專利名稱：淤漿粘度的調(diào)整方法及催化劑用涂敷淤漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造排氣凈化用催化劑的催化劑用涂敷淤漿，詳細(xì)地說，涉及一種粘度降低了的催化劑用涂敷淤漿。
背景技術(shù)：
從機動車的發(fā)動機等內(nèi)燃機排出的排氣含有烴(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。如果將該排氣直接排出，就會引起公害和環(huán)境的惡化。因此，這些排氣使用排氣凈化用催化劑等凈化裝置進(jìn)行凈化，然后再排向大氣中。
通常的排氣凈化用催化劑具備由耐熱性陶瓷或耐熱性金屬等材質(zhì)形成的催化劑載體基材和催化劑層，該催化劑層具有形成于該催化劑載體表面的耐熱性多孔質(zhì)層和擔(dān)載于該多孔質(zhì)層的催化劑成分。排氣凈化用催化劑的催化劑層是通過如下方法制造的將含有或不含催化劑成分的耐熱性粉末的催化劑用涂敷淤漿涂布于催化劑載體基材，然后，進(jìn)行干燥、焙燒。在此，通過將催化劑用涂敷淤漿反復(fù)多次向催化劑載體基材進(jìn)行涂布、干燥后，再進(jìn)行焙燒，將指定量的催化劑用涂敷淤漿進(jìn)行涂布。該催化劑用涂敷淤漿是將活性氧化鋁粉末、二氧化鈰粉末等耐熱性粉末粒子和粘合劑一起分散于純水等溶劑中配制而成。
而且，將催化劑用涂敷淤漿涂布于催化劑載體基材表面時的作業(yè)性因催化劑用涂敷淤漿的粘度而變化。因此，要求將催化劑用涂敷淤漿的粘度設(shè)定在所期望的范圍。
當(dāng)催化劑用涂敷淤漿的粘度增高時，其流動性下降，難以將催化劑用涂敷淤漿涂布于催化劑載體基材表面。具體來講，排氣凈化用催化劑的催化劑載體基材使用具有很多個孔穴的蜂窩體，在蜂窩體的孔穴的內(nèi)表面，涂布催化劑用涂敷淤漿，形成催化劑層。當(dāng)催化劑用涂敷淤漿的粘度增高時，催化劑用涂敷淤漿在孔穴內(nèi)部堵塞。于是，催化劑用涂敷淤漿變得無法在孔穴內(nèi)部流動。
作為使流動性降低了的催化劑用涂敷淤漿的粘度降低的方法，使用了將溶劑(水)添加至催化劑用涂敷淤漿的方法。但是，即使添加溶劑提高催化劑用涂敷淤漿的流動性，也還存在發(fā)生催化劑用涂敷淤漿堵塞孔穴孔眼的問題。由于添加了溶劑，從而導(dǎo)致一次涂布處理可以涂布在催化劑載體基材表面的粉末粒子量減少。因此，將催化劑用涂敷淤漿涂布于催化劑載體基材表面的工序的次數(shù)增加。另外，形成規(guī)定量的催化劑層所必須的催化劑用涂敷淤漿量增加，涂布于孔穴內(nèi)表面的催化劑用涂敷淤漿在孔穴內(nèi)流動，造成孔眼堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而進(jìn)行的開發(fā)，其課題在于，提供一種調(diào)整了淤漿粘度的催化劑用涂敷淤漿。
為了解決上述課題，本發(fā)明人等對催化劑用涂敷淤漿的特性反復(fù)進(jìn)行研究，結(jié)果完成了本發(fā)明。
亦即，本發(fā)明的淤漿粘度的調(diào)整方法包括以下步驟，分散具有第1中值粒徑的分散粒子制備淤漿，在該淤漿中使具有比該第1中值粒徑小的第2中值粒徑的微細(xì)粒子分散。
另外，本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿的特征在于，具有溶劑、分散于溶劑中的中值粒徑為3～40μm的分散粒子、分散于溶劑中的中值粒徑為0.1～2μm的微細(xì)粒子。
本發(fā)明的淤漿粘度的調(diào)整方法，可以不改變淤漿的特性而降低粘度。另外，本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿在制造排氣凈化用催化劑時，其粘度不會過度上升。其結(jié)果，本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿在制造排氣凈化用催化劑時，具有可以簡單地向催化劑載體基材進(jìn)行涂敷的效果。


圖1是表示實施例1催化劑用涂敷淤漿的粘度測定結(jié)果圖。
圖2是表示實施例2催化劑用涂敷淤漿的粘度測定結(jié)果圖。
具體實施例方式
