用于将催化涂层引入流通式陶瓷蜂窝体的孔隙中的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于以催化剂悬浮液对陶瓷蜂窝体进行涂覆的方法，该催化剂悬浮液在载体液体中含有作为固体的或以溶解形式的催化剂成分。蜂窝体被平行的流动通道穿过。这些流动通道的壁具有开放式孔隙结构。为了以催化剂悬浮液对通道壁和尤其是孔隙的内表面进行涂覆，使垂直定向的蜂窝体的入口端面和出口端面与各一个有孔蔽罩接触，其中这些有孔蔽罩设置成，使得位于一个端面上的有孔蔽罩的开放区域与位于另一端面上的有孔蔽罩的封闭区域对置，反之亦然。然后将催化剂悬浮液从下面泵入或抽吸到蜂窝体中，直到该催化剂悬浮液在上端面上流出。接着通过吹出或吸出去除多余的悬浮液、解除与有孔蔽罩的接触并且对蜂窝体焙烧以固定涂层。

【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方法，通过该方法能在使用催化剂悬浮液的情况下将催化涂层引入流通式陶瓷蜂窝体的孔隙中，该催化剂悬浮液在载体液体中含有作为固体的和/或以溶解形式的催化剂成分。涂覆的蜂窝体优选用于净化汽车废气。
技术介绍
近几十年来，催化剂已用于净化汽车废气，催化剂以涂层的形式施加在所谓的蜂窝体上。用于废气的平行的流动通道穿过蜂窝体。陶瓷蜂窝体由耐火材料制成。在此，主要是指堇青石、硅酸镁铝。其他常见的陶瓷材料有碳化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锆莫来石、莫来石、氮化硅、钛酸铝和氧化钛。蜂窝体由这些材料通过挤压制成并且通常具有开放的孔隙结构。流动通道从入口端面穿过蜂窝体直到出口端面。这些通道通常具有正方形的横截面并且按窄的网格设置在该蜂窝体的横截面上。单位横截面积中的流动通道的数量称为单元密度(Zelldichte)并且可以在10和200cm-2之间的范围内。蜂窝体的催化涂层是所谓的弥散涂层，其在使用催化剂成分的通常为水性的悬浮液的情况下被施加到蜂窝体上。该涂层经常也被称为中间层(Wachcoat)-涂层。催化剂成分例如包括粉末状的载体材料，该载体材料具有高的比表面积，在该表面积上施加有催化活性成分、通常为铂族贵重金属：铂、钯、铑、铱和钌。在施加到蜂窝体上之前通常通过湿磨使催化剂悬浮液中的固体均匀化。在磨碎之后，悬浮液的固体的平均粒度d50在3和5μm之间。-->载体材料的例子是简单氧化物或复合氧化物，例如活性氧化铝、氧化锆、氧化锡、氧化铈或其它的稀土元素氧化物、二氧化硅、氧化钛或硅酸盐(如硅酸铝)或钛酸盐(如钛酸钡或钛酸铝)和沸石。特别是过渡系的活性氧化铝的各种相经证明作为耐高温的载体材料特别有利，它们可以通过掺杂氧化硅和氧化镧、但也可通过氧化锆和氧化铈来稳定。催化物质在蜂窝体上的浓度越大，完成的催化剂的催化活性和耐老化性通常也越大。实际上，视应用情况而定，需要10至300g/l。但最大可达到的浓度可能由于各种原因而低于催化所需的浓度。因此，涂层的附着强度随着浓度以及因而层厚的增加而减少。此外，大的层厚减小流动通道的液力直径并且因而提高催化剂的废气背压(全压头)。存在这样的应用领域，例如对柴油机废气中的碳氢化合物和一氧化碳进行氧化(“柴油机氧化催化剂”)，在这些应用领域中仅在100至200g/升蜂窝体体积的范围内的相对低的催化剂质量对于反应是必需的。这里，在保持贵重金属总含量的情况下进一步增加催化剂质量并不与活性优点相关联。