JP6204751B2 - ハニカム触媒及び排ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ハニカム触媒及び排ガス浄化装置に関する。
従来、自動車の排ガスを浄化するシステムの１つとして、アンモニアを用いて、ＮＯｘを窒素と水に還元するＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムが知られている。
また、ＳＣＲシステムに用いる触媒担体として、ゼオライトを含む組成物をハニカム状に成形したものが知られている。
例えば、特許文献１には、ハニカムユニットがＳＡＰＯ等のリン酸塩系ゼオライトと無機バインダとを含み、マクロ気孔の平均気孔径が０．１μｍ以上０．３μｍ以下であり、気孔率が３０％以上４０％以下であるハニカム構造体が開示されている。特許文献１に記載のハニカム構造体では、マクロ気孔の平均気孔径を０．１〜０．３μｍにすることで、排ガスを隔壁の内部にまで充分に浸透させることができる。
一方、特許文献２には、ＳＣＲシステムに用いるゼオライト触媒として、銅イオンでイオン交換されたＣＨＡ構造を有するゼオライトが開示されている。特許文献２に記載のゼオライト触媒は、熱水により熟成（老化：ａｇｉｎｇ）させた後のＮＯｘの浄化性能が高いとされている。
本発明者らは、ＮＯｘの浄化性能に優れたハニカム触媒を得るため、特許文献２に記載されているようなＣＨＡ構造を有するゼオライト（以下、ＣＨＡ型ゼオライトとも記載する）を含む組成物をハニカム状に成形することを考えた。
しかしながら、ＣＨＡ型ゼオライトを含むハニカムユニットを用いてハニカム触媒を作製し、該ハニカム触媒を備える排ガス浄化装置を車載した場合、使用中にハニカムユニットにクラックが発生し、ハニカムユニットが破損するという問題が生じることが判明した。また、ＮＯｘの浄化性能が低下するという問題が生じることも判明した。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ＮＯｘの浄化性能に優れ、排ガス浄化装置の使用中におけるハニカムユニットの破損を抑制することが可能なハニカム触媒及び排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、排ガス浄化装置の使用中にハニカムユニットが破損する原因について検討した。その結果、本発明者らは、隔壁の内部に存在する気孔のうち、小さい気孔の影響により、気孔に水が吸収されると毛細管現象によってクラックが生じること、及び、大きい気孔の影響により、還元剤として用いるアンモニアが隔壁中に入り込みやすくなり過ぎるため高温時に酸化されてしまい（４ＮＨ３＋５Ｏ２→４ＮＯ＋６Ｈ２Ｏ、４ＮＨ３＋７Ｏ２→４ＮＯ２＋６Ｈ２Ｏなど）、ＮＯｘの浄化性能が低下することを突き止めた。
このような検討結果を踏まえて、本発明者らは、隔壁の平均気孔径を所定の範囲にすることによって、ハニカムユニットにクラックが生じにくくなるとともに、ＮＯｘの浄化性能が低下しにくくなることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明のハニカム触媒は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを備えたハニカム触媒であって、上記ハニカムユニットは、ゼオライトと無機バインダとを含み、上記ゼオライトは、ＣＨＡ構造を有するアルミノケイ酸塩で、その組成比Ｓｉ／Ａｌが１５〜５０であり、上記隔壁の平均気孔径が、０．０５〜０．２μｍであることを特徴とする。
本発明のハニカム触媒においては、ゼオライトとしてＣＨＡ構造を有するアルミノケイ酸塩（以下、ＣＨＡとも記載する）を用いてハニカムユニットを形成することによって、ＮＯｘの浄化性能を向上させることができる。
本発明のハニカム触媒においては、さらに、隔壁の平均気孔径が０．０５〜０．２μｍであることを特徴としている。毛細管現象による引っ張り応力は気孔径に反比例するため、隔壁の平均気孔径が０．０５μｍ未満であると、毛細管現象による引っ張り応力を低減することができず、吸水によるクラックが生じてしまう。一方、隔壁の平均気孔径が０．２μｍを超えると、アンモニアの酸化を抑えることができず、ＮＯｘの浄化性能が低下してしまう。したがって、隔壁の平均気孔径を０．０５〜０．２μｍとすることにより、吸水によるクラックの発生を防ぐとともに、排ガス浄化装置の高温使用時におけるアンモニアの酸化を抑えることができる。
本発明のハニカム触媒においては、０．０５μｍ以下の気孔径を有する気孔の容積が、全気孔の容積の２５％以下であることが望ましい。０．０５μｍ以下の気孔径を有する気孔の容積が全気孔の容積の２５％以下であると、毛細管現象による引っ張り応力をより低減することができるため、吸水によるクラックの発生を好適に防ぐことができる。
上記ハニカムユニットは、無機粒子をさらに含むことが望ましい。例えば、無機粒子の粒子径を調整することにより、隔壁の平均気孔径を０．０５〜０．２μｍとすることができる。
上記ゼオライトの平均粒子径は、０．１〜２．０μｍであることが望ましく、上記無機粒子の平均粒子径は、０．１〜５．０μｍであることが望ましい。また、上記無機粒子の平均粒子径は、上記ゼオライトの平均粒子径の１／５〜５０倍であることが望ましい。ゼオライトの平均粒子径と無機粒子の平均粒子径を上記の関係とすることにより、隔壁の平均気孔径を０．０５〜０．２μｍとすることができる。
上述のとおり、無機粒子の粒子径を調整することによって、隔壁の平均気孔径を０．０５〜０．２μｍとすることができるが、無機粒子の含有量が多すぎると、ＮＯｘの浄化性能に寄与するゼオライトの含有量が少なくなってしまう。そのため、上記ゼオライト及び上記無機粒子の体積比（ゼオライト：無機粒子）は、５０：５０〜９０：１０であることが望ましい。
上記無機粒子は、アルミナ、チタニア及びジルコニアからなる群より選択される一種以上であることが望ましい。これらの無機粒子の粒子径を調整することによって、隔壁の平均気孔径を０．０５〜０．２μｍとすることができる。
上記ゼオライトは、銅イオンでイオン交換されていることが望ましい。ＮＯｘの浄化性能を向上させることができる。
上記ハニカムユニットは、上記銅イオンを上記ハニカムユニットの見掛けの体積当たり５．５〜７．５ｇ／Ｌ含有することが望ましい。排ガス温度が低温の時のＮＯｘ浄化性能を高くしつつ、高温の時のアンモニア酸化によるＮＯｘ浄化性能の低下を防ぐことができるため、全温度域に渡って、高いＮＯｘ浄化性能を示す。
