DE102017106374A1

DE102017106374A1 - Abgasreinigungsfilter

Info

Publication number: DE102017106374A1
Application number: DE102017106374.9A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kadoya; Daisuke Yokota
Original assignee: Johnson Matthey PLC
Current assignee: Johnson Matthey PLC
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2017-10-05
Also published as: CN109475815A; RU2018138395A; RU2018138395A3; WO2017170669A1; US20190211723A1; KR20180132743A; US10233803B2; BR112018069967A2; JP2019516541A; US20170284247A1; GB201705213D0; GB2551608A; EP3436182A1

Abstract

[Problem]
Das von der vorliegenden Erfindung angesprochene Problem besteht in der Bereitstellung eines Abgasreinigungsfilters, das in wirksamer Weise partikelförmiges Material im Abgas behandeln kann.
[Lösung]
Die vorliegende Erfindung liefert ein Abgasreinigungsfilter, das ein Substrat umfasst, das eine Vielzahl von porösen Trennwänden umfasst, wobei die Trennwände einen Abgasströmungsweg bilden, wobei eine poröse katalytische Schicht auf den Trennwänden vorgesehen ist und die katalytische Schicht, die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweist, über mindestens 20 % der gesamten Länge der Trennwände in der Längsrichtung hiervon vorgesehen ist und wobei die katalytische Schicht, die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweist, nicht auf den Trennwänden 15 mm von einer Ausströmungsseite her vorhanden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungsfilter.
Stand der Technik
Partikelförmiges Material bzw. Feinstaub (PM) ist in dem Abgas enthalten, das aus mit Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotoren, insbesondere aus Verbrennungsmotoren mit Hochdruck-Kraftstoffeinspritzung, ausgestoßen wird. PM umfasst: eine Komponente (z.B. eine auf Kohlenstoff basierende Substanz), einschließlich Ruß und anderen Kohlenstoffatome (umfassenden Verbindungen), die durch die Kraftstoffverbrennung erzeugt werden; eine lösliche organische Komponente (die nachfolgend entsprechend als "SOF" bezeichnet wird), die unverbrannten Kraftstoff (Kohlenwasserstoffe) oder unverbranntes Öl umfasst; sowie Spurenmengen von Sulfaten. PM ist als eine Substanz bekannt, die die Atmosphäre kontaminiert und eine nachteilige Auswirkung auf das Pflanzen- und Tierleben aufweist, und ein Verringern von PM wird zum gegenwärtigen Zeitpunkt zunehmend zu einem wichtigen Thema in der Automobilindustrie.
Aus diesem Grund werden derzeit Verfahren zum Einfangen von PM mithilfe eines Dieselpartikelfilters (DPF) als Verfahren zum Verringern von PM entwickelt. Jedoch bestehen Grenzen hinsichtlich der Menge an PM, die durch einen DPF eingefangen werden kann, und das eingefangene PM muss unter Verwendung externer Energie u. dgl. entfernt werden. Dies ist daher für eine kontinuierliche Behandlung von Abgas ungeeignet und erfordert die Installation einer externen Vorrichtung, so dass unter anderem Probleme im Hinblick auf die Kosten und auch im Hinblick auf eine Zunahme der Größe einer Abgasbehandlungsvorrichtung auftreten.
Des Weiteren wurde ein Verfahren zum Behandeln von SOF, Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid im Abgas mittels eines Abgaskatalysators (Oxidationskatalysators) vorgeschlagen. Im Allgemeinen werden Abgaskatalysatoren zum überwiegenden Teil durch Bilden einer Katalysatorkomponentenaufschlämmung und einheitliches Eintauchen eines Trägers in diese Aufschlämmung und anschließendes Brennen des Trägers hergestellt. Daraufhin wurde festgestellt, dass, wenn das Abgas in die Katalysatorkomponente (katalytische Schicht) strömt, eine Verringerung der Gasdiffusionseigenschaften des Abgases (insbesondere von Kohlenwasserstoffgas, das eine lange Kohlenstoffkette aufweist) auftritt und als Folge kann die Fähigkeit zur Reinigung des Abgases nicht in ausreichendem Maße gezeigt werden. Des Weiteren wird im Allgemeinen eine poröse Struktur für den Träger zum Halten der katalytischen Schicht verwendet, jedoch kann die Porengröße eine Verringerung der Abgasentfernungsrate aufgrund einer Einschränkung hinsichtlich der Abgasdiffusion unter Bedingungen großer Raumgeschwindigkeit hervorrufen.
Patentdokument 1 und Patentdokument 2 schlagen beispielsweise einen NO_X-Okklusions- und Reduktionskatalysator vor, bei dem die Abgasdiffusionseigenschaften verbessert sind, um die NO_X-Reinigungswirksamkeit zu verbessern, indem ein NO_X-Okklusionsmittel und ein Edelmetall auf einer Beschichtungsschicht geträgert sind, die eine mit Poren einer spezifischen Größe versehene poröse Struktur umfasst.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1 JP 2002-191988 A
Patentdokument 2 JP 2002-253698 A

Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung ermittelten eine Ausgestaltung für einen Abgasreinigungsfilter, die es möglich macht, eine effiziente Behandlung von partikelförmigem Material im Abgas zu erreichen. Die vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund entwickelt und eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Abgasreinigungsfilters, in dem die beim wiederholten Regenerieren von PM auftretende Druckverlust-Hysterese verbessert ist und partikelförmiges Material im Abgas wirksam behandelt werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung der Struktur des oben genannten Abgasreinigungsfilters und eines Verfahrens zur Herstellung desselben.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Abgasreinigungsfilter, das ein eine Vielzahl von porösen Trennwänden umfassendes Substrat umfasst, wobei die Trennwände einen Abgasströmungsweg bilden, wobei eine poröse katalytische Schicht auf den Trennwänden vorgesehen ist und die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht über mindestens 20 % der gesamten Länge der Trennwände in deren Längsrichtung vorgesehen ist und wobei die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht nicht auf den Trennwänden 15 mm von einer Ausströmungsseite her vorhanden ist.
Gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung variiert die Applikationsmenge der einen Teil der katalytischen Schicht bildenden Katalysatorkomponente entsprechend der relativen Dichte (specific gravity) der Katalysatorkomponente und dem Porenvolumen in der katalytischen Schicht.
Gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung beträgt der mittlere Durchmesser der durch ein organisches porenbildendes Material gebildet Poren in der katalytischen Schicht zwischen 1 µm und 5 µm.
Gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung ist der Hohlraumanteil (void ratio) der katalytischen Schicht nicht größer als 50 %.
Gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung wird eine Aufschlämmung, die eine Katalysatorkomponente und ein organisches porenbildendes Material umfasst, zur Bildung der katalytischen Schicht aufgebracht.
Gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung beträgt das mittlere Länge/Durchmesser-Verhältnis des organischen porenbildenden Materials 1,5 oder weniger.
Gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung beträgt der Hohlraumanteil der Substrattrennwände zwischen 40 % und 60 %.
Gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung beträgt der mittlere Durchmesser der Poren in den Substrattrennwänden zwischen 10 µm und 20 µm.
Gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung kann die Katalysatorkomponente mindestens eines von Platin und Palladium umfassen und kann ferner mindestens eines von einem Alkalimetall und einem Seltenerdmetall umfassen.
Gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung beträgt die Dicke der katalytischen Schicht zwischen 10 µm und 50 µm.
Ein Modus der vorliegenden Erfindung liefert ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Abgasreinigungsfilters, wobei das Verfahren eine Stufe umfasst, in der eine eine Katalysatorkomponente und ein organisches porenbildendes Material umfassende Aufschlämmung aufgetragen wird, um Poren in der katalytischen Schicht auszubilden.
Gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung beträgt bei dem Verfahren zur Herstellung des oben genannten Abgasreinigungsfilters das mittlere Länge/Durchmesser-Verhältnis des organischen porenbildenden Materials 1,5 oder weniger.
Die vorliegende Erfindung macht es möglich, ein Filter bereitzustellen, das die Leistungsfähigkeit in Bezug auf die PM-Einfangwirksamkeit nicht beeinträchtigt und des Weiteren die CO- und HC-Oxidationsbehandlungseffizienz mittels eines Katalysators aufrechterhalten kann, während es gleichzeitig auch eine kürzere Trocknungszeit bei der Herstellung des Abgasreinigungsfilters ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Abgasreinigungsfilters gemäß einem Ausführungsform-Modus der vorliegenden Erfindung; und
2 ist ein Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Hohlraumanteil, der von einem SEM-Bild erhalten wird und dem Hohlraumanteil, der aus den Messergebnissen eines Quecksilberporosimeters erhalten wird, zeigt.
Ausführungsform-Modus der Erfindung
Ein Modus einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch selbstverständlich nicht durch den Ausführungsform-Modus eingeschränkt.
Ausführungsform-Modus 1
Ein Merkmal des Abgasreinigungsfilters gemäß diesem Ausführungsform-Modus liegt in der Tatsache begründet, dass das Abgasreinigungsfilter ein Substrat umfasst, das eine Vielzahl von porösen Trennwänden umfasst, wobei die Trennwände einen Abgasströmungsweg bilden, eine durch ein organisches porenbildendes Material gebildete poröse katalytische Schicht auf den Trennwänden bereitgestellt ist, und die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht über mindestens 20 % der gesamten Länge der Trennwände in deren Längsrichtung bereitgestellt ist, und die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht auf einer Gaseinströmungsseitentrennwand nicht 15 mm von einer Ausströmungsseite her vorhanden ist.
Das Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus beschränkt die PM-Tiefenfiltration kraft der Tatsache, dass es mit einer katalytischen Schicht beschichtet (aufder-Wand (on-wall) beschichtet) ist, die eine konstante Dicke oder mehr aufweist und eine geeignete poröse Struktur umfasst, und eine "Druckverlust-Hysterese" aus einer wiederholten PM-Ablagerung und -Regeneration verbessert werden kann.
Bezüglich eines Abgasreinigungsfilters ist es somit möglich, Zunahmen hinsichtlich des eine PM-Ablagerung begleitenden Druckverlusts einzuschränken, und es ist ebenfalls möglich, ein geeigneteres Regenerationstiming zu ermitteln, wenn ein erhöhter Druckverlust als Auslöser für eine Regenerationsbehandlung von abgelagertem PM dient.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus ein Substrat 1 und eine katalytische Substanz (nicht dargestellt), die innen in dem Substrats 1 bereitgestellt ist, wobei das Substrat 1 eine Vielzahl von Zellen 4, die einen Gas-(Abgas)-Strömungsweg bilden und ein Gaseinströmungsseitenende 2 und ein Ausströmungsseitenende 3 aufweisen, sowie eine Vielzahl von porösen Trennwänden 5, die die Zellen 4 definieren, umfasst. Eine poröse katalytische Schicht (nicht dargestellt) ist auf den Trennwänden 5 bereitgestellt.
Das Substrat 1 trägert die katalytische Substanz und dient zur Bildung eines Abgasströmungswegs; das Substrat 1 ist vorzugsweise beständig, sodass soweit wie möglich keine Verringerung der Verbrennungseffizienz aufgrund von Druckverlust bei einem angeschlossenen Verbrennungsmotor auftritt. Es gibt keine spezielle Einschränkung hinsichtlich des porösen Materials, das das Substrat 1 bildet, solange Poren mindestens in den Trennwänden 5 bereitgestellt sind, jedoch wird vorzugsweise ein poröses keramisches Material verwendet.
Bevorzugte Materialien für das Substrat 1 umfassen eine Cordieritkeramik, die drei Komponenten umfasst, nämlich Aluminiumoxid (Al₂O₃: Aluminiumoxid), Siliciumdioxid (SiO₂: Siliciumdioxid) und Magnesiumoxid (MgO), Siliciumcarbid und Aluminiumtitanat. Durch Verwendung dieser Materialien zusammen mit dem organischen porenbildenden Material ist es möglich, die Porosität der Trennwände 5 u. dgl. in dem Substrat 1 in einem bevorzugten Bereich einzustellen.
Eine die oben genannten Materialien umfassende Wabenform ist als Substrat 1 bevorzugt. Ein wabenförmiges Filter umfasst eine Vielzahl von einen Gasströmungsweg bildenden Zellen, es gibt jedoch keine spezielle Einschränkung hinsichtlich der Querschnittsform der Zellen und ein gitterartiges Netz, wie in 1 gezeigt, ist machbar oder eine hexagonale Form ist gleichermaßen machbar, jedoch gibt es keine Einschränkung hinsichtlich der Form hiervon. Alternativ kann eine als asymmetrische Zellenstruktur bekannte Struktur, die Zellen unterschiedlicher Größen an einem Einlass und Auslass aufweist, verwendet werden.
Es gibt keine Einschränkung hinsichtlich der Struktur des Substrats 1 in dem Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus, jedoch umfasst das Substrat 1 mindestens das Gaseinströmungsseitenende 2 und das Gasausströmungsseitenende 3. Des Weiteren umfasst das Substrat 1 mindestens die Vielzahl von den Gasströmungsweg bildenden Zellen 4 und die Vielzahl von porösen Trennwänden 5, die diese Zellen 4 definieren.
