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JP4470554B2 - Method for producing exhaust gas purification catalyst - Google Patents
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Description

本発明は、ハニカム形状の基材を用いた排ガス浄化用触媒の製造方法に関し、詳しくはセル隔壁の細孔中にコート層を形成する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an exhaust gas purification catalyst using a honeycomb-shaped substrate, and more particularly to a method for forming a coating layer in pores of a cell partition wall.

大気汚染を抑制するために、自動車の排気系には酸化触媒、三元触媒、NOx 吸蔵還元触媒などの排ガス浄化用触媒が搭載され、排ガス中のHC、CO、NOx などの有害物質を浄化している。 In order to suppress air pollution, exhaust gas purification catalysts such as oxidation catalyst, three-way catalyst, NO x storage reduction catalyst are installed in the exhaust system of automobiles, and harmful substances such as HC, CO, NO x in exhaust gas are removed. Purifying.

例えば三元触媒は、コージェライトなどの耐熱性セラミックスから形成され多数のセル通路を有するハニカム基材と、アルミナ、セリアなどの多孔質酸化物担体からなりセル通路の表面に形成されたコート層と、コート層に担持されたPt、Rhなどの貴金属とから構成されている。この三元触媒は、ほぼ理論空燃比で燃焼された排ガス中でHC及びCOを酸化すると同時にNOx を還元することができる。   For example, the three-way catalyst is a honeycomb substrate formed of heat-resistant ceramics such as cordierite and having a large number of cell passages, and a coating layer formed on the surface of the cell passages made of a porous oxide carrier such as alumina and ceria. And a noble metal such as Pt or Rh supported on the coating layer. This three-way catalyst can oxidize HC and CO in the exhaust gas burned at approximately the stoichiometric air-fuel ratio and simultaneously reduce NOx.

排ガス浄化用触媒による浄化性能の向上を図るには、排ガスとコート層との接触効率を高めることが有効であり、ハニカム基材においてはセル密度を高めることが行われている。しかしコート層は一般にセル壁の表面に形成されるため、コート層を厚く形成すると排気圧損の上昇を招き、セル密度はコート層の厚さも含めて考慮しなければならない。そして強度の観点からセル隔壁の厚さを薄くするにも限界があり、また排気圧損の面からも限界があるため、セル密度は既に飽和状態となっているのが現状である。   In order to improve the purification performance by the exhaust gas purification catalyst, it is effective to increase the contact efficiency between the exhaust gas and the coat layer, and in the honeycomb base material, the cell density is increased. However, since the coat layer is generally formed on the surface of the cell wall, if the coat layer is formed thick, the exhaust pressure loss increases, and the cell density must be considered including the thickness of the coat layer. From the viewpoint of strength, there is a limit to reducing the thickness of the cell partition wall, and since there is a limit from the aspect of exhaust pressure loss, the cell density is already saturated.

そこで特開2003−170043号公報には、セル壁が40〜75%の気孔率と10〜50μmのD50気孔径を有するハニカム基材を用い、触媒担体と触媒成分のそれぞれ少なくとも90質量%がセル壁の気孔内に配置されてなる排ガス浄化用触媒が提案されている。この触媒によれば、浄化性能を高く維持しつつセル壁の表面に形成される触媒層の厚さをきわめて薄くすることができるので、セル壁の厚さをさらに薄くすることなく幾何表面積を高めることが可能となり、排気圧損も低減することができる。また細孔内に形成された触媒層は、従来のセル壁表面に形成されたものに比べて表面積が大きいため、排ガスとの接触効率がさらに向上する。   Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-170043 uses a honeycomb substrate having a cell wall with a porosity of 40 to 75% and a D50 pore diameter of 10 to 50 μm, and at least 90% by mass of each of the catalyst carrier and the catalyst component is a cell. An exhaust gas purifying catalyst arranged in the pores of the wall has been proposed. According to this catalyst, the thickness of the catalyst layer formed on the surface of the cell wall can be extremely reduced while maintaining high purification performance, so that the geometric surface area is increased without further reducing the thickness of the cell wall. Therefore, exhaust pressure loss can be reduced. Moreover, since the catalyst layer formed in the pore has a larger surface area than that formed on the conventional cell wall surface, the contact efficiency with the exhaust gas is further improved.

