CN118043121A - 具有高度过滤效率的催化活性微粒过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从内燃机的排气中去除微粒物质的壁流式过滤器，该壁流式过滤器包括长度为L的壁流式过滤器基材和涂层F，该壁流式过滤器基材具有通道E和通道A，该通道E和通道A在该壁流式过滤器基材的第一端部与第二端部之间平行地延伸、由多孔壁分开并形成表面OE和表面OA。通道OE在该第二端部处闭合，并且通道A在该第一端部处闭合。涂层F设置在该多孔壁中和/或表面OE上，但不设置在表面OA上，并且包含微粒金属化合物且不含贵金属，其特征在于该微粒金属化合物催化烟尘的氧化。

Description

具有高度过滤效率的催化活性微粒过滤器
本发明涉及一种壁流式过滤器、其制造方法及其用于减少内燃机的有害废气的用途。
内燃机的废气中的污染物和微粒的排放通常受到法律限制。例如，针对缸内直接喷射发动机的EU6废气标准实施了用于限制微粒数量的附加限制。
具有和不具有附加催化活性涂层的柴油微粒过滤器或汽油微粒过滤器是用于去除微粒排放物并减少废气中有害物质的合适聚集体。这些是壁流式蜂窝体，其被称为催化剂支撑体、载体或基材整料。为了满足法律标准，希望当前和未来针对内燃机的废气后处理的应用不仅出于成本原因而且出于安装空间原因而将微粒过滤器与其它催化活性功能组合。催化活性涂层可被定位在表面上或形成该表面的通道的壁中。催化活性涂层通常在所谓的涂覆操作中以悬浮液的形式被施加到催化剂支撑体上。汽车废气催化剂制造商过去已公布了许多这样的方法；参见例如EP1064094B1、EP2521618B1、WO10015573A2、EP1136462B1、US6478874B1、US4609563A、WO9947260A1、JP5378659B2、EP2415522A1和JP2014205108A2。
与相同尺寸的流通式支撑体相比，使用微粒过滤器(无论是否经催化涂覆)导致废气背压显著增加，并且因此导致发动机扭矩减小或可能导致燃料消耗增加。为了甚至不进一步增加废气背压，催化剂的催化活性贵金属的氧化载体材料或氧化催化剂材料的量通常在过滤器的情况下比在流通式支撑体的情况下以更小的量施加。因此，经催化涂覆的微粒过滤器的催化效果经常不如相同尺寸的流通式整料的催化效果。
人们已经做出了一些努力来提供由于活性涂层而具有良好催化活性但仍具有最低可能废气背压的微粒过滤器。关于低废气背压，已证明有利的是催化活性涂层不作为多孔壁流式过滤器的通道壁上的层存在，而是过滤器的通道壁散布有催化活性材料；参见例如WO2005016497A1、JPH01-151706和EP1789190B1。为此，选择催化涂层的粒度，使得微粒渗透到壁流式过滤器的孔中并且可通过煅烧将微粒固定在那里。具有壁内涂层的催化活性过滤器的缺点是催化活性物质的量受到多孔壁的吸收容量的限制。
已发现，通过将催化活性物质施加到壁流式蜂窝体的通道壁的表面，可实现废气中有害物质的转化的增加。具有催化活性材料的壁上涂层和壁内涂层的组合也是可能的，因此可在不显著增加背压的情况下进一步提高催化性能。
除了催化效果，可通过涂层改善的过滤器的另一个功能是其过滤效率，即过滤效果本身。WO2011151711A1描述了一种方法，通过该方法将干燥气溶胶施用到未涂覆或经催化涂覆的过滤器，该过滤器在通道壁中携带催化活性材料(具有修补基面涂料的壁内涂层)。通过分布粉末状高熔点金属氧化物来提供气溶胶，并且借助于气流引导气溶胶通过壁流式过滤器的入口侧。在这种情况下，粒度为0.2μm至5μm的单独的微粒附聚以形成微粒的桥接网络，并且穿过壁流式过滤器作为层沉积在单独的入口通道的表面上。过滤器的典型粉末载量介于每升过滤器体积5g与50g之间。明确指出的是，不希望用金属氧化物在壁流式过滤器的孔内部获得涂层。
用于增加无催化活性的过滤器的过滤效率的另一种方法在WO2012030534A1中有所描述。在这种情况下，通过经由微粒气溶胶沉积陶瓷微粒，在入口侧的流动通道的壁上形成过滤层(“识别层”)。该层由锆、铝或硅的氧化物组成，优选地长度在1nm至5μm范围内的纤维形式，并且具有大于10μm、通常25μm至75μm的层厚度。在涂覆过程之后，在热过程中煅烧所施加的粉末微粒。
在专利说明书US8277880B2中描述了另一种方法，在该方法中，在过滤器入口通道的表面上形成膜(“捕集层”)，以增加无催化活性的壁流式过滤器的过滤效率。通过抽吸负载有陶瓷微粒(例如碳化硅或堇青石)的气流通过入口通道，在入口通道的表面上形成过滤膜。在施加过滤层之后，在高于1000℃的温度下焙烧蜂窝体，以增加粉末层在通道壁上的粘合强度。EP2502661A2和EP2502662B1提及了通过粉末施加的另外的壁上涂层。
US8388721B2中描述了通过喷雾干燥微粒而在壁流式过滤器基材的孔内部涂覆。然而，在这种情况下，粉末应深深地渗透到孔中。壁的表面的20％至60％应保持烟尘微粒可触及，从而保持打开。根据粉末-气体混合物的流速，可调整入口侧与出口侧之间的或多或少陡峭的粉末梯度。根据US8388721B2在孔中涂覆有粉末的过滤器的通道壁的孔可随后涂覆有催化活性组分。此处，催化活性材料也位于过滤器的通道壁中。
EP2727640A1中还描述了例如借助于气溶胶发生器将粉末引入孔中。此处，使用含有例如氧化铝微粒的气流以一定方式涂覆非催化涂覆的壁流式过滤器，这种方式使得具有0.1μm至5μm粒度的完整微粒作为多孔填料沉积在壁流式过滤器的孔中。除过滤效果之外，微粒本身还可实现过滤器的其它功能。例如，这些微粒以基于过滤器体积，大于80g/l的量沉积在过滤器的孔中。微粒填充通道壁中的填充孔的体积的10％至50％。与未经处理的过滤器相比，负载有烟尘和不负载有烟尘的该过滤器两者均具有改善的过滤效率，并且具有负载有烟尘的过滤器的低废气背压。
在WO2018115900A1中，壁流式过滤器涂覆有任选的干燥合成灰分，使得在任选地催化涂覆的壁流式过滤器的壁上形成连续膜层。
所有所述现有技术专利文件的目的是通过用粉末涂覆过滤器来提高过滤器的过滤效率。以这种方式进行优化的过滤器还可在多孔通道壁中携带催化活性涂层，之后再进行粉末涂覆。然而，在任何示例中均未显示同时实现过滤器催化效果的优化和过滤效率的提高。
