本發(fā)明涉及多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體。更詳細(xì)而言，涉及能夠用于汽車(chē)廢氣凈化用催化劑載體等各種用途的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體。

背景技術(shù)：

以往，多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體被用于汽車(chē)廢氣凈化用催化劑載體、柴油機(jī)微粒除去過(guò)濾器或者燃燒裝置用蓄熱體等廣泛的用途。特別是多數(shù)使用具有隔壁的蜂窩形狀的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體(以下，稱(chēng)為“蜂窩結(jié)構(gòu)體”。)，該隔壁區(qū)劃形成多個(gè)隔室，即從一個(gè)端面延伸至另一個(gè)端面的流體的流路。該蜂窩結(jié)構(gòu)體是經(jīng)過(guò)擠壓成型工序和燒成工序制造而成的，該擠壓成型工序中，調(diào)制多個(gè)陶瓷原料并生坯化，得到成型原料，將該成型原料使用擠壓成型機(jī)進(jìn)行擠壓成型，該燒成工序中，使擠壓成型后的蜂窩成型體干燥后，在規(guī)定的燒成條件下進(jìn)行燒成。

作為構(gòu)成多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體的陶瓷材料，例如使用碳化硅、硅-碳化硅系復(fù)合材料、堇青石、多鋁紅柱石、氧化鋁、尖晶石、碳化硅-堇青石系復(fù)合材料、鋰鋁硅酸鹽及鈦酸鋁等。

此處，由堇青石質(zhì)形成的蜂窩結(jié)構(gòu)體具有耐沖擊性?xún)?yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁表面等的比表面積較小，所以無(wú)法擔(dān)載足夠量的催化劑，直接導(dǎo)致有時(shí)無(wú)法發(fā)揮較高的催化活性。因此，為了增大比表面積，將蜂窩結(jié)構(gòu)體用γ-氧化鋁進(jìn)行涂覆處理。由此，能夠增大比表面積，能夠?qū)⒂糜诎l(fā)揮較高的催化活性的足夠量的催化劑擔(dān)載于蜂窩結(jié)構(gòu)體(例如參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1。)。

另一方面，近年來(lái)，嚴(yán)格強(qiáng)化了針對(duì)由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等排出的尾氣的各種限制。因此，要求用作汽車(chē)廢氣凈化用催化劑載體的蜂窩結(jié)構(gòu)體等多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體高性能化。例如通過(guò)將蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁薄壁化來(lái)降低蜂窩結(jié)構(gòu)體整體的熱容量，迅速升溫至發(fā)揮催化劑的催化活性的溫度，或者，使隔壁為高氣孔率結(jié)構(gòu)。此處，如果蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率降低，則存在壓力損失增大而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗性能降低等問(wèn)題(參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。

此處，通過(guò)γ-氧化鋁來(lái)對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)體進(jìn)行涂覆處理有可能堵塞多孔質(zhì)性的隔壁而導(dǎo)致氣孔率降低。因此，研究無(wú)需通過(guò)γ-氧化鋁進(jìn)行涂覆處理而擔(dān)載足夠量的催化劑的方法。例如已知對(duì)堇青石質(zhì)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體進(jìn)行酸處理，于600℃～1000℃進(jìn)行熱處理后擔(dān)載催化劑成分(參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。由此，能夠增加比表面積，并且，能夠不需要通過(guò)γ-氧化鋁進(jìn)行涂覆處理(所謂“催化劑載體涂層”)的工序。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特許第4046925號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：國(guó)際公開(kāi)第2013/047908號(hào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本特公平5-40338號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

如上所述，涂覆處理γ-氧化鋁的方法會(huì)堵塞蜂窩結(jié)構(gòu)體(多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體)的氣孔而導(dǎo)致氣孔率降低。因此，具有壓力損失增大的問(wèn)題。

另一方面，如專(zhuān)利文獻(xiàn)3所示的、對(duì)多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體進(jìn)行酸處理及熱處理由于不需要通過(guò)γ-氧化鋁進(jìn)行涂覆處理，所以能夠?qū)崿F(xiàn)多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體的輕量化及耐熱沖擊性的提高。但是，有可能破壞堇青石質(zhì)的晶格自身，從而多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度有可能降低。因此，要求開(kāi)發(fā)出一種無(wú)需通過(guò)γ-氧化鋁進(jìn)行涂覆處理、并且不會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低就能夠擔(dān)載對(duì)于維持較高的催化活性而言足夠量的催化劑的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體。

