出口涂覆的陶瓷蜂窝体及其制造方法与流程

出口涂覆的陶瓷蜂窝体及其制造方法
[0001]
相关申请
[0002]
本申请要求于2018年5月4日提交的题为“coated ceramic honeycomb bodies and methods of manufacturing same(涂覆的陶瓷蜂窝体及其制造方法)”的第62/667,369号美国临时专利申请(代理人卷宗号sp18-143pz)的优先权，其通过引用全文纳入本文。
技术领域
[0003]
本说明书涉及用于从流体物流(例如发动机排气流)过滤颗粒的包括堵塞的蜂窝体的微粒过滤器。


背景技术：

[0004]
常规壁流式蜂窝过滤器包括陶瓷蜂窝体，该陶瓷蜂窝体包含具有由多孔壁限定的纵向平行通道的蜂窝结构。通道是端部堵塞的，以在进口和出口端面形成塞物的棋盘状图案。端部在进口端面堵塞并且在出口端面开放的通道被称为出口通道，而端部在出口端面堵塞而在进口端面开放的通道被称为进口通道。在常规的通道构造中，在任一端面处的开放通道与堵塞通道的比值基本上为1:1。
[0005]
在操作时，排气或其他载有微粒的物流通过进口通道进入壁流式蜂窝过滤器，被压迫通过附近的多孔壁而从进口通道进入到出口通道，并且通过出口通道离开，其中，多孔壁起到过滤壁的作用并且从物流中保留下一部分微粒。
[0006]
陶瓷蜂窝体可以负载有催化剂以在物流离开蜂窝体之前，减少排气流的污染物，例如，so
x
、no
x
、烃和/或一氧化碳。特别地，在一些陶瓷蜂窝中，选择性催化还原(scr)催化剂可作为载体涂料(wash coat)的组分施涂于过滤壁。
[0007]
概述
[0008]
在本公开的一个或多个实施方式中，提供了一种经涂覆的陶瓷蜂窝体。所述经涂覆的陶瓷蜂窝体包括蜂窝结构，所述蜂窝结构包括相交的多孔壁的基质，以形成多个轴向延伸的通道，所述多个轴向延伸的通道中的至少一些被堵塞以形成进口通道和出口通道，其中，出口通道的总表面积大于进口通道的总表面积，并且其中，一些多孔壁是将进口通道与出口通道分离的过滤壁，并且一些多孔壁是非过滤壁，并且其中，催化剂优先设置在非过滤壁上。
[0009]
在本公开的一个或多个实施方式中，提供了一种经涂覆的陶瓷蜂窝体。所述经涂覆的陶瓷蜂窝体包括蜂窝结构，所述蜂窝结构包括相交的多孔壁的基质，以形成多个轴向延伸的通道，所述多个轴向延伸的通道中的至少一些在出口端上被堵塞以形成进口通道，以及在进口端上被堵塞以形成出口通道，其中，出口通道的至少一些多孔壁包括非过滤壁，并且出口通道的表面积比进口通道的总表面积大两倍或更多，并且选择性催化还原催化剂优先位于出口通道内并且优先设置在非过滤壁上。
[0010]
在本公开的一个或多个实施方式中，提供了一种经催化剂涂覆的陶瓷蜂窝体，或者经涂覆的陶瓷蜂窝体。所述经催化剂涂覆的蜂窝体或经涂覆的蜂窝体包括蜂窝结构，所
述蜂窝结构包括相交的多孔壁的基质，其形成多个轴向延伸的通道，所述多个轴向延伸的通道中的至少一些在出口端处被堵塞以形成进口通道，以及在进口端处被堵塞以形成出口通道，并且其中，一些出口通道的截面积比至少一些进口通道106的更大，并且该较大的出口通道包括非过滤壁，并且含有催化剂的载体涂料优先设置在非过滤壁上并且包括0.2≤cr≤0.8，其中cr是涂覆比，其定义为在过滤壁之上和之内的含催化剂的载体涂料的平均负载％除以在非过滤壁之上和之内的含催化剂的载体涂料的平均负载％。
[0011]
在本公开的一个或多个实施方式中，提供了一种经涂覆的蜂窝体。所述经涂覆的蜂窝体包括蜂窝结构，所述蜂窝结构包括相交的多孔壁的基质，以形成多个轴向延伸的通道，所述多个轴向延伸的通道中的至少一些在出口端上被堵塞以形成进口通道，以及在进口端上被堵塞以形成出口通道，其中，至少一些出口通道含有填料材料，并且选择性催化还原催化剂优先位于填料材料内。
[0012]
在本公开的一个或多个实施方式中，提供了一种浆料涂覆设备。所述浆料涂覆设备包括：提供气体源的泵；面衬垫(collar)，其在经湿法涂覆的蜂窝体周围提供气密性密封；导管，其提供从泵到面衬垫的连接；以及储器，其被构造用于捕获被泵所产生的气流从经湿法涂覆的蜂窝体推出的含催化剂的浆料。
[0013]
在本公开的一个或多个实施方式中，提供了第一种催化剂涂覆的方法。该催化剂涂覆的方法包括：提供堵塞的多孔蜂窝体，其具有进口通道和出口通道，其中，至少一些出口通道包括过滤壁和非过滤壁；使出口通道和非过滤壁经受含催化剂的浆料；以及提供从进口通道到出口通道的气流，以移除过滤壁上的至少一些含催化剂的浆料，从而提供优先负载到非过滤壁上的含催化剂的浆料。
[0014]
在本公开的其他方法实施方式中，提供了第二种对蜂窝体进行催化剂涂覆的方法。该第二种催化剂涂覆的方法包括：提供堵塞的多孔蜂窝体，其包括进口通道和出口通道，至少一些出口通道包括过滤壁和非过滤壁；提供含催化剂的浆料的来源；向进口通道施加真空以将含催化剂的浆料吸到至少一些的过滤壁和非过滤壁中；以及提供从进口通道到出口通道的气流，以从过滤壁移除一些含催化剂的浆料，从而使含催化剂的浆料优先负载在非过滤壁上。
[0015]
根据本公开的这些实施方式和其他实施方式提供了多个其他特征和方面。根据以下具体实施方式、权利要求书和附图，实施方式的其他特征和方面将变得更加明显。
[0016]
附图简要说明
[0017]
采用附图以帮助进一步理解本公开内容，其纳入说明书中并构成说明书的一部分，附图显示了本公开内容的实施方式，与说明书一起用来解释本公开内容。
[0018]
图1根据本公开的一个或多个实施方式，示意性例示了陶瓷蜂窝体的透视图。
[0019]
图2示意性例示了显示出图1所示的陶瓷蜂窝体的进口端面的平面图。
[0020]
图3示意性例示了显示出图1所示的陶瓷蜂窝体的出口端面的平面图。
[0021]
图4a示意性例示了显示出沿着图3的剖面线4a-4a截取的截面的截面侧视图。
[0022]
图4b根据本公开的一个或多个实施方式，示意性例示了显示出陶瓷蜂窝体的进口端面的平面图，其中，一些通道是未堵塞的穿通通道。
[0023]
图4c示意性例示了显示出沿着图4b的剖面线4c-4c截取的截面的截面侧视图。
[0024]
图5根据一个或多个实施方式，示意性例示了浆料涂覆设备的侧视平面图，所述浆
料涂覆设备被构造成从过滤壁移除至少一些含催化剂的浆料，并且优先涂覆蜂窝体内的非过滤壁。
[0025]
图6a根据一个或多个实施方式，示意性例示了设置在浆料涂覆设备中的蜂窝体的截面侧视图，其示出了从过滤壁移除含催化剂的浆料，并且优先涂覆蜂窝体的非过滤壁。
[0026]
图6b根据一个或多个实施方式，示意性例示了浆料涂覆设备的一个替代性实施方式的侧视平面图，所述浆料涂覆设备被构造成从蜂窝体内的过滤壁移除含催化剂的浆料。
[0027]
图7a根据一个或多个实施方式例示了制造经涂覆的陶瓷蜂窝体的第一种方法的流程图。
[0028]
图7b根据一个或多个实施方式例示了制造经涂覆的陶瓷蜂窝体的第二种方法的流程图。
[0029]
图8-26示意性例示了显示出在蜂窝体的其他实施方式中的可重复的单元孔道的一部分出口端面的放大平面图。
具体实施方式
[0030]
