WO2007026805A1 - ハニカム構造体、及びハニカム触媒体 - Google Patents

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a stationary engine for automobiles, construction machinery, and industrial use, as well as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides contained in exhaust gas from which the power of combustion equipment etc. is also discharged.
  • CO carbon monoxide
  • HC hydrocarbons
  • honeycomb catalyst body a honeycomb catalyst body
  • a medium-contact catalyst (a two-cam catalyst body) is used.
  • this Hercam catalyst body has a structure in which a catalyst layer 15 is supported on the surface of the partition wall 4 forming the cell 3.
  • the her cam catalyst body 60 (her cam structure 11)
  • the her cam catalyst body from one end face 2a side is used.
  • the exhaust gas is caused to flow into the cell 3 of 60, the exhaust gas is brought into contact with a catalyst layer (not shown) on the surface of the partition wall 4, and then discharged to the outside on the side force of the other end face 2b (for example, patent Reference 1).
  • the thickness of the catalyst layer on the partition wall surface is usually about several tens of ⁇ m.
  • the honeycomb catalyst body There is a tendency for the efficiency of the purification. This tendency is particularly remarkable under low temperature conditions.
  • the thickness of the catalyst layer is reduced only by increasing the surface area of the catalyst layer, and the diffusion rate of the components to be purified in the catalyst layer is increased. There is a need. Therefore, while increasing the cell density has the advantage of increasing the surface area of the catalyst layer, it also has the problem of increasing pressure loss.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-33664
  • An object of the present invention is to provide a honeycomb structure capable of providing a mountable honeycomb catalyst body, and a honeycomb catalyst body excellent in purification efficiency and mountable even in a limited space with a small pressure loss.
  • honeycomb structure that is, according to the present invention, the following honeycomb structure and honeycomb catalyst body are provided.
  • a porous partition wall having a large number of pores arranged so as to form a plurality of cells communicating between two end faces; and the cells on either end face,
  • a two-cam structure having a plugging portion arranged so as to be plugged, and the passing number rate of the carbon fine particles contained in the combustion exhaust gas satisfying the following condition (1): Her-cam structure with space velocity of 25000Zh and over 80%.
  • the average particle diameter of the carbon fine particles is 0.07-0.2 / zm, and the particle diameter is 1 ⁇ m or less.
  • the content ratio of the above carbon fine particles is 0.1% or less in number, and the concentration of the carbon fine particles is lOmgZm 3 .
  • the average image maximum distance of the partition wall is 43 ⁇ m or more, and the maximum image distance average force at both ends of the partition wall in the length direction of the cell.
  • the average image maximum distance of the partition wall is 43 ⁇ m or more, and the maximum image distance average force at both ends of the partition wall in the length direction of the cell.
  • the ratio (LZD) between the length (L) in the communication direction of the cell and the equivalent diameter (D) (LZD) is not less than 0.3 and less than 0.75.
  • the honeycomb structure according to any one of the above.
  • the partition wall thickness is 0.3 to 0.43 mm, the cell density is 4 to 46.5 cells Zcm 2, and the average image maximum distance of the partition wall is 250 to 500 / ⁇ .
  • the honeycomb structure according to any one of [1] to [4], which is ⁇ and the partition wall has a porosity of 55 to 65%.
  • a honeycomb structure according to any one of [1] to [6], and a catalyst supported in a layered manner on at least an inner surface of the pores of the partition walls of the honeycomb structure.
  • a catalyst layer containing the catalyst layer, and a plurality of catalyst layer-carrying pores are formed in the partition wall of the Hercam structure, and the passage of carbon fine particles contained in the combustion exhaust gas that satisfies the following condition (1) Number rate power Honeycomb catalyst body with space velocity of 25000Zh and 80% or more.
  • the carbon fine particles having an average particle diameter of 0.07-0.2 / zm and a content ratio of the carbon fine particles having a particle diameter of 1 ⁇ m or more is 0.1% or less in number.
  • the concentration of is lOmgZm 3 .
  • the image maximum distance average of the partition wall in a state where the catalyst layer is supported is 40 m or more, and both ends of the cell in the length direction of the cell in the state where the catalyst layer is supported [7]
  • the honeycomb catalyst body according to [7], wherein the average image maximum distance average force of the portion is 80% or less of the average maximum image distance of the center portion in the cell length direction.
  • the average maximum image distance of the partition walls in a state where the catalyst layer is supported is 40.
  • the maximum image distance average force at both ends in the cell length direction of the partition wall in a state where the catalyst layer is supported in the state where the catalyst layer is supported is 60% of the image maximum distance average at the center portion in the cell length direction.
  • the ratio (LZD) of the length (L) in the communication direction of the cell to the equivalent diameter (D) (LZD) is not less than 0.3 and less than 0.75, and the thickness of the partition wall is not less than 0.3. 3 to 0.43 mm, the cell density is 4 to 46.5 Zcm 2 , the average image distance of the partition wall is 250 to 500 / ⁇ ⁇ , and the porosity of the partition wall is 60 to 80%.
  • the honeycomb catalyst body according to any one of [7] to [9], wherein a common logarithmic standard deviation (pore diameter distribution H) of the pore diameter distribution of the partition walls is 0.2 to 0.6.
  • the her cam structure of the present invention has an effect that it is possible to provide a her cam catalyst body that is excellent in purification efficiency and can be mounted even in a limited space where the pressure loss is small. It is what you play.
  • the honeycomb catalyst body of the present invention has an effect that it can be mounted even in a limited space where the purification efficiency is excellent and the pressure loss is small.
  • FIG. 1 is a front view schematically showing one embodiment of a her cam structure and a her cam catalyst body of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of a her cam structure and a her cam catalyst body of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view schematically showing an embodiment of a honeycomb catalyst body of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view schematically showing one embodiment of a conventional honeycomb structure and a nonicum catalyst body.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a conventional honeycomb structure and a nonicum catalyst body.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view schematically showing one embodiment of a conventional honeycomb catalyst body.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating both end portions and a central portion of a partition wall.
  • FIG. 8 is a graph plotting the number of carbon fine particles versus the particle size of the carbon fine particles contained in the combustion exhaust gas before and after inflow.
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a test piece used for measurement of permeability.
  • Fig. 10 is a plan view schematically showing an enlarged state of a part of the end face of the embodiment of the honeycomb structure of the present invention.
  • FIG. 11 is an SEM photograph of one embodiment of a her cam structure of the present invention.
  • FIG. 1 is a front view schematically showing one embodiment of a her cam structure and a her cam catalyst body of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of a her cam structure and a her cam catalyst body of the present invention.
  • the honeycomb structure 1 of the present embodiment includes a porous partition wall 4 having a large number of pores and a plugging portion 10.
  • the partition walls 4 are arranged so that a plurality of cells 3 communicating between the two end faces 2a and 2b are formed. Further, the plugging portion 10 is disposed so as to plug the cell 3 at any one of the end faces 2a and 2b.
  • reference numeral 20 indicates an outer wall
  • reference numeral P indicates a cell pitch
  • reference numeral D indicates a cell hydraulic diameter
  • reference numeral T indicates a partition wall thickness.
  • the Hercom structure 1 of the present embodiment has a passing number rate power of carbon fine particles contained in the combustion exhaust gas satisfying the following condition (1): a space velocity of 25000Zh, and 80% or more, preferably 85% or more. More preferably, it is 90% or more.
  • Carbon fine particles with an average particle size of 0.0 to 0.2 m, carbon particle content ratio of 1 m or more Number of carbon particles of 0.1% or less, and concentration of carbon fine particles of 10 m As described above, when the passing number ratio of the carbon fine particles contained in the predetermined combustion exhaust gas is in the numerical value range, a predetermined catalyst is supported on the honeycomb structure 1 and used as the honeycomb catalyst body 50. In addition, soot including carbon particulates contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine car is captured by the partition wall 1 and most of them pass. That is, as shown in FIG.
  • the exhaust gas that has flowed into the cell 3 of the hard-catalyst body 50 from one end face 2a side passes through the partition wall 4 and moves to the adjacent cell 3, and then the other end face It flows out from the side of 2b.
  • the hard cam structure 1 of the present embodiment is obtained using the her cam structure 1 because the passing rate of the carbon fine particles contained in the predetermined combustion exhaust gas is within a predetermined numerical range.
  • the partition wall 4 of the obtained no-cam catalyst body 50 hardly captures carbon fine particles contained in the exhaust gas. Therefore, by using the hard cam structure 1 of the present embodiment, it is possible to obtain the hard cam catalyst body 50 that has a small pressure loss and that does not easily increase the pressure loss even when used for a long time.
  • the her cam structure 1 of the present embodiment is used, unlike the conventional two cam catalyst body 60 as shown in Figs. 4 to 6, the catalyst layer 5 is formed on the surface of the pore 25 of the partition wall 4. Can be supported (see Fig. 3). Therefore, it is possible to provide a compact hard-catalyst body 50 that is more excellent in purification efficiency than a conventional honeycomb catalyst body and can be mounted even in a limited space. The details of the Hercam catalyst body 50 will be described later.
  • the content of carbon fine particles having an average particle size of carbon fine particles of 0.07 to 0.2 m and a particle size of 1 ⁇ m or more is 0.1% or less in number, and the concentration of carbon fine particles is 10 mg / m 3.
  • the number of particles with an average particle size of 0.1 contained in the combustion exhaust gas before inflow and the number of carbon fine particles with an average particle size of 0.1 ⁇ m contained in the combustion exhaust gas after outflow Measure each using a Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS). From the measured value, the carbon particle passing rate (%) can be calculated.
  • SMPS Scanning Mobility Particle Sizer
  • the pressure loss that occurs when gas flows through the cell is inversely proportional to the square of the hydraulic diameter of the cell.
  • the ratio of the pressure loss that occurs when the gas passes through the partition wall (pressure loss through the partition wall) and the cell circulation pressure loss ((partition wall passage pressure loss) / (cell circulation pressure loss)) is (Diameter) 2 Z (permeability) ".
  • (cell hydraulic diameter) V (permeability)” is 2 ⁇ 10 3 or more, the entire area of the partition wall 4 of the her-cam catalyst body 50 obtained by using this her-cam structure 1 is obtained. It is preferable because the gas can easily flow uniformly over the entire area.
  • “(cell hydraulic diameter) 2 / (permeability)” is less than 6 ⁇ 10 5 , the pressure loss of the entire Hercam catalyst body 50 obtained using this Hercam structure 1 increases. Preferred to become difficult.
  • the "permeability” referred to in this specification is a physical property value calculated by the following formula (1)! And represents a passage resistance when a predetermined gas passes through the material (partition). This is an index value.
  • C permeability (m 2 )
  • F gas flow rate (cm 3 Zs)
  • T sample thickness (cm)
  • V gas viscosity (dynes ⁇ sec / cm 2 )
  • D indicates the sample diameter (cm)
  • P indicates the gas pressure (PSI).