因此，本發(fā)明是鑒于上述實(shí)際情況而完成的，其課題是提供一種能夠擔(dān)載對(duì)于維持催化活性而言足夠量的催化劑的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體。

根據(jù)本發(fā)明，提供解決上述課題的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體。

[1]一種多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體，其由多孔質(zhì)的陶瓷材料形成，且在結(jié)構(gòu)體內(nèi)部具有氣孔，其中，所述陶瓷材料包含二氧化鈰，所述二氧化鈰以被引入所述結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的狀態(tài)存在，并且，所述二氧化鈰的至少一部分暴露在所述氣孔的氣孔表面。

[2]根據(jù)上述[1]中記載的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體，其中，所述二氧化鈰在所述陶瓷材料中所占的比率為1.0質(zhì)量％～10.0質(zhì)量％的范圍。

[3]根據(jù)上述[1]或[2]中記載的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體，其中，所述陶瓷材料以堇青石質(zhì)或碳化硅質(zhì)中的任意一者為主成分。

[4]根據(jù)上述[1]～[3]中的任意一項(xiàng)中記載的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體，其中，所述多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體還包含分布在所述氣孔表面的鉑族元素的催化劑微粒，所述催化劑微粒的至少一部分擔(dān)載于暴露在所述氣孔表面的所述二氧化鈰的粒子。

[5]根據(jù)上述[4]中記載的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體，其中，所述鉑族元素的催化劑為鉑或鈀中的任意一者。

[6]根據(jù)上述[1]～[5]中的任意一項(xiàng)中記載的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體，其中，所述多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體為蜂窩結(jié)構(gòu)體。

根據(jù)本發(fā)明的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體，二氧化鈰暴露在氣孔表面，由此，催化劑粒子的一部分選擇性地?fù)?dān)載于該二氧化鈰。因此，能夠提高催化劑粒子的擔(dān)載性能，并且不需要對(duì)隔壁進(jìn)行涂覆。

附圖說(shuō)明

圖1是示意性地表示蜂窩結(jié)構(gòu)體的概略構(gòu)成之一例的立體圖。

圖2是示意性地表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁內(nèi)部的放大截面圖。

圖3是示意性地表示在暴露于氣孔表面的二氧化鈰的粒子上擔(dān)載有催化劑的狀態(tài)的放大截面圖。

圖4是表示暴露在氣孔表面的二氧化鈰粒子的比例與no2轉(zhuǎn)化率的相關(guān)關(guān)系的圖表。

圖5是表示比較例1、實(shí)施例1～3及實(shí)施例5的no2轉(zhuǎn)化率的圖表。

圖6是表示暴露在氣孔表面的二氧化鈰及擔(dān)載于二氧化鈰的粒子的催化劑微粒(鉑)的sem圖像。

符號(hào)說(shuō)明

1：蜂窩結(jié)構(gòu)體(多孔質(zhì)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體、多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體)、2a：一個(gè)端面、2b：另一個(gè)端面、3：隔室、4：隔壁、5：氣孔、5a：氣孔表面、6：粒子、7：催化劑微粒。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體并不限定于以下的實(shí)施方式，只要不脫離本發(fā)明的范圍，就可以實(shí)施各種設(shè)計(jì)的變更、修正及改良等。

如圖1所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體為具有格子狀的隔壁4的蜂窩形狀的大致圓柱狀的多孔質(zhì)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體1(以下，僅稱(chēng)為“蜂窩結(jié)構(gòu)體1”。)，該格子狀的隔壁4區(qū)劃形成隔室3，該隔室3形成為從一個(gè)端面2a延伸至另一個(gè)端面2b的流體的流路。此處，蜂窩結(jié)構(gòu)體1的隔壁4由多孔質(zhì)的陶瓷材料形成，在該隔壁4的內(nèi)部存在多個(gè)氣孔5(參照?qǐng)D2及圖3)。特別是二氧化鈰(ceo2)以被引入該多孔質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體1的結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的狀態(tài)存在，并且形成為該二氧化鈰中的至少一部分粒子6暴露在隔壁4的內(nèi)部的氣孔5的氣孔表面5a。

