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JP5916255B2 - セラミックフィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関等の排気ガス中に含まれる固体微粒子を捕捉するためのセラミックフィルタに関する。
従来、例えば内燃機関等の排気ガス中に含まれる固体微粒子を捕捉するためのフィルタなどとして、所定方向に延伸するセルを多数備えたハニカムフィルタが用いられている。また、ハニカムフィルタでは、捕捉された固体微粒子や一酸化炭素（ＣＯ）などを分解するための白金（Ｐｔ）等の触媒を担持するために、表面にウォッシュコートにより例えばアルミナのコート材が塗布されている。
一方、特許文献１および特許文献２には、ウォッシュコートを用いることなく、触媒を担持するための層を形成する方法が開示されている。具体的には、特許文献１には、１０００℃〜１５００℃の温度に加熱してケイ化物の酸化膜を形成し、その酸化膜にアルミニウム含有金属化合物を塗布する技術が記載されている。また、特許文献２には、リン酸ジルコニウム等の４価金属酸性不溶性塩含有セラミック担体を構成する各粒子の表面に、アルミニウムを含有する金属化合物を塗布し、加熱処理を行うことで、アルミナ薄膜を形成する技術が記載されている。
日本国特許公報「特許第４６４２９５５号公報（２０１１年３月２日発行）」 日本国特許公報「特許第４４９８５７９号公報（２０１０年７月７日発行）」
白金等の触媒は、高温下での使用により、徐々にシンタリング（焼結凝集）が進行し、触媒機能が低下する。この問題を解決するために、ウォッシュコートによるコート材の塗布量を増やす一方、触媒の担持率を低下させてその分散度を高めることが考えられる。しかしながら、ウォッシュコートによる従来のセラミックでは、コート材の塗布量を増やすと、セラミックの通気孔を塞ぐことになり圧損上昇が生じる。そのため、塗布量を増やすことができず、触媒の分散性を高めることができない。
また、特許文献１および特許文献２では、ウォッシュコートを用いない方法が記載されているが、触媒を担持するための層を大量に形成する点について開示されておらず、触媒の分散度を十分に高めることができない。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒の分散度を高めることができるセラミックフィルタを実現することにある。
上記の課題を解決するために、本発明のセラミックフィルタは、セラミック粒子の焼結体である多孔質セラミック本体部と、上記セラミック粒子の表面に形成された、触媒担持のためのコート部とを備え、上記多孔質セラミック本体部は、水銀ポロシメータで測定される比表面積が０．５ｍ２／ｃｃ以上であり、上記コート部の量は１５ｇ／ｌ以上であることを特徴とする。
本発明によれば、触媒の分散度を高めることができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るセラミックフィルタを示す模式図である。 本発明に対する参考形態に係るセラミックフィルタを示す模式図である。 本実施形態に係るセラミックフィルタの多孔質セラミック本体部の電子顕微鏡写真である。 参考形態に係るセラミックフィルタの多孔質セラミック本体部の電子顕微鏡写真である。 実施例の多孔質セラミック本体部についての気孔径分布の測定結果を示す図である。 比較例の多孔質セラミック本体部についての気孔径分布の測定結果を示す図である。 実施例および比較例の顕微鏡写真またはＥＤＸマップを示す図であり、（ａ）は実施例２の電子顕微鏡写真、（ｂ）は実施例２の元素ＡｌのＥＤＸマップ、（ｃ）は実施例４の電子顕微鏡写真、（ｄ）は実施例４の元素ＡｌのＥＤＸマップ、（ｅ）は比較例１の電子顕微鏡写真、（ｆ）は比較例１の元素ＡｌのＥＤＸマップである。 圧力損失の変化を測定する試験装置を示す概略図である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るセラミックフィルタを示す模式図である。図１に示されるように、セラミックフィルタは、セラミック粒子１ａの焼結体である多孔質セラミック本体部１と、セラミック粒子１ａの表面に形成された、触媒担持用のコート部２とを備える。