(粘度的調(diào)整方法)本發(fā)明的淤漿粘度的調(diào)整方法，是在分散有分散粒子的淤漿中，使具有比分散粒子小的中值粒徑的微細(xì)粒子分散的方法。通過設(shè)定使中值粒徑小的微細(xì)粒子分散了的淤漿，使淤漿粘度降低。
通過使中值粒徑小的微細(xì)粒子分散而使淤漿粘度降低的原因尚不明確，按如下所述進(jìn)行推測。
首先，淤漿粘度的上升是由于分散粒子吸收溶劑而發(fā)生的。亦即，分散粒子具有比較大的粒徑，其表面具有很多個細(xì)孔。在分散粒子的該細(xì)孔內(nèi)部蓄積溶劑。由于該溶劑的蓄積，淤漿中的溶劑量減少，結(jié)果分散粒子彼此靠近，根據(jù)情況分散粒子之間形成粗大的二級粒子。該分散粒子彼此的靠近導(dǎo)致淤漿的高粘度化。而且，本發(fā)明的粘度的調(diào)整方法，是在該淤漿中使中值粒徑小的微細(xì)粒子分散。通過使該微細(xì)粒子分散，通過微細(xì)粒子限制分散粒子之間的靠近，分散粒子的流動性提高、粘度下降。
微細(xì)粒子的中值粒徑優(yōu)選為分散粒子的中值粒徑的0.1～70％。通過微細(xì)粒子的中值粒徑成為分散粒子的中值粒徑的0.1～70％，可以發(fā)揮降低淤漿粘度的效果。當(dāng)微細(xì)粒子的中值粒徑低于分散粒子的中值粒徑的0.1％時，粒徑的差過大，微細(xì)粒子不能限制分散粒子之間的靠近，得不到添加效果。當(dāng)微細(xì)粒子的中值粒徑超過分散粒子的中值粒徑的70％時，兩種粒子的粒徑差小，由于微細(xì)粒子和分散粒子的接近導(dǎo)致粘度的上升。更優(yōu)選微細(xì)粒子的中值粒徑為分散粒子的中值粒徑的0.25～67％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.3～50％。
微細(xì)粒子優(yōu)選為球狀粒子。當(dāng)微細(xì)粒子為球狀粒子時，兩個分散粒子之間靠近時，可以使兩分散粒子沿微細(xì)粒子的表面移動。其結(jié)果，可以抑制分散粒子的正面接觸。另外，當(dāng)微細(xì)粒子表面具有凹凸時，微細(xì)粒子表面的凹凸和分散粒子表面的凹凸嵌合，形成粗大的二次粒子。亦即，優(yōu)選微細(xì)粒子的表面沒有凹凸。而且，由于微細(xì)粒子其表面沒有凹凸，因此，能夠抑制溶劑侵入、貯留于凹部內(nèi)部造成的淤漿濃度上升。
微細(xì)粒子的重量優(yōu)選為分散粒子和微細(xì)粒子的總重的1～20wt％。亦即，優(yōu)選淤漿中的固體成分中占有的微細(xì)粒子的重量為1～20wt％。當(dāng)微細(xì)粒子低于1wt％時，微細(xì)粒子的量少，變得不能得到添加效果。另外，當(dāng)微細(xì)粒子超過20wt％時，淤漿的粘度降低，得不到作為淤漿的特性。優(yōu)選微細(xì)粒子的比例為1.5～15wt％，更優(yōu)選為2～12wt％。
在本發(fā)明的淤漿粘度的調(diào)整方法中，對于構(gòu)成淤漿的分散粒子及溶劑、添加至淤漿的微細(xì)粒子，沒有特別限制。需要說明的是，在本發(fā)明的淤漿粘度的調(diào)整方法中，分散粒子及微細(xì)粒子由不溶于溶劑的材質(zhì)構(gòu)成。
(催化劑用涂敷淤漿)本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿具有溶劑、分散于溶劑中的中值粒徑為3～40μm的分散粒子、分散于溶劑中的中值粒徑為0.1～2μm的英日表達(dá)不同微細(xì)粒子。
所謂催化劑用涂敷淤漿，是指在制造排氣凈化用催化劑時配制的、涂敷于催化劑載體基材的淤漿。通常的排氣凈化用催化劑具有如下構(gòu)成在催化劑載體基材上形成由耐火性無機氧化物等構(gòu)成的擔(dān)載層，在該擔(dān)載層上擔(dān)載催化成分。而且，擔(dān)載層是通過在催化劑載體基材上涂敷耐火性無機氧化物等的淤漿，進(jìn)行干燥、焙燒來制造的。該耐火性無機氧化物等的淤漿包括本發(fā)明的涂敷淤漿。另外，排氣凈化用催化劑有時還具有由沸石等吸附材料構(gòu)成的吸附材料層。該吸附材料層也是將吸附材料的淤漿涂敷于催化劑載體基材來制造的。亦即，本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿也包括上述吸附材料的淤漿。
