Катализатор горения углеродсодержащего материала, способ его получения, носитель катализатора и способ его получения

Катализатор горения углеродсодержащего материала, способ его получения, носитель катализатора и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к катализатору горения углеродсодержащего материала, который используют для сжигания и удаления углеродсодержащего материала, такого как углеродная мелочь (например, твердые частицы (ТЧ) РМ)), содержащаяся в выхлопном газе, и к способу его получения. Кроме того, настоящее изобретение также относится к носителю катализатора для закрепления катализатора горения углеродсодержащего материала на керамической подложке и к способу его получения.

Предпосылки создания изобретения

Углеродная мелочь (например, твердые частицы (ТЧ) РМ)), содержащаяся в выхлопном газе двигателя внутреннего сгорания, такого как дизельный двигатель, сжигается и удаляется дизельным фильтром твердых частиц ((ДФТЧ)(DPF)) или подобным. Для того чтобы удалять как можно больше ТЧ при низкой стоимости, желательно осуществлять сжигание и удаление ТЧ при относительно низкой температуре. Таким образом, для сжигания и удаления ТЧ из выхлопного газа используют ДФТЧ, несущий катализатор для промотирования горения углеродсодержащего материала, такого как ТЧ.

В качестве такого катализатора горения углеродсодержащего материала обычно используют, например, благородный металл, такой как Pt, Pd, Rh, или его оксид. Использование катализатора, выполненного из дорогостоящего благородного металла, однако, приводит к высокой стоимости и неблагоприятно ведет к проблеме истощения ресурсов. Кроме того, активность горения ТЧ является недостаточной, и, таким образом, в обычных рабочих условиях необработанные ТЧ могут постепенно накапливаться. Для того чтобы удалить накопленные ТЧ, необходимо увеличить температуру выхлопного газа с использованием топливного или электрического нагрева катализатора до 600°C или выше. В результате диоксид серы, содержащийся в выхлопном газе, превращается в триоксид серы или туман серной кислоты, и поэтому очистка выхлопного газа не может быть осуществлена полностью, даже когда ТЧ могут быть удалены.

По вышеуказанной причине были разработаны катализаторы, имеющие каталитические частицы, выполненные из оксидов щелочных металлов, таких как калий, и закрепленные на оксидных керамических частицах (смотри патентные документы 1-4). При обеспечении такого щелочного металла твердые частицы (ТЧ), суспендированные в выхлопном газе, могут быть сожжены и удалены при низкой температуре примерно 400°C.

В катализаторе, выполненном из щелочного металла, однако, щелочной металл, который является каталитическим компонентом, может быть вымыт в присутствии воды. Когда катализатор используется в условиях, включающих много водяного пара, например в выхлопном газе двигателя, очистка выхлопного газа не может осуществляться стабильно в течение длительного времени. Когда используется избыточное количество щелочного металла, принимая в расчет вымывание щелочного металла, для того чтобы предотвратить снижение каталитической активности, может возникнуть опасность для основы, выполненной из керамики или подобного, для закрепления щелочного металла.

Патентный документ 1: JP-A-2001-170483

Патентный документ 2: JP-A-2005-230724

Патентный документ 3: JP-A-2005-296871

Патентный документ 4: JP-A-2005-342604

Раскрытие сущности изобретения

Настоящее изобретение выполнено ввиду вышеуказанных проблем, и целью настоящего изобретения является создание катализатора горения углеродсодержащего материала, который может обеспечить стабильное сжигание и удаление углеродсодержащего материала при низкой температуре в течение длительного времени, создание способа получения катализатора горения, создание носителя катализатора и способа получения носителя катализатора.

