KR101375553B1 - 세라믹 허니콤 본체의 촉매에 의한 피복방법 - Google Patents

세라믹 허니콤 본체의 촉매에 의한 피복방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101375553B1
KR101375553B1 KR1020087015226A KR20087015226A KR101375553B1 KR 101375553 B1 KR101375553 B1 KR 101375553B1 KR 1020087015226 A KR1020087015226 A KR 1020087015226A KR 20087015226 A KR20087015226 A KR 20087015226A KR 101375553 B1 KR101375553 B1 KR 101375553B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
honeycomb body
coating
suspension
face
catalyst
Prior art date
Application number
KR1020087015226A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080080328A (ko
Inventor
마르쿠스 파이퍼
파울 스푸르크
마르쿠스 쾨겔
에크베르트 에스 제이 록스
토마스 크로이처
Original Assignee
우미코레 아게 운트 코 카게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 우미코레 아게 운트 코 카게 filed Critical 우미코레 아게 운트 코 카게
Publication of KR20080080328A publication Critical patent/KR20080080328A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101375553B1 publication Critical patent/KR101375553B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/08—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C20/00—Chemical coating by decomposition of either solid compounds or suspensions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating
    • C23C20/06—Coating with inorganic material, other than metallic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64—Pore diameter
    • B01J35/657—Pore diameter larger than 1000 nm
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like
    • Y10T428/24157—Filled honeycomb cells [e.g., solid substance in cavities, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명은 세라믹 허니콤 본체(honeycomb body)를, 액체 담체에 촉매 성분을 고체로서 및/또는 용해된 형태로 함유하는 피복 현탁액으로 피복하는 방법에 관한 것이다. 상기 허니콤 본체는 이를 통해 유동하는 평행 유동 채널을 갖는다. 상기 유동 채널의 벽은 일반적으로 개기공(open pore) 구조를 갖는다. 상기 채널 벽, 특히 기공의 내부 표면을 상기 피복 현탁액으로 피복시키기 위해, 상기 유동 채널을 일시적으로 교대로 폐쇄하고 상기 피복 현탁액을 상기 채널 벽의 개기공 구조를 통해 통과시키는 것이 제안된다. 피막은 후속적으로 건조되고 하소된다. 유동 채널을 폐쇄시키기 위해, 하소 도중에 또는 후속적인 화학 처리에 의해 분해되거나 용해되는 열적으로 또는 화학적으로 분해 가능하거나 가용성인 조성물을 사용하는 것이 가능하다. 피복된 허니콤 본체는 바람직하게는 자동차로부터의 배기 가스의 정제에 사용된다.
Figure R1020087015226
허니콤 본체(honeycomb body), 액체 담체, 피복 현탁액, 개기공(open pore), 개기공률(open porosity), 유동 채널, 배기 가스

Description

세라믹 허니콤 본체의 촉매에 의한 피복방법{Method for catalytically coating ceramic honeycomb bodies}
발명의 상세한 설명
본 발명은 세라믹 허니콤 본체(honeycomb body)를, 액체 담체에 촉매 성분을 고체로서 및/또는 용해된 형태로 함유하는 피복 현탁액으로 피복하는 방법에 관한 것이다. 피복된 허니콤 본체는 바람직하게는 자동차로부터의 배기 가스의 정제에 사용된다.
허니콤 본체에 피막 형태로 적용되는 촉매는 자동차로부터의 배기 가스의 정제용으로 수십 년 동안 사용되어 왔다. 허니콤 본체는 이를 통해 배기 가스를 유동시키기 위한 평행 유동 채널을 갖는다. 세라믹 허니콤 본체는 고내화성 물질로부터 제조된다. 대부분은 근청석인 규산마그네슘-알루미늄으로 제조된다. 통상 사용되는 추가의 세라믹 물질은 탄화규소, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 지르코늄 멀라이트, 멀라이트, 질화규소, 티탄산바륨 및 산화티탄이다. 허니콤 본체는 압출에 의해 상기 물질로부터 제조되며 일반적으로 개기공(open pore) 구조를 갖는다.
