[发明专利]用基底涂层涂覆陶瓷催化剂载体的方法以及具有基底涂层的陶瓷催化剂载体

说明书

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§120，要求2011年3月30日提交的美国申请系列号第13/075,296号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

发明领域

本发明是用基底涂层涂覆陶瓷催化剂载体的方法，所述方法包括：提供包含至少一种聚乙烯醇均聚物和至少一种封端异氰酸酯交联剂的水性混合物；向陶瓷催化剂载体施涂该水性混合物的涂层；并使涂层干燥和固化。本发明还涉及具有基底涂层的陶瓷催化剂载体，其中所述基底涂层包含至少一种聚乙烯醇均聚物和至少一种封端异氰酸酯交联剂。

技术背景

陶瓷体，例如钛酸铝和堇青石陶瓷，可用于各种应用。例如，所述陶瓷体可用于废气环境的严苛条件中，包括例如用作催化转化器和柴油机微粒过滤器。在这些应用中过滤的众多的废气中的污染物包括例如烃和含氧化合物，后者包括例如氮氧化物（NOx）和一氧化碳（CO），还包括碳基烟炱和微粒物质。

陶瓷体具有很高的抗热震性，使它们能够耐受在应用过程中经历的很宽范围的温度变化,它们还具有可以用于柴油机微粒过滤器应用的其他有利性质,例如高孔隙率、低热膨胀系数(CTE)、耐灰反应（ash reaction），而且断裂模量(MOR)也足以用于预期的应用。

随着发动机控制方案变得越来越复杂，存在对于在陶瓷体或陶瓷催化剂载体上应用各种催化涂层，以控制烃类和/或氮氧化物排放的需求。但是，催化剂涂覆工艺对于陶瓷体或催化剂载体，例如多孔陶瓷的热性质的负面影响是众所周知的。例如，可能遇到的一个问题是，催化剂或催化剂载体涂层的氧化物组分，例如氧化铝，会在涂覆或固化过程中渗透进入陶瓷载体的微结构中，以可能会增加催化陶瓷的热膨胀系数的方式填充微结构，从而降低了耐热冲击性。

从而，存在一种改进陶瓷催化剂载体的设计和性能以及制备此类陶瓷催化剂载体的需求，例如提供足以对废气流进行有效催化处理的催化剂负载，同时维持催化功率器的高的透气性和低的热膨胀系数。

本发明的发明人发现了用包含至少一种聚乙烯醇均聚物和至少一种封端异氰酸酯交联剂的基底涂层来涂覆陶瓷催化剂载体的新型方法，以及具有包含至少一种聚乙烯醇均聚物和至少一种封端异氰酸酯交联剂的基底涂层的催化剂载体。在各个实施方式中，本发明的经涂覆的陶瓷催化剂载体可以提供足以进行有效催化处理的催化剂负载，同时不会对陶瓷载体的性质造成负面影响。

发明内容

根据本发明的详细描述和各个示例性实施方式，本发明涉及用基底涂层涂覆陶瓷催化剂载体的方法，所述方法包括：提供包含至少一种聚乙烯醇均聚物和至少一种封端异氰酸酯交联剂的水性混合物；向陶瓷催化剂载体施涂该水性混合物的涂层；并使涂层干燥和固化。

本发明还涉及具有基底涂层的催化剂载体，其中所述基底涂层包含至少一种聚乙烯醇均聚物和至少一种封端异氰酸酯交联剂。

发明详述

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是示例和说明性的，不构成对要求保护的发明的限制。本领域的技术人员通过考虑说明书和实施本文所述的本发明，将会明显看出本发明的其他实施方式。本说明书和实施例应仅仅视为示例,本发明真正的范围和精神由所附权利要求书来说明。

本文所用的“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个（一种）”，不应局限为“仅一个（一种）”，除非明确有相反的说明。因此，例如“所述聚乙烯醇均聚物”或“一种聚乙烯醇均聚物”是用来表示“至少一种聚乙烯醇均聚物”。

在各个实施方式中，本发明涉及用基底涂层涂覆陶瓷催化剂载体的方法，所述方法包括：提供包含至少一种聚乙烯醇均聚物和至少一种封端异氰酸酯交联剂的水性混合物；向陶瓷催化剂载体施涂该水性混合物的涂层；并使涂层干燥和固化。

本文所用术语“陶瓷催化剂载体”及其各种变形指的是要用催化材料涂覆的陶瓷体。陶瓷催化剂载体包括但不限于，由堇青石、钛酸铝复合物、多铝红柱石、碱性和碱土长石相以及碳化硅构成的那些。在至少一个实施方式中，陶瓷催化剂载体可以由钛酸铝、堇青石或碳化硅中的至少一种构成。术语“陶瓷催化剂载体”和“陶瓷体”在本文中可互换使用。

在至少一个实施方式中，陶瓷催化剂载体可以是多孔的，例如为陶瓷蜂窝体结构。在各个实施方式中，陶瓷催化剂载体的孔隙率可以在约30-70%的范围内，例如约40-60%或者40-50%。