废气净化催化剂的制作方法_2

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换而言之,意味着在空隙的周围存在凹凸。如 此,若在空隙的周围存在凹凸,则接触到空隙的内周面的气体发生扩散和混合,因此可以提 高催化剂层中的气体的扩散性和混合性。
[0048] 从所述观点出发,对于本催化剂层而言,在上述关系式(1)中,"L/^/hS)1/2"的值 为2以上的空隙优选占全部空隙中的50个数%以上,进一步优选的是,其中更优选占50个 数%以上或70个数%以下,其中特别优选占50个数%以上或60个数%以下。
[0049] 另一方面,关于空隙的尺寸,在其空隙截面积中,假设为正圆而求出的平均空隙半 径优选为1〇Μ?~20μηι。
[0050] 此时,对于本催化剂层的空隙截面积而言,由于形状为无定形,因此将空隙假设为 正圆来算出平均空隙半径。
[0051] 本催化剂层的空隙截面积中的平均空隙半径为ΙΟμπι~20μπι意味着平均空隙径大。 若该平均空隙半径为1〇μπι以上,则可以确保气体的主要的流通路,不仅如此,还可以确保作 为气体扩散的支流的空隙,因此可以提高气体向催化剂层深层部的扩散性。另外,若该平均 空隙半径为20μπι以下,则可以确保用于催化剂反应区域的较小的空隙,因此可以提高净化 性能。
[0052]由此,从这种观点出发,假设为正圆而求出的平均空隙半径优选为12μπι~16μπι,其 中特别优选为14μηι以上或16μηι以下。
[0053]为了如上所述制备本催化剂层内的空隙的形状和尺寸,可以举出例如下述方法: 使用平均粒径的比率为2.0以上的两种无机多孔质颗粒粉末,制备浆料,并且提高该浆料的 粘度使该粘度非常大,之后进行涂布、速干。但是并不限于该方法。
[0054] (较大的空隙的存在比例)
[0055] 在本催化剂层中,每1.0 X 104μπι2的催化剂层截面积,优选存在2.0个以上具有1.96 X103Wii2以上的截面积的空隙。
[0056]截面积为1·96Χ103μπι2以上的空隙是指,若换算为正圆状的空隙,相当于半径25μπι 以上的截面积的空隙的较大的空隙。若每1.OX 104wn2的催化剂层截面积存在2.0个以上这 种较大的空隙,则较大的空隙连通,气体的主要的流通路进一步扩大,可以进一步提高气体 的扩散性,由此废气成分和催化剂成分的接触性得以提高,贵金属得到有效地利用,因此可 以进一步提尚净化能力。
[0057]从所述观点出发,每l.OXIOVi2的催化剂层截面积,具有1·96Χ103μπι 2以上的截 面积的空隙存在2.0个以上、其中优选2.3个以上、其中特别优选2.5个以上。
[0058] 如此,为了使每1.0 Xl〇Vi2的催化剂层截面积中存在2.0个以上具有1.96 Χ103μ m2以上的截面积的空隙,可以举出下述方法:例如使用平均粒径的比率为2.0以上、特别优 选3.5以上的两种无机多孔质颗粒粉末,制备浆料,并且提高该浆料的粘度使该粘度非常 大,之后进行涂布、速干。但是并不限于该方法。
[0059](本催化剂层的厚度)
[0060]从层形成和抗剥离性的观点出发,本催化剂层的平均厚度优选为10M1~500μπι、其 中更优选为50μηι以上或300μηι以下、其中进一步优选为50μηι以上或200μηι以下。
[0061](无机多孔质颗粒)
[0062] 本催化剂层含有粒度不同的两种以上的无机多孔质颗粒。
[0063] 此时,为了在本催化剂层内形成如上所述的空隙,相对于一种无机多孔质颗粒的 平均粒径,其它种类的无机多孔质颗粒的平均粒径优选为2倍以上、其中更优选为3倍以上 或6倍以下、其中进一步优选为4倍以上或5倍以下。
[0064] 作为构成本催化剂层的无机多孔质颗粒,可以举出例如选自由二氧化硅、氧化铝 和二氧化钛化合物组成的组中的化合物的多孔质颗粒,更具体而言,可以举出例如由选自 氧化铝、二氧化娃、二氧化娃-氧化铝、氧化铝-娃酸盐类、氧化铝-氧化错、氧化铝-氧化络和 氧化铝-二氧化铈的化合物构成的多孔质颗粒。
[0065] 作为其中的氧化铝,可以适当地使用比表面积大于50m2/g的氧化铝、例如γ氧化 铝、δ氧化铝、Θ氧化铝、α氧化铝。其中,优选使用γ氧化铝、δ氧化铝或Θ氧化铝。需要说明的 是,关于氧化错,为了提尚耐热性,可以含有微量的La。
[0066]优选的是,利用碱土金属氧化物、二氧化硅、二氧化锆或稀土类的氧化物预先使上 述氧化铝的晶格稳定化。
[0067]另外,作为无机多孔质颗粒,可以含有OSC材料、即具有储氧能力(OSC: Oxygen Storage Capacity)的助催化剂(0SC材料)。
[0068] 作为所述0SC材料,可以举出例如铈化合物、锆化合物、二氧化铈·氧化锆复合氧 化物等。