Согласно первому примеру настоящего изобретения предусматривается способ получения катализатора горения углеродсодержащего материала. Катализатор горения предназначен для сжигания углеродсодержащего материала, содержащегося в выхлопном газе двигателя внутреннего сгорания, при закреплении на керамической подложке. Способ получения включает стадию смешения алюмосиликата, имеющего атомное эквивалентное соотношение Si/Al≥1, и источника щелочного металла и/или источника щелочноземельного металла в воде, стадию сушки жидкой смеси при нагревании смеси после стадии смешения с выпариванием воды с получением в результате твердого вещества и стадию обжига твердого вещества при температуре 600°C или выше с получением в результате катализатора горения углеродсодержащего материала. В способе получения катализатора горения углеродсодержащего материала алюмосиликатом является цеолит, за исключением содалита. На стадии смешения общее количество элемента щелочного металла и элемента щелочноземельного металла, содержащихся в источнике щелочного металла и/или источнике щелочноземельного металла, составляет не менее 0,1 моль и не более 2,0 моль по отношению к 1 моль элемента Si алюмосиликата.

Согласно второму примеру настоящего изобретения катализатор горения углеродсодержащего материала получают способом получения первого примера.

В способе получения первого примера настоящего изобретения осуществляют стадию смешения, стадию сушки и стадию обжига с получением катализатора горения углеродсодержащего материала.

Таким образом, на стадии смешения алюмосиликат, которым может быть цеолит, за исключением содалита, имеющий атомное эквивалентное соотношение Si/Al≥1, и источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла смешивают в воде. В данном случае смешение осуществляют так, что общее количество элемента щелочного металла и элемента щелочноземельного металла, содержащихся в источнике щелочного металла и/или источнике щелочноземельного металла, составляет не менее 0,1 моль и не более 2,0 моль по отношению к 1 моль элемента Si алюмосиликата.

Затем на стадии сушки жидкую смесь после стадии смешения нагревают с выпариванием воды с получением в результате твердого вещества. Так может быть получено твердое вещество, состоящее из смеси элемента щелочного металла и/или элемента щелочноземельного металла и алюмосиликата.

Затем на стадии обжига твердое вещество обжигают при температуре 600°C или выше, с тем, чтобы получить катализатор горения углеродсодержащего материала.

Катализатор горения углеродсодержащего материала содержит элемент щелочного металла и/или элемент щелочноземельного металла. Элемент щелочного металла и/или элемент щелочноземельного металла имеет и/или имеют эффект промотирования горения углеродсодержащего материала или веществ, таких как ТЧ, в выхлопном газе. Таким образом, катализатор горения углеродсодержащего материала может обеспечить сжигание углеродсодержащего материала при низкой температуре.

Кроме того, катализатор горения углеродсодержащего материала может удерживать элемент щелочного металла и/или элемент щелочноземельного металла. Таким образом, элемент щелочного металла и/или элемент щелочноземельного металла могут быть предотвращены от вымывания в присутствии воды.

Таким образом, катализатор горения углеродсодержащего материала трудно вымывается в присутствии воды. При использовании катализатора, закрепленного на подложке, выполненной, например, из керамики или подобного, необходимо дополнительно закреплять катализатор на подложке в избыточном количестве, с тем, чтобы предотвратить разрушение подложки. Таким образом, катализатор горения углеродсодержащего материала может стабильно промотировать горение углеродсодержащего материала в течение длительного времени.

Катализатор горения углеродсодержащего материала согласно второму примеру настоящего изобретения, полученный способом получения первого примера настоящего изобретения, имеет характеристики промотирования горения углеродсодержащего материала, такого как суспендированные твердые частицы (ТЧ), содержащиеся в выхлопном газе двигателя внутреннего сгорания, как указано выше. Вышеуказанный катализатор горения углеродсодержащего материала может обеспечить сжигание углеродсодержащего материала при температуре, равной или ниже, чем температура традиционного катализатора благородного металла. Кроме того, катализатор горения углеродсодержащего материала не требует дорогостоящего элемента благородного металла и, таким образом, может быть получен при низкой стоимости.