上記ハニカムユニットは、上記ゼオライトを上記ハニカムユニットの見掛けの体積当たり１５０〜２５０ｇ／Ｌ含有することが望ましい。排ガス温度が低温の時のＮＯｘ浄化性能を高くしつつ、高温の時のアンモニア酸化によるＮＯｘ浄化性能の低下を防ぐことができるため、全温度域に渡って、高いＮＯｘ浄化性能を示す。
上記ハニカムユニットは、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含むことが望ましい。ハニカム触媒の強度を向上させることができる。
また、本発明の排ガス浄化装置は、本発明のハニカム触媒を備えることを特徴とする。
本発明によれば、ＮＯｘの浄化性能に優れ、排ガス浄化装置の使用中におけるハニカムユニットの破損を抑制することが可能なハニカム触媒及び排ガス浄化装置を提供することができる。
以下、本発明について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
本発明のハニカム触媒は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを備えたハニカム触媒であって、上記ハニカムユニットは、ゼオライトと無機バインダとを含み、上記ゼオライトは、ＣＨＡ構造を有するアルミノケイ酸塩で、その組成比Ｓｉ／Ａｌが１５〜５０であり、上記隔壁の平均気孔径が、０．０５〜０．２μｍであることを特徴とする。
図１に、本発明のハニカム触媒の一例を示す。図１に示すハニカム触媒１０は、複数の貫通孔１１ａが隔壁１１ｂを隔てて長手方向に並設された単一のハニカムユニット１１を備えており、ハニカムユニット１１の外周面には外周コート層１２が形成されている。また、ハニカムユニット１１は、ゼオライトと無機バインダとを含んでいる。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの隔壁の平均気孔径（以下、ハニカムユニットの平均気孔径とも記載する）は、０．０５〜０．２μｍであり、０．０６〜０．１８μｍであることが望ましく、０．０８〜０．１５μｍであることがより望ましい。毛細管現象による引っ張り応力は気孔径に反比例するため、隔壁の平均気孔径が０．０５μｍ未満であると、毛細管現象による引っ張り応力を低減することができず、吸水によるクラックが生じてしまう。一方、隔壁の平均気孔径が０．２μｍを超えると、アンモニアの酸化を抑えることができず、ＮＯｘの浄化性能が低下してしまう。したがって、隔壁の平均気孔径を０．０５〜０．２μｍとすることにより、吸水によるクラックの発生を防ぐとともに、排ガス浄化装置の高温使用時におけるアンモニアの酸化によるＮＯｘ浄化性能の低下を抑えることができる。
なお、ハニカムユニットの気孔径分布には、ゼオライト由来のミクロ気孔のピークと隔壁の内部のマクロ気孔のピークが存在する。本明細書において、隔壁の（平均）気孔径とは、マクロ気孔の（平均）気孔径を意味する。
なお、ハニカムユニットの平均気孔径は、水銀圧入法を用いて測定することができる。この時の水銀の接触角を１３０°、表面張力を４８５ｍＮ／ｍとして測定する。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの気孔率は、４０〜７０％であることが望ましい。ハニカムユニットの気孔率が４０％未満であると、ハニカムユニットの隔壁の内部まで排ガスが侵入しにくくなって、ゼオライトがＮＯｘの浄化に有効に利用されなくなる。一方、ハニカムユニットの気孔率が７０％を超えると、ハニカムユニットの強度が不十分となる。
なお、ハニカムユニットの気孔率は、アルキメデス法により測定することができる。
本発明のハニカム触媒においては、０．０５μｍ以下の気孔径を有する気孔の容積が、全気孔の容積の２５％以下であることが望ましく、２０％以下であることがより望ましい。０．０５μｍ以下の気孔径を有する気孔の容積が全気孔の容積の２５％以下であると、毛細管現象による引っ張り応力をより低減することができるため、吸水によるクラックの発生を好適に防ぐことができる。
なお、０．０５μｍ以下の気孔径を有する気孔の容積の割合は、水銀圧入法を用いて測定した気孔径分布から求めることができる。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットに含まれるゼオライトは、ＣＨＡ構造を有するアルミノケイ酸塩（ＣＨＡ）である。なお、ＣＨＡ構造とは、国際ゼオライト学会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩＺＡ）が定めるゼオライトの構造を規定するコードでＣＨＡ構造のものを示している。これは、天然に産出するチャバサイト（ｃｈａｂａｚｉｔｅ）と同等の結晶構造を有するゼオライトである。
ＣＨＡの組成比Ｓｉ／Ａｌは、１５〜５０であり、２０〜４０であることが望ましく、２５〜３５であることがより望ましい。当該組成比が１５未満であると、Ａｌが多くなり、熱劣化しやすくなる。一方、当該組成比が５０を超えると、ゼオライトの酸点が少なくなり、ＮＯｘの浄化性能が低下することがある。
ＣＨＡの平均粒子径は、０．１〜２．０μｍであることが望ましく、０．３〜１．８μｍであることがより望ましく、０．７〜１．７μｍであることがさらに望ましい。ＣＨＡの平均粒子径が０．１〜２．０μｍであると、ハニカムユニットの気孔径を大きくすることができ、吸水時の毛細管応力を低減し、さらにガス拡散によるＮＯｘ浄化性能の向上が可能となる。
なお、ＣＨＡの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定した一次粒子の平均粒子径である。
なお、ＣＨＡの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定した一次粒子の平均粒子径である。
ＣＨＡの比表面積は、結晶構造の観点から、５００〜６５０ｍ２／ｇであることが望ましく、５５０〜６３０ｍ２／ｇであることがより望ましい。
ハニカムユニット中のＣＨＡの含有量は、４０〜７５体積％であることが望ましく、４５〜７０体積％であることがより望ましく、５０〜６５体積％であることがさらに望ましい。ＣＨＡの含有量が４０体積％未満であると、ＮＯｘの浄化性能が低下する。一方、ＣＨＡの含有量が７５体積％を超えると、吸脱水又は熱応力によってハニカムユニットが破損しやすくなる。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、本発明の効果を損なわない範囲内で、ＣＨＡ以外のゼオライトおよびシリコアルミノリン酸塩（ＳＡＰＯ）を含んでいてもよい。
