多孔质陶瓷结构体制造技术

本发明专利技术涉及一种多孔质陶瓷结构体。本发明专利技术的课题是提供一种无需进行γ‑氧化铝之类增大比表面积的涂覆处理就能够担载催化剂的多孔质陶瓷结构体。蜂窝结构体(1)由多孔质的陶瓷材料形成，其在结构体内部具有气孔(5)，该陶瓷材料在结构体内部以掺杂的状态存在二氧化铈，至少一部分二氧化铈的粒子(6)暴露在气孔(5)的气孔表面(5a)。陶瓷材料以堇青石质或碳化硅质为主成分，二氧化铈在陶瓷材料中所占的比率为1.0质量％～10.0质量％的范围，铂或钯等铂族元素的催化剂微粒(7)的至少一部分担载于二氧化铈的粒子(6)。

Porous ceramic structure

The present invention relates to a porous ceramic structure. The subject of the invention is to provide a without porous ceramic structure, larger than gamma alumina coated surface area to the supported catalyst. The honeycomb structure body (1) formed by a porous ceramic material, has the structure in the inside of the hole (5), the ceramic material in the structure internal to the state of the existence of two doped cerium oxide, at least a portion of the two cerium oxide particles (6) exposed in the hole (5) surface pores (5a). Ceramic materials with silicon carbide or cordierite as a main component, a ratio of two for cerium oxide ceramic materials in the range of 1 mass% to 10 wt.%, the catalyst particles of platinum or palladium and other platinum group elements (7) at least a portion of the two supported on ceria particles (6).