유동 채널은 허니콤 본체를 통해 도입구 단부 면(entry end face)으로부터 배출구 단부 면(exit end face)까지 이어진다. 채널은 일반적으로 사각형 단면을 가지며 허니콤 본체의 단면 위에 빽빽한 간격의 격자무늬로 배열된다. 단위 횡단면적당 유동 채널의 수는 셀 밀도(cell density)라고 하며, 10 내지 200cm-2일 수 있다.
허니콤 본체의 촉매 피막은 촉매 성분의 통상의 수성 현탁액을 사용하여 허니콤 본체에 적용되는 분산액 피막이다. 이 피막은 이후로는 워시코트(washcoat)라고도 한다.
촉매 성분은, 예를 들면, 촉매 활성 성분, 통상적으로는 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐 및 루테늄의 백금족인 귀금속이 적용되는, 높은 비표면적을 갖는 미분된 지지체 물질이다. 촉매 현탁액 중의 고형물은 일반적으로 허니콤 본체에 적용되기 전에 습식 분쇄에 의해 균질화된다. 분쇄 후, 현탁액의 고형물의 평균 입자 크기(d50)는 3 내지 5㎛ 범위이다.
지지체 물질의 예는 간단한 혼합 산화물, 예를 들면, 활성 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화주석, 산화세륨 또는 그 밖의 희토류 산화물, 산화규소, 산화티탄, 및 실리케이트, 예를 들면, 규산알루미늄, 또는 티타네이트, 예를 들면, 티탄산바륨 또는 티탄산알루미늄 및 제올라이트이다. 산화규소 및 산화란탄으로 도핑함으로써 안정화되거나 그 밖에 산화지르코늄 및 산화세륨에 의해 안정화될 수 있는 전이 계열의 활성 산화알루미늄의 다양한 양상은 내열성 지지체 물질로서 특히 유용한 것으로 밝혀졌다.
다음에서 허니콤 본체의 촉매 활성층 피복을 참고하는 경우, 이는 유동 채널의 채널 벽의 피복을 의미한다. 허니콤 본체의 외부 벽의 피복은 바람직하지 않다. 적용되는 피막의 양은 일반적으로 허니콤 본체의 외부 용적(g/l)을 기준으로 한다. 당해 분야의 숙련가는 이러한 피복을 수행하는 통상의 방법에 충분히 정통해 있다.
필수 요건을 만족시키기 위해서는, 피막은 특별한 임무에 의존하는 농도를 가져야 한다. 일반적으로, 피막이 보다 활성이고 내노화성일 수록, 농도는 더욱 커져야 한다. 실제로, 용도에 따라, 10 내지 300g/l가 필요하다. 그러나, 성취 가능한 최대 농도는 다양한 이유 때문에 촉매적으로 요구되는 농도 이하일 수 있다. 따라서, 피막의 접착력은 농도가 증가함에 따라 감소하며, 따라서 층 두께도 감소한다 추가로, 높은 층 두께는 유동 채널의 유압 직경을 감소시키며, 따라서 촉매의 배기 가스 반대 압력(역압)을 증가시킨다.
디젤 배기 가스 중의 탄화수소 및 일산화탄소("디젤 산화 촉매")의 산화와 같은 용도가 있으며, 여기서 허니콤 본체 용적의 100 내지 200g/l 범위의 비교적 소량의 촉매만이 이 반응에 필요하다. 전체 귀금속 함량을 유지하면서 촉매의 추가의 질량 증가는 이 경우에 활성 이점과 관련되지 않는다. 반면, 그 밖의 촉매 반응, 예를 들면, 산화질소의 저장 및 환원("산화질소 저장 촉매"), 또는 암모니아에 의한 산화질소의 선택적인 촉매 환원("SCR 촉매")의 경우, 활성 물질의 질량 증가는 바람직하지만, 가공 촉매의 역압 및 피막의 접착력에 의한 위에서 언급한 문제 때문에 어느 한도 내에서만 가능하다.