一方、ディーゼルエンジンからの排ガス中にはPMが含まれ、このPMを捕集するためにセラミック製の目封じタイプのハニカム体(ディーゼルPMフィルタ(以下DPFという))が知られている。このDPFは、セラミックハニカム構造体のセルの開口部の両端を例えば交互に市松状に目封じしてなるものであり、排ガス下流側で目詰めされた流入側セルと、流入側セルに隣接し排ガス上流側で目詰めされた流出側セルと、流入側セルと流出側セルを区画するセル隔壁とよりなり、セル隔壁の細孔で排ガスを濾過してPMを捕集することで排出を抑制するものである。   On the other hand, exhaust gas from a diesel engine contains PM, and a ceramic plug-type honeycomb body (diesel PM filter (hereinafter referred to as DPF)) is known for collecting the PM. This DPF is formed by alternately sealing both ends of the opening of the cell of the ceramic honeycomb structure, for example, in a checkered pattern, and is adjacent to the inflow side cell clogged on the exhaust gas downstream side and the inflow side cell. It consists of an outflow side cell clogged upstream of the exhaust gas, and a cell partition partitioning the inflow side cell and the outflow side cell. By filtering exhaust gas through the pores of the cell partition wall and collecting PM, the emission is suppressed. To do.

そして近年では、DPFのセル隔壁にアルミナなどからコート層を形成し、そのコート層にPtなどの触媒金属を担持した連続再生式DPF(排ガス浄化フィルタ触媒)が開発されている。この連続再生式DPFによれば、捕集されたPMが触媒金属の触媒反応によって酸化燃焼するため、捕集と同時にあるいは捕集に連続して燃焼させることで排気圧損の上昇を抑制でき、DPFを再生することができる。そして触媒反応は比較的低温で生じること、及び捕集量が少ないうちに燃焼できることから、DPFに作用する熱応力が小さく破損が防止されるという利点がある。   In recent years, a continuous regeneration type DPF (exhaust gas purification filter catalyst) has been developed in which a coating layer is formed of alumina or the like on a cell partition of a DPF, and a catalytic metal such as Pt is supported on the coating layer. According to this continuous regeneration type DPF, since the collected PM is oxidized and burned by the catalytic reaction of the catalytic metal, the increase in exhaust pressure loss can be suppressed by burning simultaneously with the collection or continuously with the collection. Can be played. Since the catalytic reaction occurs at a relatively low temperature and can be burned while the amount collected is small, there is an advantage that the thermal stress acting on the DPF is small and damage is prevented.

このような排ガス浄化フィルタ触媒として、特開平09−220423号公報には、セル隔壁の気孔率が40〜65%で、平均細孔径が5〜35μmであり、コート層を構成する多孔質酸化物担体はセル隔壁の平均細孔径より小さい粒径のものが90wt%以上を占めている構成のものが開示されている。このように細孔を有するセル隔壁に高比表面積の多孔質酸化物担体粉末をコートすることにより、セル隔壁の表面だけでなく細孔の内部表面にまでコート層を形成することができる。またコート量を一定とすればコート厚さを薄くすることができるので、排気圧損の増大を抑制することができる。   As such an exhaust gas purification filter catalyst, Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-220423 discloses a porous oxide which has a cell partition wall porosity of 40 to 65% and an average pore diameter of 5 to 35 μm and constitutes a coating layer. A carrier having a structure in which a particle size smaller than the average pore size of the cell partition accounts for 90 wt% or more is disclosed. Thus, by coating the cell partition wall having pores with the porous oxide carrier powder having a high specific surface area, a coating layer can be formed not only on the surface of the cell partition wall but also on the inner surface of the pores. Further, if the coating amount is constant, the coating thickness can be reduced, so that an increase in exhaust pressure loss can be suppressed.

