CN114080494B - 排气净化催化剂装置 - Google Patents

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Abstract

一种排气净化催化剂装置100,是具有蜂窝基材及担载于蜂窝基材的催化剂贵金属的排气净化催化剂装置,蜂窝基材是包含氧化铈‑氧化锆复合氧化物粒子作为构成材料的1种、且包含由多孔质隔壁10区划出的入口侧孔室21和出口侧孔室22的壁流型的蜂窝基材,催化剂贵金属担载于入口侧担载区域30及出口侧担载区域40,入口侧担载区域30从排气流上游端起以特定的长度31存在,且催化剂贵金属70%担载深度为多孔质隔壁10的厚度的50%以下,出口侧担载区域40从排气流下游端起以特定的长度41存在,且催化剂贵金属70%担载深度超过多孔质隔壁10的厚度的50%。

Description

排气净化催化剂装置
技术领域
本发明涉及排气净化催化剂装置。
背景技术
在从汽车发动机等内燃机排出的排气中,包含碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等。为了净化它们,在上述的内燃机安装了排气净化催化剂装置。
排气净化催化剂装置例如可以是包含蜂窝结构的基材、和催化剂涂层的结构。蜂窝结构的基材具有由隔壁区划出的多个孔室,催化剂涂层可以形成于孔室内的隔壁上或隔壁内。催化剂涂层可以具有铂、钯、铑等催化剂贵金属、和金属氧化物粒子,催化剂贵金属可以担载于金属氧化物粒子的一部分或全部。另外,催化剂涂层可以包含含有具有氧吸藏能力的氧化铈(ceria)的复合氧化物粒子(OSC材料)等助催化剂粒子。
作为在排气净化催化剂装置中使用的基材,已知壁流型的基材。在壁流型的基材中,由多孔质隔壁区划出的多个孔室包含在排气流的上游侧开口且下游侧被密封的入口侧孔室、和排气流的上游侧被密封且在下游侧开口的出口侧孔室,由此被构成为流入到入口侧孔室的排气从多孔质隔壁通过而从出口侧孔室排出。
作为使用了壁流型的基材的排气净化催化剂装置的例子,例如,专利文献1及2中所记载的排气净化催化剂装置是公知的。
在专利文献1中记载了一种高负荷运转用催化剂,其具有在壁流型的基材的入口侧孔室的隔壁内从排气流上游端附近起以规定的长度形成的入侧催化剂层和在出口侧孔室的隔壁内从排气流下游端附近起以规定的长度形成的出侧催化剂层,且被构成为出侧催化剂层的催化剂贵金属比入侧催化剂层的催化剂贵金属多。另外,在专利文献1的实施例中记载了:高负荷运转用催化剂的催化剂层包含作为催化剂贵金属的钯及铑、作为载体的氧化铝、和作为OSC材料的氧化铈-氧化锆复合氧化物。
在专利文献2中记载了:在壁流型的基材中,使区划出多个孔室的多孔质隔壁的构成成分含有氧化铈-氧化锆固溶体等。在该专利文献2中还记载了:可以使基材的多孔质隔壁担载从铂、钯、铑等选择的催化剂贵金属。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-122270号公报
专利文献2:日本特开2017-115786号公报
发明内容
本发明的目的是提供在使用了壁流型的基材的排气净化催化剂装置中催化剂贵金属的利用效率被改善了的排气净化催化剂装置。
本发明如下。
[方式1]一种排气净化催化剂装置,是具有蜂窝基材及担载于上述蜂窝基材的1种或2种以上的催化剂贵金属的排气净化催化剂装置,
上述蜂窝基材具有由多孔质隔壁区划出的多个孔室,
上述多孔质隔壁包含氧化铈-氧化锆复合氧化物粒子作为构成材料的1种,
上述多个孔室,包含在排气流的上游侧开口且下游侧被密封的入口侧孔室、和排气流的上游侧被密封且在下游侧开口的出口侧孔室,由此被构成为流入到上述入口侧孔室的排气从上述多孔质隔壁通过而从上述出口侧孔室排出,
上述催化剂贵金属担载于上述多孔质隔壁的入口侧担载区域及出口侧担载区域,
