WO2013027531A1 - 触媒担持体及びその製造方法 - Google Patents

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WO2013027531A1
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coat layer
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slurry
porosity
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喜央 小野
花木　保成
慎一 飯尾
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株式会社デンソー
日産自動車株式会社
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Definitions

  • Catalyst carriers are used to purify harmful components such as hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) contained in automobile exhaust gas (see Patent Documents 1 and 2). .
  • this catalyst carrier for example, a catalyst coat layer containing a catalyst component containing a noble metal such as Pt, Pd or Rh and a carrier component such as alumina is applied to the cell wall of a porous honeycomb substrate made of cordierite or the like. A supported one is used.
  • a catalyst carrier it becomes possible to purify hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen monoxide (NO) contained in the exhaust gas.
  • Such a catalyst carrier is required to be lighter, lower pressure loss, and improve purification performance against exhaust gas.
  • techniques for reducing the thickness of the cell wall of the honeycomb body base material and increasing the porosity have been developed.
  • a technique for forming voids in the catalyst coat layer has been developed.
  • the catalyst coat layer is peeled off from the cell walls of the porous honeycomb substrate, and the purification performance is reduced. There is a fear.
  • the porosity in the catalyst coat layer is increased to, for example, 20% by volume or more, peeling of the porous honeycomb body substrate from the cell wall is likely to occur. Therefore, it has been difficult to sufficiently improve the purification performance by increasing the porosity of the catalyst coat layer.
  • the present invention has been made in view of such a background, and intends to provide a catalyst carrier having excellent purification performance against exhaust gas and a method for producing the same.
  • One aspect of the present invention provides at least the above-described cell wall of a porous honeycomb body substrate having a porosity of 40 to 60% by volume having cell walls arranged in a lattice pattern and a plurality of cells partitioned by the cell walls Further, in the catalyst carrier having a catalyst coat layer having a purification performance against exhaust gas, the catalyst coat layer is made of a porous body having a porosity of 50 to 63% by volume, and the catalyst coat layer is formed of the cell wall.
  • the catalyst carrier is characterized in that the pores of the cell walls are filled at a filling rate of 40% by volume or more (Claim 1).
  • Another aspect of the present invention is a method for immersing the honeycomb body base material in a catalyst slurry in which the catalyst material for forming the catalyst coating layer after firing and the burned material are dispersed in the method for producing the catalyst carrier. And a firing step of forming the catalyst coat layer by drying and firing the honeycomb body substrate after the immersion step, and in the immersion step, the pore diameter of the honeycomb body substrate and Pore distribution diagram showing the relationship with the cumulative frequency of pores (however, the cumulative frequency from the larger pore diameter side), the particle size of the particles in the catalyst slurry, and the cumulative frequency of the particles in the catalyst slurry (however, Determining the combination of the honeycomb body base material and the catalyst slurry so that the cumulative frequency at the intersection with the particle size distribution diagram showing the relationship with the particle size distribution diagram showing the relationship with the particle size distribution side is smaller than 80%.
  • the catalyst support is formed by supporting a catalyst coat layer having a purification performance against exhaust gas on at least the cell wall of a porous honeycomb substrate having a porosity of 40 to 60% by volume.
  • the catalyst coat layer is made of a porous body having a porosity of 50 to 63% by volume. Therefore, the catalyst carrier is excellent in exhaust gas diffusibility in the catalyst coat layer and excellent in exhaust gas purification performance.
  • the porosity of the porous body in the catalyst coat layer is more preferably in the range of 53 volume% to 63 volume%.
  • the catalyst coat layer is supported on the surface of the cell wall of the honeycomb body base material and is filled in the pores of the cell wall at a filling rate of 40% by volume or more. Therefore, the catalyst coat layer is sufficiently held by the honeycomb base material up to the inside of the pores of the honeycomb base material. Therefore, the catalyst coat layer having a high porosity of 50 to 63% by volume can be sufficiently retained on the honeycomb body base material, the peeling of the catalyst coat layer can be prevented, and the thermal shock resistance is improved. Can be made. Therefore, the catalyst carrier can exhibit excellent purification performance against exhaust gas.
  • the filling rate of the catalyst coat layer into the pores of the cell wall of the honeycomb substrate is better in the range of 57 to 85% by volume, and more preferably in the range of 74 to 85% by volume.
  • the catalyst carrier is manufactured by performing an immersion step and a firing step.
  • the honeycomb base material is dipped in a catalyst slurry in which a catalyst material that forms the catalyst coat layer after burning and a burned material are dispersed.
  • a pore distribution diagram showing the relationship between the pore diameter of the honeycomb base material and the cumulative frequency of pores (however, the cumulative frequency from the larger pore diameter side), and the particle size of the particles in the catalyst slurry.
  • the honeycomb body base material so that the cumulative frequency at the intersection with the particle size distribution diagram showing the relationship with the cumulative frequency of particles in the catalyst slurry (however, the cumulative frequency from the smaller particle size side) is 80% or more.
  • a combination of the catalyst slurry and the catalyst slurry are determined.
  • the catalyst slurry containing the catalyst material is removed from the honeycomb body base in the dipping step.
  • the pores of the material can be sufficiently filled.
  • the honeycomb body substrate after the dipping step is dried and fired.
  • the catalyst coat layer supported on the surface of the cell wall and filled in the pores of the cell wall can be formed.
  • the catalyst slurry is sufficiently filled in the pores of the honeycomb body base material. Therefore, after the firing step, 40% by volume or more (more It is possible to form the catalyst coat layer filled preferably in a range of 57 to 85% by volume, more preferably in a range of 74 to 85% by volume.
  • the burnout material in the catalyst slurry is burned off during firing. Therefore, it is possible to form the catalyst coat layer made of a porous body having a large porosity of, for example, 50 to 63 volume% (more preferably, a porosity in the range of 53 volume% to 63 volume%). In this way, it is possible to obtain the catalyst carrier having excellent purification performance against exhaust gas.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing the entire catalyst carrier in Example 1.
  • FIG. FIG. 2 is an explanatory view showing a cross-sectional configuration of the catalyst carrier according to the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of the cell wall of the catalyst carrier according to Example 1 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a pore distribution diagram showing the relationship between the pore diameter ( ⁇ m) of the honeycomb body substrate and the cumulative frequency (%) of the pores in Example 1, the particle diameter ( ⁇ m) of the particles in the catalyst slurry and the particles It is explanatory drawing which shows the particle size distribution figure which shows the relationship with cumulative frequency (%) of No ..
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the cell wall of the catalyst carrier in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method of manufacturing the catalyst carrier according to Example 1 shown in FIG.
  • the catalyst support is formed by supporting a catalyst coat layer on at least the cell wall of a porous honeycomb substrate having a porosity of 40 to 60% by volume.
  • the porosity of the honeycomb substrate is less than 40% by volume, it becomes difficult to sufficiently fill the catalyst coat layer into the pores of the honeycomb substrate, and the catalyst coat layer having a high porosity is peeled off. There is a risk of it. In this case, the pressure loss may be increased. On the other hand, when it exceeds 60% by volume, the strength of the honeycomb body base material is remarkably lowered, and there is a possibility that the handling becomes difficult.
  • the catalyst coat layer is made of a porous material having a porosity of 50 to 63% by volume.
  • the porosity of the porous body in the catalyst coat layer is less than 50% by volume, the effect of improving the purification performance against exhaust gas may not be sufficiently obtained.
  • the porosity of the porous body exceeds 63% by volume, the catalyst coat layer may be peeled off.
  • the catalyst coat layer contains a noble metal, the aggregation and active area of the base metal There is a risk that the purification performance for exhaust gas may be insufficient due to the decrease in.
  • the porosity of the porous body in the catalyst coat layer is more preferably in the range of 53 volume% to 63 volume%.
  • the filling rate of the catalyst coat layer into the pores of the cell walls of the honeycomb substrate is 40% by volume or more.
  • the filling rate is less than 40% by volume, the catalyst coat layer having a high porosity of 50 to 63% by volume as described above may be easily peeled off.
  • the filling rate is 55% by volume or more, even more preferably 65% by volume or more, and still more preferably 70% by volume or more.
  • the filling rate of the catalyst coat layer into the pores of the cell walls of the honeycomb substrate is better in the range of 57 to 85% by volume, and more preferably in the range of 74 to 85% by volume.
  • the filling rate is the ratio (100 fraction) of the pore volume filled with the catalyst coat layer to the pore volume of the honeycomb body base material before supporting the catalyst coat.
  • the honeycomb base material for example, one having cell walls arranged in a polygonal lattice shape and a plurality of cells partitioned in the cell walls and extending in the axial direction can be used.
  • a porous base material made of ceramics such as cordierite, SiC, zeolite, silica, and alumina can be employed. Cordierite is preferable.
  • the honeycomb body base material has a low thermal expansion coefficient and excellent thermal shock resistance. Therefore, the catalyst carrier can exhibit excellent durability even when used at high temperatures.
  • the catalyst coat layer is a layer having a purification performance against exhaust gas.
  • the catalyst coat layer is supported on the surface of the cell wall and filled in the pores of the cell wall.
  • the catalyst coat layer is preferably formed with a thickness of at least 1 ⁇ m from the surface of the cell wall toward the inside of the cell.
  • the reactivity with the exhaust gas passing through the cell can be further improved.
  • the catalyst coat layer can be composed of a support layer made of alumina, promoter particles supported on the support layer, and a noble metal catalyst supported on the promoter particles (claim 2).
  • the catalyst coat layer made of a porous material having a porosity of 50 to 63 volume% (more preferably 53 volume% to 63 volume%) can be easily realized. can do.
  • the cocatalyst particles can be composed of, for example, one or more particles selected from alumina, zirconia, ceria, and silica, and aggregates such as composite oxide particles containing Ce and Zr as essential components.
  • the noble metal particles for example, Pt, Pd, Rh or the like can be used.
  • a coated catalyst layer having a purification performance against exhaust gas and having a catalyst component different from the catalyst coat layer is laminated on the catalyst coat layer formed on the surface of the cell wall.
  • the catalyst coat layer a layer containing, for example, Pd as a noble metal of the catalyst component is formed on the cell wall of the honeycomb body base material, and for example, Rh as a noble metal of the catalyst component is formed on the catalyst coat layer.
  • a layer containing a catalyst (coated catalyst layer) can be formed.
  • the coated catalyst layer can be formed of one layer or a plurality of layers of two or more layers.
  • the catalyst carrier can be produced by performing an immersion process and a firing process.
