CN117651596A - 多孔质复合体 - Google Patents

多孔质复合体 Download PDF

Info

Publication number
CN117651596A
CN117651596A CN202280047494.1A CN202280047494A CN117651596A CN 117651596 A CN117651596 A CN 117651596A CN 202280047494 A CN202280047494 A CN 202280047494A CN 117651596 A CN117651596 A CN 117651596A
Authority
CN
China
Prior art keywords
particles
trapping
porous composite
trapping layer
less
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.)
Pending
Application number
CN202280047494.1A
Other languages
English (en)
Inventor
中岛拓哉
三浦晃弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Publication of CN117651596A publication Critical patent/CN117651596A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/022—Metals
    • B01D71/0223—Group 8, 9 or 10 metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • 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
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
    • 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
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/108—Inorganic support material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/0213—Silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/024—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
    • B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • 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
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/34—Manganese
    • B01J35/51—
    • B01J35/56—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • 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
    • F01N3/022—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 characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/10—Catalysts being present on the surface of the membrane or in the pores

Abstract

多孔质复合体具备：多孔质的基材、以及在基材的捕集面所设置的多孔质的捕集层(3)。捕集层(3)包含堆积在捕集面的气孔内的粒子。俯视捕集面的情况下，捕集面中的由捕集层(3)被覆的被覆区域的面积的比例为70％以下，未由捕集层(3)被覆的非被覆区域中的气孔区域(26)的面积的比例为15％以下。据此，能够实现低压力损失及高捕集效率。

Description

多孔质复合体
技术领域
本发明涉及多孔质复合体。
[关联申请的参考]
本申请主张2021年8月3日申请的日本专利申请JP2021－127462的优先权利益，该申请的全部公开内容均引入本申请中。
背景技术
搭载有柴油发动机、汽油发动机的车辆等中，设置有对废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器。作为该过滤器之一，采用在多孔质的蜂窝基材的多个隔室中的一部分隔室的流出侧的开口部及剩余隔室的流入侧的开口部设置有封孔部的蜂窝过滤器。
例如，日本特许第5597153号公报(文献1)的蜂窝过滤器中，在流出侧的开口部设置有封孔部的隔室内的表面设置有多孔质的捕集层。捕集层是由多个粒子彼此结合或缠绕而构成的，作为该多个粒子，包括平板状的板状粒子。另外，捕集层的表面的开口率为10％以上。文献1的蜂窝过滤器中，能够抑制初始压力损失增加及粒子状物质堆积时的压力损失上升。
另外，国际公开第2020/194681号(文献2)的蜂窝过滤器中，关于在规定的隔室所设置的捕集层，表示表面的面粗糙度的算术平均高度为0.1μm以上且12μm以下，捕集层的平均膜厚为10μm以上且40μm以下。据此，可实现：降低压力损失，并且，提高粒子状物质的捕集效率。
