微镜(SEM)图像进行二值化处理而测定的空隙率被调整为0.1％～8％的排气净化装置，在得到的排气净化装置中，流入单元侧催化剂层中的排气扩散效率提高，因此NOx净化率提高。
另外，根据参考例1～2可知，在具有直流结构的蜂窝基材的排气净化装置中，即使增加制造时使用的造孔材料的量，净化性能也没有降低。再者，所述评价中，具有直流结构的蜂窝基材的排气净化装置的NOx净化率的绝对值大于具有壁流结构的蜂窝基材的排气净化装置，这是因为直流结构的蜂窝基材的隔壁厚度比壁流结构的蜂窝基材薄，而且直流结构的蜂窝基材的单元数比壁流结构的蜂窝基材多的缘故。
Claims (7)
1.一种排气净化装置，是具备蜂窝基材、流入单元侧催化剂层和流出单元侧催化剂层的排气净化装置，其特征在于，
蜂窝基材具有多孔质的隔壁，由该隔壁划分出从流入侧端面延伸到流出侧端面的多个单元，
多个单元包括隔着隔壁相邻的流入单元和流出单元，
流入单元的流入侧端敞开、且流出侧端密封，
流出单元的流入侧端密封、且流出侧端敞开，
流入单元侧催化剂层从隔壁的流入侧端起设在流入单元侧的隔壁的表面上，
流出单元侧催化剂层从隔壁的流出侧端起设在流出单元侧的隔壁的内部区域，
对流入单元侧催化剂层的截面的扫描型电子显微镜图像进行二值化处理时，流入单元侧催化剂层的空隙率为0.1％～8％，
流入单元侧催化剂层和流出单元侧催化剂层在蜂窝基材的延伸方向上重叠。
2.根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，采用压汞测孔法测定时，流入单元侧催化剂层的基于细孔径4μm～10μm的细孔得到的空隙率为1％～5％。
3.根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，流入单元侧催化剂层在流入单元侧的隔壁的表面上从隔壁的流入侧端起设置到蜂窝基体的延伸方向的总长度的5％～90％的位置。
4.根据权利要求2所述的排气净化装置，其特征在于，流入单元侧催化剂层在流入单元侧的隔壁的表面上从隔壁的流入侧端起设置到蜂窝基体的延伸方向的总长度的5％～90％的位置。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的排气净化装置，其特征在于，流入单元侧催化剂层的含量在蜂窝基材的设有流入单元侧催化剂层的部分的每1L体积中为30g～150g。
6.一种排气净化装置的制造方法，是制造权利要求1～5中任一项所述的排气净化装置的方法，其特征在于，
该制造方法包括：向蜂窝基材的流入单元内供给流入单元侧催化剂层形成用浆料从而形成浆料流入单元侧催化剂层，以及对形成有浆料流入单元侧催化剂层的蜂窝基材进行烧成；向蜂窝基材的流出单元内供给流出单元侧催化剂层形成用浆料从而形成浆料流出单元侧催化剂层，以及对形成有浆料流出单元侧催化剂层的蜂窝基材进行烧成；
流入单元侧催化剂层形成用浆料包含相对于流入单元侧催化剂层的总重量为1重量％～3重量％的造孔材料。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，造孔材料是纤维状造孔材料，造孔材料的平均直径为0.7μm～15μm，造孔材料的平均纵横比为9～40。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020-075418 | 2020-04-21 | ||
| JP2020075418A JP7332530B2 (ja) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | 排ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113530646A CN113530646A (zh) | 2021-10-22 |
| CN113530646B true CN113530646B (zh) | 2023-10-10 |
Family
ID=78081023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110406254.3A Active CN113530646B (zh) | 2020-04-21 | 2021-04-15 | 排气净化装置及其制造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11473472B2 (zh) |
| JP (1) | JP7332530B2 (zh) |
| CN (1) | CN113530646B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7443629B2 (ja) | 2022-03-01 | 2024-03-05 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒の製造方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010194430A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | 触媒付パティキュレートフィルタ |
| JP2012036821A (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
| CN106794421A (zh) * | 2014-10-09 | 2017-05-31 | 株式会社科特拉 | 排气净化装置 |
| CN107427825A (zh) * | 2015-03-27 | 2017-12-01 | 丰田自动车株式会社 | 废气净化用催化剂 |
| CN107427826A (zh) * | 2015-03-27 | 2017-12-01 | 丰田自动车株式会社 | 废气净化用催化剂 |
| CN109219478A (zh) * | 2016-06-02 | 2019-01-15 | 株式会社科特拉 | 废气净化过滤器 |
| CN109789388A (zh) * | 2016-09-26 | 2019-05-21 | 株式会社科特拉 | 排气净化用催化剂 |
| WO2019221212A1 (ja) * | 2018-05-17 | 2019-11-21 | エヌ・イーケムキャット株式会社 | 排ガス浄化触媒及びその製造方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7140377B1 (en) * | 2003-12-02 | 2006-11-28 | Johnson Outdoors Inc. | Tent with internal support |
| JP4971166B2 (ja) * | 2005-08-31 | 2012-07-11 | 日本碍子株式会社 | ハニカム触媒体、ハニカム触媒体製造用のプレコート担体及びハニカム触媒体の製造方法 |
| WO2007105736A1 (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Ngk Insulators, Ltd. | ハニカム触媒体 |
| JP5291966B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2013-09-18 | 日本碍子株式会社 | 触媒担持フィルタ |
| JP5524178B2 (ja) * | 2009-03-26 | 2014-06-18 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法 |