烟尘微粒被过滤器的过滤效果保留并聚积在过滤器壁上。这可能导致废气反压力进一步增加，超过由上文已经描述的原因引起的增加。为了抵消此种情况，过滤器通常连续或定期再生，即燃烧掉聚积的烟尘微粒。为此，用于清洁柴油机废气的过滤器通常携带能够降低烟尘点燃温度的烟尘氧化催化剂。因此，被铂族金属，特别是铂涂覆的壁流式过滤器正在使用中，并且被称为cDPF或CSF。然而，例如氧化铈、铈-锆混合氧化物和掺杂有铜、铁或锰的氧化铈也已经被描述用于此目的；参见例如WO2010002486A2、WO2012135871A1和WO20170556810A1。
仍然需要这样的微粒过滤器，利用该微粒过滤器，催化活性和过滤效率二者相对于废气反压力得到优化，并且具有改善的烟尘燃烧特性。
本发明的目的是提供对应的微粒过滤器，利用该微粒过滤器，足够的过滤效率与废气反压力的最低可能增大和高催化活性相结合，同样对于烟尘燃烧也是如此。
从现有技术显而易见的这些目的和其它目的通过根据权利要求1至13所述的微粒过滤器来实现。权利要求14涉及根据本发明的微粒过滤器的制造。权利要求15涉及微粒过滤器用于内燃机废气后处理的用途。
本发明涉及一种用于从内燃机的废气中去除微粒的壁流式过滤器，该壁流式过滤器包括长度为L的壁流式过滤器基材和涂层F，
该壁流式过滤器基材具有通道E和通道A，该通道E和通道A在该壁流式过滤器基材的第一端部与第二端部之间平行地延伸、由多孔壁分开并分别形成表面OE和表面OA，并且该通道E在该第二端部处封闭且该通道A在该第一端部处封闭，
并且该涂层F位于该多孔壁中和/或该表面OE上，但不在该表面OA上，并且包含微粒金属化合物且不含贵金属，
其特征在于该微粒金属化合物催化烟尘的氧化。
当根据本发明的壁流式过滤器用于旨在清洁内燃机的废气时，该废气在一个端部处流入过滤器中并且在穿过多孔壁之后在另一端部处再次离开过滤器。因此，例如，如果废气在第一端部进入过滤器，则通道E表示入口通道或流入侧通道。在穿过多孔壁之后，其然后在第二端部处离开过滤器，使得通道A表示出口通道或流出侧通道。
现有技术中已知的且在汽车废气催化领域中常用的所有陶瓷壁流式过滤器基材均可用作壁流式基材。优选地使用由堇青石、碳化硅或钛酸铝制成的多孔壁流式过滤器基材。这些壁流式过滤器基材具有通道E和通道A，如上所述，这些通道充当入口通道(也可称为流入通道)和出口通道(也可称为流出通道)。流入通道的流出侧端部和流出通道的流入侧端部以偏移的方式通过大致气密的“塞”彼此封闭。在这种情况下，迫使要净化的并流经过滤器基材的废气穿过流入通道和流出通道之间的多孔壁，这会带来微粒过滤效果。微粒的过滤性能可以通过孔隙率、孔/半径分布和壁的厚度来设计。根据本发明，未涂覆的壁流式过滤器基材的孔隙率通常大于40％，例如40％至75％，特别是50％至70％[根据申请日期的最新版本DIN 66133进行测量]。未涂覆的壁流式过滤器基材的平均孔径d50为至少7μm，例如7μm至34μm，优选地大于10μm，具体地更优选地10μm至25μm或最优选地15μm至20μm[根据申请日期的最新版本DIN 66134进行测量]，其中壁流式过滤器基材的孔径分布的d50值被理解为是指可通过压汞法确定的总孔体积的50％由直径小于或等于指定为d50的值的孔形成。在根据本发明的壁流式过滤器的情况下，具有涂层F和任选涂层Z(参见下文)的壁流式过滤器基材特别优选地具有5μm至20μm的孔径和50％至65％的孔隙率。
根据本发明，涂层F包含催化烟尘的氧化的微粒金属化合物。因此，在本发明的含义内，微粒金属化合物具有催化活性(进一步参见下文)。
除了具有催化活性的微粒金属化合物之外，涂层F还含有不具有催化活性的其它微粒金属化合物。除了催化活性的微粒金属化合物和任选地催化非活性的微粒金属化合物之外，涂层F优选地不含任何其它成分。
催化烟尘的氧化的金属化合物特别是高熔点金属化合物，诸如金属氧化物、金属硫酸盐、金属磷酸盐、金属碳酸盐或金属氢氧化物或它们的混合物。特别优选的是金属氧化物，该金属氧化物特别是二元或三元金属氧化物或它们的混合物。
二元或三元金属氧化物特别地选自由以下项组成的组：AOx、A2O3、A3O4、ABOx、AB2Ox、A2B2Ox、x和A2BOx，其中A和B是不同的金属，并且x假设为确保对应氧化物中的对应电中性的值。
该金属A和B特别地选自由以下项组成的组：硅、铝、钛、锆、铈、铁、锌、铜、钴、镁、钾钡锶、钙、锰、铋钒、钌、锇、铼、镍、镧、镨、锡和钇。
非常特别优选的金属氧化物是MnO2、Mn2O3、CePrOx和CuO。
此外，在本发明的含义内，微粒金属化合物可为混合氧化物，并且除了铈之外，还可含有选自包括铝、锆、铁、锌、铜、钴、钡、锶、钙、钾、锰、镧、镨和钇的组中的至少一种其它金属。
另外，氧化物优选地为满足式Pr2-xAxCe2-YBYOz的那些氧化物，其中A是碱土金属或碱金属或过渡金属，并且选自包括Mg、Ca、Sr、Ba、K、Cs、La、Bi、Y和Zn的组，并且B是不同于A的过渡金属，选自包括Sn、Zr、Ti、Fe、Mn、Al、Ga、Bi、Ni、Co和Cu的组。X和Y可假设为0至1的值，其中X和/或Y>0并且Z具有导致氧化物的电中性的值。X特别优选地假设为0.05至0.5的值。Y特别优选地假设为0.05至0.5的值。
另外，也可使用所谓的热解金属氧化物。一般来讲，热解产生的金属氧化物应理解为通过在氢氧气体火焰中由金属氧化物前体的火焰水解或火焰氧化获得的金属氧化物粉末(https://de.wikipedia.org/w/index.php？title＝Pyrogenes_Siliciumdioxid&oldid＝182147815；Pater Albers等人Chemie in unserer Zeit[Chemistry in our Time],2016,50,162–171；Hans Ferkel等人MTZ–Motortechnische Zeitschrift[EngineTechnology Magazine],2010,71,128–133)。这些金属氧化物粉末具有如在以下参考文献中针对火焰合成微粒产品所述的特性：Gutsch等人，(2002年)KONA(编号20)；Li S.等人，(2016年)能源与燃烧科学进展(Progress in Energy and Combustion Science)(第55卷)；Ulrich G.(1971年)燃烧科学与技术(Combustion Science and Technology)(第4卷)。热解金属氧化物的特征通常在于高比表面积和低堆积体积密度。一般来讲，可通过该方法来制备不同金属的大表面氧化物。此类氧化物有利地由包括硅、铝、钛、锆、铈或此类金属的混合物的金属组制得。