应予说明，日本特开2020－1032号公报(文献3)的蜂窝过滤器中，捕集层在表层包括由CeO2粒子的烧结体构成的部位，该CeO2粒子的平均粒径为1.1μm以下。据此，能够使捕集到的粒子状物质于更低温度进行氧化燃烧。另外，日本特开2021－53537号公报(文献4)中公开一种能够使粒子状物质的氧化开始温度降低的复合氧化物催化剂。该复合氧化物催化剂中，作为含有金属，包括：作为第一金属的铈、作为第二金属的镧、以及第三金属。第三金属为过渡金属或除铈及镧以外的稀土金属。含有金属中的铈的含有率为5mol％以上且95mol％以下，镧的含有率为2mol％以上且93mol％以下，第三金属的含有率为2mol％以上且93mol％以下。
构成蜂窝过滤器的文献1的多孔质复合体中，如上所述，实现了压力损失的降低，不过，近年来，不仅要求压力损失的降低，还要求粒子状物质等的捕集效率的提高。通常，两者处于折衷关系，因此，实现低压力损失及高捕集效率并不容易。文献2的多孔质复合体中，虽然实现了压力损失降低及捕集效率提高，不过，捕集效率的提高有时并不充分。
发明内容
本发明涉及多孔质复合体，其目的在于，实现低压力损失及高捕集效率。
本发明的优选的一个方案所涉及的多孔质复合体具备：多孔质的基材；以及多孔质的捕集层，该捕集层设置于所述基材的捕集面。所述捕集层包含堆积在所述捕集面的气孔内的粒子。俯视所述捕集面的情况下，所述捕集面中的由所述捕集层被覆的被覆区域的面积的比例为70％以下，未由所述捕集层被覆的非被覆区域中的气孔区域的面积的比例为15％以下。
根据本发明，能够实现低压力损失及高捕集效率。
优选为，俯视所述捕集面的情况下，所述捕集面中的所述被覆区域的面积的比例为25％以上。
优选为，所述粒子在内部具有空洞。
优选为，所述粒子的体积密度小于0.50g/ml。
优选为，所述粒子的累积粒度分布中的d10为0.3μm以上，d90为20μm以下。
优选为，所述捕集层的气孔率为70％以上且90％以下。
优选为，所述粒子包含促进捕集物氧化的催化剂粒子。
优选为，所述催化剂粒子为CeO2、镧－铈复合氧化物、镧－锰－铈复合氧化物、镧－钴－铈复合氧化物、镧－铁－铈复合氧化物或镧－镨－铈复合氧化物。
优选为，所述基材具有内部由隔壁分隔为多个隔室的蜂窝结构，所述多个隔室中的至少一部分隔室的内侧面为所述捕集面。
优选为，所述多孔质复合体为对从汽油发动机排出的废气中的粒子状物质进行捕集的汽油颗粒过滤器。
上述的目的及其他目的、特征、方案以及优点通过以下参照附图进行的本发明的详细说明而加以明确。
附图说明
图1是多孔质复合体的平面图。
图2是多孔质复合体的截面图。
图3是表示捕集面的图。
图4是表示捕集面的SEM图像。
图5是表示干式制膜装置的构成的图。
图6是用于说明捕集层的形成的图。
具体实施方式
图1是将本发明的一个实施方式所涉及的多孔质复合体1简化示出的平面图。多孔质复合体1为在一个方向上较长的筒状部件，图1中示出多孔质复合体1的长度方向上的一侧的端面。图2是表示多孔质复合体1的截面图。图2中示出沿着该长度方向的截面的一部分。多孔质复合体1用作例如对从汽车等的汽油发动机排出的废气中的烟灰等粒子状物质进行捕集的汽油颗粒过滤器(GPF：Gasoline Particulate Filter)。
多孔质复合体1具备多孔质的基材2和多孔质的捕集层3(参照图2)。在图1及图2所示的例子中，基材2为具有蜂窝结构的部件。基材2具备筒状外壁21和隔壁22。筒状外壁21为沿着长度方向(即、图2中的左右方向)延伸的筒状的部位。与长度方向垂直的筒状外壁21的截面形状为例如大致圆形。该截面形状可以为多边形等其他形状。
隔壁22为设置于筒状外壁21的内部且将该内部分隔为多个隔室的格子状的部位。如后所述，该多个隔室包括：多个第一隔室231、以及多个第二隔室232。在以下说明中，在不区别第一隔室231和第二隔室232的情况下，将第一隔室231及第二隔室232简称为“隔室23”。多个隔室23为分别沿着长度方向延伸的空间。与长度方向垂直的各隔室23的截面形状为例如大致正方形。该截面形状可以为多边形或圆形等其他形状。多个隔室23原则上具有相同的截面形状。多个隔室23可以包括不同截面形状的隔室23。基材2为内部由隔壁22分隔为多个隔室23的隔室结构体。
筒状外壁21及隔壁22分别为多孔质的部位。筒状外壁21及隔壁22由例如堇青石等陶瓷形成。筒状外壁21及隔壁22的材料可以为除堇青石以外的陶瓷，也可以为除陶瓷以外的材料。
筒状外壁21的长度方向上的长度为例如50mm～300mm。筒状外壁21的外径为例如50mm～300mm。筒状外壁21的厚度为例如30μm以上，优选为50μm以上。筒状外壁21的厚度为例如1000μm以下，优选为500μm以下，更优选为350μm以下。隔壁22的长度方向上的长度与筒状外壁21大致相同。隔壁22的厚度为例如30μm以上，优选为50μm以上。隔壁22的厚度为例如1000μm以下，优选为500μm以下，更优选为350μm以下。
包括筒状外壁21及隔壁22在内的基材2的气孔率为例如20％以上，优选为30％以上。基材2的气孔率为例如80％以下，优选为70％以下。基材2的开口气孔率为例如40％以上，优选为55％以上。基材2的开口气孔率为例如65％以下。基材2的气孔率及开口气孔率可以利用阿基米德法进行测定。
基材2的平均细孔径(气孔径)为例如5μm以上，优选为8μm以上。基材2的平均细孔径为例如30μm以下，优选为25μm以下。该平均细孔径可以利用水银孔度计进行测定。基材2的表面开口率为例如20％以上，优选为25％以上。基材2的表面开口率为例如60％以下，优选为50％以下。该表面开口率为基材2的表面处的气孔呈开口的区域的面积的比例，可以通过对该表面的SEM(扫描型电子显微镜)图像进行图像解析来求解。SEM图像以例如500倍进行拍摄。采用例如株式会社日本Roper制的图像解析软件“Image-Pro ver.9.3.2”进行该图像解析。
基材2的隔室密度(即、与长度方向垂直的截面中的每单位面积的隔室23的数量)为例如10隔室/cm2以上，优选为20隔室/cm2以上，更优选为30隔室/cm2以上。隔室密度为例如200隔室/cm2以下，优选为150隔室/cm2以下。图1中，将隔室23的大小描绘得比实际大，并将隔室23的数量描绘得比实际少。隔室23的大小及数量等可以进行各种变更。