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a test piece used for measurement of permeability.
  • a part of the partition wall (the rib remaining part) connected to the one partition wall 4 so that the rib remaining height H is 0.2 mm from the her cam structure body or the her cam catalyst body. Cut out specimen 100, leaving 105).
  • the shape of this specimen 100 is a disk shape, even on a square plate. It may be.
  • Air at room temperature is passed through the test piece 100, and the permeability at that time is calculated by the equation (1).
  • Gap force between the test piece 100 and the seal formed by the remaining ribs 105 It is desirable to use a fluid seal such as grease together so that air does not leak.
  • the air flow rate is adjusted so that the calculated partition wall flow velocity is 0.1 to: LcmZsec, and the result of measurement using this air flow rate is used.
  • the permeability measurement target is a partition wall of a honeycomb catalyst body
  • the way of attaching the catalyst layer differs between the inner wall surface and the cut surface of the cell.
  • the Hercam catalyst body using the Hercam structure of the present embodiment has a catalyst layer supported on the inner surface of the pores. For this reason, the permeability of the partition wall of the Hercam catalyst body can be measured by the same measurement method as in the case of the Hercam structure where the influence of the remaining ribs is small.
  • the density of the cells 3 (cell density) of the Hercom structure 1 of the present embodiment is preferably 0.25 to 46.5 Z cm 2 (l. 61 to 300 cpsi). More preferred is 55-15. 5 pcs / cm 2 (10-100 cpsi) 1. 55-12. 4 pcs Zcm 2 (10-80 cpsi) is particularly preferred.
  • the cell density is less than 0.25 Zcm 2 , the contact efficiency with the exhaust gas tends to be insufficient.
  • the cell density exceeds 46.5 Zcm 2 , the pressure loss tends to increase.
  • “Ji 51” is an abbreviation of “Ji 6115 per square inch” and is a unit representing the number of cells per square inch. lOcpsi is about 1.55 Zcm 2 .
  • the thickness of the partition wall 4 is preferably 0.15 to 7 mm (5.9 to 276 mil), and is 0.4 to 2 mm (15.7 to 78.7 mil). More preferably, it is more preferably 0.7 to 1.5 mm (27.6 to 59 mil). If the partition wall thickness T is less than 0.15 mm, the thermal shock resistance may deteriorate due to insufficient strength. On the other hand, when the partition wall thickness T exceeds 0.15 mm, the pressure loss tends to increase. In addition, lmil is 1/1000 inch and is about 0.025 mm.
  • the image maximum distance average of the partition walls 4 of the hard cam structure 1 of the present embodiment is preferably a force S of 43 ⁇ m or more, preferably a force S of 50 to 500 ⁇ m S, more preferably 250 ⁇ m. It is particularly preferred that it is greater than m and not greater than 500 ⁇ m.
  • the average maximum image distance is less than 43 m, for example, particulates such as carbon particulates contained in exhaust gas discharged from a diesel engine car easily become trapped and pressure loss tends to increase.
  • pore “Diameter” is a physical property value measured by image analysis.
  • the maximum linear distance in the gap was measured, and the average value of the maximum linear distances measured for all fields of view was taken as the “image maximum distance average”.
  • the range of tXt of the partition walls 4 is defined as one observation range (field of view) V, and 20 fields of view are observed.
  • SEM Take a photo and analyze the image. Then, as shown in Fig. 11, in the SEM picture of 20 fields of view, measure the maximum linear distance in each field of view and take the average value.
  • the maximum straight line distance is 387 ⁇ m, 442 ⁇ m, 327 m, and 179 m, with the uppermost left edge force toward the right and the upper force toward the lower, respectively.
  • the average maximum image distance is 301 ⁇ m.
  • the SEM photograph shown in FIG. 11 was taken at a magnification of 50 times.
  • image analysis software can be used for image analysis.
  • a product name: Paint Shop ProX manufactured by COREL can be used for image analysis.
  • the magnification of the SEM photograph is not particularly limited as long as a clear image can be obtained.
  • an arbitrary magnification of 10 to L000 may be selected.
  • the average image maximum distance at both ends in the length direction of the cell 3 of the partition wall 4 of the heart cam structure 1 of the present embodiment is the maximum image distance at the center in the length direction of the cell 3.
  • the average is 80% or less, more preferably 60% or less, and still more preferably 50% or less.
  • both ends and the center of the partition wall in this specification are defined as shown in FIG.
  • end 65 The inflow end portion 55 and the outflow end portion 65 are collectively referred to as both end portions.
  • This part is called the central part 75.
  • the partition 4 has a portion where the passage speed of the exhaust gas is fast and a portion where it is slow, and it is presumed that the exhaust gas passage speed is distributed. More specifically, the passage speed of the exhaust gas is considered to be faster at the inflow end 55 and the outflow end 65 of the partition wall 4 than at the center 75.
  • the porosity of the partition walls 4 is preferably 30 to 80%, and more preferably 40 to 65%. When the porosity is less than 30%, the flow rate through the partition wall increases and the purification performance tends to deteriorate. On the other hand, if the porosity exceeds 80%, the strength tends to be insufficient.
  • the common logarithmic standard deviation (pore diameter distribution ⁇ ) of the pore diameter distribution of the partition walls 4 is preferably 0.1 to 0.6, and more preferably 0.2 to 0.6.
  • the pore size distribution ⁇ is less than 0.1, the partition wall passage pressure loss tends to increase.
  • the pore diameter distribution ⁇ is more than 0.6, the gas tends to flow only through the large pores, so that the purification performance tends to deteriorate.
  • the value measured by a mercury porosimeter is used for the “pore size distribution” in deriving the “common logarithmic standard deviation of the pore size distribution”.
  • 2 J represents the variance for X and “sd” represents the standard deviation for X (the common logarithmic standard deviation of the pore size distribution). Also, “s” in the following formula and Table 7 represents the pore size distribution ⁇ .
  • the cell density is 0.25 to 46.5 Zcm 2
  • the partition wall thickness is 0.15 to 7 mm
  • the average image distance of the partition wall is 43 m or more
  • the partition wall porosity is 30 to 80. %
  • the common logarithmic standard deviation of the pore size distribution of the partition wall is 0.1 to 0.6, in order to constitute a catalyst body for purifying exhaust gas (industrial) discharged from industrial combustion equipment It is suitable as a carrier.
  • the cell density is 1.55 to 12.4 Zcm 2
  • the partition wall thickness is 0.7 to 1.5 mm
  • the average image distance of the partition wall is more than 250 ⁇ m and less than 500 ⁇ m
  • the porosity of the partition wall is 40 to 65% and the common logarithmic standard deviation of the pore diameter distribution of the partition wall is 0.2 to 0.6, among the carriers constituting the industrial catalyst body, It is suitable as a carrier for constituting a catalyst body for purifying exhaust gas (for vehicle use) discharged from an automobile engine car.
  • the honeycomb structure 1 of the present embodiment a material mainly composed of ceramics, a sintered metal, or the like can be given as a suitable example.
  • the ceramics include silicon carbide, cordierite, alumina titanate, sialon, mullite
  • Preferred examples include silicon nitride, zirconium phosphate, zirconium oxide, titanium, alumina, silica, or a combination thereof.
  • ceramics such as silicon carbide, cordierite, mullite, silicon nitride, and alumina are preferable in terms of alkali resistance. Is suitable. Of these, oxide ceramics are preferable from the viewpoint of cost.
  • the thermal expansion coefficient in the cell communication direction of the her cam structure 1 of the present embodiment at 40 to 800 ° C is preferably less than 1. OX 10 _6 Z ° C. 0 More preferably, it is less than 8 X 10 _6 Z ° C. It is particularly preferable that it is less than 0.5 X 10 _6 Z ° C. If the thermal expansion coefficient in the direction of cell communication at 40 to 800 ° C is less than 1.OX 10 _6 Z ° C, the thermal stress generated when exposed to high-temperature exhaust gas can be kept within the allowable range. Thermal stress failure of the honeycomb structure can be prevented.
  • the ratio (LZD) between the equivalent diameter D and the length in the cell communication direction (hereinafter sometimes referred to as "full length L”) is 0.3 or more, Preferably less than 75. More preferably, it is 0.3 to 0.5, and particularly preferably 0.3 to 0.4. If the total length L is too long (the ratio of LZD is too large), the flow velocity passing through the wall will not be constant in the axial direction of the carrier, resulting in a distribution. That is, if a large amount of exhaust gas flows only through the partition wall near the outlet, a load is applied to the catalyst only in that portion, and the catalyst coated at other positions may not be used effectively and may be wasted.
  • the equivalent diameter D is a value obtained by “4 X cross-sectional area Z outer circumference length”.
  • the “cross-sectional area” is an area of a cross section cut in a radial direction by a surface perpendicular to the cell communication direction, and the “peripheral length of the cross section” means the outer peripheral length of the cross section.
  • the shape of the cross section of the honeycomb structure 1 of the present embodiment cut in the radial direction on a plane perpendicular to the cell communication direction is a shape suitable for the inner shape of the exhaust system to be installed. Is preferred. Specific examples include a circle, an ellipse, an ellipse, a trapezoid, a triangle, a quadrangle, a hexagon, and a left-right asymmetrical shape. Of these, a circle, an ellipse, and an ellipse are preferable.
  • the Hercam structure of the present invention can be manufactured, for example, according to a manufacturing method according to a conventionally known method for manufacturing a diesel particulate filter (DPF).
  • DPF diesel particulate filter
  • the Hercam structure of the present invention has a passing number rate of carbon fine particles contained in a predetermined combustion exhaust gas within a predetermined numerical range. Therefore, for example, by appropriately adjusting the chemical composition of the material, and when making a porous structure using a pore-forming agent, by appropriately adjusting the type, particle diameter, addition amount, etc. of the pore-forming agent to be used, etc.
  • the passing number rate of carbon fine particles contained in a predetermined combustion exhaust gas can be set within a predetermined numerical range.
  • a honeycomb catalyst body 50 of the present embodiment includes a honeycomb structure 1 and a catalyst layer 5 containing a catalyst.
  • the catalyst layer 5 is supported in layers on the inner surface of the pores 25, and a large number of catalyst-supported pores 35 are formed inside the partition walls 4.
  • the catalyst-carrying pores 35 communicate the adjacent cells 3 with each other.
  • the catalyst layer 15 may be formed on the inner surface of the cell 3.
  • the Hercam structure 1 has a passing number rate of carbon fine particles contained in a predetermined combustion exhaust gas within a predetermined numerical range. For this reason, in the her cam catalyst body 50 of this embodiment in which the catalyst layer 5 is supported on the inner surface of the narrow hole 25 of the her cam structure 1, it is contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine car. Most of the soot, including carbon fine particles, is difficult to be captured by the partition walls 4 and passes through. That is, as shown in FIG. 2, the exhaust gas flowing into the cell 3 of the one end face 2a side force catalytic cam body 50 passes through the partition wall 4 and moves to the adjacent cell 3, and then the other end face Side force of 2b flows out. Therefore, the honeycomb catalyst body 50 of the present embodiment has a small pressure loss and is difficult to increase even when used for a long time.