  • the honeycomb base material is dipped in a catalyst slurry in which a catalyst material that forms the catalyst coat layer after burning and a burned material are dispersed.
  • the catalyst material can be composed of noble metal catalyst particles, promoter particles and the like.
  • As the burned material carbon burned during firing, various resin materials, wheat flour, starch and the like can be used.
  • the honeycomb body base material has a porosity of 40 to 60% by volume having cell walls arranged in a polygonal lattice shape and a plurality of cells partitioned by the cell walls. Things can be used.
  • the combination of the honeycomb body base material and the catalyst slurry is determined so that the cumulative frequency at the intersection of the pore distribution map and the particle size distribution map is 80% or more.
  • the catalyst slurry cannot enter into the pores of the honeycomb body substrate in the dipping step, and the above-mentioned after firing There is a possibility that the catalyst coat layer is easily peeled off from the honeycomb body substrate.
  • the particle size distribution chart shows the relationship between the particle diameter of the particles in the catalyst slurry and the cumulative frequency of the particles (however, the cumulative frequency from the smaller particle diameter side).
  • the pore distribution map can be obtained, for example, based on the laser diffraction / scattering method, where the horizontal axis is the particle diameter ( ⁇ m) and the vertical axis is the cumulative frequency (%) of the particles from the smaller particle diameter side.
  • the catalyst base layer is formed by drying the honeycomb body substrate after the dipping step to remove moisture and firing at a temperature of 300 to 600 ° C., for example.
  • the firing temperature can be appropriately adjusted according to the composition of the catalyst coat layer.
  • the catalyst carrier can be disposed in the exhaust gas flow path and used to purify CO, NO, hydrocarbons, etc. contained in the exhaust gas. In particular, it can be used to purify exhaust gas discharged from a gasoline engine.
  • the cell wall of the honeycomb substrate can be set to 50 to 150 ⁇ m, for example.
  • the catalyst carrier 1 has a porosity of 40 to 60 having cell walls 21 arranged in a lattice pattern and a plurality of cells 22 partitioned by the cell walls 21.
  • the catalyst coat layer 3 having a purification performance against exhaust gas is supported on at least the cell walls 21 of the porous honeycomb substrate 2 of volume%.
  • the catalyst coat layer 3 is made of a porous body having a porosity of 50 to 63% by volume.
  • the catalyst coat layer 3 is supported on the surface 215 of the cell wall 21 and is filled in the pores 216 of the cell wall 21.
  • the honeycomb body base material 2 is a porous body made of cordierite, and pores 216 are formed in the cell walls 21 as shown in FIG.
  • the honeycomb body base material 2 those having an average pore diameter of 12 ⁇ m of pores 216, a thickness of the cell wall 21 of 90 ⁇ m, and a porosity of 53% are adopted.
  • the average pore diameter and porosity of the honeycomb substrate 2 can be measured using, for example, a mercury intrusion porosimeter (Autopore IV9500 manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the catalyst coat layer 3 is formed on the cell wall 21 of the honeycomb body base 2 as shown in FIGS.
  • the catalyst coating layer 3 includes a support layer (not shown) made of alumina, and promoter particles (ZrO 2 —CeO 2 —Nd 2 O 3 / Al 2 O 3 ; (not shown)) supported on the support layer. And a noble metal catalyst (Pd; (not shown)) supported on the promoter particles.
  • the catalyst coat layer 3 is formed on the cell wall 21 with a thickness of 1 ⁇ m or more and is filled in the pores 216 of the cell wall 21.
  • the catalyst coat layer 3 itself is also made of a porous body and has a plurality of pores 30.
  • the catalyst carrier 1 of this example has a purification performance against exhaust gas on the catalyst coat layer 3 formed on the surface of the cell wall 21, and the catalyst component is different from the catalyst coat layer 3.
  • a coated catalyst layer 4 is further laminated.
  • the coated catalyst layer 4 includes a support layer made of alumina, promoter particles (ZrO 2 —CeO 2 —La 2 O 3 / Al 2 O 3 + BaO) supported on the support layer, and the promoter particles. And a noble metal catalyst (Rh).
  • the coated catalyst layer 4 is made of a porous material and has a plurality of pores 40.
  • the catalyst carrier of this example is manufactured by performing an immersion process and a firing process.
  • the honeycomb body substrate is dipped in a catalyst slurry in which a catalyst material and a burned-out material that form the catalyst coat layer after firing are dispersed.
  • the combination with the catalyst slurry is determined.
  • the catalyst substrate layer is formed by drying and firing the honeycomb body substrate after the dipping step.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method of manufacturing the catalyst carrier according to the first embodiment shown in FIG.
  • a honeycomb body substrate made of cordierite is prepared.
  • Step S1 Specifically, first, talc, silica, kaolin, alumina, aluminum hydroxide and the like are mixed so as to have a cordierite composition, and a binder and water are added to these mixed powders and kneaded, The plasticity was adjusted. Thereafter, the kneaded product was formed by an extruder to obtain a honeycomb formed body having a cylindrical shape as a whole, a hexagonal cell shape, and a cell wall thickness of 90 ⁇ m.
  • Step S2 Next, the honeycomb formed body was dried until moisture was sufficiently removed.
  • Step S2 Next, the honeycomb formed body was fired at a firing temperature of 1420 ° C. for 10 hours.
  • Step S2 In the firing step, when the temperature was raised from room temperature to the firing temperature (maximum temperature) of 1420 ° C., the rate of temperature rise at a temperature of 1000 to 1400 ° C. was set to 40 ° C./h.
  • honeycomb base material having an average pore diameter of 12 ⁇ m, a cell wall thickness of 90 ⁇ m, a porosity of 53%, a volume of 0.92 L, and a cell density of 600 cells / inch 2 was obtained.
  • catalyst material A in which Pd is supported on the promoter particles composed of aggregates of ZrO 2 —CeO 2 —Nd 2 O 3 composite oxide particles and ⁇ -Al 2 O 3 particles.
  • catalyst material A 175 g, Al 2 O 3 —ZrO 2 powder: 25 g, activated carbon: 60 g, alumina sol: 25 g, water: 230 g, and nitric acid: 10 g are charged into a magnetic ball mill, mixed and ground, and catalyst slurry ( Hereinafter, “catalyst slurry A” was obtained.
  • catalyst slurry A the average particle diameter of the particles in the catalyst slurry was adjusted to 1 ⁇ m.
  • the average particle size here means the particle size (D50) at an integrated value of 50% in the particle size distribution obtained by the laser diffraction / scattering method, and specifically, the laser scattering particle size manufactured by Horiba, Ltd. Measurement was performed using a distribution meter LA-920.
  • the honeycomb body base material was dipped in the catalyst slurry A and pulled up, and then excess slurry in the cells of the honeycomb body base material was removed by an air flow. And after drying a honeycomb body base material at the temperature of 130 degreeC, it baked at the temperature of 400 degreeC for 1 hour.
  • the relationship between the pore diameter of the honeycomb body substrate and the cumulative frequency of pores was measured using a mercury intrusion porosimeter (Shimadzu Autopore IV9500).
  • a line a shows a relationship (pore distribution diagram) between the pore diameter and the cumulative frequency of pores.
  • the relationship between the particle size of the particles in the catalyst slurry and the cumulative frequency of the particles in the catalyst slurry is a laser scattering particle size distribution analyzer LA- manufactured by HORIBA, Ltd. Measured using 920.
  • a line b shows the relationship (particle size distribution diagram) between the particle size and the cumulative frequency of particles.
  • the honeycomb base material and the catalyst slurry A are set so that the cumulative frequency at the intersection P between the line a and the line b is 91% and the intersection P is 80% or more. And have been selected.
  • catalyst material B 175 g, Al 2 O 3 —ZrO 2 powder: 25 g, activated carbon: 60 g, alumina sol: 25 g, water: 230 g, nitric acid: 10 g, and barium carbonate: 10 g are charged into a magnetic ball mill and mixed and pulverized.
  • a catalyst slurry hereinafter referred to as “catalyst slurry B” was obtained.
  • the average particle diameter of the particles in the catalyst slurry was adjusted to 1 ⁇ m.
  • the porosity in the catalyst coat layer was measured.
  • the void ratio can be defined by an area ratio when a captured image is binarized using a discriminant analysis method.
  • the catalyst carrier of sample 1 is filled with epoxy resin, and the surface perpendicular to the gas flow path (surface in which the cell walls are observed in a polygonal lattice shape (in this example, regular hexagonal shape)) is observed. The observation surface is polished so that it can be done.
  • the catalyst coat layer existing in the pores or on the surface layer of the cell wall of the honeycomb body substrate was observed with a scanning electron microscope (SEM; electron microscope “VE-8800” manufactured by Keyence Corporation) at a magnification of 500 times. SEM images are acquired at a resolution of 72 ⁇ 72 dpi. At this time, the acquisition position of the SEM image is not particularly specified, but the pore portion where the catalyst coat layer does not enter is not specified.
  • the filling rate of the catalyst coat layer into the pores of the honeycomb body base material was measured. Specifically, in the same manner as the measurement of the porosity described above, the catalyst carrier of sample 1 is embedded in epoxy resin, and the surface perpendicular to the gas flow path (cell walls are polygonal grid (in this example, normal The observation surface was polished so that the surface observed in the hexagonal shape could be observed. Then, the observation surface is observed with a scanning electron microscope (SEM; electron microscope “VE-8800” manufactured by Keyence Corporation), and an SEM image is obtained with a resolution of 72 ⁇ 72 dpi.
  • SEM scanning electron microscope
  • the porosity V B measured here includes not only the voids of the portion where the catalyst coat layer is not filled in the pores of the honeycomb body base material but also the voids of the catalyst coat layer itself. It correct
  • Sample 2 is the same as Sample 1 except that the catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used to form the catalyst coat layer and the catalyst coating layer is changed to 40 parts by mass of the activated carbon mixing ratio.
  • the catalyst carrier produced in this way is the same as Sample 1 except that the catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used to form the catalyst coat layer and the catalyst coating layer is changed to 40 parts by mass of the activated carbon mixing ratio.
  • the catalyst carrier produced in this way.
  • Sample 3 is a catalyst carrier manufactured in the same manner as Sample 1, except that a honeycomb body base material having a porosity of 40% was used. In this example, the porosity of the honeycomb base material was adjusted by changing the firing conditions.
  • Sample 4 is a catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used for forming the catalyst coat layer and the catalyst coating layer, the mixing ratio of the activated carbon is changed to 40 parts by mass, and the porosity of the honeycomb body substrate is 40.