本発明のハニカム触媒においては、ゼオライト（ＣＨＡ）が、銅イオンでイオン交換されていることが望ましい。この場合、ハニカムユニットは、銅イオンをハニカムユニットの見掛けの体積当たり５．５〜７．５ｇ／Ｌ含有することが望ましく、６．０〜７．５ｇ／Ｌ含有することがより望ましい。排ガス温度が低温の時のＮＯｘ浄化性能を高くしつつ、高温の時のアンモニア酸化によるＮＯｘ浄化性能の低下を防ぐことができるため、全温度域に渡って、高いＮＯｘ浄化性能を示す。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、ゼオライト（ＣＨＡ）をハニカムユニットの見掛けの体積当たり１５０〜２５０ｇ／Ｌ含有することが望ましく、１８０〜２３０ｇ／Ｌ含有することがより望ましい。排ガス温度が低温の時のＮＯｘ浄化性能を高くしつつ、高温の時のアンモニア酸化によるＮＯｘ浄化性能の低下を防ぐことができるため、全温度域に渡って、高いＮＯｘ浄化性能を示す。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットに含まれる無機バインダとしては、特に限定されないが、ハニカム触媒としての強度を保つという観点から、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、ベーマイト等に含まれる固形分が好適なものとして挙げられ、二種以上併用してもよい。
ハニカムユニット中の無機バインダの含有量は、３〜３０体積％であることが望ましく、５〜２０体積％であることがより望ましい。無機バインダの含有量が３体積％未満であると、ハニカムユニットの強度が低下する。一方、無機バインダの含有量が３０体積％を超えると、ハニカムユニット中のゼオライトの含有量が低下して、ＮＯｘの浄化性能が低下する。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、ハニカムユニットの気孔径を調整するために、無機粒子をさらに含んでいてもよい。
ハニカムユニットに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、セリア、マグネシア等の粒子が挙げられる。これらは二種以上併用してもよい。無機粒子は、アルミナ、チタニア及びジルコニアからなる群より選択される一種以上の粒子であることが望ましく、アルミナ、チタニア及びジルコニアのいずれか一種の粒子であることがより望ましい。
無機粒子の平均粒子径は、０．１〜５．０μｍであることが望ましく、０．３〜４．５μｍであることがより望ましく、０．５〜４．０μｍであることがさらに望ましい。無機粒子の平均粒子径が０．１〜５．０μｍであると、ハニカムユニットの気孔径を調整することが可能となる。
なお、無機粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布（体積基準）における積算値５０％での粒径（Ｄｖ５０）である。
なお、無機粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布（体積基準）における積算値５０％での粒径（Ｄｖ５０）である。
本発明のハニカム触媒においては、ＣＨＡの平均粒子径が０．１〜２．０μｍ、無機粒子の平均粒子径が０．１〜５．０μｍである組み合わせが望ましく、ＣＨＡの平均粒子径が０．３〜１．８μｍ、無機粒子の平均粒子径が０．３〜４．５μｍである組み合わせがより望ましく、ＣＨＡの平均粒子径が０．７〜１．７μｍ、無機粒子の平均粒子径が０．５〜４．０μｍである組み合わせがさらに望ましい。
上記の組み合わせの中で、無機粒子の平均粒子径は、ＣＨＡの平均粒子径の１／５〜５０倍であることが望ましく、１／３〜３０倍であることがより望ましく、１／２〜１０倍であることがさらに望ましい。
特に、無機粒子の平均粒子径は、ＣＨＡの平均粒子径より大きく、ＣＨＡの平均粒子径の４倍以下であることが望ましい。
上記の組み合わせの中で、無機粒子の平均粒子径は、ＣＨＡの平均粒子径の１／５〜５０倍であることが望ましく、１／３〜３０倍であることがより望ましく、１／２〜１０倍であることがさらに望ましい。
特に、無機粒子の平均粒子径は、ＣＨＡの平均粒子径より大きく、ＣＨＡの平均粒子径の４倍以下であることが望ましい。
例えば、ＣＨＡの平均粒子径が０．１μｍである場合、無機粒子の平均粒子径が０．１〜０．４μｍであることが望ましく、ＣＨＡの平均粒子径が１．５μｍである場合、無機粒子の平均粒子径が０．５〜３．０μｍであることが望ましい。
ハニカムユニット中の無機粒子の含有量は、８〜４０体積％であることが望ましく、１０〜３５体積％であることがより望ましく、１５〜２５体積％であることがさらに望ましい。無機粒子の含有量が８体積％未満であると、ＣＨＡが多すぎるため、熱応力によってハニカムユニットが破損しやすくなる。一方、無機粒子の含有量が４０体積％を超えると、ＣＨＡの含有量が低下して、ＮＯｘの浄化性能が低下する。
ＣＨＡ及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：無機粒子）は、望ましくは５０：５０〜９０：１０であり、より望ましくは６０：４０〜８０：２０であり、さらに望ましくは７０：３０〜８０：２０である。ＣＨＡ及び無機粒子の体積比が上記の範囲にあると、ＮＯｘの浄化性能を保ちつつ、ハニカムユニットの気孔径の調整することが可能となる。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、強度を向上させるために、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含むことが望ましい。
ハニカムユニットに含まれる無機繊維は、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム及びホウ酸アルミニウムからなる群より選択される一種以上からなることが望ましい。ハニカムユニットに含まれる鱗片状物質は、ガラス、白雲母、アルミナ及びシリカからなる群より選択される一種以上からなることが望ましい。ハニカムユニットに含まれるテトラポット状物質は、酸化亜鉛からなることが望ましい。ハニカムユニットに含まれる三次元針状物質は、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム及びベーマイトからなる群より選択される一種以上からなることが望ましい。いずれも耐熱性が高く、ＳＣＲシステムにおける触媒担体として使用した時でも、溶損などがなく、補強材としての効果を持続することができるためである。