コート層を形成するには、アルミナなどの酸化物担体の粉末をバインダ及び水と混合したスラリーを用いるウォッシュコート法にて行われている。そしてスラリーをセル内に含浸させた後、高圧空気による吹き払いあるいは吸引によって余分なスラリーを除去し、その後乾燥・焼成する方法が行われている。そしてセル隔壁の細孔内にまでコート層を形成するには、水を多く配合することで粘度を低くしたスラリーが用いられ、毛細管現象で細孔内に浸入しやすくされている。また余分なスラリーを除去するには、吸引法が用いられ、例えばDPFの場合にはハニカム基材の一端面からスラリーを含浸させ他端面側から吸引することで、セル隔壁の細孔内にスラリーを強制的に浸入させることが行われている。   The coating layer is formed by a wash coating method using a slurry in which an oxide carrier powder such as alumina is mixed with a binder and water. Then, after impregnating the slurry in the cell, a method of removing excess slurry by blowing off or sucking with high-pressure air, followed by drying and firing is performed. In order to form the coat layer even in the pores of the cell partition walls, a slurry having a low viscosity by adding a large amount of water is used, and it is easy to enter the pores by capillary action. In order to remove excess slurry, a suction method is used. For example, in the case of DPF, the slurry is impregnated from one end face of the honeycomb base material and sucked from the other end face, so that the slurry is put into the pores of the cell partition wall. Is forced to infiltrate.

ところが粘度が低いスラリーを用いた場合には、余分なスラリーを除去してから乾燥までの間に細孔内からスラリーが滲み出し、それによって細孔が閉塞される場合があった。このようになると、使用時のガス拡散性が低下するとともに、閉塞された細孔内の触媒の利用が困難となって、浄化性能が低下する。また滲み出しが多い場合には、セル隔壁表面にスラリーがコートされるため排気圧損が増大する場合もある。
特開平09−220423号 特開2003−170043号
However, when a slurry having a low viscosity is used, the slurry oozes out from the pores between the removal of the excess slurry and the drying, which may block the pores. If it becomes like this, while the gas diffusibility at the time of use will fall, utilization of the catalyst in the obstruct | occluded pore will become difficult, and purification performance will fall. When there is a large amount of oozing, the exhaust pressure loss may increase because the slurry is coated on the surface of the cell partition wall.
JP 09-220423 JP2003-170043

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、細孔内にコート層を確実に形成するとともに、細孔からのスラリーの滲み出しを抑制することを解決すべき課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object to be solved is to reliably form a coating layer in the pores and to suppress the seepage of slurry from the pores.

上記課題を解決する本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法の特徴は、隣接するセルどうしを区画するセル隔壁に細孔を有するハニカム基材を用い、酸化物担体粉末を含むスラリーをハニカム基材に付着させ細孔内にスラリーを浸入させる含浸工程と、余分なスラリーを除去する除去工程と、細孔内のスラリーの粘度を上昇させる増粘工程と、付着しているスラリーを乾燥・焼成することで細孔内にコート層を形成する焼成工程と、を含むことにある。   A feature of the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention that solves the above problems is that a honeycomb base material having pores in cell partition walls that divide adjacent cells is used, and a slurry containing oxide carrier powder is used as the honeycomb base material. An impregnation step for adhering the slurry into the pores, a removal step for removing excess slurry, a thickening step for increasing the viscosity of the slurry in the pores, and drying and firing the adhered slurry And a firing step of forming a coating layer in the pores.

含浸工程におけるスラリーの粘度は5m・Pa・s以下であり、増粘工程後のスラリーの粘度は10m・Pa・s以上であることが望ましい。 It is desirable that the viscosity of the slurry in the impregnation step is 5 m · Pa · s or less, and the viscosity of the slurry after the thickening step is 10 m · Pa · s or more.

本発明の製造方法によれば、含浸工程ではスラリーの粘度が低いので細孔内に十分にスラリーを浸入させることができる。そして余分なスラリーを除去した後は、細孔内のスラリーは増粘工程によって粘度が上昇しているので細孔からの滲み出しが抑制される。   According to the production method of the present invention, since the viscosity of the slurry is low in the impregnation step, the slurry can be sufficiently infiltrated into the pores. After the excess slurry is removed, the slurry in the pores has increased in viscosity due to the thickening step, so that exudation from the pores is suppressed.