多孔质复合体1用作GPF的情况下，将长度方向上的多孔质复合体1的一端侧(即、图2中的左侧)设为入口，将另一端侧设为出口，废气等气体在多孔质复合体1的内部流动。另外，多孔质复合体1的多个隔室23中，针对多个隔室23中的一部分隔室，在入口侧的端部设置封孔部24，针对多个隔室23中的剩余隔室，在出口侧的端部设置封孔部24。
图1描绘出多孔质复合体1的入口侧。另外，图1中，为了使图的理解变得容易，在入口侧的封孔部24标记有平行斜线。在图1所示的例子中，在入口侧设置有封孔部24的隔室23和在入口侧未设置封孔部24的隔室23(即、在出口侧设置有封孔部24的隔室23)在图1中的纵向及横向上交替地进行排列。
在以下说明中，将在出口侧设置有封孔部24的隔室23还称为“第一隔室231”，将在入口侧设置有封孔部24的隔室23还称为“第二隔室232”。多孔质复合体1中，长度方向上的一端被封闭的多个第一隔室231和长度方向上的另一端被封闭的多个第二隔室232交替地进行排列。
捕集层3形成在基材2上。在图2所示的例子中，捕集层3设置于在出口侧设置有封孔部24的多个第一隔室231内，并将该多个第一隔室231的内侧面(即、隔壁22的表面)被覆。捕集层3并不是将第一隔室231的内侧面整体被覆，而是将该内侧面局部地被覆。图2中，将捕集层3以粗虚线表示。捕集层3在该多个第一隔室231内还设置于出口侧的封孔部24的内表面。另一方面，在入口侧设置有封孔部24的多个第二隔室232内不存在捕集层3。换言之，多个第二隔室232的内侧面没有被捕集层3被覆，而是露出的。
图1及图2所示的多孔质复合体1中，如图2中的箭头A1所示，向多孔质复合体1内流入的气体从入口侧未被封闭的第一隔室231的入口向该第一隔室231内流入，从该第一隔室231经过多孔质的捕集层3及隔壁22，向出口侧未被封闭的第二隔室232移动。此时，在捕集层3中，对气体中的捕集物(此处为粒子状物质)效率良好地进行捕集。另外，捕集层3包含后述的催化剂粒子的情况下，所捕集到的粒子状物质的燃烧(即、氧化除去)得到促进。在以下说明中，将被设置有捕集层3的多个第一隔室231的内侧面还称为“捕集面”。
图3是表示设置有捕集层3的捕集面的图，图4是表示捕集面的一例的SEM图像。图3及图4中示出了从与捕集面大致垂直的方向观察(即、俯视)的捕集面及捕集层3。图3中，由粗实线及虚线包围的区域为在捕集面呈开口的气孔的区域26(以下称为“气孔区域26”)，标记平行斜线的区域为捕集层3，剩余区域为基材2的表面。如后所述，捕集层3是通过粒子堆积而形成的，图4的SEM图像中，白色部分为捕集层3的粒子，黑色部分为气孔区域26中的未由捕集层3覆盖的部分，灰色部分为基材2的表面。捕集层3包括孤立的多个部位，图3中，对捕集层3的各部位标记符号3。
像图3及图4那样俯视捕集面的情况下，将由捕集层3被覆的区域称为“被覆区域”，多孔质复合体1中，捕集面中的被覆区域的面积的比例为70％以下。换言之，俯视下的捕集面的任意区域中所包含的被覆区域的面积除以该任意区域的面积得到的值为70％以下。在以下说明中，将捕集面中的被覆区域的面积的比例称为“捕集面的被覆比例”。如果捕集面的被覆比例过大，则压力损失升高。捕集面的被覆比例优选为65％以下，更优选为60％以下。
捕集面的被覆比例为例如20％以上，优选为25％以上，更优选为30％以上。如果捕集面的被覆比例过小，则捕集物即粒子状物质的捕集效率降低。如后所述，多孔质复合体1中，捕集层3选择性地或优先地形成于捕集面上的气孔区域26。因此，如果捕集面的被覆比例为例如基材2的表面开口率的3/4倍以上，则在气孔区域26的大部分存在捕集层3。另外，如果捕集面的被覆比例为基材2的表面开口率以上，则在气孔区域26的更大部分存在捕集层3。
另外，将捕集面中的未由捕集层3被覆的区域称为“非被覆区域”，非被覆区域中的气孔区域26的面积的比例为15％以下。换言之，俯视下的捕集面的任意区域中的非被覆区域中所包含的气孔区域的面积除以该非被覆区域的面积得到的值为15％以下。在以下说明中，将非被覆区域中的气孔区域26的面积的比例称为“非被覆区域的气孔比例”。如果非被覆区域的气孔比例过大，则没有从捕集层3通过的气体的量增加，因此，粒子状物质的捕集效率降低。非被覆区域的气孔比例优选为13％以下，更优选为10％以下。非被覆区域的气孔比例为0％以上。
典型的多孔质复合体1中，非被覆区域的气孔比例与基材2的表面开口率相比足够低。非被覆区域的气孔比例为例如该表面开口率的一半以下，优选为该表面开口率的2/3以下。这样的多孔质复合体1中，可以说在气孔区域26的大部分存在捕集层3。据此，粒子状物质的捕集效率升高。优选在气孔区域26的70％以上存在捕集层3。另一方面，在捕集面中的除气孔区域26以外的区域(以下也称为“非气孔区域”)不易形成有捕集层3。多孔质复合体1中，在进行粒子状物质捕集的气孔区域26及其周边存在许多捕集层3，存在于非气孔区域的捕集层3较少，由此，能够抑制压力损失上升，并且，使捕集效率提高。
在捕集面的被覆比例及非被覆区域的气孔比例的测定中，例如以可得到第一隔室231的纵截面(沿着长度方向的截面)的方式对多孔质复合体1进行截面加工。接下来，该第一隔室231的内侧面的SEM图像是从与该内侧面大致垂直的方向以500倍的倍率进行拍摄得到的。之后，使用上述的图像解析软件(株式会社日本Roper制的图像解析软件“Image-Prover.9.3.2”)，对该SEM图像进行图像解析，由此求出捕集面的被覆比例及非被覆区域的气孔比例。优选从多个第一隔室231的纵截面得到表示捕集面的被覆比例的多个值，将该多个值的平均值作为多孔质复合体1中的捕集面的被覆比例。非被覆区域的气孔比例及后述的捕集层3的气孔率等也是同样的。
捕集层3包含堆积在捕集面的气孔内的粒子。典型地，该堆积在气孔内的粒子彼此结合(或附着)，形成多孔质的层。一部分粒子还与基材2结合。捕集层3的粒子优选不借助其他材料(结合材料)而彼此直接结合。这种情况下，捕集层3不含结合材料，实质上仅由该粒子构成。根据捕集层3的形成方法，粒子也可以借助结合材料而彼此结合。将彼此结合的粒子的集合称为结合粒子组，不需要结合粒子组整体都位于气孔内，结合粒子组的一部分可以存在于气孔的外部或非气孔区域上。另外，捕集层3可以包含在非气孔区域上孤立存在的粒子及结合粒子组。