ハニカムユニットに含まれる無機繊維のアスペクト比は、２〜３００であることが望ましく、５〜２００がより望ましく、１０〜１００がさらに望ましい。無機繊維のアスペクト比が２未満であると、ハニカムユニットの強度を向上させる効果が小さくなる。一方、無機繊維のアスペクト比が３００を超えると、ハニカムユニットを押出成形する際に金型に目詰まり等が発生したり、無機繊維が折れて、ハニカムユニットの強度を向上させる効果が小さくなったりする。
鱗片状物質は、平たい物質を意味し、厚さが０．２〜５．０μｍであることが望ましく、最大長さが１０〜１６０μｍであることが望ましく、厚さに対する最大長さの比が３〜２５０であることが望ましい。
テトラポット状物質は、針状部が三次元に延びている物質を意味し、針状部の平均針状長さが５〜３０μｍであることが望ましく、針状部の平均径が０．５〜５．０μｍであることが望ましい。
三次元針状物質は、針状部同士がそれぞれの針状部の中央付近でガラス等の無機化合物により結合されている物質を意味し、針状部の平均針状長さが５〜３０μｍであることが望ましく、針状部の平均径が０．５〜５．０μｍであることが望ましい。
また、三次元針状物質は、複数の針状部が三次元に連なっていてもよく、針状部の直径が０．１〜５．０μｍであることが望ましく、長さが０．３〜３０．０μｍであることが望ましく、直径に対する長さの比が１．４〜５０．０であることが望ましい。
ハニカムユニット中の無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質の含有量は、３〜５０体積％であることが望ましく、３〜３０体積％であることがより望ましく、５〜２０体積％であることがさらに望ましい。上記含有量が３体積％未満であると、ハニカムユニットの強度を向上させる効果が小さくなる。一方、上記含有量が５０体積％を超えると、ハニカムユニット中のゼオライトの含有量が低下して、ＮＯｘの浄化性能が低下する。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の開口率は、５０〜７５％であることが望ましい。ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の開口率が５０％未満であると、ゼオライトがＮＯｘの浄化に有効に利用されなくなる。一方、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の開口率が７５％を超えると、ハニカムユニットの強度が不十分となる。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度は、３１〜１５５個／ｃｍ２であることが望ましい。ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度が３１個／ｃｍ２未満であると、ゼオライトと排ガスが接触しにくくなって、ＮＯｘの浄化性能が低下する。一方、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度が１５５個／ｃｍ２を超えると、ハニカム触媒の圧力損失が増大する。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの隔壁の厚さは、０．１〜０．４ｍｍであることが望ましく、０．１〜０．３ｍｍであることがより望ましい。ハニカムユニットの隔壁の厚さが０．１ｍｍ未満であると、ハニカムユニットの強度が低下する。一方、ハニカムユニットの隔壁の厚さが０．４ｍｍを超えると、ハニカムユニットの隔壁の内部まで排ガスが侵入しにくくなって、ゼオライトがＮＯｘの浄化に有効に利用されなくなる。
本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットに外周コート層が形成されている場合、外周コート層の厚さは、０．１〜２．０ｍｍであることが望ましい。外周コート層の厚さが０．１ｍｍ未満であると、ハニカム触媒の強度を向上させる効果が不十分になる。一方、外周コート層の厚さが２．０ｍｍを超えると、ハニカム触媒の単位体積当たりのゼオライトの含有量が低下して、ＮＯｘの浄化性能が低下する。
本発明のハニカム触媒の形状としては、円柱状に限定されず、角柱状、楕円柱状、長円柱状、丸面取りされている角柱状（例えば、丸面取りされている三角柱状）等が挙げられる。
本発明のハニカム触媒において、貫通孔の形状としては、四角柱状に限定されず、三角柱状、六角柱状等が挙げられる。
次に、図１に示すハニカム触媒１０の製造方法の一例について説明する。
まず、ゼオライトと無機バインダとを含み、必要に応じて、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上や無機粒子をさらに含む原料ペーストを用いて押出成形し、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されている円柱状のハニカム成形体を作製する。
まず、ゼオライトと無機バインダとを含み、必要に応じて、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上や無機粒子をさらに含む原料ペーストを用いて押出成形し、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されている円柱状のハニカム成形体を作製する。
原料ペーストに含まれる無機バインダは、特に限定されないが、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、ベーマイト等として添加されており、二種以上併用してもよい。
また、原料ペーストには、有機バインダ、分散媒、成形助剤等を、必要に応じて適宜添加してもよい。
有機バインダとしては、特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なお、有機バインダの添加量は、ゼオライト、無機粒子、無機バインダ、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質の総質量に対して、１〜１０％であることが望ましい。
分散媒としては、特に限定されないが、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
さらに、原料ペーストには、必要に応じて造孔材を添加してもよい。
造孔材としては、特に限定されないが、ポリスチレン粒子、アクリル粒子、澱粉等が挙げられ、二種以上併用してもよい。これらの中では、ポリスチレン粒子が望ましい。
造孔材としては、特に限定されないが、ポリスチレン粒子、アクリル粒子、澱粉等が挙げられ、二種以上併用してもよい。これらの中では、ポリスチレン粒子が望ましい。