多孔質セラミック本体部１は、水銀ポロシメータで測定される比表面積が０．５ｍ２／ｃｃ以上である。比表面積が０．５ｍ２／ｃｃ以上であることにより、コート部２が形成される単位体積あたりの面積が大きくなる。触媒は、単位体積あたり広い面積に形成されたコート部２に担持されるため、分散されて担持される。その結果、触媒の分散度を高めることができる。
図２は、本発明に対する参考形態に係るセラミックフィルタを示す模式図である。図２に示されるように、参考形態に係るセラミックフィルタは、セラミック粒子１０ａの焼結体である多孔質セラミック本体部１０と、セラミック粒子１ａの間に形成された、触媒担持用のコート部２０とを備える。多孔質セラミック本体部１０の比表面積は０．２ｍ２／ｃｃ程度であり、セラミック粒子１０ａ間の相対的に大きな気孔径を有する大気孔がほとんどを占めている。そのため、コート部２０は、大気孔を塞ぐように形成され、コート部２０を形成することによる圧力損失の上昇率が高くなる。また、コート部２０が大気孔に集中して存在し、凝集しやすくなるため、コート部２０に担持される触媒の分散性が低くなり、触媒性能も低くなる。
これに対し、本実施形態のセラミックフィルタでは、図１に示されるように、比表面積が０．５ｍ２／ｃｃ以上である多孔質セラミック本体部１を用いている。これにより、単位体積あたりのコート部２の表面積を広くするができ、触媒の分散性を高く維持し、触媒性能を向上させることができる。
また、後述するように、多孔質セラミック本体部１を柱状結晶で構成する場合、図１に示されるように、多孔質セラミック本体部１は、セラミック粒子１ａ間の相対的に大きな気孔径を有する大気孔とは別に、微細な小気孔を多く含むこととなる。
そのため、触媒担持用のコート部２は、微細な小気孔に充填され、セラミック粒子の表面に分散されて形成されることとなる。その結果、コート部２に担持される触媒も分散され、触媒全体の表面積が大きくなることで、触媒性能を向上させることができる。
また、コート部２は、微細な小気孔に充填されやすく、大気孔を塞ぐ確率が低くなる。このため、コート部２を形成することによる圧力損失の上昇率を低く抑えることができる。これにより、コート部２の量を増やし、コート部２に担持される触媒の分散をより高めることができる。
なお、多孔質セラミック本体部１は、１０μｍ以下の気孔径を有する気孔が全気孔の１０％以上であることが好ましい。これにより、コート部２を１０μｍ以下の小気孔に存在させることができ、大気孔が塞がり圧力損失が増大することをより一層防止することができる。
また、多孔質セラミック本体部１は、１０μｍ以下の気孔径を有する気孔が全気孔の５０％以下であることが好ましい。１０μｍ以下の気孔径を有する気孔が全気孔の５０％を超えると、セラミックフィルタの強度が低下する。
多孔質セラミック本体部１の材料としては、β型の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）系セラミックであることが好ましい。窒化ケイ素系セラミックは、窒化ケイ素を主成分とする多結晶体であり、Ｙ２Ｏ３やＭｇＯ等の各種の焼結助剤を含んでいてもよい。また、窒化ケイ素のケイ素と窒素の一部をそれぞれアルミニウムと酸素で置換したサイアロンも窒化ケイ素系セラミックスに含まれる。
図３は、β型の窒化ケイ素系セラミックの電子顕微鏡写真を示す図である。図３に示されるように、β型の窒化ケイ素系セラミックは、六方晶系の柱状結晶であり、この柱状結晶が集合した結晶塊によりセラミック粒子１ａが構成されている。そして、この結晶塊を多数有するとともに、それら多数の結晶塊同士が結合している。このように柱状結晶で構成されるため、比表面積が０．５ｍ２／ｃｃ以上の多孔質セラミック本体部１を生成することが可能となる。また、柱状結晶同士の間に小気孔を形成することができるとともに、結晶塊同士の間に大気孔を形成することが可能となる。
