微粒过滤器的制作方法

本公开总体涉及用于从诸如汽油直喷式发动机的内燃发动机的排气中过滤微粒的过滤器、方法和系统以及制备微粒过滤器的方法。

背景技术：

对于微粒过滤器，高绿色过滤效率(＞80％)将非常需要更严格的微粒排放标准，诸如eu6(6x10¹¹个微粒/km)。就此而言，诸如汽油直喷式(gdi)发动机的汽油内燃发动机可排放比进气道燃料喷射式(pfi)发动机多十倍的量的有害细小微粒物质，尤其是在冷启动期间。当前汽油微粒过滤器(gpf)技术通常涉及具有或不具有催化涂层(washcoat)的陶瓷过滤器基板。替代技术包括金属纤维和泡沫。在低里程下，在任何材料被收集在过滤器中之前，过滤效率处于最低水平。过滤效率通常在收集到烟粒和不可燃灰分时得到提高。已经使用了若干技术来提高过滤器基板在其新鲜状态下的过滤效率，包括改变过滤器基板的几何体积(直径和长度)、孔密度、壁厚、孔径、粒度分布和/或孔隙率，并且在金属过滤器的情况下，包括纤维或粒度。然而，通过这些方式实现的更高效率通常导致更高的背压损失，并且车辆上常常存在决定整个过滤器大小的有限空间。较高的涂层荷载(loading)被认为是提高过滤效率的另一种方法。在这一技术中，制备基于陶瓷粉的悬浮液，以在几克/立方英寸的荷载范围下涂覆基板过滤器。这一技术仍导致较高的背压损失，而对微粒过滤效率的改进有限。另外，仍在优化涂层技术，以平衡低涂层荷载下的有限过滤效率改进和高涂层荷载下的高背压损失。

技术实现要素：

本公开总体涉及用于从诸如gdi发动机的内燃发动机的排气中过滤微粒的过滤器、方法和系统以及制备微粒过滤器的方法。

在各种实施例中公开了发动机排气微粒过滤器，其包括：多孔基板，所述多孔基板在其上具有相对于基板的过滤器体积浓度范围为0.01g/l至60g/l的惰性纳米颗粒，所述纳米颗粒的一部分被布置为形成抗再生多孔结构，所述抗再生多孔结构被配置为从排气流中捕集微粒。

在各种实施例中公开了发动机排气微粒过滤器，其包括：多孔基板，所述多孔基板在其上具有相对于基板的过滤器体积浓度范围为0.01g/l至60g/l的惰性纳米颗粒，其中被配置成在基板的再生期间保持附着的惰性纳米颗粒的一部分对于从排气流中捕集微粒是有效的。

在各种实施例中公开了制备发动机排气微粒过滤器的方法，其包括：使纳米颗粒在载气中以范围为1hr^-1至2,000,000hr^-1的空间速度流动通过多孔基板，以使相对于基板的过滤器体积浓度范围为0.01g/l至60g/l的纳米颗粒沉积，并生成具有孔隙率为70％或更高的抗再生多孔结构。

在各种实施例中公开了包括内燃发动机和任何实施例的发动机排气微粒过滤器的内燃发动机系统或车辆，所述发动机排气微粒过滤器被配置为接收来自内燃发动机的排气流。各种实施例的排气流包括微粒。

在各种实施例中公开了用于从排气流中过滤微粒的方法，其包括：引导来自内燃发动机的排气流通过任何实施例的发动机排气微粒过滤器，其中发动机排气微粒过滤器将微粒从排气流中去除。

附图说明

为了进一步理解本发明的性质、目标和优点，应结合以下附图参考以下详细说明，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1示出各种实施例的微粒过滤系统。

图2示出圆柱形壁流式整体块(wall-flowmonolith)。

图3a、图3b、图3c和图3d示出各种实施例的具有纳米颗粒的微粒过滤器的视图。

图4示出各种实施例的具有纳米颗粒的单通道微粒过滤器的剖视图。

图5示出各种实施例的纳米颗粒的粒度分布。

图6示出各种实施例的由前体化合物制备的纳米颗粒的粒度分布。

图7示出各种实施例的团聚的纳米颗粒的视图。

图8和图9是示出各种实施例的纳米颗粒在多孔过滤器基板的过滤器壁的外表面上和孔内形成多孔结构的图示。

图10a示出1000x放大率下的沉积在过滤器壁上的1g/l纳米颗粒的视图。还示出25μm和50μm的参考长度。

图10b示出5000x放大率下的沉积在过滤器壁上的1g/l纳米颗粒的视图。还示出5μm和10μm的参考长度。

图10c示出1000x放大率下的沉积在过滤器壁上的5g/l纳米颗粒的视图。还示出25μm和50μm的参考长度。

图10d示出5000x放大率下的沉积在过滤器壁上的5g/l纳米颗粒的视图。还示出5μm和10μm的参考长度。

图11示出各种实施例的用于将纳米颗粒悬浮液沉积到多孔过滤器基板的系统。

图12示出各种实施例的用于将团聚的纳米颗粒沉积到多孔过滤器基板的系统。

图13示出各种实施例的在热炉中煅烧的微粒过滤器。

图14示出各种实施例的用于将不稳定的纳米颗粒或团聚的纳米颗粒从多孔过滤器基板去除的系统。

图15a和图15b示出各种实施例的包括连接到内燃发动机的微粒过滤器的车辆或发动机系统。

图16和图17是比较各种实施例的具有纳米颗粒的微粒过滤器与不具有纳米颗粒的微粒过滤器的微粒过滤效率的图。

图18是比较各种实施例的具有纳米颗粒的微粒过滤器与不具有纳米颗粒的微粒过滤器的背压变化的图。

图19和图22是比较各种实施例的具有纳米颗粒的微粒过滤器与不具有纳米颗粒的微粒过滤器和具有常规的涂层的微粒过滤器的微粒过滤效率的图。

图20和图23是比较各种实施例的具有纳米颗粒的微粒过滤器与不具有纳米颗粒的微粒过滤器和具有常规的涂层的微粒过滤器的微粒排放的图。

图21和图24是比较各种实施例的具有纳米颗粒的微粒过滤器与不具有纳米颗粒的微粒过滤器和具有常规的涂层的微粒过滤器的所计算的背压的图。

具体实施方式

根据要求，本文公开了本公开的详细实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅是示例性的，并且可体现为各种形式和可选形式。附图不一定是按比例绘制的；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员的代表性基础。