而在其他的催化反应、例如氮氧化物的存储和还原(“氮氧化物存储催化剂”)或借助氨对氮氧化物的选择性催化还原(“SCR催化还原剂”)中，活性物质的增加则是值得期望的，但这由于上述的与涂层附着强度和完成的催化剂的背压有关的问题仅在有限的范围内是可能的。US 5,334,570为减少高的背压而提出将催化涂层布设到陶瓷蜂窝体的孔隙中。在该专利文件中所用的陶瓷蜂窝体具有30至45％的孔隙率和3至10μm的平均孔隙直径。因此，选择胶状颗微粒直径在0.001至0.1μm之间、优选在0.001至0.05μm之间的催化剂材料用于催化涂层，所述催化剂材料在蜂窝体与相应的胶状的涂覆悬浮液接触时渗透到蜂窝体的孔隙中。根据该专利文件，将蜂窝体浸入到涂覆悬浮液中以与涂覆悬浮液接触。以这种方式可将90至95％的胶状的中间层颗粒嵌入到蜂窝体的孔隙中，从而流动通道的横截面几乎不被涂层减小-->并且因此背压仅不明显地增大。最近几年，已经开发出了孔隙率显著增加的约为60至65％的且平均孔隙直径在10至20μm之间的陶瓷蜂窝体。在这里，目的是使催化剂颗粒能透过通道壁，从而这些催化剂颗粒不仅能作为涂层沉积在通道表面上而且能沉积在壁的孔隙系统中。因此，在催化剂质量相当的情况下能获得较小的层厚，或者相反在催化剂层厚相同的情况下能获得较高的装填浓度(Tao et al.，SAE 2004-01-1293)。为了涂覆蜂窝体，通常使催化活性的、不溶于水的、粉末状的成分悬浮在水或有机液体中，对其进行碾磨，并接着通过浸入悬浮液中、通过浇灌悬浮液或者通过抽吸或泵入悬浮液来对基材进行涂覆。如果在这里使用上述的、新开发出的多孔的蜂窝体，则实际上催化活性的物质的一部分进入到蜂窝体的孔隙系统中并且沉积在那里。但是，沉积在蜂窝体上的催化剂量由此仅少量增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种用于对多孔的蜂窝体进行涂覆的方法，该方法允许以催化剂涂覆流动通道的外表面以及通道壁的孔隙。因此，与常规的方法相比，应能以更大量的催化剂材料涂覆蜂窝体，而不增大蜂窝体的背压。该方法使用陶瓷蜂窝体，平行的流动通道从入口端面穿过该蜂窝体直至出口端面，这些流动通道通过具有开放式孔隙结构的通道壁相互界定。将催化剂悬浮液用于涂覆，该催化剂悬浮液含有悬浮在载体液体中的固体。为了实现此目的，该方法具有以下方法步骤：a)使蜂窝体的两个端面与各一个具有开放区域和封闭区域的有孔蔽罩接触，其中这些有孔蔽罩设置成，使得位于一个端面上的有孔蔽罩的开放区域与位于另一个端面上的有孔蔽罩的封闭区域对置；b)将催化剂悬浮液通过位于蜂窝体的一个端面上的有孔蔽罩引入，直到悬浮液通过位于另一个端面上的有孔蔽罩流出；c)吹出或吸出可能多余的催化剂悬浮液；-->d)解除与各有孔蔽罩的接触；和e)焙烧涂覆的蜂窝体。在本专利技术的范围内，蜂窝体这一概念是指所谓的流通式蜂窝体，其流动通道在两个端部都是开放的。根据本专利技术，仅为了涂覆的目的而暂时地交替地在入口端面和出口端面上封闭这些流动通道。而所谓的壁流式蜂窝体则与此相反，在壁流式蜂窝体中相邻的流动通道永久地交替地在入口端面和出口端面上封闭。在第一方法步骤中，将入口端面和出口端面用各一个有孔蔽罩覆盖。在此，其中一个有孔蔽罩的开放区域(孔)与另一个有孔蔽罩的封闭区域对置。在涂覆过程期间，蜂窝体在相反的有孔蔽罩之间的布置类似于用于从柴油机废气中去除炭黑的壁流式过滤器。