| JP2010269205A (ja) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒 |
| JP5859752B2 (ja) * | 2011-06-17 | 2016-02-16 | 日本碍子株式会社 | 排ガス浄化フィルタ |
| JP6219871B2 (ja) * | 2015-03-27 | 2017-10-25 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化用触媒 |
| JP6581828B2 (ja) * | 2015-07-17 | 2019-09-25 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ |
| DE102017106374A1 (de) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Johnson Matthey Public Limited Company | Abgasreinigungsfilter |
| DE102018106329A1 (de) * | 2017-03-20 | 2018-09-20 | Johnson Matthey Public Limited Company | SCRF mit rückwärtigem Auf-Wand-Design |
| JP6386697B1 (ja) | 2017-03-23 | 2018-09-05 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
| WO2018173557A1 (ja) | 2017-03-23 | 2018-09-27 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
| JP6407349B1 (ja) * | 2017-05-11 | 2018-10-17 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化触媒装置 |
| JP7211893B2 (ja) | 2019-05-24 | 2023-01-24 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化装置 |
| JP7381372B2 (ja) * | 2020-03-12 | 2023-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化装置 |
-
2020
- 2020-04-21 JP JP2020075418A patent/JP7332530B2/ja active Active
-
2021
- 2021-04-15 US US17/231,474 patent/US11473472B2/en active Active
- 2021-04-15 CN CN202110406254.3A patent/CN113530646B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010194430A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | 触媒付パティキュレートフィルタ |
| JP2012036821A (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
| CN106794421A (zh) * | 2014-10-09 | 2017-05-31 | 株式会社科特拉 | 排气净化装置 |
| CN107427825A (zh) * | 2015-03-27 | 2017-12-01 | 丰田自动车株式会社 | 废气净化用催化剂 |
| CN107427826A (zh) * | 2015-03-27 | 2017-12-01 | 丰田自动车株式会社 | 废气净化用催化剂 |
| CN109219478A (zh) * | 2016-06-02 | 2019-01-15 | 株式会社科特拉 | 废气净化过滤器 |
| CN109789388A (zh) * | 2016-09-26 | 2019-05-21 | 株式会社科特拉 | 排气净化用催化剂 |
| WO2019221212A1 (ja) * | 2018-05-17 | 2019-11-21 | エヌ・イーケムキャット株式会社 | 排ガス浄化触媒及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11473472B2 (en) | 2022-10-18 |
| US20210324777A1 (en) | 2021-10-21 |
| JP7332530B2 (ja) | 2023-08-23 |
| JP2021171676A (ja) | 2021-11-01 |
| CN113530646A (zh) | 2021-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6934311B2 (ja) | 排ガス浄化フィルタ | |
| CN109973176B (zh) | 排气净化过滤器 | |
| CN111980785B (zh) | 废气净化装置 | |
| JP7228065B2 (ja) | 触媒塗工ガソリンパティキュレートフィルター及びその製造方法 | |
| JP7023770B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| CN113530646B (zh) | 排气净化装置及其制造方法 | |
| JP2019198838A (ja) | 排ガス浄化触媒 | |
| WO2018180705A1 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| CN112218718B (zh) | 废气净化催化剂 | |
| CN112041065B (zh) | 废气净化催化剂的制造方法 | |
| JP2022170972A (ja) | 排ガス浄化装置 | |
| JP2020193568A (ja) | 排ガス浄化装置 | |
| JP6542690B2 (ja) | フィルタ触媒の製造方法 | |
| CN111699038A (zh) | 废气净化催化剂 | |
| JP7475138B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| JP7271610B2 (ja) | パティキュレートフィルタ | |
| JP7254143B1 (ja) | パティキュレートフィルタ | |
| JP7145618B2 (ja) | 排ガスフィルターの製造方法 | |
| JP7178432B2 (ja) | 排気浄化フィルタ | |
| JP7446376B1 (ja) | パティキュレートフィルタ | |
| CN112203764B (zh) | 废气净化催化剂的制造方法 | |
| CN116528965A (zh) | 汽油引擎用废气净化催化剂过滤器 | |
| JP2022156448A (ja) | ガソリンエンジン用排ガス浄化用触媒、及びこれを用いた排ガス浄化システム | |
| JP2022178611A (ja) | 排ガス浄化装置 | |
| CN111699039A (zh) | 废气净化催化剂 |
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 |