蜂窩過濾器及其制造方法、以及鈦酸鋁系陶瓷及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及蜂窩過濾器及其制造方法、以及鈦酸鋁系陶瓷及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 蜂窩過濾器用于從包含被捕集物的流體中去除該被捕集物，例如被用作用于捕集 從柴油發(fā)動機等內(nèi)燃機所排出的尾氣中包含的碳顆粒等微細顆粒的陶瓷過濾器(柴油顆粒 過濾器：Diesel Particulate Filter)。蜂窩過濾器具有被分隔壁隔開的彼此平行的多個 流路，多個流路之中的一部分一端和多個流路之中的其余一端被封口。作為構成這種蜂窩 過濾器的蜂窩結構體，例如已知有下述專利文獻1和2記載的結構體。
[0003] 出于促進所捕集的碳顆粒等的燃燒這一目的，有時使柴油顆粒過濾器負載有負載 于γ氧化鋁催化劑的貴金屬催化劑等。另外，尾氣通常在被供給至柴油顆粒過濾器之前 被供給至氧化催化劑，尾氣中的烴被氧化去除。但是，有時也會因氧化催化劑而導致烴的 氧化去除不充分。因此，出于使未被氧化催化劑完全氧化的烴進行吸附和燃燒這一目的， 有時使柴油顆粒過濾器在負載前述貴金屬催化劑的基礎上還負載沸石。這樣的負載有催 化劑的柴油顆粒過濾器被稱為催化劑化柴油顆粒過濾器（Catalyzed Diesel Particulate Filter)。
[0004] 另外，作為對尾氣中包含的N0x進行分解的方法，已知有利用氨通過下述式（2)~
[4] 之類的反應分解NOx的方法。該方法由于利用氨選擇性地還原NO x，因此被稱為氨SCR (Selective Catalytic Reduction:選擇性催化劑還原)。氨如下述式（1)所示那樣，可以 通過將脲水在高溫下進行水解來生成。使用由脲生成的氨來分解尾氣中的NO x的方式被稱 為脲SCR。
[0005] CO (NH2) 2+H20 - 2NH3+C02 (I) 4NH3+4N0+02- 4N 2+6H20 (2) 2NH3+N0+N02- 2N 2+3H20 (3) 8NH3+6N02-7N2+12H20 (4) 另外，作為SCR，還已知有將烴用作還原劑的烴SCR。
[0006] 對于柴油汽車而言，為了利用SCR而有效地進行NOx的還原，可以使用負載有沸石 的蜂窩結構體。另外，作為沸石，為了提高NO x還原性，可以使用與銅離子等金屬離子進行 了離子交換的金屬離子交換沸石。該SCR用蜂窩結構體與柴油顆粒過濾器被串聯(lián)配置，從 而構筑尾氣凈化系統(tǒng)。另一方面，從節(jié)省空間化和低成本化的觀點出發(fā)，還提出了在柴油顆 粒過濾器的分隔壁表面負載金屬離子交換沸石從而兼具SCR的功能和柴油顆粒過濾器的 功能這兩者的蜂窩過濾器(例如參照專利文獻3)。
[0007] 現(xiàn)有技術文獻 專利文獻 專利文獻1 :日本特開2006-239603號公報 專利文獻2 :日本特開2001-46886號公報 專利文獻3 :日本特開2010-227767號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的問題 然而，負載有催化劑的蜂窩過濾器如上所述地通過燃燒來去除碳顆粒等時，存在暴露 于高溫而使催化劑容易產(chǎn)生劣化這一問題。
[0009] 本發(fā)明的目的在于，提供可抑制暴露于高溫時的催化劑劣化的蜂窩過濾器及其制 造方法、以及、鈦酸鋁系陶瓷及其制造方法。