Катализатор горения углеродсодержащего материала имеет каталитическую активность, которая почти не снижается в присутствии воды. Катализатор горения углеродсодержащего материала, закрепленный на керамической подложке, при использовании почти не разлагает керамическую подложку в присутствии воды в отличие от традиционного катализатора щелочного металла и, таким образом, может предотвратить разрушение керамической подложки.

Таким образом, катализатор горения углеродсодержащего материала может стабильно промотировать горение углеродсодержащего материала даже в присутствии воды в течение длительного времени.

Причина, по которой катализатор горения углеродсодержащего материала имеет превосходную каталитическую активность, как указано выше, не ясна, но считается, что элемент щелочного металла источника щелочного металла, который является исходным материалом, и элемент щелочноземельного металла источника щелочноземельного металла вносят вклад в каталитическую активность.

Кроме того, считается, что структура катализатора горения углеродсодержащего материала удерживает в нем элемент щелочного металла и/или элемент щелочноземельного металла относительно высоким усилием соединения. Таким образом, катализатор горения углеродсодержащего материала может сделать трудным вымывание элемента щелочного металла и/или элемента щелочноземельного металла даже в присутствии воды и, таким образом, может предотвратить снижение каталитической активности, как указано выше, а также предотвратить коррозию керамической подложки.

В первом примере настоящего изобретения катализатор горения углеродсодержащего материала получается стадией обжига, которая включает обжиг твердой смеси, состоящей из алюмосиликата (цеолита) и источника элемента щелочного металла и/или источника элемента щелочноземельного металла при температуре 600°C или выше. Катализатор горения углеродсодержащего материала, полученный на вышеуказанной стадии обжига, используется будучи закрепленным на керамической подложке. Таким образом, стадия обжига осуществляется без закрепления смеси на керамической подложке, и закрепление катализатора на керамической подложке осуществляется после стадии обжига.

Когда смесь цеолита и источника щелочного металла и/или источника щелочноземельного металла обжигается при температуре 600°C или выше после закрепления на керамической подложке, щелочной металл источника щелочного металла и/или щелочноземельный металл или подобное источника щелочноземельного металла могут быть вымыты. Вымытый щелочной металл и/или щелочноземельный металл могут частично изменить структуру керамической подложки, состоящей, например, из кордиерита, что дает в результате снижение коэффициента термического расширения и прочности, вызывая трещины или подобное в керамической подложке.

В первом примере изобретения, как указано выше, катализатор горения углеродсодержащего материала, подвергнутый стадии обжига, используется будучи закрепленным на керамической подложке. Такой катализатор горения прочно удерживает элемент щелочного металла и/или элемент щелочноземельного металла. Таким образом, когда катализатор горения закрепляется на керамической подложке, он может предотвратить вымывание щелочного металла и/или щелочноземельного металла из катализатора горения при нагревании во время или после закрепления. В результате может быть предотвращено появление трещин или подобного в керамической подложке.

В первом примере изобретения катализатор горения углеродсодержащего материала может быть легко получен на стадии смешения, стадии сушки и стадии обжига. Таким образом, алюмосиликат (цеолит) и источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла смешиваются в воде и сушатся с получением смеси (твердой), которая затем обжигается при температуре 600°C или выше. Это может легко дать катализатор горения углеродсодержащего материала.

Указанным выше образом в соответствии с первым и вторым примерами настоящего изобретения катализатор горения углеродсодержащего материала и способ его получения могут быть предусмотрены так, чтобы можно было стабильно сжигать и удалять углеродсодержащий материал при низкой температуре в течение длительного времени.

В третьем примере настоящего изобретения предусматривается способ получения носителя катализатора, который предназначен нести катализатор горения углеродсодержащего материала на керамической подложке. Катализатор горения используется для сжигания углеродсодержащего материала, содержащегося в выхлопном газе двигателя внутреннего сгорания. Способ получения включает стадию закрепления катализатора горения углеродсодержащего материала, получаемого способом получения первого примера изобретения, на керамической подложке с получением в результате носителя катализатора.