上述入口侧担载区域从上述入口侧孔室的排气流上游端起以上述蜂窝基材的全长的60%以上且100%以下的长度存在,并且,
在将担载于上述入口侧担载区域的催化剂贵金属的量从上述多孔质隔壁的入口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于入口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度为上述多孔质隔壁的厚度的50%以下,
上述出口侧担载区域从上述出口侧孔室的排气流下游端起以上述蜂窝基材的全长的5%以上且50%以下的长度存在,并且,
在将担载于上述出口侧担载区域的催化剂贵金属的量从上述多孔质隔壁的出口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于出口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度超过上述多孔质隔壁的厚度的50%。
[方式2]根据方式1所述的排气净化催化剂装置,上述入口侧担载区域和上述出口侧担载区域的合计的长度超过上述蜂窝基材的全长的100%。
[方式3]根据方式1或2所述的排气净化催化剂装置,上述入口侧担载区域的长度为上述蜂窝基材的全长的70%以上且100%以下。
[方式4]根据方式1~3的任一项所述的排气净化催化剂装置,上述出口侧担载区域的长度为上述蜂窝基材的全长的10%以上且45%以下。
[方式5]根据方式1~4的任一项所述的排气净化催化剂装置,在将担载于上述入口侧担载区域的催化剂贵金属的量从上述多孔质隔壁的入口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于入口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度为上述多孔质隔壁的厚度的30%以下。
[方式6]根据方式1~5的任一项所述的排气净化催化剂装置,在将担载于上述出口侧担载区域的催化剂贵金属的量从上述多孔质隔壁的出口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于出口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度为上述多孔质隔壁的厚度的60%以上。
[方式7]根据方式1~6的任一项所述的排气净化催化剂装置,上述催化剂贵金属是选自铂、钯和铑中的1种或2种以上。
[方式8]根据方式1~7的任一项所述的排气净化催化剂装置,在上述多孔质隔壁不具有催化剂涂层。
在本发明的排气净化催化剂装置中,以流入到壁流型的基材的入口侧孔室的排气从多孔质隔壁通过而从出口侧孔室排出时的、与排气流相应的适当的配置担载了催化剂贵金属。因此,本发明的排气净化催化剂装置,催化剂贵金属的利用效率极高,能够实现排气的高效率的净化。
附图说明
图1是示出排气流入到壁流型基材时的、从排气流上游端起算的距离与从多孔质隔壁通过的气体量的关系的模拟结果的图。
图2是示出排气流入到壁流型基材时的、从排气流上游端起算的距离与从多孔质隔壁通过的气体量的关系的模拟结果的图,所述壁流型基材在入口侧孔室从排气流上游端起具有基材全长的70%的长度的入口侧涂层且在出口侧孔室从排气流下游端起具有基材全长的70%的长度的出口侧涂层。
图3是示出排气流入到壁流型基材时的、从排气流上游端起算的距离与从多孔质隔壁通过的气体量的关系的模拟结果的图,所述壁流型基材在入口侧孔室从排气流上游端起具有基材全长的40%的长度的入口侧涂层且在出口侧孔室从排气流下游端起具有基材全长的80%的长度的出口侧涂层。