したがってセル隔壁の細孔内に十分にコート層を形成することができ、かつセル隔壁表面のコート層をきわめて薄くあるいは無しとすることができるので、セル密度をさらに高めることが可能となり浄化性能が向上する。   Therefore, a coating layer can be sufficiently formed in the pores of the cell partition wall, and the coating layer on the surface of the cell partition wall can be made extremely thin or no, so that the cell density can be further increased and the purification performance is improved. improves.

ハニカム基材は、隣接するセルどうしを区画するセル隔壁に細孔を有するものであり、コージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの耐熱性セラミックスから形成することができる。ストレートフロー構造のハニカム基材、及びウォールフロー構造のハニカム基材の両方とも用いることができる。ストレートフロー構造のハニカム基材の場合には、セル隔壁は気孔率が40〜75%、D50細孔径が10〜50μmであることが特に好ましい。この場合、セル隔壁の細孔は実質的に非貫通孔である。またウォールフロー構造のハニカム基材の場合には、セル隔壁の細孔は実質的に貫通孔であり、セル隔壁における細孔分布は、従来の DPFと同様に、気孔率が40〜80%、平均細孔径が10〜50μmの範囲とすることができる。気孔率または平均細孔径がこの範囲から外れると、PMの捕集効率が低下したり、排気圧損が上昇したりする場合がある。   The honeycomb substrate has pores in cell partition walls that partition adjacent cells, and can be formed from heat-resistant ceramics such as cordierite, silicon carbide, and silicon nitride. Both a honeycomb substrate having a straight flow structure and a honeycomb substrate having a wall flow structure can be used. In the case of a honeycomb substrate having a straight flow structure, it is particularly preferable that the cell partition wall has a porosity of 40 to 75% and a D50 pore diameter of 10 to 50 μm. In this case, the pores of the cell partition walls are substantially non-through holes. In the case of a honeycomb substrate having a wall flow structure, the pores of the cell partition walls are substantially through-holes, and the pore distribution in the cell partition walls is 40 to 80% in the porosity as in the conventional DPF. The average pore diameter can be in the range of 10-50 μm. If the porosity or the average pore diameter is out of this range, the PM collection efficiency may decrease or the exhaust pressure loss may increase.

このような細孔分布を有するハニカム基材を用いることで、コート層を細孔内に容易に形成することができ、しかも高いガス拡散性が発現される。このような細孔を形成するには、カーボン粉末、樹脂粉末などの可燃性粉末の粒径及び添加量を制御しながら耐熱性セラミックス粉末と混合した原料を用い、押出法などでハニカム形状に成形し、その焼成時に可燃性粉末を焼失させることで形成することができる。なお上記した細孔分布は、水銀ポロシメータを用いて測定することができ、D50細孔径とは、測定された細孔径分布における累積体積が50%の細孔径を意味する。   By using the honeycomb substrate having such a pore distribution, the coating layer can be easily formed in the pores, and high gas diffusibility is exhibited. In order to form such pores, a raw material mixed with heat-resistant ceramic powder is controlled while controlling the particle size and amount of flammable powder such as carbon powder and resin powder, and formed into a honeycomb shape by extrusion or the like. And it can form by burning off combustible powder at the time of the baking. The pore distribution described above can be measured using a mercury porosimeter, and D50 pore diameter means a pore diameter having a cumulative volume of 50% in the measured pore diameter distribution.

スラリーは、酸化物担体粉末を含むものであり、酸化物担体粉末と、バインダと、水とから構成されたものが一般的に用いられる。酸化物担体としては、従来の酸化触媒や三元触媒などに用いられているアルミナ、ジルコニア、セリア、チタニアなどの酸化物のほか、セリア−ジルコニア、アルミナ−セリア−ジルコニア、セリア−ジルコニア−イットリア、ジルコニア−カルシアなどの複合酸化物なども用いることができる。この酸化物担体粉末の平均粒径は、セル隔壁の平均細孔径より小さければ特に制約されない。またバインダはコート層中の酸化物粉末どうしを結合するとともにコート層を細孔内表面と結合するものであり、上記した酸化物のゾルなど従来用いられているものを従来同様に用いることができる。   The slurry contains an oxide carrier powder, and a slurry composed of an oxide carrier powder, a binder, and water is generally used. As the oxide support, oxides such as alumina, zirconia, ceria, titania, etc. used for conventional oxidation catalysts and three-way catalysts, ceria-zirconia, alumina-ceria-zirconia, ceria-zirconia-yttria, A composite oxide such as zirconia-calcia can also be used. The average particle diameter of the oxide carrier powder is not particularly limited as long as it is smaller than the average pore diameter of the cell partition walls. The binder binds the oxide powders in the coat layer and binds the coat layer to the surface of the pores, and conventionally used ones such as the above-mentioned oxide sol can be used in the same manner as before. .