[0010] 用于解決問題的手段 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下蜂窩過濾器，其為具備分隔壁和催化劑的蜂窩過 濾器，所述分隔壁形成彼此平行的多個流路，所述催化劑負載于上述分隔壁的表面的至少 一部分和/或上述分隔壁的細孔內(nèi)部的至少一部分，上述蜂窩過濾器具有第一端面、以及 位于該第一端面相反側(cè)的第二端面，上述多個流路具有上述第二端面?zhèn)鹊亩瞬勘环饪诘亩?個第一流路、以及上述第一端面?zhèn)鹊亩瞬勘环饪诘亩鄠€第二流路，用下述組成式（I)表示上 述分隔壁中的八1、1%、11、5丨、似、1(、0 &和51'的元素組成比時， AI2 (I-X)MgxTi (1+y)〇5+aAl203+bSi02+cNa 20+dK20+eCaO+fSrO(I) X 滿足 〇〈x〈l ;y 滿足 〇· 5x〈y〈3x ;a 滿足 0· Ix < a〈2x ;b 滿足 0· 05 < b < 0· 4 ;c 和 d 滿足0〈（c+d);c、d、e 和 f 滿足0·5〈 {(c+d+e+f)/b}X100〈10。
[0011] 上述蜂窩過濾器由于分隔壁具有上述特定的組成，因此，即使負載于分隔壁的催 化劑被暴露于高溫時，也能夠抑制催化劑的劣化。
[0012] 另外，在上述蜂窩過濾器中，優(yōu)選的是，上述分隔壁的粉末X射線衍射光譜中不出 現(xiàn)表示結晶性二氧化硅含有相的峰。通過使分隔壁不含結晶性二氧化硅含有相，從而難以 在高溫下分解、容易變得穩(wěn)定。
[0013] 在上述蜂窩過濾器中，上述催化劑優(yōu)選包含沸石。通過使催化劑包含沸石，在用作 蜂窩過濾器還具備SCR功能的蜂窩過濾器時，能夠提高NO x*解能力，另外，在用作催化劑 化柴油顆粒過濾器時，能夠提高烴吸附性能。
[0014] 本發(fā)明還提供蜂窩過濾器的制造方法，所述蜂窩過濾器具備：形成彼此平行的多 個流路的分隔壁、以及負載于上述分隔壁的表面的至少一部分和/或上述分隔壁的細孔內(nèi) 部的至少一部分的催化劑，其具有第一端面、以及位于該第一端面相反側(cè)的第二端面，上述 多個流路具有上述第二端面?zhèn)鹊亩瞬勘环饪诘亩鄠€第一流路、以及上述第一端面?zhèn)鹊亩瞬?被封口的多個第二流路，用下述組成式（I)表示上述分隔壁中的Al、Mg、Ti、Si、Na、K、Ca和 Sr的元素組成比時， AI2 (I-X)MgxTi (1+y)〇5+aAl203+bSi02+cNa 20+dK20+eCaO+fSrO(I) X 滿足 〇〈x〈l ;y 滿足 〇· 5x〈y〈3x ;a 滿足 0· Ix < a〈2x ;b 滿足 0· 05 < b < 0· 4 ;c 和 d 滿足0〈（c+d);c、d、e和f滿足0. 5〈 {(c+d+e+f)/b} X100〈10,該蜂窩過濾器的制造方法 包括如下工序： 對原料混合物進行成形和煅燒來得到蜂窩煅燒體的工序，所述原料混合物包含鋁源、 鎂源、鈦源、硅源、造孔劑、粘結劑和溶劑，上述鋁源中的Na2O和K2O的總量為0. 001質(zhì)量％ 以上且0. 25質(zhì)量％以下，上述鎂源中的Na2O和K2O的總量為0.0 Ol質(zhì)量％以上且0. 25質(zhì) 量％以下，上述鈦源中的Na2O和K2O的總量為0. 001質(zhì)量％以上且0. 25質(zhì)量％以下，且上 述硅源中的Na2O和K2O的總量為0. 001質(zhì)量％以上且0. 25質(zhì)量％以下；以及 將所述催化劑負載于上述蜂窩煅燒體的上述分隔壁表面的至少一部分和/或前述分 隔壁的細孔內(nèi)部的至少一部分而得到上述蜂窩過濾器的工序。