图4是示出排气流入到壁流型基材时的、从排气流上游端起算的距离与从多孔质隔壁通过的气体量的关系的模拟结果的图,所述壁流型基材在入口侧孔室从排气流上游端起具有基材全长的80%的长度的入口侧涂层且在出口侧孔室从排气流下游端起具有基材全长的40%的长度的出口侧涂层。
图5是示出用于说明本发明的排气净化催化剂装置的构成的一例的概略截面图。
图6是图5的A部的放大图。
图7是图5的B部的放大图。
具体实施方式
[排气净化催化剂装置]
本发明的排气净化催化剂装置,是具有蜂窝基材及担载于蜂窝基材的1种或2种以上的催化剂贵金属的排气净化催化剂装置,
蜂窝基材具有由多孔质隔壁区划出的多个孔室,
多孔质隔壁包含氧化铈-氧化锆复合氧化物粒子作为构成材料的1种,
多个孔室,包含在排气流的上游侧开口且下游侧被密封的入口侧孔室、和排气流的上游侧被密封且在下游侧开口的出口侧孔室,由此被构成为流入到入口侧孔室的排气从多孔质隔壁通过而从出口侧孔室排出,
催化剂贵金属担载于多孔质隔壁的入口侧担载区域及出口侧担载区域,
入口侧担载区域从入口侧孔室的排气流上游端起以上述蜂窝基材的全长的60%以上且100%以下的长度存在,并且,
在将担载于入口侧担载区域的催化剂贵金属的量从上述多孔质隔壁的入口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于入口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度为多孔质隔壁的厚度的50%以下,
出口侧担载区域从出口侧孔室的排气流下游端起以上述蜂窝基材的全长的5%以上且50%以下的长度存在,并且,
在将担载于出口侧担载区域的催化剂贵金属的量从多孔质隔壁的出口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于出口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度超过多孔质隔壁的厚度的50%。
在本发明的排气净化催化剂装置中,使用作为构成材料的1种包含氧化铈-氧化锆复合氧化物粒子的壁流型的基材。而且,在该壁流型基材中,在入口侧孔室中,使催化剂贵金属局部存在于上游侧的表面附近而担载,在出口侧孔室中,使催化剂贵金属分布于从下游侧的表面到深处的广阔的范围而担载。在本发明的排气净化催化剂装置中,通过这样的构成,在流入到壁流型的基材的入口侧孔室的排气从多孔质隔壁通过而从出口侧孔室排出时,能够与适当地配置的催化剂贵金属高效率地接触,能够实现排气的高效率的净化。
在图1~图4中示出模拟排气流入到壁流型的基材时的排气流的结果。这些图是设想下述的壁流型基材及排气流量,使用市售的模拟软件模拟排气流的图。
<壁流型基材>
长度122mm
直径117mm
容量1312cm3
孔室数47个孔室/cm2
多孔质壁的厚度0.25mm
多孔质壁的气孔率56~67%
气孔的平均孔径20μm
<排气流量>
吸入空气质量流量Ga 140g/秒
<模拟软件>
Exothermia S.A.制,品名“Axisuite”
图的横轴表示从基材的上游端起算的距离,纵轴将从上游端起算在特定的距离处从多孔质壁通过的排气的量作为每单位面积的多孔质壁·单位时间的质量示出。在图1中一并示出壁流型的基材的图像。在图2~4中一并示出具有催化剂涂层的排气净化催化剂装置的图像。
图1是不具有催化剂涂层的壁流型的基材的排气流的模拟结果。观看图1,从多孔质壁通过的排气的流量,从基材的上游端到超过50mm的地点显示大体一定的小的值,但从超过约60mm的地点到下游端急剧地增大,在下游端(从上游端起算为122mm的地点)处从多孔质壁通过的排气的流量达到上游端附近的约8倍。
即,可以认为:流入到壁流型的基材的排气的大部分,从上游端到基材的中央附近在入口侧孔室的内部(多孔质壁之上)行进,从基材的中央部到下游端从多孔质壁通过而到达出口侧孔室。