一方、図４は、本発明に対する参考形態に係るセラミックフィルタを構成する多孔質セラミック本体部の電子顕微鏡写真を示す図である。図４に示す多孔質セラミック本体部は、炭化珪素（ＳｉＣ）セラミックで構成されており、比表面積が０．５ｍ２／ｃｃ未満である。図４に示されるように、セラミック粒子同士の間の大気孔のみが存在しており、図３に示されるような微細な小気孔が存在しない。そのため、コート部は、セラミック粒子間の大気孔に存在することとなり、通気性が悪化するとともに、コート部の分散度が低くなることがわかる。
コート部２は、１５ｇ／ｌ以上の量だけ形成される。ここで、コート部２の量は、排気ガスが通過する通気路や気孔を含むセラミックフィルタ全体の体積であるかさ体積に対する重量である。例えば、軸方向に延伸し当該軸方向に垂直な断面において格子状に配置された多数のセルを備え、軸方向の両端面において端部が開孔した開孔セルと端部が封孔された封孔セルとが互い違いに配置されている構成のハニカム型のセラミックフィルタの場合、通気路となるセルや気孔を含むかさ体積に対するコート部の重量である。コート部が１５ｇ／ｌ以上であることにより、触媒の分散度がさらに高まり、高温下で使用しても触媒の凝集がおこりにくくなり、長期間触媒機能を持続させることができる。
ただし、コート部２を形成することによる多孔質セラミック本体部１の圧力損失の上昇率は、２０％以下であることが好ましい。圧力損失の上昇率が２０％を超えるほどコート部２の量を増やすと、セラミックフィルタの通気特性が低下するためである。
コート部２の材料としては、金属酸化物を主成分とし、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化セリウムおよび酸化ランタンの中の少なくとも１種を含むことが好ましい。これにより、触媒を担持することができる。
＜製造方法＞
＜多孔質セラミック本体部の製造方法＞
次に、図１に示すセラミックフィルタの製造方法について説明する。
まず、多孔質セラミック本体部１の製造方法について説明する。多孔質セラミック本体部１の製造方法としては、多孔質セラミック本体部１と同組成の原料粉末に焼結助剤を添加して焼結する常圧焼結法と、金属Ｓｉを原料粉末として、焼結助剤と造孔剤とを適宜添加し、第１段焼成で金属Ｓｉを窒化させ、第２段焼成で緻密化させるポスト反応焼結法とがある。
＜常圧焼結法＞
常圧焼結法では、以下のような工程で多孔質セラミック本体部１が製造される。
（１）：原料粉末、焼結助剤を含む原料を秤量・混合する。
（２）：上記の原料を、押出成形により、所定形状（例えば、φ１４４ｍｍ×１５０ｍｍのハニカム状の円筒体）に成形する。
ここで、ハニカム状の円筒体とは、所定方向に延伸するセルがセル仕切壁を介して互いに隣接するように多数配置され、上記各セルが延伸方向に貫通しているハニカム体である。
（３）：（２）で得られた成形体を焼結させる。
（４）：研磨、接合等の加工を行う。
なお、（１）において、原料粉末としては、焼結することにより柱状結晶が成長する粉末が好ましく、例えば、α型窒化ケイ素の粉末、α型窒化ケイ素とβ型窒化ケイ素の混合粉末である。ただし、その他の原料として、炭化ケイ素粉末、窒化ホウ素や、酸化セリア、酸化ジルコニウムなどの酸化物材料が混合されていてもかまわない。
焼結助剤としては、公知の物を使用でき、例えば希土類元素（イットリウムを含むランタノイド元素）の酸化物が用いられ、イットリウム（Ｙ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、などの酸化物を使用することが好ましい。また、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２などを用いることもできる。これらの焼結助剤は、単独または２種類以上を併用してもよい。なお、焼結助剤として、焼結時に酸化物となる希土類元素やアルカリ土類元素の化合物（炭酸塩など）を用いてもよい。さらに、金属Ｓｉを微量添加してもよい。