除了在示例中之外或在另外明确指出的情况下，本说明书中表示材料量或反应和/或使用条件的所有数值量应理解为由词语“约”修饰。首字母缩写词或其他缩写词的第一个定义适用于本文相同缩写词的所有后续用法，并且在作必要的变更后，适用于最初定义的缩写词的正常语法变体；并且，除非明确地相反地说明，否则性质的测量是通过与先前或之后针对同一性质引用的相同技术确定的。

除非另外指出，否则本文使用的所有技术和科学术语具有的含义与本公开所属领域中的普通技术人员通常理解的相同。

还应当理解，本公开不限于下文描述的具体实施例和方法，因为具体的部件和/或条件当然可以变化。此外，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意图以任何方式进行限制。

还必须注意，除非上下文另有清楚规定，否则如本说明书和随附权利要求中所使用，单数形式“一个”、“一种”和“所述/该”包括复数个指示物。例如，以单数形式对部件的引用意图包括多个部件。

术语“或”可理解为意指“......中的至少一个”。术语“和”也可理解为意指“.......中的至少一个”或“全部”。

术语“纳米颗粒”和“微粒”可互换使用以识别粒度或直径小于1微米(μm)的微粒。

术语“催化功能”、“催化剂”或“催化剂纳米颗粒”应理解为意指催化反应，诸如微粒的氧化或分解，所述微粒诸如烟粒、或其他排出物质，诸如氮氧化物。

术语“惰性”或“惰性纳米颗粒”应理解为意指不具有催化功能。

术语“发动机排气微粒过滤器”、“微粒过滤器”，“绿色微粒过滤器”、“气体微粒过滤器”或“过滤器基板”可互换使用，以识别先前尚未用来对从诸如gdi发动机的内燃发动机的排气进行过过滤的零或低里程微粒过滤器、新微粒过滤器或新过滤器基板。

术语“多孔基板”或“多孔过滤器基板”可互换使用，以识别用作发动机排气微粒过滤器的部件的基板和过滤器。

术语“内燃发动机排气”和“排气流”可互换使用，以识别来自内燃发动机的排气或气体/气体流，其中排气或气体/气体流可包括微粒。例如，微粒可包括由燃烧生成的烟粒。

术语“沉积”或“被沉积”也可理解为附接或置于其内。

术语“......的一个或多个部分”也可理解为包括“......的一些”、“......的一部分”、“......的所有”或“.......的全部”。

本公开总体涉及用于从诸如gdi发动机的内燃发动机的排气中过滤微粒的过滤器、方法和系统以及制备微粒过滤器的方法。

在各种实施例中公开了微粒过滤器，其包括：多孔过滤器基板；以及沉积到基板并布置为形成多孔结构的纳米颗粒；其中所述结构被配置为从内燃发动机排气中过滤微粒。各种实施例的结构附接到基板的外表面或者设置在基板的孔内。

在各种实施例中公开了发动机排气微粒过滤器，其包括：多孔基板，所述多孔基板在其上具有相对于基板的过滤器体积浓度范围为0.01g/l至60g/l的惰性纳米颗粒，所述纳米颗粒的一部分被布置为形成抗再生多孔结构，所述抗再生多孔结构被配置为从排气流中捕集微粒。

在各种实施例中公开了微粒过滤器，其包括：多孔过滤器基板；以及沉积到多孔过滤器基板的一定浓度的纳米颗粒；其中一定浓度的纳米颗粒对于从内燃发动机排气中过滤微粒是有效的。

在各种实施例中公开了发动机排气微粒过滤器，其包括：多孔基板，所述多孔基板在其上具有相对于基板的过滤器体积浓度范围为0.01g/l至60g/l的惰性纳米颗粒，其中被配置成在基板的再生期间保持附着的惰性纳米颗粒的一部分对于从排气流中捕集微粒是有效的。

图1示出各种实施例的微粒过滤系统10的示例，其包括进气歧管11，进气歧管11具有联接到入口12和出口13的腔体14。腔体14的尺寸足以用于将各种实施例的微粒过滤器100放置在其内。在操作中，入口12将内燃发动机排气116引导到微粒过滤器100，其中微粒过滤器100将微粒从排气116中去除。过滤后的排气118通过出口13离开歧管11。

各种实施例的微粒过滤器是多孔过滤器基板101，多孔过滤器基板101能够从内燃排气中过滤微粒(例如烟粒)。多孔过滤器基板101具有多孔壁103，其中多孔壁103的孔可具有大于1μm的孔径。例如，孔径的范围可以是10μm至20μm。多孔过滤器基板101还可具有例如45％或更高的孔隙率。如图2所示的多孔过滤器基板的示例是具有通道102和多孔壁103的圆柱形壁流式整体块104。各种实施例的多孔过滤器基板还可由各种材料构成，包括例如堇青石(2mgo-2al2o3-5sio2)、碳化硅(sic)或钛酸铝(al2tio5)。

图3a、图3b、图3c和图3d示出各种实施例的包括具有纳米颗粒200的多空过滤器基板101的微粒过滤器100的剖面图。如图3a至图3d所示，多孔过滤器基板101具有由过滤器壁113分开的入口通道111和出口通道112。如图3a至图3d所示，入口通道111和出口通道112在过滤器基板101的相对端上具有插塞114、115。