높은 역압을 감소시키기 위해, 미국 특허 제5,334,570호는 세라믹 허니콤 본체의 기공에 촉매 피막을 재비치할 것을 제안한다. 상기 특허에서 사용되는 세라믹 허니콤 본체는 개기공률(open porosity)이 30 내지 45%이고 평균 기공 직경이 3 내지 10㎛이다. 이러한 이유 때문에, 콜로이드성 입자 직경이 0.001 내지 0.1㎛, 바람직하게는 0.001 내지 0.05㎛ 범위이며 허니콤 본체가 상응하는 콜로이드성 피복 분산액과 접촉하는 경우 허니콤 본체의 기공으로 침투하는 촉매 물질은, 촉매 피복에 사용된다. 상기 특허에 따르면, 허니콤 본체는 이를 피복 분산액과 접촉시키기 위하여 피복 분산액에 침지된다. 이러한 방식으로, 콜로이드성 워시코트 입자의 90 내지 95%는 허니콤 본체의 기공에 부착될 수 있어, 유동 채널의 단면은 피복에 의해 거의 감소되지 않으며, 따라서 역압은 단지 비유의적으로 증가한다.
약 60 내지 65%의 유의적으로 증가된 개기공률 및 10 내지 20㎛의 평균 기공 직경을 갖는 세라믹 허니콤 본체는 최근 몇 년간 개발되어 왔다. 이러한 목적은 촉매 입자가 채널 표면상에서 층으로서 뿐만 아니라 벽의 기공 시스템에도 부착될 수 있도록 채널 벽을 촉매 입자에 침투될 수 있게 하는 것이다. 따라서, 필적하는 양의 촉매에 대한 낮은 층 두께, 또는 반대로 동일한 촉매 층 두께에서의 높은 부하 농도를 성취하는 것이 가능하다[참조: Tao et al., SAE 2004-01-1293].
허니콤 본체를 피복시키기 위해, 촉매 활성의 수불용성 분말 성분은 통상 물 또는 유기 액체에 현탁되고, 분쇄되고, 기판은 후속적으로 현탁액에 침지되거나, 현탁액을 기판상에 붓거나, 현탁액에서 흡인 또는 펌핑함으로써 피복된다.
위에서 언급한 새로 개발된 다공성 허니콤 본체가 본원에서 사용되는 경우, 촉매 활성 물질의 일부는 실제로 허니콤 본체의 기공 시스템에 침투하고 여기에 부착된다. 그러나, 기재된 방법은 허니콤 본체의 기공이 완전히 채워져서 최적으로 이용되는 것을 허용하지 않는다.
본 발명의 목적은 유동 채널의 기하 표면 및 채널 벽의 기공이 모두 촉매에 의해 규정된 방식으로 피복되는 것을 허용하는, 다공성 허니콤 본체의 피복방법을 제공하는 것이다. 당해 목적은 동일한 양의 촉매로 피복한 후 역압 거동을 최적화하기 위해 허니콤 본체의 벽에서 촉매 활성 성분의 양을 증가시키거나 피복 후 필적하는 역압 거동에서 활성 양을 증가시키는 것이다.
상기 방법은 개기공 구조를 갖는 채널 벽에 의해 서로 분리된 평행 유동 채널이 도입구 단부 면으로부터 배출구 단부 면으로 이어지는 세라믹 허니콤 본체를 사용한다. 피복은 액체 담체에 현탁된 고형물을 함유하는 촉매 현탁액을 사용하여 수행된다. 상기 방법은 유동 채널을 도입구 단부 면 및 배출구 단부 면에서 교대로 일시적으로 폐쇄시키고, 촉매 현탁액을 허니콤 본체를 통해 도입구 면으로부터 배출구 면으로 유동시키고, 교대로 폐쇄된 유동 채널을 후속적으로 다시 개방시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 허니콤 본체는 유동 채널이 두개의 단부에서 개방되는 관류형 허니콤 본체를 의미한다. 본 발명에 따르면, 이러한 유동 채널은 피복을 수행하기 위해 도입구 및 배출구 단부 면에서 일시적으로 교대로 폐쇄된다. 이는 유동 채널이 도입구 및 배출구 단부 면에서 영구적으로 교대로 폐쇄되는 벽 유동 허니콤 본체와는 대조적이다.