  • the her cam catalyst body 50 of the present embodiment is supported by the catalyst layer 5 on the surface of the pore 25 of the partition wall 4. It has been done. Therefore, the catalyst body is more compact than the conventional honeycomb catalyst body, and is a compact catalyst body that can be mounted even in a limited space.
  • the cell hydraulic diameter D (m) of the Her-cam catalyst body 50 of the present embodiment and the permeation (m 2 ) force (cell hydraulic diameter) of partition walls 2 Z (permeability) 2 X 10 3
  • “(cell hydraulic diameter) 2Z (permeability)” is 2 ⁇ 10 3 or more because gas easily flows uniformly over the entire partition 4.
  • the “(cell hydraulic diameter) 2 Z (permeability)” force is less than S6 X 10 5 because it is difficult to increase the pressure loss of the entire Hercam catalyst body 50.
  • the average maximum image distance of the partition wall 4 in a state where the catalyst layer 5 is supported is preferably 40 ⁇ m or more. It is more preferable that m is more than 250 m and particularly preferably 500 m or less. When the average maximum distance is less than 40 m, for example, fine particles such as carbon fine particles contained in exhaust gas discharged from a diesel engine car easily become trapped, and pressure loss tends to increase.
  • the average image maximum distance at both end portions (inflow end portion 55, outflow end portion 65) in the length direction of the cell 3 of the partition wall 4 of the Hercam catalyst body 50 of the present embodiment is the cell 3 It is preferably 80% or less of the average maximum image distance of the central portion 75 in the length direction of 60, more preferably 60% or less, and particularly preferably 50% or less (see FIG. 7). In this way, by making the average image maximum distance at both ends (inflow end 55 and outflow end 65) of the partition wall 4 smaller than the maximum image distance average of the central portion 75, the entire area of the partition wall 4 can be reduced. Since exhaust gas can easily pass through at a uniform speed, more excellent purification performance is exhibited.
  • the porosity of the partition wall 4 in the state where the catalyst layer 5 is supported is preferably 30 to 80%, and is preferably 40 to 65%. It is even more preferable.
  • the porosity is less than 30%, the flow velocity through the partition wall increases and the purification performance tends to deteriorate.
  • the porosity exceeds 80%, the strength tends to be insufficient.
  • the average maximum image distance is 40 ⁇ m or more and the porosity is 30 to 80%, it is suitable as a catalyst body for purifying exhaust gas (industrial) discharged from industrial combustion equipment. is there .
  • the average maximum image distance exceeds 250 / zm and is 500 / zm or less, and the porosity is 40 to 65%, the engine power for automobiles is also discharged, especially among industrial catalyst bodies. It is suitable as a catalyst body for exhaust gas purification (in-vehicle use).
  • catalyst contained in the catalyst layer 5 constituting the Hercam catalyst body 50 of the present embodiment and (1) Gasoline engine exhaust gas purification three-way catalyst, (2) Oxidation catalyst for gasoline engine or diesel engine exhaust gas purification, (3) SCR catalyst for NO selective reduction, (4) NO
  • the gasoline engine exhaust gas purification three-way catalyst includes a carrier coat that covers the partition walls of the her cam structure (two cam carrier), and a noble metal that is dispersedly supported within the carrier coat. is there.
  • the carrier coat is made of activated alumina, for example. Further, preferred examples of the noble metal dispersed and supported inside the carrier coat include Pt, Rh, Pd, or a combination thereof. Further, the carrier coat contains, for example, a compound such as cerium oxide, acid zirconium oxide, silica, or a combination thereof.
  • the total amount of noble metals is preferably set to 0.17 to 7.07 g per liter of the Hercam structure volume.
  • the acid catalyst for exhaust gas purification of a gasoline engine or a diesel engine contains a noble metal.
  • the noble metal is preferably one or more selected from the group consisting of Pt, Rh, and Pd.
  • the total amount of noble metals is preferably set to 0.17 to 7.07 g per liter of the Hercam structure.
  • the SCR catalyst for NO selective reduction is a metal-substituted zeolite.
  • It contains at least one selected from the group consisting of light, vanadium, titanium dioxide, tungsten oxide, silver, and alumina power.
  • the X storage catalyst contains an alkali metal and Z or an alkaline earth metal.
  • alkali metals include K, Na, and Li.
  • An example of the alkaline earth metal is Ca.
  • the total amount of K, Na, Li, and Ca is preferably 5 g or more per liter of the Hercom structure.
  • the honeycomb catalyst body of the present invention can be manufactured by supporting a catalyst on the above-described honeycomb structure according to a manufacturing method according to a conventionally known method. Specifically, first, a catalyst slurry containing a catalyst is prepared. Next, this catalyst slurry is coated on the pore surfaces of the partition walls of the her cam structure by a method such as a suction method. Thereafter, the Hercam catalyst body of the present invention can be produced by drying at room temperature or under heating conditions.
  • a catalyst slurry containing a catalyst is prepared.
  • this catalyst slurry is coated on the pore surfaces of the partition walls of the her cam structure by a method such as a suction method.
  • the Hercam catalyst body of the present invention can be produced by drying at room temperature or under heating conditions.
  • [0070] Take a part of the partition wall and process it so that there are no irregularities. Use this sample as a sample after sandwiching this sample from the top and bottom with a ⁇ 20mm sample holder so that no gas leaks. A specific gas pressure was applied to the sample so that the downstream side was latm, and the gas was allowed to pass through. At this time, permeabilities were calculated for the gas that passed through the sample based on the following formula (1).
  • C permeability (m 2 )
  • F gas flow rate (cmVs)
  • T sample thickness (cm)
  • V gas viscosity (dynes ⁇ sec / cm 2 )
  • D is sample Diameter (cm)
  • P indicates gas pressure (PSI).
  • Carbon fine particle passage number ratio Carbon fine particles having an average particle diameter of 0.07 to 0.2 ⁇ and a particle diameter of 1 ⁇ m or more.
  • Fig. 8 shows a graph plotting the number of carbon fine particles against the particle size of the carbon fine particles contained in the combustion exhaust gas before and after inflow.
  • [Purification rate] oxygen 7% by volume, water vapor 10% by volume, carbon dioxide 10% by volume, hydrocarbon 20 0 ppm (carbon moles) ppm, and the balance of combustion gas with nitrogen power, space velocity (SV) 100 It was allowed to flow into the body of a two-cam structure or a hard cam catalyst at a temperature of 200 ° C.
  • the purification rate (%) was calculated from the hydrocarbon concentration of the combustion gas before and after the inflow.
  • [0074] Using the comparative honeycomb catalyst body, the above purification rate (reference purification rate (%)) was calculated, and the ratio to the reference purification rate was calculated as the purification rate (% ) Was calculated.
  • the purification index 200% means that the purification rate is twice that of the comparative honeycomb catalyst body.
  • a simple Hercam structure no plugging part with a cell density of 600 cp si (93 pcs Zcm 2 ) and a partition wall thickness of 4.5 mil (0.1143 mm) ) was used as a control for comparison (see FIGS. 4 to 6).
  • Pressure loss Air was circulated at room temperature under a flow rate of 0.5 m 3 Zmin, and the pressure loss was measured.
  • the pressure loss (reference pressure loss) of a comparative honeycomb contact medium having the same shape, the same cell density, and the same partition wall thickness was measured, and the ratio to the reference pressure loss (pressure loss increase rate (%;)) was calculated.
  • the pressure loss increase rate was 20% or more, the pressure loss increase “Yes” was evaluated, and when the pressure loss increase rate was less than 20%, the pressure loss increase “No” was evaluated.
  • % And Mg012 to 16% by mass of Koji Kiteitei raw material prepared at a predetermined ratio of 100 parts by mass, 12 to 25 parts by mass of graphite as a pore-forming agent, and 5 to 15 of synthetic resin Part by weight was added. Furthermore, after adding appropriate amounts of methylcelluloses and surfactants, a clay was prepared by adding water and kneading. The prepared clay was vacuum degassed and then extruded to obtain a Hercam molded body. The resulting her cam molded body was dried and then fired at a maximum temperature of 1400 to 1430 ° C. to obtain a her cam fired body.
  • a honeycomb structure provided with partition walls having the same pore diameter as a whole was prepared in advance by appropriately adjusting the chemical composition of the cordierite forming raw material, the pore diameter of the pore former, the amount of pore former added, and the like. Then, the examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 and 2 described above were used except that the partition walls at both ends were impregnated with slurry by immersing the partition walls at both ends in a slurry prepared with a raw material having a smaller particle diameter. In the same manner as described above, a hard cam structure (Examples 26 and 27) having a pore structure of partition walls shown in Table 2 and having a diameter of 144 mm and a total length of 152 mm was produced. Table 2 shows the measurement results of the number of carbon fine particles passing through the fabricated honeycomb structure.
  • a catalyst slurry containing platinum (Pt) as a noble metal and further containing activated alumina and ceria as an oxygen storage agent was prepared.
  • a coating layer of the prepared catalyst slurry was formed on the inner surface of the partition walls and the inner surface of the pores of the hard cam structures of Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 and 2.
  • a hard cam catalyst body (Examples 28 to 45, Comparative Examples 3 and 4) having a pore structure (with a catalyst layer) shown in Table 3 was produced.
  • Table 3 shows the measurement results of the number of passing carbon fine particles of the prepared honeycomb catalyst body.
  • the amount of precious metal (Pt) per liter of the honeycomb structure (support) was 2 g.
  • the coating amount of the catalyst slurry per liter of the hammer structure (support) was lOOg.
  • Table 5 shows the results of measuring and calculating the purification index and the pressure loss increase rate of the manufactured honeycomb catalyst bodies (Example 2848, Comparative Examples 3 and 4). In addition, Table 5 shows the evaluation results of the increase in pressure loss and long-term clogging resistance.
  • honeycomb catalyst bodies (Examples 49 and 50, Comparative Examples 5 and 6) were produced.
  • Table 6 shows the ratio (LZD) between the equivalent diameter D and the total length L of the prepared honeycomb catalyst body.
  • Table 7 shows the numerical values (mercury pressure, pore diameter (D), pore volume (f)) used in the calculation of “a” of the Hercom structure of Example 20. In each example and comparative example, Calculation was performed in the same manner as in Example 20.
  • the honeycomb catalyst bodies of Examples 28 to 45 manufactured using the Hercam structures of Examples 1 to 18 were compared with the honeycomb catalyst bodies of Comparative Examples 3 and 4. It is clear that the purification index is high and shows excellent purification performance. In addition, the honeycomb catalyst bodies of Examples 28 to 45 have no increase in pressure loss when compared with the honeycomb catalyst bodies of Comparative Examples 3 and 4, It is clear that the rate of increase in pressure loss is low and long-term clogging is also good. Industrial applicability
  • the honeycomb catalyst body of the present invention is excellent in purification efficiency and can be mounted even in a limited space where the pressure loss is small. Therefore, the Hercam catalyst body of the present invention is suitably used for purifying components to be purified contained in exhaust gas discharged from, for example, stationary engines for automobiles, construction machines, and industrial stationary engines, and combustion equipment. It is done.