В четвертом примере настоящего изобретения носитель катализатора получается способом получения согласно третьему примеру изобретения.

Носитель катализатора согласно четвертому примеру изобретения, полученный способом получения третьего примера изобретения, несет катализатор горения углеродсодержащего материала второго примера изобретения, полученный способом получения первого примера изобретения, на керамической подложке.

Таким образом, носитель катализатора может показывать превосходное действие и эффект катализатора горения углеродсодержащего материала, как указано выше. Таким образом, носитель катализатора может быть применен для стабильного сжигания и удаления углеродсодержащего материала при низкой температуре в течение длительного времени. Носитель катализатора делает не всегда необходимым элемент благородного металла в получении и, таким образом, может быть получен при низкой стоимости.

Вышеуказанный катализатор горения углеродсодержащего материала может предотвратить вымывание щелочного металла и/или щелочноземельного металла, которые могут разлагать керамическую подложку в присутствии воды. Таким образом, носитель катализатора может обеспечить стабильное сжигание углеродсодержащего материала в течение длительного времени почти без разложения керамической подложки даже в присутствии воды.

В третьем примере настоящего изобретения способ получения носителя катализатора использует катализатор горения углеродсодержащего материала, получаемый стадией обжига первого примера изобретения. На стадии обжига смесь (твердая) алюмосиликата (цеолита) и источника щелочного металла и/или источника щелочноземельного металла обжигается при температуре 600°C или выше. Способ получения носителя катализатора включает стадию закрепления катализатора горения углеродсодержащего материала на керамической подложке с получением в результате носителя катализатора. Как указано выше, катализатор горения, полученный вышеуказанной стадией обжига, прочно удерживает элемент щелочного металла и/или элемент щелочноземельного металла. Таким образом, на стадии закрепления может быть предотвращено вымывание щелочного металла и/или щелочноземельного металла из катализатора горения углеродсодержащего материала. В качестве результата может быть предотвращено появление трещин или подобного в керамической подложке благодаря вымытому щелочному металлу и/или щелочноземельному металлу. Даже когда носитель катализатора, полученный после закрепления катализатора, нагревается, является трудным вымывание щелочного металла и/или щелочноземельного металла из катализатора горения углеродсодержащего материала. Таким образом, носитель катализатора может использоваться стабильно в течение длительного времени.

Согласно третьему и четвертому примерам настоящего изобретения носитель катализатора и способ его получения могут обеспечить стабильное сжигание и удаление углеродсодержащего материала при низкой температуре в течение длительного времени.

Наилучший вариант осуществления изобретения

Теперь будут описаны предпочтительные варианты изобретения.

Сначала ниже будет описан первый вариант изобретения.

Вышеуказанный катализатор горения углеродсодержащего материала используется для сжигания и удаления углеродсодержащего материала или подобного. Описанный выше углеродсодержащий материал включает, например, углеродную мелочь (твердые частицы, ТЧ) или подобное, которые содержатся в выхлопном газе дизельного двигателя.

Вышеуказанный способ получения согласно первому варианту изобретения включает стадию смешения, стадию сушки и стадию обжига.

На стадии смешения согласно первому варианту изобретения алюмосиликат, имеющий атомное эквивалентное соотношение Si/Al≥1, и источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла смешиваются в воде. В данном случае алюмосиликат и источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла предпочтительно смешиваются так, чтобы быть однородно диспергированными.

В том случае, когда атомное эквивалентное соотношение Si/Al<1, получаемый катализатор горения углеродсодержащего материала может позволить элементу щелочного металла и/или элементу щелочноземельного металла быть легко вымытым в присутствии воды. В результате вышеуказанный катализатор горения углеродсодержащего материала может иметь трудность в стабильном поддержании каталитической активности в течение длительного времени.

В частности, в первом варианте настоящего изобретения в качестве вышеуказанного алюмосиликата используется цеолит, за исключением содалита.