허니콤 본체에 대한 통상의 피복 방법과는 달리, 본 발명의 방법은 피복 과정 동안에 채널 벽의 물질의 기공 시스템을 통해 피복 현탁액을 유동시키는 데에 집중된다. 이러한 방식으로, 기공 표면은 목적하는 방식으로 피복된다. 피복 현탁액 중의 고형물의 입자 크기 분포 및 허니콤 본체의 세라믹 물질의 평균 기공 직경에 따라, 피복 현탁액의 다소의 현저한 여과가 초래된다. 따라서, 입자 크기 분포의 적절한 선택에 의해 규정된 방식으로 채널 벽에 부착된 피복 현탁액에 대한 기공에 부착된 피복 현탁액의 질량비를 설정하는 것이 가능하다. 그러나, 가능한 한 낮은 목적하는 피복 농도에서 벽 표면에 피막을 유지하기 위해 채널 벽의 기공을 촉매 조성물로 가능한 한 완전히 채우는 것이 바람직하다. 적절하게 낮은 피복 농도에서, 심지어는 기공에 촉매 조성물을 전부 수용하는 것도 가능하다.
촉매 현탁액은 허니콤 본체를 통해 흡인되거나 펌핑될 수 있다. 대안으로서, 이 과정에서 피복 현탁액이 채널 벽으로 통과해야 하는 것을 보증하는 한, 허니콤 본체를 촉매 현탁액에 침지하거나 촉매 현탁액을 허니콤 본체 위에 부을 수 있다.
유동 채널의 일시적인 교대 폐쇄는 교대로 폐쇄된 벽 유동 필터를 제조하기 위해 공지된 방법을 사용하여 수행된다. 벽 유동 필터의 경우에서와 같이, 일시적인 폐쇄의 두께는 수 밀리미터(mm)로 제한된다.
밀봉 조성물은 어떠한 제한도 받지 않는다. 이는 단순히 공지된 방법으로 유동 채널에 도입될 수 있어야 하며 허니콤 본체의 피복을 위해 통상의 작업 온도에서 고형화될 수 있어야 한다. 허니콤 본체는 통상 실온에서 피복된다. 적합한 밀봉 조성물, 예를 들면, 승온에서, 바람직하게는 80℃ 이상에서 용융되거나 증발되는 조성물은 용매에 의해 용해될 수 있거나, 열 분해되거나 화학적으로 반응할 수 있다. 후자의 카테고리는 특히 연소되거나 재로 될 수 있는 유기 밀봉 조성물을 포함한다. 이러한 종류의 적합한 조성물은, 예를 들면, 연소될 수 있는 수불용성 충전제, 예를 들면, 천연 또는 합성 왁스, 특히 파라핀 왁스, 또는 폴리에틸렌 왁스와 같은 중합체이다. 융점이 80℃ 이상인 왁스가 바람직하다.
본 발명의 방법에 적합한 허니콤 본체는 일반적으로 개기공률을 갖는 모든 다공성 허니콤 본체이다. 평균 기공 크기에 따라, 피복 분산액의 고형물은 상응하게 작은 입자 직경을 가져야 한다. 3 내지 10㎛ 범위의 평균 기공 크기의 경우, 콜로이드성 범위(1㎛ 미만)의 평균 입자 직경을 갖는 고형물을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 평균 입자 크기(d50)가 3 내지 5㎛ 또는 1 내지 3㎛ 범위인 고형물도 적합하다. 그러나, 넓은 입자 크기 범위를 갖는 고형물 또는 다양한 입자 크기 분포를 갖는 고형물을 사용할 수도 있다. 이어서, 여과가 피복 도중에 발생한다: 작은 입자 직경을 갖는 입자는 허니콤 본체의 기공에 부착되는 반면, 큰 입자는 채널 벽에 부착된다.
그러나, 개기공률이 30 내지 90% 범위이고 평균 기공 직경이 10 내지 50㎛ 범위인 높은 다공성의 허니콤 본체를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은, 표준 허니콤 본체에 비하여, 보다 촉매 활성인 조성물을 채널 표면상에 필적하는 층 두께로 또는 유동 채널의 필적하는 유압 직경에서 지지체에 적용시킨다.
다음 실시예와 도 1 및 5는 본 발명을 예시한다. 도면은 다음을 나타낸다:
도 1은 비교예 1에 따라 통상적으로 피복된 허니콤 본체를 통한 횡단면 사진에 기초한 도면이다.
도 2는 도 1의 부분 II이다.
도 3은 실시예 1에 따라 본 발명에 따라 피복된 허니콤 본체를 통한 횡단면 사진에 기초한 도면이다.
도 4는 도 3의 부분 IV이다.