如图3a和图3b所示，来自发动机的载有微粒的排气116流入多孔过滤器基板101的入口通道111，其中入口通道111的堵塞端114防止载有微粒的排气116离开入口通道111。载有微粒的排气116流动穿过117过滤器壁113并进入出口通道112，其中微粒从排气118中去除。过滤器壁113是多孔的(即，多孔壁)或包括多孔材料。如图3a至图3d所示，纳米颗粒200沉积到过滤器壁113，纳米颗粒200可包括在过滤器壁113的外表面上或过滤器壁113内。过滤器壁113内的纳米颗粒200可包括材料上或孔内的沉积物。任选地，纳米颗粒200也可沉积在插塞114、115的外表面上。外表面可包括过滤器壁113或邻近入口111或出口112的插塞114、115的表面，所述表面暴露于排气116、118。如图3d所示，过滤器壁113还可包括催化剂119，其能够催化与排气116中的反应物的氧化还原反应。

图4示出包括具有带有纳米颗粒200的单通道多孔过滤器基板100、101’的微粒过滤器系统10’的另一个示例的剖视图。单通道微粒过滤器101’包括具有插塞114’的入口通道111’和一个或多个出口或一个或多个出口通道112’。入口通道111’和一个或多个出口112’由过滤器壁113’分开。如图4所示，来自发动机的载有微粒的排气116流动穿过入口12进入入口通道111’，其中入口通道111’的堵塞端114’防止载有微粒的排气116离开入口通道111’。载有微粒的排气116流动穿过117过滤器壁113’并进入出口112’，其中微粒从排气118中去除。排气118从进气歧管11流动穿过出口13。纳米颗粒200沉积到过滤器壁113’，纳米颗粒200可包括在过滤器壁113’的外表面上或过滤器壁113’内。过滤器壁113’内的纳米颗粒200可包括孔上或孔内的沉积物。任选地，纳米颗粒200也可沉积在插塞114’的外表面上。外表面可包括过滤器壁113’或邻近入口111’或出口112’的插塞114’的表面，所述表面暴露于排气116、118。

各种实施例的纳米颗粒沉积到多孔过滤器基板。在各种实施例中，纳米颗粒是多种不同的纳米颗粒。纳米颗粒的差异可包括例如不同的大小、形状或包括不同的化合物。

在各种实施例中，纳米颗粒具有范围为1nm至500nm的中值粒度。可选地，各种实施例的纳米颗粒具有范围为1nm至小于1μm的粒度。

如前所述，各种实施例的纳米颗粒具有小于1μm的粒度、平均/均值粒度或中值粒度。在各种实施例中，纳米颗粒的粒度、平均/均值粒度或中值粒度为0.5nm、1nm、3nm、5nm、10nm、30nm、40nm、70nm、80nm、90nm、100nm、130nm、180nm、230nm、250nm、280nm、500nm、750nm、900nm、950nm、975nm或小于1000nm。在各种实施例中，纳米颗粒的粒度、平均/均值粒度或中值粒度在上文列出的任何两种粒度之间的范围内。图5和图6中示出粒度分布的示例。图7还示出纳米颗粒200的粒度210。

在各种实施例中，纳米颗粒由团聚的纳米颗粒形成。各种实施例的团聚的纳米颗粒具有200μm或更小的粒度、平均/均值粒度或中值粒度。各种实施例的团聚的纳米颗粒的粒度、平均/均值粒度或中值粒度为0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm。

在各种实施例中，团聚的纳米颗粒的粒度、平均/均值粒度或中值粒度在上文列出的任何两种粒度之间的范围内。图7示出团聚的纳米颗粒220的粒度230。

在各种实施例中，团聚的纳米颗粒具有50％或更高的孔隙率。在各种实施例中，团聚的纳米颗粒的孔隙率为50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％。在各种实施例中，团聚的纳米颗粒的孔隙率在上文列出的任何两种孔隙率之间的范围内。

各种实施例的纳米颗粒包括具有催化功能的各种催化剂纳米颗粒或各种惰性颗粒，所述各种惰性颗粒可包括各种金属纳米颗粒。例如，催化功能可包括催化反应，诸如微粒的氧化或分解，所述微粒诸如烟粒、或其他排出物质，诸如氮氧化物(例如一氧化二氮气体(n2o))。具有催化功能的材料的示例包括铑、铂、钯、钌或银。例如，惰性或金属纳米颗粒可理解为意指不具有催化功能。

在其他实施例中，惰性或金属颗粒可用其他金属颗粒和/或具有催化功能的颗粒浸渍。在其他实施例中，纳米颗粒包括金属，诸如金属氧化物、过渡金属、过渡后金属、准金属、镧系元素或稀土金属。示例包括氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或二氧化铈。

各种实施例的纳米颗粒可包括例如金属颗粒、金属氧化物颗粒、氧化铝颗粒(或γ-氧化铝)、二氧化硅颗粒、二氧化钛颗粒、氧化锆颗粒、二氧化铈颗粒、氧化铁颗粒或其组合。各种实施例的金属颗粒还可理解为包括例如金属氧化物颗粒、氧化铝颗粒(或γ-氧化铝)、二氧化硅颗粒、二氧化钛颗粒、氧化锆颗粒、二氧化铈颗粒、氧化铁颗粒或其组合。在各种实施例中，颗粒是多孔的或可包括掺杂剂。掺杂剂的示例可包括过渡金属，诸如铁、镁、铑或铂。

在各种实施例中，过滤器基板还可包括沉积到多孔壁的催化剂，诸如铂、钯、铑、铈、铁、锰或镍。

在各种实施例中，纳米颗粒相对于基板的过滤器体积的浓度范围为60克/升(g/l)或更低。在各种实施例中，纳米颗粒相对于基板的过滤器体积的浓度范围为0.01g/l、0.02g/l、0.03g/l、0.04g/l、0.05g/l、0.06g/l、0.07g/l、0.08g/l、0.09g/l、0.1g/l、0.2g/l、0.3g/l、0.4g/l、0.5g/l、0.6g/l、0.7g/l、0.8g/l、0.9g/l、1g/l、2g/l、3g/l、4g/l、5g/l、6g/l、7g/l、8g/l、9g/l、10g/l、15g/l、20g/l、25g/l、30g/l、35g/l、40g/l、45g/l、50g/l、55g/l、或60g/l。在各种实施例中，纳米颗粒相对于基板的过滤器体积的浓度范围在上文列出的任何两种浓度之间的范围内。