捕集面的气孔内的捕集层3的气孔率(结合粒子组的气孔率)为例如60％以上，优选为70％以上，更优选为75％以上。如果捕集层3的气孔率过小，则压力损失升高。捕集层3的气孔率优选为90％以下，更优选为85％以下。如果捕集层3的气孔率过大，则粒子状物质的捕集效率降低。
在捕集层3的气孔率的测定中，例如，在进行了上述截面加工的多孔质复合体1中，以2000倍的倍率拍摄包括捕集层3的截面在内的区域的SEM图像。之后，使用上述的图像解析软件(株式会社日本Roper制的图像解析软件“Image-Pro ver.9.3.2”)，对该SEM图像进行图像解析，由此求出捕集层3的气孔率。该图像解析利用例如与国际公开第2020/194681号(上述文献2)同样的方法进行。具体而言，计算出该SEM图像的捕集层3所存在的区域中的明亮部分(即、捕集层3的粒子)相连的明亮区域的面积及灰暗部分(即、捕集层3的气孔)相连的灰暗区域的面积。然后，灰暗区域的合计面积除以明亮区域的合计面积与灰暗区域的合计面积之和，由此计算出捕集层3的气孔率。
捕集层3的厚度例如大于2μm，优选为3μm以上。如果捕集层3的厚度过小，则粒子状物质的捕集效率降低。捕集层3的厚度例如小于20μm，优选为18μm以下。如果捕集层3的厚度过大，则压力损失升高。另外，由于捕集层3的量也变多，所以，多孔质复合体1的制造成本升高。
捕集层3的厚度的测定使用例如3D形状测定机利用与国际公开第2020/194681号(上述文献2)同样的方法进行。具体而言，通过多孔质复合体1的截面加工，得到多个第一隔室231及多个第二隔室232的纵截面。在与该纵截面垂直的方向上，利用3D形状测定机测定第一隔室231中的捕集层3的表面的平均位置及第二隔室232中的气孔区域26的表面(气孔的底面)的平均位置。然后，计算出捕集层3的表面的平均位置与气孔区域26的表面的平均位置之差作为捕集层3的厚度。
捕集层3的粒子的累积粒度分布(体积基准)中的中值粒径(d50)为例如7.0μm以下，优选为6.5μm以下。该中值粒径为例如2.0μm以上，优选为2.5μm以上。通过该中值粒径在上述范围内，能够容易使捕集层3的气孔率在所期望的范围内。该累积粒度分布中的d10优选为0.3μm以上，更优选为0.5μm以上。该累积粒度分布中的d90优选为20μm以下，更优选为15μm以下。在后述的捕集层3的形成中，利用气流将粒子向捕集面的气孔内输送，通过d10及d90在上述范围内，能够将粒子容易地输送到捕集面的气孔内。d10为例如3.5μm以下，优选为3.0μm以下。d90为例如5.0μm以上，优选为6.5μm以上。
在粒子的累积粒度分布的测定中，将多孔质复合体1拆解，使用刮刀等，以不含基材2的碎片的方式仅搔刮捕集层3，从多孔质复合体1取出构成捕集层3的粒子。在捕集层3的粒子的取出中，优选以得到第二隔室232的纵截面(沿着长度方向的截面)的方式对多孔质复合体1进行截面加工。接下来，使用镊子，剥下将第二隔室232和在比该第二隔室232靠里侧(截面的内侧)的位置相邻的第一隔室231隔开的隔壁22的部分(隔室壁)，由此该第一隔室231的纵截面露出。然后，使用刮刀，搔刮该第一隔室231的捕集层3。据此，防止截面加工时产生的基材2的碎片混入到取出的粒子中。之后，利用激光衍射法对粒子的累积粒度分布进行测定。
捕集层3的粒子优选在内部具有空洞。据此，粒子的体积密度变得比较小(即、粒子体积变大)，在捕集层3的形成中，能够容易地利用气流而将粒子向捕集面的气孔内输送。捕集层3的粒子中的空洞的有无可以在例如5000倍的SEM图像中进行确认。粒子的体积密度优选小于0.50g/ml。该体积密度的下限没有特别限定，例如为0.10g/ml以上。在捕集层3的粒子的体积密度的测定中，对从多孔质复合体1取出的捕集层3的粒子的质量进行测定。之后，将该粒子放入量筒来测定体积，该质量除以该体积，求出体积密度。
捕集层3的粒子的比表面积为例如10m2/g以上，优选为15m2/g以上。该比表面积的上限没有特别限定，例如为1000m2/g以下。可以使用从多孔质复合体1取出的捕集层3的粒子，利用BET比表面积法，测定捕集层3的粒子的比表面积。
捕集层3的粒子优选包含促进捕集物氧化的催化剂粒子。如上所述，捕集层3选择性地或优先地形成于捕集面上的气孔区域26，因此，上述催化剂粒子的大部分在捕集面中配置于粒子状物质容易堆积的气孔内。据此，能够使催化剂粒子与粒子状物质的接触面积变大，实现更高的催化能力。结果，更可靠地实现使粒子状物质的氧化开始温度降低(即、粒子状物质的低温燃烧)。
上述催化剂粒子典型的为氧化物，优选为CeO2(二氧化铈)、镧(La)－铈(Ce)复合氧化物、镧－锰(Mn)－铈复合氧化物、镧－钴(Co)－铈复合氧化物、镧－铁(Fe)－铈复合氧化物或镧－镨(Pr)－铈复合氧化物。换言之，捕集层3的粒子优选包含CeO2、镧－铈复合氧化物、镧－锰－铈复合氧化物、镧－钴－铈复合氧化物、镧－铁－铈复合氧化物及镧－镨－铈复合氧化物中的1种以上。
镧－铈复合氧化物为包含La及Ce的氧化物，也记载为“La－Ce－O”。镧－锰－铈复合氧化物为包含La、Mn及Ce的氧化物，也记载为“La－Mn－Ce－O”。镧－钴－铈复合氧化物为包含La、Co及Ce的氧化物，也记载为“La－Co－Ce－O”。镧－铁－铈复合氧化物为包含La、Fe及Ce的氧化物，也记载为“La－Fe－Ce－O”。镧－镨－铈复合氧化物为包含La、Pr及Ce的氧化物，也记载为“La－Pr－Ce－O”。
上述复合氧化物的粒子可以利用与日本特开2021－53537号公报(上述文献4)同样的方法进行制造，例如利用柠檬酸法。复合氧化物的粒子可以利用含浸担载法或络合聚合法等进行制造。包含催化剂粒子的捕集层3优选实质上仅由该催化剂粒子构成，也可以包含除该催化剂粒子以外的物质。捕集层3可以由除上述催化剂粒子以外的催化剂粒子(例如Fe2O3或MnO2等)形成，还可以由除催化剂粒子以外的粒子形成。作为除催化剂粒子以外的粒子，可例示：SiO2、SiC及Al2O3等粒子。捕集层3中，可利用金属氧化物、氮化物或碳化物等各种物质的粒子。