【技术实现步骤摘要】
多孔质陶瓷结构体
本专利技术涉及多孔质陶瓷结构体。更详细而言，涉及能够用于汽车废气净化用催化剂载体等各种用途的多孔质陶瓷结构体。
技术介绍
以往，多孔质陶瓷结构体被用于汽车废气净化用催化剂载体、柴油机微粒除去过滤器或者燃烧装置用蓄热体等广泛的用途。特别是多数使用具有隔壁的蜂窝形状的多孔质陶瓷结构体(以下，称为“蜂窝结构体”。)，该隔壁区划形成多个隔室，即从一个端面延伸至另一个端面的流体的流路。该蜂窝结构体是经过挤压成型工序和烧成工序制造而成的，该挤压成型工序中，调制多个陶瓷原料并生坯化，得到成型原料，将该成型原料使用挤压成型机进行挤压成型，该烧成工序中，使挤压成型后的蜂窝成型体干燥后，在规定的烧成条件下进行烧成。作为构成多孔质陶瓷结构体的陶瓷材料，例如使用碳化硅、硅-碳化硅系复合材料、堇青石、多铝红柱石、氧化铝、尖晶石、碳化硅-堇青石系复合材料、锂铝硅酸盐及钛酸铝等。此处，由堇青石质形成的蜂窝结构体具有耐冲击性优异等优点。但是，由于蜂窝结构体的隔壁表面等的比表面积较小，所以无法担载足够量的催化剂，直接导致有时无法发挥较高的催化活性。因此，为了增大比表面积，将蜂窝结构体用γ-氧化铝进行涂覆处理。由此，能够增大比表面积，能够将用于发挥较高的催化活性的足够量的催化剂担载于蜂窝结构体(例如参见专利文献1。)。另一方面，近年来，严格强化了针对由柴油发动机等排出的尾气的各种限制。因此，要求用作汽车废气净化用催化剂载体的蜂窝结构体等多孔质陶瓷结构体高性能化。例如通过将蜂窝结构体的隔壁薄壁化来降低蜂窝结构体整体的热容量，迅速升温至发挥催化剂的催化活性的温度，或者，使隔壁为高气孔率结构。此处，如果蜂窝结构体的气孔率降低，则存在压力损失增大而导致发动机的油耗性能降低等问题(参见专利文献2)。此处，通过γ-氧化铝来对蜂窝结构体进行涂覆处理有可能堵塞多孔质性的隔壁而导致气孔率降低。因此，研究无需通过γ-氧化铝进行涂覆处理而担载足够量的催化剂的方法。例如已知对堇青石质陶瓷蜂窝结构体进行酸处理，于600℃～1000℃进行热处理后担载催化剂成分(参见专利文献3)。由此，能够增加比表面积，并且，能够不需要通过γ-氧化铝进行涂覆处理(所谓“催化剂载体涂层”)的工序。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第4046925号公报专利文献2：国际公开第2013/047908号专利文献3：日本特公平5-40338号公报
技术实现思路
如上所述，涂覆处理γ-氧化铝的方法会堵塞蜂窝结构体(多孔质陶瓷结构体)的气孔而导致气孔率降低。因此，具有压力损失增大的问题。另一方面，如专利文献3所示的、对多孔质陶瓷结构体进行酸处理及热处理由于不需要通过γ-氧化铝进行涂覆处理，所以能够实现多孔质陶瓷结构体的轻量化及耐热冲击性的提高。但是，有可能破坏堇青石质的晶格自身，从而多孔质陶瓷结构体的强度有可能降低。因此，要求开发出一种无需通过γ-氧化铝进行涂覆处理、并且不会导致强度降低就能够担载对于维持较高的催化活性而言足够量的催化剂的多孔质陶瓷结构体。因此，本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，其课题是提供一种能够担载对于维持催化活性而言足够量的催化剂的多孔质陶瓷结构体。根据本专利技术，提供解决上述课题的多孔质陶瓷结构体。[1]一种多孔质陶瓷结构体，其由多孔质的陶瓷材料形成，且在结构体内部具有气孔，其中，所述陶瓷材料包含二氧化铈，所述二氧化铈以被引入所述结构体内部的状态存在，并且，所述二氧化铈的至少一部分暴露在所述气孔的气孔表面。[2]根据上述[1]中记载的多孔质陶瓷结构体，其中，所述二氧化铈在所述陶瓷材料中所占的比率为1.0质量％～10.0质量％的范围。[3]根据上述[1]或[2]中记载的多孔质陶瓷结构体，其中，所述陶瓷材料以堇青石质或碳化硅质中的任意一者为主成分。[4]根据上述[1]～[3]中的任意一项中记载的多孔质陶瓷结构体，其中，所述多孔质陶瓷结构体还包含分布在所述气孔表面的铂族元素的催化剂微粒，所述催化剂微粒的至少一部分担载于暴露在所述气孔表面的所述二氧化铈的粒子。[5]根据上述[4]中记载的多孔质陶瓷结构体，其中，所述铂族元素的催化剂为铂或钯中的任意一者。[6]根据上述[1]～[5]中的任意一项中记载的多孔质陶瓷结构体，其中，所述多孔质陶瓷结构体为蜂窝结构体。根据本专利技术的多孔质陶瓷结构体，二氧化铈暴露在气孔表面，由此，催化剂粒子的一部分选择性地担载于该二氧化铈。因此，能够提高催化剂粒子的担载性能，并且不需要对隔壁进行涂覆。附图说明图1是示意性地表示蜂窝结构体的概略构成之一例的立体图。图2是示意性地表示本专利技术的一个实施方式的蜂窝结构体的隔壁内部的放大截面图。图3是示意性地表示在暴露于气孔表面的二氧化铈的粒子上担载有催化剂的状态的放大截面图。图4是表示暴露在气孔表面的二氧化铈粒子的比例与NO2转化率的相关关系的图表。图5是表示比较例1、实施例1～3及实施例5的NO2转化率的图表。图6是表示暴露在气孔表面的二氧化铈及担载于二氧化铈的粒子的催化剂微粒(铂)的SEM图像。符号说明1：蜂窝结构体(多孔质陶瓷蜂窝结构体、多孔质陶瓷结构体)、2a：一个端面、2b：另一个端面、3：隔室、4：隔壁、5：气孔、5a：气孔表面、6：粒子、7：催化剂微粒。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的多孔质陶瓷结构体的实施方式进行详细说明。应予说明，本专利技术的多孔质陶瓷结构体并不限定于以下的实施方式，只要不脱离本专利技术的范围，就可以实施各种设计的变更、修正及改良等。如图1所示，本专利技术的一个实施方式的多孔质陶瓷结构体为具有格子状的隔壁4的蜂窝形状的大致圆柱状的多孔质陶瓷蜂窝结构体1(以下，仅称为“蜂窝结构体1”。)，该格子状的隔壁4区划形成隔室3，该隔室3形成为从一个端面2a延伸至另一个端面2b的流体的流路。此处，蜂窝结构体1的隔壁4由多孔质的陶瓷材料形成，在该隔壁4的内部存在多个气孔5(参照图2及图3)。特别是二氧化铈(CeO2)以被引入该多孔质的蜂窝结构体1的结构体内部的状态存在，并且形成为该二氧化铈中的至少一部分粒子6暴露在隔壁4的内部的气孔5的气孔表面5a。构成蜂窝结构体1(隔壁4)的陶瓷材料被假定为众所周知的多孔质材料，例如可以举出包含碳化硅、硅-碳化硅(Si/SiC)系复合材料、堇青石、多铝红柱石、氧化铝、尖晶石、碳化硅-堇青石系复合材料、锂铝硅酸盐及钛酸铝等作为主成分的多孔质材料。应予说明，本专利技术的多孔质陶瓷结构体并不限定于上述的蜂窝结构体1，可以为各种形状。进而，即便是具有蜂窝形状的情况下，也并不限定于大致圆柱状。构成本实施方式的蜂窝结构体1的多孔质的陶瓷材料中含有的二氧化铈的比率(含有比率)为1.0质量％～10.0质量％的范围，进一步优选为2.5质量％～6.0质量％的范围。二氧化铈的比率低于1.0质量％的情况下，暴露在气孔表面5a的二氧化铈的粒子6变少，从而通过后述的气孔表面5a上的粒子6来担载催化剂微粒7的量变少。结果，难以担载对于得到较高的催化活性而言足够量的催化剂。另一方面，如果二氧化铈的比率超过10.0质量％，则暴露在气孔表面5a的粒子6变多。因此，气孔5的一部分会被暴露出来的粒子6堵塞，导致隔壁4的气孔率降低，有可能产生压力损失等不良情况。因此，二氧化铈的比率限制在上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔质陶瓷结构体，其具有格子状的隔壁，所述格子状的隔壁区划形成多个隔室，所述多个隔室形成为从一个端面延伸至另一个端面的流体的流路，所述隔壁由多孔质的陶瓷材料形成，且在隔壁的内部具有气孔，所述陶瓷材料包含二氧化铈，所述二氧化铈以被引入所述隔壁的内部的状态存在，所述二氧化铈的至少一部分暴露在所述气孔的气孔表面。

【技术特征摘要】
2016.03.24 JP 2016-0604391.一种多孔质陶瓷结构体，其具有格子状的隔壁，所述格子状的隔壁区划形成多个隔室，所述多个隔室形成为从一个端面延伸至另一个端面的流体的流路，所述隔壁由多孔质的陶瓷材料形成，且在隔壁的内部具有气孔，所述陶瓷材料包含二氧化铈，所述二氧化铈以被引入所述隔壁的内部的状态存在，所述二氧化铈的至少一部分暴露在所述气孔的气孔表面。2.根据权利要求1所述的多孔质陶瓷结构体，其中，所述二氧化铈在所述陶瓷材料中所占的比...

【专利技术属性】
技术研发人员：泉有仁枝，
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