在如图3a至图3d和图4所示的各种实施例中，一定浓度的纳米颗粒或纳米颗粒的一部分稳定地附着到多孔过滤器基板，使得纳米颗粒在微粒过滤器发生再生以去除捕获的微粒时保持附着。再生可在高温(约600℃)下长时间发生，包括10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、35分钟或40分钟。在各种实施例中，微粒过滤器的再生时间在上文列出的任何两个时间之间的范围内。

在各种实施例中，在再生之后保持稳定地附着到多孔过滤器基板的一定浓度的纳米颗粒的部分为50％或更高或50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％。在各种实施例中，在再生之后保持稳定地附着到多孔过滤器基板的所述部分的部分在上文列出的任何两个百分比之间的范围内。各种实施例的一定浓度的纳米颗粒的部分也可通过微粒过滤器的多个再生间隔保持附着。在其他实施例中，一定浓度的纳米颗粒的部分在微粒过滤器的整个使用寿命的50％、60％、70％、80％、90％或100％内保持附着到基板。在各种实施例中，使用寿命的百分比在上文列出的任何两个百分比之间的范围内。

在各种实施例中，纳米颗粒形成多孔结构。图8和图9是示出各种实施例的纳米颗粒200沉积到多孔过滤器基板101、101’并形成多孔结构300的图示。如图8所示，多孔结构300可具有从过滤器壁113、113’的外表面160延伸的分支或树枝状结构310的外观。分支或树枝状结构310可具有突起311，并且分支或树枝状结构310的大小可以是纳米尺度(<1μm)或微尺度(<1mm)。在各种实施例中，多孔结构300是彼此连接以形成互连结构320的多个分支结构310。如图9所示，分支结构310能够与不同的分支结构310或互连结构320桥接。图9示出从过滤器壁113、113’的外表面160延伸的互连结构320。互连结构320的大小可以是微尺度(<1mm)或宏观尺度(≥1mm)。各种实施例的互连结构可具有类似于互连的分形或网状结构或树枝状分形结构的外观。如所公开，各种实施例的多孔结构是指包括任何实施例的分支或树枝状结构或互连结构的任何结构。

图8和图9还示出各种实施例的纳米颗粒200在过滤器壁113、113’的孔150内团聚为分支结构310或互连结构320。各种实施例的纳米颗粒200能够沉积在多孔过滤器基板101、101’的整个深度中。就此而言，各种实施例的纳米颗粒200沉积在过滤器壁113、113’的孔150内，并且能够附着到限定孔150的表面151并在孔150内形成团聚或分支结构310或互连结构320。

在各种实施例中，多孔结构具有70％或更高的孔隙率。在各种实施例中，多孔结构的孔隙率为70％、70.5％、71％、71.5％、72％、72.5％、73％、73.5％、74％、74.5％、75％、75.5％、76％、76.5％、77％、77.5％、78％、78.5％、79％、79.5％、80％、80.5％、81％、81.5％、82％、82.5％、83％、83.5％、84％、84.5％、85％、85.5％、86％、86.5％、87％、87.5％、88％、88.5％、89％、89.5％、90％、90.5％、91％、91.5％、92％、92.5％、93％、93.5％、94％、94.5％、95％、95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％、99％、99.5％或小于100％。在各种实施例中，多孔结构的孔隙率在上文列出的任何两个百分比之间的范围内。

在各种实施例中，一定浓度的纳米颗粒的至少一部分形成多孔结构。形成多孔结构的纳米颗粒或一定浓度的纳米颗粒的一部分是5％、10％、15％、20％、25％、50％、75％、90％、95％或100％的纳米颗粒。在各种实施例中，团聚成多孔结构的颗粒的部分在上文列出的纳米颗粒的任何两个百分比之间的范围内。

在各种实施例中，连接以形成互连结构的分支结构的一部分是5％、10％、15％、20％、25％、50％、75％、90％、95％或100％的分支结构。在各种实施例中，进行连接的分支结构的百分比在上文列出的任何两个百分比之间的范围内。

在各种实施例中，多孔结构是抗再生多孔结构，其中抗再生多孔结构具有用作能够发生再生以去除捕获的微粒的微粒过滤器的组分的稳定性，诸如温度稳定性或机械/化学强度。因此，抗再生多孔结构在微粒过滤器的再生期间得以保持。各种实施例的抗再生多孔结构具有足以承受微粒过滤器的多个再生间隔的稳定性或机械/化学强度。在其他实施例中，抗再生多孔结构能够在微粒过滤器的整个使用寿命的50％、60％、70％、80％、90％或100％内保持在过滤器基板上或过滤器基板内。在各种实施例中，使用寿命的百分比在上文列出的任何两个百分比之间的范围内。再生可在高温(约600℃)下长时间发生，包括10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、35分钟或40分钟。在各种实施例中，微粒过滤器的再生时间在上文列出的任何两个时间之间的范围内。

图10a、图10b、图10c和图10d示出各种实施例的沉积在多孔过滤器基板101、101’的过滤器壁113、113’上的纳米颗粒200的视图。图10a和图10b示出多孔过滤器基板101(诸如堇青石过滤器)的过滤器壁113、113’的表面形态，其中一定浓度的纳米颗粒200沉积到过滤器壁113、113’的外表面160。图10c和图10d类似于图10a和图10b，但对纳米颗粒200沉积到过滤器壁113、113’的外表面160具有更大的荷载。如图10a至图10d所示，纳米颗粒200的一部分在过滤器壁113、113’上团聚为分支结构310(即，树枝状结构或珊瑚结构)。例如，如图10a至图10d所示，具有多个微粒突起311(即，须状物或指状物)的分支结构310进一步从过滤器壁113、113’的外表面延伸。各种实施例的纳米颗粒能够沉积到多孔过滤器基板的过滤器壁，使得过滤器壁和/或多孔过滤器基板被均匀涂覆。

在各种实施例中公开了制备微粒过滤器的方法，其包括：使纳米颗粒在载气中以范围为1hr^-1至2,000,000hr^-1的空间速度流动通过多孔过滤器基板以将一定浓度的纳米颗粒沉积到基板；其中该一定浓度的纳米颗粒对于从内燃发动机排气中过滤微粒是有效的。

