[发明专利]六角形单元的蜂窝型载体和六角形单元的蜂窝型催化剂主体

说明书

技术领域

本发明涉及一种六角形单元的蜂窝型载体和六角形单元的蜂窝型催化剂主体，或者更特别地，本发明涉及一种由陶瓷制成的六角形单元的蜂窝型载体，以及六角形单元的蜂窝型催化剂主体，所述催化剂主体包括载有催化剂的六角形单元的蜂窝型载体。

背景技术

在相关领域中，已知蜂窝型催化剂主体可作为尾气净化催化剂主体，可用来净化由机动车等的发动机排放的尾气。蜂窝型催化剂主体由蜂窝型载体构成，所述载体具有蜂窝形式的单元壁(cell wall)，以限定大量的单元，催化剂负载在载体上。通常，具有各自以方形单元形单元的结构得到了广泛应用。其中，催化剂是由催化金属和罩面层(washcoat)形成的。

近几年，为了得到改善的尾气净化性能，人们尝试将蜂窝型催化剂主体布置在比相关领域中蜂窝型催化剂主体的位置更接近发动机的位置上，借此更早地活化催化剂。除了这些尝试之外，此前人们还另外尝试增加蜂窝型催化剂主体的催化剂负载表面积，使其在单位面积的蜂窝型载体上具有更多数量的单元，以改善尾气净化性能，并具有增加的单位表面积GSA(几何表面积)。

但是，当蜂窝型载体的各个单元都是正方形时，增加单位表面积的单元数会造成各单元开放表面积和水力直径(即单元壁直径)的减小。因此，会出现压力降低、发动机输出功率下降和燃料消耗变差等。

为了解决这些问题，人们进行了各种尝试，包括用各自为六角形单元形状的单元成型蜂窝型载体的方法(见美国专利US6713429)。通过用各自为六角形单元形状的单元成型蜂窝型载体，可以确保每个单元都具有足够大的开放表面积和水力直径。因此，即使通过具有增加的GSA的单位面积上的单元数来改善净化性能，也可以使压力降低现象最小化。

但是，当单元结构为六角形时，所有的单元都具有钝角形式的角落部分。这会造成催化剂与单元的单元壁内圆周表面结合得不结实，无法像在方形单元中粘着那样牢固。因此，催化剂的粘附力会下降，在使用中遭遇振动和热冲击等的时候，很容易出现剥落。催化剂剥落会直接对净化性能造成不良影响。所以，需要将催化剂脱落现象在实际应用中降低到完全不会引起问题的水平。

出于上述原因，需要提供一种六角形单元的蜂窝型载体(下文中适宜地且仅仅将其称为“六角形单元的载体”)，其由各自为六角形单元形状的单元所形成，并能够充分抑制催化剂脱落现象的发生；还需要提供一种六角形单元的蜂窝型催化剂主体(下文中适宜地且仅仅将其称为“六角形单元的催化剂主体”)，其包括六角形单元的载体和载体上的催化剂。

发明内容

本发明着眼于解决上述问题，本发明的目的在于提供一种六角形单元的蜂窝型载体，其能够充分抑制催化剂剥落，本发明的目的还在于提供一种六角形单元的蜂窝型催化剂主体，其包括六角形单元的蜂窝型载体和载体上的催化剂。

为了达到上述目的，本发明提供一种由堇青石陶瓷制成的六角形单元的蜂窝型载体，用于净化尾气的催化剂的载体中，该蜂窝型载体包括大量的六角形单元和圆柱形表层(skin layer)，六角形单元被六角形晶格图案的单元壁所围绕，而圆柱形表层覆盖在六角形单元外部圆周侧壁上。所述六角形单元的蜂窝型载体的GSA(几何表面积)为3.5mm²/mm³或更大。

六角形单元蜂窝形载体可以作为尾气净化催化剂的载体，其GSA为3.5mm²/mm³或更大。已经发现，选择GSA值大于给定值的六角形单元的蜂窝型载体，可以使该六角形单元蜂窝形载体的催化剂剥落现象最小化。

本文中所用的术语“GSA”指的是，在单元的内周圈表面被简化的情况下各单元的总几何表面积。该表面积表示的是负载催化剂的单元内部的总面积。当每单位面积的单元壁上所负载催化剂的量保持在固定水平时，六角形单元的蜂窝型载体的GSA增大。这就可以减少单位表面积的催化剂负载量，整体来看，同时还能减少催化剂厚度。这在提高六角形单元的蜂窝型载体的催化剂保持能力的同时，还可以抑制催化剂剥落。

本发明通过致力于六角形单元的蜂窝型载体的GSA而得以完成，其有助于改善催化剂负载和催化剂保持能力。已经发现，当六角形单元的蜂窝型载体的其它条件(例如平均孔径、孔隙率、热膨胀系数等)保持恒定时，增加六角形单元的蜂窝型载体的GSA可以有效抑制催化剂剥落。此外，还发现通过使六角形单元的蜂窝型载体的GSA大于给定值，可以稳定地抑制催化剂剥落。