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Abstract

　浄化効率に優れ、圧力損失が小さく、限られた空間であっても搭載可能なハニカム触媒体を提供することが可能なハニカム構造体を提供するものであり、二つの端面２ａ間を連通する複数のセル３が形成されるように配置された、多数の細孔を有する多孔質の隔壁４と、セル３をいずれかの端面２ａにおいて目封止するように配置された目封止部１０とを備えたハニカム構造体１である。下記条件（１）を満たす燃焼排ガスに含まれるカーボン微粒子の通過個数率が、空間速度２５０００／ｈで、８０％以上である。 　条件（１）：カーボン微粒子の平均粒子径が０．０７～０．２μｍ、粒子径１μｍ以上のカーボン微粒子の含有割合が、個数で０．１％以下、カーボン微粒子の濃度が１０ｍｇ／ｍ３である。

Description

明 細 書
ハニカム構造体、及びハニカム触媒体
技術分野
[0001] 本発明は、自動車用、建設機械用、及び産業用定置エンジン、並びに燃焼機器等 力も排出される排ガスに含まれる一酸ィ匕炭素 (CO)、炭化水素 (HC)、窒素酸化物（ NO )、及び硫黄酸化物（SO )等の被浄化成分の浄化に好適に用いられるハ-カ
X X
ム構造体、及びハニカム触媒体に関する。
背景技術
[0002] 現在、各種エンジン等力 排出される排ガスを浄ィ匕するために、ハ-カム構造の触 媒体 (ノ、二カム触媒体）が用いられている。このハ-カム触媒体は、図 6に示すように 、セル 3を形成する隔壁 4の表面に触媒層 15が担持された構造を有するものである。 また、図 4, 5に示すように、このハ-カム触媒体 60 (ハ-カム構造体 11)を用いて排 ガスを浄ィ匕するに際しては、一の端面 2a側からハ-カム触媒体 60のセル 3に排ガス を流入させ、隔壁 4表面の触媒層（図示せず）に排ガスを接触させ、次いで、他の端 面 2bの側力 外部へと流出させることにより行われる（例えば、特許文献 1参照)。
[0003] このようなハ-カム触媒体を用いて排ガスを浄ィ匕する場合には、排ガスから隔壁表 面の触媒層に向けての、排ガスに含まれる被浄化成分の伝達を可能な限り促進させ 、浄ィ匕効率を向上させる必要がある。排ガスの浄ィ匕効率を向上させるためには、セル の水力直径を小さくすること、及び隔壁の表面積を大きくすること等が必要である。具 体的には、単位面積当たりのセル数 (セル密度）を増加させる方法等が採用される。
[0004] ここで、排ガスから隔壁表面の触媒層に向けての被浄ィ匕成分の伝達率は、セルの 水力直径の二乗に反比例して増加することが知られている。このため、セル密度を増 カロさせるほど、被浄化成分の伝達率は向上する。し力しながら、圧力損失も、セルの 水力直径の二乗に反比例して増加する傾向にある。従って、被浄化成分の伝達率 の向上に伴って、圧力損失が増加してしまうという問題がある。
[0005] なお、隔壁表面の触媒層の厚みは、通常、約数十 μ m程度である。ここで、触媒層 内において被浄ィ匕成分が拡散する速度が不十分である場合には、ハニカム触媒体 の浄ィ匕効率が低下する傾向にある。この傾向は、特に低温条件下で顕著である。こ のため、排ガスの浄ィ匕効率を高めるためには、触媒層の表面積を増加させることだけ でなぐ触媒層の厚みを低減させて、触媒層内における被浄化成分の拡散速度を向 上させる必要がある。従って、セル密度を増カロさせると触媒層の表面積が増加すると いう利点がある一方で、やはり圧力損失が増カロしてしまうという問題がある。
[0006] 排ガスの浄ィ匕効率を高めつつ、圧力損失を低減させるためには、ハ-カム触媒体 の流入径を大きくするとともに、流通させる排ガスの流速を下げる必要がある。しかし 、ハニカム触媒体を大型化等した場合には、例えば車載用のハニカム触媒体等につ いては搭載スペースが限定されるため、搭載が困難になる場合もある。
[0007] 特許文献 1 :特開 2003— 33664号公報
発明の開示
[0008] 本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その 課題とするところは、浄化効率に優れ、圧力損失が小さぐ限られた空間であっても 搭載可能なハニカム触媒体を提供することが可能なハニカム構造体、及び浄化効率 に優れ、圧力損失が小さぐ限られた空間であっても搭載可能なハニカム触媒体を 提供することにある。
[0009] 本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、ハ-カム構造体の、所定 条件下におけるカーボン微粒子の通過個数率を特定の数値範囲内とすることによつ て、上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った
[0010] 即ち、本発明によれば、以下に示すハニカム構造体、及びハニカム触媒体が提供 される。
[0011] [1]二つの端面間を連通する複数のセルが形成されるように配置された、多数の細 孔を有する多孔質の隔壁と、前記セルを 、ずれかの前記端面にぉ 、て目封止するよ うに配置された目封止部と、を備えたノ、二カム構造体であって、下記条件（1)を満た す燃焼排ガスに含まれるカーボン微粒子の通過個数率が、空間速度 25000Zhで、 80%以上であるハ-カム構造体。
条件（1)：前記カーボン微粒子の平均粒子径が 0. 07-0. 2 /z m、粒子径 1 μ m以 上の前記カーボン微粒子の含有割合が、個数で 0. 1%以下、前記カーボン微粒子 の濃度が lOmgZm3である。
[0012] [2]前記隔壁の画像最大距離平均が 43 μ m以上であり、前記隔壁の、前記セルの 長さ方向の両端部の画像最大距離平均力 前記セルの長さ方向の中央部の画像最 大距離平均の 80%以下である前記 [1]に記載のハニカム構造体。
[0013] [3]前記隔壁の画像最大距離平均が 43 μ m以上であり、前記隔壁の、前記セルの 長さ方向の両端部の画像最大距離平均力 前記セルの長さ方向の中央部の画像最 大距離平均の 60%以下である前記 [1]に記載のハニカム構造体。
[0014] [4]前記セルの連通方向の長さ（L)と等価直径 (D)との比 (LZD)が 0. 3以上、 0 . 75未満である前記 [1]〜 [3]の 、ずれかに記載のハニカム構造体。
[0015] [5]前記隔壁の厚さが 0. 3〜0. 43mmであり、セル密度が 4〜46. 5個 Zcm2であ り、前記隔壁の画像最大距離平均が 250〜500 /ζ πιであり、前記隔壁の気孔率が 5 5〜65%である前記 [ 1 ]〜 [4]の 、ずれかに記載のハニカム構造体。
[0016] [6]前記隔壁の画像最大距離平均が、 250〜3000 111でぁる前記[1]又は[2]に 記載のハニカム構造体。
[0017] [7]前記 [1]〜[6]のいずれかに記載のハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の 前記隔壁の、少なくとも前記細孔の内表面に層状に担持された、触媒を含有する触 媒層と、を備えるとともに、前記ハ-カム構造体の前記隔壁に多数の触媒層担持細 孔が形成されてなり、下記条件（1)を満たす燃焼排ガスに含まれるカーボン微粒子 の通過個数率力 空間速度 25000Zhで、 80%以上であるハニカム触媒体。
条件（1)：前記カーボン微粒子の平均粒子径が 0. 07-0. 2 /z m、粒子径 1 μ m以 上の前記カーボン微粒子の含有割合が、個数で 0. 1%以下、前記カーボン微粒子 の濃度が lOmgZm3である。
[0018] [8]前記触媒層が担持された状態における前記隔壁の画像最大距離平均が 40 m以上であり、前記触媒層が担持された状態における前記隔壁の、前記セルの長さ 方向の両端部の画像最大距離平均力 前記セルの長さ方向の中央部の画像最大 距離平均の 80%以下である前記 [7]に記載のハニカム触媒体。
[0019] [9]前記触媒層が担持された状態における前記隔壁の画像最大距離平均が 40 m以上であり、前記触媒層が担持された状態における前記隔壁の、前記セルの長さ 方向の両端部の画像最大距離平均力 前記セルの長さ方向の中央部の画像最大 距離平均の 60%以下である前記 [7]に記載のハニカム触媒体。
[0020] [10]前記セルの連通方向の長さ（L)と等価直径 (D)との比 (LZD)が 0. 3以上、 0 . 75未満であり、前記隔壁の厚さが 0. 3〜0. 43mmであり、セル密度が 4〜46. 5 個 Zcm2であり、前記隔壁の画像最大距離平均が 250〜500 /ζ πιであり、前記隔壁 の気孔率が 60〜80%であり、隔壁の細孔径分布の常用対数標準偏差 (細孔径分布 ひ）が0. 2〜0. 6である前記 [7]〜 [9]のいずれかに記載のハニカム触媒体。
[0021] 本発明のハ-カム構造体は、浄化効率に優れ、圧力損失が小さぐ限られた空間 であっても搭載可能なハ-カム触媒体を提供することが可能であるという効果を奏す るものである。
[0022] また、本発明のハニカム触媒体は、浄化効率に優れ、圧力損失が小さぐ限られた 空間であっても搭載可能であるという効果を奏するものである。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]本発明のハ-カム構造体及びハ-カム触媒体の一実施形態を模式的に示す 正面図である。
[図 2]本発明のハ-カム構造体及びハ-カム触媒体の一実施形態を模式的に示す 断面図である。
[図 3]本発明のハニカム触媒体の一実施形態を模式的に示す部分拡大図である。
[図 4]従来のハニカム構造体及びノヽニカム触媒体の一実施形態を模式的に示す正 面図である。
[図 5]従来のハニカム構造体及びノヽニカム触媒体の一実施形態を模式的に示す断 面図である。
[図 6]従来のハニカム触媒体の一実施形態を模式的に示す部分拡大図である。
[図 7]隔壁の両端部と中央部を模式的に説明する断面図である。
[図 8]流入前及び流出後の燃焼排ガスに含有される、カーボン微粒子の粒子径に対 して、カーボン微粒子の個数をプロットしたグラフである。
[図 9]パーミアビリティーの測定に用いる試験片について説明する模式図である。 [図 10]本発明のハニカム構造体の一実施形態の端面の一部を拡大した状態を模式 的に示す平面図である。
[図 11]本発明のハ-カム構造体の一実施形態の SEM写真である。
符号の説明
[0024] 1, 11, 21, 31, 41 :ノヽ-カム構造体、 2a, 2b :端面、 3 :セル、 4 :隔壁、 5, 15 :触媒 層、 10 :目封止部、 20 :外壁、 25 :細孔、 35 :触媒層担持細孔、 50, 60, 70, 80, 9 0 :ハニカム触媒体、 55 :流入端部、 65 :流出端部、 75 :中央部、 100 :試験片、 105