本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿，是將中值粒徑大的分散粒子和中值粒徑小的微細(xì)粒子分散于溶劑中。通過中值粒徑不同的兩種粒子分散于溶劑中而形成，催化劑用涂敷淤漿的粘度降低。該粘度降低認(rèn)為如上所述，通過微細(xì)粒子限制分散粒子之間的靠近，使分散粒子的流動性提高而產(chǎn)生。
構(gòu)成本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿的溶劑，將分散粒子及微細(xì)粒子分散。溶劑的種類沒有特別限制，但優(yōu)選包含水或水性溶劑。
分散粒子是分散于溶劑中的中值粒徑為3～40μm的粒子。通過使分散粒子的中值粒徑為3～40μm，可以在形成排氣凈化用催化劑時，在催化劑載體基材上形成擔(dān)載層等。亦即，當(dāng)中值粒徑小于3μm時，分散粒子的粒徑過小，由催化劑用涂敷淤漿形成的擔(dān)載層不可能含有細(xì)孔。另外，當(dāng)中值粒徑小于3μm時，其和微細(xì)粒子的粒徑差變小，即使添加微細(xì)粒子也得不到其效果。另外，當(dāng)中值粒徑超過40μm時，微細(xì)粒子相對分散粒子的大小過小而不能阻礙分散粒子之間的靠近。另外，當(dāng)中值粒徑超過40μm時，分散粒子的重量增加，致使分散粒子容易在催化劑用涂敷淤漿中沉降。
微細(xì)粒子是分散于溶劑中的中值粒徑為0.1～2μm的粒子。通過使微細(xì)粒子的中值粒徑為該范圍，催化劑用涂敷淤漿降低至所希望的粘度。當(dāng)微細(xì)粒子的中值粒徑小于0.1μm時，催化劑用涂敷淤漿的粘度過度降低，催化劑用涂敷淤漿沉降。另外，當(dāng)中值粒徑超過2μm時，其和分散粒子的粒徑差過小，和分散粒子動態(tài)類似，粘度增高。
在本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿中的分散粒子，其材質(zhì)沒有特別限制，可以使用一直以來在制造排氣凈化用催化劑時為形成催化劑用涂敷淤漿而廣泛使用的物質(zhì)。這樣的分散粒子例如可舉出如氧化鋁等耐火性無機氧化物、鈰氧化物、穩(wěn)定化鋯氧化物、沸石等中的至少一種粒子。
在本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿中的微細(xì)粒子，其材質(zhì)沒有特別限制，可以使用一直以來在制造排氣凈化用催化劑時為形成催化劑用涂敷淤漿而廣泛使用的物質(zhì)。另外，也可以使用使制造的排氣凈化用催化劑的特性幾乎沒有變化的物質(zhì)。具有這樣的特性的材質(zhì)例如有耐火性無機氧化物、硫酸鋇和氧化鎳。
本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿，優(yōu)選分散粒子由氧化鋁等耐火性無機氧化物、鈰氧化物、穩(wěn)定化鋯氧化物中的至少一種構(gòu)成，微細(xì)粒子由使催化劑性能幾乎不降低的硫酸鋇和/或氧化鋁等耐火性無機氧化物構(gòu)成。
另外，本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿，是制造排氣凈化用催化劑時使用的淤漿，除了上述物質(zhì)粒子以外，也可以含有溶解于溶劑的添加劑。該添加劑例如有pH調(diào)節(jié)劑等。
微細(xì)粒子的BET比表面積優(yōu)選為0.1～10m2/g。在此，BET比表面積是指根據(jù)Brunauer-Emmett-Teller方程得到的比表面積，是研究吸附作用的Langmuir等溫線方程的一種表達(dá)式，通過計算單層面積用來確定表面積。當(dāng)微細(xì)粒子的比表面積為10m2/g以下時，微細(xì)粒子為球狀粒子。當(dāng)微細(xì)粒子成為球狀粒子時，兩個分散粒子之間靠近時可以使兩分散粒子沿微細(xì)粒子表面移動。其結(jié)果可以抑制分散粒子的彼此接觸。另外，當(dāng)微細(xì)粒子表面具有凹凸時，微細(xì)粒子表面的凹凸和分散粒子表面的凹凸嵌合，會形成粗大的二級粒子。亦即，優(yōu)選微細(xì)粒子的表面沒有凹凸。而且，由于微細(xì)粒子其表面沒有凹凸，因此，能夠抑制溶劑侵入、貯留于凹部內(nèi)部造成淤漿濃度上升。微細(xì)粒子的BET比表面積更優(yōu)選為0.1～9m2/g，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1～8m2/g。