因此,认为:在使用壁流型的基材的排气净化催化剂装置中,为了得到排气与催化剂贵金属的高效率的接触,在入口侧孔室中,使催化剂贵金属局部存在于上游侧的表面附近而配置,在出口侧孔室中,使催化剂贵金属分布于从下游侧的表面到深处的广阔的范围而配置是有利的。根据该构成,流入到壁流型的基材的排气在从上游端到基材的中央附近在入口侧孔室内行进时,能够与在入口侧孔室的表面附近局部存在化的催化剂贵金属接触,在从基材的中央部到下游端从多孔质壁通过时,能够与分布于从出口侧孔室的表面到深处的广阔的范围的催化剂贵金属接触。
然而认为,若通过形成包含载体粒子及助催化剂粒子的催化剂涂层来进行催化剂贵金属向基材的多孔质壁的配置,则排气从多孔质壁的通过被催化剂涂层妨碍,其结果,排气流从期望的方式发生变更。
图2~图4示出模拟在壁流型的基材的入口侧孔室及出口侧孔室内的多孔质壁的内部分别形成了催化剂涂层的情况下的排气流的结果。所谓“在多孔质壁的内部形成催化剂涂层”意味着在从多孔质壁的表面起朝向深度方向的规定的范围形成催化剂涂层。这些催化剂涂层包含无机氧化物的载体粒子,通过无机氧化物的载体粒子向多孔质壁的细孔内浸透,从而在多孔质膜的内部形成催化剂涂层。
图2的催化剂涂层,从入口侧孔室的上游端起以85.4mm(基材全长的70%)的长度、从出口侧孔室的下游端起以85.4mm(基材全长的70%)的长度分别形成,在中央部的48.8mm(基材全长的40%)的范围,入口侧孔室的催化剂涂层和出口侧孔室的催化剂涂层重叠(overlap)。再者,重叠部分是为了防止排气在排气净化催化剂装置内通过时未从出口侧孔室的催化剂涂层通过而吹过去的“吹过(blowing through)”而设置(下同)。
图3的催化剂涂层,从入口侧孔室的上游端起以48.8mm(基材全长的40%)、从出口侧孔室的下游端起以97.6mm(基材全长的80%)的长度分别形成,在靠中央部上游端的24.4mm(基材全长的20%)的范围,入口侧孔室的催化剂涂层和出口侧孔室的催化剂涂层重叠。
图4的催化剂涂层,从入口侧孔室的上游端起以97.6mm(基材全长的80%)的长度、从出口侧孔室的下游端起以48.8mm(基材全长的40%)的长度分别形成,在靠中央部下游端的24.4mm(基材全长的20%)的范围,入口侧孔室的催化剂涂层和出口侧孔室的催化剂涂层重叠。
入口侧孔室的催化剂涂层及出口侧孔室的催化剂涂层的涂布量分别设为以下的涂布量,以基材整体的合计涂布量成为100g的方式涂布。
图2:入口侧孔室的催化剂涂层50g、出口侧孔室的催化剂涂层50g。
图3:入口侧孔室的催化剂涂层33g、出口侧孔室的催化剂涂层67g。
图4:入口侧孔室的催化剂涂层67g、出口侧孔室的催化剂涂层33g。
参照图2~图4,在壁流型的基材形成了涂层的情况下,排气从多孔质壁通过的通过量,维持了基材的下游侧比上游侧多这一倾向,但其差变小。另外,在入口侧孔室的催化剂涂层和出口侧孔室的催化剂涂层的重叠部分,排气从多孔质壁通过的通过量与单层部分相比降低。
从这些图2~图4的结果理解到:若通过形成催化剂涂层来进行催化剂贵金属向基材上的配置,则本发明的目的不能够实现。这些图2~图4是关于在壁流型的基材的多孔质壁的内部形成了催化剂涂层的排气净化催化剂装置的,但关于在壁流型的基材的多孔质壁上形成了催化剂涂层的排气净化催化剂装置,也会得到同样的结果。
因此,在本发明的排气净化催化剂装置中,使用作为构成材料的1种包含氧化铈-氧化锆复合氧化物粒子的壁流型的基材。由此,能够将催化剂贵金属直接担载于基材的多孔质壁。因此,在本发明的排气净化催化剂装置中,可以不为了配置催化剂贵金属而形成催化剂涂层。在本发明的排气净化催化剂装置中,通过这样的构成,在不需要催化剂涂层的形成的基础上,在适当的位置配置了催化剂贵金属。
如上述那样,本发明的排气净化催化剂装置,可以在多孔质隔壁不具有催化剂涂层。认为在该方式的排气净化催化剂装置中显示出与仅有基材的图1的情况实质上相同的排气流。