在各种实施例中公开了制备发动机排气微粒过滤器的方法，其包括：使纳米颗粒在载气中以范围为1hr^-1至2,000,000hr^-1的空间速度流动通过多孔基板，以使相对于基板的过滤器体积浓度范围为0.01g/l至60g/l的纳米颗粒沉积，并生成具有孔隙率为70％或更高的抗再生多孔结构。

各种实施例的方法/工艺总体涉及气体渗流过程以将纳米颗粒涂覆在多孔过滤器基板上，以便提高对内燃排气的颗粒排放控制的绿色过滤效率。相较于其他方法(诸如涂层或溶胶凝胶工艺)，各种实施例的方法/工艺能够以更低的荷载当量实现更多的目标涂覆。在各种实施例中，邻近入口或出口通道的多孔壁的任一侧或两侧可通过各种实施例的方法/工艺用颗粒来涂覆。

在各种实施例中，纳米颗粒相对于基板的过滤器体积的浓度为60g/l或更低。在各种实施例中，纳米颗粒相对于基板的过滤器体积的浓度为0.01g/l、0.02g/l、0.03g/l、0.04g/l、0.05g/l、0.06g/l、0.07g/l.、0.08g/l、0.09g/l、0.1g/l、0.2g/l、0.3g/l、0.4g/l、0.5g/l、0.6g/l、0.7g/l、0.8g/l、0.9g/l、1g/l、2g/l、3g/l、4g/l、5g/l、6g/l、7g/l、8g/l、9g/l、10g/l、15g/l、20g/l、25g/l、30g/l、35g/l、40g/l、45g/l、50g/l、55g/l或60g/l。在各种实施例中，纳米颗粒相对于基板的过滤器体积的浓度范围在上文列出的任何两种浓度之间的范围内。

在各种实施例中，流动步骤在一空间速度下进行，该空间速度的范围为1hr^-1至2,000,000hr^-1、10hr^-1至2,000,000hr^-1、100hr^-1至2,000,000hr^-1或1hr^-1至50,000hr^-1。在各种实施例中，流动步骤的空间速度为1hr^-1、10hr^-1、50hr^-1、100hr^-1、200hr^-1、300hr^-1、400hr^-1、500hr^-1、600hr^-1、700hr^-1、800hr^-1、900hr^-1、1,000hr^-1、5000hr^-1、10,000hr^-1、20,000hr^-1、30,000hr^-1、40,000hr^-1、50,000hr^-1、100,000hr^-1、200,000hr^-1、300,000hr^-1、400,000hr^-1、500,000hr^-1、600,000hr^-1、700,000hr^-1、800,000hr^-1、900,000hr^-1、1,000,000hr^-1、1,100,000hr^-1、1,200,000hr^-1、1,300,000hr^-1、1,400,000hr^-1、1,500,000hr^-1、1,600,000hr^-1、1,700,000hr^-1、1,800,000hr^-1、1,900,000hr^-1或2,000,000hr^-1。在各种实施例中，流动步骤的空间速度在上文列出的任何两个空间速度之间的范围内。

在各种实施例中，制备微粒过滤器的方法还包括以下步骤：在所述流动之前雾化纳米颗粒悬浮液并对雾化的纳米颗粒进行干燥。各种实施例的方法还可包括制备纳米颗粒悬浮液。在各种实施例中，将悬浮液中颗粒的前体化合物雾化并干燥以形成颗粒。

在各种实施例中，悬浮液中颗粒的重量百分比为0.001％、0.01％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、2％、3％、4％、5％或6％。在各种实施例中，颗粒的重量百分比在上文列出的任何两个重量百分比之间的范围内。

在各种实施例中，流动步骤在以空间速度下进行，该空间速度的范围为1hr^-1至50,000hr^-1或1,000hr^-1至50,000hr^-1。在各种实施例中，流动步骤的空间速度为1hr^-1、10hr^-1、50hr^-1、100hr^-1、200hr^-1、300hr^-1、400hr^-1、500hr^-1、600hr^-1、700hr^-1、800hr^-1、900hr^-1、1,000hr^-1、5000hr^-1、10,000hr^-1、20,000hr^-1、30,000hr^-1、40,000hr^-1或50,000hr^-1。在各种实施例中，流动步骤的空间速度在上文列出的任何两个空间速度之间的范围内。

以下示例图示说明各种实施例的纳米颗粒悬浮液的生成。通过将勃姆石纳米颗粒分散在水中来制备悬浮液。将悬浮液用雾化器雾化/喷雾并通过热炉或干燥器干燥。可通过改变悬浮液的固体浓度和雾化器的设置来调节各种实施例的微粒的粒度。如图5所示，对于悬浮液中1重量％的勃姆石，生成的颗粒的粒度是纳米尺度，其中峰值(中值)在约70-80nm处。在其他示例中，如通过扫描迁移率粒度分析仪(smps)所测量，生成的颗粒被示出5至500nm的粒度分布，其中平均粒度为约100nm。可选地，将勃姆石(丁氧化铝)的前体溶解在水中，用硝酸将ph调节至约4。将混合物剧烈混合以形成澄清溶液。类似于先前所描述，将溶液雾化并干燥。图6中示出具有0.1重量％浓度的微粒的溶液的粒度分布，其中粒度分布的峰值(中值)为约30-40nm。图16和17中示出通过这些示例制备的微粒过滤器相较于裸基板的过滤效率。