Die Vielzahl von Zellen 4 in dem Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus sind an den Einlässen/Auslässen hiervon an den Enden mindestens einiger der Zellen 4 alternierend verschlossen. Durch Annehmen dieser Art der Konfiguration kann das Abgas in effizienter Weise durch den Strömungsweg hindurchtreten und partikelförmiges Material in dem Abgas kann wirksam behandelt werden.
Das Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus verwendet bevorzugter ein Substrat, das eine Konfiguration wie die oben beschriebene aufweist, jedoch ist das die katalytische Substanz trägernde Substrat nicht auf die vorgenannten Konfigurationen eingeschränkt.
Die poröse katalytische Schicht ist auf den Trennwänden des Abgasreinigungsfilters gemäß diesem Ausführungsform-Modus vorgesehen, wobei die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht über mindestens 20 % der Gesamtlänge der Trennwände in deren Längsrichtung bereitgestellt ist, wobei die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht nicht auf den Gaseinströmungsseitentrennwänden 15 mm von der Ausströmungsseite her vorhanden ist.
Unter dem Gesichtspunkt einer Verringerung einer Druckverlust-Hysterese macht die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht mindestens 50 % (ausgenommen 15 mm vom Auslass her) der Gesamtlänge der Trennwände in deren Längsrichtung aus. Des Weiteren ist es unter dem Gesichtspunkt einer Verbesserung der Oxidationsaktivität des Katalysators bezüglich einer eine hohe Konzentration aufweisenden Edelmetallkomponente ferner bevorzugt, dass sie von dem Einlassbereich her in einer Menge von weniger als 50 % vorhanden ist.
Stärker bevorzugt ist die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht auf den Gaseinströmungsseiten-Trennwänden der Einlasszellen nicht innerhalb (eines Bereichs) von 15 mm von der Ausströmungsseite vorhanden. Des Weiteren beträgt die Dicke der katalytischen Schicht auf den Trennwänden 15 mm weg von der Ausströmungsseite bevorzugter entweder zwischen 10 und 40 µm oder ist in einem In-Wand-Zustand verteilt.
Wenn beispielsweise ein Bereich von 10 mm von der Ausströmungsseite her für Verschlussstopfen verwendet wird, ist die katalytische Schicht vorzugsweise nicht in einem Bereich von weniger als 5 mm von den Enden der Stopfen weg vorgesehen.
Ein Beschichten von 100 % der gesamten Länge der eine konstante Dicke aufweisenden katalytischen Schicht ist an sich in Hinblick auf eine DPF-Funktion vorteilhaft, jedoch kann dieser Vorteil auch noch in einem bestimmten Ausmaß erhalten bleiben, wenn ein teilweise unbeschichteter Bereich vorhanden ist. Des Weiteren ist es möglich, wenn eine unter Verwendung einer feuchten Aufschlämmung gebildete auf der Wand befindliche (on-wall) Schicht verkürzt ist, die Zeit zu verkürzen, die zum Trocknen von Feuchtigkeit, die die Poren in den Trennwänden füllt, benötigt wird, wodurch es möglich wird, die Herstellbarkeit zu verbessern. Es ist auch möglich, einen Druckverlust hinsichtlich der Luftzirkulation zu verringern.
Wenn beispielsweise die Gesamtlänge (100 %) der Trennwände mit feuchter Aufschlämmung beschichtet ist, füllt Feuchtigkeit das Innere der Trennwände, so dass ein ventiliertes Trocknen nicht möglich ist, bis ein Wasserfilm gerissen ist, wodurch die Trocknungszeit zunimmt, was ein Problem hinsichtlich der Herstellbarkeit darstellt. Bei dem Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus wird die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht jedoch nicht über die gesamte Länge von 100 % aufgetragen, so dass ein ventiliertes Trocknen direkt nach dem Auftragen möglich ist, und es so möglich ist, das genannte Problem zu lösen.
Das Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus besitzt die oben beschriebene Konfiguration und es ist daher möglich, Nachteile bei der Produktion zu überwinden und gleichzeitig die Wirkung einer katalytischen auf der Wand befindlichen (on-wall) Schicht zu verleihen.
Des Weiteren ist es möglich, die Gasdispergierbarkeit des Abgases dadurch zu erhöhen, dass die katalytische Schicht Poren aufweist, die mittels des organischen porenbildenden Materials gebildet werden, und als Folge ist es dem Abgaskatalysator möglich, eine wirksame Oxidationsbehandlung von gasförmigen Komponenten, wie z.B. CO und HC, durchzuführen.
"Poren, gebildet mittels des organischen porenbildenden Materials" gemäß Bezeichnung in dem Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus zeigen an, dass Hohlräume im Inneren, auf der Oberfläche von und an der Grenzfläche u. dgl. der katalytischen Schicht und der Trennwände vorhanden sind. Es gibt keine spezielle Einschränkung hinsichtlich der Form der "Poren" und eine Loch- bzw. Höhlenform (hole shape), Kugelform, elliptische Form, Prismenform, die Form eines Durchgangswegs oder eine beliebige ähnliche Form ist machbar, jedoch ist vorzugsweise L/D < 1,5.
Die Dicke der katalytischen Schicht in dem Bereich des Abgasreinigungsfilters gemäß diesem Ausführungsform-Modus, die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweist, beträgt zwischen 10 µm und 50 µm. Die Dicke der eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisenden katalytischen Schicht beträgt bevorzugter zwischen 10 µm und 20 µm.
Das soll heißen, eine katalytische Schicht mit einer Dicke von zwischen 10 und 20 µm ist aus Gründen eines verringerten Druckverlusts und der Bildung einer PM einfangenden Auf-Wand-Schicht bevorzugt und aus dem Blickwinkel einer Verringerung der Druckverlust-Hysterese sind vorzugsweise 50 % oder mehr (mit Ausnahme eines Bereichs von 15 mm von dem Ausströmungsseitenende her) der Gesamtlänge der Trennwände in deren Längsrichtung beschichtet. Des Weiteren sind aus dem Blickwinkel einer Verbesserung der Oxidationsaktivität des Katalysators vorzugsweise weniger als 50 % vom Einströmungsseitenende her beschichtet.
Insbesondere umfasst die katalytische Schicht vorzugsweise eine Edelmetallkomponente, wie z.B. Platin oder Palladium, ein Metalloxid, wie z.B. Aluminiumoxid, Siliciumdioxid oder Titandioxid oder ein Verbundoxid hiervon, oder eine Komponente, bei der ein Seltenerdelement, wie z.B. Cerdioxid, hinzugefügt wurde, sowie ein Ba-, Mn-, Cu- oder OSC-Material und/oder ein Alkalimetall, wie z.B. K oder Cs, die als Hilfskatalysator dienen.
Stärker bevorzugt umfasst die katalytische Schicht ein Edelmetall, ein Aluminiumoxid als Hauptkomponente aufweisendes Verbundoxid, das als Trägermaterial für das Edelmetall dient, und ein OSC-(Sauerstoffspeicher)-Material, das als PM-Verbrennungskatalysator dient.
Die verwendete Katalysatorkomponente weist die Eigenschaft auf, die Verbrennung von partikelförmigem Material und Sauerstoff in dem Abgas zu katalysieren und auch (die Umwandlung von) Stickstoffmonoxid in dem Abgas zu Stickstoffdioxid zu katalysieren, (die Umwandlung von) Kohlenstoffmonoxid zu Kohlenstoffdioxid zu katalysieren und (die Umwandlung von) Kohlenwasserstoffen zu Kohlenstoffdioxid und Wasser zu katalysieren. Spezielle Beispiele für diese Art von Katalysatorkomponenten, die genannt werden können, sind solche, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Übergangselementen und Elementen der Gruppen 10 bis 12 des erweiterten Periodensystems der Elemente sowie Gemischen hiervon besteht.
Alkalimetalle, die genannt werden können, sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Natrium (Na), Kalium (K), Caesium (Cs) und Gemischen hiervon besteht, wobei Kalium und Caesium und Gemische hiervon bevorzugt sind. Erdalkalimetalle, die genannt werden können, sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Magnesium, Calcium, Barium und Gemischen hiervon besteht, wobei Magnesium, Barium und Gemische hiervon bevorzugt sind.
Übergangselemente, die genannt werden können, sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Zirconium, Lanthan, Cer, Platin, Rhodium, Ruthenium, Palladium, Eisen, Silber und Gemischen hiervon besteht, wobei Cer, Platin, Eisen und Gemische hiervon bevorzugt sind. Zink kann als ein Element der Gruppe 12 des erweiterten Periodensystems der Elemente genannt werden. Elemente aus der Gruppe 13 des erweiterten Periodensystems der Elemente, die genannt werden können, sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aluminium, Gallium, Indium und Gemischen hiervon besteht, wobei Aluminium bevorzugt ist.