以下,关于构成本发明的排气净化催化剂装置的各要素依次进行说明。
<蜂窝基材>
本发明的排气净化催化剂装置中的基材,是具有由多孔质隔壁区划出的多个孔室的蜂窝基材。
该蜂窝基材的多孔质隔壁,包含氧化铈-氧化锆复合氧化物粒子作为构成材料的1种。氧化铈-氧化锆复合氧化物粒子,可以是氧化铈与氧化锆的固溶体的粒子,也可以除了氧化铈及氧化锆以外还固溶有氧化铈以外的稀土元素氧化物。氧化铈以外的稀土元素氧化物可以是例如氧化钇、氧化镧等。
多孔质隔壁也可以除了氧化铈-氧化锆复合氧化物粒子以外还包含其他的无机氧化物粒子、无机粘合剂等。其他的无机氧化物粒子可以是例如二氧化硅粒子、氧化铝粒子、氧化锆粒子等以及它们的复合氧化物粒子等。无机粘合剂可以是例如氧化铝、二氧化钛等。
在本发明的排气净化催化剂装置中的蜂窝基材中,
由多孔质隔壁区划出的多个孔室,包含在排气流的上游侧开口且下游侧被密封的入口侧孔室、和排气流的上游侧被密封且在下游侧开口的出口侧孔室,由此被构成为流入到上述入口侧孔室的排气从上述多孔质隔壁通过而从上述出口侧孔室排出。
<催化剂贵金属>
本发明的排气净化催化剂装置,包含担载于蜂窝基材的1种或2种以上的催化剂贵金属。催化剂贵金属可以是选自铂、钯和铑中的1种或2种以上。
这些催化剂贵金属担载于多孔质隔壁的入口侧担载区域及出口侧担载区域。在本发明的排气净化催化剂装置包含2种以上的催化剂贵金属时,可以其中的1种担载于规定的入口侧担载区域及出口侧担载区域,可以2种以上担载于规定的入口侧担载区域及出口侧担载区域。另外,担载于入口侧担载区域的催化剂贵金属和担载于出口侧担载区域的催化剂贵金属可以为同种,也可以为不同的种类的催化剂贵金属。
(入口侧担载区域)
入口侧担载区域,从入口侧孔室的排气流上游端起以蜂窝基材的全长的60%以上且100%以下的长度存在。如从上述的图1所示的模拟结果所理解的那样,流入到壁流型的基材的排气的大部分,从基材的上游端至少到基材的中央附近在入口侧孔室的内部(多孔质壁之上)行进。因此,通过入口侧担载区域具有一定的长度,在入口侧孔室的多孔质壁之上行进的排气能够与在入口侧担载区域中所包含的催化剂贵金属高效率地接触。
从该观点出发,入口侧担载区域的长度可以为例如蜂窝基材的全长的65%以上、70%以上、75%以上、或80%以上。
入口侧担载区域的长度也可以为蜂窝基材的全长的100%。然而,在基材的下游侧,排气的大部分向从多孔质壁通过而到达出口侧孔室的方向流动。而且,在该部分存在后述的出口侧担载区域。因此,即使入口侧担载区域的长度不为蜂窝基材的全长的100%,也不会损害排气与催化剂贵金属的接触。从该观点出发,入口侧担载区域的长度可以为蜂窝基材的全长的98%以下、95%以下、93%以下、90%以下、88%以下、85%以下、83%以下、或80%以下。
入口侧担载区域的长度可以为例如蜂窝基材的全长的70%以上且100%以下。
对于入口侧担载区域而言,在将担载于入口侧担载区域的催化剂贵金属的量从多孔质隔壁的入口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于入口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度(“催化剂贵金属70%担载深度”)为多孔质隔壁的厚度的50%以下。通过该要件能确保在入口侧担载区域中催化剂贵金属局部存在于入口侧孔室的表面附近。入口侧担载区域的催化剂贵金属70%担载深度可以为多孔质隔壁的厚度的45%以下、40%以下、35%以下、30%以下、25%以下、或20%以下。
入口侧担载区域的催化剂贵金属70%担载深度可以为多孔质隔壁的厚度的1%以上、5%以上、或10%以上。
(出口侧担载区域)