構(gòu)成蜂窩結(jié)構(gòu)體1(隔壁4)的陶瓷材料被假定為眾所周知的多孔質(zhì)材料，例如可以舉出包含碳化硅、硅-碳化硅(si/sic)系復(fù)合材料、堇青石、多鋁紅柱石、氧化鋁、尖晶石、碳化硅-堇青石系復(fù)合材料、鋰鋁硅酸鹽及鈦酸鋁等作為主成分的多孔質(zhì)材料。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體并不限定于上述的蜂窩結(jié)構(gòu)體1，可以為各種形狀。進(jìn)而，即便是具有蜂窩形狀的情況下，也并不限定于大致圓柱狀。

構(gòu)成本實(shí)施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體1的多孔質(zhì)的陶瓷材料中含有的二氧化鈰的比率(含有比率)為1.0質(zhì)量％～10.0質(zhì)量％的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選為2.5質(zhì)量％～6.0質(zhì)量％的范圍。二氧化鈰的比率低于1.0質(zhì)量％的情況下，暴露在氣孔表面5a的二氧化鈰的粒子6變少，從而通過(guò)后述的氣孔表面5a上的粒子6來(lái)?yè)?dān)載催化劑微粒7的量變少。結(jié)果，難以擔(dān)載對(duì)于得到較高的催化活性而言足夠量的催化劑。

另一方面，如果二氧化鈰的比率超過(guò)10.0質(zhì)量％，則暴露在氣孔表面5a的粒子6變多。因此，氣孔5的一部分會(huì)被暴露出來(lái)的粒子6堵塞，導(dǎo)致隔壁4的氣孔率降低，有可能產(chǎn)生壓力損失等不良情況。因此，二氧化鈰的比率限制在上述的規(guī)定范圍內(nèi)。

如上所述，本實(shí)施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體1形成為：二氧化鈰的粒子6暴露在形成于隔壁4的結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的多個(gè)氣孔5的表面。由此，催化劑微粒7的一部分選擇性地?fù)?dān)載于粒子6。即，無(wú)需通過(guò)以往的利用γ-氧化鋁進(jìn)行涂覆處理(催化劑載體涂層)來(lái)增大比表面積，就能夠容易地增加催化劑的擔(dān)載量。因此，不會(huì)因γ-氧化鋁的涂覆處理而產(chǎn)生壓力損失增大等不良情況。

本實(shí)施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體1除上述構(gòu)成以外，還包含分布在隔壁4的內(nèi)部的氣孔表面5a的鉑族元素(釕(ru)、銠(rh)、鈀(pd)、鋨(os)、銥(ir)及鉑(pt))的催化劑微粒7。此處，催化劑微粒7的至少一部分選擇性地?fù)?dān)載于暴露在氣孔表面5a的前述二氧化鈰的粒子6的粒子表面(參照?qǐng)D3及圖6)。此處，如圖3示意性所示，相對(duì)于催化劑微粒7而言，二氧化鈰的粒子6的粒徑一般較大。

此處，擔(dān)載于粒子6的催化劑微粒7如上所述為鉑族元素即可，沒(méi)有特別限定，特別優(yōu)選使用鉑(pt)或鈀(pd)。這些鉑或鈀從以往就通常被用作凈化處理no2時(shí)的催化劑。另外，如圖3所示，催化劑微粒7并不一定需要擔(dān)載于二氧化鈰的粒子6，其中的一部分可以直接擔(dān)載于氣孔5的氣孔表面5a。