  • Sample 6 is a catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used for forming the catalyst coat layer and the catalyst coating layer, the mixing ratio of the activated carbon is changed to 40 parts by mass, and the porosity of the honeycomb body substrate is 60 A catalyst carrier produced in the same manner as Sample 1, except that the percentage of the catalyst was used.
  • the porosity of the honeycomb body base material was adjusted by adding a burnt material (carbon) that burns down during firing to the raw material and changing the firing conditions.
  • Sample 7 is a catalyst carrier produced in the same manner as Sample 1 except that a honeycomb body substrate having a cell wall thickness of 50 ⁇ m was used. Note that the thickness of the cell wall of the honeycomb substrate was adjusted by changing the extrusion conditions.
  • Sample 8 is a catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used for forming the catalyst coat layer and the catalyst coating layer, the mixing ratio of the activated carbon was changed to 40 parts by mass, and the honeycomb body substrate A catalyst carrier produced in the same manner as Sample 1 except that a material having a thickness of 100 ⁇ m was used. Note that the thickness of the cell wall of the honeycomb substrate was adjusted by changing the extrusion conditions.
  • Sample 10 is a catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used for forming the catalyst coat layer and the catalyst coating layer, a slurry having an average particle diameter of 4 ⁇ m and not containing activated carbon.
  • a catalyst carrier produced in the same manner as Sample 1, except that the one having an average pore diameter of 7 ⁇ m was used.
  • the average particle size of the catalyst slurry was adjusted by changing the mixing conditions using a ball mill, and the average pore size of the honeycomb body base material was adjusted by changing the firing conditions.
  • Sample 12 is a catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used for forming the catalyst coat layer and the catalyst coating layer, a slurry having an average particle diameter of 4 ⁇ m and containing no activated carbon.
  • a catalyst carrier produced in the same manner as Sample 1, except that a material having an average pore diameter of 7 ⁇ m and a porosity of 60% was used.
  • the average particle size of the catalyst slurry is adjusted by changing the mixing conditions using a ball mill, and the average pore size and porosity of the honeycomb body base material are burned-out materials that are burned down during firing with respect to the raw material ( Carbon) was added, and the firing conditions were changed to adjust.
  • Sample 13 is a catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used for forming the catalyst coat layer and the catalyst coating layer, the mixing ratio of the activated carbon is changed to 45 parts by mass, and the porosity of the honeycomb body substrate is 60 A catalyst carrier produced in the same manner as Sample 1, except that the percentage of the catalyst was used.
  • the porosity of the honeycomb body base material was adjusted by adding a burnt material (carbon) that burns down during firing to the raw material and changing the firing conditions.
  • Sample 14 uses a slurry having an average particle diameter of 4 ⁇ m and containing 45 parts by mass of activated carbon as a catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used for forming the catalyst coat layer and the catalyst coating layer. It is a catalyst carrier produced in the same manner as Sample 1, except that the material used has an average pore diameter of 7 ⁇ m and a porosity of 40%.
  • the average particle size of the catalyst slurry was adjusted by changing the mixing conditions using a ball mill, and the average pore size and porosity of the honeycomb body base material were adjusted by changing the firing conditions.
  • Sample 15 is a catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used for forming the catalyst coat layer and the catalyst coating layer, a slurry having an average particle diameter of 4 ⁇ m and containing no activated carbon.
  • the catalyst carrier was prepared in the same manner as Sample 1, except that the average pore diameter was 7 ⁇ m, the cell wall thickness was 50 ⁇ m, and the porosity was 40%.
  • the average particle diameter of the catalyst slurry is adjusted by changing the mixing conditions by the ball mill, the thickness of the cell wall of the honeycomb body base material is adjusted by changing the extrusion molding conditions, The average pore diameter and porosity of the body substrate were adjusted by changing the firing conditions.
  • Sample 16 is a catalyst slurry (catalyst slurry A and catalyst slurry B) used for the formation of the catalyst coat layer and the catalyst coating layer, a slurry having an average particle diameter of 4 ⁇ m and not containing activated carbon, A catalyst carrier produced in the same manner as Sample 1, except that an average pore diameter of 7 ⁇ m and a cell wall thickness of 100 ⁇ m were used.
  • the average particle diameter of the catalyst slurry is adjusted by changing the mixing conditions by the ball mill, the thickness of the cell wall of the honeycomb body base material is adjusted by changing the extrusion molding conditions, The average pore diameter of the body substrate was adjusted by changing the firing conditions.
  • Exhaust gas purification performance is performed by comparing the HC conversion rate of each sample.
  • the catalyst carrier of each sample was mounted on the exhaust pipe of an automobile having a gasoline engine with a displacement of 3500 cc.
  • the temperature on the inlet side of the catalyst carrier was set to 480 ° C., and the HC concentrations on the inlet side and outlet side of the catalyst carrier were measured.
  • the HC conversion rate T can be calculated by the following equation, where B is the HC concentration on the catalyst carrier inlet side and A is the HC concentration on the catalyst carrier outlet side.
  • T (%) (BA) / B ⁇ 100
  • Table 3 shows the HC conversion rate of the catalyst carrier of each sample.
  • the catalyst carrier of each sample was examined for the presence or absence of peeling of the catalyst coat layer. Specifically, the catalyst carrier of each sample after measuring the above HC conversion rate was destroyed, and the catalyst coat layer was scanned from the direction perpendicular to the gas flow direction (cell extension direction) of the honeycomb substrate. Observation was made with an electron microscope (SEM), and the presence or absence of peeling of the catalyst coat layer was evaluated.
  • SEM electron microscope
  • Samples 1 to 8 show a very high HC conversion rate because a catalyst coat layer made of a porous material having a high porosity of 50 to 63% by volume is formed. It can be seen that the exhaust gas purification performance is excellent. Further, in Samples 1 to 8, the catalyst coat layer is filled in the pores of the honeycomb body base material at a high filling rate. Therefore, in Samples 1 to 8, even when a catalyst coat layer having a high porosity as described above is formed, the catalyst coat layer hardly peels off, and the above-described excellent purification performance can be exhibited.
  • Samples 9 to 12, Sample 15, and Sample 16 on which the catalyst coating layer having a low porosity is formed have insufficient purification performance against exhaust gas. Further, in Sample 13 and Sample 14 in which the porosity of the catalyst coat layer is too large, the catalyst coat layer is peeled off even if the filling rate of the catalyst coat layer is increased, and the purification performance against exhaust gas is greatly reduced. .
  • the porosity is at least on the cell wall of the porous honeycomb body having a porosity of 40 to 60% by volume.
  • the catalyst support formed by supporting the catalyst coat layer composed of a porous body of 50 to 63 volume% (more preferably in the range of 53 volume% to 63 volume%) is an exhaust gas in the catalyst coat layer. It has excellent diffusibility and exhaust gas purification performance.
  • the filling rate in the pores of the cell wall is 40% by volume or more (note that the filling rate is better in the range of 57-85% by volume, 74
  • the catalyst carrier provided with the catalyst coat layer filled in the range of ⁇ 85% by volume the catalyst coat layer having a high porosity of 50 to 63% by volume is sufficiently retained, and the catalyst coat layer is peeled off. Can be prevented.
  • uniform voids are formed in the catalyst coat layer as shown in FIG.
  • Example 2 In Example 1, a catalyst carrier having a coated catalyst layer formed on the catalyst coat layer was produced. In this example, a catalyst carrier having only the catalyst coat layer formed without forming the coated catalyst layer was produced. To do.
  • a catalyst coat layer was formed on the cell walls of the honeycomb body base material. Specifically, first, an active ZrO 2 —CeO 2 —La 2 O 3 composite oxide powder having a specific surface area of 70 m 2 / g and a ⁇ -Al 2 O 3 powder were mixed in a Pt nitrate solution. The mixed solution was dried at a temperature of 150 ° C. all day and night, and the dried product was calcined at a temperature of 400 ° C. for 1 hour. As a result, a catalyst material in which Pt particles were supported on promoter particles composed of aggregates of ZrO 2 —CeO 2 —La 2 O 3 composite oxide particles and ⁇ -Al 2 O 3 particles was obtained.
  • catalyst material 175 g, Al 2 O 3 —ZrO 2 powder: 25 g, activated carbon: 60 g, alumina sol: 25 g, water: 230 g, nitric acid: 10 g, and barium carbonate: 10 g are charged into a magnetic ball mill and mixed and ground.
  • a catalyst slurry was obtained.
  • the average particle diameter of the particles in the catalyst slurry was adjusted to 0.90 ⁇ m.
  • the average particle size here means the particle size (D50) at an integrated value of 50% in the particle size distribution obtained by the laser diffraction / scattering method, and specifically, the laser scattering particle size manufactured by Horiba, Ltd. Measurement was performed using a distribution meter LA-920.
  • honeycomb body substrate was immersed in the catalyst slurry and pulled up, excess slurry in the cells of the honeycomb body substrate was removed with an air flow. And after drying a honeycomb body base material at the temperature of 130 degreeC, it baked at the temperature of 400 degreeC for 1 hour.
  • sample 18 to sample 20 various kinds of catalyst carriers (sample 18 to sample 20) were produced by changing various conditions with the sample 17 described above.
  • Sample 18 to Sample 20 have a honeycomb body base material and a catalyst coat layer formed on the cell wall thereof as in Sample 17, and a catalyst carrier in which a coated catalyst layer as in Example 1 is not formed. It is.
  • Sample 18 was the same as Sample 17 except that the catalyst slurry used for forming the catalyst coat layer was an average particle diameter of 0.85 ⁇ m and the mixing ratio of activated carbon was changed to 40 parts by mass.
  • the catalyst carrier produced in this way.
  • the average particle size of the catalyst slurry was adjusted by changing the mixing conditions using a ball mill.
  • Sample 20 was used as a catalyst slurry used for forming the catalyst coat layer with an average particle size of 0.85 ⁇ m and the mixing ratio of activated carbon changed to 40 parts by mass.
  • This is a catalyst carrier produced in the same manner as Sample 17, except that one having a pore diameter of 7 ⁇ m was used.
  • the average particle size of the catalyst slurry was adjusted by changing the mixing conditions using a ball mill, and the average particle size of the honeycomb body base material was adjusted by changing the firing conditions.
  • the pore diameter and the cumulative frequency of the pores of the honeycomb body base material (however, the cumulative frequency from the larger pore diameter side) is the same as in Example 1.