：リブ残り、 D :セル水力直径、 H :リブ残り高さ、 L ：セル全長、 P :セルピッチ、 T, t:
c
隔壁厚さ、 V：観察範囲 (視野）
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の 形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常 の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも 本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
[0026] 図 1は、本発明のハ-カム構造体及びハ-カム触媒体の一実施形態を模式的に示 す正面図である。また、図 2は、本発明のハ-カム構造体及びハ-カム触媒体の一 実施形態を模式的に示す断面図である。図 1, 2に示すように、本実施形態のハニカ ム構造体 1は、多数の細孔を有する多孔質の隔壁 4と、 目封止部 10とを備えたもので ある。隔壁 4は、二つの端面 2a, 2b間を連通する複数のセル 3が形成されるように配 置されている。また、 目封止部 10は、いずれかの端面 2a, 2bにおいてセル 3を目封 止するように配置されている。なお、図 1中、符号 20は外壁、符号 Pはセルピッチ、符 号 Dはセル水力直径、及び符号 Tは隔壁厚さをそれぞれ示す。
[0027] 本実施形態のハ-カム構造体 1は、下記の条件（1)を満たす燃焼排ガスに含まれ るカーボン微粒子の通過個数率力 空間速度 25000Zhで、 80%以上、好ましくは 85%以上、更に好ましくは 90%以上のものである。
条件（1)：カーボン微粒子の平均粒子径が 0. 07〜0. 2 m、粒子径 1 m以上の カーボン微粒子の含有割合力 個数で 0. 1%以下、カーボン微粒子の濃度が 10m [0028] このように、所定の燃焼排ガスに含まれるカーボン微粒子の通過個数率を前記数 値範囲とすると、このハニカム構造体 1に所定の触媒を担持させてハニカム触媒体 5 0として用いた場合に、ディーゼルエンジンカゝら排出される排ガスに含まれる、カーボ ン微粒子をはじめとするスートが隔壁 4で捕捉され 1 、それらのほとんどが通過する 。即ち、図 2に示すように、一の端面 2a側からハ-カム触媒体 50のセル 3に流入した 排ガスは、隔壁 4を通過して隣接するセル 3へと移動し、次いで、他の端面 2bの側か ら外部へと流出する。ここで、本実施形態のハ-カム構造体 1は、所定の燃焼排ガス に含まれるカーボン微粒子の通過個数率が所定の数値範囲内であるために、このハ 二カム構造体 1を用いて得られたノヽ-カム触媒体 50の隔壁 4には、排ガス中に含ま れるカーボン微粒子等がほとんど捕捉されることがない。従って、本実施形態のハ- カム構造体 1を用いると、圧力損失が小さぐまた長期間使用した場合であっても圧 力損失の上昇し難いハ-カム触媒体 50を得ることができる。
[0029] また、本実施形態のハ-カム構造体 1を用いれば、図 4〜6に示すような従来のハ 二カム触媒体 60とは異なり、隔壁 4の細孔 25表面に触媒層 5を担持させることが可能 である（図 3参照)。従って、従来のハニカム触媒体に比してより浄化効率に優れ、限 られた空間であっても搭載可能な、コンパクトなハ-カム触媒体 50を提供することが できる。なお、ハ-カム触媒体 50の詳細については後述する。
[0030] ここで、カーボン微粒子の通過個数率の測定方法にっ 、て説明する。先ず、カー ボン微粒子の平均粒子径が 0. 07〜0. 2 m、粒子径 1 μ m以上のカーボン微粒子 の含有割合が、個数で 0. 1 %以下、カーボン微粒子の濃度が 10mg/m3である燃 焼排ガスを用意する。この燃焼排ガスを、測定試料 (ハ-カム構造体又はハ-カム触 媒体）に対して、 25〜： LOO°Cの温度条件下、空間速度（SV) = 25000Zhで流入及 び流出させる。このとき、流入前の燃焼排ガスに含有される平均粒子径 0. の力 一ボン微粒子の個数、及び、流出後の燃焼排ガスに含有される平均粒子径 0. 1 μ mのカーボン微粒子の個数を、スキャニング モビリティー パーティクル サイザ一（ Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) )を使用してそれぞれ測定する。そ の測定値から、カーボン微粒子通過個数率 (％)を算出することができる。
[0031] 本実施形態のハ-カム構造体 1のセル水力直径 D (m)と、隔壁のパーミアピリティ 一 (m2)が、（セル水力直径)2 Z (パーミアビリティー） =2 X103以上、 6X105未満の 関係を満たすことが好ましぐ（セル水力直径)2 Z (パーミアビリティー） =5X 103〜1
X 105の関係を満たすことが更に好ましぐ（セル水力直径)2 Z (パーミアビリティー）
= 1 X 104〜5 X 104の関係を満たすことが特に好ま 、。
[0032] ガスがセル内を流通する際に生ずる圧力損失 (セル流通圧力損失）は、セルの水 力直径の二乗に反比例する。また、ガスが隔壁を通過する際に生ずる圧力損失 (隔 壁通過圧力損失)と、セル流通圧力損失との比「 (隔壁通過圧力損失) / (セル流通 圧力損失)」は、「(セル水力直径)2 Z (パーミアビリティー）」に比例する。ここで、「(セ ル水力直径) V (パーミアビリティー）」が 2 X 103以上であると、このハ-カム構造体 1 を用いて得られたハ-カム触媒体 50の隔壁 4の全域にわたって均一にガスが流れ易 くなるために好ましい。一方、「（セル水力直径)2/ (パーミアビリティー）」が 6 X105 未満であると、このハ-カム構造体 1を用いて得られたハ-カム触媒体 50全体の圧 力損失が増大し難くなるために好まし 、。
[0033] なお、本明細書にいう「パーミアビリティー」とは、下記式（1)により算出される物性 値を! 、、所定のガスがその物（隔壁)を通過する際の通過抵抗を表す指標となる値 である。ここで、下記式（1)中、 Cはパーミアビリティー (m2)、 Fはガス流量 (cm3Zs) 、 Tは試料厚み（cm)、 Vはガス粘性 (dynes · sec/cm2)、 Dは試料直径 (cm)、 Pは ガス圧力（PSI)をそれぞれ示す。また、下記式（1)中の数値は、 13.839(PSI)=1 (atm)であり、 68947.6(dynes'secZcm2) =1 (PSI)である。
[0034] [数 1]
7tD2 (P2- 1 3. 8392) /13. 839 X 68947. 6
(1) 図 9は、パーミアビリティーの測定に用いる試験片について説明する模式図である。 図 9に示すように、先ず、ハ-カム構造体、又はハ-カム触媒体から、リブ残り高さ H が 0.2mmとなるように、一の隔壁 4に接続する隔壁の一部（リブ残り 105)を残した状 態で、試験片 100を切り出す。この試験片 100の形状は、角板上であっても、円板状 であってもよい。この試験片 100に室温空気を通過させ、その際のパーミアビリティー を前記式（1)により算出する。リブ残り 105によって形成される、試験片 100とシール との隙間力 空気が漏れないように、グリス等の流動性シールを併用することが望まし い。また、計算上の隔壁通過流速が 0. 1〜： LcmZsecとなるように空気流量を調整し 、この空気流量で計測した結果を用いる。なお、パーミアビリティーの測定対象が、ハ 二カム触媒体の隔壁である場合には、セルの内壁面と切断面とで、触媒層のつき方 が異なる。但し、本実施形態のハ-カム構造体を用いたハ-カム触媒体は、その細 孔の内表面に触媒層が担持されている。このため、リブ残りの影響は小さぐハ-カム 構造体の場合と同じ測定方法によって、ハ-カム触媒体の隔壁のパーミアビリティー を測定することができる。
[0036] 本実施形態のハ-カム構造体 1のセル 3の密度（セル密度）は、 0. 25〜46. 5個 Z cm2 ( l . 61〜300cpsi)であることが好ましぐ 1. 55〜15. 5個/ cm2 ( 10〜100cps i)であることが更に好ましぐ 1. 55- 12. 4個 Zcm2 ( 10〜80cpsi)であることが特に 好ましい。セル密度が 0. 25個 Zcm2未満であると、排ガスとの接触効率が不足する 傾向にある。一方、セル密度が 46. 5個 Zcm2超であると、圧力損失が増大する傾向 にある。なお、「じ 51」は「じ6115 per square inch」の略であり、 1平方インチ当りの セル数を表す単位である。 lOcpsiは、約 1. 55個 Zcm2である。
[0037] 隔壁 4の厚さ（隔壁厚さ T)は、 0. 15〜7mm (5. 9〜276mil)であることが好ましく 、 0. 4〜2mm ( 15. 7〜78. 7mil)であること力 S更に好ましく、 0. 7〜1. 5mm (27. 6 〜59mil)であることが特に好ましい。隔壁厚さ Tが 0. 15mm未満であると、強度が 不足して耐熱衝撃性が低下する場合がある。一方、隔壁厚さ Tが 0. 15mm超である と、圧力損失が増大する傾向にある。なお、 lmilは、 1000分の 1インチであり、約 0. 025mmである。
[0038] 本実施形態のハ-カム構造体 1の隔壁 4の画像最大距離平均は、 43 μ m以上であ ること力 S好ましく、 50〜500 μ mであること力 S更に好ましく、 250 μ mを超えて 500 μ m以下であることが特に好ましい。画像最大距離平均が 43 m未満であると、例え ばディーゼルエンジンカゝら排出される排ガスに含まれるカーボン微粒子等の微粒子 が捕捉され易くなり、圧力損失が上昇する傾向にある。なお、本明細書にいう「細孔 径」は、画像解析によって測定される物性値である。具体的には、隔壁断面の SEM 写真を、隔壁厚さを「t」とした場合に、縦 X横 = t X tの視野について少なくとも 20視 野観察する。次いで、観察したそれぞれの視野内で、空隙中の最大直線距離を計測 し、全ての視野について計測した最大直線距離の平均値を「画像最大距離平均」と した。