根據(jù)本實(shí)施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體1，二氧化鈰在構(gòu)成該蜂窩結(jié)構(gòu)體1(隔壁4)的結(jié)構(gòu)體內(nèi)部(陶瓷材料中)以按規(guī)定的比率被引入的狀態(tài)存在，并且，該二氧化鈰的粒子6暴露在隔壁4的結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的氣孔表面5a，且鉑等催化劑微粒7的至少一部分選擇性地?fù)?dān)載于粒子6。由此，在暴露在氣孔表面5a的二氧化鈰的粒子6上擔(dān)載有許多催化劑微粒7。結(jié)果，將蜂窩結(jié)構(gòu)體1用作no2凈化處理等用的催化劑體的情況下，能夠通過(guò)所擔(dān)載的鉑等催化劑來(lái)發(fā)揮較高的催化活性，并且能夠提高no2的凈化率(轉(zhuǎn)化率)。因此，可以用作沒(méi)有壓力損失增大等不良情況的催化劑體。

以下，基于下述的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體(蜂窩結(jié)構(gòu)體)進(jìn)行說(shuō)明，但是，本發(fā)明的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體并不限定于這些實(shí)施例。

實(shí)施例

將構(gòu)成實(shí)施例1～5及比較例1～3的蜂窩結(jié)構(gòu)體的陶瓷材料(包含無(wú)機(jī)原料及其它原料)及其配合比率等示于下述表1。此處，實(shí)施例1～4及比較例1～3是陶瓷成分為堇青石質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體，實(shí)施例5是由硅/碳化硅質(zhì)(si/sic)的復(fù)合材料構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

表1

1.實(shí)施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作

(1)生坯的調(diào)制

將表1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的無(wú)機(jī)原料(滑石39.7質(zhì)量％、α-氧化鋁14.1質(zhì)量％、氫氧化鋁15.3質(zhì)量％、高嶺土17.5質(zhì)量％、二氧化硅10.7質(zhì)量％、二氧化鈰2.7質(zhì)量％)混合，相對(duì)于得到的無(wú)機(jī)原料100質(zhì)量份，加入作為其它原料的焦炭2.0質(zhì)量份、發(fā)泡樹(shù)脂5.4質(zhì)量份、吸水性樹(shù)脂1.5質(zhì)量份、甲基纖維素樹(shù)脂5.0質(zhì)量份。然后，使用捏合機(jī)混合10分鐘后，加入月桂酸鉀1質(zhì)量份、水33質(zhì)量份(表1中省略記載)。此處，上述的質(zhì)量份以混入焦炭等之前的無(wú)機(jī)原料100質(zhì)量份為基準(zhǔn)。進(jìn)而，使用捏合機(jī)混煉45分鐘，制作塑性的生坯。

(2)蜂窩成型體的制作

使用真空練泥機(jī)將得到的生坯成型為柱狀，然后，導(dǎo)入擠壓成型機(jī)而制作蜂窩狀的蜂窩成型體。此處，蜂窩成型體是蜂窩直徑50mm、隔壁厚度12mil(約0.3mm)、隔室密度300cpsi(cellpersquareinches：46.5隔室/cm²)、外周壁厚度約0.6mm，具備格子狀的隔壁，該格子狀的隔壁在內(nèi)部區(qū)劃形成多個(gè)隔室，即流體的流路。

(3)蜂窩成型體的干燥及燒成

對(duì)制作的蜂窩成型體進(jìn)行微波干燥，接下來(lái)，進(jìn)行熱風(fēng)干燥(80℃×12小時(shí))，然后，將蜂窩干燥體的兩端的端面切斷，以使干燥后的蜂窩干燥體的軸向長(zhǎng)度為60mm。然后，將蜂窩干燥體在大氣中于1400℃的燒成溫度進(jìn)行燒成處理，由此，制作未擔(dān)載催化劑的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

(4)催化劑的擔(dān)載

將得到的蜂窩結(jié)構(gòu)體在4.0質(zhì)量％的硝酸四氨合鉑水溶液中浸漬后，在大氣中于100℃的干燥溫度進(jìn)行4小時(shí)干燥。反復(fù)進(jìn)行上述的浸漬及干燥處理，直至鉑的重量增加量相對(duì)于原來(lái)的蜂窩結(jié)構(gòu)體為5g/l。然后，在大氣中于550℃的燒成溫度進(jìn)行燒成。由此，得到實(shí)施例1的堇青石質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