ＣＨＡ及び造孔材の粒子径を制御することにより、隔壁の気孔径分布を所定の範囲に制御することができる。
例えば、ＣＨＡの平均粒子径が０．１μｍである場合、平均粒子径が０．１〜３μｍである造孔材をＣＨＡ体積添加量に対して１０〜３０％添加することにより、隔壁の平均気孔径を０．０５〜０．２μｍとすることができる。なお、ＣＨＡの平均粒子径が１．２μｍである場合には、造孔材を添加しなくてもよい。
例えば、ＣＨＡの平均粒子径が０．１μｍである場合、平均粒子径が０．１〜３μｍである造孔材をＣＨＡ体積添加量に対して１０〜３０％添加することにより、隔壁の平均気孔径を０．０５〜０．２μｍとすることができる。なお、ＣＨＡの平均粒子径が１．２μｍである場合には、造孔材を添加しなくてもよい。
また、造孔材を添加しない場合であっても、ＣＨＡ及び無機粒子の粒子径を制御することにより、隔壁の気孔径分布を所定の範囲に制御することができる。
原料ペーストを調製する際には、混合混練することが望ましく、ミキサー、アトライタ等を用いて混合してもよく、ニーダー等を用いて混練してもよい。
次に、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等の乾燥機を用いて、ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を作製する。
さらに、ハニカム乾燥体を脱脂してハニカム脱脂体を作製する。脱脂条件は、ハニカム乾燥体に含まれる有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、２００〜５００℃で２〜６時間であることが望ましい。
次に、ハニカム脱脂体を焼成することにより、円柱状のハニカムユニット１１を作製する。焼成温度は、６００〜１０００℃であることが望ましく、６００〜８００℃であることがより望ましい。焼成温度が６００℃未満であると、焼結が進行せず、ハニカムユニット１１の強度が低くなる。一方、焼成温度が１０００℃を超えると、焼結が進行しすぎて、ゼオライトの反応サイトが減少する。
次に、円柱状のハニカムユニット１１の両端面を除く外周面に外周コート層用ペーストを塗布する。
外周コート層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。
外周コート層用ペーストに含まれる無機バインダは、特に限定されないが、シリカゾル、アルミナゾル等として添加されており、二種以上併用してもよい。中でも、シリカゾルとして添加されていることが望ましい。
外周コート層用ペーストに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、ゼオライト、ユークリプタイト、アルミナ、シリカ等の酸化物粒子、炭化ケイ素等の炭化物粒子、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物粒子等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ハニカムユニットとの熱膨張係数が近いユークリプタイトの粒子が望ましい。
外周コート層用ペーストに含まれる無機繊維としては、特に限定されないが、シリカアルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナ繊維が望ましい。
外周コート層用ペーストは、有機バインダをさらに含んでいてもよい。
外周コート層用ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
外周コート層用ペーストは、酸化物系セラミックスの微小中空球体であるバルーン、造孔材等をさらに含んでいてもよい。
外周コート層用ペーストに含まれるバルーンとしては、特に限定されないが、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、ムライトバルーン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナバルーンが望ましい。
外周コート層用ペーストに含まれる造孔材としては、特に限定されないが、球状アクリル粒子、グラファイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
次に、外周コート層用ペーストが塗布されたハニカムユニット１１を乾燥固化し、円柱状のハニカム触媒１０を作製する。このとき、外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが望ましい。脱脂条件は、有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、５００℃で１時間であることが望ましい。
なお、ハニカムユニット１１又はハニカム触媒１０を銅イオンを含む水溶液中に浸漬することにより、ゼオライトをイオン交換してもよい。また、銅イオンによりイオン交換されているゼオライトを含む原料ペーストを用いてもよい。
図２に、本発明の排ガス浄化装置の一例を示す。図２に示す排ガス浄化装置１００は、ハニカム触媒１０の外周部に保持シール材２０を配置した状態で、金属容器（シェル）３０にキャニングすることにより作製することができる。また、排ガス浄化装置１００には、排ガス（図２中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）が流れる方向に対して、ハニカム触媒１０の上流側の配管（不図示）内に、アンモニア又は分解してアンモニアを発生させる化合物を噴射する噴射ノズル等の噴射手段（不図示）が設けられている。これにより、配管を流れる排ガス中にアンモニアが添加されるため、ハニカムユニット１１に含まれるゼオライトにより、排ガス中に含まれるＮＯｘが還元される。
分解してアンモニアを発生させる化合物としては、配管内で加水分解されて、アンモニアを発生させることが可能であれば、特に限定されないが、貯蔵安定性に優れるため、尿素水が望ましい。
尿素水は、配管内で排ガスにより加熱されて、加水分解し、アンモニアが発生する。
図３に、本発明のハニカム触媒の別の一例を示す。図３に示すハニカム触媒１０´は、複数の貫通孔１１ａが隔壁１１ｂを隔てて長手方向に並設されているハニカムユニット１１´（図４参照）が接着層１３を介して複数個接着されている以外は、ハニカム触媒１０と同一の構成である。
ハニカムユニット１１´の長手方向に垂直な断面の断面積は、１０〜２００ｃｍ２であることが望ましい。上記断面積が１０ｃｍ２未満であると、ハニカム触媒１０´の圧力損失が増大する。一方、上記断面積が２００ｃｍ２を超えると、ハニカムユニット１１´同士を接着することが困難である。
