用于从气体流中去除颗粒的过滤器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种过滤器，用于从气体流中去除颗粒、尤其是从内燃机的排气流中去除碳烟颗粒，包括一个由陶瓷的过滤器基体构成的过滤器体，其中，该过滤器基体被涂层。该涂层包括至少一种下面的物质：（ａ）至少一种从α－氧化铝、γ－氧化铝、δ－氧化铝和θ－氧化铝中选出的氧化铝，（ｂ）添加了二氧化硅、一第三至第五族金属的至少一种氧化物、一包括镧在内的镧系元素的至少一种氧化物或者所述氧化物的一种或多种的混合物的水合氧化铝，（ｃ）二氧化硅或者富硅的沸石，或者（ｄ）添加了一第三至第六族金属的至少一种氧化物或者添加了一种包括镧在内的镧系元素的氧化物的二氧化钛，（ｅ）一种由二氧化锆与一第三至第五族金属的至少一种氧化物、一包括镧在内的镧系元素的至少一种氧化物或者与所述氧化物的一种或多种的混合物组成的混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于从气体流中去除颗 粒、尤其是从内燃机的排气流中去除碳烟颗粒的过滤器。
技术介绍
这种过滤器例如使用在压燃式内燃机、特别是柴油驱动的机动车的废 气后处理装置中。通常，这种用于去除颗粒的过滤器、即所谓的颗粒过滤 器由陶瓷材料即碳化硅、钛酸铝和/或堇青石制成。这些颗粒过滤器通常以 具有交替封闭的通道的蜂窝状陶瓷的形式构成。这种颗粒过滤器具有大于80%至通常大于90%的过滤效率。但是困难不仅在于碳烟颗粒的过滤而且 也在于过滤器的再生。为此，使燃料或者其分解产物在包括颗粒过滤器的 废气后处理装置中催化地氧化，以便产生对于点燃碳烟必要的温度。在热 再生阶段期间对于过滤器的热稳定性提出了最高的要求。过滤器材料与废气成份的热化学反应以及在机动车寿命中的运行期间 聚积在过滤器上的例如由机油、燃料、燃料添加剂或者发动机磨损物构成 的灰降低陶瓷过滤器的机械强度和热化学强度。通过热化学反应老化的过 滤器尤其是当该过滤器由堇青石和钛酸铝材料制成的情况下具有比未老化 的过滤器高的失效概率。该失效概率随着热载荷的增高而增大。目前通常使用这样颗粒过滤器，其陶瓷的过滤器基体未被涂层或者仅 设有一个催化活性的涂层。
技术实现思路
一种按本专利技术构成的用于从气体流中去除颗粒、尤其是从内燃机的排 气流中去除碳烟颗粒的过滤器包括一个由陶瓷的过滤器基体构成的过滤器体，其中，该过滤器基体被涂层。所述涂层包括至少一种下面的物质(a) 至少一种从oc-氧化铝、，氧化铝、5-氧化铝和6-氧化铝中选出的 氧化铝，(b) 添加了二氧化硅、 一第三至第五族金属的至少一种氧化物、 一包括镧在内的镧系元素的至少一种氧化物或者所述氧化物的一种或多种的混 合物的水合氧化铝，(C) 二氧化硅或者富硅的沸石，(d) 添加了一第三至第六族金属的至少一种氧化物或者一种包括镧在 内的镧系元素的氧化物的二氧化钛，或者(e) —种由二氧化锆与一第三至第五族金属的至少一种氧化物、与一 包括镧在内的镧系元素的至少一种氧化物或者与所述氧化物的一种或多种 的混合物组成的混合物。通过涂层产生封闭的表面盖层，通过该盖层防止陶瓷的过滤器材料、 尤其是钛酸铝或者堇青石受到废气成份、尤其是灰的热化学侵蚀。这通过 如下方式实现，即本专利技术的陶瓷盖层持久地、也就是说在车辆寿命期间耐 受在行驶运行中和在再生期间的水热条件。本专利技术的涂层以及本专利技术的涂 层过程适合于尽可能完全地对包括内部的孔隙结构在内的过滤器的总表面 进行涂层。例如通过将一第三至第五族金属的至少一种氧化物或者一包括镧在内 的镧系元素的至少一种氧化物或者所述氧化物中的多种的混合物添加到氧化铝中可以实现a-氧化铝、Y-氧化铝、5-氧化铝以及e-氧化铝的热稳定性 和水热稳定性的进一步提高。同样，水合氧化铝的水热稳定性和热稳定性 通过添加所述氧化物中的至少一种提高，使得被这样添加的水合氧化铝同 样适合于作为涂层。氧化铝中和/或在水合氧化铝中，所述第三至第五族金 属的氧化物或者包括镧在内的镧系元素的氧化物或者所述氧化物的一种或 多种的混合物的份额在1至20%重量百分比的范围中。适合于形成涂层的氧化铝优选在粉末状中具有大于30m2/g的BET表 面。该BET表面根据DIN 66131和ISO 9277通过Brunauer、 Emmt和Teller 的气体吸附理论确定。氧化铝的堆积密度优选大于0.3g/cm3并且孔隙体积 在0.2至1.3ml/g的范围中。被添加的氧化铝或者多种氧化铝的混合物也具 有相应的BET表面、堆积密度和孔隙体积。通过添加二氧化硅也可以提高a-氧化铝、y-氧化铝、S-氧化铝和e-氧 化铝和/或水合氧化铝的热稳定性和水热稳定性。