도 5는 3개의 허니콤 본체에 대한 역압을 유량 함수로서 도시한 것이다:
A) 피복되지 않은 허니콤 본체
B) 본 발명에 따라 피복된 허니콤 본체
C) 통상적으로 피복된 허니콤 본체
실시예 1
근청석 허니콤 본체의 유동 채널은 파라핀 왁스에 의해 교대로 폐쇄되었다. 허니콤 본체는 직경이 14.4cm이고, 길이가 15.24이고, 셀 밀도가 46.5cm-2이고 채널 벽 두께가 0.3mm이었다. 물질의 개기공률은 22㎛의 평균 기공 직경에서 65%였다.
이러한 허니콤 본체는 오산화바나듐 1.5중량% 및 텅스텐 9.3중량%가 부착된 이산화티탄 분말을 함유하는 통상의 SCR 촉매로 피복되었다. 이러한 목적을 위해, 산화티탄 분말을 물에 현탁시키고, 디노 밀(Dyno mill)에 의해 평균 입자 직경을 d50 1㎛ 미만 및 d90 3㎛ 미만으로 분쇄하였다. 이러한 현탁액을 허니콤 본체를 통해 펌핑시키고, 과량의 워시코트를 진공을 적용하여 필터의 배면에서 흡인시켰다. 허니콤 본체에서 이러한 과정을 1회 이상 반복하여 허니콤 본체 용적의 240g/l의 촉매량으로 피복되었다. 피복 후, 허니콤 본체를 건조시키고 하소시켜 유동 채널의 대체 파라핀 시일(seal)을 용융시키고 연소시켰다.
비교예 1
비교를 위해, 실시예 1과 동일한 허니콤 본체를 유동 채널의 이전의 교대 폐쇄 없이 촉매 현탁액으로 피복시키고, 건조시킨 다음, 하소시켰다. 피복 후 촉매의 질량은 234g/l이었다.
층 두께 분포를 검사하기 위해, 촉매의 횡단면을 제조하고, 주사 전자 현미경으로 검사하였다. 상응하는 사진의 도면은 도 1 내지 도 4에서 도시한다.
도 1은 비교예 1에서 기재된 바와 같은 피복된 허니콤 본체(1)의 단면을 나타낸다. 도 2는 도 1의 부분 II의 확대도를 도시한다. 참조 번호 (2)는 허니콤 본체의 유동 채널을 나타내며, (3)은 기공(4)을 갖는 근청석 골격을 나타낸다. 실질적으로 모든 촉매 물질은 채널 벽 상에서 피막(5b)으로서 존재한다. 단지 작은 부분(5a)은 채널 벽의 표면 영역에서 근청석 골격의 기공으로 침투한다.
도 3 및 도 4는 실시예 1에서 기재된 바와 같은 피복된 촉매에 대해 도 1 및 도 2에 상응하는 횡단면을 나타낸다. 유동 채널을 경계 짓는 채널 벽을 통해 피복 현탁액을 펌핑시킨 결과, 근청석 골격의 기공은 채널 벽의 내부(5c) 및 채널 벽의 표면 영역(5a)에서 모두 촉매 물질로 채워진다. 추가의 피복 물질(5b)은 채널 벽 상에 존재하는데, 이는 약 240g/l의 선택된 피복 농도에서, 전체 촉매 물질이 채널 벽의 기공에서 수용되는 것이 가능하지 않기 때문이다.
실시예 2
본 발명에 따르는 허니콤 본체 및 통상적으로 피복된 허니콤 본체의 역압을 측정하기 위해, 상기의 실시예에서와 동일한 치수를 갖는 2개의 추가의 허니콤 본체를 실시예 1 및 비교예 1과 유사한 방법으로 철 교환 제올라이트로 피복시켰다. 본 발명에 따라 피복된 허니콤 본체 상에서의 피복 농도는 허니콤 본체 용적의 330g/l이었으며, 통상적으로 피복된 허니콤 본체 상에서의 피복 농도는 327.5g/l이었다.
이러한 허니콤 본체에 의해 야기된 역압을 당해 본체를 통과하는 공기의 유량 함수로서 측정하였다. 피복되지 않은 허니콤 본체도 또한 비교를 위해 검사되었다. 이러한 측정의 결과는 도 5에 도시된다. 곡선 A는 피복되지 않은 허니콤 본체에 대한 역압이며, 곡선 B는 본 발명에 따라 피복된 허니콤 본체에 대한 역압이며, 곡선 C는 통상적으로 피복된 허니콤 본체에 대한 역압이다.