また、上述した焼結助剤に加えて、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどのアルミニウム化合物；さらにチタン、ジルコニウム、ハフニウムの酸化物または窒化物；などを、焼結助剤の一部として用いることも有効である。アルミニウム化合物は窒化ケイ素結晶粒間の結合力の強化に寄与する。これらの化合物は酸化物や窒化物として添加してもよいし、焼結時に酸化物や窒化物となる化合物を添加してもよい。
材料として、造孔剤を用いてよい。造孔剤としては、（３）の焼結工程において溶融または気化するものであれば、公知の物を採用できる。すなわち、造孔剤は加熱されて気孔が形成されるが、造孔剤は溶融することによって気孔を形成するものでも、気化することによって気孔を形成するものであってもよい。
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアルコール、ポリフェノール、パラフィンなどの樹脂；でんぷん、ナッツ殻、胡桃殻、コーンなどの植物系材料；黒鉛や炭素繊維などの炭素系材料、鉄等の金属系のバルーンを挙げる事ができる。造孔剤が樹脂の場合、１００℃以上、５００℃以下で通常、溶融し、植物系材料または炭素系材料の場合、約４００℃で一酸化炭素、二酸化炭素への酸化が生じて約８００℃で通常、気化する。
造孔剤の割合は、１０体積％以上、６０体積％以下であることが好ましい。１０体積％未満であると気孔の形成量が少なくなるからである。一方、６０体積％を超えると造孔剤の使用量に比例した効果が得られ難くなり、造孔剤を不要に消費することとなる。
また、（３）の焼結工程では、例えば、非酸化性雰囲気において、約１６００〜１８００℃に適当時間（例えば、約１〜３Ｈｒ）保持すればよい。
＜ポスト反応焼結法＞
一方、ポスト反応焼結法でも、上記と同様の（１）〜（４）の工程により多孔質セラミック本体部１が製造される。
ただし、（１）の工程では、原料粉末として、窒化させた後、高温にすることで柱状結晶が成長する金属Ｓｉ粉末を用いる。なお、焼結助剤および造孔剤については、＜常圧焼結法＞で述べた説明と同様である。
また、（３）の焼結工程では、脱脂後、窒素中において１０００〜１４５０℃で焼成することにより金属Ｓｉを窒化させ、その後、１７００〜１８００℃で焼成することにより緻密化させる。
上記のいずれの方法によっても、セラミック粒子１ａ間に大気孔が形成される。大気孔は、造孔剤があればさらに大きくなり、通気性がよくなる。また、柱状結晶を成長させる原料粉末を用いることにより、セラミック粒子の表面において柱状結晶間の微細な小気孔を形成させることができる。これにより、比表面積が０．５ｍ２／ｃｃ以上である多孔質セラミック本体部１を製造することができる。
＜コート部の形成方法＞
次に、多孔質セラミック本体部１に対してウォッシュコートによりコート部２を形成する。コート部２の形成方法としては、特に規定しないが、スラリー、コロイド、溶液を使う方法があり、それらをそれぞれ、スラリー法、コロイド法、溶液法とする。
＜スラリー法＞
コート部２の材料となる粒子を水等の溶媒と混ぜ、スラリー状にする。コート部２の材料としては、金属酸化物を主成分とし例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化セリウムおよび酸化ランタンなどがある。そして、多孔質セラミック本体部１をスラリーの中に浸漬させる。もしくは、多孔質セラミック本体部１にスラリーを流す。その後、エアーブローを行い、５００℃程度で熱処理を行う。これにより、溶媒が蒸発し、コート部２が形成される。
＜コロイド法＞
コート部２の材料となる粒子を水等の溶媒と混ぜ、ｐＨをコントロールすることにより、コロイド状にする。その後の処理は、スラリー法と同様である。
＜溶液法＞
酸化することでコート部２を構成する材料となる原料を水等の溶媒に溶かす。例えば、酸化アルミニウムのコート部２を形成する場合には、原料として、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウムを用いればよい。そして、多孔質セラミック本体部１を溶液の中に浸漬させる。もしくは、多孔質セラミック本体部１にスラリーを塗布する。その後、６００℃以上で熱処理を行うことで酸化させ、コート部２を形成する。
