DE10148072A1 - Keramikkatalysatorkörper, Keramikträger und ihre Herstellungsverfahren - Google Patents

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, die Katalysatorleistung eines Keramikträgers zu verbessern, der das direkte Aufbringen einer Katalysatorkomponente erlaubt, thermischen Abbau und dergleichen zu verhindern und die Haltbarkeit zu steigern. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung eines Katalysatorkörpers ein Katalysator auf einen Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren aufgebracht, die ein direktes Aufbringen des Katalysators auf die Grundkeramikoberfläche erlauben, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der Katalysatorteilchen auf höchstens 100 nm und vorzugsweise höchstens 50 nm eingestellt wird. Durch die Verringerung der Teilchengröße und dadurch, dass eine hochgradige Verteilung der Katalysatorteilchen ermöglicht wird, werden die Katalysatorteilchen zuverlässig in den mikroskopischen Poren zurückgehalten, wodurch eine Aggregation und ein thermischer Abbau unterdrückt werden, die durch Wärmeschwingungen und dergleichen hervorgerufen werden.

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Keramikkatalysatorkörper und einen Keramikträger, die zur katalytischen Reinigung von Kraftfahrzeugmotorabgasen verwendet werden, und ihre Herstellungsverfahren.

Als Katalysatoren zur Reinigung von Abgasen werden häufig Abgasreinigungskatalysatoren verwendet, bei denen eine aus hochgradig temperaturwechselbeständigem Cordierit bestehende monolithische Trägeroberfläche mit γ-Aluminiumoxid beschichtet und mit einem Edelmetall­ katalysator beladen ist. Der Grund für die Beschichtungs­ lage ist der, dass die spezifische Oberfläche des Cordierits zu gering wäre und daher nicht die erforder­ liche Menge der Katalysatorkomponente aufgenommen werden könnte, wenn allein Cordierit verwendet würde. Daher wird ein Material mit hoher spezifischer Oberfläche wie γ-Aluminiumoxid verwendet, um die Oberfläche des Trägers zu erhöhen.

Die Beschichtung der Zellenwand des Trägers mit γ-Aluminiumoxid führt jedoch aufgrund des erhöhten Gewichts leicht zu einer Erhöhung der Wärmekapazität. Obwohl in den letzten Jahren im Hinblick darauf Untersuchungen durchgeführt wurden, durch Verringerung der Zellenwanddicke die Wärmekapazität zu verringern, um den Katalysator frühzeitig aktivieren zu können, wird die entsprechende Wirkung durch die Beschichtungslage deutlich gemindert. Da außerdem die Öffnungsfläche jeder Zelle abnimmt, kommt es zu einem höheren Druckverlust, was zu dem Problem führt, dass sich der Wärmeausdehnungs­ koeffizient stärker erhöht, als wenn allein Cordierit verwendet würde.

In der Vergangenheit wurden daher Verfahren untersucht, mit denen sich die spezifische Oberfläche des Cordierits selbst verbessern lässt (z. B. in der japanischen Patent­ schrift Nr. 5-50338). Die vorgeschlagenen Verfahren waren jedoch nicht praxisgerecht, da sich infolge einer Schädigung des Cordieritkristallgitters durch Säure­ behandlung und Wärmebehandlung eine geringere Festigkeit ergab.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Keramikkatalysatorkörper, einen Keramikträger und Herstellungsverfahren dafür zu finden, die insofern praxisgerechter sind, als der Katalysator über eine lange Zeitdauer eine überragende Leistung zeigt.

Eine erste Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Keramikkatalysatorkörper vor, bei dem ein Katalysator auf einen Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren aufgebracht ist, die ein direktes Aufbringen des Katalysators auf die Grundkeramikoberfläche erlauben, und bei dem die durchschnittliche Teilchengröße der entsprechenden Katalysatorteilchen höchstens 100 nm beträgt.

Wegen der Bewegung und Aggregation von schwach an den Träger gebundenen Teilchen durch Wärmeschwingung und dergleichen kommt es zu einem Katalysatorabbau. Bei der angesprochenen erfindungsgemäßen Gestaltung wurde der Katalysator jedoch direkt in mikroskopische Poren in dem Keramikträger eingebracht und werden die Katalysator­ teilchen in den mikroskopischen Poren festgehalten, sodass die Katalysatorteilchengröße verringert werden kann, und kann insbesondere dann, wenn die durchschnitt­ liche Teilchengröße auf 100 nm oder weniger verringert wird, äußerst wirksam eine Bewegung der Teilchen verhindert werden. Darüber hinaus verbessert sich durch die starke Verteilung der mikroskopischen Katalysator­ teilchen auf der Trägeroberfläche die Katalysator­ leistung. Dementsprechend lässt sich der thermische Abbau verhindern und die Wärmebeständigkeit deutlich verbessern, so dass der Katalysator über eine lange Zeitdauer ein hohes Leistungsvermögen zeigt.

