蜂窝催化单元制造技术

技术编号:10498981 阅读:88 留言:0更新日期:2014-10-04 15:49
本发明专利技术的课题是提供一种蜂窝催化单元,其含有沸石作为催化剂,且能够抑制沸石因硫导致的劣化、抑制沸石因水的吸收和脱离导致的破损。本发明专利技术的蜂窝催化单元具备蜂窝结构部,所述蜂窝结构部具有划分形成多个孔格的隔壁(9),所述多个孔格从一侧端面的第1端面延伸至另一侧端面的第2端面并成为流体的流路;隔壁(9)具有基部层(11)和涂布层(15),所述基部层(11)含有50~90质量%的沸石,所述涂布层(15)以厚度1~50μm被覆该基部层(11)的表面;涂布层(15)为含有1~5质量%氧化钒及二氧化钛的涂布层(A),或者为含有1~5质量%氧化钒、及二氧化钛与氧化钨的复合氧化物的涂布层(B)。

【技术实现步骤摘要】
蜂窝催化单元
本专利技术涉及一种蜂窝催化单元。进一步详细地,涉及一种可用于NOx的选择性催化还原(SCR)的负载沸石及氧化钒的蜂窝催化单元。
技术介绍
从汽车的发动机等内燃机排出的废气中,含有一氧化碳(CO)、烃(HC)、氮氧化物(NOx)等有害物质。在减少这样的有害物质、净化废气时,广泛使用催化反应。在汽油发动机中将空气与燃料的混合比(空燃比)维持在理论空燃比,一般使用三元催化剂,通过使废气中的CO、HC、NOx与钼、铑等贵金属催化剂接触,转化为无害的C02、H20、N2。 在柴油机中,一般地,由于空气量相对于燃料过量,因而不能将空燃比维持在理论空燃比,因而不能使用三元催化剂。虽然可使用氧化催化剂使CO和HC与过量空气中的O2反应,转化为无害的C02、H2O,但在柴油机的氧过量的废气气氛中,不能使NOx还原为N2。因此,柴油机的NOx对策成为大问题。 作为在氧过量的气氛中还原NOx的技术,可举出选择性催化还原(SCR)。选择性催化还原(SCR)是通过使氨(NH3)与NOx反应转化为N2和H2O的技术,以往用作火力发电站等的废气处理系统。近年来,正在进行将该技术应用于车载用柴油机中。但是,因为将NH3装载在车辆上有危险,因此在罐中装入尿素水来进行搭载,通过将其喷射到废气中,从而在高温下水解,得到NH3气,通过该NH3来还原NOx。 在火力发电站等的废气处理系统中,为了使NH3与NOx反应,使用二氧化钛-氧化钒催化剂。作为二氧化钛-氧化钒催化剂,有将二氧化钛-氧化钒与上述三元催化剂、氧化催化剂同样负载在陶瓷蜂窝载体中的二氧化钛-氧化钒催化剂(涂布型),以及将二氧化钛-氧化钒自身成形为蜂窝结构的二氧化钛-氧化钒催化剂(固体型)两种。近年来,基本为固体型。将与火力发电站等的废气处理系统中使用的催化剂相同的催化剂应用于车载用柴油机中是可能的。但是,为了以高效率进行NH3净化,二氧化钛-氧化钒催化剂需要为大体积。因此,在将二氧化钛-氧化钒催化剂用作车载用方面存在问题。因此,寻求一种可小型化的、更高效的催化剂作为车载用催化剂。 作为比二氧化钛-氧化钒催化剂更高效的催化剂,可举出金属置换沸石(例如,铜离子交换沸石、铁离子交换沸石)。作为金属置换沸石催化剂的类型,与二氧化钛-氧化钒催化剂同样地有涂布型和固体型。车载用的催化剂通过具有耐热性的缓冲材固定于金属容器内。为了不使催化剂因车辆振动而移动,施加压缩力并用摩擦力来保持。因此,催化剂需要足以耐受压缩力的机械强度。涂布型(负载有沸石的蜂窝催化单元)因为陶瓷蜂窝载体具有机械强度,因此在强度上的问题少。固体型(沸石结构体)需要用沸石形成蜂窝结构。因此,固体型中,为了维持用来使沸石粒子彼此结合的无机结合材、强度,需要在沸石中加入骨料、纤维(例如,专利文献1、2)。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开2012-213755号公报 专利文献2:日本特开2011-207749号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题 但是,上述负载有沸石的蜂窝催化单元及沸石结构体,存在沸石与废气中含有的硫反应而易劣化这样的问题。进而,上述负载有沸石的蜂窝催化单元及沸石结构体,因为沸石为吸水性高的性质,因此存在反复进行由吸水引起的膨胀和由水的脱离引起的收缩导致易产生裂纹这样的问题。 鉴于上述问题,本专利技术的目的在于提供一种蜂窝催化单元,其含有沸石作为催化齐U,且能够抑制沸石因硫导致的劣化、抑制沸石因水的吸收和脱离导致的破损。 用于解决问题的方法 本专利技术为如下所示的蜂窝催化单元。 [I] 一种蜂窝催化单元,其具备蜂窝结构部,所述蜂窝结构部具有划分形成多个孔格的隔壁,所述多个孔格从一侧端面的第I端面延伸至另一侧端面的第2端面并成为流体的流路;所述隔壁具有基部层和涂布层,所述基部层含有50?90质量%的沸石,所述涂布层以厚度I?50W被覆该基部层的表面;所述涂布层为含有I?5质量%氧化钒及二氧化钛的涂布层(A),或者为含有I?5质量%氧化钒、及二氧化钛与氧化钨的复合氧化物的涂布层(B)。 [2] 一种蜂窝催化单元,其具备蜂窝结构部,所述蜂窝结构部具有划分形成孔格的隔壁,所述孔格从一侧端面的第I端面延伸至另一侧端面的第2端面并成为流体的流路;所述隔壁具有支持层、中间层和涂布层,所述支持层以陶瓷为主成分,所述中间层被覆该支持层的表面并含有50?95质量%的沸石,所述涂布层被覆该中间层的表面;所述涂布层为含有I?5质量%氧化钒及二氧化钛的涂布层(A),或者为含有I?5质量%氧化钒、及二氧化钛与氧化钨的复合氧化物的涂布层(B)。 [3]根据上述[I]或[2]记载的蜂窝催化单元,所述蜂窝结构部中的有效GSA (几何学表面积)为10?50cm2/cm3。 [4]根据上述[I]?[3]中的任一项记载的蜂窝催化单元,蜂窝结构部中含有的所述沸石的质量与所述涂布层(A)中所述氧化钒的质量及所述二氧化钛的质量的合计之比(沸石的质量:氧化f凡的质量及二氧化钛的质量的合计)为99:1?60:40 ;或者,所述蜂窝结构部中含有的所述沸石的质量与所述涂布层(B)中所述氧化钒的质量、所述二氧化钛的质量及所述氧化钨的质量的合计之比(沸石的质量:氧化钒的质量、二氧化钛的质量及氧化钨的质量的合计)为99:1?60:40。 [5]根据上述[I]?[4]中的任一项记载的蜂窝催化单元,所述蜂窝结构部在40?800°C时的热膨胀系数为1.0ppm/K以下。 [6]根据上述[I]?[5]中的任一项记载的蜂窝催化单元,所述涂布层含有I?30质量%的、在500°C以下不消失的无机粘合剂。 专利技术效果 根据本专利技术的蜂窝催化单元,通过用含有氧化钒的涂布层覆盖含有沸石的隔壁的表面,能够抑制沸石因硫导致的劣化、抑制沸石因水的吸收和脱离导致的破损。 【附图说明】 图1为从第I端面侧观察本专利技术的一个实施方式(或者其他实施方式)的蜂窝催化单元时的示意性立体图。 图2为本专利技术的一个实施方式的蜂窝催化单元中与孔格的延伸方向平行的截面的一部分的示意图。 图3为放大表示本专利技术的一个实施方式的蜂窝催化单元的隔壁的截面的示意图。 图4为放大表示本专利技术的其他实施方式的蜂窝催化单元的隔壁的截面的示意图。 符号说明 3:弟I端面、5:弟2端面、7:孔格、9:隔壁、10:蜂窝结构部、11:基部层、15:涂布层、17:外周壁、21:隔壁、23:支持层、25:中间层、27:涂布层、35:蜂窝结构部、50:蜂窝催化单元、55:蜂窝催化单元。 【具体实施方式】 下面,参照附图的同时,对本专利技术的实施方式进行说明。本专利技术并不限于以下实施方式,只要不脱离本专利技术的范围,可加以变更、修改、改良。 1.蜂窝催化单元的第I形态: 如图1?图3所示的那样,本实施方式(第I形态)的蜂窝催化单元50具备蜂窝结构部10。蜂窝结构部10具有划分形成多个孔格7的隔壁9,所述多个孔格7从一侧端面的第I端面3延伸至另一侧端面的第2端面5并成为流体的流路。隔壁9具有基部层11和涂布层15,所述基部层11含有50?90质量%的沸石,所述涂布层15以厚度I?50 μ m被覆该基部层11的表面。涂布层15为含有I?5质量%氧化钒本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种蜂窝催化单元,其特征在于,其具备蜂窝结构部,所述蜂窝结构部具有划分形成多个孔格的隔壁,所述多个孔格从一侧端面的第1端面延伸至另一侧端面的第2端面并成为流体的流路;所述隔壁具有基部层和涂布层,所述基部层含有50~90质量%的沸石,所述涂布层以厚度1~50μm被覆该基部层的表面;所述涂布层为含有二氧化钛及1~5质量%氧化钒的涂布层A,或者为含有二氧化钛与氧化钨的复合氧化物及1~5质量%氧化钒的涂布层B。