根据本发明的壁流式过滤器可在过滤器的纵向方向上从其第一端部到第二端部具有递增浓度梯度的涂层F。根据本发明，术语“递增的梯度”是指过滤器中涂层F的浓度梯度在轴向上从一个端部到另一端部增加，可能从负值增加到正值。
在壁流式过滤器的预期用途(其中废气在其第一端部流入并在第二端部流出)的情况下，较大量的涂层F优选地位于壁流式过滤器基材的第二端部附近，而显著较少量的涂层F位于壁流式过滤器基质的第一端部附近。
壁流式过滤器中气体流动的模拟表明，基材的后三分之一主要(大于50％)负责整个过滤器的过滤性能。在过滤器的后三分之一上涂层F的增加的施加另外增大了此处的背压，这是由于较低的渗透性，并且通流更多地转移到过滤器的前三分之二中。因此，过滤器应具有涂层F的梯度，该梯度从输入向输出更强烈地增加，以便增加其过滤效果。这以必要的变更适用于调整有利的废气背压。因此，如果需要，此处应选择增加较慢的涂层F浓度梯度。
涂层F优选地位于壁流式过滤器基材的多孔壁中，由此得出，金属化合物的粒度必须适于壁流式过滤器基材的孔径。因此，金属化合物的微粒特别地具有限定的粒度分布。
因为壁流式过滤器基材通常含有不同尺寸的孔，所以对于大孔理想地存在一定比例的较大微粒，对于较小孔理想地存在一定比例的较小微粒。这意味着金属化合物优选地具有多峰或宽q3粒度分布。然而，根据本发明，涂层F也可以位于多孔壁OE上或部分地位于多孔壁中并且部分地位于多孔壁OE上但不位于壁OA上。
对于金属化合物的微粒尺寸或粒度分布的定义，根据确定微粒数量的方法以及其它方面，在数量相关(q0)和体积相关(q3)的粒度分布之间进行区分(M.Stieβ,MechanischeVerfahrenstechnik-Partikeltechnologie 1(Mechanical Process Technology-Particle Technology 1),Springer，2009年第3版，第29页)。
此处，金属化合物的粗微粒尺寸(由q3粒度分布的d90值限定，根据申请日期的最新ISO 13320-1，用贝克曼公司的Tornado干燥分散模块测量)应小于或等于所用过滤器的平均体积相关q3孔径(d50)的60％(根据申请日期的最新版本DIN 66134进行测量)，优选地小于50％。金属化合物的平均q3粒度(d50)应为所用过滤器的平均q3孔径(d50)的5％至30％，优选地7％至25％，并且非常优选地10％至25％。金属化合物的q3粒度分布的d10值(其描述细粒级)应为金属化合物的平均q3粒度(d50)的20％至60％，优选地25％至50％，并且特别优选地25％至40％。数量相关的q0粒度分布的d10值通常应高于0.05μm，优选地高于0.08μm，并且特别优选地高于0.1μm。
基于以升计的外部过滤体积，金属化合物的微粒具体地具有大于5m2/l、优选地大于10m2/l并且非常特别优选地大于15m2/l的总表面积。
微粒SV的总表面积根据下式由粒度x获得：
(M.Stieβ，Mechanische Verfahrenstechnik-Partikeltechnologie 1[Mechanical Process Engineering-Particle Technology 1]，Springer，第3版，2009年，第35页)，并且由此获得质量相关表面(M.Stieβ，Mechanische Verfahrenstechnik-Partikeltechnologie 1,，Springer，第3版，2009年，第16页)，其中微粒的密度为ρ：
粉末的外部表面积S外部[m2]＝Sm·m粉末
本领域技术人员可通过用水将金属化合物从壁流式过滤器基材中洗出而容易地确定根据本发明的成品壁流式过滤器的金属化合物的粒度分布和总表面积。他/她只需收集洗出的材料，将其干燥，然后使用他/她已知的或上述的方法确定期望的参数。
特别地，作为制造过程的结果，涂层F的一部分也可形成在表面OE上。具体地，涂层F的总质量的1％至90％，但优选地2％至70％并且特别优选地3％至50％可位于表面OE上。
涂层F优选地不在表面OE上形成连贯的连续层，而是选择性地阻塞壁流式基材的大孔，从而导致岛状沉积图案。
涂层F可全部或部分作为封闭层存在于表面OE上。在这种情况下，涂层F的层厚度通常为1μm至75μm，但优选地为5μm至65μm。
在其中涂层Z位于表面OA上的根据本发明的实施方案中，涂层F的层厚度小于或等于涂层Z的层厚度。涂层F的层厚度与涂层Z的层厚度之比优选地为0.1至1，更优选地为0.15至0.95并且特别优选地为0.2至0.9。此外，涂层F的氧化物的平均粒径d50小于或等于涂层Z的平均粒径d50。优选地，涂层F的微粒的d50与涂层Z的微粒的d50之比为0.01至1，优选地0.05至0.9，特别优选地0.15至0.8。
在其中涂层Z位于过滤器壁的孔中的根据本发明的实施方案中，涂层F的层厚度大于或等于涂层Z的层厚度。此外，涂层F的氧化物的平均粒径d50大于或等于涂层Z的平均粒径d50。优选地，涂层F的微粒的d50与涂层Z的微粒的d50之比为1至7，优选地1.05至6，特别优选地1.1至5。
基于壁流式过滤器基材的体积，涂层F例如以小于50g/l、具体地小于40g/l的量存在。基于壁流式过滤器基材的体积，涂层F优选地以2.5g/l至40g/l的量存在。
涂层F可在壁流式过滤器基材的整个长度L上延伸或仅在其一部分上延伸。例如，涂层F在长度L的10％至100％、25％至80％或40％至60％上延伸。
在根据本发明的壁流式过滤器的一个实施方案中，壁流式过滤器基材包括位于多孔壁中和/或表面OA上但不在表面OE上的涂层Z，并且包含钯和/或铑以及铈-锆混合氧化物。
如果涂层Z位于壁流式过滤器基材的表面OA上，则其优选地从壁流式过滤器基材的第二端部延伸至长度L的50％至90％。
表面OA上的涂层是所谓的壁上涂层。这意味着涂层上升到表面OA之上进入壁流式过滤器基材的通道A中，从而减小通道横截面。在该实施方案中，与表面OA相邻的多孔壁的孔仅以较小程度填充有涂层Z。多于80％、优选地多于90％的涂层Z不位于多孔壁中。
如果涂层Z位于壁流式过滤器基材的多孔壁中，则其优选地从壁流式过滤器基材的第一端部延伸至长度L的50％至100％。