[0039] 例えば、図 10に示す、ハニカム構造体の端面の一部を拡大した平面図においては 、隔壁 4の t X tの範囲を一つの観察範囲（視野) Vとし、 20箇所の視野について SEM 写真を撮り、画像解析する。そして、図 11に示すように、 20視野の SEM写真におい て、各視野内の最大直線距離を計測し、平均値をとる。図 11に示す 20視野の SEM 写真においては、最上段左端力も右に向かって、そして上段力も下段に向力つて、 それぞれの最大直線距離は、 387 μ m、 442 μ m、 327 m、 179 m、 275 μ m、 255 μ m、 303 μ m、 377 μ m、 350 μ m、 185 μ m、 353 μ 153 μ 332 μ m 、 245 μ m、 257 μ m、 302 μ m、 207 μ m、 465 μ m、 320 μ m、及び 301 μ mであ る。この場合、画像最大距離平均は、 301 μ mとなる。
[0040] なお、図 11に示す SEM写真は 50倍の倍率で撮影したものである。画像解析には 、市販の画像解析ソフトを用いることができ、例えば、 COREL社製、商品名： Paint Shop ProXを用いることができる。 SEM写真の倍率は、鮮明な画像が得られるよう な倍率であればよぐ例えば、 10〜： L000倍の任意の倍率を選べばよい。
[0041] また、本実施形態のハ-カム構造体 1の隔壁 4の、セル 3の長さ方向の両端部の画 像最大距離平均が、セル 3の長さ方向の中央部の画像最大距離平均の 80%以下で あることが好ましぐ 60%以下であることが更に好ましぐ 50%以下であることが特に 好ましい。ここで、本明細書における、隔壁の両端部と中央部は、図 7に示すように定 義される。ハ-カム構造体 1の端部 2a, 2b間の長さを「セル全長 L」とした場合に、
C
端面 2a側におけるセル全長の 30%の長さの部分 (0. 3 X Lの部分)を流入端部 55
C
といい、端面 2b側におけるセル全長の 30%の長さの部分 (0. 3 X Lの部分)を流出
C
端部 65という。なお、流入端部 55と流出端部 65を、併せて両端部という。また、ハニ カム構造体 1のうち、この両端部（流入端部 55と流出端部 65)を除いた、 0. 4 X Lの
C
部分を中央部 75という。 [0042] 図 7に示すように、ハ-カム構造体 1の端面 2aの側力 セル 3内に流入した排ガス は、多孔質の隔壁 4を通過して隣接するセル 3内に流入した後、端面 2bから流出す る。ここで、隔壁 4には、排ガスの通過速度が速い部分と遅い部分が存在し、排ガス 通過速度に分布が生じているものと推測される。より具体的には、隔壁 4の流入端部 55及び流出端部 65では、中央部 75に比して排ガスの通過速度がより速いと考えら れる。従って、隔壁 4の、両端部 (流入端部 55、流出端部 65)の画像最大距離平均 を、中央部 75の画像最大距離平均の 80%以下とすることにより、隔壁 4の全域にわ たって排ガスが均等な速度で通過し易くなるため、より優れた浄ィ匕性能が発揮される
[0043] 隔壁 4の気孔率は、 30〜80%であることが好ましぐ 40〜65%であることが更に好 ましい。気孔率が 30%未満であると、隔壁通過流速が増大化し、浄化性能が悪化す る傾向にある。一方、気孔率が 80%超であると、強度が不十分となる傾向にある。な お、本明細書にいう「気孔率」は、画像解析によって測定される物性値である。具体 的には、隔壁断面の SEM写真を、隔壁厚さを「t」とした場合に、縦 X横 =t X tの視 野について少なくとも 5視野観察する。観察したそれぞれの視野内で、空隙面積比 率を求め、これを 3Z2乗して得た値の、全ての視野について平均した値を「気孔率」 とした。
[0044] 隔壁 4の細孔径分布の常用対数標準偏差 (細孔径分布 σ )は、 0. 1〜0. 6である こと力 S好ましく、 0. 2〜0. 6であることが更に好ましい。細孔径分布 σが 0. 1未満で あると、隔壁通過圧損が増加する傾向にある。一方、細孔径分布 σが 0. 6超であると 、大きな細孔のみにガスが流れてしまうため浄ィ匕性能が悪ィ匕する傾向にある。「細孔 径分布の常用対数標準偏差」を導く場合の、「細孔径分布」は、水銀ポロシメータ〖こ より測定した値を用いる。そして、得られた細孔径分布について下記式（2)〜（5)を 用いて常用対数標準偏差 (下記式 (5)における sd;標準偏差)を求める。尚、下記式 (3)、 （4)における「f」で示される微分細孔容積は、例えば、細孔径 Dpi以下の細孔 の細孔容積 (細孔径 0〜Dplの累積）が VIであり、細孔径 Dp2以下の細孔の細孔容 積 (細孔径 0〜Dp2の累積）が V2であるとすると、微分細孔容積 f2は、 f2=V2— VI で示される値となる。下記式（2)〜（5)にお 、て、「Dp」は細孔径 m)、「f」は微分 細孔容積 (mLZg)、「x」は細孔径 Dpの常用対数、「xav」は Xについての平均値、「s
2Jは Xにつ 、ての分散、「sd」は Xにつ 、ての標準偏差 (細孔径分布の常用対数標準 偏差)をそれぞれ表す。また、下記式及び表 7中の「s」は細孔径分布 σを示す。
[数 2]
X = log Dp · · ' ( 2 )
Figure imgf000013_0001
s - ' x f / f - xav · · · ( 4 , sd = Λ s • ( 5 )
[0046] なお、セル密度が 0. 25〜46. 5個 Zcm2、隔壁の厚さが 0. 15〜7mm、隔壁の画 像最大距離平均が 43 m以上、隔壁の気孔率が 30〜80%、及び隔壁の細孔径分 布の常用対数標準偏差が 0. 1〜0. 6である場合には、産業用燃焼機器から排出さ れる排ガス浄化用（産業用）の触媒体を構成するための担体として好適である。
[0047] また、セル密度が 1. 55〜12. 4個 Zcm2、隔壁の厚さが 0. 7〜1. 5mm、隔壁の 画像最大距離平均が 250 μ mを超えて 500 μ m以下、隔壁の気孔率が 40〜65%、 及び隔壁の細孔径分布の常用対数標準偏差が 0. 2〜0. 6である場合には、産業用 の触媒体を構成する担体のなかでも、特に、自動車用エンジンカゝら排出される排ガス 浄化用（車載用）の触媒体を構成するための担体として好適である。
[0048] 本実施形態のハニカム構造体 1を構成する材料としては、セラミックスを主成分とす る材料、又は焼結金属等を好適例として挙げることができる。また、本実施形態のハ 二カム構造体 1が、セラミックスを主成分とする材料力もなるものである場合に、このセ ラミックスとしては、炭化珪素、コージエライト、アルミナタイタネート、サイアロン、ムライ ト、窒化珪素、リン酸ジルコニウム、ジルコユア、チタ-ァ、アルミナ、若しくはシリカ、 又はこれらを組み合わせたものを好適例として挙げることができる。特に、炭化珪素、 コージエライト、ムライト、窒化珪素、アルミナ等のセラミックスが、耐アルカリ特性上好 適である。なかでも酸化物系のセラミックスは、コストの点でも好ましい。
[0049] 本実施形態のハ-カム構造体 1の、 40〜800°Cにおける、セルの連通方向の熱膨 張係数は、 1. O X 10_6Z°C未満であることが好ましぐ 0. 8 X 10_6Z°C未満である ことが更に好ましぐ 0. 5 X 10_6Z°C未満であることが特に好ましい。 40〜800°Cに おけるセルの連通方向の熱膨張係数が 1. O X 10_6Z°C未満であると、高温の排気 ガスに晒された際の発生熱応力を許容範囲内に抑えられ、ハニカム構造体の熱応 力破壊を防止することができる。
[0050] 本実施形態のハニカム構造体 1は、等価直径 Dとセルの連通方向の長さ（以下「全 長 L」と記す場合がある）との比 (LZD)が 0. 3以上、 0. 75未満であることが好ましい 。更に好ましくは、 0. 3〜0. 5であり、特に好ましくは 0. 3〜0. 4である。全長 Lが長 すぎると (LZDの比が大きすぎると）、壁を通過する流速が担体の軸方向で一定とな らず、分布を生じてしまう。即ち、出口近傍の隔壁のみを多量の排ガスが流れてしま い、その部分のみの触媒に負荷がかかり、その他の位置にコートされた触媒が有効 に使われず、無駄になってしまう場合がある。一方、 LZDが小さすぎると、全長しに 対する目封じ部分の長さの比 (比率)が増カロしてしまう。この増加は、触媒担持に使 用できない部分の重量比が増加してしまうことになるため、触媒の暖気性が悪くなり、 浄ィ匕性能が悪ィ匕してしまうおそれがある。従って、 LZDの比を上記範囲とすることに より、隔壁を通過する流速の分布が均一になり、隔壁全体が有効に使用できるので 浄ィ匕性能が向上するという利点がある。なお、等価直径 Dは、「4 X断面積 Z断面の 外周長さ」によって求められる値である。ここで、「断面積」は、セルの連通方向に垂 直な面で径方向に切断した断面の面積であり、「断面の外周長さ」は上記断面の外 周長さを意味する。
[0051] また、本実施形態のハニカム構造体 1の、セルの連通方向に垂直な面で径方向に 切断した断面の形状は、設置しょうとする排気系の内形状に適した形状であることが 好ましい。具体的には、円、楕円、長円、台形、三角形、四角形、六角形、又は左右 非対称な異形形状を挙げることができる。なかでも、円、楕円、長円が好ましい。
[0052] 本発明のハ-カム構造体は、例えば、従来公知のディーゼルパティキュレートフィ ルター（DPF)の製造方法に準じた製造方法に従って、製造することができる。但し、 本発明のハ-カム構造体は、所定の燃焼排ガスに含まれるカーボン微粒子の通過 個数率が所定の数値範囲内のものである。従って、例えば、材料の化学組成を適宜 調整すること、造孔剤を用いて多孔質構造とする場合には、用いる造孔剤の種類、 粒子径、添加量等を適宜調整すること等により、所定の燃焼排ガスに含まれるカーボ ン微粒子の通過個数率を所定の数値範囲内とすることができる。
[0053] 次に、本発明のハ-カム触媒体の一実施形態について説明する。図 1〜3に示す ように、本実施形態のハニカム触媒体 50は、ハニカム構造体 1と、触媒を含有する触 媒層 5とを備えたものである。触媒層 5は、細孔 25の内表面に層状に担持されており 、多数の触媒担持細孔 35が隔壁 4の内部に形成されている。なお、触媒担持細孔 3 5は、隣接するセル 3どうしを相互に連通している。また、触媒層 15は、セル 3の内表 面に形成されて 、てもよ 、。
[0054] ハ-カム構造体 1は、記述の如ぐ所定の燃焼排ガスに含まれるカーボン微粒子の 通過個数率が所定の数値範囲内のものである。このため、このハ-カム構造体 1の細 孔 25内表面に触媒層 5を担持した本実施形態のハ-カム触媒体 50においては、デ イーゼルエンジンカゝら排出される排ガスに含まれる、カーボン微粒子をはじめとするス ートが隔壁 4で捕捉され難ぐそれらのほとんどが通過する。即ち、図 2に示すように、 一の端面 2a側力 ハ-カム触媒体 50のセル 3に流入した排ガスは、隔壁 4を通過し て隣接するセル 3へと移動し、次いで、他の端面 2bの側力 外部へと流出する。従つ て、本実施形態のハニカム触媒体 50は、圧力損失が小さぐまた長期間使用した場 合であっても圧力損失の上昇し難 、ものである。
