一种改进的烟灰催化剂包含碱金属化合物，所述碱金属化合物至少部分被包含Ｃ的陶瓷涂层涂覆，所述Ｃ与金属、半金属元素或它们的组合结合。所述改进的烟灰催化剂可以用于催化柴油机微粒过滤器中。在一种制备催化柴油机微粒过滤器的方法中，改进的过滤器通过下列方法制备：接触其上具有碱金属催化剂的多孔陶瓷体，用有机陶瓷前体涂覆所述碱金属催化剂，在足以分解所述有机陶瓷前体的气氛中将所述陶瓷体加热至一定温度，以在没有显著量的所述碱金属催化剂挥发掉的条件下在所述多孔陶瓷体上形成所述烟灰催化剂。
【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改进的催化微粒过滤器。
技术介绍
柴油发动机由于它们运行的方式而排出烟灰粒子或非常细的冷凝物小滴或这二 者的团块(微粒)以及典型的有害汽油发动机排气(即，HC和CO)。这些“微粒”(本文中， 柴油机烟灰)富有稠合的多环烃，它们中的一些可能是致癌的。由于对柴油机烟灰给健康带来的危险的认识与对柴油发动机提供的更大燃料效 率的需要相冲突，颁布了抑制允许排出的柴油机烟灰的量的法规。为了对付这些挑战，使用 了烟灰过滤器。当使用这样的过滤器时，过滤器必须周期性通过烧尽烟灰再生。然而，因为 柴油机烟灰点燃的温度显著高于柴油发动机的正常运行温度，已经提出了许多催化剂以降 低柴油机烟灰的点燃温度。通常，含有碱金属或碱性氧化物的催化剂已被用于充分地显著降低柴油机烟灰点 燃温度，如例如在 JP 2001-17449 ；W0 03/011437 ；US2002/0132727 ；US 2006/018806 和 US 2002/0197191中所述。不幸的是，这些催化剂通常是挥发性的和/或对过滤器是破坏性的， 从而导致不实用的短寿命。另外，这些催化剂仍然需要显著量(substantial amount)的贵 金属催化剂，以减少与柴油机烟灰一起排放的HC和CO气体。还已经将其它氧化物如稀土氧化物(例如，US 4，515，758 ；US2002/0197191 ；US 2002/0044897 ；US 2003/0124037 ；W0 01/02083)和贱金属氧化物与贵金属催化剂结合使 用，以试图降低柴油机烟灰点燃温度同时还催化HC和CO排放物。不幸的是，这些催化剂趋于需要显著量的昂贵的贵金属催化剂和/或稀土氧化物。因此，期望的是提供一种用于柴油机微粒过滤器的催化剂，其避免现有技术的一 个或多个问题，如上述问题中的一个。具体而言，期望的是提供一种催化剂，其消除现有技 术中用于氧化烟灰所需的量的昂贵的稀土氧化物和贵金属催化剂，同时还实现长寿命。
技术实现思路
本专利技术的第一方面是包含多孔陶瓷的催化烟灰过滤器，在所述多孔陶瓷的至少一 部分上具有烟灰催化剂，所述烟灰催化剂包含至少部分涂覆有包含C的陶瓷涂层的碱金属 化合物(alkali compound)，所述C与金属、半金属元素或它们的组合结合。令人惊讶地，催 化烟灰过滤器显示优异的烟灰燃烧、长寿命，而没有如对于碱金属氧化物(alkali oxide) 催化剂常见的快速的碱金属挥发或多孔陶瓷的侵蚀。这特别令人惊讶，因为涂层陶瓷含有 碳，其被碱金属催化剂(alkali catalyst)催化，与没有类似地涂覆的碱金属催化剂相比， 催化效果如果根本降低了的话，也始终没有明显降低。本专利技术的第二方面是一种形成催化烟灰过滤器的方法，所述方法包括将多孔陶瓷 体与碱金属化合物接触，用通过加热形成包含C的陶瓷涂层的材料涂覆所述碱金属化合 物，所述C与金属、半金属元素或它们的组合结合，和加热所述多孔陶瓷体以形成所述催化 烟灰过滤器，所述催化烟灰过滤器包含涂覆有烟灰催化剂的多孔陶瓷体，所述烟灰催化剂 包含碱金属化合物，在所述碱金属化合物的至少一部分上涂覆了包含C的陶瓷涂层，所述C 与金属、半金属元素或它们的组合结合。在另一方面，本专利技术是一种包含碱金属化合物的烟灰催化剂，所述碱金属化合物 至少部分地被包含C的陶瓷涂层涂覆，所述C与金属、半金属元素或它们的组合结合。然后 可以将烟灰催化剂应用于陶瓷体如蜂窝以制备本专利技术的第一方面。烟灰催化剂和催化烟灰过滤器可以用于需要将烟灰从气态流例如汽车、火车、卡 车或固定发电设备排气中移除的任何应用中。催化烟灰过滤器特别可用于从柴油发动机排 气中移除烟灰。附图简述附图说明图1是具有本专利技术的烟灰催化剂的柴油机微粒过滤器(实施例1)相对于具有未 涂覆有含碳的陶瓷涂层的相同碱金属催化剂的相同过滤器(比较例1)在负载烟灰1次之 后的再生过程(初始再生)中，排气中co2浓度的图。图2是具有本专利技术的烟灰催化剂的柴油机微粒过滤器(实施例1)相对于具有未 涂覆有含碳的陶瓷涂层的相同碱金属催化剂的相同过滤器(比较例1)在柴油发动机上收 集烟灰和再生烟灰200小时之后的再生过程中，排气中C02浓度的图。专利技术详述催化烟灰过滤器一方面，本专利技术是催化烟灰过滤器，烟灰为碳基材料，如以上对于柴油机烟灰所描 述的。催化烟灰过滤器包含多孔陶瓷。