Bei einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die durchschnittliche Teilchengröße der Katalysatorteilchen höchstens 50 nm, was die Katalysatorleistung deutlich verbessert und gleichzeitig den thermischen Abbau verhindert.

Bei einer dritten Ausgestaltung der Erfindung setzen sich die Poren insbesondere aus einem Fehler im Keramik­ kristallgitter und/oder Mikrorissen in der Keramikober­ fläche und/oder Defiziten an den die Keramik bildenden Elementen zusammen. Diese Poren sind mit einem Durch­ messer oder einer Breite von höchstens 100 nm besonders klein und erlauben das Einbringen von Katalysator­ teilchen, ohne die Festigkeit der Grundkeramik zu beeinträchtigen.

Bei einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist die Breite der angesprochenen Mikrorisse auf höchstens 100 nm beschränkt, um die Trägerfestigkeit zu gewährleisten.

Bei einer fünften Ausgestaltung der Erfindung haben die Poren einen Durchmesser oder eine Breite, die höchstens 1000-mal so groß wie der Durchmesser der aufgebrachten Katalysatorionen ist, um das Aufbringen der Katalysator­ komponente zu erlauben und um gleichzeitig bei einer Anzahl der angesprochenen Poren von mindestens 1 × 10¹¹/L eine mit dem Stand der Technik vergleichbare Katalysator­ komponentenmenge aufbringen zu können.

Bei einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung wird für die Grundkeramik eine wärmebeständige Keramik mit beispielsweise Cordierit als Hauptkomponente verwendet. Wenn dabei ein Teil der das Cordierit bildenden Element­ bestandteile durch Metallelemente mit unterschiedlicher Valenz ersetzt wird, kommt es zu Sauerstofffehlern oder Gitterfehlern und können diese als die angesprochenen Poren verwendet werden.

Bei einer siebten Ausgestaltung der Erfindung setzen sich die angesprochenen Fehler aus einem solchen Sauerstoff­ fehler und/oder Gitterfehler zusammen. Wenn in dem Elementarkristallgitter des Cordierits wenigstens 4 × 10^-6% Cordieritkristalle mit mindestens einem der obigen Fehler enthalten sind, kann eine mit dem Stand der Technik vergleichbare Katalysatorkomponentenmenge aufgebracht werden.

Eine achte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren vor, die das direkte Aufbringen eines Katalysators auf die Grund­ keramikoberfläche erlauben, wobei die Grundkeramik als Hauptkomponente Cordierit und ein Elementbestandteile des Cordierits ersetzendes Metallelement enthält, das aus mindestens einem der Elemente Fe, Co, Ti, Zr, Ga, Ca, Y, Mo, Ge, W und Ce ausgewählt ist.

Bei einer neunten Ausgestaltung der Erfindung wird unter den spezifischen Elementbestandteilen des Cordierits als Ersatzelement für Si mindestens eines der Elemente Fe, Co, Ga, Mo oder W, als Ersatzelement für Al mindestens eines der Elemente Ti, Ge, Zr oder Mo und als Ersatz­ element für Mg mindestens eines der Elemente Fe, Ga, Ge, Mo, Ce oder W verwendet. Für den Fall, dass die angesprochenen Elementbestandteile durch diese bestimmten Metallelemente ersetzt werden, lässt sich hochwirksam eine durch thermischen Abbau verursachte Leistungs­ minderung verhindern.

Eine zehnte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren vor, die das direkte Aufbringen eines Katalysators auf die Grund­ keramikoberfläche erlauben, wobei die Grundkeramik als Hauptkomponente Cordierit enthält und ein die Element­ bestandteile des Cordierits ersetzendes Metallelement enthält, das mindestens ein aus den Übergangsmetallen ausgewähltes Element ist.

Bei einer elften Ausgestaltung der Erfindung wird für die angesprochenen Übergangsmetalle mindestens ein Metall aus der Gruppe Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Hf, Ta und W gewählt. Durch Einbringen eines Katalysators in die durch Austausch mit diesen Metallelementen gebildeten Poren zeigt der Katalysator ein gutes Leistungsvermögen.