Die Katalysatorkomponente liefert vorzugsweise auch eine Funktion des Oxidierens von gasförmigen Komponenten in dem Abgas. Katalysatorkomponenten dieser Art, die genannt werden können, gehören zu den Edelmetallen und den unedlen Metallen aus der Gruppe der oben genannten.
Die Katalysatorkomponente in dem Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus umfasst bevorzugter mindestens eines von Platin und Palladium und mindestens eines von einem Alkalimetall und einem Seltenerdelement.
Das Gewichtsverhältnis von Platin und Palladium beträgt bevorzugter mindestens 1:1 für die katalytische Substanz. Auf diese Weise ist es möglich, eine Wirkung zu erreichen, die eine Einschränkung der thermischen Sinterung (Agglomeration) eines Edelmetalls, insbesondere Platin, unter einer oxidierenden Atmosphäre ermöglicht. Des Weiteren sind unter dem Gesichtspunkt einer Schwefeltoleranz Platin und Palladium vorzugsweise in einem Verhältnis von zwischen 2:1 und 5:1 enthalten.
Das Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus umfasst bevorzugter weiter als Katalysatorhilfsstoff mindestens ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem OSC-Material, einem Alkalimetall und einem Perowskitmaterial besteht. Das weitere Einbeziehen eines PM-Verbrennungskatalysators, der diese Art von Übergangsmetallgruppe umfasst, macht es möglich, eine Wirkung einer Förderung der Verbrennung von auf Kohlenstoff basierenden Substanzen zu erreichen.
Beispiele für Sauerstoffspeichermaterialien, die genannt werden können, umfassen Materialien, die Ce, Pr, Zr und Nd umfassen. Unter diesen wird Ce aus Gründen der Förderung der Verbrennung besonders bevorzugt verwendet. Beispiele für Alkalimetalle, die genannt werden können, umfassen K, Cs und Mg. Unter diesen werden K und Cs aus Gründen der Förderung der Verbrennung besonders bevorzugt verwendet. Beispiele für Perowskitmaterialien, die genannt werden können, umfassen Bi₄Ti₃O₄ ( JP 2010-69471 A ) und Ce_0,5Bi_0,1Pr_0,4 ( JP 2009-112907 A ).
Die Applikationsmenge der Katalysatorkomponente, die einen Teil der katalytischen Schicht des Abgasreinigungsfilters gemäß diesem Ausführungsform-Modus bildet, ist stärker bevorzugt auf 40 g/L oder weniger eingestellt, wobei die Katalysatorkomponente in Form von γ-Aluminiumoxid verwendet wird. Die applizierte Menge des Katalysators steht in Zusammenhang mit der jeweiligen Bildung einer katalytischen, auf der Wand befindlichen Schicht bzw. katalytischen Auf-Wand-Schicht (on-wall catalytic layer) und beeinflusst auch die Druckverlusteigenschaften. 40 g/L können in etwa 0,7 g/Zoll³ umgewandelt werden.
Des Weiteren kann eine auf der Wand befindliche Schicht nicht in geeigneter Weise gebildet werden, wenn das zum Verleihen der katalytischen Funktion verwendete Material in einer Menge von 10 g/L oder weniger appliziert wird. Die Menge der Katalysatorkomponente, die appliziert wird, beträgt bevorzugter 30 g/L oder weniger, um in der Lage zu sein, eine große Erhöhung des Druckverlusts einzuschränken, jedoch wird die minimale Menge auch von der relativen Dichte und dem Porenvolumen des verwendeten Materials beeinflusst. Wenn beispielsweise γ-Aluminiumoxid mit einem Porenvolumen von 0,7 ml/g verwendet wird, ist eine Applikationsmenge von 40 g/L oder weniger bevorzugt, und wenn Ceroxid mit einem Porenvolumen von 0,21 ml/g appliziert wird, ist eine Applikationsmenge von etwa 200 g/L bevorzugt. Diese Angaben zeigen, dass die optimale Applikationsmenge entsprechend dem Material, das die Aufschlämmung bildet, variiert.
Ein weiterer Katalysatorhilfsstoff kann dem Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus zugegeben werden. Spezielle Beispiele für Katalysatorhilfsstoffe sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aluminiumoxid, Ceroxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Siliciumoxid, Magnesiumoxid und Gemischen hiervon besteht, wobei Magnesiumoxid, Ceroxid, Titanoxid, Zirconiumoxid und Siliciumoxid bevorzugt sind. Der Katalysatorhilfsstoff wird in einer Menge von 50 % bis 99 % bezüglich des Gesamtgewichts der die katalytische Schicht bildenden Komponenten zugegeben.
Der mittlere Durchmesser der Poren in der katalytischen Schicht des Abgasreinigungsfilters gemäß diesem Ausführungsform-Modus beträgt bevorzugter zwischen 1 µm und 5 µm. Der mittlere Durchmesser der Poren in der katalytischen Schicht stärker bevorzugt zwischen 2 µm und 5 µm aus Gründen eines Gleichgewichts zwischen Druckverlust und Einschränkung der Tiefenfiltration von PM-Partikeln.
Der Hohlraumanteil der katalytischen Schicht in dem Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus beträgt bevorzugter nicht mehr als 50 %. Der Hohlraumanteil der katalytischen Schicht beträgt bevorzugter zwischen 50 % und 30 % aus Gründen des Druckverlusts und der Beibehaltung der mechanischen Festigkeit der auf der Wand befindlichen Schicht.
Die Aufschlämmung, die die Katalysatorkomponente und das organische porenbildende Material umfasst, wird bevorzugter vermischt und appliziert, um die katalytische Schicht in Form einer auf der Wand befindlichen (on-wall) Struktur auszubilden und um Poren in der katalytischen Schicht des Abgasreinigungsfilters gemäß diesem Ausführungsform-Modus zu bilden.
Es gibt verschiedene Verfahren für ein Beschichten auf der Wand bzw. den Wänden (on-wall coating) des Katalysators. Ein solches Verfahren verwendet feste Partikel, die größer als die Poren in den Trennwänden sind. Es ist möglich, das Eindringen von Katalysatorpartikeln in die Poren in den Trennwänden mittels eines porenbildenden Materials, das große Partikel aufweist, einzuschränken, das auch als Katalysatorfeststoffgehalt dient. Des Weiteren trägt dieses porenbildende Material auch dazu bei, den Druckverlusts in der auf der Wand befindlichen katalytischen Schicht zu verringern.
Die Partikelgröße des porenbildenden Materials beträgt vorzugsweise zwischen 1 µm und 5 µm und stärker bevorzugt zwischen 2 µm und 5 µm, um eine Tiefenfiltration in den tatsächlichen gebildeten Hohlräumen zu verhindern.
Spezielle Beispiele von Maßnahmen zum Bereitstellen von Hohlräumen in der katalytischen Schicht, die genannt werden können, umfassen eine Maßnahme, mittels der eine Abgaskatalysatorkomponente und ein porenbildendes Material zu einem Medium (z.B. Wasser) zugegeben und darin verrührt werden, um eine Aufschlämmung herzustellen, die anschließend auf einem Träger geträgert wird und gebrannt wird, um das (poren-)bildende Mittel zu verbrennen und zu zersetzen. Das bildende Mittel kann daher vorzugsweise durch Verbrennung während des Brennprozesses entfernt werden.
Ein beliebiger Typ von bildendem Mittel kann verwendet werden, sofern es die Bildung von Hohlräumen verursacht, und Materialien, die die gleichen oder unterschiedliche Formen, Typen oder Größen u. dgl. aufweisen, können verwendet werden. Ein Bildungsmaterial, das kugelförmig oder zylindrisch u. dgl. ist und thermisch zersetzt oder verbrannt werden kann, ist bevorzugt. Ein organisches porenbildendes Material wird bevorzugter als Bildungsmittel verwendet.
Ein organisches porenbildendes Material kann vorteilhafterweise verwendet werden, sofern es ein verbrennbares Material ist, das eine relative Dichte auf dem gleichen Niveau wie das einer wässrigen Aufschlämmungslösung ist. Das liegt daran, dass das organische porenbildende Material nicht ohne Weiteres einen gleichförmig dispergierten Zustand mit anderen Materialien in der wässrigen Lösung ausbildet, wenn die relative Dichte hiervon übermäßig gering oder übermäßig hoch ist.
Spezielle Beispiele für diese Art von Bildungsmittel, die genannt werden können, umfassen: Schaumbildner, grenzflächenaktive Mittel, schäumbare synthetische Harze, Aktivkohle, Graphitpulver und Pulpepulver. Spezielle Beispiele für schaumbildende Mittel, die genannt werden können, umfassen La₂(CO₃)₃, Al₂(CO)₃ und Ce₂(CO)₃, und die gleichen Elemente wie in der Abgaskatalysatorkomponente sind vorzugsweise umfasst. Spezielle Beispiele für grenzflächenaktive Mittel bzw. Tenside, die genannt werden können, umfassen anionische Tenside, wie Sulfonsäuretenside und Carbonsäuretenside, kationische Tenside, wie z.B. Amintenside, und amphotere Tenside, wie z.B. Fettsäureester-Tenside. Schäumbare synthetische Harze u. dgl., die genannt werden können, umfassen synthetische Harze auf Polyurethan-Basis, Polystyrol-Basis (z.B. Polystyrol), auf Polyethylen-Basis, Polyester-Basis und Polyacrylsäure-Basis (z.B. Polymethyl-methacrylat).
