[发明专利]将多层湿碰湿涂层施加到基底的方法

说明书

本发明公开了一种涂覆基底的方法，所述方法包括：在所述基底内散布具有第一催化组合物和第一初始粘度的第一催化剂浆液，以在所述基底内形成第一催化剂层；调整所述第一催化剂层的粘度使得所述第一催化剂层被制备成具有大于所述第一催化剂浆液的所述第一初始粘度的第一调整粘度；在所述基底内散布具有第二催化组合物和第二初始粘度的第二催化剂浆液，以在所述基底内形成第二催化剂层，使所述第二初始粘度小于所述第一调整粘度；当所述第一催化剂层处于湿态时在所述基底内散布所述第二催化剂浆液，使得所述第二催化剂层形成为至少部分覆盖所述第一催化剂层的湿碰湿涂层。

技术领域

本发明整体涉及一种用催化材料加载基底的方法，具体而言涉及一种将多层催化材料施加到单个基底的方法。

背景技术

众所周知，燃料燃烧会产生污染物排放，诸如未燃烧的烃类(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)。为了改善空气质量，通常采取的做法是通过废气处理系统来过滤内燃机废气，以此减少此类污染物的排放，该废气处理系统包括加载有催化材料的基底，而催化材料则有至少部分地净化废气的活性。

加载有催化材料的基底通常为圆柱形的支撑主体，具有两个端面、一个圆周表面和轴向长度L，且有多个通道自第一端面横穿至第二端面。此类支撑主体通常被称为蜂窝结构主体，可以呈流通式蜂窝结构主体和壁流式蜂窝结构主体的形式，且可由不同的陶瓷或金属材料制成，诸如堇青石、碳化硅、钢等。

基底加载有施加在支撑主体通道中的催化材料，其施加可采用多种不同方法实现。一种常见的涂覆方法是使用催化剂浆液，其中一种或多种催化组分悬浮在液体浆液组分中(即修补基面涂料)。将此类催化剂浆液沉积在基底上的已知方法有很多。例如，可将基底浸入催化剂浆液中，或者可将催化剂浆液倒在基底上。目前优选的涂覆方法包括：沿着竖直轴线对准基底，使一个端面定位为底部端面，另一个端面定位为顶部端面，然后通过施加促进催化剂浆液的推力或拉力的压差，使催化剂浆液通过顶部端面或底部端面引入支撑主体通道内，从而涂覆通道。

重要的是，给定层的催化材料(即催化剂层)的涂料浓度应至少等于″目标摄取″，可理解为在干态时达到目标催化活性所需要的湿态时的涂料浓度。当一种涂覆方法包括了两个或更多个催化剂层的施加时，必须理解的是每一个单独的催化层都各有其目标摄取，同时整个涂覆方法也有一个目标摄取。为了降低成本，优选的是每个催化剂层(和整体的涂覆方法)的涂料浓度不明显地超过各自的目标摄取。同样重要的是，应在基底的径向方向和轴向方向上以均匀的方式施加各催化剂层，因为催化剂层不规则会导致性能问题，诸如废气的流速受限和/或净化不充分。

可用于施加具有合适涂料浓度和均匀度的催化剂层的不同方法有很多。在一种涂覆方法中，诸如淹没填充涂覆方法，在压差的力的作用下，将先前确定超过目标摄取的量的催化剂浆液引入到基底的通道中。该过量可以是这样的量，其超过先前确定与目标摄取相对应的量；可以是预定的与被填充的通道以整体或预定高度的空置体积相对应的填充量；或者可以只是这样的量：通过从一个端面持续引入催化剂浆液，直到确定浆液抵达相对的端面或从相对的端面溢出所达到的量。在引入过量的催化剂浆液后，然后对基底进行吹扫，从而在压差的力的作用下(例如，通过抽吸或喷出)从基底上去除足量的多余催化剂浆液，从而打开通道并且同时沿着通道留下催化剂层。此后，可采取引入或者去除额外校正量的催化剂浆液的步骤，来解决任何浆液不足或超量问题，从而将涂料浓度调整至各自目标摄取的可接受的公差范围内。

在另一种涂覆方法中，诸如区域涂覆方法，在压差的力的作用下，将先前确定与目标摄取对应的量的催化剂浆液引入到基底的通道中。在这一方法中，由于催化剂浆液的量已预定为与各自的目标摄取相对应，因此催化剂浆液并没有完全填充通道，而只是在力的作用下沿通道壁流动，从而涂覆通道。由于催化剂浆液并没有填充通道，因此该方法不需要对流动通道进行基于压力的吹扫，但可以采取去除或者引入额外校正量的催化剂浆液的步骤，以解决任何浆液不足或超量问题，从而将涂料浓度调整至目标摄取的可接受的公差范围内。