此外， 一种由二氧化锆与一种或多种第三至第五族金属的氧化物、与 一包括镧在内的镧系元素的至少一种氧化物或者与所述氧化物的一种或多 种的混合物组成的混合物适合于涂层。二氧化锆的适合于形成涂层的混合5氧化物优选在粉末状中具有大于5m"g的BET表面，其中，该BET表面如 上所述的那样的确定。另外，二氧化硅也适合于对过滤器基体进行涂层，以便提高热稳定性 和水热稳定性。热稳定性和水热稳定性的进一步提高通过以下方式实现， 即在氧化硅中搀入一第三至第五族金属的至少一种氧化物或者一包括镧在 内的镧系元素的至少一种氧化物或者所述氧化物中的多种的混合物。在二 氧化硅中，所述第三至第五族金属的或者包括镧在内的镧系元素的每种氧 化物的份额在1至30%重量百分比的范围中。除了以颗粒形式的无定形二氧化硅之外，富硅的沸石、尤其是S/A比 例大于50的沸石、尤其是Y、 P、 ZSM型沸石或者这些类型的沸石的混合 物或者包含这些类型的沸石的混合物也适合于进行涂层。在此，所述沸石 优选为氢型或者具有交换的过渡金属、尤其第六至第十二族的元素。除了上述的氧化物之外，二氧化钛也适合于陶瓷过滤器基体的涂层。 足够的热稳定性和水热稳定性通过以下方式实现，即在二氧化钛中搀入一 第三至第六族金属的至少一种氧化物或者一种包括镧在内的镧系元素的氧 化物。所述一第三至第六族金属的至少一种氧化物、 一包括镧在内的镧系 元素的至少一种氧化物或者所述氧化物的一种或多种的混合物中，每种氧 化物的份额优选为1至60%重量百分比。特别适合于搀入到二氧化钛中的 是氧化钒和氧化钩。所述必要时被添加的氧化铝、所述被添加的水合氧化铝、所述二氧化 硅或者富硅的沸石、所述二氧化钛以及所述二氧化锆能够以各种任意的混 合对陶瓷的过滤器基体进行涂层。本专利技术的涂层优选施加在过滤器的流出侧或者中心区域中。在此，过 滤器基体的这样一个侧面被认为是流出侧的区域，净化掉颗粒的气体在该 侧面上流出。过滤器横截面的中部区域被认为是中心区域。另外也可能的是，过滤器的不同区域用不同的材料或者用不同的层厚 度进行涂层。为了制造本专利技术的涂层，涂层材料例如以颗粒形式作为粉浆或者溶胶 施加到烧结的陶瓷过滤器基体上并且紧接着通过烘干、煅烧或者烧结进行 固定。如果涂层材料被掺杂或者包含搀兌物，则添加物例如可以以溶液的 形式在制造粉浆期间或者直接在对过滤器基体涂层之前添加至粉浆。另外， 也可能的是，在预形成的盖层实现所述添加。为此，用添加物的溶液浸渍所述预形成的盖层。这例如通过喷洒、浸入、浸湿或本领域技术人员公知 的类似方法实现，通过所述方法可以实现添加物在表面上的改变的分布。搀兑的物质例如可以以固体物质的形式作为氧化物、氢氧化物或者盐 优选碳酸盐、硝酸盐或者醋酸盐混合到待添加的涂层材料中或者作为溶胶 渗杂到待添加的涂层材料中。所述涂层例如也可以以颗粒的形式作为粉浆或者作为溶胶通过喷洒、 浸入、浸湿或类似的涂层方法施加到陶瓷过滤器基体上。此外，基于真空 的涂层方法也是合适的。适合于构成涂层的材料的平均颗粒尺寸(D 50)在一个宽的范围中变 化。2rnn至20pm尺寸的颗粒尤其合适。这些颗粒例如通过沉淀方法或者热 解方法获得。研磨方法也适合于调节颗粒尺寸和颗粒尺寸分布。当通过沉 淀方法产生颗粒时，例如可以使用铝盐溶液和/或锆盐溶液以及必要时作为 附加物的添加剂盐溶液作为前驱体(Prakursoren)。适合的盖层例如通过纳米微粒、即平均直径小于l)iim的颗粒和微粒、 即平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过滤器，用于从一气体流中去除颗粒、尤其是从内燃机的排气流中去除碳烟颗粒，包括一个由陶瓷的过滤器基体构成的过滤器体，其中，该过滤器基体被涂层，其特征在于，该涂层包括下面的物质中的至少一种：　（ａ）至少一种从α－氧化铝、γ－氧化铝、δ －氧化铝和θ－氧化铝中选出的氧化铝，　（ｂ）添加了二氧化硅、一第三至第五族金属的至少一种氧化物、一包括镧在内的镧系元素的至少一种氧化物或者所述氧化物的一种或多种的混合物的水合氧化铝，　（ｃ）二氧化硅或者富硅的沸石，　（ｄ） 添加了一第三至第六族金属的至少一种氧化物或者添加了一种包括镧在内的镧系元素的氧化物的二氧化钛，或者　（ｅ）一种由二氧化锆与一第三至第五族金属的至少一种氧化物、与一包括镧在内的镧系元素的至少一种氧化物或者与所述氧化物的一种或多种的混合物 组成的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A马特恩，B赖因施，C奥塞曼，J约克尔，L蒂纳，M克鲁泽，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]