多孔壁中的涂层是所谓的壁内涂层。在该实施方案中，与多孔壁相邻的表面OA仅以较小程度涂覆有涂层Z。
从壁流式过滤器基材的第二端部计算，涂层Z的最小长度为至少1.25cm，优选地至少2.0cm，并且最优选地至少2.5cm。
在另一个优选的实施方案中，涂层Z在长度L上具有厚度梯度，使得涂层Z的厚度沿着壁流式过滤器的长度L增加。在这种情况下，涂层在一个涂层端部处的厚度可优选地为另一个涂层端部处的厚度的2倍以上，更优选地为至多3倍以上。在这种情况下，厚度是涂层Z上升到表面OA之上的高度。通道壁上的涂层的厚度梯度也使得可以在过滤器的整个长度L上调节过滤效率。结果是烟尘更均匀地沉积在整个过滤器壁上，并且因此改善的废气背压增加并且可能更好地烧尽烟尘。
涂层Z是催化活性涂层，特别是由于成分钯和/或铑。在本发明的上下文中，“催化活性”应理解为意指将来自内燃机的有害废气组分转化成有害程度较低的废气组分的能力。特别地，对于微粒上的涂层F，废气组分NOx、CO和HC值得注意。因此，涂层Z特别优选地具有三元催化活性，具体地在250℃至1100℃的操作温度下。
涂层Z含有贵金属钯和/或铑，其中铂也仅在例外情况下作为另外的贵金属存在。特别优选地，涂层Z含有钯和铑且不含铂。
在另外的实施方案中，涂层Z含有贵金属铂和/或铑，其中钯也仅在例外情况下作为另外的贵金属存在。
在另外的实施方案中，涂层Z含有贵金属铂、钯和/或铑。在该实施方案中，有利的是，铂与钯的质量比为15:1至1:15，具体地10:1至1:10。
基于根据本发明的微粒过滤器，全部贵金属含量中的铑的比例具体地为大于或等于5重量％，优选地大于或等于10重量％。例如，总贵金属含量中铑的比例为5重量％至20重量％或5重量％至15重量％。基于壁流式过滤器基材的体积，贵金属的用量通常为0.10g/l至5g/l。
贵金属通常固定在一种或多种载体材料上。本领域的技术人员所熟悉的用于此目的的所有材料被认为是担载材料。此类材料具体地是BET表面积为30m2/g至250m2/g，优选地100m2/g至200m2/g(根据申请日期的最新版本DIN 66132进行确定)的金属氧化物。用于贵金属的特别合适的载体材料选自由以下各项组成的系列：氧化铝、掺杂的氧化铝、氧化硅、二氧化钛以及它们中一种或多种的混合氧化物。掺杂的氧化铝是例如掺杂有氧化镧、氧化锆、氧化钡和/或氧化钛的氧化铝。有利地使用氧化铝或镧稳定的氧化铝，其中在每种情况下按La2O3计算并且基于稳定的氧化铝的重量，镧的用量为1重量％至10重量％，优选地3重量％至6重量％。
同样在氧化铝掺杂氧化钡的情况下，在每种情况下按BaO计算并且基于稳定的氧化铝的重量，氧化钡的比例具体地为1重量％至10重量％、优选地3重量％至6重量％。
另一种合适的载体材料是镧稳定的氧化铝，其表面涂覆有氧化镧、氧化钡和/或氧化锶。
涂层Z优选地包含至少一种氧化铝或掺杂的氧化铝。
涂层Z含有至少一种用作储氧组分的铈-锆混合氧化物。这些产品中氧化铈与氧化锆的质量比可在宽范围内变化。该比率例如为0.1至1.5，优选地0.15至1.5或0.2至0.9。
优选的铈-锆混合氧化物包含一种或多种稀土金属氧化物，因此可称为铈-锆-稀土金属混合氧化物。在本发明的含义内，术语“铈-锆-稀土金属混合氧化物”不包括氧化铈、氧化锆和稀土氧化物的物理混合物。相反，“铈-锆-稀土金属混合氧化物”的特征在于理想地不含纯氧化铈、氧化锆或稀土氧化物的相(固溶体)的大体上均匀的三维晶体结构。然而，取决于制造工艺，可能会产生不完全均匀的产品，该产品通常能够毫无缺点地使用。这同样适用于不含任何稀土金属氧化物的铈-锆混合氧化物。在全部其它方面，本发明含义内的术语“稀土金属”或“稀土金属氧化物”不包括铈或氧化铈。
氧化镧、氧化钇、氧化镨、氧化钕和/或氧化钐可例如被认为是铈-锆-稀土金属混合氧化物中的稀土金属氧化物。氧化镧、氧化钇和/或氧化镨是优选的。特别优选氧化镧和/或氧化钇，更特别地优选氧化镧和氧化钇、氧化钇和氧化镨、氧化镧和氧化镨。在本发明的实施方案中，储氧组分不含氧化钕。
基于铈-锆-稀土金属混合氧化物，铈-锆-稀土金属混合氧化物中的稀土金属氧化物的比例具体地为3重量％至20重量％。
如果铈-锆-稀土金属混合氧化物含有氧化钇作为稀土金属，则基于铈-锆-稀土金属混合氧化物，其比例优选地为4重量％至15重量％。如果铈-锆-稀土金属混合氧化物含有氧化镨作为稀土金属，则基于铈-锆-稀土金属混合氧化物，其比例优选地为2重量％至10重量％。如果铈-锆-稀土金属混合氧化物含有氧化镧和另外的稀土氧化物作为稀土金属，诸如氧化钇或氧化镨，其质量比具体地为0.1至1.25，优选地0.1至1。
基于壁流式过滤器基材的体积，涂层Z通常含有15g/l至120g/l的储氧组分。涂层Z中的载体材料和储氧组分的质量比通常为0.25至1.5，例如0.3至1.3。
例如，涂层Z中所有氧化铝(包括掺杂的氧化铝)的质量总和与所有铈-锆混合氧化物的质量总和的重量比为10:90至75:25。
在本发明的实施方案中，涂层Z包含镧稳定的氧化铝、铑、钯或钯和铑、以及含有作为稀土金属氧化物的氧化钇和氧化镧的铈-锆-稀土金属混合氧化物。
在本发明的其它实施方案中，涂层Z包含镧稳定的氧化铝、铑、钯或钯和铑、以及含有作为稀土金属氧化物的氧化镨和氧化镧的铈-锆-稀土金属混合氧化物。
在本发明的其它实施方案中，涂层Z包含镧稳定的氧化铝、铑、钯、或钯和铑、含有作为稀土金属氧化物的氧化镨和氧化镧的铈-锆-稀土金属混合氧化物、以及含有作为稀土金属氧化物的氧化钇和氧化镧的第二铈-锆-稀土金属混合氧化物。
涂层Z优选地不含沸石或分子筛。
在本发明的其中涂层Z含有氧化铝或掺杂的氧化铝的实施方案中，所有氧化铝或掺杂的氧化铝的质量总和与所有铈-锆混合氧化物或铈-锆-稀土金属混合氧化物的质量总和的重量比具体地为10:90至75:25。
涂层F可以各种方式布置在壁流式过滤器基材上。图1至图5以举例的方式示出这种情况。
图1涉及根据本发明的壁流式过滤器，其中涂层F位于通道E中并且在整个长度L上延伸。涂层Z不存在。
图2涉及根据本发明的壁流式过滤器，其中涂层Z位于表面OA上的通道A中并且从壁流式过滤器基材的第二端部在长度L的50％上延伸。涂层F位于通道E中并且在整个长度L上延伸。
图3还涉及根据本发明的壁流式过滤器，其中涂层Z位于表面OA上的通道A中。然而，从壁流式过滤器基材的第二端部开始，其在长度L的80％上延伸。涂层F位于通道E中并且在整个长度L上延伸。