以下示例图示说明由纳米颗粒悬浮液制备各种实施例的微粒过滤器的方法。图11示出用于由纳米颗粒200的悬浮液510制备微粒过滤器100、100’的系统500。如图11所示，将纳米颗粒悬浮液510流体/气体地连接到多孔过滤器基板101、101’。将纳米颗粒悬浮液510雾化并与载气512结合。除雾化外，其他技术也可用来生成颗粒，并且包括例如喷雾干燥、火焰喷雾热解或冷凝。使雾化的悬浮液511朝向多孔过滤器基板101、101’流动通过管件/管道513。在到达多孔过滤器基板101、101’之前，可在干燥器/热炉514中对雾化的悬浮液511进行干燥。使雾化的悬浮液511流动通过多孔过滤器基板101、101’，其中一定浓度的纳米颗粒沉积到多孔过滤器基板101、101’。可使未沉积在多孔过滤器基板101、101’上的纳米颗粒流动通过515多孔过滤器基板101、101’并将其收集516。在一个示例中，然后使包含稀释或未稀释的纳米颗粒的流通过多孔过滤器基板(诸如陶瓷过滤器)，从而将纳米颗粒留在多孔过滤器基板内。通过选择过滤器大小、改变雾化器的流速以及改变稀释气体(空气、氮气或其他惰性气体)的流速，可调节流的空间速度。例如，根据气溶胶的性质(诸如微粒浓度、微粒密度和粒度)，可使用范围为1,000至50,000hr^-1或更低的空间速度。对1g/l和5g/l的微粒荷载当量进行测试。空间速度能够被控制到足够低的点，其中扩散是用于收集纳米颗粒的机制，使得可形成纳米颗粒的树枝状结构。图10a和图10b示出1g/l的颗粒沉积到多孔过滤器基板的过滤器壁，并且图10c和图10d示出5g/l的纳米颗粒沉积到多孔过滤器基板的过滤器壁。对于中值粒度为约80nm的纳米颗粒200，以4,000hr^-1的空间速度制备图10a至图10d所示的树枝状结构。图10a至图10d还示出增加纳米颗粒的荷载当量导致树枝状结构的数量和复杂性增加。此外，荷载当量小于大约60g/l(或大约1克/立方英寸过滤器)的典型的涂层荷载的十分之一。

在各种实施例中，纳米颗粒包括团聚的纳米颗粒。例如，各种实施例的方法或工艺中使用的纳米颗粒可包括纳米颗粒和团聚的纳米颗粒。

各种实施例的团聚的纳米颗粒具有200μm或更小的粒度、平均/均值粒度或中值粒度。各种实施例的团聚的纳米颗粒的粒度、平均/均值粒度或中值粒度为0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm。在各种实施例中，团聚的纳米颗粒的粒度、平均/均值粒度或中值粒度在上文列出的任何两种粒度之间的范围内。图7示出团聚的纳米颗粒220的粒度230。

在各种实施例中，团聚的纳米颗粒具有50％或更高的孔隙率。在各种实施例中，团聚的纳米颗粒的孔隙率为50％或更高或50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％。在各种实施例中，团聚的纳米颗粒的孔隙率在上文列出的任何两种孔隙率之间的范围内。

在各种实施例中，流动步骤的空间速度为10hr^-1、50hr^-1、100hr-¹、200hr-¹、300hr-¹、400hr-¹、500hr^-1、600hr^-1、700hr^-1、800hr^-1、900hr^-1、1,000hr^-1、5000hr^-1、10,000hr^-1、20,000hr^-1、30,000hr^-1、40,000hr^-1、或50,000hr^-1、100,000hr^-1、200,000hr^-1、300,000hr^-1、400,000hr^-1、500,000hr^-1、600,000hr^-1、700,000hr^-1、800,000hr^-1、900,000hr^-1、1,000,000hr^-1、1,100,000hr^-1、1,200,000hr^-1、1,300,000hr^-1、1,400,000hr^-1、1,500,000hr^-1、1,600,000hr^-1、1,700,000hr^-1、1,800,000hr^-1、1,900,000hr^-1或2,000,000hr^-1。在各种实施例中，流动步骤的空间速度在上文列出的任何两个空间速度之间的范围内。

在各种实施例中，纳米颗粒团聚体的流动包括分离或过滤纳米颗粒团聚体。各种实施例的纳米颗粒团聚体的分离或过滤可包括针对一粒度或粒度范围分离/过滤纳米颗粒团聚体，其中具有一大小的纳米颗粒团聚体沉积到多孔过滤器基板或不沉积到多孔过滤器基板，所述大小为所述粒度、大于或小于所述粒度或者在所述粒度范围之内或之外。在各种实施例中，粒度为0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm。在各种实施例中，粒度范围在上文列出的任何两个粒度之间的范围内。

以下示例图示说明由团聚的纳米颗粒制备各种实施例的微粒过滤器的方法。图12示出用于由团聚的纳米颗粒220制备微粒过滤器100、100’的系统600。如图12所示，将团聚的纳米颗粒220与载气612结合。使团聚的纳米颗粒220朝向多孔过滤器基板101、101’流动通过管件/管道613。使团聚的纳米颗粒220流动通过多孔过滤器基板101、101’，其中一定浓度的纳米颗粒沉积到多孔过滤器基板101、101’。在到达多孔过滤器基板101、101’之前，还可通过气溶胶分离器选择团聚的纳米颗粒220。使用气溶胶分离器进行选择允许选择具有所需大小的团聚的纳米颗粒。气溶胶分离器的示例包括旋风分离器或冲击器。可使未沉积在多孔过滤器基板101、101’上的团聚的纳米颗粒220流动通过615多孔过滤器基板101、101’并将其收集616。在一个示例中，使用流化床气溶胶发生器来使通过火焰热解合成制备的氧化铝粉悬浮。使团聚的纳米颗粒悬浮在载气中并流动通过多孔过滤器基板以将团聚体沉积到基板。在各种实施例中，纳米颗粒的粒度范围为5nm至50nm，并且团聚体大小的范围为1μm至20μm。在其他实施例中，团聚体的中值粒度范围为0.05μm至200μm，并且纳米颗粒的中值粒度范围为1nm至500nm。在各种实施例中，团聚体具有高孔隙率(例如70％或更高)。空间速度的范围可以是100hr^-1至2,000,000hr^-1。