以上のように、本発明の一実施形態に係るセラミックフィルタは、セラミック粒子の焼結体である多孔質セラミック本体部と、上記セラミック粒子の表面に形成された、触媒担持のためのコート部とを備え、上記多孔質セラミック本体部は、水銀ポロシメータで測定される比表面積が０．５ｍ２／ｃｃ以上であり、上記コート部の量は１５ｇ／ｌ以上であることを特徴とする。ここで、コート部の量は、排気ガスが通過する通気路や気孔を含むセラミックフィルタ全体の体積であるかさ体積に対する重量である。
上記の構成によれば、比表面積が０．５ｍ２／ｃｃ以上であることにより、コート部が形成される単位体積あたりの面積が大きくなる。そして、その大きな比表面積に対して１５ｇ／ｌ以上の量のコート部を形成することができる。触媒は、単位体積あたり広い面積に形成されたコート部に担持されるため、分散されて担持される。その結果、触媒の分散度を高めることができる。これにより、高温下で使用しても触媒の凝集がおこりにくくなり、長期間触媒機能を持続させることができる。
さらに、本発明のセラミックフィルタにおいて、上記多孔質セラミック本体部は、１０μｍ以下の気孔径を有する気孔が全気孔の１０％以上であることが好ましい。
上記の構成によれば、１０μｍ以下の気孔径を有する小気孔は、一般に排気ガスの通気特性に対する寄与が小さい。一方、コート部は、通常、コート部の材料粉末をスラリー状やコロイド状、溶液のような液体状にしてセラミック粒子の表面に形成するので、上記の小気孔にも十分充填されやすい。そのため、１５ｇ／ｌ以上のコート部を形成したとしても、通気特性に対する寄与の小さい小気孔にコート部を存在させることができ、１０μｍ以上の気孔径を有する大気孔が塞がり圧力損失が増大することを防止することができる。
さらに、本発明のセラミックフィルタにおいて、上記コート部が形成される前後での圧力損失の上昇率が２０％以下であることが好ましい。上記の構成によれば、通気特性の低下を抑えることができる。
さらに、本発明のセラミックフィルタにおいて、上記多孔質セラミック本体部は、１０μｍ以下の気孔径を有する気孔が全気孔の５０％以下であることが好ましい。上記の構成によれば、セラミックフィルタの強度の低下を抑えることができる。
なお、上記コート部は、金属酸化物を主成分とし、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化セリウムおよび酸化ランタンの中の少なくとも１種を含む。
また、上記多孔質セラミック本体部の形態は、例えば、柱状結晶が集合した結晶塊を上記セラミック粒子として多数有し、当該結晶塊同士が結合したものである。また、上記多孔質セラミック本体部の材料は、例えば、窒化ケイ素系セラミックである。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
＜実施例１〜４＞
原料として、金属シリコン（Ｓｉ）４８質量％、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）１．３質量％、アルミナマグネシアスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）１．３質量％、β型窒化ケイ素（β―Ｓｉ３Ｎ４）２５質量％、造孔剤１３質量％、その他バインダーを１１．４質量％、準備し、以下の工程で多孔質セラミック本体部１を作製した。なお、粒子径が５０〜１００μｍ程度の金属シリコンおよび粒子径が１００μｍ程度のβ型窒化ケイ素を用いている。
１．上記原料を混合・混練する。
２．押出装置でハニカム状の円筒体を成形する。
３．脱脂後、窒素中で反応焼結を行う。焼成温度は、第１段焼成が１４００℃で行い、第２段焼成が１７００℃で行う。
４．研磨、接合等の加工を行う。
その後、コート部２の原料となる硝酸アルミニウムを水に溶かし、多孔質セラミック本体部１に塗布した。その後、６００℃で熱処理を行い、コート部２を形成した。ここでは、コート部２の量が１５ｇ／ｌの実施例１、２０ｇ／ｌの実施例２、４０ｇ／ｌの実施例３、６０ｇ／ｌの実施例４を作製した。