如上所述，常规陶瓷蜂窝体可以包括含催化剂的载体涂料，例如，在载体涂料内的选择性催化还原(scr)催化剂。在常规实践中，载体涂料或者可以作为载体涂料设置在蜂窝体的多孔过滤壁上，或者沉积在进口通道和出口通道的多孔过滤壁的孔内，或者既设置在壁上又沉积在孔内。当常规过滤器的scr催化剂作为载体涂料来提供给进口通道时，进口通道的有效流动面积可能随着过滤壁上的载体涂料的厚度增加而减小。所得到的有效流动面积和开口正面面积(ofa)的减小可导致经常规涂覆的陶瓷蜂窝体上的压降增加，并且使系统的背压相应增加。当含scr催化剂的载体涂料沉积在常规过滤器的多孔过滤壁的孔内时，由于需要高的催化剂负载来提供no
x
的适当还原(例如，当使用scr催化剂时)，进口通道的有效流动面积仍可能减小，但是减小更少的量。另外，随着过滤壁的孔内的催化剂负载增加，主体的烟炱和烟灰储存容量减小，这是因为原本可用于收集烟炱和烟灰颗粒的孔如今可能被载体涂料部分或完全填充。最终，包含经scr催化剂涂覆的蜂窝体的常规蜂窝过滤器中的烟炱被动再生可能受到限制。该限制可能是由于在过滤壁中存在scr催化剂的缘故，因为流出物流中的一部分二氧化氮(no2)将与蜂窝过滤器的进口通道内的scr催化剂而非微粒物质相互作用。
[0031]
因此，根据本文所述的一个或多个实施方式，提供了优先涂覆的蜂窝体，例如，其与含scr催化剂的载体涂料或含其他催化剂的载体涂料一起使用，就如与优先涂覆这种蜂窝体的非过滤壁的方法一样。经涂覆的蜂窝体(例如，多孔陶瓷蜂窝体)可包括出口通道，其总表面积大于进口通道的总表面积。进口通道和出口通道包括多孔壁。经涂覆的陶瓷蜂窝体的一些多孔壁是将进口通道与出口通道分开的过滤壁，而一些多孔壁是非过滤壁。非过滤壁可分离相邻的出口通道，再分出口通道，或者延伸到出口通道中(如鳍片)。在一个方面中，催化剂(例如，含scr催化剂的载体涂料或含其他催化剂的载体涂料)可以主要施涂于并且设置在出口通道的非过滤壁中，因此留有更大部分的进口通道的过滤壁自由捕获微粒过滤器内的微粒，降低背压，并且提高进口通道和过滤壁中捕获的烟炱的被动再生。
[0032]
在一些实施方式中，经涂覆的陶瓷蜂窝体可以包括进口通道和出口通道，出口通道的总表面积可以大于进口通道的总表面积。例如，经涂覆的陶瓷蜂窝体可包括相交的多
孔壁的基质，其形成多个轴向延伸的通道，其中，所述多个轴向延伸的通道中的至少一些被堵塞以形成进口通道和出口通道。出口通道的总表面积可以大于进口通道的总表面积。scr催化剂优先位于出口通道内，并且优先设置在其非过滤壁上。scr催化剂可以作为载体涂料的均匀组分来施涂。在一些实施方式中，将载体涂料选择性地施涂在出口通道的壁上，并且选择性施涂在出口通道的非过滤壁的孔内，其中，以重量计的负载％在非过滤壁上比在过滤壁上更高。
[0033]
在一些实施方式中，仅位于出口通道内的非过滤壁能够使出口通道比进口通道包含更高的总表面积。在这样的实施方式中，可以优先对出口通道内的非过滤壁施涂和提供催化剂(例如scr催化剂)。术语“优先”在本文中意为在任何出口通道内，非过滤壁相比于过滤壁施涂有相对更多的载体涂料(按平均计)，因此施涂有相对更多的scr催化剂。过滤壁中的载有scr催化剂的载体涂料的相对减少可降低穿过过滤壁的压降，并且scr催化剂优先定位在出口通道内的非过滤壁上可以提高烟炱的被动再生能力，同时还增加了对nox的催化效率。提供了多种其他实施方式。
[0034]
根据一些实施方式，经涂覆的陶瓷蜂窝体可包括进口通道和出口通道，它们的尺寸和形状相似，其中，出口通道多于进口通道。例如，壁可以限定在进口通道和出口通道二者的截面上延伸的正方形图案。替代性地，进口通道的形状可以不同于出口通道。在一些实施方式中，壁可以限定在出口通道的截面上延伸的正方形图案，以及在进口通道的截面上延伸的正方形图案(图2-3、4b-4c、8、11、13、18-21和23-25)，其中，出口通道的总表面积大于进口通道的总表面积。又例如，壁可以限定在进口通道的截面上延伸的矩形图案以及在出口通道的截面上延伸的正方形图案(图10)。又例如，壁可以限定在进口通道的截面和出口通道的截面上延伸的三角形图案(图16)，其中，出口通道被非过滤壁再分以提供比进口通道更大的表面积。本文描述了各种变化形式。壁在进口通道和出口通道上的这些各种构造可以提供增加的等静压强度，并且允许载体涂料优先负载在非过滤壁上。
[0035]
根据其他实施方式，经涂覆的陶瓷蜂窝体可以包括出口通道内的非过滤壁，它们以各种不同的构造来布置。例如，非过滤壁可以连接到过滤壁的相对角，从而以例如x形构造限定出口通道的部分(图8和9b)。在另一个实例中，非过滤壁可连接跨越至少一些过滤壁的不同的相对中点，从而以十字形或y或t形构造限定至少一些出口通道(图3、4b、9a、10、16、20、22)。在另一个实例中，非过滤壁可连接跨越过滤壁或非过滤壁的不同相对中点，从而限定至少一些出口通道(图9a、13-15、26)。出口通道内的各种构造的非过滤壁的存在可以进一步提高等静压强度，以及提供更大的面积用于施涂含催化剂的载体涂料(例如，含scr催化剂的载体涂料)。提供了多种其他实施方式。
[0036]
图1是根据一个实施方式所述的包含塞物的陶瓷蜂窝体的透视图。陶瓷蜂窝体100包括进口面102(图2)和出口面104(图3)。陶瓷蜂窝体100的蜂窝结构包括多个平行的进口通道106和出口通道108，它们由多孔过滤壁105限定。在过滤壁105和主体100的外周处可以形成表层103。表层可挤出或之后施加(在烧制后施加)。在一些实施方式中，可以用塞物107在蜂窝体100的进口面102(图2)处以棋盘图案堵塞出口通道108。类似地，可以用塞物307在蜂窝体100的出口面104处以棋盘图案堵塞进口通道106。
[0037]
图2是示意性示出了图1所示的经涂覆的陶瓷蜂窝体100的进口面102的平面端面图。如上所述，出口通道108在蜂窝体100的进口面102上被堵塞。结果，在使用时，载有微粒
的物流可通过进口通道106进入蜂窝体100，进口通道106在蜂窝过滤器100的进口面102上开放。进口通道106和出口通道108通过多孔过滤壁105分离。
[0038]
图3是示意性示出了图1所示的经涂覆的陶瓷蜂窝体100的出口面104的平面端面图。如上所述，进口通道108在蜂窝体100的出口面104上被塞物307堵塞。结果，通过进口面102上的进口通道106进入蜂窝体100的气流穿过过滤壁105并进入到出口通道108中，并且在经涂覆的陶瓷蜂窝体100的出口面104处离开。随着载有微粒的气流穿过过滤壁105，颗粒被捕集在过滤壁105上或之内，并且可以相对较高的过滤效率(例如，>99％)从气流移除。
[0039]
在图2中，过滤壁105显示为限定了在进口通道106的截面上延伸的正方形图案，以及限定了在出口通道108的截面上延伸的正方形图案。在进口通道106和出口通道108上可以实施过滤壁105的另外构造，例如本文所示的那些。任选地，过滤壁105可被布置成提供横截面为其他多边形的进口通道和出口通道。
[0040]