ハニカムユニット１１´は、長手方向に垂直な断面の断面積以外は、ハニカムユニット１１と同一の構成である。
接着層１３の厚さは、０．１〜３．０ｍｍであることが望ましい。接着層１３の厚さが０．１ｍｍ未満であると、ハニカムユニット１１´の接着強度が不十分になる。一方、接着層１３の厚さが３．０ｍｍを超えると、ハニカム触媒１０´の圧力損失が増大したり、接着層内でのクラックが発生したりする。
次に、図３に示すハニカム触媒１０´の製造方法の一例について説明する。
まず、ハニカム触媒１０を構成するハニカムユニット１１と同様にして、扇柱状のハニカムユニット１１´を作製する。次に、ハニカムユニット１１´の円弧側を除く外周面に接着層用ペーストを塗布して、ハニカムユニット１１´を接着させ、乾燥固化することにより、ハニカムユニット１１´の集合体を作製する。
まず、ハニカム触媒１０を構成するハニカムユニット１１と同様にして、扇柱状のハニカムユニット１１´を作製する。次に、ハニカムユニット１１´の円弧側を除く外周面に接着層用ペーストを塗布して、ハニカムユニット１１´を接着させ、乾燥固化することにより、ハニカムユニット１１´の集合体を作製する。
接着層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。
接着層用ペーストに含まれる無機バインダは、特に限定されないが、シリカゾル、アルミナゾル等として添加されており、二種以上併用してもよい。中でも、シリカゾルとして添加されていることが望ましい。
接着層用ペーストに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、ゼオライト、ユークリプタイト、アルミナ、シリカ等の酸化物粒子、炭化ケイ素等の炭化物粒子、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物粒子等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ハニカムユニットとの熱膨張係数が近いユークリプタイトの粒子が望ましい。
接着層用ペーストに含まれる無機繊維としては、特に限定されないが、シリカアルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナ繊維が望ましい。
また、接着層用ペーストは、有機バインダを含んでいてもよい。
接着層用ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
接着層用ペーストは、酸化物系セラミックスの微小中空球体であるバルーン、造孔材等をさらに含んでいてもよい。
接着層用ペーストに含まれるバルーンとしては、特に限定されないが、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、ムライトバルーン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナバルーンが望ましい。
接着層用ペーストに含まれる造孔材としては、特に限定されないが、球状アクリル粒子、グラファイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
次に、真円度を上げるために必要に応じて、ハニカムユニット１１´の集合体に切削加工および研磨を施し、円柱状のハニカムユニット１１´の集合体を作製する。
次に、円柱状のハニカムユニット１１´の集合体の両端面を除く外周面に外周コート層用ペーストを塗布する。
外周コート層用ペーストは、接着層用ペーストと同一であってもよいし、異なっていてもよい。
次に、外周コート層用ペーストが塗布された円柱状のハニカムユニット１１´の集合体を乾燥固化することにより、円柱状のハニカム触媒１０´を作製する。このとき、接着層用ペースト及び／又は外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが望ましい。脱脂条件は、有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、５００℃で１時間であることが望ましい。
ハニカム触媒１０´は、４個のハニカムユニット１１´が接着層１３を介して接着されることにより構成されているが、ハニカム触媒を構成するハニカムユニットの個数は特に限定されない。例えば、１６個の四角柱状のハニカムユニットが接着層を介して接着されることにより円柱状のハニカム触媒が構成されていてもよい。
なお、ハニカム触媒１０及び１０´は、外周コート層１２が形成されていなくてもよい。
上述のとおり、本発明のハニカム触媒においては、ゼオライトとしてＣＨＡを用いてハニカムユニットを形成することによって、ＮＯｘの浄化性能を向上させることができる。さらに、隔壁の平均気孔径を０．０５〜０．２μｍとすることにより、吸水によるクラックの発生を防ぐとともに、排ガス浄化装置の高温使用時におけるアンモニアの酸化を抑えることができる。
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
［実施例１］
ゼオライトとして平均粒子径が０．１μｍのＣＨＡを２７質量％、無機粒子として平均粒子径が０．２μｍのチタニアを１３質量％、無機バインダとしてベーマイトを５質量％、平均繊維径が６．５μｍ、平均繊維長が１００μｍのガラス繊維を８質量％、造孔材として平均粒子径が０．８μｍのポリスチレン粒子を６質量％、メチルセルロースを５質量％、成形助剤として脂肪酸石鹸を４質量％及びイオン交換水を３２質量％混合混練して、原料ペースト１を作製した。なお、ゼオライトとしては、比重２．０２、組成比Ｓｉ／Ａｌ：３２、比表面積６００ｍ２／ｇ、銅イオンでイオン交換されているＣＨＡを用いた。
実施例１において、ゼオライト及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：チタニア）は、８０：２０である。
ゼオライトとして平均粒子径が０．１μｍのＣＨＡを２７質量％、無機粒子として平均粒子径が０．２μｍのチタニアを１３質量％、無機バインダとしてベーマイトを５質量％、平均繊維径が６．５μｍ、平均繊維長が１００μｍのガラス繊維を８質量％、造孔材として平均粒子径が０．８μｍのポリスチレン粒子を６質量％、メチルセルロースを５質量％、成形助剤として脂肪酸石鹸を４質量％及びイオン交換水を３２質量％混合混練して、原料ペースト１を作製した。なお、ゼオライトとしては、比重２．０２、組成比Ｓｉ／Ａｌ：３２、比表面積６００ｍ２／ｇ、銅イオンでイオン交換されているＣＨＡを用いた。