最後に、触媒である白金（Ｐｔ）粒子を、コート部２に担持させた。具体的には、所望量の白金を含むＰｔジニトロジアンミン硝酸溶液をコート部２に含浸担持した後、１２０℃で乾燥、さらに空気中５００℃で１ｈ焼成することにより、コート部２表面に粒子径１〜５ｎｍのＰｔ粒子を分散担持させた。
＜実施例５＞
原料に含まれる造孔剤を７質量％とし、第２段焼成の温度を１６００℃とすること以外は実施例３と同様の方法として実施例５を作製した。
＜実施例６＞
粒子径が５０μｍ以下の微細が金属シリコンおよび粒子径が５５０μｍ以下のβ型窒化ケイ素を用い、原料に含まれる造孔剤を２０質量％とすること以外は実施例３と同様の方法として実施例５を作製した。
＜実施例７＞
コート部２の原料として硝酸アルミニウムを水に溶かしたものではなく、チタンイソプロポキシドをイソプロピルアルコールに溶かしたものを用いること以外は実施例３と同様の方法として実施例７を作製した。
＜比較例１〜３＞
原料として、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末７０質量％、バインダー１０質量％、水２０質量％準備し、以下の工程で多孔質セラミック本体部１０を作製した。
１．上記原料を混合・混練する。
２．押出装置でハニカム状の円筒体を成形する。
３．脱脂後、２２００℃で焼成する。
４．研磨、接合等の加工を行う。
その後、コート部２０の原料となる硝酸アルミニウムを水に溶かし、多孔質セラミック本体部１０に塗布した。ここでは、コート部２０の量が２０ｇ／ｌの比較例１、４０ｇ／ｌの比較例２、６０ｇ／ｌの比較例３を作製した。
最後に、触媒である白金（Ｐｔ）粒子をコート部２０に担持させた。
実施例１〜７および比較例１〜３について、比表面積、全気孔に対する気孔径１０μｍ以下の気孔の体積比率である気孔率比、コート量、Ｐｔ量、圧力損失の上昇率、およびＰｔの分散度の評価結果を以下の表１に示す。
＜比表面積＞
コート部を形成する前の多孔質セラミック本体部について、水銀ポロシメータにより比表面積を測定したところ、表１で示されるように、実施例５では０．５ｍ２／ｃｃ、実施例１〜４，７では２．３ｍ２／ｃｃ、実施例６では２．５ｍ２／ｃｃ、比較例では０．２ｍ２／ｃｃであった。
＜気孔径分布＞
コート部を形成する前の多孔質セラミック本体部について、水銀圧入法により気孔径分布を測定した。
図５は、実施例１〜４、７の多孔質セラミック本体部１についての気孔径分布の測定結果を示す図である。また、図６は、比較例１〜３の多孔質セラミック本体部１０についての気孔径分布の測定結果を示す図である。
図５および図６に示されるように、比較例１〜３および実施例１〜４、７のいずれにおいても、１０μｍより大きい気孔径においてピークが見られる。このピークはセラミック粒子の間の大気孔によるものである。
一方、比較例１〜３では１０μｍ以下の気孔がほとんどみられないのに対し、実施例１〜４、７では１０μｍ以下の気孔が存在していることがわかる。これは、実施例では、セラミック粒子が柱状結晶の塊である結晶塊であり、柱状結晶間の微細な小気孔が多数存在するためである。
表１に示されるように、全気孔に対する１０μｍ以下の気孔径を有する気孔の比率は、実施例では１０体積％以上であり、特に実施例１〜４，６，７では３０体積％以上と、比較例１〜３に対して、１０μｍ以下の気孔径を有する気孔の比率が高いことがわかる。なお、全体積に対する気孔率は、実施例１〜４では６４．６％、比較例１〜３では４８．０％である。これは、小気孔の分だけ実施例では気孔が増えるためと推定される。
このような多孔質セラミック本体部にコート部を形成することにより、実施例では、図１に示されるようにコート部が柱状結晶間の微細な小気孔に充填され、圧力損失の上昇を防ぐことができるが、比較例では、図２に示されるようにセラミック粒子間の大気孔を塞ぐようにコート部が形成され、圧力損失の上昇を招きやすい。
なお、コート部が形成された多孔質セラミック本体部についても水銀圧入法により気孔径分布を測定したところ、比較例では、１０μｍ以上の気孔径を有する気孔の量が大きく減少しているのに対し、実施例では、主に１０μｍ以下の気孔径を有する気孔の量が大きく減少していることが確認された。また、コート部を形成することにより、１０μｍ以下の気孔径を有する気孔が増大する傾向が一部見られたが、これは、コート部を構成するγアルミナの粒子の比表面積が大きく、微細な気孔を有するためである。