至少部分由过滤壁105限定的出口通道108可以包括非过滤壁305，在所示的实施方式中，其将出口通道108分离以及再分成子通道。非过滤壁305增加了出口通道108的总表面积，使得经涂覆的陶瓷蜂窝体100的出口通道108的总表面积大于进口通道106的总表面积。
[0041]
在一些实施方式中，出口通道的总表面积与进口通道106的总表面积的比值可在1.2至4.0的范围内。在另外的实施方式中，出口通道108的总表面积比进口通道106的总表面积大两倍或更多倍。另外，在一些实施方式中，出口通道108的总表面积与进口通道106的总表面积的比值可在2.0至3.0的范围内。
[0042]
催化材料或催化剂(例如，scr催化剂)可以优先施涂于非过滤壁305，从而通过过滤壁105上的载体涂料负载(和催化剂负载——例如scr催化剂负载)最小化而有助于降低过滤壁105上的压降。催化剂可以作为载体涂料425的组分施涂在非过滤壁305的表面上，或者可以沉积在非过滤壁305的孔内，或者既施涂在表面上又沉积在孔内。
[0043]
在图3中，非过滤壁305显示为连接跨越过滤壁105的不同的相对中点，从而限定了在所示取向上，位于出口通道108中的十字形构造的非过滤壁305。在出口通道108内可以实施另外的非过滤壁305构造，如本文所示和所构想的。
[0044]
图4a是示意性显示出沿着图3的剖面线4a-4a截取的截面的截面侧视图。在所示实施方式中，进口面102在每个出口通道108处包括塞物107。类似地，出口面104在每个进口通道106处包括塞物307。进口通道106和出口通道108通过多孔过滤壁105分离。随着载有微粒的物流从进口通道106到出口通道108，过滤壁105过滤载有微粒的物流中的颗粒。一旦该物流穿过了过滤壁105并留下大百分比的烟炱和其他颗粒，并且进入了出口通道108，则该物流通过催化反应与含催化剂的载体涂料425(例如，含scr催化剂的载体涂料)相互作用，所述含催化剂的载体涂料425优先被涂覆在出口通道108中，并且优先负载在非过滤壁305上。本文所用的短语“优先负载在非过滤壁上”意为负载在非过滤壁305的外表面上或者负载在非过滤壁305内的孔的表面上，或者既负载在非过滤壁305的外表面上又负载在非过滤壁305内的孔的表面上。短语“优先负载”还意为以重量计，含催化剂的载体涂料425被非过滤壁305担载的载体涂料负载大于被过滤壁105担载的载体涂料负载。值得注意的是，一些更少量的含催化剂的载体涂料425可能仍被过滤壁105担载，但是按重量计，其平均比非过滤壁305担载更小的程度。因此，穿过过滤壁的背压可得到降低，或者对于相同背压下的强度，
可增加壁厚度。
[0045]
图4b和4c示意性例示了经涂覆的蜂窝体100p的另一个实施方式。经涂覆的蜂窝体100p包括蜂窝结构，所述蜂窝结构包括形成多个轴向延伸的通道的相交多孔壁基质。所述多个轴向延伸的通道中的至少一些在出口端104上被堵塞以形成进口通道106，至少一些在进口端102上被堵塞以形成出口通道108，其中，出口通道108的至少一些多孔壁包括过滤壁105，并且一些包括非过滤壁305。进一步地，至少一些通道包括未被堵塞的穿通通道410。穿通通道410在进口端102或出口端104处或在进口端102与出口端104之间未被堵塞，并且为流出材料(例如排气)提供了直接通过经涂覆的蜂窝体100p的路径。穿通通道410在此处可进一步包括非过滤壁305p。由于穿通通道410的存在，在经涂覆的蜂窝体100p上的背压可非常低。背压可通过调整穿通通道410的数目来控制。然而，随着提供更多的穿通通道410，过滤效率变差。这种类型的经涂覆的蜂窝体100p可与本文所述的另一种经涂覆的蜂窝体100p或任何其他经涂覆的蜂窝体结合使用，或者与位于下游的常规过滤器结合使用，以提供分层次的烟炱收集。
[0046]
含催化剂的载体涂料425(例如，选择性催化还原催化剂或其他催化剂)优先位于出口通道108内，并且优先负载在其非过滤壁305上。含催化剂的载体涂料425(例如，选择性催化还原催化剂或其他催化剂)也可位于穿通通道410内，例如，位于其非过滤壁305p上。在初始的涂覆载体涂料期间，可用粘附遮罩在进口端102处堵塞穿通通道410，然后移除。
[0047]
相比于通道的总数，穿通通道410的百分比可在2％至33％的范围内，例如，在图4b和4c中例示了20％。其他百分比也是可能的。可以对穿通通道410的数目进行选择，以控制背压和过滤效率。在一些实施方式中，出口通道108的总表面积大于进口通道106的总表面积。
[0048]
图5根据一个实施方式，示意性例示了浆料涂覆设备500的侧视示意图，所述浆料涂覆设备500操作性地用于从陶瓷蜂窝体100内的过滤壁105移除含催化剂的涂料(例如，含催化剂的浆料524)。浆料涂覆设备500可包括泵532、导管534、衬垫538和捕集池540。浆料涂覆设备500还可包括扩展器536。扩展器536可包括浅的内锥角(例如，<15度)。泵532提供了气流(例如空气流)，其按路径经由导管534到达扩展器536。可使用可提供空气源和空气流的任何合适的泵，例如，正排量空气泵(例如，活塞泵、隔膜泵、齿轮泵或叶轮泵等)。衬垫538附接于经湿法涂覆的蜂窝体100w的表层103，并且在其周围提供基本气密的密封，所述经湿法涂覆的蜂窝体100w的出口通道108之前经受过含催化剂的浆料524(例如，含scr催化剂的浆料)。衬垫538的表面可提供与扩展器536的密封接触，使得从泵532流动的气流可通过导管534，并且通过扩展器536，同时扩展气流以与经湿法涂覆的蜂窝体100w的进口面102的暴露正面区域基本上重合。气流接着继续通过进口通道106，通过经湿法涂覆的蜂窝体100w的过滤壁105，并且进入到出口通道108中。在一些实施方式中，一些浆料524可从出口通道108离开并且进入到捕集池540附近的区域中。捕集池540可位于经湿法涂覆的蜂窝体100w的出口面104附近。捕集池540被构造用于捕获从过滤壁105排出的浆料524，该浆料已经通过气流经由经湿法涂覆的蜂窝体100w的出口通道108推出。任何过量浆料524可被捕集并收集在捕集池540的储器542(或者储器542与捕集池540连接)中，以在浆料涂覆过程中再次使用。由于在非过滤壁305上几乎没有压差，因此气流从中移除较少的含催化剂的浆料524，由此使得相比于过滤壁105，在非过滤壁305上有优先的浆料负载(更高的平均重量负载)。相反，
由于在过滤壁105上有压降，因此，气流从中移除至少一些浆料524。在一些实施方式中，气流可以沿着过滤器长度轴向分布浆料，使得在该步骤期间，浆料524不能够从经湿法涂覆的蜂窝体100w流出，因为其均被吸取并沿着非过滤壁305分布。
[0049]