2.實(shí)施例2的蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作

將實(shí)施例1的無(wú)機(jī)原料中的二氧化硅的配合比率變更為8.4質(zhì)量％，將二氧化鈰的配合比率變更為5.0質(zhì)量％，除此以外，以與上述(1)～(4)相同的條件制作實(shí)施例2的堇青石質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

3.實(shí)施例3的蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作

將實(shí)施例2的燒成溫度變更為1375℃，除此以外，以相同的條件制作實(shí)施例3的堇青石質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

蜂窩成型體的制作、蜂窩成型體的干燥及燒成、催化劑的擔(dān)載

由于與實(shí)施例1、2相同，所以省略。由此，得到實(shí)施例3的堇青石質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

4.實(shí)施例4的蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作

(1)生坯的調(diào)制

將表1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的多種無(wú)機(jī)原料(氧化鎂11.9質(zhì)量％、α氧化鋁33.3質(zhì)量％、二氧化硅49.1質(zhì)量％、二氧化鈰5.7質(zhì)量％)混合，相對(duì)于得到的無(wú)機(jī)原料100質(zhì)量份，加入作為其它原料的焦炭2.0質(zhì)量份、發(fā)泡樹(shù)脂5.4質(zhì)量份、吸水性樹(shù)脂1.5質(zhì)量份、甲基纖維素樹(shù)脂5.0質(zhì)量份。然后，使用捏合機(jī)混合10分鐘后，加入月桂酸鉀1質(zhì)量份、水33質(zhì)量份(表1中省略記載)。此處，上述的質(zhì)量份的基準(zhǔn)與實(shí)施例1相同。進(jìn)而，使用捏合機(jī)混煉45分鐘，制作塑性的生坯。

(2)蜂窩成型體的制作、蜂窩成型體的干燥及燒成、催化劑的擔(dān)載

由于與實(shí)施例1、2相同，所以省略。但是，使鉑的催化劑量為1g/l。由此，得到實(shí)施例4的堇青石質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

5.實(shí)施例5的蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作

(1)生坯的調(diào)制

將表1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的兩種無(wú)機(jī)原料(碳化硅(sic)80質(zhì)量％、硅(si)20質(zhì)量％)混合，相對(duì)于得到的陶瓷材料100質(zhì)量份，加入氫氧化鋁0.4質(zhì)量份、碳酸鍶1.4質(zhì)量份、二氧化鈰5.0質(zhì)量份、淀粉3.5質(zhì)量份、甲基纖維素樹(shù)脂7.0質(zhì)量份。然后，使用捏合機(jī)混合10分鐘后，加入水27質(zhì)量份(表1中省略記載)。此處，上述的質(zhì)量份以碳化硅與硅的合計(jì)的陶瓷材料100質(zhì)量份為基準(zhǔn)。進(jìn)而，使用捏合機(jī)混煉45分鐘，制作塑性的生坯。

(2)蜂窩成型體的制作

由于與實(shí)施例1～4相同，所以省略。

(3)蜂窩成型體的干燥及燒成

對(duì)制作的蜂窩成型體進(jìn)行微波干燥，接下來(lái)，進(jìn)行熱風(fēng)干燥(80℃×12小時(shí))，然后，將蜂窩干燥體的兩端的端面切斷，以使干燥后的蜂窩干燥體的軸向長(zhǎng)度為60mm。然后，將蜂窩干燥體在氬氣氛下于1450℃的燒成溫度進(jìn)行燒成處理，由此，制作未擔(dān)載催化劑的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

(4)催化劑的擔(dān)載

將得到的蜂窩結(jié)構(gòu)體在4.0質(zhì)量％的硝酸四氨合鉑水溶液中浸漬后，在大氣中于100℃的干燥溫度進(jìn)行4小時(shí)干燥。反復(fù)進(jìn)行上述的浸漬及干燥處理，直至鉑的重量增加量相對(duì)于原來(lái)的蜂窩結(jié)構(gòu)體為5g/l。然后，在大氣中于550℃的燒成溫度進(jìn)行燒成。由此，得到實(shí)施例5的硅/碳化硅質(zhì)(si/sic)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