  • the pore distribution diagram showing the relationship with the above was measured using a mercury intrusion porosimeter (Autopore IV9500 manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the particle size distribution chart showing the relationship between the particle size of the particles in the catalyst slurry and the cumulative frequency of particles in the catalyst slurry (however, the cumulative frequency from the smaller particle size side) is Horiba. It was measured using a laser scattering particle size distribution analyzer LA-920 manufactured by Co., Ltd. And the accumulation frequency in the intersection (intersection P of FIG. 4 in Example 1) of a pore distribution map and a particle size distribution map was calculated
  • the types of noble metal catalyst and promoter in the catalyst coat layer for the catalyst carriers of Samples 17 to 20, in the same manner as in Example 1, the types of noble metal catalyst and promoter in the catalyst coat layer, the average particle diameter ( ⁇ m) of the particles contained in the catalyst slurry used for forming the catalyst coat layer ), The amount of noble metal (g / L) in the catalyst coat layer supported on the honeycomb substrate, and the mixing of activated carbon with respect to 100 parts by mass of the total amount of the catalyst material and Al 2 O 3 —ZrO 2 powder in the catalyst slurry Ratio (parts by mass), porosity in the catalyst coat layer, filling rate of the catalyst coat layer in the pores of the honeycomb body substrate, average pore diameter of the honeycomb body substrate ( ⁇ m), cell wall thickness ( ⁇ m), Table 4 shows the porosity (%) and the cumulative frequency (%) at the intersection P.
  • the catalyst support of Samples 17 to 19 prepared by combining the honeycomb base material and the catalyst slurry so that the cumulative frequency at the intersection P is 80% or more, the catalyst coat layer has a honeycomb base material.
  • the pores of the catalyst are filled at 40% by volume or more, the catalyst coat layer does not peel off, and the exhaust gas purification performance is excellent.
  • the catalyst carrier of Sample 20 prepared so that the cumulative frequency at the intersection P is less than 80%, the catalyst coat layer is not sufficiently filled in the pores of the honeycomb body base material, and the catalyst coat layer is peeled off. Is generated, and the purification performance against exhaust gas is insufficient.
  • the porosity is 50 to 63% by volume (a range of 53% to 63% by volume is more preferable).
  • the cumulative frequency at the intersection point P is 80% or more
  • the porosity is 50 to 63% by volume
  • the pore filling rate is 40% by volume or more.
  • a catalyst carrier having a catalyst coat layer can be easily obtained. Further, as a result of observing 30 or more SEM photographs, it is estimated that uniform voids are formed in the catalyst coat layer as shown in FIG.

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Abstract

　格子状に配設されたセル壁２１と、セル壁２１で区画された複数のセル２２とを有し、気孔率４０～６０体積％の多孔質のハニカム体基材２からなる触媒担持体１であり、特に空隙率が５０～６３体積％の多孔体からなる排ガス浄化性能を有する触媒コート層３が、セル壁２１の表面及びセル壁２１の細孔２１６内に充填率４０体積％以上で充填され担持された触媒担持体１。製造方法における浸漬工程では、ハニカム体基材の細孔径と細孔の累積頻度との関係を示す細孔分布図と、触媒スラリー中の粒子の粒径と粒子の累積頻度との関係を示す粒度分布図との交点における累積頻度が８０％以上となるようハニカム体基材と触媒スラリーとの組み合わせを決定する。

Description

触媒担持体及びその製造方法
　本発明は、ハニカム体基材に、排ガスに対する浄化性能を有する触媒コート層を担持してなる触媒担持体に関する。
　自動車の排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分を浄化するために触媒担持体が用いられている（特許文献１及び２参照）。
　この触媒担持体としては、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属を含む触媒成分とアルミナ等の担体成分とを含む触媒コート層を、コージェライト等からなる多孔質のハニカム体基材のセル壁に担持させたものが用いられている。このような触媒担持体を用いると、排ガス中に含まれる炭化水素、一酸化炭素、及び一酸化窒素（ＮＯ）を浄化することが可能になる。
　このような触媒担持体には、軽量化、低圧損化、及び排ガスに対する浄化性能の向上が要求されている。軽量化及び低圧損化のためには、ハニカム体基材のセル壁の厚みを小さくしたり、気孔率を大きくしたりする技術が開発されている。また、浄化性能を向上させるために、触媒コート層に空隙を形成する技術が開発されている。
特開平５－１８４９３７号公報 特開２００２－２１０３７０号公報
　しかしながら、浄化性能を向上させるために、上述のごとく触媒コート層に空隙を形成すると、多孔質のハニカム体基材のセル壁から触媒コート層が剥離してしまい、かえって浄化性能を低下させてしまうおそれがある。特に触媒コート層における空隙率を例えば２０体積％以上に増加させると、多孔質のハニカム体基材のセル壁からの剥離が起こり易くなる。したがって、触媒コート層の空隙率を高くして浄化性能を十分に向上させることは困難であった。
　本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであって、排ガスに対する浄化性能に優れた触媒担持体及びその製造方法を提供しようとするものである。
　本発明の一態様は、格子状に配設されたセル壁と該セル壁に区画された複数のセルとを有する気孔率４０～６０体積％の多孔質のハニカム体基材の少なくとも上記セル壁に、排ガスに対する浄化性能を有する触媒コート層を担持してなる触媒担持体において、上記触媒コート層は、空隙率が５０～６３体積％の多孔体からなり、上記触媒コート層は、上記セル壁の表面に担持されていると共に、上記セル壁の細孔内に充填率４０体積％以上で充填されていることを特徴とする触媒担持体にある（請求項１）。
　本発明の他の態様は、上記触媒担持体の製造方法において、焼成後に上記触媒コート層を形成する触媒材料と焼失材料とが分散された触媒スラリーに、上記ハニカム体基材を浸漬する浸漬工程と、該浸漬工程後の上記ハニカム体基材を乾燥し、焼成することにより、上記触媒コート層を形成する焼成工程とを有し、上記浸漬工程においては、上記ハニカム体基材の細孔径と細孔の累積頻度（但し細孔径の大きい側からの累積頻度）との関係を示す細孔分布図と、上記触媒スラリー中の粒子の粒径と、上記触媒スラリー中の粒子の累積頻度（但し粒径の小さい側からの累積頻度）との関係を示す粒度分布図との交点における累積頻度が８０％以上となるように、上記ハニカム体基材と上記触媒スラリーとの組み合わせを決定することを特徴とする触媒担持体の製造方法（請求項７）。
　上記触媒担持体は、気孔率４０～６０体積％の多孔質のハニカム体基材の少なくとも上記セル壁に、排ガスに対する浄化性能を有する触媒コート層を担持してなる。そして、上記触媒コート層は、空隙率が５０～６３体積％の多孔体からなる。そのため、上記触媒担持体は、上記触媒コート層内における排ガスの拡散性に優れ、排ガス浄化性能に優れている。尚、触媒コート層における多孔体の空隙率は、５３体積％～６３体積％の範囲がより好ましい。