設(shè)定涂敷淤漿的固體成分的重量為100wt％時，微細(xì)粒子的重量優(yōu)選為1～20wt％。亦即，優(yōu)選微細(xì)粒子占分散粒子和微細(xì)粒子總重的1～20wt％。當(dāng)微細(xì)粒子低于1wt％時，微細(xì)粒子的量過少而不能充分得到降低粘度的效果。亦即，催化劑用涂敷淤漿的粘度沒有充分降低。另外，當(dāng)微細(xì)粒子超過20wt％時，淤漿的粘度過度降低發(fā)生沉降，不適于排氣凈化用催化劑的制造。更優(yōu)選微細(xì)粒子的比例為1.5～15％，進(jìn)一步優(yōu)選為2～12％。
從向催化劑載體基材的涂敷性和制造的催化劑層的耐剝離性方面考慮，優(yōu)選分散粒子的d10為1μm或更大、d50(中值粒徑)為3～40μm、d90為小于等于50μm。在此，d10表示這樣的規(guī)定粒徑，當(dāng)粒子在此粒徑處分開時，90％數(shù)量的粒子的粒徑大于此規(guī)定粒徑，10％數(shù)量的粒子粒徑小于此規(guī)定粒徑。類似的，d90表示這樣的規(guī)定粒徑，當(dāng)粒子在此粒徑處分開時，大于此規(guī)定粒徑的粒了數(shù)為10％，小于此規(guī)定粒徑的粒子數(shù)為90％。更優(yōu)選d10為1μm或更大、d50為4～25μm、d90為40μm。
本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿，其制造方法沒有特別限制。例如，可以配制分散粒子分散于水中的淤漿，在該淤漿中使微細(xì)粒子分散進(jìn)行制造。
本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿，是在制造排氣凈化用催化劑所使用的涂敷淤漿中應(yīng)用上述淤漿粘度的調(diào)整方法的一例，優(yōu)選如下進(jìn)行配制使用現(xiàn)有常規(guī)的材料配制現(xiàn)有常規(guī)的淤漿，在該淤漿中使當(dāng)形成排氣凈化用催化劑時幾乎不影響凈化性能的或提高性能的微細(xì)粒子分散。
本發(fā)明的催化劑用涂敷淤漿，是在制造排氣凈化用催化劑所使用的涂敷淤漿中應(yīng)用上述的淤漿粘度的調(diào)整方法的一例，通過具有微細(xì)粒子，能夠不添加溶劑而使淤漿的粘度降低。在制造排氣凈化用催化劑時，不會發(fā)生因淤漿高粘度化而導(dǎo)致的不利因素，發(fā)揮在制造排氣凈化用催化劑時不花費多余人工的效果。
下面，利用實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。
本發(fā)明的實施例制造了催化劑用涂敷淤漿。
(實施例1)首先，秤量氧化鈰粉末、氧化鋁粉末及氧化鋯粉末，使其重量比為35∶30∶35。然后，將這些粉末投入水中，進(jìn)行攪拌配制成原料淤漿。測定分散于原料淤漿的分散粒子的中值粒徑為15μm。另外，d10為2.5μm、d90為28μm。需要說明的是，在本實施例中，在制造原料淤漿時添加了適量的添加劑，但沒有因添加劑導(dǎo)致分散粒子的中值粒徑發(fā)生變化。
分散于原料淤漿的分散粒子的中值粒徑，是按以下方式測得的配制原料淤漿的稀釋溶液，將該稀釋溶液用激光衍射式粒度分布測試儀測定。
然后，將BET比表面積為4m2/g、中值粒徑為1μm的硫酸鋇粉末添加至該原料淤漿中，進(jìn)行攪拌使其分散。由此配制成本實施例1的催化劑用涂敷淤漿。當(dāng)設(shè)定添加后的淤漿的固體成分為100wt％時，添加至原料淤漿的硫酸鋇粉末，以0.5～28wt％范圍內(nèi)的規(guī)定量進(jìn)行添加。