Цеолит обычно представляется общей формулой M_2/nO×Al₂O₃×ySiO₂×zH₂O (где М представляет собой, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Na, K и Н, где y≥2, z≥0). Цеолит, представленный вышеуказанной общей формулой, может использоваться на стадии смешения.

На стадии смешения в качестве алюмосиликата предпочтительно используется цеолит, в котором количество SiO₂ составляет менее 200 моль по отношению к 1 моль Al₂O₃ в композиции алюмосиликата.

Таким образом, вышеуказанным используемым алюмосиликатом (цеолитом) является предпочтительно цеолит, в котором отношение SiO₂ к Al₂O₃ (мольное соотношение SiO₂/Al₂O₃) в цеолитной композиции является меньше 200, т.е. цеолит, в котором значение y в общей формуле M_2/nO×Al₂O₃×ySiO₂×zH₂O удовлетворяет зависимости y<200.

Цеолит, в котором количество SiO₂ является равным или больше 200 моль по отношению к 1 моль Al₂O₃ в цеолитной композиции, т.е. цеолит, в котором значение y в вышеуказанной общей формуле удовлетворяет зависимости y<200, называется цеолитом с высоким содержанием диоксида кремния. Использование такого цеолита может снизить эффект улучшения характеристик промотирования горения углеродсодержащего материала вышеуказанной стадией обжига.

Кроме того, в качестве цеолита могут быть выбраны цеолиты LTA-типа, FAU-типа (фаг-участок), MOR-типа, LTL-типа, FER-типа и ВЕА-типа.

На стадии смешения алюмосиликат (цеолит) и источник щелочного металла (цеолит) и/или источник щелочноземельного металла смешиваются в воде с получением жидкой смеси.

Источник щелочного металла включает, например, соединение щелочного металла или подобное. Источник щелочноземельного металла включает, например, соединение щелочноземельного металла или подобное.

Источник элемента щелочного металла содержит один или более видов элементов, выбранных из группы, состоящей из Na, K, Rb и Cs. Элемент щелочноземельного металла предпочтительно содержит один или более видов элементов, выбранных из группы, состоящей из Ca, Sr и Ba.

В данном случае можно получить катализатор горения углеродсодержащего материала, который может обеспечить сжигание углеродсодержащего материала при низких температурах.

Источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла представляет собой предпочтительно, например, карбонат, сульфат, фосфат, нитрат, соль органической кислоты, галогенид, оксид или гидроксид.

В данном случае источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла могут быть легко смешаны в полярном растворителе, таком как вода. Таким образом, источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла могут быть однородно смешаны на стадии смешения.

Более предпочтительно в качестве источника щелочного металла может использоваться соль щелочного металла, и в качестве источника щелочноземельного металла может использоваться соль щелочноземельного металла.

В данном случае вышеуказанные источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла имеют высокую растворимость в полярном растворителе, таком как вода, и, таким образом, могут быть растворены в полярном растворителе. Когда стадия смешения осуществляется в полярном растворителе, таком как вода, алюмосиликат и источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла могут быть смешаны однородно и легко.

На стадии смешения предпочтительно смешиваются алюмосиликат и, по меньшей мере, источник щелочного металла.

В данном случае характеристики промотирования горения катализатора горения для углеродсодержащего материала могут быть дополнительно улучшены.

Элементами щелочного металла, содержащимися в источнике щелочного металла, для использования могут быть, например, Na, K, Rb, Cs и т.п.

Элементами щелочноземельного металла, содержащимися в источнике щелочноземельного металла, для использования могут быть, например, Mg, Ca, Sr, Ba или подобное.

Предпочтительно на стадии смешения в качестве элемента щелочноземельного металла может использоваться источник щелочноземельного металла, содержащий, по меньшей мере, Ва.

