凈化廢氣的催化劑載體、其制備方法和凈化廢氣的催化器的制造方法
【專利說明】?jī)艋瘡U氣的催化劑載體、其制備方法和凈化廢氣的催化器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年2月11日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2014-0015625的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及用于凈化廢氣的催化劑載體、其制備方法、和用于凈化廢氣的催化器。
【背景技術(shù)】
[0004]在車輛廢氣中的有害物質(zhì)包括未燃燒的HC、CO、以及通過高溫燃燒產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)。因?yàn)樗杏善桶l(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛產(chǎn)生包含有害物質(zhì)的廢氣。由于車輛的數(shù)量逐年增加，世界上的很多國(guó)家嚴(yán)格規(guī)范廢氣量，并強(qiáng)化燃料效率標(biāo)準(zhǔn)。因此，所有的車輛需要用于抑制有害物質(zhì)的產(chǎn)生或凈化有害物質(zhì)的的裝置。一種車輛用的催化器被稱為三元催化器，因?yàn)樗趸疌O和HC以將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，并同時(shí)還原NOx以轉(zhuǎn)化為無害的氮和氧。用于凈化汽車廢氣的后處理催化器，其通過在多孔蜂窩上涂布氧化物和貴金屬的催化劑組分制備，制備該涂料層的代表方法可包括水熱合成法、洗滌涂布法等等。
[0005]水熱合成法是通過接種生長(zhǎng)或氣相合成的直接合成方法，并具有對(duì)基材有較強(qiáng)的粘附的優(yōu)點(diǎn)。然而，其生成物通過復(fù)雜的過程制備，并具有極致密的結(jié)構(gòu)，因此，只存在晶粒間的孔以限制材料的擴(kuò)散。
[0006]洗滌涂布法是制備用于凈化車輛廢氣的后處理催化劑涂料層的代表性的方法，并包括將多孔蜂窩浸入漿料，空氣噴涂以除去過量漿料，并將其干燥和燒制。在這種情況下，粘結(jié)劑通常用于改進(jìn)與基材的粘附，現(xiàn)成的催化劑容易以相對(duì)簡(jiǎn)單的方法涂布，并且所得到的結(jié)構(gòu)具有容易擴(kuò)散性材料的特性，從而使得生成物與催化劑接觸。
[0007]使用洗滌涂布的技術(shù)包括:使用用于凈化廢氣的催化劑，其包括中間層和催化劑層的雙層以及沸石催化劑(KR10-0213818)，所述中間層包括洗滌涂布材料，所述催化劑層位于中間層上并與洗滌涂布材料混合；使用用于凈化廢氣的催化劑，其包括HC吸附層，設(shè)置在HC吸附層上的三路催化劑層，以及在HC吸附層和三路催化劑層之間、整體地涂有CO低溫氧化層的催化劑層，以改進(jìn)低溫下的活性(KR2011-0055024);在對(duì)載體表面提供S12薄層以防止載體裂縫之后通過涂布包括K2O的催化劑改進(jìn)耐久性的技術(shù)，從而防止鉀導(dǎo)致的載體結(jié)構(gòu)的破損(KR2003-0056792)等等。
[0008]但是，僅包括簡(jiǎn)單的蒸發(fā)過程的常規(guī)技術(shù)難以控制孔隙率和形態(tài)，以降低反應(yīng)物之間的擴(kuò)散距離。
[0009]公開于本發(fā)明的背景部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的各個(gè)方面針對(duì)提供具有用于材料擴(kuò)散的良好的孔隙率和良好的孔形狀的用于凈化廢氣的催化劑載體。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)方面，用于凈化廢氣的催化劑載體可包括具有多個(gè)室路徑(cellpath)的基材和陶瓷涂料層，所述多個(gè)室路徑由室屏障肋(cell barrier rib)分隔，所述陶瓷涂料層位于室路徑的內(nèi)表面上，其中所述陶瓷涂料層包括排列在廢氣流動(dòng)方向上的多孔層狀結(jié)構(gòu)。
[0012]陶瓷涂料層在短軸上可具有約2 μ m至約25 μ m的平均孔長(zhǎng)度。
[0013]陶瓷涂料層在長(zhǎng)軸上可具有約0.1mm至約20mm的平均孔長(zhǎng)度。