在各种实施例中，所述方法还包括：在流动之后煅烧多孔过滤器基板/微粒过滤器。在各种实施例中，煅烧基本上同时或同时包括多个多孔过滤器基板/微粒过滤器。如图13所示，将微粒过滤器100、100’在煅烧炉700中煅烧，其中微粒过滤器100、100’用加热元件701加热。在这一示例中，对具有纳米颗粒的微粒过滤器进行热处理。热处理可结合纳米颗粒并且还将颗粒转变成所需的相。可选地，可在大规模地完成多孔过滤器基板/微粒过滤器的煅烧，其中多个多孔过滤器基板/微粒过滤器在大型热炉或传送带式热炉中煅烧。在这些示例中，纳米颗粒从勃姆石转变成γ-氧化铝。在另一个示例中，热处理在空气中用水蒸汽进行，以促进颗粒之间的结合。在各种实施例中，煅烧温度为500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃c、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃。各种实施例的煅烧温度在上文列出的任何两个温度之间的范围内。在各种实施例中，煅烧过程中的水蒸汽浓度为0％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。各种实施例的水蒸汽浓度在上文列出的任何两个百分比之间的范围内。

在各种实施例中，所述方法还包括：在流动之后引导介质的流动以将纳米颗粒从微粒过滤器中除去。图14示出用于将纳米颗粒200或纳米颗粒团聚体从微粒过滤器100、100’中除去的系统800，其中使气体或液体812(诸如任何实施例的载气)从源801流动且流动通过管件/管道813和微粒过滤器100、100’。将不稳定地沉积到多孔过滤器基板101、101’的任何纳米颗粒200或纳米颗粒团聚体220去除815并将其收集816。在一个示例中，用高流动(多至3x10⁶hr^-1的空间速度)处理具有所收集的纳米颗粒的过滤器。所述流动允许去除不稳定的颗粒团聚体。

在各种实施例中，用以去除不稳定的纳米颗粒或纳米颗粒团聚体的空间速度为10hr^-1、50hr^-1、100hr^-1、200hr^-1、300hr^-1、400hr^-1、500hr^-1、600hr^-1、700hr^-1、800hr^-1、900hr^-1、1,000hr^-1、5000hr^-1、10,000hr^-1、20,000hr^-1、30,000hr^-1、40,000hr^-1、或50,000hr^-1、100,000hr^-1、200,000hr^-1、300,000hr^-1、400,000hr^-1、500,000hr^-1、600,000hr^-1、700,000hr^-1、800,000hr^-1、900,000hr^-1、1,000,000hr^-1、1,100,000hr^-1、1,200,000hr^-1、1,300,000hr^-1、1,400,000hr^-1、1,500,000hr^-1、1,600,000hr^-1、1,700,000hr^-1、1,800,000hr^-1、1,900,000hr^-1、或2,000,000hr^-1、2,000,000hr^-1、2,100,000hr^-1、2,200,000hr^-1、2,300,000hr^-1、2,400,000hr^-1、2,500,000hr^-1、2,600,000hr^-1、2,700,000hr^-1、2,800,000hr^-1、2,900,000hr^-1、或3,000,000hr^-1。在各种实施例中，流动步骤的空间速度在上文列出的任何两个空间速度之间的范围内。

在各种实施例中公开了包括内燃发动机和任何实施例的发动机排气微粒过滤器的内燃发动机系统或车辆，所述发动机排气微粒过滤器被配置为接收来自内燃发动机的排气流。图15a示出机动车辆903内的内燃发动机系统900。如图15b所示，内燃发动机系统900包括联接到微粒过滤系统10、10’的内燃发动机。在各种实施例中，内燃发动机是gdi或直喷式柴油发动机。

在各种实施例中公开了用于从排气流中过滤微粒的方法，其包括：引导来自内燃发动机的排气流通过任何实施例的发动机排气微粒过滤器，其中发动机排气微粒过滤器将微粒从排气流中去除。如图15a和图15b所示，微粒过滤系统10、10’经由管件或管道902接收具有微粒116的排气，其中微粒过滤系统10、10’将微粒从排气116中去除。过滤器排气118随后离开微粒过滤系统10、10’。

各种实施例的微粒过滤器的优点包括，例如：绿色过滤效率的可控和有效改进(零里程效率)；能够达到80+％的绿色过滤效率；低背压损失；相较于其他涂覆技术(诸如涂层)，涂覆材料的荷载低。以下参考文献的全部内容以引用方式并入：lambert、christine等人的“gasolineparticlefilterdevelopment”，emissioncontrolscienceandtechnology3.1(2017):105-111。

在各种实施例中，微粒过滤器的微粒过滤效率大于不含一定浓度的纳米颗粒的其他方面完全相同的微粒过滤器。

在各种实施例中，对于具有1μm或更小粒度的微粒，微粒过滤器具有50％或更高的微粒过滤效率。微粒过滤器的微粒过滤效率为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、99％或100％。在各种实施例中，微粒过滤效率在上文列出的任何两个微粒过滤效率之间的范围内。在各种实施例中，微粒过滤效率涉及具有以下粒度的微粒的过滤：5nm、10nm、30nm、40nm、70nm、80nm、90nm、100nm、130nm、180nm、230nm、250nm、280nm、300nm、500nm、750nm、900nm、950nm、975nm或1000nm。在各种实施例中，微粒的粒度在上文列出的任何两个粒度之间的范围内。

在各种实施例中，微粒过滤器具有一定流速下的背压，所述背压比不含一定浓度的纳米颗粒的其他方面完全相同的微粒过滤器的所述一定流速下的背压大至多50％。各种实施例的微粒过滤器具有一定流速下的背压，所述背压比不含一定浓度的纳米颗粒的其他方面完全相同的微粒过滤器大0％、0.001％、0.1％、1％、5％、10％、20％、30％、40％或50％。在各种实施例中，背压的增加在上文列出的任何两个百分比之间的范围内。

在各种实施例中，微粒过滤器具有一定流速下的背压，所述背压至多等于具有3.5g/in(英寸)³或更少涂层荷载的微粒过滤器的所述一定流速下的背压。在各种实施例中，一定流速下的背压比具有3.5g/in³或更少涂层荷载的微粒过滤器的所述一定流速下的背压少0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、200％、300％、400％或500％。在各种实施例中，背压的降低在任何两个百分比之间的范围内。

在各种实施例中，涂层荷载为0.01g/in³、0.1g/in³、0.5g/in³、1g/in³、1.5g/in³、2g/in³、2.5g/in³、3g/in³或3.5g/in³。在各种实施例中，涂层荷载在上文列出的任何两个浓度之间的范围内。