接下来，对多孔质复合体1的制造的一例进行说明。基材2的制造方法是众所公知的，此处，对在基材2(未设置捕集层3的基材2)形成捕集层3进行说明。在优选的捕集层3的形成中，利用干式制膜法，在基材2的捕集面上堆积粒子。图5是表示干式制膜装置8的构成的图。图6是用于说明捕集层3的形成的图，其示意性地示出沿着长度方向的基材2的截面的一部分。
图5的干式制膜装置8具备：第一筒状部81、第二筒状部82、以及粒子供给部83。第一筒状部81及第二筒状部82均为筒状的部件，与其中心轴垂直的截面形状与基材2的外侧面(筒状外壁21的外侧面)的截面形状大致相同。如上所述，基材2为沿着长度方向延伸的部件，长度方向上的基材2的一个端部插入于第一筒状部81的端部，基材2的另一个端部插入于第二筒状部82的端部。在本实施方式中，第一隔室231(参照图6)呈开口的基材2的端部(即、在第二隔室232设置有封孔部24的端部)插入于第一筒状部81，第二隔室232呈开口的基材2的端部插入于第二筒状部82。基材2的外侧面可以隔着O型环等而与第一筒状部81或第二筒状部82接触。在基材2的外侧面与第一筒状部81的内侧面之间及基材2的外侧面与第二筒状部83的内侧面之间，气体及液体几乎不能通过。
第一筒状部81中，在与基材2相反一侧的端部连接有粒子供给部83。粒子供给部83将待成为捕集层3的粒子分散于气体中得到的气溶胶向第一筒状部81内供给。气溶胶的分散介质为例如空气。气溶胶的分散介质可以为除空气以外的气体。第二筒状部82中，在与基材2相反一侧的端部连接有省略图示的减压机构，第二筒状部82内被减压。据此，供给至第一筒状部81内的气溶胶向基材2内流入。
如图6中的箭头A2所示，气溶胶向第一隔室231内流入。气溶胶中所含的气体从在第一隔室231的内侧面(捕集面)呈开口的气孔进入于隔壁22内，向与该第一隔室231相邻的第二隔室232移动。移动至第二隔室232的气体从第二隔室232的开口被排出到基材2外。此时，气溶胶中所含的大部分粒子与该气体一同进入于捕集面的气孔内，在该气孔内堆积。一部分粒子可以附着于捕集面中的非气孔区域(基材2的表面)。优选的粒子中，由于在内部设置有空洞或/和体积密度小于0.50g/ml，因此，该粒子容易与该气体一同进入于捕集面的气孔内。从使更多的粒子进入于捕集面的气孔内的观点出发，优选粒子的累积粒度分布中的d90为基材2的平均细孔径以下。
通过上述处理，在基材2堆积的大部分粒子存在于捕集面的气孔内。即，俯视捕集面的情况下，捕集层3选择性地或优先地形成于气孔区域26(参照图3)。使用干式制膜装置8使粒子堆积于捕集面(包括气孔内)上的条件可以根据捕集面的被覆比例、非被覆区域的气孔比例、捕集层3的气孔率、捕集层3的厚度等适当确定。在一例中，气溶胶中的粒子的密度为1～10mg/cc，气溶胶的吸引速度为0.1～5m/s。
在多孔质复合体1的制造中，对从干式制膜装置8取出的多孔质复合体1进一步进行烧结处理。烧结处理时的加热温度为例如500℃以上且1300℃以下。烧结处理时的加热时间为例如0.5小时以上，2小时以下。烧结处理时的加热温度及加热时间可以根据捕集层3的粒子的种类等适当确定。粒子相对于基材2的附着强度得到充分确保的情况下，可以省略烧结处理。
接下来，参照表1～表3，对本发明的多孔质复合体的实施例1～11及用于与该多孔质复合体进行比较的比较例1～6进行说明。
[表1]
[表2]
[表3]
实施例1～11中，使用了由堇青石形成且具有蜂窝过滤器的形状(蜂窝结构)的基材。基材的开口气孔率为55％，表面开口率为30％，平均细孔径为18μm。以纯水为介质，利用阿基米德法测定开口气孔率。使用上述的图像解析软件，对基材的表面的SEM图像(倍率：500倍)进行图像解析，由此求解表面开口率。利用水银孔度计来测定平均细孔径。
实施例1～11中，使用图5的干式制膜装置8，利用干式制膜法形成捕集层。气溶胶中的粒子的密度为5mg/cc。气溶胶的吸引速度为1m/s。实施例1～7中，使用La－Mn－Ce－O粒子。实施例1～7中的实施例1、2、4、5中，通过调整制膜时间等来相互变更捕集层的制膜重量。实施例3中，使烧结处理时的加热温度(烧结温度)降低。实施例6中，使用粒径较小的粒子，实施例7中，使用粒径较大的粒子。在实施例8、9中，使用CeO2粒子，且相互变更捕集层的制膜重量。在实施例10、11中，使用SiO2粒子，且相互变更捕集层的制膜重量。另外，还提高了烧结温度。
实施例1～11中，捕集面中的被覆区域的面积的比例(捕集面的被覆比例)为25％～60％，均为70％以下。非被覆区域中的气孔区域的面积的比例(非被覆区域的气孔比例)为0％～9％，均为15％以下。捕集面的被覆比例及非被覆区域的气孔比例如下求解，即，使用上述的图像解析软件，对捕集面的SEM图像(倍率：500倍)进行图像解析，由此求出各比例。表2中的捕集面的被覆比例及非被覆区域的气孔比例分别为由对捕集面的不同区域进行拍摄得到的5个SEM图像得到的值的平均值。
实施例1～11中，捕集层的厚度(膜厚)为3μm～15μm。捕集层的厚度如上所述以利用3D形状测定机测定得到的捕集层的表面的平均位置与气孔区域的表面的平均位置之差的形式求出。另外，实施例1～11中，捕集面的气孔内的捕集层的气孔率为76％～82％，均为70％以上且90％以下。该气孔率如下求解，即，使用上述的图像解析软件，对捕集层3的截面的SEM图像(倍率：2000倍)进行图像解析，由此求出该气孔率。
实施例1～11中，粒子的累积粒度分布(体积基准)中的中值粒径(d50)为2.8μm～6.3μm。另外，d10为0.5～2.8μm，均为0.3μm以上。d90为7.0～12μm，均为20μm以下。累积粒度分布如下获得，即，从多孔质复合体仅取出捕集层的粒子，利用激光衍射法，对该粒子进行测定，由此得到累积粒度分布。
使用了La－Mn－Ce－O粒子或CeO2粒子的实施例1～9中，粒子的比表面积为20m2/g～70m2/g，使用了SiO2粒子的实施例10、11中，粒子的比表面积为720m2/g。粒子的比表面积如下获得，即，通过BET比表面积法，对从多孔质复合体取出的粒子进行测定，由此得到粒子的比表面积。实施例1～11中，体积密度均小于0.50g/ml。表2中，体积密度小于0.50g/ml的情况下，记载为“小”，体积密度为0.50g/ml以上的情况下，记载为“大”。粒子的体积密度如下获得，即，对从多孔质复合体取出的粒子的质量进行测定，接下来，放入量筒中测定体积，该质量除以该体积，得到体积密度。虽然表中未记载，不过，利用5000倍的SEM图像对La－Mn－Ce－O粒子进行了确认，结果，在内部具有空洞。CeO2粒子及SiO2粒子也是同样的。
