JP2011125845A - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉄イオン交換されたゼオライトを含み、長手方向に沿って、第1の端面から第2の端面に延伸する複数のセルがセル壁により区画された少なくとも一つのハニカムユニットを有するハニカム構造体の製造方法であって、(a)鉄イオン交換されたゼオライト粒子を、非酸化性雰囲気下、500℃〜800℃の範囲で熱処理して、熱処理後のゼオライト粒子を得るステップS110と、(b)前記熱処理後のゼオライト粒子を含む原料から、ハニカム成形体を形成するステップS120と、(c)前記ハニカム成形体を焼成S130して、ハニカムユニットを作製するステップと、を含むハニカム構造体の製造方法。
【選択図】図3
Description
鉄イオン交換されたゼオライトを含み、長手方向に沿って、第1の端面から第2の端面に延伸する複数のセルがセル壁により区画された少なくとも一つのハニカムユニットを有するハニカム構造体の製造方法であって、
(a)鉄イオン交換されたゼオライト粒子を、非酸化性雰囲気下、500℃〜800℃の範囲で熱処理して、熱処理後のゼオライト粒子を得るステップと、
(b)前記熱処理後のゼオライト粒子を含む原料から、ハニカム成形体を形成するステップと、
(c)前記ハニカム成形体を焼成して、ハニカムユニットを作製するステップと、
を含むハニカム構造体の製造方法が提供される。
(d)複数のハニカムユニットを接着層を介して結合させ、所定の形状の組立体を形成するステップ
を含んでも良い。
CO(NH2)2+H2O → 2NH3+CO2 式(1)
このアンモニアが、NOxを含む排ガスとともに、ハニカム構造体100の一方の端面(例えば端面110)から、各セルに流入した場合、ゼオライトの触媒の作用により、式(2−1)および式(2−2)の反応が生じる。
4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O 式(2−1)
8NH3+6NO2 → 7N2+12H2O 式(2−2)
その後、浄化された排ガスは、ハニカム構造体100の他方の端面(例えば端面115)から排出される。このように、ハニカム構造体100内に排ガスを流通させることにより、排ガス中のNOxを処理することができる。
鉄イオン交換されたゼオライトを含み、長手方向に沿って、第1の端面から第2の端面に延伸する複数のセルがセル壁により区画された、少なくとも一つのハニカムユニットを有するハニカム構造体の製造方法であって、
(a)鉄イオン交換されたゼオライト粒子を、非酸化性雰囲気下、500℃〜800℃の範囲で熱処理して、熱処理後のゼオライト粒子を得るステップと、
(b)前記熱処理後のゼオライト粒子を含む原料から、ハニカム成形体を形成するステップと、
(c)前記ハニカム成形体を焼成して、ハニカムユニットを作製するステップと、
を含むハニカム構造体の製造方法が提供される。
(a)鉄イオン交換されたゼオライト粒子を、非酸化性雰囲気下、500℃〜800℃の範囲で熱処理して、熱処理後のゼオライト粒子を得るステップ(ステップS110)と、
(b)前記熱処理後のゼオライト粒子を含む原料から、ハニカム成形体を形成するステップ(ステップS120)と、
(c)前記ハニカム成形体を焼成して、ハニカムユニットを作製するステップ(ステップS130)と、
を有する。
まず最初に、鉄イオン交換された「ゼオライト」粒子が準備される。この「ゼオライト」粒子は、ゼオライトのアルミニウムサイト(Al−)に結合されていない、フリーの鉄イオン(Fe3+)を含んでいても良い。
次に、熱処理後のゼオライト粒子を含む原料を用いて、ハニカム成形体が形成される。
次に、前述の工程で得られたハニカム脱脂体を焼成して、ハニカムユニット(ハニカム焼成体)を作製する。焼成条件としては、特に限定されるものではないが、焼成温度は、600℃〜1200℃の範囲であることが好ましく、700℃〜1000℃の範囲であることがより好ましい。この理由は、焼成温度が600℃未満では、焼結が進行せず、ハニカムユニットとしての強度が低くなり、焼成温度が1200℃を超えると、焼結が過剰に進行し、排ガスの浄化率が低くなることがあるためである。
まず、鉄イオン交換された「ゼオライト」粒子(粒子径2μm)を200℃で12時間保持し、乾燥させた。次に、この「ゼオライト」粒子を、酸素濃度が0.1%の非酸化性雰囲気下で熱処理した。熱処理温度は、700℃とし、時間は、2時間とした。
実施例1と同様の工程により、実施例2に係るハニカム構造体を作製した。ただし、この実施例2では、鉄イオン交換された「ゼオライト」粒子(粒子径2μm)を200℃で12時間保持し、乾燥させた後、この「ゼオライト」粒子を、酸素濃度が0.05%の非酸化性雰囲気下で熱処理した。その他の作製条件は、実施例1と同じである。