Wenn das organische porenbildende Material verwendet wird, beträgt das mittlere Länge/Durchmesser-Verhältnis des organischen porenbildenden Materials vorzugsweise 1,5 oder weniger. Die Kugeln der kugelförmigen Partikel bilden im Allgemeinen einen Punktkontakt und, obwohl angenommen wird, dass dies eine geringe Hohlraumkommunikation erzeugt, zeigen die bisherigen Ergebnisse, dass die Vorteile beibehalten werden können. Es wird angenommen, dass das Einstellen von L/D in der Nähe von kugelförmig das Vorhersagen des Ausmaßes des Eindringens in die Poren in den Trennwänden aufgrund von Unterschieden in der Orientierung des porenbildenden Materials erleichtert, was ermöglicht, dass die Verwendungsmenge verlässlicher festgelegt werden kann.
Ein bevorzugteres Beispiel eines organischen porenbildenden Materials ist ein Polymer, wie z.B. ein Polymilchsäurepolymer.
Der Hohlraumanteil der Poren in den Trennwänden in dem Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus beträgt vorzugsweise zwischen 40 % und 60 %. Der Hohlraumanteil der Poren in den Trennwänden beträgt unter dem Gesichtspunkt einer Kompatibilität zwischen einer Verringerung des Druckverlusts und der PM-Einfangleistungsfähigkeit stärker bevorzugt zwischen 40 % und 55 %.
Der mittlere Durchmesser der Poren in den Trennwänden in dem Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus beträgt bevorzugt zwischen 10 µm und 20 µm. Der mittlere Durchmesser der Poren in den Trennwänden beträgt vorzugsweise 10 µm oder mehr unter dem Gesichtspunkt des Druckverlusts des DPF und beträgt vorzugsweise 20 µm oder weniger, da dies eine hohe PM-Einfangleistunsfähigkeit von Beginn an liefert. Der mittlere Durchmesser der Poren beträgt bevorzugter zwischen 10 µm und 15 µm.
Die Form der Poren und der Hohlraumanteil der katalytischen Substanz in dem oben genannten Ausführungsform-Modus kann unter Verwendung eines SEM (Rasterelektronenmikroskops)/EPMA (Elektronenstrahlmikroanalysegeräts) erhalten werden. Beispielsweise kann die Porenfläche (A) des Substrats vor Applikation der katalytischen Substanz durch Bildverarbeitung in einem zwischen 150- und 500-fach vergrößerten Sichtfeld mithilfe eines SEM/EPMA erhalten werden. Des Weiteren kann die Porenfläche (B) nach Applikation des Katalysators ebenfalls durch das gleiche Verfahren erhalten werden. Außerdem wird die Fläche des Substratbereichs mittels einer Bildverarbeitung unter Verwendung des gleichen zweidimensionalen Verfahrens erhalten, wodurch es möglich wird, den relativen Anteil der Porenfläche von Löchern in dem Substrat 1 und den Anteil der belegten Fläche zu berechnen.
Ferner wird das Quecksilberintrusionsverfahren allgemein als Verfahren zum Messen des Volumens der dreidimensionalen Porenstruktur verwendet und das Ergebnis der Korrelation zwischen diesem Verfahren und dem oben genannten Bildverarbeitungsverfahren ist in 2 gezeigt; es liegt eine Korrelation zwischen dem zweidimensionalen Hohlraumanteil (Anteil der belegten Fläche), der aus dem SEM-Bild erhalten wird, und dem Anteil des Hohlraumbelegungsvolumens, der aus den Messergebnissen unter Verwendung eines Quecksilberporosimeters erhalten wird, welcher dreidimensionale Daten darstellt.
Ein die Zusammensetzung betreffendes Bild bei einer 150- bis 200-fachen Vergrößerung wird vorzugsweise hier bei dem SEM/EPMA-Verfahren verwendet und die belegte Fläche kann erhalten werden, indem die Flächen, die von dem Substrat und dem Katalysator belegt sind, in verschiedene Farben unter Verwendung beispielsweise des RGB-Verfahrens getrennt werden.
Wenn die belegte Fläche durch Bildverarbeitung in dem Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus erhalten wird, wird das Bild vorzugsweise binärisiert und eine Berechnung wird vorzugsweise unter Verwendung eines automatischen Modus oder dgl. durchgeführt, um menschliche Fehler zu vermeiden.
Das Abgasreinigungsfilter gemäß dem oben genannten Ausführungsform-Modus wird zum Reinigen von Abgas verwendet und eine Vorrichtung, die das Abgasreinigungsfilter gemäß dem oben genannten Ausführungsform-Modus verwendet, wird vorzugsweise in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Motors mit Funkenzündung (z.B. einem Benzinmotor) oder einem Motor mit Kompressionszündung (z.B. einem Dieselmotor) verwendet.
Des Weiteren können diese Motoren Motoren sein, die Kraftstoff durch Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verbrennen, und bevorzugte spezielle Beispiele hiervon, die genannt werden können, umfassen Magergemischmotoren, Motoren mit Direkteinspritzung und vorzugsweise einen Motor, der diese kombiniert (d.h. ein Magergemischmotor mit Direkteinspritzung). Ein Motor mit Direktzündung (direct ignition) verwendet ein Kraftstoffzufuhrsystem, das ein höheres Verdichtungsverhältnis, eine verbesserte Verbrennungseffizienz und auch eine Reduzierung des Abgases ermöglicht. Durch Kombination hiervon mit einem Magergemischmotor ist es daher möglich, die Verbrennungseffizienz weiter zu verbessern und das Abgas zu reduzieren.
Das Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus wird vorzugsweise in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors verwendet, der in einem Beförderungsmittel oder einer Maschine u. dgl. angebracht ist. Spezielle Beispiele für Beförderungsmittel und Maschinen, die genannt werden können, umfassen: Transportfahrzeuge, wie Kraftfahrzeuge, Busse, Lastkraftwagen, Drehkipper, Dieseltriebwagen, Motorräder, motorbetriebene Fahrräder, Schiffe, Tanker, Motorboote und Flugzeuge; landwirtschaftliche Maschinen, wie zum Beispiel Kultivatoren, Traktoren, Mähdrescher, Kettensägen und Holzbeförderer; aquatische und Fischereimaschinen, wie Fischereifahrzeuge; Maschinen zur Bearbeitung von Holz, z.B. Tanklastwagen, Kräne, Kompressoren und Bagger, sowie Generatoren.
Das Abgasreinigungsfilter gemäß diesem Ausführungsform-Modus kann beispielsweise für einen Startkatalysator, einen Unterbodenkatalysator oder einen Abgaskrümmerkonverter in einem Fahrzeugabgassystem installiert sein.
Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Inhalt der vorliegenden Erfindung sollte nicht als durch diese Ausführungsbeispiele eingeschränkt ausgelegt werden.
Beispiel der Herstellung eines Abgasreinigungsfilters, das eine katalytische Schicht zum Einfangen von PM auf Trennwänden aufweist
Das verwendete DPF war ein SD082, hergestellt von IBIDEN: Durchmesser 143,8 mm x Länge 150,2 mm, mittlere Porengröße 12 µm, Porosität 42 %.
Ein Washcoat (der nachfolgend als "WC" bezeichnet wird) in dem ein organisches porenbildendes Material mit einer Aufschlämmung, die Aluminiumoxid als Hauptkomponente und auch Platin und Palladium enthielt, verknetet wurde, wurde hergestellt und auf das DPF mittels einer Filterbeschichtungsapparatur in einer solchen Weise beschichtet, dass die Menge des Katalysators 20 g/L betrug. Nach einem Trocknen bei 100 °C wurde das beschichtete Filter 1 Stunde bei 500 °C gebrannt. Im vorliegenden Fall war das organische porenbildende Material, das verwendet wurde, ein kugelförmiges Material mit einem Seitenverhältnis von 1:1 und umfasste ein Milchsäurepolymer, welches Landy PL-1000 (hergestellt von Miyoshi Oil & Fat Co., Ltd.) war.
Ausführungsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiele 1 und 2
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden Abgasreinigungsfilter mit unterschiedlichen Längen der katalytischen Schicht auf den Trennwänden hergestellt. Der Washcoat, der das organische porenbildende Material enthielt, wurde so appliziert, dass die Länge hiervon 15 mm, 76 mm und 150 mm betrug, und diese Längen entsprechen dem Ausführungsbeispiel 1 und den Vergleichsbeispielen 1 bzw. 2. Die Stellen, die nicht mit dem das organische porenbildende Material enthaltenden WC beschichtet waren, wurden unter Verwendung eines WCs beschichtet, der kein organisches porenbildendes Material enthielt. Die Mengen an Platin, Palladium und WC pro Abgasreinigungsfilter waren die gleichen.