图16和图17是比较沉积到过滤器基板的多孔壁的不同浓度的纳米颗粒与不含颗粒的过滤器基板的微粒过滤效率的图。对于图16：“■”是涂覆有约5g/l的γ-氧化铝纳米颗粒的基板，“◆”是涂覆有约1g/l的γ-氧化铝纳米颗粒的基板；并且“▲”是裸基板。对于图17：“■”是裸基板，并且“◆”是涂覆纳米颗粒的基板。如图16所示，将颗粒添加到过滤器基板提高了粒度范围从小于30nm到300nm的微粒的过滤。图17进一步示出针对所有碳烟微粒的过滤效率显著增加。

图18是示出具有或不具有纳米颗粒的背压(dp)的变化的图。对于图18：“■”是裸基板，并且“◆”是具有纳米颗粒的基板。如图18所示，纳米颗粒的添加对微粒过滤器具有较小的背压增加。

以下示例图示说明本公开的各种实施例。本领域技术人员将认识到在本公开的精神和权利要求的范围内的许多变化。

微粒效率和背压对gdi发动机的影响

在一个示例中，2.0l的gtdi发动机配备有不同的gpf并分别用ftp75循环测试。图19示出由过滤之前和之后的烟粒浓度确定的过滤效率。使用当前技术来涂覆具有约0.5g/l细小微粒的过滤器显示出与未涂覆涂层的过滤器相比提高的过滤效率，而使用常规的涂层技术以更高的荷载水平约1.5g/in³涂覆过滤器显示出对效率有负面影响。如图20所示，对于涂覆涂层的gpf，通过所公开技术的排气尾管处的总微粒排放显著更低。图21进一步示出通过测量的渗透率预测的额定功率下的背压，以及通过新技术涂覆涂层的gpf显示出背压的轻微增加(约8％)，这比常规的涂覆涂层的gpf的背压增加小得多(约60％)。

在另一个示例中，2.0l的gtdi发动机配备有不同的gpf并分别用ftp75循环测试。图21示出在ftp75循环的阶段i期间由过滤之前和之后的烟粒浓度确定的过滤效率。用所公开的技术涂覆有纳米颗粒的过滤器显示出更高的过滤效率。随着颗粒荷载的增加，改进也增加。在使用新技术具有约1g/l荷载的情况下，效率达到88％。相比之下，使用常规的涂层技术涂覆过滤器即使在更高的荷载水平约1.5g/in³下也显示出对效率有负面影响。如图22所示，对于涂覆涂层的gpf，通过所公开技术的排气尾管处的总微粒排放显著更低。图23进一步示出通过测量的渗透率预测的额定功率下的背压，以及涂覆有细小微粒的gpf显示出与常规的涂覆涂层的gpf相比更低或相当的背压。

虽然上文描述示例性实施例，但这并不意味这些实施例描述了如各种实施例所公开的本公开的所有可能形式。相反，在说明书中使用的词语是描述用词语而非限制用词语，并且应当理解，可在不背离如各种实施例所公开的本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。另外，各种实施实施例的特征可加以组合来形成如各种实施例所公开的本公开的另外的实施例。

根据本发明，提供一种发动机排气微粒过滤器，其具有多孔基板，所述多孔基板在其上具有相对于基板的过滤器体积浓度范围为0.01g/l至60g/l的惰性纳米颗粒，所述纳米颗粒的一部分被布置为形成抗再生多孔结构，所述抗再生多孔结构被配置为从排气流中捕集微粒。

根据实施例，所述结构中的一些设置在基板的孔内。

根据实施例，所述结构具有70％或更高的孔隙率。

根据实施例，纳米颗粒包括金属。

根据实施例，纳米颗粒包括金属氧化物。

根据实施例，所述结构中的一些包括催化剂纳米颗粒。

根据实施例，发动机排气微粒过滤器的微粒过滤效率大于不含纳米颗粒的其他方面相同的发动机排气微粒过滤器。

根据实施例，对于具有1μm或更小粒度的微粒，发动机排气微粒过滤器具有50％或更高的微粒过滤效率。

根据实施例，发动机排气微粒过滤器具有一定流速下的背压，所述背压至多等于具有3.5g/in³或更少涂层荷载的发动机排气微粒过滤器的所述一定流速下的背压。

根据本发明，提供一种发动机排气微粒过滤器，其具有多孔基板，所述多孔基板在其上具有相对于基板的过滤器体积浓度范围为0.01g/l至60g/l的惰性纳米颗粒，其中被配置成在基板的再生期间保持附着的惰性纳米颗粒的一部分对于从排气流中捕集微粒是有效的。

根据实施例，纳米颗粒包括金属。

根据实施例，纳米颗粒包括金属氧化物。

根据实施例，基板在其上还具有催化纳米颗粒。

根据实施例，发动机排气微粒过滤器的微粒过滤效率大于不含纳米颗粒的其他方面相同的发动机排气微粒过滤器。

根据实施例，对于具有1μm或更小粒度的微粒，微粒过滤器具有50％或更高的微粒过滤效率。

根据实施例，发动机排气微粒过滤器具有一定流速下的背压，所述背压至多等于具有3.5g/in³或更少涂层荷载的发动机排气微粒过滤器的所述一定流速下的背压。

根据本发明，提供一种制备发动机排气微粒过滤器的方法，其具有：使纳米颗粒在载气中以范围为1hr^-1至2,000,000hr^-1的空间速度流动通过多孔基板，以使相对于基板的过滤器体积浓度范围为0.01g/l至60g/l的纳米颗粒沉积，并生成孔隙率为70％或更高的抗再生多孔结构。

根据实施例，上述方法的特征还在于，在所述流动之前雾化纳米颗粒的悬浮液，以产生雾化的纳米颗粒并对雾化的纳米颗粒进行干燥。

根据实施例，纳米颗粒包括孔隙率为50％或更高的纳米颗粒团聚体。

根据实施例，上述方法的特征还在于，在所述流动之后煅烧基板。