比较例1～6中，使用了与实施例1～11同样的基材。比较例1～5中，使用La－Mn－Ce－O粒子，比较例6中，使用SiC粒子。比较例1、2、3、6中，与实施例1～11同样地，利用干式制膜法形成捕集层。此时，比较例1中，使捕集层的制膜重量过小，比较例2中，使捕集层的制膜重量过大。结果，比较例1中，捕集面的被覆比例大幅减小，另外，非被覆区域的气孔比例大于15％。比较例2中，捕集面的被覆比例与70％相比大幅增大。
比较例3、6中，使烧结温度升高。结果，使用了La－Mn－Ce－O粒子的比较例3中，非被覆区域的气孔比例与15％相比大幅增大。另外，使用了SiC粒子的比较例6中，捕集面的被覆比例与70％相比大幅增大。比较例3、6中，粒子的体积密度均为0.50g/ml以上。
比较例4、5中，利用湿式制膜法形成捕集层。具体而言，将La－Mn－Ce－O粒子与水等液体混合，制备浆料，将该浆料向第一隔室内供给。水等液体从隔壁透过而自第二隔室向基材的外部流出，La－Mn－Ce－O粒子没有从隔壁通过而附着于第一隔室的内侧面。之后，进行烧结处理。比较例4、5中，将捕集层的制膜重量相互变更。制膜重量比较小的比较例4中，非被覆区域的气孔比例与15％相比大幅增大。制膜重量比较大的比较例5中，捕集面的被覆比例与70％相比大幅增大。比较例4、5中，捕集层的气孔率均小于70％。
实施例1～11及比较例1～6的多孔质复合体的性能评价中，对初始压力损失(即、粒子状物质等捕集前的压力损失)、捕集效率及烟灰的氧化开始温度进行比较，评价综合性能。另外，将未形成捕集层的基材作为参考例，进行同样的性能评价。
多孔质复合体的初始压力损失评价中，首先，将室温的空气以10Nm3/min的流量向多孔质复合体供给，测定多孔质复合体的前后的压力差(即、空气的流入侧和流出侧的差压)。然后，以仅有基材时的该压力差为基准压力差，并将多孔质复合体的上述压力差相对于该基准压力差的增加率设为初始压力损失的增加率。将多孔质复合体的上述压力差设为A，将基材的基准压力差设为B时，按(A－B)/B×100求出该初始压力损失的增加率(％)。初始压力损失的评价中，将初始压力损失的增加率为20％以下的情形评价为“◎”。另外，将该压力损失增加率大于20％且为40％以下的情形评价为“○”，将该压力损失增加率大于40％的情形评价为“×”。
多孔质复合体的捕集效率如下求解。首先，在具有排气量2升的直喷式汽油发动机的乘用车辆的排气系统搭载多孔质复合体作为GPF，进行利用底盘测功机的车辆试验。该车辆试验中，利用按照PMP(欧洲限制的颗粒测量协议)的测量方法，对以欧洲限制运转模式(RTS95)运转时的废气中的粒子状物质的排出个数进行测量。另外，没有在上述排气系统搭载GPF的情况下，进行同样的车辆试验，利用同样的测量方法对废气中的粒子状物质的排出个数进行测量。将无GPF时的粒子状物质的排出个数设为“基准排出个数”，将搭载多孔质复合体而测量的粒子状物质的排出个数与基准排出个数之差除以基准排出个数得到的值(％)设为“捕集效率(％)”。捕集效率的评价中，将捕集效率为98％以上的情形评价为“◎”，将捕集效率小于98％且为95％以上的情形评价为“○”。另外，将捕集效率小于95％且为90％以上的情形评价为“△”，将捕集效率小于90％的情形评价为“×”。
捕集面的被覆比例为70％以下且非被覆区域的气孔比例为15％以下的实施例1～11中，初始压力损失及捕集效率的评价均为“◎”或“○”。与此相对，捕集面的被覆比例大于70％或非被覆区域的气孔比例大于15％的比较例1～6中，初始压力损失的评价为“×”，或捕集效率的评价为“×”或“△”。应予说明，参考例中，初始压力损失的评价为“◎”，捕集效率的评价为“×”。
多孔质复合体中的烟灰的氧化开始温度如下求解。首先，从多孔质复合体切出直径118.4mm、长度127mm的试验片，利用烟灰发生器使烟灰以0.5g/L堆积于该试验片，得到测定试样。接下来，使包含氮(N2)80％及氧(O2)20％的平衡气体(混合气体)以SV40000(1/hr)向上述测定试料流动，同时进行升温。然后，利用ND－IR(非分散红外吸收法)对随着加热而由测定试样产生的CO气体及CO2气体进行检测。将CO2气体的累积生成量达到O2气体的总量的10％的温度设为烟灰的氧化开始温度。氧化开始温度越低，捕集层的粒子的催化能力越高。
烟灰的氧化开始温度评价中，将氧化开始温度为410℃以下的情形评价为“◎”，将氧化开始温度高于410℃且为460℃以下的情形评价为“○”。另外，将氧化开始温度高于460℃的情形评价为“△”。
关于烟灰的氧化开始温度，使用了La－Mn－Ce－O粒子或CeO2粒子的实施例1～9中，评价均为“◎”或“○”。使用了SiO2粒子的实施例10、11中，评价为“△”。使用了La－Mn－Ce－O粒子的比较例1～5中的捕集层的制膜重量过小的比较例1及烧结温度过度高的除比较例3以外的比较例2、4、5中，评价为“◎”。另一方面，比较例1、3、使用了SiC粒子的比较例6以及没有设置捕集层的参考例中，评价为“△”。
实施例1～11、比较例1～6及参考例的综合评价中，初始压力损失、捕集效率及烟灰的氧化开始温度的评价均为“◎”的情况下，综合评价设为“A”。评价“○”有1个且没有评价“△”及“×”的情况下，综合评价设为“B”。评价“△”仅为1个且没有评价“×”的情况下，综合评价设为“C”。评价“×”也为1个或评价“△”有2个以上的情况下，综合评价设为“F”。综合评价中，“A”的评价最高，按“B”、“C”、“F”的顺序，评价依次降低。
实施例2、3、7的综合评价为“A”，实施例1、4～6、8、9的综合评价为“B”，实施例10、11的综合评价为“C”。另外，比较例1～6及参考例的综合评价均为“F”。
