专利名称：排气净化过滤器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使用钛酸铝的排气净化过滤器及其制造方法。
背景技术：
以往，在净化从内燃机、特别是从柴油发动机所排出的排气所包含的颗粒状物质(PM:particulate matter)中，使用柴油微粒除去装置(DPF:diesel particulate filter)等。PM的燃烧温度高达550 650°C，因为在PM的燃烧中需要高温，所以作为在DPF等中使用的多孔质材料，为了不引起由使用温度范围的热冲击产生的疲劳，要求低热膨胀性且耐热冲击性优异的材料。从满足这样的性能且熔点高出发，钛酸铝被期待作为在DPF等中使用的多孔质材料，进行着各种开发。
另一方面，因为在PM的燃烧中需要高温，所以在DPF中载附催化剂、在低温使PM稳定地燃烧的方法备受关注。催化剂载附是在制作DPF后，通过在包含催化剂颗粒的溶液中含浸或涂布包含催化剂颗粒的溶液来进行，在DPF壁面和DPF壁内的细孔中形成催化剂层。但是，由于因催化剂层产生闭塞的细孔，导致连接的细孔之间独立、排气通路减少，作为结果，存在PM燃烧效率下降的问题。
在专利文献I中，为了不损害钛酸铝具有的高熔点、低热膨胀性，得到具有高强度、对反复的热经历而机械强度的劣化少的钛酸铝烧结体，提出了烧制在钛酸铝中添加氧化镁和氧化硅所得到的混合物的方案。
在专利文献2中公开了使用柱状钛酸铝制造排气过滤器，提出制造如下排气过滤器的方案，该排气过滤器中，柱状颗粒的长度方向为负的热膨胀系数时，与长度方向垂直的方向为正的热膨胀系数，或者柱状颗粒的长度方向为正的热膨胀系数时，与长度方向垂直的方向为负的热膨胀系数。但是，没有公开柱状钛酸铝的具体的制造方法。另外，也没有公开关于柱状形状的长径比等具体形状。
为了解决由于在DPF壁面和DPF壁内的细孔中形成催化剂层而PM的燃烧效率下降的问题，在专利文献3中提出在将规定量的球状的造孔剂、柱状的造孔剂和无机粘合剂添加在催化剂中进行混合得到的浆料中浸溃载体的方法。但是，由于催化剂进入微裂缝，而存在引起热膨胀系数增大的问题。还存在载附催化剂的DPF生产效率不良的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平1-249657号公报
专利文献2:日本特开平9-29023号公报
专利文献3:日本特开2009-663号公报发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于在制作排气净化过滤器后，不用在包含催化剂颗粒的溶液中含浸或涂布包含催化剂颗粒的溶液，而以简便的方法载附催化剂，提供PM的燃烧效率高、热膨胀系数低且耐热性优异的排气净化过滤器及其制造方法。
用于解决课题的方法
技术领域：
本发明的发明人等为了解决上述课题而反复深入研究，结果发现烧制包含柱状钛酸铝颗粒和催化剂原料的混合物的成形体，而使催化剂载附于钛酸铝表面，由此提供PM燃烧效率高、热膨胀系数低且耐热性优异的排气净化过滤器，从而完成了本发明。更具体而言，本发明提供如下的排气净化过滤器。
本发明的排气净化过滤器，其特征在于，其是通过烧制使催化剂原料附着于表面的平均长径比(=数均长轴直径/数均短轴直径)为1.3以上的柱状钛酸铝颗粒而形成的，在钛酸铝的表面载附通过烧制时的热处理而由催化剂原料所形成的催化剂。
