蜂窩結(jié)構(gòu)體及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及蜂窩結(jié)構(gòu)體。更詳細地，涉及用于凈化從柴油機排出的廢氣的蜂窩結(jié) 構(gòu)體。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽油機的廢氣凈化技術(shù)是以在理論空燃比下運轉(zhuǎn)的引擎與同時凈化HC · CO · NOx的三元催化劑的技術(shù)為前提的。另一方面，由于柴油機在氧過剩的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，因此上述三 元催化劑無法發(fā)揮功能，在氧過剩的氣氛中，不能還原N0X。
[0003] 作為在氧過剩的氣氛中還原NOx的技術(shù)，有選擇性催化還原（SCR)的技術(shù)。選擇 性催化還原（SCR)是指使用氨作為還原劑來還原NOx的技術(shù)。該技術(shù)是作為對從發(fā)電廠等 固定排出源排出的廢氣進行凈化的技術(shù)而開發(fā)的，使用了二氧化鈦-氧化釩系催化劑。以 下，有時將選擇性催化還原中使用的催化劑稱為"SCR催化劑"。所謂"SCR"是"Selective Catalytic Reduction" 的簡稱。
[0004] 已經(jīng)尋求以高效率凈化從柴油機排出的NOx，對將從固定排出源排出的廢氣的凈 化技術(shù)適用于柴油車輛進行了研宄。開發(fā)了與三元催化劑同樣地在堇青石蜂窩上擔(dān)載二 氧化鈦-氧化釩系催化劑的技術(shù)（專利文獻1)、與固定排出源用催化劑同樣地將二氧化 鈦-氧化釩系催化劑成形為蜂窩形狀的技術(shù)（專利文獻2)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本特公平8-11194號公報
[0008] 專利文獻2 :日本專利第2675321號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的課題
[0010] 就SCR催化劑而言，作為其催化劑成分，"以氧化鈦為主成分并含有氧化鎢及氧 化釩的催化劑"受到關(guān)注。這樣的催化劑存在的問題是：即使使用了如在專利文獻1中記 載的那樣的、對催化劑的擔(dān)載量、催化劑的粒徑、構(gòu)成蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁的開口率、微細孔 量進行調(diào)節(jié)的技術(shù)，也難以抑制催化劑從隔壁剝離。其理由如下所述。首先，現(xiàn)有的由堇 青石構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)體的熱膨脹系數(shù)為〇.〇8Xl(T6/°C (550°C)左右。而另一方面，涂覆 了"以氧化鈦為主成分并含有氧化鎢及氧化釩的催化劑"的蜂窩結(jié)構(gòu)體的熱膨脹系數(shù)變?yōu)?0.35X1(T7°C (550°C)，在涂覆上述催化劑前后，其熱膨脹系數(shù)大幅變化。即，通過涂覆上 述催化劑，由堇青石構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)體的熱膨脹系數(shù)增大。其原因推測為是由于上述催化 劑的熱膨脹系數(shù)是比堇青石的熱膨脹系數(shù)更高的值（具體而言是6. OX KT6/°C、550°C )。 由此可知，在使用上述催化劑時，即使使用專利文獻1中記載的技術(shù)，在抑制催化劑從隔壁 剝離方面也存在極限。因此，對于即使在擔(dān)載上述催化劑那樣的熱膨脹系數(shù)較高的催化劑 的情形下，也能有效地抑制催化劑從隔壁剝離的新技術(shù)的開發(fā)，有著很高的期望。
[0011] 本發(fā)明就是鑒于上述問題而完成的。本發(fā)明提供一種蜂窩結(jié)構(gòu)體，其能夠適合于 作為用來對從柴油機等內(nèi)燃機或各種燃燒裝置排出的廢氣進行凈化的催化劑擔(dān)載、過濾器 而使用。特別地，本發(fā)明提供一種蜂窩結(jié)構(gòu)體，其即使在擔(dān)載以氧化鈦為主成分并含有氧化 鎢及氧化釩的催化劑這樣的熱膨脹系數(shù)較高的催化劑時，也能有效地抑制催化劑從隔壁剝 離。
[0012] 解決課題的方法
[0013] 為了上述課題，本發(fā)明提供以下的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
[0014] [1] 一種蜂窩結(jié)構(gòu)體，其具備柱狀的蜂窩結(jié)構(gòu)部，該蜂窩結(jié)構(gòu)部具有劃分形成多個 孔格的隔壁，該多個孔格成為流體的流路并從第一端面延伸至第二端面；所述隔壁由多孔 體構(gòu)成，該多孔體具有骨料和以在所述骨料間形成細孔的狀態(tài)將所述骨料彼此結(jié)合的結(jié)合 材料；所述骨料含有熔融二氧化硅粒子，所述結(jié)合材料含有玻璃，所述多孔體中的SiO2的含 有比例為70質(zhì)量％以上，且所述多孔體的40~800°C的熱膨脹系數(shù)是1. 5~6. 0 X 10_6/°C。
[0015] [2]如所述[1]所記載的蜂窩結(jié)構(gòu)體，所述隔壁的氣孔率為10~60%。
[0016] [3]如所述[1]或[2]所記載的蜂窩結(jié)構(gòu)體，作為所述結(jié)合材料的所述玻璃內(nèi)包含 堿金屬，所述多孔體中含有的所述堿金屬的質(zhì)量比例為1~10質(zhì)量％。