图4涉及根据本发明的壁流式过滤器，其中涂层Z位于多孔壁中并且在整个长度L上延伸。涂层F位于通道E中并且同样在整个长度L上延伸。
图5涉及根据本发明的壁流式过滤器，其中涂层Z位于多孔壁中并且从壁流式过滤器基材的第二端部在长度L的50％上延伸。涂层F位于通道E中并且在整个长度L上延伸。
根据本发明的壁流式过滤器可通过将涂层Z和涂层F(如果存在)施加到壁流式过滤器基材上来制造。
如果存在，则涂层Z通过典型涂覆方法，特别是例如根据EP1789190B1将催化活性组分的对应水性悬浮液(也称为载体涂料)施加到壁流式过滤器基材的壁中或壁上来进行涂覆。在施用悬浮液后，使壁流式过滤器干燥并且在适当的情况下在升高的温度下煅烧。经催化涂覆的过滤器优选地具有20g/l至200g/l、优选地30g/l至150g/l的涂层Z载量。经涂覆的壁涂式过滤器的最合适载量取决于其泡孔密度、其壁厚度和孔隙率。
将涂层F施加至壁流式过滤器基材上，特别是通过将干燥粉末-气体气溶胶施加至任选地已涂覆有涂层Z的干燥壁流式过滤器基材的通道E，其中该粉末含有催化烟尘的氧化的微粒金属化合物。根据本发明，涂层F也使用水性悬浮液，例如根据EP1789190B1来施加。
通过将干燥粉末-气体气溶胶施加至已以常规方式用涂层Z湿涂、干燥和任选煅烧的壁流式过滤器基材，获得根据本发明的壁流式过滤器，其具有极好的过滤效率和仅略微增大的废气反压力，同时具有优异的催化效率。
根据本发明被催化涂覆然后被粉末撞击的壁流式过滤器不同于在操作期间通过灰分沉积在车辆的排气系统中而制造的那些过滤器。根据本发明，催化活性壁流式过滤器基材选择性地用特定干燥粉末进行粉末喷雾。因此，可从一开始立即选择性地调节过滤效率和废气背压之间的平衡。因此，其中未限定的灰分沉积是例如由行驶运行期间或借助于燃烧器气缸中的燃料燃烧引起的壁流式过滤器不包括在本发明中。
当干燥粉末-气体气溶胶撞击在此考虑的壁流式过滤器基材时，粉末微粒沉积在壁流式过滤器基材的孔中，并且任选地跟随气体的流动沉积在表面OE上。在该方法中，壁流式过滤器基材的不同壁渗透性(例如，由于过滤器壁本身或不同涂层区的不均匀性)致使粉末选择性地沉积在壁的孔中或流量最大的表面OE上。该效应还导致例如载体涂料层中的裂纹或孔由于涂层缺陷而被多孔粉末填充，使得废气中的烟尘微粒随后随着废气经过过滤器而越来越多地保留下来。因此，结果是得到更好的过滤效率。
根据本发明，涂覆有涂层Z的干燥壁流式过滤器基材从其第一端部开始并且在其第二端部的方向上(即相对于预期用途，在废气流动方向上)以这样的方式用粉末覆盖，使得流动最强的孔壁区域被多孔壁中和/或还在表面OE上的松散的本质上多孔的粉末积聚物覆盖，以便获得期望的增加的过滤效率。在该方法中，本质上多孔的粉末积聚物的形成令人惊讶地导致相对低的背压增加。在一个优选的实施方案中，用粉末-气体气溶胶撞击壁流式过滤器基材，使得在撞击期间，粉末沉积在多孔壁的孔中和表面OE上，并在此积聚内聚层。在另一个最优选的实施方案中，用粉末-气体气溶胶撞击壁流式过滤器，使得在撞击期间，粉末沉淀在过滤器壁的孔中并这些孔直至到达表面OE，并且因此不在表面OE上形成内聚层。
为了使粉末-气体气溶胶的粉末足够好地沉积在涂覆有涂层Z的壁流式过滤器基材的孔中，或者附着到表面OE上，气溶胶中的粒径应至少小于壁流式过滤器基材的孔。这可通过干燥气溶胶中的平均粒径d50(Q3分布，根据申请日期的最新ISO 13320进行测量)与壁流式过滤器在涂覆后的平均孔径(根据申请日期的最新版本DIN 66134进行测量)的比率为0.03至2、优选地0.05至1.43、并且非常特别优选地0.05至0.63来表述。因此，气溶胶中的跟随气体流动的粉末微粒可沉淀在壁流式过滤器基材的壁的孔中。合适的粉末具体地具有至少100m2/g的比表面积和至少0.3ml/g的总孔体积。
对于适用于制造根据本发明的壁流式过滤器的粉末，在所用粉末的最大可能表面积、交联和粘合强度之间的优化是有利的。在车辆中操作期间，小微粒大致沿循流动管线而没有惯性，原因在于其低微粒弛豫时间。随机“震颤运动”叠加在该均匀的对流驱动运动上。根据该理论，应提供最大可能的环流表面以实现被粉末撞击的壁流式过滤器的良好过滤效果。因此，粉末应具有高比例的细粒，因为在相同总体积的金属化合物下，小微粒提供显著更大的表面。然而，同时，压力损失必须仅少量地增加。这需要粉末的松散交联。就过滤效率增强涂层而言，优选的是使用振实密度在50g/l与900g/l之间、优选地在200g/l与850g/l之间、并且最优选地在400g/l与800g/l之间的粉末。
可根据本领域技术人员的要求或如下所示制备由气体和粉末组成的气溶胶。为此，通常将粉末与气体混合(http://www.tsi.com/Aerosolgeneratoren-und-dispergierer/；https://www.palas.de/de/product/aerosolgeneratorssolidparticles)。然后有利地将以这种方式产生的气体和粉末的混合物经由气流馈送到壁流式过滤器基材的通道E中。
本领域的技术人员出于本目的而考虑的所有气体均可用作制备气溶胶和引入壁流式过滤器基材中的气体。空气的使用是非常特别优选的。然而，也可以使用相对于所用的粉末可产生氧化(例如，O2、NO2)或还原(例如，H2)活性的其它反应气体。对于某些粉末，惰性气体(例如，N2)或稀有气体(例如，He)的使用也可证明是有利的。还可以设想所列气体的混合物。
为了能够将粉末沉积到通道E中足够的深度并具有良好的粘附力，需要一定的抽吸功率。在相应壁流式过滤器和相应粉末的取向实验中，本领域的技术人员可在这方面形成他们自己的想法。已发现，气溶胶(粉末-气体混合物)优选地以5m/s至60m/s、更优选地10m/s至50m/s、并且非常特别优选地15m/s至40m/s的速度抽吸通过壁流式过滤器。这同样实现了所施加粉末的有利粘附。
粉末在用于建立粉末-气体气溶胶的气体中的分散以各种方式进行。粉末的分散优选地通过以下措施中的至少一种或组合产生：压缩空气、超声、筛分、“原位研磨”、鼓风机、气体膨胀、流化床。此处未提及的另外的分散方法同样可由本领域的技术人员使用。原则上，本领域的技术人员可自由地选择用于制备粉末-气体气溶胶的方法。如已经描述的那样，首先通过分散将粉末转化成粉末-气体气溶胶，然后引导到气流中。