出口侧担载区域,从出口侧孔室的排气流下游端起以蜂窝基材的全长的5%以上且50%以下的长度存在。如从上述的图1所示的模拟结果所理解的那样,流入到壁流型的基材的排气的大部分,在基材的下游端的附近在从入口侧孔室向出口侧孔室的方向上从多孔质壁通过而行进。因此,通过出口侧担载区域以上述的范围存在,在基材的下游端附近从多孔质壁通过而到达出口侧孔室的排气能够与在出口侧担载区域中所包含的催化剂贵金属高效率地接触。
从该观点出发,出口侧担载区域的长度可以为例如蜂窝基材的全长的10%以上、15%以上、20%以上、25%以上、或30%以上。
如上述那样,在基材的上游侧,排气的大部分在入口侧孔室的内部(多孔质壁之上)行进。其结果,认为即使在该部分设置出口侧担载区域,担载于该部分的催化剂贵金属与排气的接触效率也不高。因此,从催化剂贵金属的有效利用的观点出发,出口侧担载区域的长度可以为蜂窝基材的全长的48%以下、45%%以下、43%以下、或40%以下。
出口侧担载区域的长度可以为例如蜂窝基材的全长的10%以上且45%以下。
对于出口侧担载区域而言,在将担载于出口侧担载区域的催化剂贵金属的量从多孔质隔壁的出口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于出口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度(“催化剂贵金属70%担载深度”)为多孔质隔壁的厚度的50%以上。通过该要件能确保在出口侧担载区域中催化剂贵金属分布于从出口侧孔室的表面起在多孔质壁的深度方向上的广阔的范围而存在。出口侧担载区域的催化剂贵金属70%担载深度可以为多孔质隔壁的厚度的55%以上,可以为多孔质隔壁的厚度的60%以上、65%以上、或70%以上。
出口侧担载区域的催化剂贵金属70%担载深度可以为多孔质隔壁的厚度的90%以下、80%以下、75%以下、70%以下、65%以下、或60%以上。
(催化剂贵金属70%担载深度的分析)
入口侧担载区域及出口侧担载区域的催化剂贵金属70%担载深度分别能够通过公知的方法进行分析。通过将例如离子蚀刻法等适当的表面磨削法和例如X射线光电子能谱分析(XPS)、俄歇电子能谱法(AES)等适当的表面分析法组合,能够知道各担载区域中的催化剂贵金属的深度方向的分布。
关于入口侧担载区域与出口侧担载区域的重叠部分(后述),通过将上述的分析结果使用适当的波形分离法分离成入口侧担载区域和出口侧担载区域,能够知道各担载区域中的催化剂贵金属的深度方向的分布。
(重叠部分)
入口侧担载区域及出口侧担载区域各自以上述的方式存在即可,入口侧担载区域和出口侧担载区域的合计的长度是任意的。
然而,为了防止排气在排气净化催化剂装置内通过时未从出口侧担载区域通过而吹过去的“吹过”,优选:将入口侧担载区域和出口侧担载区域的合计的长度设定得比蜂窝基材的全长长,从而设置两担载区域的重叠部分。从该观点出发,入口侧担载区域和出口侧担载区域的合计的长度可以超过基材全长的100%,或者,可以为基材全长的105%以上、110%以上、115%以上、120%以上、125%以上、或130%以上。
另一方面,对于重叠部分的上限没有特别的限制。在本发明中,入口侧担载区域的长度为基材全长的100%以下,出口侧担载区域的长度为基材全长的50%以下,因此,入口侧担载区域和出口侧担载区域的合计的长度在理论上为基材全长的150%以下。入口侧担载区域和出口侧担载区域的合计的长度可以为基材全长的150%以下,或者,可以为基材全长的145%以下、140%以下、135%以下、130%以下、125%以下、或120%以下。
<排气净化催化剂装置的具体例>
在图5~图7中示出了本发明的排气净化催化剂装置的构成的一例。图5是本发明的排气净化催化剂装置的一例的概略截面图,图6是图5的A部的放大图,图7是图5的B部的放大图。