含浸工程は、スラリーをハニカム基材に付着させ細孔内にスラリーを浸入させる工程である。この工程は、スラリーの粘度を低下させた状態で行うことが望ましい。粘度が低ければ、毛細管現象によって細孔内にスラリーが容易に浸入する。含浸工程におけるスラリーの粘度は、例えば5m・Pa・s以下であることが望ましい。これより粘度が高いと、細孔内への浸入が困難となる場合がある。スラリーの粘度を低下させるには、加熱による方法、あるいは剪断応力を付与する方法がある。加熱により粘度を低下させる場合は、スラリーを所定温度以上に加熱した状態でハニカム基材に付着させ細孔内にスラリーを浸入させる。この場合、粘度の温度依存性が大きいスラリーを用いることが望ましい。粘度の温度依存性は、酸化物担体粉末の粒径、親水性、密度、比表面積、スラリーの固形分濃度などに大きく影響されるので、スラリーの組成に応じて最適な温度を設定する。 The impregnation step is a step of allowing the slurry to adhere to the honeycomb substrate and allowing the slurry to enter the pores. This step is desirably performed in a state where the viscosity of the slurry is lowered. If the viscosity is low, the slurry easily enters the pores by capillary action. The viscosity of the slurry in the impregnation step is preferably 5 m · Pa · s or less, for example. If the viscosity is higher than this, it may be difficult to enter the pores. In order to reduce the viscosity of the slurry, there are a heating method and a method of applying a shear stress. When the viscosity is reduced by heating, the slurry is attached to the honeycomb substrate in a state where the slurry is heated to a predetermined temperature or more, and the slurry is allowed to enter the pores. In this case, it is desirable to use a slurry having a large viscosity temperature dependency. The temperature dependence of the viscosity is greatly influenced by the particle size, hydrophilicity, density, specific surface area, solid content concentration of the slurry, and the like of the oxide carrier powder, so that an optimum temperature is set according to the composition of the slurry.

また剪断応力を付与することで粘度を低下させる場合は、スラリーはチクソトロピックな性質をもつことが望ましい。このようにするには、ベントナイト、酸化ケイ素粉末、アマイド化合物など有機・無機の各種チクソトロピー付与剤をスラリー中に配合すればよい。   In addition, when the viscosity is lowered by applying a shear stress, it is desirable that the slurry has thixotropic properties. For this purpose, various organic and inorganic thixotropy imparting agents such as bentonite, silicon oxide powder, and amide compounds may be added to the slurry.

含浸工程は、セル内にスラリーを流し込む方法、ハニカム基材をスラリー中に浸漬する方法などにより行うことができる。剪断応力を付与する場合には、ハニカム基材を超音波などによって振動させながらスラリーと接触させることが好ましい。   The impregnation step can be performed by a method of pouring the slurry into the cell, a method of immersing the honeycomb substrate in the slurry, or the like. When applying a shear stress, it is preferable that the honeycomb substrate is brought into contact with the slurry while being vibrated by ultrasonic waves or the like.

除去工程は、ハニカム基材から余分なスラリーを除去する工程であり、加圧空気による吹き払い、あるいは減圧吸引などを用いることができる。特にDPFの場合には、ハニカム基材の一端面からスラリーを含浸させ他端面側から吸引することで、セル隔壁の細孔内にスラリーを強制的に浸入させる吸引法によって行う事が望ましい。   The removing step is a step of removing excess slurry from the honeycomb substrate, and can be performed by blowing off with pressurized air or vacuum suction. In particular, in the case of DPF, it is desirable that the slurry be impregnated from one end face of the honeycomb base material and sucked from the other end face side, so that the slurry is forcibly entered into the pores of the cell partition walls.