　また、上記触媒コート層は、上記ハニカム体基材の上記セル壁の表面に担持されていると共に、上記セル壁の細孔内に充填率４０体積％以上で充填されている。そのため、上記触媒コート層は、上記ハニカム体基材の細孔内部まで十分に上記ハニカム体基材に保持されている。それ故、５０～６３体積％という空隙率の高い上記触媒コート層を上記ハニカム体基材に十分に保持することができ、上記触媒コート層の剥離を防止することができ、耐熱衝撃性を向上させることができる。したがって、上記触媒担持体は、排ガスに対して優れた浄化性能を発揮することができる。尚、上記触媒コート層の上記ハニカム体基材のセル壁の細孔内への充填率は、５７～８５体積％の範囲がより良く、７４～８５体積％の範囲がさらに良い。
　次に、上記製造方法においては、浸漬工程と焼成工程とを行うことにより、上記触媒担持体を製造する。
　上記浸漬工程においては、焼成後に上記触媒コート層を形成する触媒材料と焼失材料とが分散された触媒スラリーに、上記ハニカム体基材を浸漬する。このとき、上記ハニカム体基材の細孔径と細孔の累積頻度（但し細孔径の大きい側からの累積頻度）との関係を示す細孔分布図と、上記触媒スラリー中の粒子の粒径と、上記触媒スラリー中の粒子の累積頻度（但し粒径の小さい側からの累積頻度）との関係を示す粒度分布図との交点における累積頻度が８０％以上となるように、上記ハニカム体基材と上記触媒スラリーとの組み合わせを決定する。上述の交点における累積頻度が８０％以上となるように上記ハニカム体
基材と上記触媒スラリーとの組み合わせを選択することにより、上記浸漬工程において、上記触媒材料を含む上記触媒スラリーを上記ハニカム体基材の細孔内に十分に充填させることができる。
　また、上記焼成工程においては、浸漬工程後の上記ハニカム体基材を乾燥し、焼成する。これにより、上記セル壁の表面に担持されていると共に、上記セル壁の細孔内に充填された上記触媒コート層を形成することができる。上記浸漬工程においては、上記触媒スラリーが上記ハニカム体基材の細孔内に十分に充填されているため、上記焼成工程後には、上記ハニカム体基材の細孔内に４０体積％以上（より好ましくは、５７～８５体積％の範囲で、さらに好ましくは７４～８５体積％の範囲で）充填された上記触媒コート層を形成することが可能になる。
　また、上記触媒スラリー中の上記焼失材料は、焼成時に焼失する。そのため、例えば５０～６３体積％という空隙率（より好ましくは、５３体積％～６３体積％の範囲の空隙率）の大きな多孔体からなる上記触媒コート層を形成させることができる。
　このようにして、排ガスに対する浄化性能に優れた上記触媒担持体を得ることができる。
図１は実施例１における、触媒担持体の全体を示す説明図である。 図２は図１に示す実施例１に係る触媒担持体の断面構成を示す説明図である。 図３は図１に示す実施例１に係る触媒担持体のセル壁の部分拡大図である。 図４は実施例１における、ハニカム体基材の細孔径（μｍ）と細孔の累積頻度（％）との関係を示す細孔分布図、触媒スラリー中の粒子の粒径（μｍ）と粒子の累積頻度（％）との関係を示す粒度分布図を示す説明図である。 図５は実施例２における、触媒担持体のセル壁の部分拡大図である。 図６は図１に示す実施例１に係る触媒担持体の製造方法を示すフローチャートである。
　次に、上記触媒担持体の好ましい実施形態について説明する。
　上記触媒担持体は、気孔率４０～６０体積％の多孔質のハニカム体基材の少なくとも上記セル壁に触媒コート層を担持してなる。
　上記ハニカム体基材の気孔率が４０体積％未満の場合には、触媒コート層をハニカム体基材の細孔内に十分に充填させることが困難になり、空隙率の高い触媒コート層が剥離してしまうおそれがある。また、この場合には、圧損が高くなるおそれがある。一方、６０体積％を超える場合には、上記ハニカム体基材の強度が著しく低下し、取り扱いが困難になるおそれがある。
　また、上記触媒コート層は、空隙率が５０～６３体積％の多孔体からなる。
　上記触媒コート層における多孔体の空隙率が５０体積％未満の場合には、排ガスに対する浄化性能の向上効果が十分に得られなくなるおそれがある。一方、多孔体の空隙率が６３体積％を超える場合には、上記触媒コート層の剥離が起こるおそれがあり、さらに、触媒コート層に貴金属を含む場合には、この基金属の凝集と活性面積の減少により、排ガスに対する浄化性能が不十分となるおそれがある。尚、上記触媒コート層における多孔体の空隙率は、５３体積％～６３体積％の範囲がより好ましい。
　上記触媒コート層の上記ハニカム体基材のセル壁の細孔内への充填率は、４０体積％以上である。充填率が４０体積％未満の場合には、上述のごとく５０～６３体積％という空隙率の高い触媒コート層が剥離し易くなるおそれがある。
　より好ましくは、充填率は、５５体積％以上がよく、さらにより好ましくは６５体積％以上がよく、さらにより一層好ましくは７０体積％以上がよい。換言すれば、触媒コート層の上記ハニカム体基材のセル壁の細孔内への充填率は、５７～８５体積％の範囲がより良く、７４～８５体積％の範囲がさらに良い。上記充填率は、上記触媒コートを担持させる前の上記ハニカム体基材の細孔容積に対する上記触媒コート層が充填された細孔容積の割合（１００分率）である。
　上記ハニカム体基材は、例えば多角形の格子状に配設されたセル壁と該セル壁に区画され、軸方向に伸びる複数のセルとを有するものを用いることができる。上記ハニカム体基材としては、例えば、コージェライト、ＳｉＣ、ゼオライト、シリカ、アルミナ等のセラミックスからなる多孔質の基材を採用することができる。好ましくは、コージェライトがよい。この場合には、上記ハニカム体基材は、熱膨張係数が低く、耐熱衝撃性に優れたものとなる。そのため、上記触媒担持体は、高温下での使用においても、優れた耐久性を示すことができる。
　上記触媒コート層は、排ガスに対する浄化性能を有する層である。
　上記触媒コート層は、上記セル壁の表面に担持されていると共に、上記セル壁の細孔内に充填されている。
　上記触媒コート層は、上記セル壁の表面からセル内に向けて少なくとも１μｍ以上の厚みで形成されていることが好ましい。
　この場合には、セル内を通過する排ガスとの反応性をより一層向上させることができる。
　上記触媒コート層は、アルミナからなる担持層と、該担持層に担持された助触媒粒子と、該助触媒粒子に担持された貴金属触媒とから構成することができる（請求項２）。この場合には、例えば上記担持層に空隙を形成させることにより、空隙率が５０～６３体積％（より好ましくは５３体積％～６３体積％）の多孔体からなる上記触媒コート層を容易に実現することができる。
　上記助触媒粒子は、例えばアルミナ、ジルコニア、セリア、及びシリカから選ばれる１種以上の粒子、及びＣｅとＺｒを必須成分とする複合酸化物粒子等の凝集体により構成することができる。上記貴金属粒子としては、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等を用いることができる。
　次に、上記触媒担持体においては、上記セル壁の表面に形成された上記触媒コート層上に、排ガスに対する浄化性能を有し、上記触媒コート層とは触媒成分が異なる被覆触媒層が積層形成されていてもよい（請求項３）。
　具体的には、上記触媒コート層として、上記ハニカム体基材の上記セル壁に、触媒成分の貴金属として例えばＰｄを含有する層を形成し、該触媒コート層上に触媒成分の貴金属として例えばＲｈを含有する層（被覆触媒層）を形成することができる。また、被覆触媒層は１層又は２層以上の複数の層で形成することができる。
　また、被覆触媒層を形成せずに、触媒成分として例えばＰｔなどの貴金属を含有する１種類の触媒コート層を形成することもできる。
　上記触媒担持体は、浸漬工程と焼成工程とを行うことにより製造することができる。上記浸漬工程においては、焼成後に上記触媒コート層を形成する触媒材料と焼失材料とが分散された触媒スラリーに、上記ハニカム体基材を浸漬する。触媒材料は、貴金属触媒粒子、及び助触媒粒子等により構成することができる。焼失材料としては、焼成時に焼失するカーボン、各種樹脂材料、小麦粉、でんぷん等を用いることができる。
　上記触媒スラリーとしては、上記貴金属触媒粒子、助触媒粒子、焼失材料、アルミナゾル、及び水等により構成することができる。
　上記ハニカム体基材としては、上述のように、多角形の格子状に配設されたセル壁と該セル壁に区画された複数のセルとを有する気孔率４０～６０体積％の多孔質のものを用いることができる。
　上記浸漬工程においては、上記細孔分布図と上記粒度分布図との交点における累積頻度が８０％以上となるように、上記ハニカム体基材と上記触媒スラリーとの組み合わせを決定する。
　上述の交点における累積頻度は、上記ハニカム体基材の平均細孔径、気孔率、上記触媒スラリー中に含まれる助触媒粒子などの各種粒子の平均粒径、上記触媒スラリー中に含まれる各粒子の配合割合などを調整することにより、適宜調整することができる。
　上記細孔分布図と上記粒度分布図との交点における累積頻度が８０％未満の場合には、上記浸漬工程において上記触媒スラリーが上記ハニカム体基材の細孔内に入り込めず、焼成後に上記触媒コート層が上記ハニカム体基材から剥離し易くなるおそれがある。
　上記細孔分布図は、上記ハニカム体基材の細孔径と細孔の累積頻度（但し細孔径の大きい側からの累積頻度）との関係を示す。上記細孔分布図は、例えば水銀圧入法に基づいて、横軸を細孔径（μｍ）とし、縦軸を細孔径の大きい側からの細孔の累積頻度（％）として得ることができる。
　また、上記粒度分布図は、上記触媒スラリー中の粒子の粒子径と、該粒子の累積頻度（但し粒径の小さい側からの累積頻度）との関係を示す。上記細孔分布図は、例えばレーザー回折・散乱法に基づいて、横軸を粒子径（μｍ）とし、縦軸を粒子径の小さい側からの粒子の累積頻度（％）として得ることができる。
　また、上記焼成工程においては、上記浸漬工程後の上記ハニカム体基材を乾燥して水分を飛ばし、例えば温度３００～６００℃にて焼成することにより、上記触媒コート層を形成する。焼成温度は、触媒コート層の組成に応じて適宜調整することができる。
　上記触媒担持体は、排ガスの流路に配置して、排ガス中に含まれるＣＯ、ＮＯ、炭化水素等を浄化するために用いることができる。特に、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化するために用いることができる。この場合には、上記ハニカム体基材のセル壁は、例えば５０～１５０μｍにすることができる。
（実施例１）
　次に、上記触媒担持体の実施例について図１～図４を用いて説明する。
　本例においては、ハニカム体基材上に形成された触媒コート層と該触媒コート層上に形成された被覆コート層を有する触媒担持体を作製し、その性能を評価する。
　図１及び図２に示すごとく、実施例にかかる触媒担持体１は、格子状に配設されたセル壁２１と該セル壁２１に区画された複数のセル２２とを有する気孔率４０～６０体積％の多孔質のハニカム体基材２の少なくともセル壁２１に、排ガスに対する浄化性能を有する触媒コート層３を担持してなる。図３に示すごとく、触媒コート層３は、空隙率が５０～６３体積％の多孔体からなる。触媒コート層３は、セル壁２１の表面２１５に担持されていると共に、セル壁２１の細孔２１６内に充填されている。
　以下、本例の触媒担持体（試料１）について詳説する。
　本例の触媒担持体１において、ハニカム体基材２は、図１に示すごとく、略円柱形状を有している。ハニカム体基材２は、円筒形状の外皮２０とこの外皮２０内において略正六角形格子状に配設されたセル壁２１を備える。図１及び図２に示すごとく、セル壁２１に区画されて形成された複数のセル２２は円柱形状のハニカム体基材２の一方の端面２８から他方の端面２９まで軸方向に伸びるように形成されている。