可通过任何合适的方法将浆料524施涂于蜂窝体100以形成经湿法涂覆的蜂窝体100w。该施涂可以是用浆料524填充出口通道108，但浆料524不填充进口通道105。该填充可通过将出口端104浸没或暴露于浆料524的来源，然后使浆料524吸到出口通道108中来实现。这可通过在将出口端浸没在浆料524的来源中的同时，对进口端102施加适当真空来实现。任选地，一旦填充，则可由泵向出口端104施加气压。作为(通过向进口端102施加真空或者向出口端104施加压力的)涂覆过程的部分，一定量的浆料524可能被吸到或推到过滤壁105的孔隙中。同样地，作为填充过程或进行中的吸取的一部分，可涂覆非过滤壁305，并且一定部分的浆料524至少可以通过毛细管作用被吸入到非过滤壁305中。在一些实施方式中，经湿法涂覆的蜂窝体100w可先经受浆料524，然后再安装到图5的衬垫538中，或者任选地可插入到图6b的浆料移除设备中并接着如参考图6b所示和所述进行填充。
[0050]
在图5的实施方式中，在填充操作后以及在过滤壁105中提供了一定量浆料524之后，可将进口端102暴露于一定的气流，该气流足以从过滤壁105吹送至少一些浆料524并且可能从出口通道108的通道移除一些浆料524，而由于在非过滤壁315上缺少压差，因此浆料524可保持在非过滤壁305的孔隙中及非过滤壁305的表面上。在用浆料524涂覆并从过滤壁105清除浆料后，可干燥和煅烧经涂覆的蜂窝体。
[0051]
在一些实施方式中，过滤壁105与非过滤壁305之间的相对载体涂料负载(限定了在煅烧后优先的载体涂料负载的程度)可通过方程1表示为涂覆比(cr):
[0052]
cr＝wlf/wlnf方程1
[0053]
其中，
[0054]
wlf是以重量计，在过滤壁105上和之内的平均载体涂料负载，单位为gm/l，并且
[0055]
wlnf是以重量计，在非过滤壁305上和之内的平均载体涂料负载，单位为gm/l。
[0056]
根据实施方式，cr可以是cr≤0.8，或者cr例如可以在0.2至0.8的范围内。如果cr大于0.8，则在过滤壁105的孔中有太多的载体涂料，因此增加了背压等。从过滤壁105的孔结构中全部消除载体涂料是期望的，但是难以实践。
[0057]
图6b根据一个实施方式，示意性例示了浆料涂覆设备600的一个替代性实施方式的侧视平面图，所述浆料涂覆设备600操作性地用于涂覆，然后从陶瓷蜂窝体100内的过滤壁105移除含催化剂的浆料(例如，含scr催化剂的浆料524)，但是优先地涂覆出口通道108的非过滤壁305。浆料涂覆设备600可包括可逆泵632，导管534、634，衬垫538、638和储器642。
[0058]
可逆泵632可提供可逆气流(例如空气流)，其按路径经由导管534到达衬垫538以及从衬垫538流动。可以包括可含有浅的内锥角(例如，<15度)的扩展器536、636，从而能够有显著的气体流过蜂窝体的进口面102的全部进口通道106。衬垫538、638可附接于蜂窝体的表层103并且在表层103周围提供基本上气密的密封。以第一流动方向645操作泵632产生了真空，其通过导管634从储器642吸取浆料524并且进入到蜂窝体的含非过滤壁305的出口通道108中，其还将至少一些浆料524吸到至少一部分的过滤壁105中以形成经湿法涂覆的蜂窝体100w。浆料524的吸取可以继续，直到达到一定的压力或其他预定条件(例如，预定的
时间)，这些压力和预定条件指示将合适量的浆料524吸到过滤壁105的开放且互连的孔隙中。
[0059]
随后，可逆泵632可逆转方向以造成气体以相反的第二方向644流动。在第二方向644上的第二气流造成从过滤壁105，以及从出口通道108吹送并移除了至少一些浆料524，但是留下并且可进一步分布适当的浆料524，使其适当地设置在非过滤壁305的表面上以及开放互连的孔隙中。
[0060]
如上所述，仍然设置在非过滤壁305之中和之上的平均浆料负载(以重量计)大于设置在过滤壁105之中和之上的平均浆料负载(以重量计)。因此，上述制造经涂覆的蜂窝体的方法可生产经载体涂料涂覆的蜂窝体，该蜂窝体的非过滤壁305相比于过滤壁105的平均负载重量，优先负载有更大平均负载重量的含催化剂的载体涂料(例如，含scr催化剂的载体涂料)。
[0061]
图6a根据一个实施方式，为浆料涂覆设备500的一部分的截面侧视图，其示出了从经湿法涂覆的蜂窝体100w的过滤壁105移除一部分含催化剂的浆料524。衬垫538使用可膨胀的囊袋644来产生基本上气密的密封，所述囊袋644经充气并且在经湿法涂覆的蜂窝体100w的入口面102的边缘附近抵靠表层103。随着气流644被泵532泵送通过经湿法涂覆的蜂窝体100w的过滤壁105，施涂于出口通道108的一部分的浆料524被从过滤壁105移除，并且沉积及分布到非过滤壁305上或者通过出口面104从经湿法涂覆的蜂窝体100w推出。如果有任何浆料被推出，则其可被引导到捕集池540的储器542中。图6b的实施方式将以类似的方式操作，但是被吹掉的浆料524将被扩展器636捕获并且通过导管634被引导回储器642。
[0062]
图7a根据一个或多个实施方式例示了制造经涂覆的蜂窝体100的第一种方法的流程图。方法700a包括：在702中，提供堵塞的蜂窝体(例如，堵塞的陶瓷蜂窝体)，其具有进口通道106和出口通道108，其中，至少一些出口通道108包括过滤壁105和非过滤壁305。
[0063]
方法700a还包括：在704中，使出口通道(例如，出口通道108)和非过滤壁305经受含催化剂的浆料(例如，浆料524，例如含scr催化剂的浆料)。这形成了经湿法涂覆的蜂窝体100w。可以使用任何已知的涂覆方法来使出口通道108经受含催化剂的浆料(例如，含催化剂的浆料524)，例如，遮挡和浸入，或者密封和填充，或者通过使用施加于进口端102的真空或施加于出口端104的压力而吸入或推入含催化剂的浆料524，例如，通过由活塞缸设备推入浆料524。在一些实施方式中，进口端102和进口通道106可以被密封和/或以其他方式进行保护，以使其在涂覆时不与表层103一起暴露于含催化剂的浆料524。
[0064]
含催化剂的载体涂料524可以由分散在液体(例如水)中的氧化铝或其他合适的无机微粒物连同用于期望的反应的合适催化剂制成。催化剂例如可以是scr催化剂，其可将no
x“选择性地”转换成氮气和水从而显著降低nox排放(例如，降低多达97％)。对于sox移除，所用的催化剂例如可以是铂族金属组分，其选自下组：钯、铑、钌、铱及其组合。其他材料，例如，锂、镁、钙、锰、铁、钴、镍、铜、锌和银的氧化物及铝氧化物可作为含催化剂的浆料524的部分包括在内。例如，在一些实施方式中，催化剂可以是选自下组的so
x
吸附剂组分：mgo、mga o mno、mno2和o2o。当是scr催化剂时，在煅烧后，载体涂料在非过滤壁305上的载体涂料负载可以是20gm/l至约200gm/l。取决于催化剂类型，可以采用其他载体涂料负载。可以通过在经涂覆的蜂窝体100-2600在经受预期量的要减少的流出物的同时，在经涂覆的蜂窝体100-2600的特定设计和尺寸上测试载体涂料来确定以重量计的适当的载体涂料负载。
[0065]
方法700a还包括：在706中，提供从进口通道106到出口通道108的气流(例如，空气流)，以移除过滤壁105上的至少一些含催化剂的浆料524，从而提供优先负载在非过滤壁305上的含催化剂的浆料524。具体地，可将图6a或6b的装置附接于经湿法涂覆的蜂窝体100w，所述装置用于连接来自泵532、632或其他气体源的气体，使其通过经湿法涂覆的蜂窝体100w，从而从过滤壁105移除一部分的浆料524，并且最大程度地减少从非过滤壁305移除浆料524。因此，浆料524变成优先负载在非过滤壁305上。