본 발명에 따라 피복된 허니콤 본체는 통상적으로 피복된 허니콤 본체보다 유의적으로 낮은 역압을 나타낸다. 피복 조성물의 단지 적은 비율이 300g/l보다 큰 선택된 피복 농도에서 채널 벽에서 기공에 의해 흡수될 수 있지만, 이는 역압에 대해 매우 긍정적인 효과를 갖는다.

Claims (9)

  1. 세라믹 허니콤 본체(honeycomb body)를 촉매로 피복하는 방법으로,
    개기공(open pore) 구조를 갖는 채널 벽에 의해 서로 분리된 평행 유동 채널이 허니콤 본체를 통해 도입구 단부 면(entry end face)으로부터 배출구 단부 면(exit end face)으로 이어지고, 상기 피복은 액체 담체 중에 촉매 성분을 함유하는 피복 현탁액을 사용하여 수행되고,
    상기 유동 채널은 상기 도입구 단부 면 및 배출구 단부 면에서 교대로 일시적으로 폐쇄되고, 상기 피복 현탁액은 상기 허니콤 본체를 통해 흡인 또는 펌핑되어 상기 도입구 면으로부터 상기 배출구 면으로 유동하고, 교대로 폐쇄된 상기 유동 채널은 후속적으로 다시 개방됨을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 허니콤 본체를 상기 피복 현탁액에 침지시키거나 상기 피복 현탁액을 상기 허니콤 본체 위에 붓는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 허니콤 본체의 피막에서, 통상의 작업 온도에서는 고체이며, 승온에서는 용융 또는 증발되거나, 용매에 의해 용해될 수 있거나, 열 분해될 수 있거나, 화학적으로 반응할 수 있는 밀봉 조성물에 의해 상기 유동 채널이 교대로 폐쇄됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 융점이 80℃ 이상이고 피복된 상기 허니콤 본체의 하소 동안에 연소되는 천연 또는 합성 왁스가 상기 밀봉 조성물로서 사용됨을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 허니콤 본체의 개기공률이 30 내지 90% 범위이고, 평균 기공 직경이 10 내지 50㎛임을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 현탁액의 촉매 성분의 평균 입자 크기(d50)가 3 내지 5㎛ 범위임을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 현탁액의 촉매 성분의 평균 입자 크기(d50)가 1 내지 3㎛ 범위임을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 현탁액의 촉매 성분의 평균 입자 크기(d50)가 1㎛ 미만임을 특징으로 하는, 방법.
KR1020087015226A 2005-12-24 2008-06-23 세라믹 허니콤 본체의 촉매에 의한 피복방법 KR101375553B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005062317A DE102005062317B4 (de) 2005-12-24 2005-12-24 Verfahren zur katalytischen Beschichtung von keramischen Wabenkörpern
DE102005062317.4 2005-12-24
PCT/EP2006/011152 WO2007073807A2 (de) 2005-12-24 2006-11-22 Verfahren zur katalytischen beschichtung von keramischen wabenkörpern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080080328A KR20080080328A (ko) 2008-09-03
KR101375553B1 true KR101375553B1 (ko) 2014-03-24

Family

ID=38110236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087015226A KR101375553B1 (ko) 2005-12-24 2008-06-23 세라믹 허니콤 본체의 촉매에 의한 피복방법

Country Status (10)

Country Link
US (2) US8278236B2 (ko)
EP (1) EP1965917B1 (ko)
JP (1) JP5049293B2 (ko)
KR (1) KR101375553B1 (ko)
CN (1) CN101370583B (ko)
BR (1) BRPI0620619A2 (ko)
DE (1) DE102005062317B4 (ko)
RU (1) RU2412000C2 (ko)
WO (1) WO2007073807A2 (ko)
ZA (1) ZA200805206B (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140120360A (ko) * 2006-08-19 2014-10-13 우미코레 아게 운트 코 카게 촉매적으로 피복된 디젤 입자 필터, 이의 제조방법 및 이의 용도
DE102007002840A1 (de) * 2007-01-19 2008-07-24 Robert Bosch Gmbh Abgasanlage für einen Kolbenmotor
CN101687143B (zh) 2007-01-31 2013-01-02 巴斯福催化剂公司 包含多孔壁蜂窝体的气体催化剂
DE102007012928B4 (de) * 2007-03-19 2009-09-03 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Einbringung einer katalytischen Beschichtung in die Poren eines keramischen Durchfluß-Wabenkörpers
GB0903262D0 (en) * 2009-02-26 2009-04-08 Johnson Matthey Plc Filter
DE102010007499A1 (de) * 2010-02-09 2011-08-11 Umicore AG & Co. KG, 63457 Volumetrische Beschichtungsanordnung