[0069] 需要说明的是,粒度不同的两种以上的无机多孔质颗粒可以为由相同材质构成的 两种以上的无机多孔质颗粒,也可以为由不同材质构成的两种以上的无机多孔质颗粒。
[0070] 其中,作为较大粒径的无机多孔质颗粒而优选的是包含二氧化硅、氧化铝的颗粒 等,特别优选二氧化硅、氧化铝颗粒。作为较小的粒径的无机多孔质颗粒而优选的是包含二 氧化铈、氧化锆的0SC材料颗粒,特别优选二氧化铈、氧化锆颗粒。
[0071] 作为优选的一例,可以举出下述无机多孔质颗粒的组合:其由通过激光衍射散射 式粒度分布测定法求出的D50为15μηι~40μηι的颗粒粉末和该D50为Ιμπι~ΙΟμπι的复合氧化物 颗粒粉末构成,其中,氧化铝颗粒粉末的D50比二氧化铈?氧化锆复合氧化物颗粒粉末的 D50大2倍以上、其中优选大3倍以上。
[0072](催化剂活性成分)
[0073]作为本催化剂层所含有的催化剂活性成分、即显示催化剂活性的金属金属,可以 举出例如:钯、钼、铭、金、银、?了、铱、镍、铺、钴、铜、铁、猛、锇、锁等金属。
[0074]其中,优选包含铂、铑、钯。
[0075]本催化剂层中的催化剂活性成分的含量优选为本催化剂层的0.1~10质量%、其 中更优选为〇. 1质量%以上或7质量%以下、其中进一步优选为0.1质量%以上或5质量%以 下。
[0076](稳定剂和其它成分)
[0077] 本催化剂层可以包含稳定剂、粘结剂和其它成分。
[0078] 作为稳定剂,可以举出例如碱土金属或碱金属。其中,可以选择选自由镁、钡、硼、 钍、铪、硅、钙和锶组成的组中的金属中的一种或两种以上。其中,从PdO x被还原的温度最 高、即不易被还原的方面考虑,优选钡。
[0079] 另外,可以包含粘结剂成分等公知的添加成分。
[0080] 作为粘结剂成分,可以使用无机系粘结剂、例如氧化铝溶胶等水溶性溶液。
[0081] <基材>
[0082] 作为本催化剂中使用的基材的材质,可以举出陶瓷等耐火性材料或金属材料。 [0083]作为陶瓷制基材的材质,可以举出耐火性陶瓷材料,例如堇青石、堇青石-α-氧化 铝、氮化硅、锆莫来石、锂辉石、氧化铝-二氧化硅-氧化镁、硅酸锆、硅线石(si 11 imani te)、 硅酸镁、锆石、透锂长石(petalite)、a-氧化铝和硅铝酸盐类等。
[0084] 作为金属制基材的材质,可以举出耐火性金属,例如不锈钢或其它以铁为母体的 适当的耐蚀性合金等。
[0085] 基材的形状可以举出蜂窝状、颗粒状、球状。
[0086] 作为蜂窝材料,可以使用例如陶瓷等堇青石质的蜂窝材料。另外,也可以使用由铁 素体系不锈钢等金属材料构成的蜂窝。
[0087] 使用蜂窝形状的基材的情况下,例如可以使用整装型基材,其在基材内部具有大 量的平行且微细的气体流通路、即通道,从而使流体在基材内部流通。此时,可以利用湿涂 等将催化剂组合物涂布于整装型基材的各通道内壁表面,从而形成催化剂层。
[0088] <制法>
[0089] 作为制造本催化剂的方法的一例,可以举出下述方法:使用粒径不同的两种无机 多孔质颗粒粉末来制备浆料,并且提高该浆料的粘度使该粘度非常大,进行涂布、速干。
[0090] 此时,作为粒径不同的两种无机多孔质颗粒粉末,平均粒径的比率优选为2.0以 上,其中更优选为3.5以上,其中进一步优选为4.0以上。例如可以使用二氧化铈-氧化锆颗 粒粉末、和相对于二氧化铈-氧化锆颗粒粉末平均粒径为2倍以上的氧化铝颗粒粉末。
[0091] 具体而言,可以举出下述方法等:将平均粒径不同的两种无机多孔质颗粒粉末、催 化剂活性成分、根据需要的0SC材料、稳定化材料、粘结剂和水等混合、搅拌,制备得到浆料, 将得到的浆料湿涂于例如陶瓷蜂窝体等基材,对其进行烧制,在基材表面形成本催化剂层。 但是并不限于该方法。
[0092] 此时,从使空隙为非圆形且增大该空隙的观点出发,浆料粘度优选调整为5,000~ 40,000cp,其中更优选调整为5,000cp以上或35,000cp以下、其中进一步优选调整为5, OOOcp以上或30,000cp以下。
[0093] 另外,作为涂布浆料后进行速干的方法,优选的是,按照热风在空隙内流通的方 式,将100~200°C左右的热风直接吹附至涂布面,一边除去水分一边进行快速干燥。
[0094] 但是,用于制造本催化剂的方法可以采用公知的所有方法,并不限于上述示例。
[0095] <语句的说明>
[0096] 本说明书中,在表述为"X~Y"(X、Y为任意数字)的情况下,只要没有特别声明则包 括"X以上Υ以下"的含义、以及"优选大于X"或"优选小于Υ"的含义。
[0097] 另外,在表述为"X以上"(Χ为任意数字)或"Υ以下"(Υ为任意数字)的情
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