[0066]
在第一种方法实施方式中，图5的密封装置(例如，衬垫38和扩展器536)附接于进口端面104，以使得来自泵532的压力可用于将浆料524从进口面104推到一部分出口通道108中，同时分布到非过滤壁305上，或者将任何过量的浆料524推出出口通道108。
[0067]
在第二种方法实施方式中，用于密封的装置(基本上类似于图5所示的装置)可附接于出口端面104，以使得低水平的真空(例如，来自活塞泵)可用于从过滤壁105吸取浆料524并从出口面104进入到出口通道108中，从而使得优先涂覆非过滤壁305，因为不具有压差机制来从非过滤壁305移除浆料524。
[0068]
在另一个方法实施方式中，用于密封的装置(基本上类似于图6b所示的装置)可附接于进口端面102和出口端面104二者。在经由泵632施加低水平真空以从储器642吸取浆料524并进入到出口通道108中以及进入到至少一部分的过滤壁105中之后，可使流动逆转。逆转的流动从过滤壁105推动了至少一些浆料524并将其推到出口通道108中，由此使得优先涂覆非过滤壁305，因为不具有压差机制来从非过滤壁305移除浆料524。
[0069]
在上文概述的每种方法中，进口通道106基本上不含浆料524，因此在煅烧后基本上不具有含催化剂的载体涂料，并因此不具有催化剂。另外，过滤壁105包括的载体涂料的量有所减少，因此，背压可显著降低。在每种情况中所用的压力和低水平真空将取决于蜂窝体100w的尺寸，以及过滤壁105的厚度和孔隙率。例如，第一实施方式的压力可包括0.1至40psi(0.7kpa至276kpa)的范围，而第二实施方式的真空可包括0.1
–
15kpa的范围。也可使用其他压力和真空水平。
[0070]
图8是示出了在经涂覆的陶瓷蜂窝体800的另一实施方式中从出口端面选取的放大单元孔道的放大平面图。所示的单元孔道构造可位于整个出口端面104。在该实施方式中，过滤壁105形成了进口通道106和出口通道108的等尺寸正方形图案。非过滤壁305连接跨越过滤壁105的相对角，从而限定了其中包含有非过滤壁305的x形构造的出口通道108。可使用本文所述的非过滤壁305的其他构造。在进口通道106中不提供非过滤壁。载体涂料425优先位于并施涂于非过滤壁305。少量的载体涂料425可能仍在过滤壁105之中或之上，但其比在非过滤壁305上具有更小的平均重量范围(负载)。
[0071]
在该实施方式中，出口通道108的数目与进口通道106相同。然而，在该实施方式中，由于包含非过滤壁305，因此，出口通道108的总表面积大于进口通道106的总表面积，并且其中，催化剂优先位于出口通道108内。具体地，载体涂料425优先设置在非过滤壁305上。
[0072]
图9a是示出了从经涂覆的陶瓷蜂窝体900a的另一实施方式的出口端面选取的放大单元孔道的放大平面图，所述单元孔道包括八角形-正方形构造。该单元孔道构造可位于整个出口端104。在进口端102上，进口通道106未被堵塞，而出口通道108被堵塞。非过滤壁305以x形构造连接跨越八角形的相对各边。在进口通道106中不包括非过滤壁。可替代性地使用本文所述的其他非过滤壁构造。载体涂料425优先设置在非过滤壁305上。在该实施方
式中，出口通道108的截面积比进口通道106大。另外，出口通道108的总表面积大于进口通道106的总表面积。
[0073]
图9b是示出了从经涂覆的陶瓷蜂窝体900b的替代性实施方式的出口端面选取的放大部分的放大平面图，其包括正方形-正方形构造并且包括圆角。非过滤壁305以x形构造连接跨越八角形的相对各边。然而，可使用本文所述的其他非过滤壁构造。载体涂料425优先设置在非过滤壁305上。在该实施方式中，出口通道108的截面积比进口通道106大。另外，出口通道108的总表面积大于进口通道106的总表面积。在图9a和9b的每一者中，例如，进口通道106的截面积与出口通道108的截面积的面积比可在0.6至0.9之间。也可使用其他面积比。
[0074]
图10是根据一实施方式，示出了从经涂覆的蜂窝体1000的另一实施方式的出口端面选取的放大单元孔道的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108为正方形，而进口通道106为矩形。非过滤壁305以十字形构造连接跨越过滤壁105的相对各边(例如，中点)。然而，可使用本文所述的其他过滤壁构造。载体涂料425优先施涂并设置在非过滤壁305上。在该实施方式中，出口通道108多于进口通道106。包括非过滤壁305的单元孔道的中心出口通道108l，其截面积大于在单元孔道的角落中的不具有非过滤壁的更小的出口通道108s的截面积。进口通道106也不具有非过滤壁。因此，在该实施方式中，一些出口通道108(例如，较大的出口通道108l)包括过滤壁305，而其他不包括。另外，出口通道108的总表面积大于进口通道106的总表面积。
[0075]
图11是示出了从经涂覆的陶瓷蜂窝体1100的另一实施方式的出口端面选取的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为白色正方形，而进口通道106显示为带阴影的正方形。非过滤壁305连接到过滤壁105的角，并且以十字形构造布置。载体涂料425优先位于并设置在非过滤壁305上。另外，图11例示了一些多孔壁是过滤壁105，其将进口通道106与出口通道108分开，而一些多孔壁是非过滤壁305，其分离并再分相邻的出口通道108。该实施方式包括较小的进口通道106和一些较大的出口通道108l与一些较小的出口通道108s的组合，其中，比较大的正方形出口通道小的较小的正方形进口通道106是就截面积而言。因此，在该实施方式中，一些出口通道108l的截面积至少大于一些进口通道106，并且较大的出口通道108l包括非过滤壁，以重量计，该非过滤壁还包括比过滤壁105更高的含催化剂的载体涂料425(优先定位的涂料)的平均负载。
[0076]
因此，在图11的实施方式中，提供了包括相交的多孔壁的基质的蜂窝结构1100，所述相交的多孔壁形成多个轴向延伸的通道。所述多个轴向延伸的通道中的至少一些在出口端104上被堵塞以形成进口通道106，至少一些在进口端102上被堵塞以形成出口通道108，其中，一些出口通道108l的截面大于至少一些进口通道106。进一步地，较大的出口通道108l包括非过滤壁305，并且含催化剂的载体涂料425优先设置在非过滤壁305上。如在本文所用的“优先设置”意为在相应的壁中或壁上。
[0077]
图12是示出了从经涂覆的陶瓷蜂窝体1200的另一实施方式的出口端面选取的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为白色正方形，而进口通道106显示为带阴影的矩形。非过滤壁305连接到过滤壁105的角，并且以十字形构造布置，如图所示。载体涂料425优先施涂并设置在非过滤壁305上。