随后将由此产生的气体和粉末的混合物仅引入现有气流中，该现有气流将细微分布的粉末携带到壁流式过滤器基材的通道E中。该过程优选地由定位在过滤器流出侧的管道中的抽吸装置辅助。这与US8277880B的图3所示的装置形成对比，其中粉末-气体气溶胶直接在气流中制备。根据本发明的方法允许气流与粉末-气体气溶胶的更均匀且良好的混合，这最终确保粉末微粒在过滤器中在径向方向和轴向方向上的有利分布，并且因此有助于使粉末微粒均匀并控制粉末微粒在过滤器上的沉积。
在本发明的意义上，当撞击壁流式过滤器基材时，粉末是干燥的。粉末优选地与环境空气混合并施加到过滤器。通过将粉末-气体气溶胶与不含微粒的气体(优选地干燥的环境空气)混合，微粒的浓度降至在壁流式过滤器基材中沉积之前不发生可测量的附聚的程度。这保留了分散期间调节的气溶胶中的粒度。
图6示意性地示出了用于生产根据本发明的壁流式过滤器的优选装置。此类装置的特征在于存在以下各项：
·用于将粉末分散在气体中的至少一个单元；
·用于将该分散体与现有气流混合的单元；
·至少两个过滤器接收单元，这些过滤器接收单元被设计成允许气流流过过滤器，而无需另外供应气体；
·抽吸产生单元，该抽吸产生单元保持该气流通过该过滤器；
·任选地，如下单元，该单元用于在该过滤器的上游产生旋涡以便尽可能防止粉末沉积在该过滤器的入口塞上；
·以及任选地，如下单元，通过该单元从抽吸装置的流出侧提取至少一个部分气流并且在粉末添加之前将该至少一个部分气流添加到抽吸通过过滤器的气流中。
在根据本发明的方法的该优选实施方案中，如图6的附图所示，从抽吸装置的流出侧提取至少一个部分气流，并且在粉末添加之前将该至少一个部分气流添加回抽吸通过过滤器的气流中。由此将粉末计量加入已加热的空气流中。用于必要压力的抽吸鼓风机产生大约70℃的排气温度，因为安装的抽吸功率优选地>20kW。以能量优化的方式，使用抽吸鼓风机的废热来加热供应空气，以便降低供应空气的相对湿度。这继而降低了微粒彼此之间以及与输入塞的粘附性。因此可更好地控制粉末的沉积过程。
在用于制造根据本发明的壁流式过滤器的本方法中，气流被粉末-气体气溶胶撞击并被抽吸到壁流式过滤器基材中。这确保粉末可充分良好地分布在气流中，以使其能够渗透到通道E中。粉末在气体/空气中的均匀分布需要充分混合。为此，扩散器、文丘里混合器和静态混合器是本领域技术人员已知的。尤其适用于粉末涂覆过程的是避免粉末沉积在涂覆系统表面上的混合装置。因此，扩散器和文丘里管优选地用于该过程。将分散的粉末引入具有高湍流的快速旋转的旋转流中也已证明是有效的。
为了实现粉末在壁流式过滤器基材的横截面上有利的均匀分布，输送粉末的气体在撞击在过滤器上时应具有活塞流(如果可能的话，横截面上的速度相同)。这优选地通过过滤器上游的加速流来调整。如本领域的技术人员已知的那样，横截面的连续减小而无突然变化导致此类加速流，如由连续性公式所述。此外，本领域的技术人员还已知的是，流分布因此更接近活塞分布。为了流量的针对性的改变，可在过滤器下方和/或上方使用内置部件，诸如筛、环、盘等。
在本方法的另一个有利设计中，用于粉末涂覆的设备具有一个或多个装置(湍流器、涡旋发生器)，利用这些装置时，携带粉末-气体气溶胶的气流可在撞击在过滤器上之前涡旋。例如，在这方面，可使用对应的筛或网格，它们被放置在壁流式过滤器基材的流入侧足够的距离处。该距离不应过大或过小，使得实现直接在壁流式过滤器基材上游的气流的充分涡旋。本领域的技术人员能够以简单的实验确定该距离。该措施的优点通过以下事实解释：粉末成分不沉积在通道A的塞上，并且所有的粉末可渗透到通道E中。因此，根据本发明优选的是，粉末在流入过滤器之前以尽可能避免粉末在壁流式过滤器基材的塞上沉积的方式涡旋。空气动力学中的湍流器或湍流发生器或涡旋发生器是指造成该流的人为扰动的设备。如本领域技术人员已知的，旋涡(特别是微旋涡)以对应的Re数形成在杆、栅和其它流动干扰内置部件后面。已知的是卡曼涡街(H.Benard,C.R.Acad.Sci.Paris.Ser.IV 147,839(1908)；147,970(1908)；T.von Karman,Nachr.Ges.Wiss.Math.Phys.Kl.509(1911)；547(1912))以及可覆盖屋顶的飞机后面的尾流湍流。在根据本发明的情况下，可通过振动有利地在流中移动的自清洁筛(所谓的超声筛)来非常特别有利地加强该效果。另一种方法是扰动通过声场的流，其由于压力振幅而将流激励至湍流。这些声场甚至可在无流的情况下清洁过滤器的表面。频率可在超声至次声的范围内。后一措施也用于大规模技术工厂中的管道清洁。
壁流式过滤器的优选实施方案以必要的变更也适用于该方法。在这方面明确地参考了上文关于壁流式过滤器所述的内容。
本发明意义上的干燥是指排除液体、特别是水的施加。具体地，应避免在液体中产生粉末悬浮液以喷成气流。过滤器和粉末两者都可能容许一定的含水量，前提条件是实现目的，即粉末在多孔壁和/或壁流式过滤器基材的表面OE中的最细微分布的可能沉积不受到负面影响。通常，粉末是自由流动的并且能够通过能量输入分散的。粉末或壁流式过滤器基材在被粉末撞击时的含水量应小于20％，优选地小于10％，并且非常特别优选地小于5％(在20℃和标准气压下根据申请日期的最新版本ISO 11465进行测量)。
与处于未被粉末撞击的新鲜状态的壁流式过滤器相比，根据本发明的壁流式过滤器表现出优异的过滤效率，并且废气背压仅适度增大。根据本发明的壁流式过滤器优选地表现出至少5％、优选地至少10％、并且非常特别优选地至少20％的过滤器中的烟尘微粒沉积(过滤效果)改进，并且与涂覆有催化活性材料但未用粉末处理的新鲜过滤器相比，新鲜壁流式过滤器的废气背压的相对增大为至多40％、优选地至多20％、并且非常特别优选地至多10％。背压的轻微增大可能是由于输入侧上的通道的横截面没有根据本发明通过用粉末撞击过滤器而显著减小。假设粉末自身形成多孔结构，这对背压具有积极效果。由于这个原因，根据本发明的壁流式过滤器还应表现出比现有技术过滤器更好的废气背压，利用现有技术过滤器，粉末沉积在过滤器入口侧的壁上或选择了使用湿法技术的传统涂层。
涂层F还可以降低烟尘点燃温度并且因此催化烟尘的氧化。涂层Z向根据本发明的壁流式过滤器赋予优异的三元活性。
因此，本发明还涉及根据本发明的壁流式过滤器用于减少内燃机的有害废气的用途。根据本发明的壁流式过滤器用于处理化学计量操作的内燃机即特别是汽油操作的内燃机的废气的用途是优选的。