増粘工程は、細孔内のスラリーの粘度を上昇させる工程である。含浸工程で加熱によって粘度を低下させた場合は、冷却することで粘度が上昇する。また剪断応力によって粘度を低下させた場合は、静置することで粘度が上昇する。冷却する場合は、そのまま放置しておいてもよいし、除去工程でセル内を空気が流通することで強制冷却することもできる。なお増粘したスラリーの粘度は、10m・Pa・s以上であることが望ましい。粘度がこれより低いと、乾燥までの間にスラリーが細孔から滲み出る可能性がある。 The thickening step is a step of increasing the viscosity of the slurry in the pores. When the viscosity is lowered by heating in the impregnation step, the viscosity increases by cooling. In addition, when the viscosity is reduced by shear stress, the viscosity increases by standing. In the case of cooling, it may be left as it is, or forced cooling can be performed by circulating air in the cell in the removal step. The viscosity of the thickened slurry is desirably 10 m · Pa · s or more. If the viscosity is lower than this, the slurry may ooze out from the pores until drying.

除去工程前に増粘工程を行ってもよいし、除去工程と同時に増粘工程を行うこともでき、また除去工程後に増粘工程を行うこともできる。   The thickening step may be performed before the removing step, the thickening step may be performed simultaneously with the removing step, or the thickening step may be performed after the removing step.

焼成工程は、細孔内に付着しているスラリーを乾燥・焼成することで細孔内にコート層を形成する工程である。ヒートショックを防ぐために 110〜 130℃の比較的低温で水分を乾燥させた後、 250〜 300℃で焼成することができる。   The firing step is a step of forming a coating layer in the pores by drying and firing the slurry adhering in the pores. In order to prevent heat shock, the moisture can be dried at a relatively low temperature of 110 to 130 ° C and then fired at 250 to 300 ° C.

焼成工程の後は、酸化物担体の種類によってはそのまま排ガス浄化用触媒として用いられる場合もあるが、一般には、触媒の種類に応じて、貴金属、遷移金属、NOx 吸蔵材などの触媒金属が担持される。この担持は、吸着担持法、含浸担持法など従来用いられている方法を用いることができる。なお触媒金属は、予め触媒金属が担持された酸化物担体粉末を用いてスラリーを調製し、それからコート層を形成することで担持することもできる。 After the calcination step, depending on the type of oxide carrier, it may be used as a catalyst for exhaust gas purification as it is, but in general, catalytic metals such as noble metals, transition metals, NO x storage materials are used depending on the type of catalyst. Supported. For this loading, a conventionally used method such as an adsorption loading method or an impregnation loading method can be used. The catalyst metal can also be supported by preparing a slurry using an oxide carrier powder on which the catalyst metal is previously supported, and then forming a coat layer.

以下、試験例及び実施例により本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to test examples and examples.

(試験例)
ストレートフローの四角形セルを有するコージェライト製ハニカム基材(気孔率60%、D50細孔径23μm、4ミル 400セル、直径30mm、長さ50mm)を用意した。
(Test example)
A cordierite honeycomb base material (60% porosity, D50 pore diameter 23 μm, 4 mil 400 cell, diameter 30 mm, length 50 mm) having straight flow square cells was prepared.

またセリア−ジルコニア複合酸化物粉末 100重量部、アルミナ粉末10重量部、アルミナゾル(固形分10重量%)10重量部及びイオン交換水30〜40重量部からなる懸濁液を調製し、ボールミルにてミリングして平均粒径 2.5μmのスラリーを調製した。スラリーは、固形分濃度が50重量%〜55重量%の範囲で3種類調製した。   Also, a suspension composed of 100 parts by weight of ceria-zirconia composite oxide powder, 10 parts by weight of alumina powder, 10 parts by weight of alumina sol (solid content 10% by weight) and 30-40 parts by weight of ion-exchanged water was prepared. Milling was performed to prepare a slurry having an average particle size of 2.5 μm. Three types of slurries were prepared in a solid content concentration range of 50 wt% to 55 wt%.