[0078]
因此，在图12的实施方式中，提供了包括相交的多孔壁的基质的蜂窝结构1200，所
述相交的多孔壁形成多个轴向延伸的通道。与先前一样，所述多个轴向延伸的通道中的至少一些包括进口通道106和出口通道108。与在图11中一样，一些出口通道108l的截面积比至少一些进口通道106大。进一步地，较大的出口通道108l包括非过滤壁305，并且含催化剂的载体涂料425优先设置在非过滤壁305上。在该实施方式中，进口通道106是矩形(非正方形)，而出口通道108包括正方形以及较大的出口通道108l和较小的出口通道108s的组合，其中，较小的出口通道108s不具有非过滤壁，而较大的出口通道108l包括非过滤壁305。
[0079]
图13是示出了从经涂覆的陶瓷蜂窝体1300的另一实施方式中的出口端面选取的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为较小的白色正方形，而进口通道106显示为较大的带阴影的正方形。一些非过滤壁305连接到角，而其他的在过滤壁105的中点之间连接。载体涂料425优先施涂并设置在非过滤壁305上。在该实施方式中，出口通道108的数目大于进口通道106的数目(8个出口:1个进口)。进一步地，相比于出口通道108，进口通道106包括更大的截面积(4:1)。对于所示的不在出口通道的排和列的相交处的每个出口通道108，提供了两个过滤壁105和两个非过滤壁305。在排与列的相交处，出口通道108i包括四个非过滤壁。
[0080]
图14是示出了经涂覆的陶瓷蜂窝体1400的另一实施方式中的出口端面的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为较小的白色正方形，而进口通道106显示为较大的带阴影的正方形。一些非过滤壁305连接到角，而其他的在过滤壁105的中点之间连接。载体涂料425优先施涂并设置在非过滤壁305上。在该实施方式中，出口通道108的数目大于进口通道106的数目(8个出口:1个进口)。进一步地，相比于每个出口通道108的截面积，每个进口通道106包括更大的截面积。然而，进口通道106的总截面积小于出口通道108的总截面积。对于所示的不在出口通道的排和列的相交处的每个出口通道108，提供了两个过滤壁105和两个非过滤壁305。在排与列的相交处，出口通道108i具有四个非过滤壁。出口通道108包括正方形和矩形的组合。
[0081]
图15例示了显示出经涂覆的陶瓷蜂窝体1500的另一实施方式的出口端面的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为白色，而进口通道106显示为带阴影的正方形。一些非过滤壁305连接到角，而其他的在过滤壁105的中点之间连接。在该实施方式中，出口通道108的数目大于进口通道106的数目(6个出口:1个进口)。进一步地，相比于每个出口通道108的截面积，每个进口通道106包括更大的截面积。然而，进口通道106的总截面积小于出口通道108的总截面积。另外，出口通道108的总表面积大于进口通道106的总表面积，并且其中，催化剂优先位于出口通道内。具体地，载体涂料425优先施涂并设置在非过滤壁305上。出口通道108包括不规则五角形，其包括棒球本垒的形状。
[0082]
图16是示出了经涂覆的陶瓷蜂窝体1600的另一实施方式中的出口端面的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为白色三角形，而进口通道显示为带阴影的三角形。如图所示，对于每个进口通道106，存在一个出口通道108。非过滤壁305以y形构造连接跨越过滤壁的相对的中点。在该实施方式中，出口通道108的数目等于进口通道106的数目(1个出口:1个进口)。然而，出口通道108的总表面积大于进口通道106的总表面积。另外，催化剂优先位于出口通道108内。具体地，载体涂料425优先施涂并设置在非过滤壁305上。在出口通道108内的出口子通道包括作为菱形的四边形，并且具有钻石的形状，如图所示。通过重新定位非过滤壁305，其他长菱形形状也是可能的。
[0083]
图17是示出了经涂覆的陶瓷蜂窝体1700的另一实施方式的出口端面的放大部分的放大平面图。在该八角形-正方形实施方式中，出口通道108显示为白色，而进口通道106显示为带阴影，并且具有限定进口通道106和出口通道108的改进的塞物模式。非过滤壁305连接到过滤壁105的角。在该实施方式中，出口通道108的数目大于进口通道106的数目(15个出口:9个进口)。另外，所有出口通道108的总表面积大于所有进口通道106的总表面积。另外，催化剂可优先位于出口通道108内。具体地，载体涂料425可优先施涂并设置在非过滤壁305上。
[0084]
图18是示出了经涂覆的陶瓷蜂窝体1800的另一实施方式中的出口端面的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为白色正方形，而进口通道106显示为带阴影的正方形。出口通道108可包括延伸到出口通道108中的非过滤壁305，如鳍片。非过滤壁305连接到过滤壁105的角，并且在出口通道108上向着相对的角延伸部分的路径。在该实施方式中，出口通道108的数目等于进口通道106的数目(1个出口:1个进口)。然而，所有出口通道108的总表面积大于所有进口通道106的总表面积。另外，催化剂可优先位于出口通道108内。具体地，载体涂料425可优先施涂并设置在非过滤壁305(鳍片)上。
[0085]
图19是示出了经涂覆的陶瓷蜂窝体1900的另一实施方式中的出口端面的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为白色正方形，而进口通道106显示为带阴影的正方形。出口通道108包括延伸到出口通道108中的非过滤壁305，如鳍片。非过滤壁305连接到过滤壁105的中点，例如，在过滤壁105的角之间。在该实施方式中，出口通道108的数目等于进口通道106的数目(1个出口:1个进口)。然而，所有出口通道108的总表面积大于所有进口通道106的总表面积。另外，催化剂可优先位于出口通道108内。具体地，载体涂料425可优先施涂并设置在非过滤壁305(鳍片)上。
[0086]
图20是示出了经涂覆的陶瓷蜂窝体2000的另一实施方式中的出口端面的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为白色正方形，而进口通道106显示为带阴影的正方形。出口通道108包括延伸到出口通道108中并且将出口通道108再分成子通道的非过滤壁305。非过滤壁305连接到其中一个过滤壁105的中点，而另两个非过滤壁连接到过滤壁105的角。因此，非过滤壁305以y形构造连接到过滤壁105。在该实施方式中，出口通道108的数目等于进口通道106的数目(1个出口:1个进口)。然而，由于非过滤壁的存在，因此所有出口通道108的总表面积大于所有进口通道106的总表面积。另外，催化剂可优先位于出口通道108内。具体地，载体涂料425可优先施涂并设置在非过滤壁305上。