Es wurde deutlich, dass ein Abgasreinigungsfilter, bei dem die katalytische Schicht mit einer Dicke von 10 µm oder mehr über mindestens 20 % der Gesamtlänge der Trennwände in der Längsrichtung hiervon appliziert wurde und bei dem die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht nicht an einer Position 15 mm von der Ausströmungsseite her vorhanden war, während des Trocknungsprozesses der Aufschlämmung in einer kürzeren Zeit trocknete, was eine Erwägung bei einer Massenproduktion ist, und des Weiteren eine überlegene Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Temperatur einer 50 %-CO-Umwandlungseffizienz und auch im Hinblick auf den PM-Ablagerungs-Druckverlust und die PM-Ablagerungs-Druckverlust-Hysterese aufwies. Der PM-Ablagerungs-Druckverlust wurde unter Rußerzeugungsbedingungen einer Gastströmungsrate von 240 kg/h und einer Gastemperatur von 250 °C gemessen. Tabelle 1

	Länge der Applikation der katalytischen Auf-Wand-Schicht mit einer Dicke von 10 µm oder mehr [mm]	Katalytische Schicht mit einer Dicke von 10 µm oder mehr an einer Position 15 mm von der Ausströmungsseite	Zeitraum des Aufschlämmungs-Trocknungs-prozesses [min]	Temperatur der 50 %igen CO-Umwandlungseffizienz[°C]	PM-Ablagerungs-Druckverlust [kPa]	PM-Ablagerungs-Druckverlust-Hysterese (Unterschied des Druckverlusts bei der gleichen Menge an Rußakkumulation nach einer Ruß regenerationsbehandlung) [kPa]
Asf. bsp. 2	76	nicht vorhanden	10–15	240	7,0	0,1 oder weniger
Vgl. bsp. 1	15	nicht vorhanden	5–10	255	7,4	0,6
Vgl. bsp. 2	152	vorhanden	90–100	245	7,2	0,1 oder weniger