【技术特征摘要】
2013.03.29 JP 2013-0731911.一种蜂窝催化单元,其特征在于,其具备蜂窝结构部,所述蜂窝结构部具有划分形成多个孔格的隔壁,所述多个孔格从一侧端面的第I端面延伸至另一侧端面的第2端面并成为流体的流路; 所述隔壁具有基部层和涂布层,所述基部层含有50?90质量%的沸石,所述涂布层以厚度I?50 μ m被覆该基部层的表面; 所述涂布层为含有二氧化钛及I?5质量%氧化钒的涂布层A,或者为含有二氧化钛与氧化钨的复合氧化物及I?5质量%氧化钒的涂布层B。2.一种蜂窝催化单元,其特征在于,其具备蜂窝结构部,所述蜂窝结构部具有划分形成孔格的隔壁,所述孔格从一侧端面的第I端面延伸至另一侧端面的第2端面并成为流体的流路; 所述隔壁具有支持层、中间层和涂布层,所述支持层以陶瓷作为主成分,所述中间层被覆该支持层的表面并含有50?95质量%的沸石,所述涂布层被覆该中间层的表面; 所述涂布层为含有二氧化钛及I?5质量%氧化钒的涂布层A,或者为含有二氧化钛与氧化钨的复合氧化物及I?5质量%氧化钒的涂布层B。3.根据权利要求1或2所述的蜂窝催化单元,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:末信宏之广濑正悟
申请(专利权)人:日本碍子株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

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