BR112013003348B1 (pt) * 2010-08-09 2021-06-22 Cormetech, Inc Corpo catalisador estrutural
KR101336597B1 (ko) * 2012-06-12 2013-12-16 희성촉매 주식회사 담체 공극 매몰형 ｓｃｒ 촉매 구조체
EP2928500B1 (en) 2012-12-04 2019-03-06 Phosphorex Inc. Microparticles and nanoparticles having negative surface charges
DE102014107667A1 (de) * 2013-05-31 2014-12-04 Johnson Matthey Public Ltd., Co. Katalysiertes filter zum behandeln von abgas
CN103495346B (zh) * 2013-10-09 2015-09-02 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜及其制备方法
EP2878369B1 (en) 2013-11-27 2016-03-02 Umicore AG & Co. KG Coating method
US9862650B2 (en) 2014-03-18 2018-01-09 Corning Incorporated Skinning of ceramic honeycomb bodies
KR101765767B1 (ko) * 2015-11-02 2017-08-07 희성촉매 주식회사 담체 계면 공극 집중 매몰형 scr 촉매 구조체
EP3424595B1 (en) * 2017-07-06 2023-05-10 Umicore Ag & Co. Kg Coating apparatus and method
US10220376B1 (en) * 2017-12-05 2019-03-05 James G. Davidson Catalytic composition and system for exhaust purification
DE102020203924A1 (de) 2020-03-26 2021-09-30 Hug Engineering Ag Formkörper, Verbundkörper, Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers und Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2299525A (en) 1995-04-05 1996-10-09 Applic Gaz Sa Induced-air catalytic burner and apparatus incorporating such a burner
EP0941763B1 (de) 1998-03-10 2003-05-14 OMG AG & Co. KG Verfahren zum Beschichten der Strömungskanäle eines wabenförmigen Katalysatorkörpers mit einer Dispersionsbeschichtung
WO2004047958A2 (de) 2002-11-22 2004-06-10 Umicore Ag & Co. Kg Katalysator und verfahren zur beschichtung eines katalysatorträgers enthaltend zwei unterschiedliche teilstrukturen mit einer katalytisch aktiven beschichtung

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5021204A (en) * 1981-07-15 1991-06-04 Corning Incorporated Method for selectively charging honeycomb structures
US5334570A (en) * 1991-07-25 1994-08-02 Corning Incorporated Pore impregnated catalyst device
EP0648535B1 (en) * 1993-10-15 1999-05-26 Corning Incorporated Method of producing a pore-impregnated body
JP2000225340A (ja) * 1998-11-30 2000-08-15 Denso Corp ハニカム構造体
DE19962544A1 (de) * 1999-12-23 2001-07-19 Degussa Verfahren zum Beschichten eines keramischen Wabenkörpers
JP4136319B2 (ja) * 2000-04-14 2008-08-20 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法
US6849222B2 (en) * 2000-05-12 2005-02-01 Denso Corporation Method of manufacturing ceramic honeycomb structure and device for forming through holes
DE10024038A1 (de) * 2000-05-13 2001-11-22 Dmc2 Degussa Metals Catalysts Wabenkörper aus einem keramischen Material mit verbesserter radialer Druckfestigkeit
JP2002173381A (ja) * 2000-12-01 2002-06-21 Denso Corp セラミックハニカム成形体の目封止方法
DE10104751A1 (de) * 2001-02-02 2002-08-08 Volkswagen Ag Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors und Verfahren zu seiner Herstellung
JP4079717B2 (ja) * 2002-08-05 2008-04-23 株式会社日本自動車部品総合研究所 セラミック触媒体
JPWO2005044422A1 (ja) * 2003-11-07 2007-11-29 イビデン株式会社 ハニカム構造体