　ハニカム体基材２は、コージェライトからなる多孔体であり、図３に示すごとく、セル壁２１には細孔２１６が形成されている。本例において、ハニカム体基材２としては、細孔２１６の平均細孔径が１２μｍで、セル壁２１の厚さが９０μｍ、気孔率が５３％のものが採用されている。
　ハニカム体基材２の平均細孔径及び気孔率は、例えば水銀圧入式ポロシメーター（島津製作所製オートポアIV9500）を用いて測定することができる。
　本例の触媒担持体１においては、図２及び図３に示すごとく、ハニカム体基材２のセル壁２１に触媒コート層３が形成されている。
　触媒コート層３は、アルミナからなる担持層（図示略）と、該担持層に担持された助触媒粒子（ＺｒＯ2－ＣｅＯ2－Ｎｄ2Ｏ3／Ａｌ2Ｏ3；（図示略））と、該助触媒粒子に担持された貴金属触媒（Ｐｄ；（図示略））とからなる。また、触媒コート層３は、セル壁２１上に１μｍ以上の厚みで形成されていると共に、セル壁２１の細孔２１６内に充填されている。また、触媒コート層３自体も、多孔体からなり、複数の細孔３０を有している。
　本例の触媒担持体１においては、図３に示すごとく、セル壁２１の表面に形成された触媒コート層３上に、排ガスに対する浄化性能を有し、触媒コート層３とは触媒成分が異なる被覆触媒層４がさらに積層形成されている。
　被覆触媒層４は、アルミナからなる担持層と、該担持層に担持された助触媒粒子（ＺｒＯ2－ＣｅＯ2－Ｌａ2Ｏ3／Ａｌ2Ｏ3＋ＢａＯ）と、該助触媒粒子に担持された貴金属触媒（Ｒｈ）とからなる。被覆触媒層４は、多孔体からなり、複数の細孔４０を有している。
　次に、本例の触媒担持体の製造方法について説明する。
　本例の触媒担持体は、浸漬工程と焼成工程とを行うことにより製造する。
　浸漬工程においては、焼成後に上記触媒コート層を形成する触媒材料と焼失材料とが分散された触媒スラリーに、上記ハニカム体基材を浸漬する。このとき、ハニカム体基材の細孔径と細孔の累積頻度（但し細孔径の大きい側からの累積頻度）との関係を示す細孔分布図と、上記触媒スラリー中の粒子の粒径と、上記触媒スラリー中の粒子の累積頻度（但し粒径の小さい側からの累積頻度）との関係を示す粒度分布図との交点における累積頻度が８０％以上となるように、ハニカム体基材と上記触媒スラリーとの組み合わせを決定する。
　また、焼成工程においては、浸漬工程後の上記ハニカム体基材を乾燥し、焼成することにより、上記触媒コート層を形成する。
　以下、本例の触媒担持体の製造方法について詳細に説明する。
　図６は、図１に示す実施例１に係る触媒担持体の製造方法を示すフローチャートである。
　まず、コージェライトからなるハニカム体基材を準備する。（ステップＳ１）具体的には、まず、タルク、シリカ、カオリン、アルミナ、及び水酸化アルミニウム等をコージェライト組成となるように混合し、これら混合粉末に対してバインダ及び水を加えて混練し、可塑性を調整した。その後、押出機により混練物を成形し、全体形状が円柱形状で、セル形状が六角形で、セル壁厚さが９０μｍのハニカム成形体を得た。
　次に、水分が十分に除去されるまでハニカム成形体を乾燥した。（ステップＳ２）次いで、ハニカム成形体を焼成温度１４２０℃で１０時間焼成した。（ステップＳ２）焼成工程においては、室温から焼成温度（最高温度）１４２０℃まで昇温させる際に、温度１０００～１４００℃における昇温速度を４０℃／ｈに設定した。
　このようにして、平均細孔径１２μｍ、セル壁の厚さ９０μｍ、気孔率５３％、容積０．９２L、セル密度６００個／ｉｎｃｈ2のハニカム体基材を得た。
　次に、ハニカム体基材のセル壁に、触媒コート層を形成した。（ステップＳ３）具体的には、まず、比表面積７０ｍ2／ｇの活性ＺｒＯ2－ＣｅＯ2－Ｎｄ2Ｏ3複合酸化物粉末、及びγ－Ａｌ2Ｏ3粉末を硝酸Ｐｄ溶液に混合した。混合液を温度１５０℃で一昼夜乾燥し、乾燥物を温度４００℃で１時間焼成した。これにより、ＺｒＯ2－ＣｅＯ2－Ｎｄ2Ｏ3複合酸化物粒子とγ－Ａｌ2Ｏ3粒子との凝集体からなる助触媒粒子に、Ｐｄが担持された触媒材料（以下、「触媒材料Ａ」という）を得た。
　次に、触媒材料Ａ：１７５ｇ、Ａｌ2Ｏ3－ＺｒＯ2粉末：２５ｇ、活性炭：６０ｇ、アルミナゾル：２５ｇ、水：２３０ｇ、及び硝酸：１０ｇを磁性ボールミルに投入し、混合粉砕し、触媒スラリー（以下、「触媒スラリーＡ」という）を得た。このとき、触媒スラリー中の粒子の平均粒子径を１μｍに調整した。ここでいう平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求められた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄ50）を意味し、具体的には、堀場製作所(株)製のレーザ散乱粒度分布計ＬＡ－９２０を用いて測定した。
　次いで、ハニカム体基材を触媒スラリーＡに浸漬し、引き上げた後、ハニカム体基材のセル内の余剰スラリーを空気流にて取り除いた。そして、ハニカム体基材を温度１３０℃で乾燥した後、温度４００℃で１時間焼成した。
　これにより、ハニカム体基材のセル壁の表面に担持されていると共に、上記セル壁の細孔内に充填された触媒コート層を形成した。
　本例においては、ハニカム体基材の細孔径と細孔の累積頻度（但し細孔径の大きい側からの累積頻度）との関係を水銀圧入式ポロシメーター（島津製作所製オートポアIV9500）を用いて測定した。その一例を図４に示す。図４において、線図ａが細孔径と細孔の累積頻度との関係（細孔分布図）を示す。
　また、触媒スラリー中の粒子の粒径と、触媒スラリー中の粒子の累積頻度（但し粒径の小さい側からの累積頻度）との関係を堀場製作所(株)製のレーザ散乱粒度分布計ＬＡ－９２０を用いて測定した。その一例を図４に示す。図４において、線図ｂが粒径と粒子の累積頻度との関係（粒度分布図）を示す。
　同図に示すように、本例においては、線図ａと線図ｂとの交点Ｐにおける累積頻度が９１％であり、交点Ｐが８０％以上となるようにハニカム体基材と触媒スラリーＡとを選択してある。
　次に、触媒コート層を形成したハニカム体基材の触媒コート層上に被覆触媒層を形成した。（ステップＳ５）
　具体的には、まず、比表面積７０ｍ2／ｇの活性ＺｒＯ2－ＣｅＯ2－Ｌａ2Ｏ3複合酸化物粉末、及びγ－Ａｌ2Ｏ3粉末を硝酸Ｒｈ溶液に混合した。混合液を温度１５０℃で一昼夜乾燥し、乾燥物を温度４００℃で１時間焼成した。これにより、ＺｒＯ2－ＣｅＯ2－Ｌａ2Ｏ3複合酸化物粒子とγ－Ａｌ2Ｏ3粒子との凝集体からなる助触媒粒子に、Ｒｈ粒子が担持された触媒材料（以下、「触媒材料Ｂ」という）を得た。
　次に、触媒材料Ｂ：１７５ｇ、Ａｌ2Ｏ3－ＺｒＯ2粉末：２５ｇ、活性炭：６０ｇ、アルミナゾル：２５ｇ、水：２３０ｇ、硝酸：１０ｇ、及び炭酸バリウム：１０ｇを磁性ボールミルに投入し、混合粉砕し、触媒スラリー（以下、「触媒スラリーＢ」という）を得た。このとき、触媒スラリー中の粒子の平均粒子径を１μｍに調整した。ここでいう平均粒子径は、レーザ回折・散乱法によって求められた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄ50）を意味し、具体的には、堀場製作所(株)製のレーザ散乱粒度分布計ＬＡ－９２０を用いて測定した。
　次に、触媒コート層を形成したハニカム体基材を触媒スラリーＢに浸漬した。触媒スラリーＢからハニカム体を引き上げた後、ハニカム体基材のセル内の余剰スラリーを空気流にて取り除いた。そして、ハニカム体基材を温度１３０℃で乾燥した後、温度４００℃で１時間焼成した。これにより、触媒コート層上に被覆触媒層を形成した。（ステップＳ５）
　以上のようにして、触媒コート層３及び被覆触媒層４がハニカム体基材２のセル壁２１に形成された触媒担持体１を得た（図１～図３参照）。これを試料１とする。
　試料１について、触媒コート層における貴金属触媒と助触媒の種類、触媒コート層の形成に用いた触媒スラリー中に含まれる粒子の平均粒子径（μｍ）、ハニカム体基材に対して担持された触媒コート層中の貴金属量（ｇ／Ｌ）、触媒スラリーにおける触媒材料ＡとＡｌ2Ｏ3－ＺｒＯ2粉末との合計量１００質量部に対する活性炭の混合比率（質量部）、被覆触媒層における貴金属触媒と助触媒の種類、被覆触媒層の形成に用いた触媒スラリー中に含まれる粒子の平均粒子径（μｍ）、ハニカム体基材に対して担持された被覆触媒層中の貴金属量（ｇ／Ｌ）、被覆触媒層の形成に用いた触媒スラリーにおける触媒材料ＢとＡｌ2Ｏ3－ＺｒＯ2粉末との合計量１００質量部に対する活性炭の混合比率（質量部）、ハニカム体基材の平均細孔径（μｍ）、セル壁の厚さ（μｍ）、及び気孔率（％）を表１に示す。また、試料１の作製に用いたハニカム体基材と触媒スラリーについて、ハニカム体基材の細孔径と細孔の累積頻度（但し細孔径の大きい側からの累積頻度）との関係を示す細孔分布図（線図ａ）と、触媒スラリー中の粒子の粒径と、上記触媒スラリー中の粒子の累積頻度（但し粒径の小さい側からの累積頻度）との関係を示す粒度分布図（線図ｂ）との交点Ｐにおける累積頻度（％）を表１に示す。
　また、試料１については、触媒コート層における空隙率を測定した。空隙率は、撮影画像を判別分析法を用いて二値化したときの面積率により規定することができる。
　具体的には、試料１の触媒担持体をエポキシ樹脂に埋め、ガス流路と垂直となる面（セル壁が多角形格子状（本例においては正六角形状）に観察される面）が観察できるように、観察面を研磨する。次いで、ハニカム体基材のセル壁の細孔内部又は表層に存在する触媒コート層を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；株式会社キーエンス製の電子顕微鏡「ＶＥ－８８００」）にて倍率５００倍で観察し、７２×７２ｄｐｉの解像度にてＳＥＭ画像を取得する。このとき、ＳＥＭ画像の取得位置は特に指定しないが、触媒コート層が入り込んでいない細孔部は指定しないこととする。
　次いで、得られたＳＥＭ画像を二値化しやすいようにモノクロ変換する。次いで、照度ムラを平滑化するために、モノクロ変換後の画像から平滑フィルタによってノイズを除去する。次いで、ノイズを除去した画像を、画像処理ソフト（三谷商事株式会社製の「Ｗｉｎｒｏｏｆ」等）を用いて、判別分析法により二値化処理する。次いで、上記二値化した画像について、空隙部分（白色部分）の面積を計測し、その面積率を算出する。この面積率をもって触媒コート層の空隙率ＶAとする。２値化にて選択する領域は、SEMで得られた画像が触媒コート層と基材が異なる濃度で表示されているため、両者の谷部から触媒層の領域すべてを含むところとする。測定は、測定精度を上げるため、３０カ所以上について行うこととする。その結果を表１に示す。
　また、被覆触媒層についても、触媒コート層と同様に空隙率を測定した。その結果を表１に示す。
　また、試料１について、ハニカム体基材の細孔内への触媒コート層の充填率を測定した。
　具体的には、上述の空隙率の測定と同様にして、試料１の触媒担持体をエポキシ樹脂に埋め、ガス流路と垂直となる面（セル壁が多角形格子状（本例においては正六角形状）に観察される面）が観察できるように、観察面を研磨した。そして、観察面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；株式会社キーエンス製の電子顕微鏡「ＶＥ－８８００」）にて観察し、７２×７２ｄｐｉの解像度にてＳＥＭ画像を取得する。このとき、多角形格子状（本例においては六角形格子状）に配されたセル壁の１つのストレート部（正六角形の一辺）が全て観察できる倍率（株式会社キーエンス製の電子顕微鏡「ＶＥ－８８００」の場合には、２５０倍）でＳＥＭ画像を得る。取得したＳＥＭ画像について、上述の空隙率と同様に画像処理ソフト（三谷商事株式会社製の「Ｗｉｎｒｏｏｆ」等））を用いて判別分析法により２値化処理を施し、上述のストレート部におけるセル壁の空隙部分の面積率（空隙率ＶB）を計測する。ここで計測される空隙率ＶBは、ハニカム体基材の細孔内に触媒コート層が充填されていない部分の空隙だけでなく、触媒コート層自体の空隙も含んでいるため、これを下記式にて補正して基材細孔内への充填率を算出する。測定は、測定精度を上げるため、３０カ所以上について行うこととする。その結果を表１に示す。