В данном случае характеристики промотирования горения катализатора горения для углеродсодержащего материала могут быть дополнительно улучшены по сравнению со случаем использования источника щелочноземельного металла, содержащего элемент щелочноземельного металла, иной, чем Ва.

На стадии смешения источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла и алюмосиликат смешиваются так, что общее количество элемента щелочного металла и элемента щелочноземельного металла, содержащихся в источнике щелочного металла и/или источнике щелочноземельного металла, составляет не менее 0,1 моль и не более 2,0 моль по отношению к 1 моль элемента Si алюмосиликата (цеолита).

Предпочтительно на стадии смешения источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла и алюмосиликат смешиваются так, что общее количество элемента щелочного металла и элемента щелочноземельного металла, содержащихся в источнике щелочного металла и/или источнике щелочноземельного металла, составляет не менее 0,2 моль и не более 1,5 моль по отношению к 1 моль элемента Si алюмосиликата (цеолита).

Когда общее количество элемента щелочного металла и элемента щелочноземельного металла составляет менее 0,1 моль по отношению к 1 моль элемента Si алюмосиликата (цеолита), водостойкость катализатора горения углеродсодержащего материала может быть ухудшена. Таким образом, в присутствии воды характеристики промотирования горения для углеродсодержащего материала могут быть легко снижены. Для общего количества элемента щелочного металла и элемента щелочноземельного металла, превышающего 2,0 моль, характеристики промотирования горения могут быть легко снижены в присутствии воды, и, таким образом, степень ухудшения может быть очень большой.

Когда общее количество элемента щелочного металла и элемента щелочноземельного металла превышает 2,0 моль по отношению к 1 моль элемента Si алюмосиликата (цеолита), смесь может быть легко расплавлена на стадии обжига. Таким образом, катализатор горения углеродсодержащего материала, получаемый после стадии обжига, сразу переходит в расплавленное состояние, что может дать увеличенную твердость катализатора. В данном случае трудно регулировать размер катализатора горения углеродсодержащего материала до желаемого размера зерен при осуществлении стадии измельчения после стадии обжига, описанных далее. В данном случае катализатор может быть легко ухудшен водой. Таким образом, трудно поддерживать определенную каталитическую активность в течение длительного времени.

Вышеуказанное общее количество элемента щелочного металла и элемента щелочноземельного металла представляет собой общее количество элемента щелочного металла в источнике щелочного металла и элемента щелочноземельного металла в источнике щелочноземельного металла, содержащихся в цеолите. При использовании только одного из источника щелочного металла и источника щелочноземельного металла количество другого элемента может быть рассчитано быть равным 0 моль. При использовании множества источников щелочного металла и множества источников щелочноземельного металла общее количество элементов щелочного металла и элементов щелочноземельного металла может быть рассчитано, как общее количество указанных источников.

На стадии смешения вместо воды используется полярный растворитель, иной, чем вода, и алюмосиликат и источник щелочного металла и/или источник щелочноземельного металла смешиваются в полярном растворителе. Затем на стадии сушки полярный растворитель может быть выпарен с получением твердого вещества, как описано выше.

В частности, полярным растворителем для использования может быть спирт, например метанол или этанол.

В качестве полярного растворителя предпочтительно используется растворитель, который является более летучим, чем вода.

В данном случае на стадии сушки полярный растворитель может быть более легко выпарен.

Затем на стадии сушки жидкая смесь, получаемая после стадии смешения, нагревается для выпаривания воды с получением в результате твердого вещества. В первом варианте настоящего изобретения твердое вещество состоит из смеси источника щелочного металла и/или источника щелочноземельного металла и алюмосиликата (цеолита), например.

На стадии обжига твердое вещество обжигается при температуре 600°C или выше. Так может быть получен вышеуказанный катализатор горения углеродсодержащего материала.

