[发明专利]用涂布分散体涂布整体式催化剂载体中流动通道的方法

说明书

本发明涉及一种用涂布分散体涂布整体式催化剂载体中流动通道的方法。

整体式催化剂载体大量用于生产汽车废气催化剂。它们为圆柱形，具有大量流动通道以用于内燃机废气通过，通道平行于圆柱体的轴线。这种载体也称之为蜂窝状载体。

催化剂载体横截面的形状取决于它们如何物理上引入交通工具中以及引入到交通工具中的具体位置。具有园形、椭圆形或三角形横截面的催化剂载体得到了广泛应用。流动通道通常具有正方形横截面，在催化剂载体的整个横截面上紧密排列。根据实际应用需要，流动通道的通道密度，或孔密度在10-120cm^-2之间。孔密度高达250cm^-2或更高的催化剂载体正在开发之中。

为了处理汽车废气，使用由陶瓷材料挤出获得的催化剂载体。另外，还可以获得由起波纹的或卷起的金属箔制成的催化剂载体。目前，孔密度为62cm^-2的催化剂载体仍然是主要用于私人汽车的废气处理。达种情况下，流动通道的横截面为1.27×1.27mm²。这种催化剂载体的壁厚在0.1-0.2mm之间。

为了将汽车废气中的有害物质如一氧化碳、烃和氮氧化物转化成无害化合物，通常使用非常细的铂族金属，其催化效果可以通过贱金属来改进。这些催化活性组分必须沉积在催化剂载体上。然而，通过沉积不可能保证将这些催化活性组分按需要非常精细地沉积在催化剂载体。这对于无孔金属催化剂载体还是多孔陶瓷催化剂载体都一样。要为催化活性组分提供足够大的表面积，只能通过涂布由细分的、高表面积材料组成的负载层才能得到。

本发明提供了一种将这种类型的负载层涂布到蜂窝状催化剂载体的流动通道内表面的方法。在本发明的申请文件中，催化剂活性组分的负载层称为分散体涂层，这种分散体涂层由细分的高表面积材料组成，并由一种所谓的涂布分散体制得。涂布分散体通常是一种细分材料在水中的浆料。

在催化剂载体上沉积涂布分散体的各种方法在现有技术中是已知的。在涂布过程之后，催化剂载体被干燥，然后烧结，以固定分散体涂层。然后通过浸渍，将催化活性组分引入分散体涂层，通常是用催化活性组分的前体的水溶液来浸渍。另外，催化活性组分可以添加到涂布分散体本身中。在这种情况下，不需用催化活性组分浸渍最终分散体涂层这一后续步骤。

GB 1 515 733公开了一种陶瓷催化剂载体的涂布方法。多孔催化剂载体被垂直插入耐压涂布室中，流动通道垂直排列，通过将压力降低到0.84巴(25英寸汞柱)进行脱气。然后涂布室中充入涂布分散体，使之超过催化剂载体的上端面，通过施加一个超过大气压的压力，迫使其进入催化剂载体的孔中。在降压到一个大气压后，打开涂布室底部的排出阀，过量的涂布分散体流出催化剂载体的流动通道。然后，使用压缩空气从上向下吹净被涂布分散体堵塞的所有通道。这种涂布过程的循环时间小于1.5-2分钟。

US 4,208,454公开了一种涂布多孔陶瓷材料的方法。要涂布的催化剂载体的下端面放在连接容器的开孔上，连接容器的压力用大风扇降低到比大气压低5-16英寸水柱。在整个涂布过程中，这一降低的压力保持恒定。预定体积的涂布分散体分布在催化剂载体的上端面，通过流动通道均匀地吸入收集容器。抽吸过程维持至少约30秒。在最初的5秒钟后，所有的涂布液都被抽吸通过催化剂载体，在剩余的时间内，空气流过流动通道，被涂布分散体堵塞的所有流动通道都被清理干净。保留在催化剂载体上的涂层量受总的抽吸时间和压力的降低程度影响。催化剂载体上的涂层均匀性可以通过在抽吸时间达到一半时翻转催化剂载体进行逆向抽吸来改进。使用这一方法，可以处理固含量为30-45％、粘度为为60-3000cps的涂布分散体。优选的固含量为37重量％，优选的粘度为400cps。使用这一方法，涂层量的重复性为±5％。

EP 0157 651 B1公开了一种用预定量涂布分散体涂布陶瓷催化剂载体的方法。在该文献中，预先称重的涂布分散体放置在开孔的广口容器中，催化剂载体的下端面浸没在分散体中。然后，在上端上施加稍低于大气压的压力，涂布分散体被吸入催化剂载体的流动通道。为了改进涂层的轴向均匀性，推荐涂布过程分两步进行。

在第一步，仅将总涂布量的50-85％置于容器中并吸入催化剂载体。之后，翻转催化剂载体，将剩余的涂布液逆向抽吸到催化剂载体中。这一涂布方法不需单独的步骤用来清理被堵塞的流动通道。这一过程的循环时间小于1分钟。使用这一方法，可以处理固含量为35-52％、粘度为15-300cps的涂布分散体。