Bei einer zwölften Ausgestaltung der Erfindung ist die große Anzahl Poren gleichmäßig auf der Grundkeramikober­ fläche verteilt. Da gleichzeitig die Katalysatorteilchen gleichmäßig auf der Trägeroberfläche verteilt werden, lässt sich die Katalysatorleistung verbessern.

Bei einer dreizehnten Ausgestaltung der Erfindung befindet sich die große Anzahl Poren konzentriert auf dem Oberflächenlagenabschnitt der Grundkeramik. Da Poren, die sich von der Oberfläche entfernt an tiefen Stellen befinden, keinen angemessenen Beitrag beim Aufbringen des Katalysators leisten und nur selten mit in den Träger eindringendem Gas in Kontakt kommen, wird dadurch, dass sich die als Poren dienenden Fehler und Risse usw. konzentriert auf dem Oberflächenlagenabschnitt des Grundmaterials befinden, die auf die Trägeroberfläche aufgebrachte Katalysatormenge erhöht und nimmt die Wahrscheinlichkeit zu, mit eingebrachtem Gas in Berührung zu kommen, wodurch die Katalysatorleistung verbessert wird.

Eine vierzehnte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Keramikkatalysatorkörper vor, bei dem auf den im Zusammenhang mit der achten bis zehnten Ausgestaltung der Erfindung beschriebenen Keramikträger ein Katalysator aufgebracht ist. Bei Verwendung des Keramikträgers gemäß der achten und neunten Ausgestaltung der Erfindung lässt sich wie gesagt wirksam die Leistung des Keramik­ katalysatorkörpers verbessern, und insbesondere bei Verwendung des Keramikträgers gemäß der zehnten Ausgestaltung der Erfindung lässt sich hochwirksam der thermische Abbau unterdrücken.

Bei einer fünfzehnten Ausgestaltung der Erfindung wurden bei dem Keramikkatalysatorkörper, der in Zusammenhang mit der ersten, dritten, vierten, sechsten, zwölften oder vierzehnten Ausgestaltung der Erfindung beschrieben wurde, vorab diejenigen Katalysatorteilchen von dem aufgebrachten Katalysator entfernt, die schwach an den Träger gebunden waren.

Durch das Entfernen der schwach gebundenen Katalysator­ teilchen wird die Katalysatorteilchenbewegung unterdrückt, wodurch es möglich wird, einer Abnahme der Katalysatorleistung entgegenzuwirken und das ursprüngliche Leistungsvermögen beizubehalten.

Eine sechzehnte Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikträgers mit einer großen Anzahl Poren vor, die das direkte Aufbringen eines Katalysators auf die Grundkeramikoberfläche erlauben, wobei für die Poren Fehler verwendet werden, die durch Ersetzen eines Teils der Elementbestandteile der Grund­ keramik durch Metallelemente unterschiedlicher Valenz gebildet wurden. Um den Keramikträger zu erhalten, wird die Grundkeramik gesintert, nachdem für die angesproche­ nen Poren zu dem Ausgangsmaterial der Grundkeramik eine Lösung der Metallelemente unterschiedlicher Valenz hinzugegeben und eingemischt wurde. Wenn die Lösung mit den hinzugegebenen Ersatzelementen verwendet wird, kann dadurch, dass die Ersatzelemente als Ionen hinzugegeben werden, der Durchmesser der Teilchen verringert und die Verteilung verbessert werden, wodurch das Katalysator­ leistungsvermögen stark verbessert wird.

Eine siebzehnte Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Herstellungsverfahren für einen Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren vor, die ein direktes Aufbringen eines Katalysators auf die Grundkeramikoberfläche erlauben, wobei für die Poren Fehler verwendet werden, die durch Ersetzen eines Teils der Elementbestandteile der Grundkeramik durch Metallelemente unterschiedlicher Valenz gebildet wurden. Nachdem das extrudierte Produkt der Grundkeramik getrocknet wurde, wird dazu ein die Metallelemente unterschiedlicher Valenz enthaltender Beschichtungsfilm auf die Oberfläche aufgebracht, woraufhin unter Erhalt des Keramikträgers ein Sintern folgt. Anstatt die Ersatzelemente während des Ansetzens der Ausgangsmaterialien für die Grundkeramik hinzu­ zugeben, kann also das extrudierte Erzeugnis getrocknet und danach eine die Metallelemente unterschiedlicher Valenz enthaltende Lösung auf die Oberfläche als Schicht aufgebracht werden. Dieser Beschichtungsfilm reagiert während des Sinterns und bildet die als Poren dienenden Fehler.