Когда температура обжига (т.е. максимальная температура при нагревании) является ниже 600°C на стадии обжига, элемент щелочного металла и/или элемент щелочноземельного металла каждый имеет тенденцию быть легко вымытым в присутствии воды. Таким образом, вышеуказанный катализатор горения углеродсодержащего материала может иметь трудность в стабильном показе каталитической активности в отношении углеродсодержащего материала в течение длительного времени. На стадии обжига обжиг предпочтительно осуществляется при температуре обжига 700°C или выше и более предпочтительно 800°C или выше.

Когда температура обжига превышает 1200°C, твердое вещество может легко расплавиться на стадии обжига. Таким образом, катализатор горения углеродсодержащего материала, получаемый после стадии обжига, сразу переходит в расплавленное состояние и тогда может иметь высокую твердость. В результате в данном случае может быть трудно регулировать размер катализатора горения углеродсодержащего материала до желаемого размера зерен при осуществлении стадии измельчения после стадии обжига, описанной далее. Соответственно, на стадии обжига твердый материал может предпочтительно обжигаться при температуре от 700°C до 1200°C и более предпочтительно от 800°C до 1100°C.

Термин «температура обжига на стадии обжига», как использовано здесь, означает температуру самого твердого вещества, а не температуру окружающей среды. Таким образом, на стадии обжига обжиг осуществляется так, что температура самого твердого вещества становится 600°C или выше. На стадии обжига обжиг при температуре обжига предпочтительно проводится в течение одного часа или более, предпочтительно в течение пяти часов или более, и более предпочтительно в течение десяти часов или более.

Способ предпочтительно включает стадию измельчения для измельчения катализатора горения углеродсодержащего материала, получаемого после стадии обжига. В данном случае может быть получен порошкообразный катализатор горения углеродсодержащего материала. Такой порошкообразный катализатор горения углеродсодержащего материала легко закрепляется, например, на керамической подложке, имеющей сотовую структуру или подобное. В данном случае, поскольку площадь поверхности катализатора становится большой, катализатор горения может иметь более превосходную каталитическую активность.

На стадии измельчения при регулировании условий измельчения может быть получен катализатор горения углеродсодержащего материала, имеющий желаемый размер зерен.

Предпочтительно на стадии измельчения катализатор горения углеродсодержащего материала может иметь средний диаметр, отрегулированный так, чтобы быть равным или менее 50 мкм. В том случае, когда средний диаметр превышает 50 мкм, когда керамическая подложка покрывается катализатором горения углеродсодержащего материала, керамическая подложка может стать засоренной, или количество закрепленного катализатора может легко изменяться. Средний диаметр катализатора может быть более предпочтительно равным или менее 10 мкм.

Средний диаметр катализатора горения углеродсодержащего материала может быть измерен, например, дифракционным/диффузионным устройством измерения распределения зерен по размеру или сканирующим электронным микроскопом.

Вышеуказанный катализатор горения углеродсодержащего материала используется будучи закрепленным на керамической подложке.

Вышеуказанный катализатор горения углеродсодержащего материала получается стадией обжига, которая включает обжиг смеси (твердой) алюмосиликата (цеолита) и источника щелочного металла и/или источника щелочноземельного металла при температуре 600°C или выше. Полученная таким образом структура катализатора горения удерживает в себе элемент щелочного металла и/или элемент щелочноземельного металла относительно высоким усилием соединения. Таким образом, катализатор горения углеродсодержащего материала может сделать трудным вымывание щелочного металла и/или щелочноземельного металла, когда катализатор закрепляется на керамической подложке. Кроме того, катализатор горения может предотвратить разрушение керамической подложки благодаря вымытому щелочному металлу и щелочноземельному металлу.

Напротив, когда необожженная смесь закрепляется на керамической подложке, элемент щелочного металла и элемент щелочноземельного металла смеси каждый вымывается при нагревании при закреплении смеси на керамической подложке или после закрепления смеси на ней. Это может разрушить керамическую подложку.

Таким образом, в первом варианте настоящего изобретения стадия обжига осуществляется без закрепления твердого материала на керамической подложке до закрепления катализатора на керамической подложке.