多孔陶瓷体可以是任何合适的陶瓷，例如在用于过滤柴油机烟灰的领域中已知 的那些。示例性陶瓷包括氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅和氮化铝、氧氮化硅和碳氮化 硅、富铝红柱石、堇青石、3锂辉石、钛酸铝、硅酸锶铝、硅酸铝锂。优选的多孔陶瓷体包括 碳化硅、堇青石和富铝红柱石或它们的组合。碳化硅优选为在美国专利US 6,669, 751B1 和W0公布EP1142619A1、WO 2002/070106A1中描述的碳化硅。其它合适的多孔体由W0 2004/011386AUW0 2004/011124A1、US 2004/0020359A1 和 W02003/051488A1 描述。富铝红柱石优选为具有针状微结构的富铝红柱石。这样的针状陶瓷多孔体的实 例包括由下列文件描述的那些美国专利5，194，154 ；5, 173，349 ；5, 198，007 ；5, 098，455 ； 5，340，516 ；6，596，665和 6，306，335 ；美国专利申请公布 2001/0038810 ；和国际PCT 公布W0 03/082773。多孔陶瓷体通常具有约30%至85%的孔隙率。优选地，多孔陶瓷体具有如下的孔 隙率至少约40 %、更优选至少约45 %、还更优选至少约50 %、并且最优选至少约55 %至优 选至多约80%、更优选至多约75%、并且最优选至多约70%。多孔陶瓷体在所述多孔陶瓷的至少一部分上具有碱金属催化剂，所述碱金属催化 剂上具有陶瓷涂层，所述陶瓷涂层包含C(涂覆的碱金属催化剂)。部分是指存在于多孔陶 瓷体上的任何有效量的涂覆碱金属催化剂，使得与同样组成的裸多孔陶瓷体相比，烟灰平4衡点降低。烟灰平衡点是烟灰沉积和燃烧速率相等的情况。通常，多孔陶瓷的表面的至少 约10%被涂覆碱金属催化剂覆盖。优选地，多孔陶瓷体表面的至少约20%、更优选至少约 30%、还更优选至少约50%、并且最优选至少约75%被催化相覆盖。在一个优选实施方案 中，基本上多孔陶瓷的整个表面被催化相覆盖。在一个实施方案中，至少一部分的涂覆碱金属催化剂被融合到多孔陶瓷体上。融 合是指涂覆碱金属催化剂结合到通过共价键或极性键连接的多孔陶瓷上。例如，碱金属催 化剂可以作为晶界非晶相存在于多孔陶瓷体的陶瓷晶粒上，以及存在于陶瓷晶界接合处 中，例如由美国专利申请2006/018806所述，其中陶瓷涂层包含涂覆于这样的碱金属催化 非晶相上的Si和C。在此优选的体中，通常，所有碱金属催化剂都融合到多孔陶瓷体的陶瓷 晶粒上。如刚刚描述的，碱金属催化相可以是非晶的，如在美国专利申请2006/018806中 所述，但是还可以是结晶的，例如已知的碱金属催化剂如碱金属氧化物。当碱金属催化剂为 非晶的时，非晶是指没有使用典型分析技术可检测的长程分子组织。即，可能存在一些非常 小的有序组织，但归因于这种有序的尺寸，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含碱金属化合物的烟灰催化剂，所述碱金属化合物至少部分被包含Ｃ的陶瓷涂层涂覆，所述Ｃ与金属、半金属元素或它们的组合结合。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-12-21 61/015,941一种包含碱金属化合物的烟灰催化剂，所述碱金属化合物至少部分被包含C的陶瓷涂层涂覆，所述C与金属、半金属元素或它们的组合结合。2.根据权利要求1所述的烟灰催化剂，其中所述碱金属化合物为氧化物玻璃。3.根据权利要求1所述的烟灰催化剂，其中所述碱金属为Cs、K或它们的组合。4.根据权利要求3所述的烟灰催化剂，其中所述碱金属为Cs。5.根据权利要求2所述的烟灰催化剂，其中所述玻璃为硅酸盐。6.根据权利要求1所述的烟灰催化剂，其中所述包含碳的陶瓷涂层为金属、半金属元 素或它们的组合的碳化物、氧_碳化物、氮化物_碳化物、氧_氮化物_碳化物。7.根据权利要求6所述的烟灰催化剂，其中金属为Ti、Ni、Ta、Mo、W、Hf、Zr、Mn、Nb、 Cr、V或它们的组合，并且所述半金属元素为Si、B或它们的组合。8.根据权利要求6所述的烟灰催化剂，其中所述陶瓷涂层为金属-Si碳化物、金属-硅 氧_碳化物、B-Si碳化物、B-Si氧-碳化物、SiC、Si碳氧化物或它们的组合。9.根据权利要求6所述的烟灰催化剂，其中所述陶瓷涂层为SiC或Si氧-碳化物。10.根据权利要求9所述的烟灰催化剂，其中所述陶瓷涂层为SiC。11.一种包含多孔陶瓷体的催化烟灰过滤器，所述多孔...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗宾齐巴斯，罗伯特T尼尔森，史蒂文J马丁，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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