(評價)測定實施例1中制成的原料淤漿及催化劑用涂敷淤漿的粘度，測定結(jié)果如表1及圖1所示。需要說明的是，圖1是表示硫酸鋇粉末的添加量和催化劑用涂敷淤漿的粘度的減少率的關(guān)系的圖。另外，粘度的測定是使用B型粘度計，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60rpm的條件下進(jìn)行測定的。


如表1所述，可知隨著硫酸鋇粉末的添加量增加，催化劑用涂敷淤漿的粘度下降。而且，通過進(jìn)一步使硫酸鋇粉末在固體成分中所占比例為1～20wt％，催化劑用涂敷淤漿處于易于處理的粘度范圍內(nèi)。
(實施例2)首先，用和實施例1同樣的方法配制原料淤漿。而且，在該原料淤漿中添加硫酸鋇粉末，以使當(dāng)設(shè)定添加后的淤漿的固體成分為100wt％時，其添加量為4wt％，進(jìn)行攪拌使其分散。由此配制成本實施例的催化劑用涂敷淤漿。添加至原料淤漿中的硫酸鋇粉末具有0.1～4μm范圍內(nèi)的規(guī)定中值粒徑。另外，添加至原料淤漿中的硫酸鋇粉末具有如表2所示的BET比表面積。


(評價)測定實施例2中制成的原料淤漿及催化劑用涂敷淤漿的粘度，測定結(jié)果如表2及圖2所示。
如圖2所述，可知當(dāng)在原料淤漿中添加中值粒徑小的硫酸鋇粉末時，隨著催化劑用涂敷淤漿的粘度降低，硫酸鋇粉末的中值粒徑變大，催化劑用涂敷淤漿的粘度經(jīng)常使用。而且，當(dāng)中值粒徑大于2μm時，催化劑用涂敷淤漿的粘度增高，不利于排氣凈化用催化劑的制造。
經(jīng)過上述對本發(fā)明的充分描述，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來講很明顯，可以對本發(fā)明進(jìn)行許多改變和修飾而不背離此處所述的本發(fā)明(包括所附的權(quán)利要求書)的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種淤漿粘度的調(diào)整方法，包括以下步驟制備淤漿；將微細(xì)粒子分散在該淤漿中；其特征在于，具有第1中值粒徑的分散粒子分散在淤漿中，微細(xì)粒子具有比該分散粒子的第1中值粒徑小的第2中值粒徑。
2.如權(quán)利要求1所述的淤漿粘度的調(diào)整方法，其中，所述微細(xì)粒子的第2中值粒徑是所述分散粒子的第1中值粒徑的0.1～70％。
3.如權(quán)利要求1所述的淤漿粘度的調(diào)整方法，其中，所述微細(xì)粒子包含球狀微細(xì)粒子。
4.如權(quán)利要求1所述的淤漿粘度的調(diào)整方法，其中，所述微細(xì)粒子的重量是所述分散粒子和該微細(xì)粒子的總重的1～20wt％。
5.催化劑用涂敷淤漿，其特征在于含有溶劑，分散于所述溶劑中的分散粒子和分散于所述溶劑中的微細(xì)粒子，分散粒子的中值粒徑為3～40μm；微細(xì)粒子的中值粒徑為0.1～2μm。
6.如權(quán)利要求5所述的催化劑用涂敷淤漿，其中，所述微細(xì)粒子的BET比表面積為0.1～10m2/g。
7.如權(quán)利要求5所述的催化劑用涂敷淤漿，其中，當(dāng)所述涂敷淤漿的固體成分的含量為100wt％時，所述微細(xì)粒子的重量為1～20wt％。
8.如權(quán)利要求5所述的催化劑用涂敷淤漿，其中，所述分散粒子包含耐火性無機氧化物、鈰氧化物、穩(wěn)定化鋯氧化物中的至少一種。
9.如權(quán)利要求5所述的催化劑用涂敷淤漿，其中，所述微細(xì)粒子包含耐火性無p機氧化物、硫酸鋇中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種調(diào)整了淤漿粘度的催化劑用涂敷淤漿。本發(fā)明的淤漿粘度的調(diào)整方法的特征在于，在分散有分散粒子的淤漿中，使具有比分散粒子小的中值粒徑的微細(xì)粒子分散。本發(fā)明的淤漿粘度的調(diào)整方法，是通過設(shè)定分散有中值粒徑大的分散粒子和中值粒徑小的微細(xì)粒子的淤漿，使淤漿的粘度降低。
文檔編號B01J21/06GK1891339SQ20061009378
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者田中倫生, 清水政范 申請人:株式會社科特拉