[0055] また、本実施形態のハ-カム触媒体 50は、図 4〜6に示すような従来のハ-カム触 媒体 60とは異なり、隔壁 4の細孔 25表面に触媒層 5が担持されたものである。従って 、従来のハニカム触媒体に比してより浄化効率に優れ、限られた空間であっても搭載 可能な、コンパクトな触媒体である。
[0056] また、本実施形態のハ-カム触媒体 50のセル水力直径 D (m)と、隔壁のパーミア ピリティー (m2)力 （セル水力直径) 2 Z (パーミアビリティー） = 2 X 103以上、 6 X 105 未満、の関係を満たすことが好ましぐ（セル水力直径) 2 Z (パーミアビリティー） = 5 X 103〜1 X 105の関係を満たすことが更に好ましぐ（セル水力直径) 2/ (パーミアビ リティー） = 1 X 104〜5 X 104の関係を満たすことが特に好ま 、。 「 (セル水力直径） 2Z (パーミアビリティー）」が 2 X 103以上であると、隔壁 4の全域にわたって均一にガ スが流れ易くなるために好ましい。一方、「（セル水力直径) 2 Z (パーミアビリティー）」 力 S6 X 105未満であると、ハ-カム触媒体 50全体の圧力損失が増大し難くなるために 好ましい
[0057] 触媒層 5が担持された状態、即ち、触媒担持細孔 35が形成された状態における隔 壁 4の画像最大距離平均は、 40 μ m以上であることが好ましぐ 50-500 μ mである ことが更に好ましぐ 250 mを超えて 500 m以下であることが特に好ましい。画像 最大距離平均が 40 m未満であると、例えばディーゼルエンジンカゝら排出される排 ガスに含まれるカーボン微粒子等の微粒子が捕捉され易くなり、圧力損失が上昇す る傾向にある。
[0058] また、本実施形態のハ-カム触媒体 50の隔壁 4の、セル 3の長さ方向の両端部（流 入端部 55、流出端部 65)の画像最大距離平均が、セル 3の長さ方向の中央部 75の 画像最大距離平均の 80%以下であることが好ましぐ 60%以下であることが更に好 ましぐ 50%以下であることが特に好ましい（図 7参照)。このように、隔壁 4の、両端部 (流入端部 55及び流出端部 65)の画像最大距離平均を、中央部 75の画像最大距 離平均に比して小さくすることにより、隔壁 4の全域にわたって排ガスが均等な速度 で通過し易くなるため、より優れた浄ィ匕性能が発揮される。
[0059] 触媒層 5が担持された状態、即ち、触媒担持細孔 35が形成された状態における隔 壁 4の気孔率は、 30〜80%であることが好ましぐ 40〜65%であることが更に好まし い。気孔率が 30%未満であると、隔壁通過流速が増大化し、浄ィ匕性能が悪ィ匕する傾 向にある。一方、気孔率が 80%超であると、強度が不十分となる傾向にある。
[0060] なお、画像最大距離平均が 40 μ m以上、及び気孔率が 30〜80%である場合には 、産業用燃焼機器から排出される排ガス浄化用（産業用）の触媒体として好適である 。また、画像最大距離平均が 250 /z mを超えて 500 /z m以下、及び気孔率が 40〜6 5%である場合には、産業用の触媒体のなかでも、特に、自動車用エンジン力も排出 される排ガス浄ィ匕用（車載用）の触媒体として好適である。
[0061] 本実施形態のハ-カム触媒体 50を構成する触媒層 5に含有される触媒の具体例と しては、（1)ガソリンエンジン排ガス浄ィ匕三元触媒、（2)ガソリンエンジン又はディー ゼルエンジン排ガス净化用の酸化触媒、 (3) NO選択還元用 SCR触媒、 (4) NO
X X
吸蔵触媒、を挙げることができる。
[0062] ガソリンエンジン排ガス浄ィ匕三元触媒は、ハ-カム構造体 (ノヽ二カム担体)の隔壁を 被覆する担体コートと、この担体コートの内部に分散担持される貴金属とを含むもの である。担体コートは、例えば活性アルミナにより構成されている。また、担体コートの 内部に分散担持される貴金属としては、 Pt、 Rh、若しくは Pd、又はこれらを組み合わ せたものを好適例として挙げることができる。更に、担体コートには、例えば、酸化セリ ゥム、酸ィ匕ジルコユア、シリカ等の化合物、又はこれらを組み合わせた混合物が含有 される。なお、貴金属の合計量を、ハ-カム構造体の体積 1リットル当り、 0. 17〜7. 07gとすることが好ましい。
[0063] ガソリンエンジン又はディーゼルエンジン排ガス浄ィ匕用の酸ィ匕触媒には、貴金属が 含有される。この貴金属としては、 Pt、 Rh、及び Pdからなる群より選択される一以上 が好ましい。なお、貴金属の合計量を、ハ-カム構造体の体積 1リットル当り、 0. 17 〜7. 07gとすることが好ましい。また、 NO選択還元用 SCR触媒は、金属置換ゼォ
X
ライト、バナジウム、チタ二了、酸化タングステン、銀、及びアルミナ力もなる群より選択 される少なくとも一種を含有するものである。
[0064] NO
X吸蔵触媒には、アルカリ金属、及び Z又はアルカリ土類金属が含有される。ァ ルカリ金属としては、 K、 Na、 Liを挙げることができる。アルカリ土類金属としては、 Ca を挙げることができる。なお、 K、 Na、 Li、及び Caの合計量を、ハ-カム構造体の体 積 1リットル当り、 5g以上とすることが好ましい。
[0065] 本発明のハニカム触媒体は、前述のハニカム構造体に、従来公知の方法に準じた 製造方法に従って、触媒を担持することにより製造することができる。具体的には、先 ず、触媒を含有する触媒スラリーを調製する。次いで、この触媒スラリーを、吸引法等 の方法により、ハ-カム構造体の隔壁の細孔表面にコートする。その後、室温又は加 熱条件下で乾燥することにより、本発明のハ-カム触媒体を製造することができる。 実施例
[0066] 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施 例に限定されるものではない。
[0067] [画像最大距離平均]：画像解析により細孔径を測定し、画像最大距離平均を算出 した。具体的には、隔壁断面の SEM写真を、隔壁厚さを「t」とした場合に、縦 X横 = tXtの視野について少なくとも 20視野観察する。次いで、観察したそれぞれの視野 内で、空隙中の最大直線距離を計測し、全ての視野について計測した最大直線距 離の平均値を「画像最大距離平均」とした。
[0068] [細孔径分布の標準偏差（ σ ) ]：水銀ポロシメータ（Micromeritics社製、商品名： Auto Pore III 型式 9405)を用いて、細孔径分布を測定し、細孔径分布の標準 偏差 (細孔径分布 σ )を算出した。
[0069] [気孔率]：画像解析によって測定した。具体的には、隔壁断面の SEM写真を、隔 壁厚さを「t」とした場合に、縦 X横 =t X tの視野にっ 、て少なくとも 5視野観察する。 観察したそれぞれの視野内で、空隙面積比率を求め、これを 3Z2乗して得た値の、 全ての視野にっ 、て平均した値を「気孔率」とした。
[0070] [パーミアビリティー]：隔壁の一部を取出し、凹凸がなくなるように加工したものを試 料とし、この試料を φ 20mmのサンプルホルダーでガス漏れのないよう上下から挟み 込んだ後、試料の下流側が latmとなるように試料に特定のガス圧をかけてガスを透 過させた。この際、試料を通過したガスについて、下記式（1)に基づいてパーミアピリ ティーを算出した。なお、下記式（1)中、 Cはパーミアビリティー (m2)、 Fはガス流量（ cmVs)、 Tは試料厚み（cm)、 Vはガス粘性 (dynes · sec/cm2)、 Dは試料直径 (c m)、 Pはガス圧力（PSI)をそれぞれ示す。また、下記式（1)中の数値は、 13. 839 ( PSI)=l(atm)であり、 68947. 6(dynes'secZcm2) =1 (PSI)である。
[0071] [数 3]
8 FTV
πθ2 (Ρ2— 13. 8392) /13. 839X68947. 6
(1)
[0072] [カーボン微粒子通過個数率]：カーボン微粒子の平均粒子径が 0. 07〜0. 2μηι 、粒子径 1 μ m以上のカーボン微粒子の含有割合力 個数で 0. 1%以下、カーボン 微粒子の濃度が lOmgZm3である燃焼排ガスを使用した。この燃焼排ガスを、ハニ カム構造体又はハニカム触媒体に、 25〜100°Cの温度条件下、空間速度（SV) = 2 5000Zhで流入及び流出させた。このとき、流入前の燃焼排ガスに含有される平均 粒子径 0. 1 μ mのカーボン微粒子の個数、及び、流出後の燃焼排ガスに含有される 平均粒子径 0. 1 μ mのカーボン微粒子の個数を、スキャニング モビリティー パー テイクノレ サイザ一（Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS)ゝ CTI社製、 M odel 3936— Series)を使用してそれぞれ測定して、カーボン微粒子通過個数率（ %)を測定'算出した。なお、参考資料として、流入前及び流出後の燃焼排ガスに含 有される、カーボン微粒子の粒子径に対して、カーボン微粒子の個数をプロットした グラフを図 8に示す。
[0073] [浄化率]：酸素 7体積％、水蒸気 10体積％、二酸ィ匕炭素 10体積％、炭化水素 20 0 (カーボンモル数) ppm、及び残部が窒素力もなる燃焼ガスを、空間速度（SV) 100
Figure imgf000019_0001
温度 200°Cの条件でノ、二カム構造体内、又はハ-カム触媒体内に流入さ せた。流入前後における燃焼ガスの炭化水素濃度から、浄ィ匕率 (％)を算出した。
[0074] [浄化指数]：比較対照のハニカム触媒体を使用して、上記浄化率 (基準浄化率(％ ) )を算出し、この基準浄ィ匕率に対する割合として、浄ィ匕指数 (％)を算出した。ここで 、浄ィ匕指数 = 200%とは、比較対照のハニカム触媒体の 2倍の浄化率であることを意 味する。なお、自動車用途を想定したハ-カム触媒体については、セル密度 600cp si (93個 Zcm2)、隔壁厚さ 4. 5mil(0. 1143mm)の単純ハ-カム構造体（目封止 部なし)に触媒を担持したもの（図 4〜6参照)を用いた場合を比較対照とした。また、 産業用途を想定したノ、二カム触媒体については、セル密度 30cpsi (4. 65個 Zcm2) 、隔壁厚さ 32mil(0. 8128mm)の単純ノ、二カム構造体（目封止部なし）に触媒を担 持したもの（図 4〜6参照)を用いた場合を比較対照とした。