6.比較例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作

未添加二氧化鈰，使原料中的二氧化硅的配合比率為13.4質(zhì)量％，將燒成溫度設(shè)定為1425℃，除此以外，采用與實(shí)施例1相同的條件，由此，得到比較例1的堇青石質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

7.比較例2的蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作

未添加二氧化鈰，使原料中的配合比率為氧化鎂11.6質(zhì)量％、α-氧化鋁45.0質(zhì)量％、二氧化硅43.4質(zhì)量％，將燒成溫度變更為1425℃，除此以外，采用與實(shí)施例4相同的條件，由此，得到比較例2的堇青石質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

8.比較例3的蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作

(1)催化劑的調(diào)制

在水10g中加入4.0質(zhì)量％的硝酸四氨合鉑水溶液24g，用攪拌器攪拌30分鐘后，投入二氧化鈰粉末，在攪拌下，提高溫度而使水分蒸發(fā)。水分蒸發(fā)后，在大氣中于100℃的干燥溫度進(jìn)行4小時(shí)干燥，進(jìn)而，在大氣中于550℃的燒成溫度進(jìn)行1小時(shí)燒成。將燒成后得到的物質(zhì)過(guò)篩，由此，制成催化劑。

(2)催化劑的擔(dān)載

相對(duì)于水100g，加入得到的催化劑4.5g，用攪拌器攪拌，調(diào)制催化劑液后，將與比較例1同樣地制作的蜂窩結(jié)構(gòu)體浸漬在該催化劑液中，在大氣中于100℃的干燥溫度進(jìn)行4小時(shí)干燥。反復(fù)進(jìn)行上述浸漬及干燥處理，直至鉑的重量增加量相對(duì)于原來(lái)的蜂窩結(jié)構(gòu)體為1g/l。然后，在大氣中于550℃的燒成溫度進(jìn)行燒成。由此，得到比較例3的堇青石質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。

針對(duì)所制作的實(shí)施例1～5及比較例1～3的蜂窩結(jié)構(gòu)體，就no2轉(zhuǎn)化率、二氧化鈰(ceo2)的粒徑及暴露在氣孔表面的ceo2粒子的比例的各評(píng)價(jià)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)定。將測(cè)定結(jié)果匯總示于下述表2、圖4及圖5。應(yīng)予說(shuō)明，圖5給出pt催化劑量為5g/l時(shí)的比較，實(shí)施例4及比較例2、3省略圖示。

表2

9.評(píng)價(jià)項(xiàng)目(no2轉(zhuǎn)化率)

將通過(guò)上述操作制作的蜂窩結(jié)構(gòu)體(實(shí)施例1～5、比較例1～3)分別加工成直徑(＝φ)25.4mm×長(zhǎng)度(＝l)50.8mm的試樣片，將加工后的外周用與基材相同的材料被覆。以其為測(cè)定試樣，使用汽車(chē)廢氣分析裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)。此時(shí)，將上述測(cè)定試樣放置在升溫爐中的反應(yīng)管上，保持在250℃。另一方面，制作被調(diào)整為250℃的氣體溫度的no(一氧化氮)：200ppm、氧(o2)：10％的氮平衡的混合氣體，并導(dǎo)入放置在反應(yīng)管中的測(cè)定試樣中。此時(shí)，使用尾氣測(cè)定裝置(horiba制：mexa-6000ft)分析從測(cè)定試樣中排出的氣體(排出氣體)，測(cè)定各自的排出濃度(no濃度及no2濃度)?；跍y(cè)定結(jié)果，計(jì)算出no2轉(zhuǎn)化率(1-no濃度/(no濃度+no2濃度))。此處，鉑的擔(dān)載量為5g/l的情況下，將no2轉(zhuǎn)化率為45％以上的情形評(píng)價(jià)為“良”，將no2轉(zhuǎn)化率為30％以上且低于45％的情形評(píng)價(jià)為“合格(相當(dāng)于實(shí)施例)”及將no2轉(zhuǎn)化率低于30％的情形評(píng)價(jià)為“不合格(相當(dāng)于比較例)”。

10.評(píng)價(jià)項(xiàng)目(二氧化鈰粒徑)