如以上所说明，多孔质复合体1具备：多孔质的基材2；以及多孔质的捕集层3，该捕集层3设置于基材2的捕集面(例如第一隔室231的内侧面)。捕集层3包含堆积在捕集面的气孔内的粒子。俯视捕集面的情况下，捕集面中的由捕集层3被覆的被覆区域的面积的比例(捕集面的被覆比例)为70％以下，未由捕集层3被覆的非被覆区域中的气孔区域26的面积的比例(非被覆区域的气孔比例)为15％以下。据此，像实施例1～11那样，能够实现低压力损失及高捕集效率。
优选的多孔质复合体1中，俯视捕集面的情况下，捕集面中的被覆区域的面积的比例为25％以上。据此，能够使捕集效率更可靠地提高。
优选的多孔质复合体1中，捕集层3的粒子在内部具有空洞、或/和、该粒子的体积密度小于0.50g/ml。据此，在捕集层3的形成中，能够容易地利用气流将粒子向在捕集面呈开口的气孔内输送，从而能够容易地制造多孔质复合体1。
优选的多孔质复合体1中，捕集层3的粒子的累积粒度分布中的d10为0.3μm以上，d90为20μm以下。像这样，捕集层3的粒子具有狭窄的粒度分布，由此，使大部分粒子的粒径为基材2的平均细孔径以下，能够更容易地使粒子堆积于捕集面的气孔内。
优选的多孔质复合体1中，捕集层3的粒子包含促进捕集物氧化的催化剂粒子。据此，能够促进捕集到的粒子状物质氧化，从而能够使该粒子状物质的氧化开始温度降低。另外，通过大部分催化剂粒子配置于气孔内，能够使催化剂粒子与粒子状物质的接触面积变大，实现更高的催化能力(即、更低的氧化开始温度)。
优选的催化剂粒子为CeO2、镧－铈复合氧化物、镧－锰－铈复合氧化物、镧－钴－铈复合氧化物、镧－铁－铈复合氧化物或镧－镨－铈复合氧化物。据此，能够使粒子状物质的氧化开始温度更可靠地降低。
优选的多孔质复合体1中，捕集层3的气孔率为70％以上且90％以下。通过使该气孔率为70％以上，能够在多孔质复合体1中容易地实现低压力损失。另外，通过使该气孔率为90％以下，能够容易地实现高捕集效率。
优选的多孔质复合体1中，基材2具有内部由隔壁22分隔为多个隔室23的蜂窝结构，多个隔室23中的至少一部分隔室23(例如第一隔室231)的内侧面为上述捕集面。据此，能够提供实现低压力损失及高捕集效率的蜂窝过滤器。
如上所述，多孔质复合体1能够实现低压力损失及高捕集效率。因此，多孔质复合体1特别适合于对从汽油发动机排出的废气中的粒子状物质进行捕集的GPF。
针对上述的多孔质复合体1，可以进行各种变更。
只要实现高捕集效率即可，捕集面的被覆比例可以小于25％。
只要在捕集面上的气孔区域26选择性地或优先地形成捕集层3即可，捕集层3的粒子的体积密度可以为0.50g/ml以上。同样地，该粒子的累积粒度分布中的d10可以小于0.3μm，d90可以大于20μm。
捕集层3的气孔率可以小于70％，也可以大于90％。
多孔质复合体1不限定于上述的GPF，例如可以为对从柴油发动机排出的废气中的粒子状物质进行捕集的柴油颗粒过滤器(DPF：Diesel Particulate Filter)。多孔质复合体1如上所述能够实现低压力损失及高捕集效率，因此，不仅特别适合于GPF，还特别适合于DPF。应予说明，多孔质复合体1可以用作除GPF及DPF以外的各种过滤器。或者，多孔质复合体1可以用于除过滤器以外的用途。
多孔质复合体1的结构可以进行各种变更。例如，可以从基材2中省略封孔部24。另外，可以将全部隔室23的内侧面均作为捕集面并设置有捕集层3。此外，基材2并不一定需要具有蜂窝结构，可以为内部没有被隔壁分隔开的单纯的筒状或平板状等其他形状。
上述实施方式及各变形例中的构成只要不相互矛盾，就可以进行适当组合。
虽然对发明详细地进行了描写并说明，但是，已述的说明是例示性的，没有限定性。因此，可以说：只要不脱离本发明的范围，就可以采用大量变形、方案。
产业上的可利用性
本发明可利用于对粒子状物质进行捕集的过滤器、例如对从汽油发动机排出的废气中的粒子状物质进行捕集的汽油颗粒过滤器。另外，可利用于其他过滤器或除过滤器以外的用途。
符号说明
1 多孔质复合体
2 基材
3 捕集层
22 隔壁
26 气孔区域
231 第一隔室
232 第二隔室

Claims (10)

1.一种多孔质复合体，其中，具备：
多孔质的基材；以及
多孔质的捕集层，该捕集层设置于所述基材的捕集面，
所述捕集层包含堆积在所述捕集面的气孔内的粒子，
俯视所述捕集面的情况下，所述捕集面中的由所述捕集层被覆的被覆区域的面积的比例为70％以下，未由所述捕集层被覆的非被覆区域中的气孔区域的面积的比例为15％以下。
2.根据权利要求1所述的多孔质复合体，其中，
俯视所述捕集面的情况下，所述捕集面中的所述被覆区域的面积的比例为25％以上。
3.根据权利要求1或2所述的多孔质复合体，其中，
所述粒子在内部具有空洞。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的多孔质复合体，其中，
所述粒子的体积密度小于0.50g/ml。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的多孔质复合体，其中，
所述粒子的累积粒度分布中的d10为0.3μm以上，d90为20μm以下。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的多孔质复合体，其中，
所述捕集层的气孔率为70％以上且90％以下。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的多孔质复合体，其中，
所述粒子包含促进捕集物氧化的催化剂粒子。
8.根据权利要求7所述的多孔质复合体，其中，
所述催化剂粒子为CeO2、镧－铈复合氧化物、镧－锰－铈复合氧化物、镧－钴－铈复合氧化物、镧－铁－铈复合氧化物或镧－镨－铈复合氧化物。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的多孔质复合体，其中，
所述基材具有内部由隔壁分隔为多个隔室的蜂窝结构，
所述多个隔室中的至少一部分隔室的内侧面为所述捕集面。
10.根据权利要求9所述的多孔质复合体，其中，
所述多孔质复合体为对从汽油发动机排出的废气中的粒子状物质进行捕集的汽油颗粒过滤器。