Катализатор горения углеродсодержащего материала (во втором варианте настоящего изобретения), получаемый способом получения первого варианта изобретения, используется для сжигания и удаления углеродсодержащего материала углеродной мелочи (ТЧ) или подобного, содержащегося в выхлопном газе двигателя внутреннего сгорания, такого как бензиновый двигатель или дизельный двигатель.

Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи будут описаны способ получения носителя катализатора в третьем варианте настоящего изобретения и носитель катализатора в четвертом варианте настоящего изобретения.

Способ получения третьего варианта настоящего изобретения включает стадию закрепления, которая включает закрепление катализатора горения углеродсодержащего материала, получаемого способом получения первого варианта изобретения, на керамической подложке с получением в результате вышеуказанного носителя катализатора (согласно четвертому варианту изобретения).

На стадии закрепления предпочтительно, по меньшей мере, катализатор горения углеродсодержащего материала и золь или суспензия оксидных керамических частиц смешиваются с образованием композитного материала, и керамическая подложка предпочтительно покрывается композитным материалом для нагревания.

В частности, сначала катализатор горения углеродсодержащего материала и золь или суспензия оксидных керамических частиц смешиваются с образованием композитного материала. Воду дополнительно вводят в композитный материал, если необходимо, с регулированием в результате вязкости композитного материала до надлежащего значения. Керамическая подложка покрывается полученной таким образом суспензией композитного материала для нагревания.

В данном случае, как показано на фиг.11, вышеуказанный катализатор горения углеродсодержащего материала 1 и оксидные керамические частицы 15 обжигаются на керамической подложке 22, так что можно легко получить носитель катализатора 2, в котором катализатор горения 1 закреплен на керамической подложке 22. На керамической подложке 22 образуется соединительный слой 155, включающий оксидные керамические частицы 15, соединенные вместе. Таким образом, может быть получен носитель катализатора 2, содержащий катализатор горения 1, диспергированный в соединительном слое 155.

Носитель катализатора с такой структурой прочно удерживает катализатор горения углеродсодержащего материала соединительным слоем. Это может сделать трудным выпадение частиц катализатора горения при использовании со стабильным поддержанием в результате каталитической активности.

Предпочтительно вышеуказанные оксидные керамические частицы, главным образом, включают один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, оксида титана и оксида циркония.

В данном случае, вероятно, образуется соединительный слой, имеющий большую удельную поверхность, так что площадь поверхности носителя катализатора может быть увеличена. Как результат катализатор горения углеродсодержащего материала легко приходит в контакт с углеродсодержащим материалом, так что носитель катализатора может быть применим для более эффективного сжигания углеродсодержащего материала.

Керамическая подложка для использования может представлять собой основу, состоящую, например, из кордиерита, оксида алюминия, титаната алюминия, SiC или оксида титана.

В качестве керамической подложки может использоваться основа, имеющая, например, гранулоподобную форму, фильтроподобную форму, пеноподобную форму или монолитную форму раздутого типа.

Предпочтительно керамическая подложка может состоять из кордиерита, SiC или титаната алюминия. Предпочтительно керамическая подложка может иметь сотовую структуру. В таком случае носитель катализатора может быть более подходяще используемым для очистки выхлопного газа.

Сотовая структура включает наружную периферийную стенку, перегородки, предусмотренные в форме сота внутри наружной периферийной стенки, и множество ячеек, разделенных перегородками и с проникновением обоих концов структуры. Сотовая структура для использования может быть структурой, в которой все ячейки являются открытыми с обоих концов. Альтернативно сотовая структура для использования может быть другой структурой, в которой часть ячеек является открытыми с обоих концов сотовой структуры, а остальные ячейки являются закрытыми пробками, образовавшимися на обоих концах.

Носитель катализатора может нести не только вышеуказанный катализатор горения углеродсодержащего материала, но также один или более видов редкоземельных элементов на керамической подложке. Р