[0014]陶瓷涂料層可具有約0.5 μ m至約20 μ m的孔間的平均壁厚。
[0015]陶瓷涂料層可包括氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化硅-氧化鋁、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋁-二氧化鈦、二氧化硅-二氧化鈦、二氧化硅-氧化鋯、二氧化鈦-氧化鋯、或它們的組合。
[0016]所述基材包括堇青石、絲光沸石、莫來石、α -氧化鋁、β -氧化鋁、Y -氧化鋁、硅鋁酸鹽、尖晶石、硅酸鎂、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化鈰、二氧化硅、鐵-鉻合金、不銹鋼、或它們的組合。
[0017]在本發(fā)明的另一方面，制備用于凈化廢氣的催化劑載體的方法可包括:制備包括多個(gè)室路徑的基材和陶瓷漿料，所述多個(gè)室路徑由室屏障肋分隔；將基材浸入陶瓷漿料以用陶瓷漿料涂布基材；除去過量陶瓷漿料；通過在垂直于基材的方向上提供溫度梯度，在一個(gè)方向上冷凍在基材上形成的陶瓷漿料涂料層；從在一個(gè)方向上被冷凍的陶瓷漿料涂料層中除去溶劑晶體；和熱處理所述陶瓷漿料涂料層。
[0018]所述基材可包括堇青石、絲光沸石、莫來石、α -氧化鋁、β -氧化鋁、Y -氧化鋁、硅鋁酸鹽、尖晶石、硅酸鎂、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化鈰、二氧化硅、鐵-鉻合金、不銹鋼、或它們的組合。
[0019]陶瓷漿料可包括氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化硅-氧化鋁、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋁-二氧化鈦、二氧化硅-二氧化鈦、二氧化硅-氧化鋯、二氧化鈦-氧化鋯、或它們的組合。
[0020]以陶瓷漿料的總重量計(jì)，在陶瓷漿料中陶瓷的量為約lwt%至約40wt%。
[0021]以陶瓷漿料的總重量計(jì)，在陶瓷漿料中陶瓷的量為約10wt%至約35wt%。
[0022]陶瓷漿料可具有約9.5cP至約50cP的粘度。
[0023]陶瓷漿料可具有約25cP至約45cP的粘度。
[0024]除去過量陶瓷漿料通過氣刀或真空吸引進(jìn)行，所述氣刀或真空吸引以約20kg/cm2至約50kg/cm2的壓力進(jìn)行。
[0025]在一個(gè)方向上冷凍陶瓷漿料涂料層通過使得液氮在廢氣流動(dòng)的方向上直接在基材上流動(dòng)而進(jìn)行，或者通過將基材垂直地置于冷卻基材上以通過液氮冷凍而進(jìn)行。
[0026]在約-100°C至約_20°C的范圍內(nèi)提供溫度梯度。
[0027]制備陶瓷漿料還包括加入添加劑，所述添加劑選自粘結(jié)劑、分散劑、酸溶液、或其組合。
[0028]以100重量份在陶瓷漿料中的陶瓷計(jì)，以約0.1重量份至約10重量份混合所述添加劑。
[0029]除去溶劑晶體通過凍干或浸蝕進(jìn)行。
[0030]在本發(fā)明的另一方面，用于凈化廢氣的催化器包括用于凈化廢氣的催化劑載體以及催化劑。
[0031]本發(fā)明可提供具有用于材料擴(kuò)散的良好的孔隙率和良好的孔形狀的用于凈化廢氣的催化劑載體，包括定向冷卻結(jié)晶的制備用于凈化廢氣的催化劑載體的方法，以及包括所述催化劑載體的用于凈化廢氣的催化器。
[0032]下面討論本發(fā)明的其它方面和優(yōu)選的具體實(shí)施方案。
[0033]通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體描述，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更為具體地變得清楚或得以闡明。
【附圖說明】
[0034]圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方案的制備用于凈化廢氣的催化劑載體的方法的示意圖。
[0035]圖2為顯示通過常規(guī)制備方法得到的用于凈化廢氣的催化劑載體的橫截面表面的掃描電子顯微鏡照片。
[0036]圖3-5為顯示圖2中所示的用于凈化廢氣的催化劑載體的涂料層的表面的掃描電子顯微鏡照片。
[0037]圖6-9為顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方案的用于凈化廢氣的催化