これら固形分濃度が異なるA、B、C3種類のスラリーを70℃に加熱した状態で、上記ハニカム基材をスラリー中に1分間浸漬し、引き上げた直後に吸引式コート装置を用いて余分なスラリーを除去し、室温で30分間放置した後、 120℃で1時間乾燥し 250℃で1時間焼成した。コート層は、それぞれ 180g/L形成された。その後それぞれのコート状態をEPMAにて観察し、セル隔壁表面に滲み出して形成されたコート層の厚さを測定した。結果を図1に示す。   In the state where these three types of A, B, and C slurries having different solid content concentrations are heated to 70 ° C., the honeycomb base material is immersed in the slurry for 1 minute, and immediately after being pulled up, an excess slurry is obtained using a suction coating apparatus. Was left at room temperature for 30 minutes, dried at 120 ° C. for 1 hour, and calcined at 250 ° C. for 1 hour. Each coat layer was formed at 180 g / L. Thereafter, each coating state was observed with EPMA, and the thickness of the coating layer formed by oozing out on the cell partition wall surface was measured. The results are shown in FIG.

なお吸引式コート装置にてスラリーを除去した時点でのスラリーの温度は約50℃であった。そこで、各スラリーを50℃と70℃に加熱したときの粘度を測定した。結果を表1に示す。   Note that the temperature of the slurry at the time when the slurry was removed by the suction coater was about 50 ° C. Therefore, the viscosity when each slurry was heated to 50 ° C. and 70 ° C. was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 0004470554
EPMAによる観察の結果、いずれもセル隔壁の細孔内にコート層が形成され、スラリーの粘度が5m・Pa・s以下であれば細孔内に十分に浸入することがわかった。また図1より、粘度が低いスラリーを用いた場合に滲み出しが多いことがわかり、スラリーの粘度が10m・Pa・s以上であれば滲み出しはほとんど生じないことがわかる。
Figure 0004470554
As a result of observation by EPMA, it was found that in each case, a coating layer was formed in the pores of the cell partition walls, and if the viscosity of the slurry was 5 m · Pa · s or less, the coating penetrated sufficiently into the pores. Further, it can be seen from FIG. 1 that there is much oozing when using a slurry having a low viscosity, and that oozing hardly occurs if the viscosity of the slurry is 10 m · Pa · s or more.

(実施例)
アルミナ粉末10重量部、セリア粉末 100重量部、アルミナゾル(固形分10重量%)10重量部及びイオン交換水40重量部からなる懸濁液を調製し、ボールミルにてミリングして平均粒径 2.5μmのスラリーを調製した。スラリーの固形分濃度は50重量%である。このスラリーの温度−粘度曲線を図2に示す。
(Example)
A suspension composed of 10 parts by weight of alumina powder, 100 parts by weight of ceria powder, 10 parts by weight of alumina sol (solid content 10% by weight) and 40 parts by weight of ion-exchanged water was prepared and milled with a ball mill to obtain an average particle size of 2.5 μm. A slurry was prepared. The solid content concentration of the slurry is 50% by weight. The temperature-viscosity curve of this slurry is shown in FIG.

<含浸工程>
このスラリーをヒータで70℃まで昇温し、70℃に保持しながら試験例で用いたと同様のハニカム基材を1分間浸漬した。
<Impregnation process>
The slurry was heated to 70 ° C. with a heater, and a honeycomb substrate similar to that used in the test example was immersed for 1 minute while maintaining the temperature at 70 ° C.

<除去工程・増粘工程>
引き上げた直後に吸引式コート装置を用いて余分なスラリーを除去するとともに強制冷却した後、室温で30分間放置した。吸引式コート装置にてスラリーを除去した時点でのスラリーの温度は約40℃であった。
<Removal process / Thickening process>
Immediately after pulling up, excess slurry was removed using a suction-type coater and forced cooling was performed, followed by standing at room temperature for 30 minutes. The temperature of the slurry at the time when the slurry was removed by the suction coater was about 40 ° C.

<焼成工程>
次いで 120℃で1時間乾燥し 250℃で1時間焼成した。コート層は 180g/L形成された。
<Baking process>
Subsequently, it dried at 120 degreeC for 1 hour, and baked at 250 degreeC for 1 hour. The coat layer was formed at 180 g / L.