[0075] [圧力損失]：室温条件下、 0. 5m3Zminの流速でエアーを流通させ、圧力損失を 測定した。同一形状、同一セル密度、及び同一隔壁厚さの比較対照用のハニカム触 媒体の圧力損失 (基準圧力損失)を測定し、この基準圧力損失に対する比率 (圧損 増加率 (％；) )を算出した。また、圧損増加率が 20%以上であった場合に圧損上昇「 有り」、及び圧損上昇率が 20%未満であった場合に圧損上昇「無し」と評価した。 [0076] [長期耐目詰まり]：軽油バーナー用の燃料軽油 95質量部に対して、市販のェンジ ン潤滑オイルを 5質量部添加して得られた燃料を、リーン条件でススを発生させな ヽ 状態で燃焼させた燃焼ガスを、 600°C、 2. INmZminの流速でノヽ-カム触媒体に 長期間流入し、以下に示す基準で「長期耐目詰まり」を評価した。
◎:問題無し、良好
〇：若干の目詰まりがあるが、実使用可能
X：目詰まりにより実使用不可能
[0077] (実施例 1〜24、比較例 1, 2)
タルク、カオリン、仮焼カオリン、アルミナ、水酸ィ匕アルミニウム、及びシリカのうちか ら複数を組み合わせて、その化学組成力 SiO 42〜56質量％、 Al O 0〜45質量
2 2 3
%、及び Mg012〜16質量％となるように所定の割合で調合されたコージヱライトイ匕 原料 100質量部に対して、造孔剤としてグラフアイトを 12〜25質量部、及び合成榭 脂を 5〜 15質量部を添加した。更に、メチルセルロース類、及び界面活性剤をそれ ぞれ適当量添加した後、水を加えて混練することにより杯土を調製した。調製した杯 土を真空脱気した後、押出成形することによりハ-カム成形体を得た。得られたハ- カム成形体を乾燥後、最高温度 1400〜1430°Cの温度範囲で焼成することにより、 ハ-カム焼成体を得た。得られたハ-カム焼成体のセルのいずれかの端部に、巿松 模様状となるように目封止剤を詰めて再度焼成することにより、表 1に示す隔壁の細 孔構造を有する、直径 144mm、全長 152mmのハ-カム構造体 (実施例 1〜24、比 較例 1, 2)を作製した。作製したノ、二カム構造体のカーボン微粒子通過個数率の測 定結果を表 1に示す。なお、隔壁の細孔構造は、コージエライト化原料の化学組成、 造孔剤の粒子径、造孔剤の添加量等を適宜調整することにより調整した。また、目封 止部の目封止深さは、端面から 10mmであった。
[0078] [表 1]
Figure imgf000021_0001
[0079] (実施例 25)
コージエライト化原料の化学組成、造孔剤の粒子径、造孔剤の添加量等を適宜調 整したこと以外は、前述の実施例 1〜24、比較例 1、 2の場合と同様にして、表 2に示 す隔壁の細孔構造を有する、直径 144mm、全長 152mmのハ-カム構造体（実施 例 25)を作製した。作製したノヽ-カム構造体のカーボン微粒子通過個数率の測定結 果を表 2に示す。
[0080] (実施例 26, 27)
コージエライト化原料の化学組成、造孔剤の粒子径、造孔剤の添加量等を適宜調 整したこと、及び全体として同一の細孔径を有する隔壁を備えたハニカム構造体を予 め作製し、その後、より粒径の小さい原料で調製したスラリーに両端部の隔壁を浸漬 することによって両端部の隔壁にスラリーを含浸させたこと以外は、前述の実施例 1 〜24、比較例 1、 2の場合と同様にして、表 2に示す隔壁の細孔構造を有する、直径 144mm,全長 152mmのハ-カム構造体 (実施例 26, 27)を作製した。作製したハ 二カム構造体のカーボン微粒子通過個数率の測定結果を表 2に示す。
[0081] [表 2]
Figure imgf000023_0001
[0082] (実施例 28〜45、比較例 3, 4)
貴金属として白金 (Pt)を含有し、活性アルミナ、及び酸素吸蔵剤としてのセリアを 更に含有する触媒スラリーを調製した。吸引法により、実施例 1〜24、比較例 1、 2の ハ-カム構造体の隔壁内表面、及び細孔内表面に、調製した触媒スラリーのコート 層を形成した。次いで、加熱乾燥することにより、表 3に示す隔壁 (触媒層つき）の細 孔構造を有するハ-カム触媒体 (実施例 28〜45、比較例 3, 4)を作製した。作製し たハニカム触媒体のカーボン微粒子通過個数率の測定結果を表 3に示す。なお、ハ 二カム構造体 (担体） 1リットルあたりの貴金属（Pt)の量は 2gであった。また、ハ-カ ム構造体 (担体） 1リットルあたりの触媒スラリーのコート量は lOOgであった。
[0083] [表 3]
(¾室)ϋ00844648〜
Figure imgf000025_0001
実施例 25〜27のハ-カム構造体の隔壁内表面、及び細孔内表面に触媒スラリー のコート層を形成したこと以外は、前述の実施例 28〜45、比較例 3, 4の場合と同様 にして、表 4に示す隔壁 (触媒層つき)の細孔構造を有するハニカム触媒体 (実施例 46〜48)を作製した。作製したノヽ-カム触媒体のカーボン微粒子通過個数率の測 定結果を表 4に示す。
[表 4]
Figure imgf000027_0001
[0086] 作製したハニカム触媒体 (実施例 28 48、比較例 3, 4)の浄化指数、及び圧損増 加率を測定 '算出した結果を表 5に示す。また、圧損上昇、及び長期耐目詰まりの評 価結果を表 5に示す。
[0087] [表 5]
Figure imgf000028_0001
[0088] (実施例 49, 50、比較例 5, 6)
実施例 46と同様にしてハニカム触媒体 (実施例 49, 50、比較例 5, 6)を作製した。 作製したハニカム触媒体の等価直径 Dと全長 Lとの比 (LZD)を表 6に示す。
[0089] [表 6]
Figure imgf000029_0001
なお、実施例 20のハ-カム構造体の「 a」の算出に用いた各数値 (水銀圧、細孔径 (D)、細孔容積 (f) )を表 7に示す。各実施例及び比較例における「び」は、この実施 例 20と同様にして算出した。
[表 7]
Figure imgf000030_0001
(考察）
表 1〜 5に示すように、実施例 1〜 18のハ-カム構造体を用 、て作製した実施例 28 〜45のハニカム触媒体は、比較例 3, 4のハニカム触媒体に比して、浄ィ匕指数が高く 、優れた浄ィ匕性能を示すものであることが明らかである。また、実施例 28〜45のハ- カム触媒体は、比較例 3， 4のハニカム触媒体と比較した場合に、圧損上昇がなく、 圧損増加率が低ぐ更には長期耐目詰まりについても良好であることが明らかである 産業上の利用可能性
本発明のハニカム触媒体は、浄化効率に優れ、圧力損失が小さぐ限られた空間 であっても搭載可能なものである。従って、本発明のハ-カム触媒体は、例えば、自 動車用、建設機械用、及び産業用定置エンジン、並びに燃焼機器等から排出される 排ガスに含まれる被浄化成分の浄化に好適に用 、られる。

Claims

請求の範囲
[1] 二つの端面間を連通する複数のセルが形成されるように配置された、多数の細孔 を有する多孔質の隔壁と、
前記セルをいずれかの前記端面において目封止するように配置された目封止部と 、を備えたハ-カム構造体であって、
下記条件（1)を満たす燃焼排ガスに含まれるカーボン微粒子の通過個数率が、空 間速度 25000Zhで、 80%以上であるハ-カム構造体。
条件（1)：前記カーボン微粒子の平均粒子径が 0. 07-0. 2 /z m、粒子径 1 μ m以 上の前記カーボン微粒子の含有割合が、個数で 0. 1%以下、前記カーボン微粒子 の濃度が lOmgZm3である。
[2] 前記隔壁の画像最大距離平均が 43 μ m以上であり、
前記隔壁の、前記セルの長さ方向の両端部の画像最大距離平均が、前記セルの 長さ方向の中央部の画像最大距離平均の 80%以下である請求項 1に記載のハニカ ム構造体。
[3] 前記隔壁の画像最大距離平均が 43 μ m以上であり、
前記隔壁の、前記セルの長さ方向の両端部の画像最大距離平均が、前記セルの 長さ方向の中央部の画像最大距離平均の 60%以下である請求項 1に記載のハニカ ム構造体。
[4] 前記セルの連通方向の長さ（L)と等価直径 (D)との比 (LZD)が 0. 3以上、 0. 75 未満である請求項 1〜3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
[5] 前記隔壁の厚さが 0. 3〜0. 43mmであり、セル密度が 4〜46. 5個 Zcm2であり、 前記隔壁の画像最大距離平均が 250〜500 /z mであり、前記隔壁の気孔率が 55〜 65%である請求項 1〜4のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
[6] 前記隔壁の画像最大距離平均が、 250〜3000 μ mである請求項 1又は 2に記載 のハニカム構造体。
[7] 請求項 1〜6のいずれか一項に記載のハ-カム構造体と、
前記ハニカム構造体の前記隔壁の、少なくとも前記細孔の内表面に層状に担持さ れた、触媒を含有する触媒層と、を備えるとともに、 前記ハニカム構造体の前記隔壁に多数の触媒層担持細孔が形成されてなり、 下記条件（1)を満たす燃焼排ガスに含まれるカーボン微粒子の通過個数率が、空 間速度 25000Zhで、 80%以上であるハ-カム触媒体。
[8] 前記触媒層が担持された状態における前記隔壁の画像最大距離平均が 40 μ m以 上であり、
前記触媒層が担持された状態における前記隔壁の、前記セルの長さ方向の両端 部の画像最大距離平均が、
前記セルの長さ方向の中央部の画像最大距離平均の 80%以下である請求項 7に 記載のハニカム触媒体。
[9] 前記触媒層が担持された状態における前記隔壁の画像最大距離平均が 40 μ m以 上であり、
前記触媒層が担持された状態における前記隔壁の、前記セルの長さ方向の両端 部の画像最大距離平均が、前記セルの長さ方向の中央部の画像最大距離平均の 6 0%以下である請求項 7に記載のハニカム触媒体。
[10] 前記セルの連通方向の長さ（L)と等価直径 (D)との比 (LZD)が 0. 3以上、 0. 75 未満であり、前記隔壁の厚さが 0. 3〜0. 43mmであり、セル密度が 4〜46. 5個 Zc m2であり、前記隔壁の画像最大距離平均が 250〜500 /ζ πιであり、前記隔壁の気孔 率が 60〜80%であり、前記隔壁の細孔径分布の常用対数標準偏差 (細孔径分布 σ )が 0. 2〜0. 6である請求項 7〜9のいずれか一項に記載のハ-カム触媒体。
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