実施例１において、ゼオライト及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：チタニア）は、８０：２０である。
次に、押出成形機を用いて、原料ペースト１を押出成形して、正四角柱状のハニカム成形体を作製した。そして、減圧マイクロ波乾燥機を用いて、ハニカム成形体を出力４．５ｋＷ、減圧６．７ｋＰａで７分間乾燥させた後、７００℃で２時間脱脂焼成して、ハニカム焼成体（ハニカムユニット１１´）を作製した。ハニカムユニット１１´は、一辺が３８ｍｍ、長さが１５０ｍｍの正四角柱状であり、貫通孔１１ａの密度が１２４個／ｃｍ２、隔壁１１ｂの厚さが０．２０ｍｍであった。
また、ハニカムユニット１１´は、ハニカムユニット１１´の見掛けの体積当たり、ゼオライトを１９７ｇ／Ｌ含有しており、銅イオンを６．４ｇ／Ｌ含有している。
また、ハニカムユニット１１´は、ハニカムユニット１１´の見掛けの体積当たり、ゼオライトを１９７ｇ／Ｌ含有しており、銅イオンを６．４ｇ／Ｌ含有している。
［実施例２、３］
ゼオライト及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：チタニア）をそれぞれ７０：３０、６０：４０に変更した以外は、実施例１と同様にして、ハニカムユニット１１´を作製した。
ゼオライト及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：チタニア）をそれぞれ７０：３０、６０：４０に変更した以外は、実施例１と同様にして、ハニカムユニット１１´を作製した。
［比較例１］
ゼオライト及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：チタニア）を１００：０に変更した以外は、実施例１と同様にして、ハニカムユニット１１´を作製した。つまり、比較例１では、無機粒子（チタニア）を用いなかった。
ゼオライト及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：チタニア）を１００：０に変更した以外は、実施例１と同様にして、ハニカムユニット１１´を作製した。つまり、比較例１では、無機粒子（チタニア）を用いなかった。
［参考例１、２］
ゼオライト及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：チタニア）を４０：６０、２０：８０に変更した以外は、実施例１と同様にして、ハニカムユニット１１´を作製した。
ゼオライト及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：チタニア）を４０：６０、２０：８０に変更した以外は、実施例１と同様にして、ハニカムユニット１１´を作製した。
［参考例３］
ゼオライト及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：チタニア）を０：１００に変更した以外は、実施例１と同様にして、ハニカムユニット１１´を作製した。つまり、参考例３では、ゼオライト（ＣＨＡ）を用いなかった。
ゼオライト及び無機粒子の体積比（ＣＨＡ：チタニア）を０：１００に変更した以外は、実施例１と同様にして、ハニカムユニット１１´を作製した。つまり、参考例３では、ゼオライト（ＣＨＡ）を用いなかった。
［平均気孔径及び気孔径分布の測定］
実施例１〜３、参考例１〜３及び比較例１で作製したハニカムユニットについて、水銀圧入法を用いて平均気孔径及び気孔径分布を測定した。
水銀圧入法による具体的な測定手順としては、各ハニカムユニットを０．８ｃｍ程度の立方体に切断し、イオン交換水で超音波洗浄し、十分乾燥して測定用サンプルとした。次に、測定用サンプルの気孔径を、水銀ポロシメーター（島津製作所製、オートポアＩＩＩ９４０５）を用いて接触角を１３０°、表面張力を４８５ｍＮ／ｍとして測定した。測定範囲は、０．００５〜３５０μｍとした。
さらに、全気孔の容積に対する０．０５μｍ以下の気孔径を有する気孔の容積の割合［％］を算出した。
これらの測定結果を表１に示す。表１では、全気孔の容積に対する０．０５μｍ以下の気孔径を有する気孔の容積の割合を「気孔径０．０５μｍ以下の気孔の割合［％］」と記載している。
実施例１〜３、参考例１〜３及び比較例１で作製したハニカムユニットについて、水銀圧入法を用いて平均気孔径及び気孔径分布を測定した。
水銀圧入法による具体的な測定手順としては、各ハニカムユニットを０．８ｃｍ程度の立方体に切断し、イオン交換水で超音波洗浄し、十分乾燥して測定用サンプルとした。次に、測定用サンプルの気孔径を、水銀ポロシメーター（島津製作所製、オートポアＩＩＩ９４０５）を用いて接触角を１３０°、表面張力を４８５ｍＮ／ｍとして測定した。測定範囲は、０．００５〜３５０μｍとした。
さらに、全気孔の容積に対する０．０５μｍ以下の気孔径を有する気孔の容積の割合［％］を算出した。
これらの測定結果を表１に示す。表１では、全気孔の容積に対する０．０５μｍ以下の気孔径を有する気孔の容積の割合を「気孔径０．０５μｍ以下の気孔の割合［％］」と記載している。
［吸水変位の測定］
実施例１〜３、参考例１及び比較例１で作製したハニカムユニットを一辺３８ｍｍ、長さ１０ｍｍに切り出し、水に浸漬し、含水率を８０％としたときの体積変化率［％］を求め、その値を吸水変位とした。結果を表１に示す。
なお、ハニカムユニットの含水率は、電子天秤（Ａ＆Ｄ製 ＨＲ２０２ｉ）を用いて絶乾時の重量と含水時の重量を測定し算出した。
実施例１〜３、参考例１及び比較例１で作製したハニカムユニットを一辺３８ｍｍ、長さ１０ｍｍに切り出し、水に浸漬し、含水率を８０％としたときの体積変化率［％］を求め、その値を吸水変位とした。結果を表１に示す。
なお、ハニカムユニットの含水率は、電子天秤（Ａ＆Ｄ製 ＨＲ２０２ｉ）を用いて絶乾時の重量と含水時の重量を測定し算出した。
表１より、実施例１〜３及び参考例１〜３では、隔壁の平均気孔径が０．０５〜０．２μｍの範囲にあることが分かる。したがって、ＣＨＡ及びチタニアの合計量に対する無機粒子（チタニア）の割合を調整することにより、隔壁の平均気孔径を調整することができると考えられる。
また、表１からは、ＣＨＡ及びチタニアの合計量に対するチタニアの割合が増加するにつれ、気孔径０．０５μｍ以下の気孔の割合が減少していくことも分かる。
図５は、気孔径０．０５μｍ以下の気孔の割合と吸水変位との関係を示すグラフである。