根据本发明的壁流式过滤器非常有利地与至少一种三元催化剂组合使用。特别有利的是，三元催化剂位于根据本发明的壁流式过滤器的流入侧靠近发动机的位置。还有利的是，三元催化剂位于根据本发明的壁流式过滤器的流出侧上。还有利的是，三元催化剂位于壁流式过滤器的流入侧和流出侧上。
针对根据本发明的壁流式过滤器所述的优选实施方案以必要的变更也适用于本文所提及的用途。
适用于汽油微粒过滤器(GPF)的要求显著不同于适用于柴油微粒过滤器(DPF)的要求。基于微粒质量，不具有DPF的柴油发动机可具有比不具有GPF的汽油发动机高出高达十倍的微粒排放物(Maricq等人，SAE 1999-01-01530)。此外，就汽油发动机而言，存在显著较少的初级微粒，并且次级微粒(附聚物)显著小于柴油发动机。汽油发动机的排放在小于200nm(Hall等人，SAE 1999-01-3530)至400nm(Mathis等人，Atmospheric Environment 384347)的粒度范围内，最大值在约60nm至80nm的范围内。为此，就GPF而言，纳米微粒必须主要通过扩散分离进行过滤。对于小于300nm的微粒，通过扩散(布朗分子运动)和静电力的分离随着尺寸的减小而变得越来越重要(Hinds,W.：Aerosol technology:Properties andbehavior and measurement of airborne particles，Wiley，第2版，1999年)。
图1至图5示出了根据本发明的壁流式过滤器的不同涂层布置，这些涂层布置已在上文进行了更详细的描述。本文使用以下名称：
(E)壁流式过滤器的入口通道/流入通道
(A)壁流式过滤器的出口通道/流出通道
(OE)由入口通道(E)形成的表面
(OA)由出口通道(A)形成的表面
(L)过滤器壁的长度
(Z)涂层Z
(F)涂层F。
图6示出了用于将粉末施加至过滤器的有利装置的示意图。粉末420或421在具有气流454的混合室中与通过雾化器喷嘴440的加压气体451混合，然后被抽吸或推动通过过滤器430。在排气过滤器400中滤出已渗透的微粒。鼓风机410提供必要的体积流量。废气被分成排气452和热循环气体453。热循环气体453与新鲜气体450混合。
图7示出了通过光学显微镜得到的施加粉末的壁流式过滤器的图像。该照片示出了壁流式过滤器中不存在催化活性壁上层的区域中的多个通道壁的顶视图。粉末选择性地沉积在壁的孔中并填充孔。
在以下部分中，将参考示例更详细地解释所描述的发明。
比较例1：
尺寸为4.66“x4.66”x6.00”且孔密度为300个孔/平方英寸并且壁厚为8.5密耳(约216μm)的由堇青石组成的可商购获得的陶瓷过滤器基材用作根据本发明的所有后续过滤器的参考，并且在下文中被称为vGPF1。vGFP1通常具有约65％的孔隙率和18μm的平均孔径分布d50。
根据本发明的实施例1：
通过本领域技术人员已知的方法用纯氧化铈涂覆比较例1中描述的过滤器基材，并且然后进行干燥并煅烧。在新鲜状态下，所用氧化铈具有100m2/g至160m2/g的比表面积。涂覆后，过滤器载量为50g/L。以下将此种情况称为GPF1。
然后将两个过滤器vGPF1和GPF1在发动机试验台上熏黑。在这种情况下，两个过滤器都负载有约5g烟尘。此后，在500℃的废气温度和λ＝1.1的发动机λ下烧掉烟尘。相对于新过滤器，由于烟尘载量而增加的反压力降低到烟尘引起的反压力增加的一半后的时间用作烧尽速率的量度。根据本发明的过滤器GPF1能够在4100秒后将由烟尘载量引起的反压力增加减半，而可商购获得的陶瓷过滤器基材在8000秒后烟尘反压力仅降低10％。因此可以看出，根据本发明的过滤器GPF1相对于可商购获得的陶瓷过滤器基材催化烟尘氧化，并且因此能够加速微粒过滤器的再生。
在所述实验之后，根据本发明用于涂覆GPF1的氧化铈被用作进一步材料研究的参考材料。在将所讨论的材料首先用10％H2O在水热老化过程中在800℃老化16小时后，氧化铈和其它金属氧化物最初各自与可商购获得的工业烟尘(Orion的Printex U)混合。烟尘与金属氧化物的重量比为1:4。然后在大气条件下，以10℃/分钟的速率，用热重分析方法将烟尘-金属氧化物混合物加热至800℃，并且确定样本的质量损失。在这种情况下观察到的质量损失对应于被氧化成CO2的烟尘量。T50值，即样本失去50％的称量的烟尘质量时的温度，在此处用作基本变量。为了控制和验证实验，空白测量总是在没有烟尘的情况下进行。此外，为了增加显著性，对每种金属化合物至少进行两次所述实验。此处研究了以下化合物，并将这些化合物与根据本发明的实施例1中使用的氧化铈进行了比较。结果在表1中汇总。
材料/组合物 TGA测试下的T50[℃]
CeO2 575
SiO2 590
Ce0.5Zr0.5O2 554
Mn2Fe4Ce34Pr15Zr45Ox 531
Ce0.5Pr0.5O2-x 502
Mn0.1Ce0.45Pr0.45O2-x 484
表1：用10％H2O在800℃下水热老化16小时后，各种微粒化合物在TGA实验中的T50 值。
结果表明，除了实施例1中使用的氧化铈之外，还存在催化烟尘氧化的其它化合物，并且因此可以考虑根据本发明用于涂层F。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于从内燃机的废气中去除微粒的壁流式过滤器，所述壁流式过滤器包括长度为L的壁流式过滤器基材和涂层F，
所述壁流式过滤器基材具有通道E和通道A，所述通道E和通道A在所述壁流式过滤器基材的第一端部与第二端部之间平行地延伸、由多孔壁分开并分别形成表面OE和表面OA，并且通道E在所述第二端部处封闭且通道A在所述第一端部处封闭，
并且所述涂层F位于所述多孔壁中和/或所述表面OE上，但不在所述表面OA上，并且包含微粒金属化合物且不含贵金属，
其特征在于所述微粒金属化合物催化烟尘的氧化，并且所述微粒金属化合物是混合氧化物，并且除了铈之外，还含有选自包括锰和镨的组的至少一种其它金属，并且优选地较大量的涂层F位于所述壁流式过滤器基材的所述第二端部附近，而显著较少量的所述涂层F位于所述壁流式过滤器基材的所述第一端部附近。
2.根据权利要求1所述的壁流式过滤器，其特征在于所述过滤器在所述过滤器的纵向方向上从所述过滤器的第一端部到所述过滤器的第二端部具有递增浓度梯度的所述涂层F。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的壁流式过滤器，其特征在于所述壁流式过滤器基材具有位于所述多孔壁中和/或所述表面OA上但不在所述表面OE上的涂层Z，并且包含钯和/或铑以及铈-锆混合氧化物。