[0087]
图21是示出了经涂覆的陶瓷蜂窝体2100的另一实施方式中的出口端面的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为白色正方形，而进口通道106显示为带阴影的正方形。出口通道108包括延伸到出口通道108中的非过滤壁305，如鳍片。非过滤壁305连接到过滤壁105的中点和角。在该实施方式中，出口通道108的数目等于进口通道106的数目(1个出口:1个进口)。然而，所有出口通道108的总表面积大于所有进口通道106的总表面积。另外，催化剂可优先位于出口通道108内。具体地，载体涂料425可优先施涂并设置在非过滤壁305(鳍片)上。
[0088]
图22是示出了经涂覆的陶瓷蜂窝体2200的另一实施方式中的出口端面的放大部分的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为白色正方形，而进口通道106显示为带阴影的正方形。出口通道108包括非过滤壁305，其延伸到出口通道108中并且将出口通道
108再分成两种类型的子通道，例如，所示的矩形和正方形子通道。非过滤壁305连接到过滤壁105的中点。在该实施方式中，出口通道108的数目等于进口通道106的数目(1个出口:1个进口)，而由于非过滤壁305的存在，所有出口通道108的总表面积大于所有进口通道106的总表面积。另外，催化剂可优先位于出口通道108内。具体地，载体涂料425可优先施涂并设置在非过滤壁305上。
[0089]
图23-25分别例示了经涂覆的陶瓷蜂窝体2300、2400、2500的其他实施方式的出口端面的放大部分的放大平面图。在这些实施方式中，出口通道108显示为白色正方形，而进口通道106显示为带阴影的正方形。出口通道108包括延伸到出口通道108中的非过滤壁305，如鳍片。非过滤壁305连接到过滤壁105的中点(图23)，连接到过滤壁105的角(图24)以及连接到过滤壁105的中点和角的组合(图25)。在该实施方式中，出口通道108的数目等于进口通道106的数目(1个出口:1个进口)。然而，在每个实施方式中，所有出口通道108的总表面积显著大于所有进口通道106的总表面积。另外，催化剂可优先位于出口通道108内。具体地，载体涂料425可优先施涂并设置在非过滤壁305(鳍片)上。在每个实施方式中，非过滤壁305包括鳍片，所述鳍片包括第一鳍部305a和第二鳍部305b，第一鳍部305a连接到过滤壁105(在跨距中点处或在角处)，第二鳍部305b连接到第一鳍部305a的端部。第二鳍部305b可以垂直于第一鳍部305a或者任选地与其成一定的角度。第二鳍部显著增加了出口通道108的表面积。可采用第二鳍部305b的其他构造。
[0090]
图26例示了显示出经涂覆的陶瓷蜂窝体2600的另一实施方式的出口端面的放大单元孔道的放大平面图。在该实施方式中，出口通道108显示为白色正方形，而进口通道106为带阴影的正方形。通道的角具有适当的半径(或圆角)。出口通道108包括非过滤壁305，其以单个壁的形式来提供。然而，可使用其他构造。非过滤壁305连接到过滤壁105的中点。
[0091]
在该实施方式中，当蜂窝体全部由类似的单元孔道构造时，该蜂窝体的出口通道108的数目等于进口通道106的数目(1个出口:1个进口)。然而，在每个实施方式中，由于出口通道108的截面积更大，并且还由于出口通道108在其中包括一个或多个非过滤壁305，因此所有出口通道108的总表面积大于所有进口通道106的总表面积。另外，催化剂可优先位于出口通道108内。具体地，载体涂料425可优先施涂并设置在非过滤壁305上。
[0092]
在所示的经涂覆的蜂窝体2600的实施方式中，蜂窝结构包括形成多个轴向延伸的通道的相交的多孔壁的基质，该多个轴向延伸的通道中的至少一些在出口端104上被塞物307堵塞以形成进口通道106，以及在进口端102上被堵塞以形成出口通道108，其中，至少一些出口通道108(全部如图所示)含有填料材料2644，并且催化剂(例如，选择性催化还原催化剂)优先位于出口通道108内，并且还优先设置在非过滤壁305上以及填料材料2644之上和之中。因此，填料材料2644包括比过滤壁105更高的催化剂负载重量％。
[0093]
填料材料2644的一个实例可以是展现出相对较高孔隙率的载体涂料。用于形成填料材料2644的浆料可包含期望的一种或多种催化剂(例如，scr催化剂、sox或三相催化剂)和合适量的造孔剂。浆料可通过本文所述的任何涂覆方法施涂于出口通道108中的非过滤壁305和过滤壁105。在涂覆后，对经湿法涂覆的蜂窝体实施浆料移除方法。随后，可以对包含造孔剂并且优先设置在非过滤壁305上的浆料进行煅烧。经涂覆的蜂窝体的煅烧温度例如可以是300℃至600℃。该煅烧烧除了造孔剂并且在出口通道108中和非过滤壁305上产生了包含催化剂且高度多孔的填料材料2644。
[0094]
造孔剂可以是任何合适的有机材料，例如，中空的聚合物微球，淀粉颗粒(例如，玉米淀粉、马铃薯淀粉、豌豆淀粉或其他淀粉)，碳等，在燃烧时，造孔剂将在填料材料2644中产生开放且互连的孔隙。造孔剂的中值颗粒直径d
50
例如可以在1μm至50μm之间。煅烧期间的烧除可进行得足够慢和/或在氧气受控的环境中进行，以避免经涂覆的蜂窝体2600开裂。出口通道108中的填料材料2644可包括高量的孔隙，例如，高于40％，并且在填料材料2644中包含催化剂。
[0095]
本公开涉及用作催化剂载体的陶瓷蜂窝体，其具有堵塞的通道，以包括进口通道106和出口通道108。进口通道106在进口端面上开放并且在出口端面上堵塞，并且不含有非过滤壁。出口通道在出口端面上开放并且在进口端面上堵塞。陶瓷蜂窝体通过结构特征来表征，也可结合微结构特征表征。首先，陶瓷蜂窝体的出口通道108比进口通道106可具有更高的总几何表面积。在一个实施方式中，通过相对于进口通道106具有更大数目的出口通道108，可以实现该更高的总表面积。在该实施方式中，限定了出口通道108的边界的其中一些多孔陶瓷壁包括过滤壁105(其将进口通道与出口通道分开)，而构成出口通道108的一些多孔陶瓷壁可以是非过滤壁(其使相邻的出口通道108分离或再分出口通道108)。
[0096]
在另一个实施方式中，出口通道的增加的总表面积可以通过将非过滤壁(例如鳍片)并入到出口通道内来实现，所述非过滤壁延伸到出口通道108中，并且相对于进口通道106增加了表面积，其中，所述鳍片包括在出口通道108内的一个或多个终端。
[0097]