CN202280047494.1A 2021-08-03 2022-05-20 多孔质复合体 Pending CN117651596A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-127462 2021-08-03
JP2021127462 2021-08-03
PCT/JP2022/020938 WO2023013207A1 (ja) 2021-08-03 2022-05-20 多孔質複合体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117651596A true CN117651596A (zh) 2024-03-05

Family

ID=85155668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280047494.1A Pending CN117651596A (zh) 2021-08-03 2022-05-20 多孔质复合体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240116008A1 (zh)
JP (1) JPWO2023013207A1 (zh)
CN (1) CN117651596A (zh)
DE (1) DE112022003380T5 (zh)
WO (1) WO2023013207A1 (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5381008B2 (ja) * 2008-10-17 2014-01-08 マツダ株式会社 パティキュレートフィルタ及びその製造方法
JP5649945B2 (ja) * 2009-12-25 2015-01-07 日本碍子株式会社 表面捕集層付き担体及び触媒担持表面捕集層付き担体
WO2016056573A1 (ja) * 2014-10-09 2016-04-14 株式会社キャタラー 排ガス浄化装置
TWI788471B (zh) 2018-01-16 2023-01-01 日商太陽油墨製造股份有限公司 熱硬化性樹脂組成物、其硬化物及印刷配線板
CN113597334B (zh) 2019-03-28 2022-08-19 日本碍子株式会社 多孔质复合体
KR102078032B1 (ko) 2019-06-12 2020-02-17 일성기계공업 주식회사 유기용제를 사용하는 건조기 챔버구조체
JP7358157B2 (ja) 2019-09-27 2023-10-10 日本碍子株式会社 複合酸化物触媒、多孔質複合体および複合酸化物触媒の製造方法
JP7284837B2 (ja) * 2020-02-04 2023-05-31 日本碍子株式会社 多孔質複合体および多孔質複合体の製造方法
JP7379248B2 (ja) * 2020-03-27 2023-11-14 日本碍子株式会社 多孔質セラミック構造体および多孔質セラミック構造体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20240116008A1 (en) 2024-04-11
WO2023013207A1 (ja) 2023-02-09
JPWO2023013207A1 (zh) 2023-02-09
DE112022003380T5 (de) 2024-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2412419A1 (en) Honeycomb filter and method for producing honeycomb filter
CN109973176B (zh) 排气净化过滤器
CN111801163B (zh) 废气净化催化剂
CN110314711B (zh) 蜂窝过滤器
CN110314682B (zh) 蜂窝过滤器
EP2108448B1 (en) Honeycomb catalyst body
CN110314683B (zh) 蜂窝过滤器
CN110314455B (zh) 蜂窝过滤器
JP2007252997A (ja) フィルタ型排ガス浄化用触媒
JP3855267B2 (ja) 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
CN113631267B (zh) 废气净化用催化剂
US20240033687A1 (en) Catalytically active particle filter with a high degree of filtering efficiency
EP2554235B1 (en) Honeycomb filter
US8343252B2 (en) Honeycomb filter
CN113661311A (zh) 排气净化过滤器
CN117651596A (zh) 多孔质复合体
EP2614872B1 (en) Honeycomb filter
US20240100478A1 (en) Catalytically active particle filter with a high degree of filtering efficiency
US11473472B2 (en) Exhaust gas control apparatus and manufacturing method thereof
US11904298B2 (en) Composite oxide catalyst, porous composite, and method of producing composite oxide catalyst
CN112218718B (zh) 废气净化催化剂
JP2009072693A (ja) 多孔質触媒を含むディーゼルパティキュレートフィルタ
CN112041065B (zh) 废气净化催化剂的制造方法
CN115038520A (zh) 多孔质复合体
CN113825554A (zh) 废气净化过滤器

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