　Ｆ＝（Ｐ－ＶB）／（１００－ＶA）／Ｐ×１００
（但し、Ｆ：充填率（％）、Ｐ：ハニカム体基材の気孔率（％）、ＶA：触媒コート層の空隙率（％）、ＶB：触媒コート層が充填されたハニカム体基材（セル壁）の空隙率（％）である。）
　また、本例においては、上記試料１とは各種条件を変更してさらに１５種類の触媒担持体（試料２～試料１６）を作製した。試料２～試料１６は、試料１と同様に、ハニカム体基材と、そのセル壁に形成された触媒コート層と、この触媒コート層上に積層形成された被覆触媒層とを有する触媒担持体である。
　試料２は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）において、活性炭の混合比率を４０質量部に変更した点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。
　試料３は、ハニカム体基材として、気孔率４０％のものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、ハニカム体基材の気孔率は、焼成条件を変更することにより、調整した。
　試料４は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）において、活性炭の混合比率を４０質量部に変更し、かつハニカム体基材として、気孔率４０％のものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、ハニカム体基材の気孔率は、焼成条件を変更することにより、調整した。
　試料５は、ハニカム体基材として、気孔率６０％のものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、ハニカム体基材の気孔率は、原料に対して焼成時に焼失する焼失材料（カーボン）を添加すると共に、焼成条件を変更することにより、調整した。
　試料６は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）において、活性炭の混合比率を４０質量部に変更し、かつハニカム体基材として、気孔率６０％のものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、ハニカム体基材の気孔率は、原料に対して焼成時に焼失する焼失材料（カーボン）を添加すると共に、焼成条件を変更することにより、調整した。
　試料７は、ハニカム体基材として、セル壁の厚さが５０μｍのものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、ハニカム体基材のセル壁の厚さは、押出成形条件を変更することにより、調整した。
　試料８は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）において、活性炭の混合比率を４０質量部に変更し、かつハニカム体基材として、セル壁の厚さが１００μｍのものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、ハニカム体基材のセル壁の厚さは、押出成形条件を変更することにより、調整した。
　次に、試料９は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）として、活性炭を含有しないスラリーを用い、ハニカム体基材として、平均細孔径が７μｍのものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、ハニカム体基材の平均細孔径は、焼成条件を変更することにより、調整した。
　試料１０は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）として、平均粒子径が４μｍであって活性炭を含有しないスラリーを用い、ハニカム体基材として、平均細孔径が７μｍのものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、触媒スラリーの平均粒子径は、ボールミルによる混合条件を変更することにより調整し、ハニカム体基材の平均細孔径は、焼成条件を変更することにより、調整した。
　試料１１は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）として、平均粒子径が４μｍであって活性炭を含有しないスラリーを用い、ハニカム体基材として、平均細孔径が７μｍで気孔率が４０％のものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、触媒スラリーの平均粒子径は、ボールミルによる混合条件を変更することにより調整し、ハニカム体基材の平均細孔径及び気孔率は、焼成条件を変更することにより、調整した。
　試料１２は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）として、平均粒子径が４μｍであって活性炭を含有しないスラリーを用い、ハニカム体基材として、平均細孔径が７μｍで気孔率が６０％のものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、触媒スラリーの平均粒子径は、ボールミルによる混合条件を変更することにより調整し、ハニカム体基材の平均細孔径及び気孔率は、原料に対して焼成時に焼失する焼失材料（カーボン）を添加すると共に、焼成条件を変更することにより、調整した。
　試料１３は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）において、活性炭の混合比率を４５質量部に変更し、ハニカム体基材として、気孔率が６０％のものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、ハニカム体基材の気孔率は、原料に対して焼成時に焼失する焼失材料（カーボン）を添加すると共に、焼成条件を変更することにより、調整した。
　試料１４は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）として、平均粒子径が４μｍであって活性炭を４５質量部含有するスラリーを用い、ハニカム体基材として、平均細孔径が７μｍで気孔率が４０％のものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、触媒スラリーの平均粒子径は、ボールミルによる混合条件を変更することにより調整し、ハニカム体基材の平均細孔径及び気孔率は、焼成条件を変更することにより、調整した。
　試料１５は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）として、平均粒子径が４μｍであって活性炭を含有しないスラリーを用い、ハニカム体基材として、平均細孔径が７μｍで、セル壁の厚さが５０μｍで、気孔率が４０％のものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、触媒スラリーの平均粒子径は、ボールミルによる混合条件を変更することにより調整し、ハニカム体基材のセル壁の厚さは、押出成形条件を変更することにより調整し、ハニカム体基材の平均細孔径及び気孔率は、焼成条件を変更することにより調整した。
　試料１６は、触媒コート層及び触媒被覆層の形成に用いる触媒スラリー（触媒スラリーＡ及び触媒スラリーＢ）として、平均粒子径が４μｍであって活性炭を含有しないスラリーを用い、ハニカム体基材として、平均細孔径が７μｍで、セル壁の厚さが１００μｍのものを用いた点を除いては、試料１と同様にして作製した触媒担持体である。なお、本例において、触媒スラリーの平均粒子径は、ボールミルによる混合条件を変更することにより調整し、ハニカム体基材のセル壁の厚さは、押出成形条件を変更することにより調整し、ハニカム体基材の平均細孔径は、焼成条件を変更することにより調整した。
　以上のようにして得られた試料２～１６についても、試料１と同様に、触媒コート層における貴金属触媒と助触媒の種類、触媒コート層の形成に用いた触媒スラリー中に含まれる粒子の平均粒子径（μｍ）、ハニカム体基材に対して担持された触媒コート層中の貴金属量（ｇ／Ｌ）、触媒スラリーにおける触媒材料ＡとＡｌ2Ｏ3－ＺｒＯ2粉末との合計量１００質量部に対する活性炭の混合比率（質量部）、触媒コート層における空隙率、ハニカム体基材の細孔内における触媒コート層の充填率、被覆触媒層における貴金属触媒と助触媒の種類、被覆触媒層の形成に用いた触媒スラリー中に含まれる粒子の平均粒子径（μｍ）、ハニカム体基材に対して担持された被覆触媒層中の貴金属量（ｇ／Ｌ）、被覆触媒層の形成に用いた触媒スラリーにおける触媒材料ＢとＡｌ2Ｏ3－ＺｒＯ2粉末との合計量１００質量部に対する活性炭の混合比率（質量部）、被覆触媒層における空隙率、ハニカム体基材の平均細孔径（μｍ）、セル壁の厚さ（μｍ）、気孔率（％）、及び交点Ｐにおける累積頻度（％）を表１及び表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　次に、試料１～試料１６の触媒担持体について、排ガスの浄化性能の評価を行った。
　排ガスの浄化性能は、各試料のＨＣ転化率を比較することによって行う。ＨＣ転化率を求めるに当たっては、まず、各試料の触媒担持体を排気量３５００ｃｃのガソリンエンジンを有する自動車の排気管に搭載した。次いで、触媒担持体の入り口側の温度を４８０℃とし、触媒担持体の入り口側及び出口側におけるＨＣ濃度を測定した。ＨＣ転化率Ｔは、触媒担持体入り口側におけるＨＣ濃度をＢ、触媒担持体出口側におけるＨＣ濃度をＡとすると、次の式により算出することができる。
　Ｔ（％）＝（Ｂ－Ａ）／Ｂ×１００
　各試料の触媒担持体のＨＣ転化率を表３に示す。
　また、各試料の触媒担持体について、触媒コート層の剥がれの有無を調べた。
　具体的には、上述のＨＣ転化率を測定した後の各試料の触媒担持体を破壊し、ハニカム体基材のガス流路方向（セルの伸長方向）と垂直方向から触媒コート層を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）におり観察し、触媒コート層の剥離の有無を評価した。
　そして、剥離が観察された場合を「×」として評価し、剥離が観察されなかった場合を「○」として評価した。その結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 　表１～３より知られるごとく、試料１～８においては、空隙率５０～６３体積％という空隙率の高い多孔体からなる触媒コート層が形成されているため、非常に高いＨＣ転化率を示し、排ガスに対する浄化性能に優れていることがわかる。さらに、試料１～８においては、触媒コート層がハニカム体基材の細孔内に高い充填率で充填されている。そのため、試料１～８においては、上述のように空隙率の高い触媒コート層を形成しても、触媒コート層の剥離がほとんど起こらず、上述の優れた浄化性能を発揮できる。