另外，本公开的特征在于催化剂(例如，scr催化剂或其他催化剂)优先位于出口通道108内，并且优选地，所述催化剂优先负载在出口通道108内的非过滤壁305的孔结构之上或之内。在一些实施方式中，将孔隙控制在以下两类中的一类中：第1类是低到中等孔隙率主体，其孔隙率在40％-60％孔隙率的范围内，并且中值孔直径为8μm至16μm。该孔结构旨在支持壁上催化剂负载。壁上催化剂负载的优点在于，相对于壁中负载提高了催化活性(并因此可支持减少的催化剂负载)，另外，催化剂优先位于非过滤壁305上由于在过滤壁105中的催化剂减少而允许与进口通道106上的烟炱更好的分离。由于不存在与用于no2的催化剂的竞争，因此这允许进口通道108中的烟炱更好地被动再生。低的孔隙率还能够在类似的体积密度下具有更薄的壁几何结构，因此，使具有比常规设计更高的开口正面面积的设计变得可能。由于更少的壁上催化剂对过滤壁105的抵消作用，因此可提供更高的开口正面面积(ofa)。
[0098]
第2类是高孔隙率主体，其可支持壁中催化剂负载或者壁中和壁上催化剂负载的组合。在这种情况中，孔隙率可在55％至75％的范围内，并且中值孔直径可在约14μm至30μm之间。在一些实施方式中，多孔壁包括60％至70％的平均总体孔隙率(bulk porosity)，以及14μm至25μm的中值孔直径。当通道密度在250cpsi(23个孔道/cm2)至450cpsi(68个孔道/cm2)之间，并且横向壁厚度在0.006(0.15mm)至0.014英寸(0.36mm)之间时，该孔隙率和中值孔直径对于作为scr催化剂的催化剂载体特别有效。
[0099]
较粗糙的孔结构能够使催化剂分布在非过滤壁305的壁孔隙内。壁中催化剂负载的优点在于，其限制了载体涂料材料优先负载的通道(例如出口通道108)的水力直径的减小。由于催化剂可以主要位于非过滤壁305中，因此其可以不使出口通道108显著缩小，并因此使出口通道108避免了可由壁上涂料发生的水力直径的减小。
[0100]
在本文所述的每个实施方式中，蜂窝体100-2600可以包括多孔陶瓷材料，例如，堇
青石、钛酸铝、堇青石和钛酸铝的组合、莫来石、碳化硅、氧化锆等，以及其组合。还可使用其他合适的多孔陶瓷或其他多孔材料。过滤壁105的横向壁厚度例如可以是约0.006英寸(0.15mm)至0.020英寸(0.51mm)，或者甚至在0.006英寸(0.15mm)至0.014英寸(0.36mm)之间。非过滤壁305可以比过滤壁105更薄或者具有相同厚度。蜂窝体100-2600的通道密度可以为约200cpsi(31个孔道/cm2)至600cpsi(91个孔道/cm2)，在另一些实施方式中，例如，可以为250(23个孔道/cm2)至450cpsi(68个孔道/cm2)。
[0101]
出口通道108中的非过滤壁305和过滤壁105的独特组合能够使得在涂覆载体涂料过程期间，优先涂覆非过滤壁305。出口通道108中的非过滤壁305的使用以及本文的涂覆方法将过滤壁105中的催化剂浓度限制到比常规scr过滤器更低的水平，由此提供相同的催化活性，但是具有更低的背压。
[0102]
此外，提供了涂覆陶瓷蜂窝体的方法。一种涂覆方法涉及将含催化剂的浆料524引入到出口通道108以及一些过滤壁105中，随后通过压力或真空抽提，吹掉以及可能地排掉或推出任何过量的浆料524。相对于非过滤壁305，该抽提过程减少了过滤壁105之中和之上的催化剂负载。
[0103]
在常规scr过滤器中，采用常规棋盘设计的高孔隙率壁流式过滤器。scr催化剂被负载在进口通道和出口通道二者的壁上和/或壁内。为了满足nox排放目标，使用相对较高的催化剂负载。该高的催化剂负载可显著降低过滤壁的渗透性，导致有相对较高的压降(背压)。在目前最先进的设计中，可被催化剂利用的所有陶瓷表面区域也均起到过滤壁的作用。在本公开的经涂覆的陶瓷蜂窝体100中，出口通道108具有非过滤壁(例如，陶瓷非过滤壁305)，其保持催化剂材料但是不起到过滤壁105的功能。用于催化剂应用的该额外的表面区域允许过滤壁105中的催化剂浓度比常规设计中的催化剂浓度更低。这使得过滤壁105的渗透性高于常规经涂覆的陶瓷蜂窝体中的渗透性。
[0104]
陶瓷蜂窝体的孔结构可决定催化剂是施涂于陶瓷壁外侧还是陶瓷壁的孔内侧。当期望壁上涂层时，孔结构的总孔隙率应在40％至60％之间，并且中值孔直径在约10μm至16μm之间。壁上催化剂负载的优点在于，相对于壁中负载提高了催化活性(并因此可支持减少的催化剂负载)，另外，当催化剂位于非过滤壁上时，这便于与进口通道上的烟炱更好地分离。由于不存在与用于no2的催化剂的竞争，因此这可改进进口通道106中的烟炱被动再生。低的孔隙率还能够在类似的体积密度下具有更薄的壁几何结构，因此，使具有比常规scr过滤器设计更高的开口正面面积的设计变得可能。更细的孔结构有助于实现优良的过滤效率。
[0105]
为了最大程度地减小过滤壁105上的催化剂负载，开发出了涂覆方法，其中，含有催化剂材料的浆料524被引入到出口通道108中。催化剂粘附于或渗透进入构成出口通道的多孔壁(过滤壁105和非过滤壁305二者)。为了最大程度地减少浆料524沉积在过滤壁105之上或之内，可以将气体(例如空气)注入到进口通道106中，其中的一些气体被压迫穿过过滤壁108，从而将含催化剂的浆料524重新引导出及引导离开过滤壁105。同时，非过滤壁305上的催化剂负载可保持相对不受干扰。
[0106]
经涂覆的陶瓷蜂窝体100包括一种设计，其中，一些陶瓷材料从过滤壁105重新定位到出口通道108内的非过滤壁305，同时保持大致相同的体积密度。这使得在相同的ofa下，过滤壁105相对于常规设计更薄，这可降低穿壁对压降的影响。此外，其使得几何表面积
(gsa)增加，使得相同的催化剂负载得到更低的局部催化剂密度，从而增加了过滤壁105的渗透性。gsa的增加还预计增加了催化活性。
[0107]
公开了制造可用于壁流式蜂窝过滤器的经涂覆的陶瓷蜂窝体的方法。所述方法包括：形成堵塞的陶瓷蜂窝体(例如，本文所示的任何堵塞的蜂窝体)，例如，通过挤出来形成，然后干燥，烧制，并且通过常规堵塞方法进行堵塞。所述方法还包括：制备浆料524(例如，具有无机微粒的浆料，并且其包括分散在载剂(例如水)中的催化剂或催化剂前体)，可对用于涂覆方法的催化剂或催化剂前体在浆料524中的量以及浆料524的体积进行选择，以使得最终的催化剂负载实现期望的催化剂负载目标。
[0108]
所述方法包括：将浆料524引入到开放的出口通道108中，这通过以下中的一种进行：(a)遮挡进口端102以及可能的表层103，并且将蜂窝体浸没在浆料524中，(b)附接用于密封的装置(例如衬垫638)，以使得可利用压力将浆料524推到开放的出口通道108中，或(c)将用于密封的装置(如衬垫538)附接于进口侧，以使得可从蜂窝体的进口端102施加低水平的真空，从而将浆料524吸到开放的出口通道108中。涂覆后，所述方法可包括：附接第二装置(例如，如在图5中)或如图6那样使物流逆转，其用于将气流连接通过蜂窝体，以从过滤壁105移除一部分浆料524，并且使得从非过滤壁305移除的浆料最小化，并因此产生经湿法涂覆的蜂窝体100w。
[0109]
虽然已经以实例的形式公开了本公开的实施方式，但是可在其中进行多种修改、增加和删减而不会偏离本公开的范围，如在权利要求及其等同形式中所述。