実施例1と同様の工程により、実施例3に係るハニカム構造体を作製した。ただし、この実施例3では、鉄イオン交換された「ゼオライト」粒子(粒子径2μm)を200℃で12時間保持し、乾燥させた後、この「ゼオライト」粒子を、500℃で2時間熱処理した。その他の作製条件は、実施例1と同じである。
実施例1と同様の工程により、実施例4に係るハニカム構造体を作製した。ただし、この実施例4では、鉄イオン交換された「ゼオライト」粒子(粒子径2μm)を200℃で12時間保持し、乾燥させた後、この「ゼオライト」粒子を、800℃で2時間熱処理した。その他の作製条件は、実施例1と同じである。
実施例1と同様の工程により、比較例1に係るハニカム構造体を作製した。ただし、この比較例1では、鉄イオン交換された「ゼオライト」粒子(粒子径2μm)をそのまま原料として使用した(すなわち、乾燥処理および熱処理は、行っていない)。その他の作製条件は、実施例1と同じである。
実施例1〜実施例4および比較例1で作製したハニカム構造体を構成するハニカムユニットを、角柱状(34.3mm×34.3mm×40mm)に切り出して、評価用サンプルとした。この評価用サンプルを用いて、NOx処理性能の評価を行った。
N(%)=
{(評価用サンプルに導入する前の混合ガス中のNO濃度−
評価用サンプルから排出された排出ガス中のNO濃度)}/
(評価用サンプルに導入する前の混合ガス中のNO濃度)×100 (3)式
NOx処理性能の評価結果を表1の右端の欄に示す。これらの結果から、本発明によるハニカム構造体(実施例1〜4)は、比較例1のハニカム構造体に比べて、高いNOx浄化率を示すことがわかる。
110 第1の端面
115 第2の端面
120 コート層
121、122 セル
123、124 セル壁
130 ハニカムユニット
150 接着層
200 別のハニカム構造体。
Claims (9)
- 鉄イオン交換されたゼオライトを含み、長手方向に沿って、第1の端面から第2の端面に延伸する複数のセルがセル壁により区画された少なくとも一つのハニカムユニットを有するハニカム構造体の製造方法であって、
(a)鉄イオン交換されたゼオライト粒子を、非酸化性雰囲気下、500℃〜800℃の範囲で熱処理して、熱処理後のゼオライト粒子を得るステップと、
(b)前記熱処理後のゼオライト粒子を含む原料から、ハニカム成形体を形成するステップと、
(c)前記ハニカム成形体を焼成して、ハニカムユニットを作製するステップと、
を含むハニカム構造体の製造方法。 - 前記非酸化性雰囲気は、窒素雰囲気であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記ステップ(c)は、700℃〜1000℃の範囲の温度で実施されることを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記原料は、さらに、無機バインダ、無機繊維、および/または無機フレーク状物質を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記無機バインダは、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、アタパルジャイトおよびベーマイトの群から選定された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項4に記載の製造方法。
- 前記無機繊維は、アルミナ、シリカ、炭化珪素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウムおよびホウ酸アルミニウムの群から選定された少なくとも一つであることを特徴とする請求項4または5に記載の製造方法。
- 前記無機フレーク状物質は、ガラスフレーク、雲母、アルミナフレーク、シリカフレーク、および酸化亜鉛フレークからなる群から選定された少なくとも一つであることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一つに記載の製造方法。
- さらに、前記ステップ(c)の後、
(d)複数のハニカムユニットを接着層を介して結合させ、所定の形状の組立体を形成するステップ
を含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の製造方法。 - 前記ハニカム構造体は、単一のハニカムユニットで構成されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の製造方法。
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