　これに対し、空隙率の低い触媒コート層を形成した試料９～１２、試料１５、及び試料１６は、排ガスに対する浄化性能が不十分である。また、触媒コート層の空隙率を大きくしすぎた試料１３及び試料１４においては、触媒コート層の充填率を高くしても触媒コート層に剥がれが生じ、排ガスに対する浄化性能が大きく低下している。
　このように、上記した試料を含む複数の試料を検討した結果、例えば試料１～８のように、気孔率４０～６０体積％の多孔質のハニカム体基材の少なくともセル壁に、空隙率が５０～６３体積％（５３体積％～６３体積％の範囲がより好ましい）の多孔体からなる触媒コート層を担持してなる触媒担持体は、上記触媒担持体は、上記触媒コート層内における排ガスの拡散性に優れ、排ガス浄化性能に優れている。試料１～８のように、セル壁の表面に担持されていると共に、セル壁の細孔内に充填率４０体積％以上（尚、充填率は５７～８５体積％の範囲がより良く、７４～８５体積％の範囲がさらに良い）で充填された触媒コート層を備える触媒担持体においては、５０～６３体積％という空隙率の高い触媒コート層が十分に保持され、触媒コート層の剥離を防止することができる。また、３０点以上のＳＥＭ写真を観察した結果、図３のように触媒コート層に均一な空隙が形成されていると推定する。
（実施例２）
　実施例１においては、触媒コート層上に被覆触媒層を形成した触媒担持体を作製したが、本例においては、被覆触媒層を形成せずに触媒コート層のみを形成した触媒担持体を作製する。
　本例の触媒担持体のセル壁の部分断面図を図５に示す。同図に示すように、本例の触媒担持体５においては、所定の空隙率の触媒コート層７がハニカム体基材５のセル壁５１の表面に担持されていると共に、セル壁５１の細孔５１６内に充填されている。本例の触媒コート層７は、貴金属触媒としてＰｔを含有する。本例においては、ハニカム体基材５のセル壁５１には、触媒コート層７のみが形成されており、実施例１のような触媒コート層を覆う被覆触媒層は形成されていない。その他の構成は、実施例１と同様である。
　本例の触媒担持体の製造方法について説明する。
　具体的には、まず、実施例１の試料１と同様にしてハニカム体基材を作製した。本例においては、実施例１の試料１とは焼成条件を変更して、気孔率４５％のハニカム体基材を作製した。気孔率以外は、試料１と同様のハニカム体基材である。
　次に、ハニカム体基材のセル壁に、触媒コート層を形成した。
　具体的には、まず、比表面積７０ｍ2／ｇの活性ＺｒＯ2－ＣｅＯ2－Ｌａ2Ｏ3複合酸化物粉末、及びγ－Ａｌ2Ｏ3粉末を硝酸Ｐｔ溶液に混合した。混合液を温度１５０℃で一昼夜乾燥し、乾燥物を温度４００℃で１時間焼成した。これにより、ＺｒＯ2－ＣｅＯ2－Ｌａ2Ｏ3複合酸化物粒子とγ－Ａｌ2Ｏ3粒子との凝集体からなる助触媒粒子に、Ｐｔ粒子が担持された触媒材料を得た。
　次に、触媒材料：１７５ｇ、Ａｌ2Ｏ3－ＺｒＯ2粉末：２５ｇ、活性炭：６０ｇ、アルミナゾル：２５ｇ、水：２３０ｇ、硝酸：１０ｇ、及び炭酸バリウム：１０ｇを磁性ボールミルに投入し、混合粉砕し、触媒スラリーを得た。このとき、触媒スラリー中の粒子の平均粒子径を０．９０μｍに調整した。ここでいう平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求められた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄ50）を意味し、具体的には、堀場製作所(株)製のレーザ散乱粒度分布計ＬＡ－９２０を用いて測定した。
　次いで、ハニカム体基材を触媒スラリーに浸漬し、引き上げた後、ハニカム体基材のセル内の余剰スラリーを空気流にて取り除いた。そして、ハニカム体基材を温度１３０℃で乾燥した後、温度４００℃で１時間焼成した。
　これにより、ハニカム体基材のセル壁の表面に担持されていると共に、上記セル壁の細孔内に充填された触媒コート層を形成した。このようにして、触媒担持体を得た。これを試料１７とする。
　また、本例においては、上記試料１７とは各種条件を変更してさらに３種類の触媒担持体（試料１８～試料２０）を作製した。試料１８～試料２０は、試料１７と同様に、ハニカム体基材とそのセル壁に形成された触媒コート層とを有し、実施例１のような被覆触媒層が形成されていない触媒担持体である。
　試料１８は、触媒コート層の形成に用いる触媒スラリーとして、平均粒子径が０．８５μｍであって活性炭の混合比率を４０質量部に変更したもの用いた点を除いては、試料１７と同様にして作製した触媒担持体である。なお、触媒スラリーの平均粒子径は、ボールミルによる混合条件を変更することにより調整した。
　また、試料１９は、触媒コート層の形成に用いる触媒スラリーとして、平均粒子径が０．８５μｍであって活性炭の混合比率を４０質量部に変更したもの用い、さらに、ハニカム体基材として、気孔率５３％のものを用いた点を除いては、試料１７と同様にして作製した触媒担持体である。なお、触媒スラリーの平均粒子径は、ボールミルによる混合条件を変更することにより調整し、ハニカム体基材の気孔率は、焼成条件を変更することにより調整した。
　また、試料２０は、触媒コート層の形成に用いる触媒スラリーとして、平均粒子径が０．８５μｍであって活性炭の混合比率を４０質量部に変更したもの用い、さらに、ハニカム体基材として、平均細孔径が７μｍのものを用いた点を除いては、試料１７と同様にして作製した触媒担持体である。なお、触媒スラリーの平均粒子径は、ボールミルによる混合条件を変更することにより調整し、ハニカム体基材の平均粒子径は、焼成条件を変更することにより調整した。
　本例の触媒担持体（試料１７～試料２０）の作製にあたっては、実施例１と同様に、ハニカム体基材の細孔径と細孔の累積頻度（但し細孔径の大きい側からの累積頻度）との関係を示す細孔分布図を、水銀圧入式ポロシメーター（島津製作所製オートポアIV9500）を用いて測定した。また、実施例１と同様に、触媒スラリー中の粒子の粒径と、触媒スラリー中の粒子の累積頻度（但し粒径の小さい側からの累積頻度）との関係を示す粒度分布図を堀場製作所(株)製のレーザ散乱粒度分布計ＬＡ－９２０を用いて測定した。そして、細孔分布図と粒度分布図との交点（実施例１における図４の交点Ｐ）における累積頻度を求めた。
　試料１７～２０の触媒担持体について、実施例１と同様に、触媒コート層における貴金属触媒と助触媒の種類、触媒コート層の形成に用いた触媒スラリー中に含まれる粒子の平均粒子径（μｍ）、ハニカム体基材に対して担持された触媒コート層中の貴金属量（ｇ／Ｌ）、触媒スラリーにおける触媒材料とＡｌ2Ｏ3－ＺｒＯ2粉末との合計量１００質量部に対する活性炭の混合比率（質量部）、触媒コート層における空隙率、ハニカム体基材の細孔内における触媒コート層の充填率、ハニカム体基材の平均細孔径（μｍ）、セル壁の厚さ（μｍ）、気孔率（％）、及び交点Ｐにおける累積頻度（％）を表４に示す。
　また、試料１７～２０についても、実施例１と同様に、ＨＣ転化率を測定し、また触媒コート層の剥離の評価を行った。その結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 　表４より知られるごとく、交点Ｐにおける累積頻度が８０％以上となるようにハニカム体基材と触媒スラリーと組み合わせて作製した試料１７～１９の触媒担持体は、触媒コート層がハニカム体基材の細孔内に４０体積％以上で充填されており、触媒コート層の剥がれがなく、排ガスに対する浄化性能に優れている。一方、交点Ｐにおける累積頻度が８０％未満となるに作製した試料２０の触媒担持体は、触媒コート層がハニカム体基材の細孔内に十分に充填されておらず、触媒コート層に剥がれが発生し、排ガスに対する浄化性能が不十分である。
　このように上記した試料を含む複数の試料を検討した結果、触媒コート層のみを形成した場合においても、空隙率５０～６３体積％（５３体積％～６３体積％の範囲がより好ましい）で細孔内への充填率４０体積％以上（尚、充填率は５７～８５体積％の範囲がより良く、７４～８５体積％の範囲がさらに良い）の触媒コート層を形成することにより、触媒コート層の剥がれがなく、優れた触媒浄化性能を発揮できる触媒担持体を提供することができる。そして、交点Ｐにおける累積頻度が８０％以上となるようにハニカム体基材と触媒スラリーと組み合わせを決定することにより、空隙率５０～６３体積％で細孔内への充填率４０体積％以上の触媒コート層を有する触媒担持体を容易に得ることができる。また、３０点以上のＳＥＭ写真を観察した結果、図５のように触媒コート層に均一な空隙が形成されていると推定する。
　１　触媒担持体
　２　ハニカム体基材
　２１　セル壁
　２２　セル
　３　触媒コート層

Claims (7)

  1. 　格子状に配設されたセル壁と該セル壁に区画された複数のセルとを有する気孔率４０～６０体積％の多孔質のハニカム体基材の少なくとも上記セル壁に、排ガスに対する浄化性能を有する触媒コート層を担持してなる触媒担持体において、
    　上記触媒コート層は、空隙率が５０～６３体積％の多孔体からなり、
    　上記触媒コート層は、上記セル壁の表面に担持されていると共に、上記セル壁の細孔内に充填率４０体積％以上で充填されていることを特徴とする触媒担持体。
  2. 　請求項１に記載の触媒担持体において、上記触媒コート層は、アルミナからなる担持層と、該担持層に担持された助触媒粒子と、該助触媒粒子に担持された貴金属触媒とからなることを特徴とする触媒担持体。
  3. 　請求項１又は２に記載の触媒担持体において、上記セル壁の表面に形成された上記触媒コート層上に、排ガスに対する浄化性能を有し、上記触媒コート層とは触媒成分が異なる被覆触媒層を積層形成してなることを特徴とする触媒担持体。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒担持体において、上記触媒コート層における多孔体の空隙率は、５３体積％～６３体積％の範囲であることを特徴とする触媒担持体。
  5. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒担持体において、上記触媒コート層の上記ハニカム体基材のセル壁の細孔内への充填率は、５７～８５体積％の範囲であることを特徴とする触媒担持体。
  6. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒担持体において、上記触媒コート層の上記ハニカム体基材のセル壁の細孔内への充填率は、７４～８５体積％の範囲であることを特徴とする触媒担持体。
  7. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒担持体の製造方法において、
    　焼成後に上記触媒コート層を形成する触媒材料と焼失材料とが分散された触媒スラリーに、上記ハニカム体基材を浸漬する浸漬工程と、
    　該浸漬工程後の上記ハニカム体基材を乾燥し、焼成することにより、上記触媒コート層を形成する焼成工程とを有し、
    　上記浸漬工程においては、上記ハニカム体基材の細孔径と細孔の累積頻度（但し細孔径の大きい側からの累積頻度）との関係を示す細孔分布図と、上記触媒スラリー中の粒子の粒径と、上記触媒スラリー中の粒子の累積頻度（但し粒径の小さい側からの累積頻度）との関係を示す粒度分布図との交点における累積頻度が８０％以上となるように、上記ハニカム体基材と上記触媒スラリーとの組み合わせを決定することを特徴とする触媒担持体の製造方法。
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