DE102004040548A1 (de) * 2004-08-21 2006-02-23 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zum Beschichten eines Wandflußfilters mit feinteiligen Feststoffen und damit erhaltenes Partikelfilter und seine Verwendung
EP1960086A1 (en) * 2005-12-16 2008-08-27 Corning Inc. Low pressure drop coated diesel exhaust filter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2299525A (en) 1995-04-05 1996-10-09 Applic Gaz Sa Induced-air catalytic burner and apparatus incorporating such a burner
EP0941763B1 (de) 1998-03-10 2003-05-14 OMG AG & Co. KG Verfahren zum Beschichten der Strömungskanäle eines wabenförmigen Katalysatorkörpers mit einer Dispersionsbeschichtung
WO2004047958A2 (de) 2002-11-22 2004-06-10 Umicore Ag & Co. Kg Katalysator und verfahren zur beschichtung eines katalysatorträgers enthaltend zwei unterschiedliche teilstrukturen mit einer katalytisch aktiven beschichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US20090305874A1 (en) 2009-12-10
RU2412000C2 (ru) 2011-02-20
WO2007073807A2 (de) 2007-07-05
DE102005062317A1 (de) 2007-07-05
CN101370583A (zh) 2009-02-18
US9278347B2 (en) 2016-03-08
WO2007073807A3 (de) 2007-08-23
RU2008129724A (ru) 2010-02-20
CN101370583B (zh) 2010-06-16
DE102005062317B4 (de) 2008-08-21
EP1965917A2 (de) 2008-09-10
JP5049293B2 (ja) 2012-10-17
US20120321842A1 (en) 2012-12-20
US8278236B2 (en) 2012-10-02
BRPI0620619A2 (pt) 2011-11-16
JP2009521303A (ja) 2009-06-04
EP1965917B1 (de) 2015-08-12
ZA200805206B (en) 2009-03-25
KR20080080328A (ko) 2008-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101375553B1 (ko) 세라믹 허니콤 본체의 촉매에 의한 피복방법
JP6920304B2 (ja) ガソリン微粒子フィルタ
KR101513004B1 (ko) 세라믹 유동-관통 허니컴 바디 내로 촉매 코팅을 도입하기 위한 방법
JP4971166B2 (ja) ハニカム触媒体、ハニカム触媒体製造用のプレコート担体及びハニカム触媒体の製造方法
US5334570A (en) Pore impregnated catalyst device
JP4907860B2 (ja) フィルタ触媒
CN104053870B (zh) 柴油氧化催化剂、系统和处理方法
RU2747347C2 (ru) Монометаллические, содержащие родий, четырехходовые катализаторы конверсии для систем обработки выбросов бензинового двигателя
US20080107806A1 (en) Method for Coating a Wall Flow Filter With a Coating Composition
EP1398081A1 (en) Filter catalyst for purifying diesel engine exhaust gases and manufacturing method thereof
US20070191217A1 (en) Method of manufacturing a catalysed ceramic wall-flow filter
KR20020048433A (ko) 촉매 및 그의 제조방법
CN111980785B (zh) 废气净化装置
CN102196853A (zh) 具有改善的背压特性的柴油颗粒过滤器
JP2005046836A (ja) ディーゼル微粒子フィルター
US7399728B2 (en) Catalyst formulation, exhaust system, and gas treatment device
CN108138617A (zh) 废气净化过滤器
US20080026141A1 (en) Particle Filter Provided with Catalytic Coating
AU649855B2 (en) Pore impregnated catalyst device
US20070289270A1 (en) Filter for purifying gas mixtures and method for its manufacture
US20240033687A1 (en) Catalytically active particle filter with a high degree of filtering efficiency
JP2019505363A (ja) 触媒及び触媒を調製するための方法
JP2010017648A (ja) 排ガス浄化用触媒の製造方法
US20240100478A1 (en) Catalytically active particle filter with a high degree of filtering efficiency
KR20210127966A (ko) 촉매 워시코트 접착력 향상용 결합제 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170220

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180219

Year of fee payment: 5