图5的排气净化催化剂装置(100),具有蜂窝基材及担载于蜂窝基材的1种或2种以上的催化剂贵金属。
蜂窝基材具有由多孔质隔壁(10)区划出的多个孔室(20)。该多孔质隔壁(10)包含氧化铈-氧化锆复合氧化物粒子作为构成材料的1种。
蜂窝基材中的多个孔室(20),包含:
在排气流的上游侧开口、且下游侧被下游侧密封部(11)密封的入口侧孔室(21);和
排气流的上游侧被上游侧密封部(12)密封、且在下游侧开口的出口侧孔室(22),
由此被构成为流入到入口侧孔室(21)的排气从多孔质隔壁(10)通过而从出口侧孔室(22)排出。
催化剂贵金属担载于多孔质隔壁(10)的入口侧担载区域(30)及出口侧担载区域(40)。
入口侧担载区域(30),从入口侧孔室(21)的排气流上游端起以蜂窝基材的全长的60%以上且100%以下的长度(31)存在,并且,
在将担载于入口侧担载区域(30)的催化剂贵金属的量从多孔质隔壁(10)的入口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于入口侧担载区域(30)的催化剂贵金属的70%所担载的深度(32)为多孔质隔壁(10)的厚度的50%以下(参照图5及图6)。
出口侧担载区域(40),从出口侧孔室(22)的排气流下游端起以蜂窝基材的全长的5%以上且50%以下的长度(41)存在,并且,
在将担载于出口侧担载区域(40)的催化剂贵金属的量从多孔质隔壁(10)的出口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于出口侧担载区域(40)的催化剂贵金属的70%所担载的深度(42)为多孔质隔壁(10)的厚度的50%以上(参照图5及图7)。
在排气净化催化剂装置(100)中,入口侧担载区域(30)的长度(31)与出口侧担载区域(40)的长度(41)的合计比基材的全长长,因此,存在入口侧担载区域(30)与出口侧担载区域(40)的重叠部分(50)。
[排气净化催化剂装置的制造方法]
本发明的排气净化催化剂装置可以采用适宜的方法制造。例如,可以通过不限定顺序地在蜂窝基材形成入口侧担载区域及出口侧担载区域来制造。
蜂窝基材可以根据排气净化催化剂装置应该具有的期望的蜂窝基材选择适宜的壁流型蜂窝基材来使用。
本发明的排气净化催化剂装置中的入口侧担载区域,例如可以采用下述方法形成,所述方法包括以下步骤:
在蜂窝基材的入口侧孔室配置担载区域形成用涂布液;
通过从入口侧孔室的开口部压送和从出口侧孔室的开口部抽吸之中的至少一项,来向蜂窝基材的多孔质隔壁的入口侧孔室侧涂布上述的担载区域形成用涂布液;以及
将涂布后的蜂窝基材进行烧成。
本发明的排气净化催化剂装置中的出口侧担载区域,例如可以采用下述方法形成,所述方法包括以下步骤:
在蜂窝基材的出口侧孔室配置担载区域形成用涂布液;
通过从出口侧孔室的开口部压送和从入口侧孔室的开口部抽吸之中的至少一项,来向蜂窝基材的多孔质隔壁的出口侧孔室侧涂布上述的担载区域形成用涂布液;以及
将涂布后的蜂窝基材进行烧成。
担载区域形成用涂布液至少包含催化剂贵金属前驱体及溶剂,可以包含增稠剂等任意成分。在本发明中使用的担载区域形成用涂布液也可以不包含无机氧化物粒子。
催化剂贵金属的前驱体例如可以是催化剂贵金属的强酸盐,尤其是可以是催化剂贵金属的硝酸盐、硫酸盐等。
溶剂例如可以是水或水溶性有机溶剂或它们的混合物,作为典型是水。
作为增稠剂,例如可以从水溶性高分子、纤维素衍生物、多糖类等中适当选择而使用。
烧成可以在适宜的条件下进行,例如能够例示400℃以上且1000℃以下、30分钟以上且12小时以下的条件。