Ausführungsbeispiele 3 bis 5
Abgasreinigungsfilter wurden entsprechend Ausführungsbeispiel 1 mit Applikationsmengen der Katalysatorkomponente von 35 g/L, 55 g/L und 5 g/L hergestellt und diese entsprechen den Ausführungsbeispielen 3, 4 und 5.

Wenn die Menge der applizierten Katalysatorkomponente 40 g/L überstieg, wie in Ausführungsbeispiel 4, nahm die Dicke der katalytischen Schicht und der Trennwände zu und es trat eine Verschlechterung hinsichtlich des PM-Ablagerungs-Druckverlusts auf. Des Weiteren, wenn die Menge der applizierten Katalysatorkomponente 10 g/L oder weniger betrug, wie in Ausführungsbeispiel 5, nahm die Dicke der katalytischen Schicht auf den Trennwänden ab und die Wirkung als eine Auf-Wand-Schicht konnte nicht aufgezeigt werden. Tabelle 2

	Länge der Applikation der katalytischen Auf-Wand-Schicht mit einer Dicke von 10 µm oder mehr [mm]	Katalytische Schicht mit einer Dicke von 10 µm oder mehr an einer Position 15 mm von der Ausströmungsseite	Menge der applizierten Katalysatorkomponente [g/L]	Mittlere Dicke der Auf-Wand-Schicht [µm]	PM-Ablagerungs- Druckverlust [kPa]
Asf. bsp. 2	76	nicht vorhanden	20	13	7,0
Asf. bsp. 3	76	nicht vorhanden	35	21	7,4
Asf. bsp. 4	76	nicht vorhanden	55	40	8,4
Asf. bsp. 5	76	nicht vorhanden	5	3	7,9