[0017] [4]如所述[1]~[3]任一項所記載的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其進一步包括以氧化鈦為主成 分并含有氧化鎢及氧化釩的催化劑，該催化劑擔(dān)載于所述隔壁的表面及形成于所述隔壁的 細孔的內(nèi)部中的至少一方上。
[0018] [5]制造所述[1]所記載的蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法，其具備：
[0019] 調(diào)制成形原料的工序，所述成形原料含有成為骨料的熔融二氧化硅粒子的粉末和 成為結(jié)合材料的玻璃料，
[0020] 對所述成形原料進行混煉，形成坯土的工序，
[0021] 將所述坯土擠出成形，制作蜂窩成形體的工序，以及
[0022] 對所述蜂窩成形體進行燒成，制作蜂窩結(jié)構(gòu)體的工序，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體具備蜂窩 結(jié)構(gòu)部，所述蜂窩結(jié)構(gòu)部具有由多孔體構(gòu)成的隔壁。
[0023] [6]如所述[5]所記載的制造方法，所述熔融二氧化硅粒子為SiO^純度為95質(zhì) 量％以上的粒子。
[0024] [7]如所述[5]或[6]所記載的制造方法，所述成形原料中含有的原料粉末中的所 述熔融二氧化硅粒子的配合比例為20~80質(zhì)量％。
[0025] [8]如所述[5]或[6]所記載的制造方法，所述成形原料中含有的原料粉末中的所 述玻璃料的配合比例為20質(zhì)量％~80質(zhì)量％。
[0026] [9]如所述[5]或[6]所記載的制造方法，所述玻璃料由鋁硅酸鹽玻璃或鈉鈣玻璃 構(gòu)成。
[0027] [10]如所述[5]或[6]所記載的制造方法，所述熔融二氧化硅粒子的中值粒徑為 5 ~80 μ m〇
[0028] [11]如所述[5]或[6]所記載的制造方法，所述玻璃料的中值粒徑為80 μ m以下。
[0029] [12]如所述[5]或[6]所記載的制造方法，所述成形原料還含有選自高嶺土、粘土 及陶瓷碎粒所組成的組中的至少1種。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其蜂窩結(jié)構(gòu)部的隔壁由多孔體構(gòu)成，該多孔體具有骨料和 以在該骨料間形成細孔的狀態(tài)將骨料彼此結(jié)合的結(jié)合材料。而且，該多孔體中，骨料含有熔 融二氧化硅粒子，結(jié)合材料含有玻璃。本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體中，多孔體中的3102的含有比 例為70質(zhì)量％以上，且該多孔體的40~800°C的熱膨脹系數(shù)為1. 5~6. 0 X 10_7°C。本發(fā) 明的蜂窩結(jié)構(gòu)體能夠適合于作為用于對從柴油機等內(nèi)燃機或各種燃燒裝置排出的廢氣進 行凈化的催化劑擔(dān)載、過濾器來使用。特別地，本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體與現(xiàn)有的由堇青石構(gòu)成 的蜂窩結(jié)構(gòu)體相比，蜂窩結(jié)構(gòu)體的熱膨脹系數(shù)增大。因此，即使在擔(dān)載以氧化鈦為主成分并 含有氧化鎢及氧化釩的催化劑這樣的熱膨脹系數(shù)較高的催化劑時，也能夠有效地抑制催化 劑隨著溫度的變化而從隔壁剝離。此外，本發(fā)明中的"抑制催化劑剝離的效果"在很大程度 上源于構(gòu)成隔壁的多孔體材料的熱膨脹系數(shù)，因而與隔壁的厚度、該隔壁的氣孔率等有關(guān) 的制約難以產(chǎn)生，提高了蜂窩結(jié)構(gòu)體的設(shè)計自由度。
【附圖說明】
[0032] 圖1是從流入端面?zhèn)扔^察本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的一個實施方式時的示意立體圖。
[0033] 圖2是從流入端面?zhèn)扔^察圖1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體時的示意平面圖。
[0034] 圖3是顯示圖1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的、平行于孔格延伸方向的斷面的示意斷面圖。
[0035] 圖4是示意性顯示構(gòu)成隔壁的多孔體的放大示意圖。
[0036] 圖5是從流入端面?zhèn)扔^察本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的其他實施方式時的示意立體圖。
[0037] 圖6是從流入端面?zhèn)扔^察圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體時的示意平面圖。
[0038] 圖7是顯示圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的、平行于孔格延伸方向的斷面的示意斷面圖。
[0039] 符號說明
[0040] 1、31 :隔壁，2、32 :孔格，3、33 :外周壁，4、34 :蜂窩結(jié)構(gòu)部，7 :骨料，8 :結(jié)合材料， 9 :細孔，10 :多孔體，11、41 :第一端面（端面），12、42 :第二端面（端面），35 :催化劑，100、 200 :蜂窩結(jié)構(gòu)體。
【具體實施方式】
[0041] 以下，參照附圖詳細說明用來實施