4.根据权利要求3所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z位于所述壁流式过滤器基材的所述表面OA上并且从所述壁流式过滤器基材的所述第二端部延伸至所述长度L的50％至90％。
5.根据权利要求3所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z位于所述壁流式过滤器基材的所述多孔壁中并且从所述壁流式过滤器基材的所述第一端部延伸至所述长度L的50％至100％。
6.根据权利要求3至5中的一项或多项所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z含有钯和铑且不含铂。
7.根据权利要求3至6中的一项或多项所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z的所述铈-锆混合氧化物含有一种或多种稀土金属氧化物。
8.根据权利要求7所述的壁流式过滤器，其特征在于所述稀土金属氧化物是氧化镧、氧化钇、氧化镨、氧化钕和/或氧化钐。
9.根据权利要求3至8中的一项或多项所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z包含镧稳定的氧化铝、铑、钯或钯和铑、以及含有作为稀土金属氧化物的氧化钇和氧化镧的铈-锆-稀土金属混合氧化物。
10.根据权利要求3至9中的一项或多项所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z包含镧稳定的氧化铝、铑、钯或钯和铑、以及含有作为稀土金属氧化物的氧化镨和氧化镧的铈-锆-稀土金属混合氧化物。
11.一种用于生产根据权利要求1至10中的一项或多项所述的壁流式过滤器的方法，其特征在于将干燥粉末-气体气溶胶施加至任选地已经涂覆有涂层Z的干燥壁流式过滤器基材的所述通道E上，所述粉末含有催化烟尘的所述氧化的微粒金属化合物。
12.根据权利要求1至10中的一项或多项所述的壁流式过滤器用于减少内燃机的有害废气的用途。

Claims (17)

1.一种用于从内燃机的废气中去除微粒的壁流式过滤器，所述壁流式过滤器包括长度为L的壁流式过滤器基材和涂层F，
所述壁流式过滤器基材具有通道E和通道A，所述通道E和通道A在所述壁流式过滤器基材的第一端部与第二端部之间平行地延伸、由多孔壁分开并分别形成表面OE和表面OA，并且通道E在所述第二端部处封闭且通道A在所述第一端部处封闭，
并且所述涂层F位于所述多孔壁中和/或所述表面OE上，但不在所述表面OA上，并且包含微粒金属化合物且不含贵金属，
其特征在于所述微粒金属化合物催化烟尘的氧化。
2.根据权利要求1所述的壁流式过滤器，其特征在于所述微粒金属化合物是金属氧化物。
3.根据权利要求2所述的壁流式过滤器，其特征在于所述金属氧化物是二元或三元金属氧化物或它们的混合物。
4.根据权利要求2所述的壁流式过滤器，其特征在于所述金属氧化物选自包括AOx、A2O3、A3O4、ABOx、AB2Ox、A2B2Ox和A2BOx的组，其中A和B是相互之间不同的金属，并且x假设为确保相关氧化物中的对应电中性的值。
5.根据权利要求4所述的壁流式过滤器，其特征在于所述金属A和所述金属B选自由以下项组成的组：硅、铝、钛、锆、铈、铁、锌、铜钴、镁、钾钡锶、钙、锰、铋钒、钌、锇、铼、镍、镧、镨和钇。
6.根据权利要求2所述的壁流式过滤器，其特征在于所述微粒金属化合物是混合氧化物，并且除了铈之外，还含有选自包括铝、锆、铁、锌、铜钴、钡、锶、钙、钾、锰、镧、镨和钇的组中的至少一种其它金属。
7.根据权利要求1至6中的一项或多项所述的壁流式过滤器，其特征在于所述过滤器在所述过滤器的纵向方向上从所述过滤器的第一端部到所述过滤器的第二端部具有递增浓度梯度的所述涂层F。
8.根据权利要求1至7中的一项或多项所述的壁流式过滤器，其特征在于所述壁流式过滤器基材包括位于所述多孔壁中和/或所述表面OA上但不在所述表面OE上的涂层Z，并且包含钯和/或铑以及铈-锆混合氧化物。
9.根据权利要求8所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z位于所述壁流式过滤器基材的所述表面OA上并且从所述壁流式过滤器基材的所述第二端部延伸至所述长度L的50％至90％。
10.根据权利要求8所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z位于所述壁流式过滤器基材的所述多孔壁中并且从所述壁流式过滤器基材的所述第一端部延伸至所述长度L的50％至100％。
11.根据权利要求8至10中的一项或多项所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z含有钯和铑且不含铂。
12.根据权利要求8至11中的一项或多项所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z的所述铈-锆混合氧化物含有一种或多种稀土金属氧化物。
13.根据权利要求12所述的壁流式过滤器，其特征在于所述稀土金属氧化物是氧化镧、氧化钇、氧化镨、氧化钕和/或氧化钐。
14.根据权利要求8至13中的一项或多项所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z包含镧稳定的氧化铝、铑、钯或钯和铑、以及含有作为稀土金属氧化物的氧化钇和氧化镧的铈-锆-稀土金属混合氧化物。
15.根据权利要求8至14中的一项或多项所述的壁流式过滤器，其特征在于涂层Z包含镧稳定的氧化铝、铑、钯或钯和铑、以及含有作为稀土金属氧化物的氧化镨和氧化镧的铈-锆-稀土金属混合氧化物。
16.一种用于生产根据权利要求1至15中的一项或多项所述的壁流式过滤器的方法，其特征在于将干燥粉末-气体气溶胶施加至任选地已经涂覆有涂层Z的干燥壁流式过滤器基材的所述通道E上，所述粉末含有催化烟尘的所述氧化的微粒金属化合物。
17.根据权利要求1至15中的一项或多项所述的壁流式过滤器用于减少内燃机的有害废气的用途。
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