Ausführungsbeispiele 6 und 7

Entsprechend Ausführungsbeispiel 2 wurden unregelmäßige Partikel (Getreidestärke), die nicht kugelförmig waren, als Typ (Form) des organischen porenbildenden Materials in Ausführungsbeispiel 6 verwendet und ein Melaminpolymer (MC6000 (hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.), sphärisch, L/D = 1) wurde in Ausführungsbeispiel 7 verwendet. Eine zufriedenstellende katalytische Schicht auf den Trennwänden konnte weder bei Ausführungsbeispiel 6 oder Ausführungsbeispiel 7 erhalten werden. Tabelle 3

	Länge der Applikation der katalytischen Auf-Wand-Schicht mit einer Dicke von 10 µm oder mehr [mm]	Katalytische Schicht mit einer Dicke von 10 µm oder mehr an einer Position 15 mm von der Ausströmungsseite	Typ des organischen porenbildenden Materials	Form/Seitenverhältnis des organischen porenbildenden Materials	Bildung einer Auf-Wand-Schicht
Asf. bsp. 2	76	nicht vorhanden	Polymilchsäurepolymer	spärisch/1:1	zufriedenstellend
Asf. bsp. 6	76	nicht vorhanden	Acrylpolymer	elliptisch/3:1	eine gewisse Menge von WC trat in die Trenn wände ein
Asf. bsp. 7	76	nicht vorhanden	Melaminpolymer	sphärisch/1:1	konnte nicht in der Aufschlämmung dispergiert werden, ungleichmäßige Schicht bildete sich nach der Beschichtung

Ausführungsbeispiele 8 und 9

Entsprechend Ausführungsbeispiel 2 wurden Abgasreinigungsfilter hergestellt, bei denen die Menge des zugegebenen organischen porenbildenden Materials in 4 g/L und 15 g/L geändert war, und diese entsprechen den Ausführungsbeispielen 8 und 9. In Tabelle 4 wird die Menge des zugegebenen organischen porenbildenden Materials (g/L) in den Volumenanteil (%) des organischen porenbildenden Materials in dem WC umgewandelt. Eine zufriedenstellende katalytische Schicht konnte nicht auf den Trennwänden, weder bei Ausführungsbeispiel 8 noch bei Ausführungsbeispiel 9, erhalten werden und ein Stadium, in dem der Hohlraumanteil definiert werden konnte, wurde nicht erreicht. Tabelle 4

	Länge der Applikation der katalytischen Auf-Wand-Schicht mit einer Dicke von 10 µm oder mehr [mm]	Katalytische Schicht mit einer Dicke von 10 µm oder mehr an einer Position 15 mm von der Ausströmungsseite	Typ des organischen porenbildenden Materials	Volumenanteil des organischen porenbildenden Materials im WC[%]	Hohlraumanteil der katalytischen Auf-Wand-Schicht [%]	PM-Ablagerungs-Druckverlust [kPa]
Asf. bsp. 2	76	nicht vorhanden	A	46	48	7,0
Asf. bsp. 8	76	nicht vorhanden	A	24	konnte nicht definiert werden	7,4
Asf. bsp. 9	76	nicht vorhanden	A	66	konnte nicht definiert werden	8,4

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002-191988 A [0007]
JP 2002-253698 A [0007]
JP 2010-69471 A [0055]
JP 2009-112907 A [0055]

Claims

Abgasreinigungsfilter, umfassend ein Substrat, das eine Vielzahl von porösen Trennwänden umfasst, wobei die Trennwände einen Abgasströmungsweg bilden, wobei eine poröse katalytische Schicht auf den Trennwänden vorgesehen ist und die katalytische Schicht, die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweist, über mindestens 20 % der gesamten Länge der Trennwände in der Längsrichtung hiervon vorgesehen ist, und wobei die eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweisende katalytische Schicht nicht auf den Trennwänden 15 mm von einer Ausströmungsseite her vorhanden ist.
Abgasreinigungsfilter nach Anspruch 1, wobei die Applikationsmenge der einen Teil der katalytischen Schicht bildenden Katalysatorkomponente entsprechend der relativen Dichte der Katalysatorkomponente und dem Porenvolumen in der katalytischen Schicht variiert.
Abgasreinigungsfilter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der mittlere Durchmesser der Poren in der katalytischen Schicht zwischen 1 µm und 5 µm beträgt.
Abgasreinigungsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hohlraumanteil der katalytischen Schicht nicht größer als 50 % ist.
Abgasreinigungsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hohlraumanteil der Trennwände zwischen 40 % und 60 % beträgt.
Abgasreinigungsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der mittlere Durchmesser der Poren in den Trennwänden zwischen 10 µm und 20 µm beträgt.
Abgasreinigungsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Katalysatorkomponente mindestens eines von Platin und Palladium und mindestens eines von einem Alkalimetall und einem Seltenerdmetall umfassen kann.
Abgasreinigungsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Dicke der katalytischen Schicht zwischen 10 µm und 50 µm beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Abgasreinigungsfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren eine Stufe umfasst, in der eine eine Katalysatorkomponente und ein organisches porenbildendes Material umfassende Aufschlämmung appliziert wird, um Poren in einer katalytischen Schicht auszubilden.
Verfahren zur Herstellung eines Abgasreinigungsfilters nach Anspruch 9, wobei das mittlere Länge/Durchmesser-Verhältnis des organischen porenbildenden Materials 1,5 oder weniger beträgt.