<評価>
得られた触媒を図3に示す。この触媒は、ストレートフロー構造のハニカム基材1と、ハニカム基材1のセル隔壁10の細孔11内に形成されたコート層2とから構成されている。
<Evaluation>
The obtained catalyst is shown in FIG. This catalyst is composed of a honeycomb substrate 1 having a straight flow structure and a coat layer 2 formed in the pores 11 of the cell partition walls 10 of the honeycomb substrate 1.

含浸工程ではスラリーを70℃に加熱しているので、図2からスラリーの粘度は3m・Pa・sであり、細孔内に十分に浸入する。そして除去工程後にはスラリーの温度は約40℃であり、図2から細孔11内でのスラリーの粘度は約13m・Pa・sとなっているので、試験例の結果を踏まえると、乾燥前における細孔11からのスラリーの滲み出しはほとんど生じず、セル隔壁10には滲み出しによるコート層は形成されていない。 Since the slurry is heated to 70 ° C. in the impregnation step, the viscosity of the slurry is 3 m · Pa · s as shown in FIG. 2, and the slurry sufficiently penetrates into the pores. After the removal step, the temperature of the slurry is about 40 ° C., and the viscosity of the slurry in the pores 11 is about 13 m · Pa · s as shown in FIG. The slurry oozes out from the pores 11 at, and the cell partition wall 10 is not formed with a coating layer due to oozing.

したがって本実施例で得られた触媒によれば、排気圧損が低いのでセル密度をさらに高めることができ、排ガスと触媒との接触面積が増大する。また細孔11内にはコート層2が形成され、しかも閉塞がなくガス拡散性に優れているので、高い浄化性能が発現される。   Therefore, according to the catalyst obtained in this example, since the exhaust pressure loss is low, the cell density can be further increased, and the contact area between the exhaust gas and the catalyst is increased. In addition, since the coat layer 2 is formed in the pores 11 and is not clogged and excellent in gas diffusibility, high purification performance is exhibited.

試験例の結果を示し、50℃における粘度とセル隔壁表面のコート厚さ(滲み出し量)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a test example and shows the relationship between the viscosity at 50 ° C. and the coating thickness (exudation amount) on the cell partition wall surface. 実施例において用いたスラリーの温度−粘度曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature-viscosity curve of the slurry used in the Example. 本発明の一実施例で製造された触媒を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the catalyst manufactured in one Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:ハニカム基材 2:コート層 10:セル隔壁 11:細孔   1: Honeycomb substrate 2: Coat layer 10: Cell partition wall 11: Pore

Claims (3)

隣接するセルどうしを区画するセル隔壁に細孔を有するハニカム基材を用い、酸化物担体粉末を含むスラリーを該ハニカム基材に付着させ該細孔内に該スラリーを浸入させる含浸工程と、
余分なスラリーを除去する除去工程と、
該細孔内の該スラリーの粘度を上昇させる増粘工程と、
付着している該スラリーを乾燥・焼成することで該細孔内にコート層を形成する焼成工程と、を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
An impregnation step of using a honeycomb substrate having pores in cell partition walls that divide adjacent cells, attaching a slurry containing an oxide carrier powder to the honeycomb substrate, and infiltrating the slurry into the pores;
A removal step to remove excess slurry;
A thickening step to increase the viscosity of the slurry in the pores;
And a firing step of forming a coat layer in the pores by drying and firing the adhering slurry.
前記含浸工程における前記スラリーの粘度は5m・Pa・s以下であり、前記増粘工程後の前記スラリーの粘度は10m・Pa・s以上である請求項1に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。 The method for producing an exhaust gas purification catalyst according to claim 1, wherein the viscosity of the slurry in the impregnation step is 5 m · Pa · s or less, and the viscosity of the slurry after the thickening step is 10 m · Pa · s or more. . 前記含浸工程では前記スラリーを加熱することで粘度を低下させ、前記増粘工程では前記スラリーを含む前記ハニカム基材を冷却する請求項1又は請求項2に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。   The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 or 2, wherein in the impregnation step, the slurry is heated to lower the viscosity, and in the thickening step, the honeycomb substrate containing the slurry is cooled.
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