＜コート部の分散性＞
実施例２，４および比較例１について、コート部を構成する元素Ａｌのマッピングを確認した。図７において、（ａ）は実施例２の電子顕微鏡写真、（ｂ）は実施例２の元素ＡｌのＥＤＸマップ、（ｃ）は実施例４の電子顕微鏡写真、（ｄ）は実施例４の元素ＡｌのＥＤＸマップ、（ｅ）は比較例１の電子顕微鏡写真、（ｆ）は比較例１の元素ＡｌのＥＤＸマップを示している。
図７に示されるように、実施例では、比較例に比べて、元素Ａｌの分散性が高いことが確認された。つまり、実施例においてコート部の分散性が高いことを意味する。これは、実施例の比表面積が大きく、１０μｍ以下の微細な小気孔が多数分散して存在することで、当該小気孔に充填されるコート部が均一に分散するからである。
このように、コート部の分散性が高いことから、コート部により担持される触媒も分散性が高くなる。
＜圧力損失の上昇率＞
図８に示す実験装置を用いて圧力損失を測定した。すなわち、３５×３５×１５０ｍｍ、セル密度２６０ｃｐｓｉ、壁厚１０ｍｉｌのハニカム状の試験片３に加工したハニカムフィルタＦを通気路４に配置して、空気を送ることにより、ハニカムフィルタＦ前後の差圧である圧力損失（ｋＰａ）を差力計５で測定した。ここでは、コート部を形成する前のハニカムフィルタと、コート部を形成した後のハニカムフィルタとの両方について圧力損失を測定し、コート部を形成することによる圧力損失の上昇率を算出した。
表１に示されるように、実施例では圧力損失の上昇率を低く抑えることが確認された。実施例では、圧力損失の上昇率を２０％以内に抑えるとしたとき、最大約７０ｇ／ｌのコート部を塗布することができる。
本発明は、内燃機関等の排気ガス中に含まれる固体微粒子を捕捉するためのフィルタに利用することができる。
１ 多孔質セラミック本体部
１ａ セラミック粒子
２ コート部

Claims (7)

  1. セラミック粒子の焼結体である多孔質セラミック本体部と、
    上記セラミック粒子の表面に形成された、触媒担持のためのコート部とを備え、
    上記多孔質セラミック本体部は、水銀ポロシメータで測定される比表面積が０．５ｍ２／ｃｃ以上であり、
    上記コート部の量は１５ｇ／ｌ以上であることを特徴とするセラミックフィルタ。
  2. 上記多孔質セラミック本体部は、１０μｍ以下の気孔径を有する気孔が全気孔の１０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックフィルタ。
  3. 上記コート部が形成される前後での圧力損失の上昇率が２０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のセラミックフィルタ。
  4. 上記多孔質セラミック本体部は、１０μｍ以下の気孔径を有する気孔が全気孔の５０％以下であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のセラミックフィルタ。
  5. 上記コート部は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化セリウムおよび酸化ランタンの中の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のセラミックフィルタ。
  6. 上記多孔質セラミック本体部の形態は、柱状結晶が集合した結晶塊を上記セラミック粒子として多数有し、当該結晶塊同士が結合したものであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のセラミックフィルタ。
  7. 上記多孔質セラミック本体部の材料は、窒化ケイ素系セラミックであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のセラミックフィルタ。
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