[0015] 根據(jù)上述制造方法，能夠有效地制造具有上述構成的蜂窩過濾器。
[0016] 在上述蜂窩過濾器的制造方法中，上述硅源優(yōu)選包含95質(zhì)量％以上的SiO2。由此， 雜質(zhì)的影響變小、容易控制分隔壁的組成。
[0017] 在上述蜂窩過濾器的制造方法中，上述硅源優(yōu)選包含90質(zhì)量％以上的非晶質(zhì)相。 由此，制造蜂窩過濾器時的娃源反應性提尚，容易制造具有均勾含娃相的蜂窩過濾器。
[0018] 上述蜂窩過濾器的制造方法優(yōu)選包括在使上述催化劑負載之前清洗上述蜂窩煅 燒體的工序。由此，能夠去除分隔壁表面的含硅相，能夠進一步抑制催化劑的劣化。
[0019] 上述蜂窩過濾器的制造方法中，上述蜂窩煅燒體的清洗優(yōu)選利用pH9以上的堿溶 液進行。由此，容易去除分隔壁表面的含硅相。
[0020] 上述蜂窩過濾器的制造方法中，上述催化劑優(yōu)選包含沸石。通過使催化劑包含沸 石，在用作蜂窩過濾器還具備SCR功能的蜂窩過濾器時，能夠提高NO x*解能力，另外，在用 作催化劑化柴油顆粒過濾器時，能夠提高烴吸附性能。
[0021] 本發(fā)明還提供鈦酸鋁系陶瓷，其中，用下述組成式（I)表示Al、Mg、Ti、Si、Na、K、 Ca和Sr的元素組成比時， AI2 (I-X)MgxTi (1+y)〇5+aAl203+bSi02+cNa 20+dK20+eCaO+fSrO(I) X 滿足 〇〈x〈l ;y 滿足 〇· 5x〈y〈3x ;a 滿足 0· Ix < a〈2x ;b 滿足 0· 05 < b < 0· 4 ;c 和 d 滿足0〈（c+d);c、d、e 和 f 滿足0·5〈 {(c+d+e+f)/b}X100〈10。
[0022] 上述鈦酸鋁系陶瓷即使在負載于該陶瓷的催化劑被暴露于高溫的情況下，也能夠 抑制催化劑的劣化，因此作為催化劑載體是有用的。
[0023] 上述鈦酸鋁系陶瓷的粉末X射線衍射光譜中優(yōu)選不出現(xiàn)表示結晶性二氧化硅含 有相的峰。通過使鈦酸鋁系陶瓷不含結晶性二氧化硅含有相，從而在高溫下難以分解、容易 變得穩(wěn)定。
[0024] 本發(fā)明還提供鈦酸鋁系陶瓷的制造方法，其包括對原料混合物進行煅燒從而得到 鈦酸鋁系陶瓷的工序，所述原料混合物包含鋁源、鎂源、鈦源和硅源，上述鋁源中的Na 2O和 K2O的總量為0. 001質(zhì)量％以上且0. 25質(zhì)量％以下，上述鎂源中的Na2O和K2O的總量為 0. 001質(zhì)量％以上且0. 25質(zhì)量％以下，上述鈦源中的Na2O和K2O的總量為0. 001質(zhì)量％以 上且0. 25質(zhì)量％以下，且上述硅源中的Na2O和K2O的總量為0. 001質(zhì)量％以上且0. 25質(zhì) 量％以下， 所述鈦酸鋁系陶瓷在用下述組成式（I)表示Al、Mg、Ti、Si、Na、K、Ca和Sr的元素組成 比時， AI2 (I-X)MgxTi (1+y)〇5+aAl203+bSi02+cNa 20+dK20+eCaO+fSrO(I) X 滿足 〇〈x〈l ;y 滿足 〇· 5x〈y〈3x ;a 滿足 0· Ix < a〈2x ;b 滿足 0· 05 < b < 0· 4 ;c 和 d 滿足0〈（c+d);c、d、e 和 f 滿足0·5〈 {(c+d+e+f)/b}X100〈10。
[0025] 根據(jù)上述制造方法，能夠有效地制造具有上述構成的鈦酸鋁系陶瓷。
[0026] 上述鈦酸鋁系陶瓷的制造方法中，上述硅源優(yōu)選包含95質(zhì)量％以上的SiO2。由此， 雜質(zhì)的影響變小、容易控制鈦酸鋁系陶瓷的組成。