通過(guò)圖像解析計(jì)算出二氧化鈰粒徑。將此處制作的蜂窩結(jié)構(gòu)體(多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體)用樹(shù)脂包裹后，使用金剛石漿料等進(jìn)行鏡面研磨，將鏡面研磨后的試樣用作圖像解析用的觀(guān)察試樣。通過(guò)掃描型電子顯微鏡以10000倍的倍率觀(guān)察該鏡面研磨后的截面研磨面，得到多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體的背散射電子圖像照片(微結(jié)構(gòu)圖像)。將得到的背散射電子圖像照片使用圖像解析軟件(商品名：image-pro0.7)調(diào)節(jié)對(duì)比度，區(qū)分出堇青石的區(qū)域和二氧化鈰的區(qū)域，并進(jìn)行二值化處理。通過(guò)該二值化處理確定各二氧化鈰的截面區(qū)域的輪廓，測(cè)定二氧化鈰粒徑。

11.暴露在氣孔表面的二氧化鈰(ceo2)粒子的比例

與上述10同樣地通過(guò)圖像解析進(jìn)行計(jì)算。此處，通過(guò)掃描型電子顯微鏡以750倍的倍率觀(guān)察鏡面研磨后的截面研磨面，得到多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體的背散射電子圖像照片(微結(jié)構(gòu)圖像)。使用與上述10同樣的圖像解析軟件進(jìn)行二值化處理，由此，確定各二氧化鈰的截面區(qū)域的輪廓，數(shù)出背散射電子圖像照片中的二氧化鈰的個(gè)數(shù)。進(jìn)而，數(shù)出與氣孔表面接觸的二氧化鈰的個(gè)數(shù)，計(jì)算出配置于(暴露在)氣孔表面的二氧化鈰的粒子的比例(％)、即、數(shù)出的配置于氣孔表面的二氧化鈰的個(gè)數(shù)/二氧化鈰的總個(gè)數(shù)×100％。此處，pt催化劑量為5g/l的情況下，將暴露在氣孔表面的二氧化鈰粒子的比例為10％以上的情形評(píng)價(jià)為“良”，將暴露在氣孔表面的二氧化鈰粒子的比例為3％以上且低于10％的情形評(píng)價(jià)為“合格(相當(dāng)于實(shí)施例)”及將暴露在氣孔表面的二氧化鈰粒子的比例低于3％的情形評(píng)價(jià)為“不合格(相當(dāng)于比較例)”(不包括實(shí)施例4。)。

12.評(píng)價(jià)結(jié)果的考察

如表2所示，確認(rèn)到：與不含有二氧化鈰的比較例1～3相比，含有二氧化鈰的實(shí)施例1～5表現(xiàn)出較高的no2轉(zhuǎn)化率(參照?qǐng)D5)。由此，顯示出二氧化鈰的一部分擔(dān)載有鉑而帶來(lái)的效果。另外，確認(rèn)到：暴露在氣孔表面的二氧化鈰粒子的比例為10％以上的情況下(實(shí)施例1、2、5)，no2轉(zhuǎn)化率高達(dá)50％以上(參照?qǐng)D4)。

由此說(shuō)明，二氧化鈰在氣孔表面暴露出來(lái)的比例越高，越有可能發(fā)揮出高催化性能。進(jìn)而確認(rèn)了：即便是像實(shí)施例5那樣碳化硅質(zhì)成分(si/sic)的多孔質(zhì)陶瓷材料也與堇青石質(zhì)同樣具有效果。另外，確認(rèn)了：像比較例3那樣僅將二氧化鈰用作催化劑，無(wú)法得到本發(fā)明的效果，必須是：二氧化鈰作為多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體的構(gòu)成成分以被包含(被引入)在結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的狀態(tài)存在，且其中的一部分暴露在氣孔表面。

關(guān)于本發(fā)明的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體，上述實(shí)施方式及實(shí)施例中給出了優(yōu)選的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體，但并不限定于此。例如可以包括：被引入結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的二氧化鈰的一部分被置換成稀土元素、過(guò)渡金屬元素而得到的其它金屬氧化物。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體可以?xún)?yōu)選用作汽車(chē)廢氣凈化用催化劑載體等催化劑載體。