在壁流式过滤器中相邻的流动通道交替地在各端面处封闭，但与这种壁流式过滤器不同，已经表明，对于良好的涂覆结果足够的是，有孔蔽罩的开放区域和封闭区域分别覆盖蜂窝体的多个流动通道。尤其是在单元密度超过30cm-2的多单元蜂窝体中，该结果是有利的，因为这降低了对有孔蔽罩的要求。此外，流动通道不必准确地与有孔蔽罩的孔对准，而当有孔蔽罩必须具有流动通道的单元图案时将会是这种情况。但在单元较少的蜂窝体中有利的是，有孔蔽罩的孔以流动通道的图案设置在端面上。然而在有孔蔽罩与蜂窝体的端面接触时必须注意孔图案精确地与流动通道对准，也就是说，有孔蔽罩的开放区域和封闭区域在这种情况下相互定位成，使得相邻的流动通道在涂覆过程中交替地封闭。即在这种情况下，这两个有孔蔽罩相对彼此具有相反的孔图案。这两个有孔蔽罩的开放区域和封闭区域按不同的但周期性的图案以栅格距离相互设置。开放区域可以构成为圆形的、正方形的、矩形的、六角形的或者缝隙状的。在其中一个有孔蔽罩上的孔的横截面可以不同于在另一个端面上的孔。这能使技术人员优化蜂窝体的通道壁的通流。-->在第二方法步骤中，将催化剂悬浮液通过在蜂窝体的一个端面上的有孔蔽罩引入，直到悬浮液通过在另一端面上的有孔蔽罩流出。由此迫使催化剂悬浮液穿过多孔的通道壁，以便从一个端面到达另一个端面。在此，对蜂窝体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将催化涂层引入流通式陶瓷蜂窝体的孔隙中的方法，该蜂窝体在两个端面之间被平行的流动通道穿过，所述流动通道由具有开放式孔隙结构的通道壁相互界定，其中将催化剂悬浮液用于涂覆，该催化剂悬浮液包含悬浮在载体液体中的固体，　其特征在于，　ａ）使 蜂窝体的两个端面与各一个具有开放区域和封闭区域的有孔蔽罩接触，其中各有孔蔽罩设置成，使得位于一个端面上的有孔蔽罩的开放区域与位于另一个端面上的有孔蔽罩的封闭区域对置；　ｂ）将催化剂悬浮液通过位于蜂窝体的一个端面上的有孔蔽罩引入，直到悬浮液 通过位于另一个端面上的有孔蔽罩流出；　ｃ）吹出或吸出可能多余的催化剂悬浮液；　ｄ）解除与各有孔蔽罩的接触；和　ｅ）焙烧涂覆的蜂窝体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-3-19 102007012928.01.用于将催化涂层引入流通式陶瓷蜂窝体的孔隙中的方法，该蜂窝体在两个端面之间被平行的流动通道穿过，所述流动通道由具有开放式孔隙结构的通道壁相互界定，其中将催化剂悬浮液用于涂覆，该催化剂悬浮液包含悬浮在载体液体中的固体，其特征在于，a)使蜂窝体的两个端面与各一个具有开放区域和封闭区域的有孔蔽罩接触，其中各有孔蔽罩设置成，使得位于一个端面上的有孔蔽罩的开放区域与位于另一个端面上的有孔蔽罩的封闭区域对置；b)将催化剂悬浮液通过位于蜂窝体的一个端面上的有孔蔽罩引入，直到悬浮液通过位于另一个端面上的有孔蔽罩流出；c)吹出或吸出可能多余的催化剂悬浮液；d)解除与各有孔蔽罩的接触；和e)焙烧涂覆的蜂窝体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两个有孔蔽罩的开放区域和封闭区域按不同的图案以栅格距离设置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：W哈塞尔曼，
申请(专利权)人：尤米科尔股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]