在此,通过适当地调节担载区域形成用涂布液的组成及涂布条件,能够形成具有适宜的长度及催化剂贵金属70%担载深度的入口侧担载区域及出口侧担载区域。例如,有以下倾向:若提高涂布液的粘度,则催化剂贵金属70%担载深度变浅,若降低涂布液的粘度,则催化剂贵金属70%担载深度变深。另外,有以下倾向:若增多在入口侧孔室或出口侧孔室的开口部配置的涂布液的量,则担载区域的长度变长,若减少涂布液的量,则担载区域的长度变短。
附图标记说明
10 多孔质隔壁
11 下游侧密封部
12 上游侧密封部
20 孔室
21 入口侧孔室
22 出口侧孔室
30 入口侧担载区域
31 入口侧担载区域的长度
32 入口侧担载区域的催化剂贵金属70%担载深度
40 出口侧担载区域
41 出口侧担载区域的长度
42 出口侧担载区域的催化剂贵金属70%担载深度
50 重叠部分
100 排气净化催化剂装置

Claims (8)

1.一种排气净化催化剂装置,是具有蜂窝基材及直接担载于所述蜂窝基材的1种或2种以上的催化剂贵金属的排气净化催化剂装置,
所述蜂窝基材具有由多孔质隔壁区划出的多个孔室,
所述多孔质隔壁包含氧化铈-氧化锆复合氧化物粒子作为构成材料的1种,
所述多个孔室,包含在排气流的上游侧开口且下游侧被密封的入口侧孔室、和排气流的上游侧被密封且在下游侧开口的出口侧孔室,由此被构成为流入到所述入口侧孔室的排气从所述多孔质隔壁通过而从所述出口侧孔室排出,
所述催化剂贵金属担载于所述多孔质隔壁的入口侧担载区域及出口侧担载区域,
所述入口侧担载区域从所述入口侧孔室的排气流上游端起以所述蜂窝基材的全长的60%以上且100%以下的长度存在,并且,
在将担载于所述入口侧担载区域的催化剂贵金属的量从所述多孔质隔壁的入口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于入口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度为所述多孔质隔壁的厚度的50%以下,
所述出口侧担载区域从所述出口侧孔室的排气流下游端起以所述蜂窝基材的全长的5%以上且50%以下的长度存在,并且,
在将担载于所述出口侧担载区域的催化剂贵金属的量从所述多孔质隔壁的出口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于出口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度超过所述多孔质隔壁的厚度的50%。
2.根据权利要求1所述的排气净化催化剂装置,所述入口侧担载区域和所述出口侧担载区域的合计的长度超过所述蜂窝基材的全长的100%。
3.根据权利要求1或2所述的排气净化催化剂装置,所述入口侧担载区域的长度为所述蜂窝基材的全长的70%以上且100%以下。
4.根据权利要求1或2所述的排气净化催化剂装置,所述出口侧担载区域的长度为所述蜂窝基材的全长的10%以上且45%以下。
5.根据权利要求1或2所述的排气净化催化剂装置,在将担载于所述入口侧担载区域的催化剂贵金属的量从所述多孔质隔壁的入口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于入口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度为所述多孔质隔壁的厚度的30%以下。
6.根据权利要求1或2所述的排气净化催化剂装置,在将担载于所述出口侧担载区域的催化剂贵金属的量从所述多孔质隔壁的出口侧的表面起在深度方向上累积下去时,担载于出口侧担载区域的催化剂贵金属的70%所担载的深度为所述多孔质隔壁的厚度的60%以上。
7.根据权利要求1或2所述的排气净化催化剂装置,所述催化剂贵金属是选自铂、钯和铑中的1种或2种以上。
8.根据权利要求1或2所述的排气净化催化剂装置,在所述多孔质隔壁不具有催化剂涂层。
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