本发明的排气净化过滤器的制造方法，能够制造上述本发明的排气净化过滤器，该制造方法的特征在于，包括:制作平均长径比(=数均长轴直径/数均短轴直径)为1.3以上的柱状钛酸铝颗粒的工序；将包含柱状钛酸铝颗粒和催化剂原料的混合物挤出成形，制作过滤器成形体的工序；和对过滤器成形体进行热处理，烧制柱状钛酸铝颗粒，并且对催化剂原料进行热处理，形成催化剂，由此制作在钛酸铝的表面载附有催化剂的排气净化过滤器的工序。
在本发明中使用的柱状钛酸铝颗粒的平均长径比更优选为1.5以上，平均长径比的上限值没有特别限定，一般为5以下。
在本发明中，柱状钛酸铝颗粒的数均短轴直径优选为10 μ m以下。数均短轴直径更优选为5 IOym的范围内。另外，数均长轴直径优选为7 17 μ m的范围内。
柱状钛酸铝颗粒的数均长轴直径和数均短轴直径，例如能够由流动式颗粒图像分析装置测定。
在本发明中，在钛酸铝的表面载附的催化剂，优选为包含如下复合氧化物的催化齐U，该复合氧化物含有碱金属和碱土金属中的至少I种并含有Al、S1、Ti和Zr中的至少I种。作为这样的催化剂，例如，可以列举在以下表I中表示的催化剂。
[表I ]
权利要求
1.一种排气净化过滤器,其特征在于: 其是通过烧制使催化剂原料附着于表面的平均长径比为1.3以上的柱状钛酸铝颗粒而形成的，其中，所述平均长径比=数均长轴直径/数均短轴直径， 在钛酸铝的表面载附有通过所述烧制时的热处理而由所述催化剂原料形成的催化剂。
2.如权利要求1所述的排气净化过滤器，其特征在于: 所述催化剂包含含有碱金属和碱土金属中的至少I种与Al、S1、Ti和Zr中的至少I种的复合氧化物。
3.如权利要求1或2所述的排气净化过滤器，其特征在于: 所述排气净化过滤器是烧制由挤出成形所成形的过滤器成形体而得到的，所述排气净化过滤器在挤出方向的30 800°C之间的热膨胀系数为1.0X10_6 / °C以下。
4.如权利要求1 3中任一项所述的排气净化过滤器，其特征在于:所述排气净化过滤器是烧制由挤出成形所成形的过滤器成形体而得到的，所述排气净化过滤器的C轴相对于挤出方向的结晶取向比为0.7以上。
5.如权利要求1 4中任一项所述的排气净化过滤器，其特征在于:气孔率为40% 60%。
6.一种排气净化过滤器的制造方法，用于制造权利要求1 5中任一项所述的排气净化过滤器，所述制造方法的特征在于，包括: 制作平均长径比为1.3以上的柱状钛酸铝颗粒的工序，其中，所述平均长径比=数均长轴直径/数均短轴直径； 将包含所述柱状钛酸铝颗粒和所述催化剂原料的混合物挤出成形，制作过滤器成形体的工序；以及 对所述过滤器成形体进行热处理，烧制所述柱状钛酸铝颗粒，并且对所述催化剂原料进行热处理，形成催化剂，由此制作在钛酸铝的表面载附有所述催化剂的排气净化过滤器的工序。
7.如权利要求6所述的排气净化过滤器的制造方法，其特征在于: 所述催化剂原料包含碱金属盐和碱土金属盐中的至少I种化合物，并包含铝源、硅源、钛源和锆源中的至少I种。
全文摘要
本发明提供颗粒状物质(PM)的燃烧效率高、热膨胀系数低且耐热性优异的排气净化过滤器及其制造方法。该排气净化过滤器的特征在于，其是通过烧制使催化剂原料附着于表面的平均长径比(＝数均长轴直径／数均短轴直径)为1.3以上的柱状钛酸铝颗粒而形成的，在钛酸铝的表面载附有通过在烧制时的热处理而由催化剂原料形成的催化剂。
文档编号B01D53/94GK103153465SQ20118004819
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月22日 优先权日2010年10月4日
发明者森宏仁, 三岛隆宽, 福田匡晃, 福冈佐千绪 申请人:大塚化学株式会社