図５より、気孔径０．０５μｍ以下の気孔の割合が２５％以下であると、吸水変位が急激に減少することが分かる。なお、上記割合が２５％以下である場合、室温から７００℃まで昇温し、その後５０℃まで降温する吸脱水試験を行っても、ハニカムユニットにクラックが発生しないことが確認されている。したがって、気孔径０．０５μｍ以下の気孔の割合を２５％以下とすることにより、吸水によるクラックの発生を好適に防ぐことができると考えられる。
図５より、気孔径０．０５μｍ以下の気孔の割合が２５％以下であると、吸水変位が急激に減少することが分かる。なお、上記割合が２５％以下である場合、室温から７００℃まで昇温し、その後５０℃まで降温する吸脱水試験を行っても、ハニカムユニットにクラックが発生しないことが確認されている。したがって、気孔径０．０５μｍ以下の気孔の割合を２５％以下とすることにより、吸水によるクラックの発生を好適に防ぐことができると考えられる。
［ＮＯｘの浄化率の測定］
実施例１〜３及び参考例１で作製したハニカムユニットから、ダイヤモンドカッターを用いて、直径：１インチ、長さ：３インチの円柱状試験片を切り出した。これらの試験片に、２００℃又は５２５℃の模擬ガスを空間速度（ＳＶ）４００００／ｈｒ（２００℃）、１０００００（５２５℃）で流しながら、触媒評価装置（堀場製作所社製、ＳＩＧＵ−２０００／ＭＥＸＡ−６０００ＦＴ）を用いて、試料から流出するＮＯｘの流出量を測定し、式
（ＮＯｘの流入量−ＮＯｘの流出量）／（ＮＯｘの流入量）×１００
で表されるＮＯｘの浄化率［％］を算出した。算出結果を表２に示す。なお、模擬ガスの構成成分は、一酸化窒素２６０ｐｐｍ、二酸化窒素９０ｐｐｍ、アンモニア３５０ｐｐｍ（２００℃）、一酸化窒素３１５ｐｐｍ、二酸化窒素３５ｐｐｍ、アンモニア３８５ｐｐｍ（５２５℃）、酸素１０％、二酸化炭素５％、水５％、窒素（ｂａｌａｎｃｅ）である。
実施例１〜３及び参考例１で作製したハニカムユニットから、ダイヤモンドカッターを用いて、直径：１インチ、長さ：３インチの円柱状試験片を切り出した。これらの試験片に、２００℃又は５２５℃の模擬ガスを空間速度（ＳＶ）４００００／ｈｒ（２００℃）、１０００００（５２５℃）で流しながら、触媒評価装置（堀場製作所社製、ＳＩＧＵ−２０００／ＭＥＸＡ−６０００ＦＴ）を用いて、試料から流出するＮＯｘの流出量を測定し、式
（ＮＯｘの流入量−ＮＯｘの流出量）／（ＮＯｘの流入量）×１００
で表されるＮＯｘの浄化率［％］を算出した。算出結果を表２に示す。なお、模擬ガスの構成成分は、一酸化窒素２６０ｐｐｍ、二酸化窒素９０ｐｐｍ、アンモニア３５０ｐｐｍ（２００℃）、一酸化窒素３１５ｐｐｍ、二酸化窒素３５ｐｐｍ、アンモニア３８５ｐｐｍ（５２５℃）、酸素１０％、二酸化炭素５％、水５％、窒素（ｂａｌａｎｃｅ）である。
表２より、参考例１のハニカムユニットでは、２００℃におけるＮＯｘの浄化率が低下していることが分かる。
以上より、本発明のハニカム触媒においては、ＮＯｘの浄化性能に優れており、隔壁の平均気孔径を０．０５〜０．２μｍとすることにより、吸水によるクラックの発生を防ぐことができると考えられる。
本発明のハニカム触媒は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを備えており、ハニカムユニットがゼオライトと無機バインダとを含み、ゼオライトが、ＣＨＡ構造を有するアルミノケイ酸塩で、その組成比Ｓｉ／Ａｌが１５〜５０であり、隔壁の平均気孔径が０．０５〜０．２μｍであることを必須の構成要件としている。本発明の排ガス浄化装置は、本発明のハニカム触媒を備えることを必須の構成要件としている。
係る必須の構成要件に、本発明の詳細な説明で詳述した種々の構成（例えば、ゼオライトの構成、無機バインダの構成、ハニカムユニットの構成、ハニカム触媒の製造条件、排ガス浄化装置の構成等）を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
係る必須の構成要件に、本発明の詳細な説明で詳述した種々の構成（例えば、ゼオライトの構成、無機バインダの構成、ハニカムユニットの構成、ハニカム触媒の製造条件、排ガス浄化装置の構成等）を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
１０、１０´ ハニカム触媒
１１、１１´ ハニカムユニット
１１ａ 貫通孔
１１ｂ 隔壁
１２ 外周コート層
１３ 接着層
２０ 保持シール材
３０ 金属容器
１００ 排ガス浄化装置
Ｇ 排ガス
１１、１１´ ハニカムユニット
１１ａ 貫通孔
１１ｂ 隔壁
１２ 外周コート層
１３ 接着層
２０ 保持シール材
３０ 金属容器
１００ 排ガス浄化装置
Ｇ 排ガス
Claims (11)
- 複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを備えたハニカム触媒であって、
前記ハニカムユニットは、ゼオライトと無機バインダとを含み、
前記ゼオライトは、ＣＨＡ構造を有するアルミノケイ酸塩で、その組成比Ｓｉ／Ａｌが１５〜５０であり、
前記隔壁の平均気孔径が、０．０５〜０．２μｍであり、
０．０５μｍ以下の気孔径を有する気孔の容積が、全気孔の容積の２５％以下であることを特徴とするハニカム触媒。 - 前記ハニカムユニットは、無機粒子をさらに含む請求項１に記載のハニカム触媒。
- 前記ゼオライトの平均粒子径は、０．１〜２．０μｍであり、前記無機粒子の平均粒子径は、０．１〜５．０μｍである請求項２に記載のハニカム触媒。
- 前記無機粒子の平均粒子径は、前記ゼオライトの平均粒子径の１／５〜５０倍である請求項３に記載のハニカム触媒。
- 前記ゼオライト及び前記無機粒子の体積比（ゼオライト：無機粒子）が、５０：５０〜９０：１０である請求項２〜４のいずれかに記載のハニカム触媒。
- 前記無機粒子は、アルミナ、チタニア及びジルコニアからなる群より選択される一種以上である請求項２〜５のいずれかに記載のハニカム触媒。
- 前記ゼオライトは、銅イオンでイオン交換されている請求項１〜６のいずれかに記載のハニカム触媒。
- 前記ハニカムユニットは、前記銅イオンを前記ハニカムユニットの見掛けの体積当たり５．５〜７．５ｇ／Ｌ含有する請求項７に記載のハニカム触媒。
- 前記ハニカムユニットは、前記ゼオライトを前記ハニカムユニットの見掛けの体積当たり１５０〜２５０ｇ／Ｌ含有する請求項１〜８のいずれかに記載のハニカム触媒。
- 前記ハニカムユニットは、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含む請求項１〜９のいずれかに記載のハニカム触媒。
- 請求項１〜１０のいずれかに記載のハニカム触媒を備えることを特徴とする排ガス浄化装置。
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