[发明专利]制备催化整料的方法

说明书

一种通过将包含催化活性材料和金属氧化物催化剂载体或其前体的溶胶溶液毛细抽吸到整体式基材的孔中来制备催化整体式主体或催化颗粒过滤器的方法。

本发明涉及催化的整体式基材。具体地，本发明提供了通过将包含催化活性材料和金属氧化物催化剂载体或其前体的溶胶溶液毛细抽吸到整体式基材的孔中来制备催化整体式基材(任选地催化颗粒过滤器)的改进的方法。

催化整料通常用于清洁发动机废气，以催化去除废气中的有毒化合物。为了在来自贫燃发动机的废气中以适度的过滤效率去除颗粒物质，催化整料用作流通式过滤器。

最典型地，用于机动车应用的具有高过滤效率的过滤器是由整体式蜂窝体组成的壁流式过滤器，其中颗粒物质被捕获在蜂窝结构的分隔壁上或其中。这些过滤器具有由透气分隔壁隔开的多个纵向流动通道。气体入口通道在其气体入口侧打开并在相对的出口端处封闭，而气体出口通道在出口端打开并且在入口端处封闭，使得进入壁流式过滤器的气流在进入出口通道之前被迫通过分隔壁。

除了捕获烟灰颗粒之外，颗粒过滤器通常用在燃烧烟灰和去除氮氧化物(NOx)、一氧化碳和未燃烧的烃中具有活性的催化剂催化，烟灰、氮氧化物(NOx)、一氧化碳和未燃烧的烃为代表健康和环境风险的化合物，且必须从废气中减少或去除。

在氧气或由一氧化氮形成的二氧化氮存在下燃烧掉烟灰并且进一步去除或减少NOx、一氧化碳和烃成无害化合物中具有活性的催化剂本身是本领域已知的。

专利文献公开了许多清洁系统，其包括用于从发动机废气中去除有害化合物的单独的催化剂单元。

在本领域中还已知的是用催化剂涂布的废气颗粒过滤器，所述催化剂催化烃和颗粒物质的氧化以及通过与作为其本身或作为其前体加入到废气中的氨反应而将NOx选择性催化还原(SCR)。

整体式或蜂窝状整体式基材的洗涂通常是通过将浆料倾倒或泵送到整体式基材的通道中进而在基材中粘着浆料或通过将基材的一侧浸渍到洗涂浆料中并任选地在对侧施加真空来进行。可以通过加压空气或真空从一侧除去洗涂层的剩余物，但是将易于除去壁内部的洗涂层。

在用洗涂层涂布后，将基材干燥并最后煅烧以活化涂层中的催化组分。

洗涂基材的问题在于其影响催化组分在过滤器壁中、在壁上的洗涂层的厚度中和沿着整料的通道轴的浓度梯度。因此，其对成品催化剂的质量具有潜在影响。

用颗粒悬浮液洗涂壁流式过滤器特别难以控制，因为一些通道在端面关闭，并且用于确保均匀涂层分布的气刀受到过滤器壁的阻碍。

与已知技术相比，本发明提出了一种用于涂布整体式基材的更简单的方法，其通过使用包含作为催化剂载体前体和金属催化剂前体的所有催化剂成分的溶胶溶液，并通过毛细作用力将该溶胶溶液吸入整体式基材的壁的孔中。

在本发明的上下文中，溶胶溶液是固体颗粒在水溶性化合物溶液中的悬浮液的混合物。

本发明提供了一种用于制备催化整料的方法，包括以下步骤：

a)提供多孔整体式基材，其具有由透气分隔壁隔开的多个纵向流动通道，所述整体式基材具有第一端面和与第一端面具有一定距离的第二端面；

b)在容器中提供至少对应于透气分隔壁的孔体积的量的溶胶溶液，该溶胶溶液包含一种或多种催化活性化合物的水溶性或胶体前体和一种或多种金属氧化物催化剂载体化合物的水溶性或胶体前体，一种或多种前体中的至少一种是胶体，并且一种或多种前体中的至少一种是水溶性的；

c)将整体式基材基本上垂直放置在容器中，第一或第二端面浸入溶胶溶液中；

d)仅通过毛细作用力将溶胶从浸入溶胶溶液的端面吸入到可渗透分隔壁的孔中，在可渗透分隔壁中到达距离浸入溶胶溶液的端面的预定距离，而没有施加真空或压力；