Eine achtzehnte Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Herstellungsverfahren für einen Keramikkatalysatorkörper vor, bei dem ein Katalysator auf einen Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren aufgebracht wird, die das direkte Aufbringen eines Katalysators die Grundkeramik­ oberfläche erlauben, und bei dem nach dem Aufbringen der Katalysatorteilchen diejenigen Katalysatorteilchen, die schwach mit dem Träger gebunden sind, durch Aufbringen chemischer, physikalischer oder elektromagnetischer Kraft entfernt werden. Wenn die aufgebrachten Katalysator­ teilchen mit schwacher Bindungskraft, die gegenüber einer durch Wärmeschwingung und dergleichen verursachten Bewegung anfällig sind, vorab entfernt werden, zeigt der Katalysator über eine lange Zeitdauer eine stabile Leistung und verbessert sich das Leistungsvermögen.

Es folgt eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen.

Fig. 1(a) zeigt eine grafische Darstellung des Zusammen­ hangs zwischen Katalysatorsintertemperatur und Katalysatorteilchengrößenverteilung, Fig. 1(b) eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Katalysatorsintertemperatur und Katalysatorteilchengröße und Fig. 1(c) eine grafische Darstellung des Zusammen­ hangs zwischen durchschnittlicher Katalysatorteilchen­ größe und 50%-Reinigungstemperatur.

Fig. 2 veranschaulicht ein Prüfverfahren, mit dem sich das Reinigungsvermögen beurteilen lässt.

Fig. 3 zeigt in grafischer Darstellung den Zusammenhang zwischen Elementbestandteilen und 50%-Reinigungs­ temperatur.

Fig. 4(a) veranschaulicht das Keramikträgererstellungs­ verfahren für den Fall in dem Trägeroberflächenlagen­ abschnitt konzentrierter Poren. Fig. 4(b) veranschaulicht Einzelheiten eines Verfahrens, bei dem auf dem Träger­ oberflächenlagenabschnitt ein Ersatzelemente enthaltender Beschichtungsfilm ausgebildet wird.

Es folgt eine ausführliche Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Bei der Erfindung wird ein Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren verwendet, die das direkte Aufbringen eines Katalysators auf die Grundkeramikoberfläche erlauben, und wird auf diesen Keramikträger ein Katalysator aufgebracht, um einen Keramikkatalysatorkörper zu erzielen. Für das Grundmaterial des Keramikträgers wird vorzugsweise eine Keramik verwendet, die als Haupt­ komponente Cordierit enthält, dessen theoretische Zusammensetzung 2MgO.2Al₂O₃.5SiO₂ entspricht. Das Ganze wird zu einem Wabenaufbau geformt, um den Keramikträger zu erhalten. Zusätzlich zum Cordierit können auch Keramiken wie Aluminiumoxid, Spinell, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Mullit, Siliciumoxid-Aluminiumoxid, Zeolith, Zirconiumoxid, Siliciumnitrid und Zirconium­ phosphat verwendet werden. Abgesehen davon ist der Aufbau nicht auf einen Wabenaufbau beschränkt, sondern es können auch andere Formen zum Einsatz kommen, wie etwa Pellets, Pulver, Schaum, Hohlfasern und Fasern.

Der Keramikträger weist eine große Anzahl Poren auf, die das direkte Aufbringen eines Katalysators auf die Grund­ keramikoberfläche erlauben. Diese Poren setzen sich insbesondere aus Fehlern innerhalb des Keramikkristall­ gitters (Sauerstofffehlern oder Gitterfehlern) und/oder Mikrorissen in der Keramikoberfläche und/oder Defiziten an den die Keramik bildenden Elementen zusammen und erlauben das Aufbringen einer Katalysatorkomponente, ohne eine Beschichtungslage mit hoher spezifischer Oberfläche wie etwa aus γ-Aluminiumoxid zu bilden. Da der Durch­ messer der aufgebrachten Katalysatorionen normalerweise etwa 0,1 nm beträgt, lassen sich die Katalysator­ komponentenionen problemlos aufbringen, wenn die an der Oberfläche des Cordierits gebildeten Poren einen Durchmesser oder eine Breite von mindestens 0,1 nm aufweisen. Der Durchmesser oder die Breite der Poren sollte dabei vorzugsweise so klein wie möglich sein, damit die Festigkeit der Keramik gewährleistet ist, und sollte höchstens 1000-mal so groß wie der Durchmesser der Katalysatorkomponentenionen (100 nm) und somit vorzugs­ weise 1- bis 1000-mal so groß (0,1 bis 100 nm) sein. Die Tiefe der Poren ist vorzugsweise mindestens ½-mal so groß wie ihr Durchmesser, um die Katalysatorkomponenten­ ionen halten zu können. Um bei Poren dieser Größe eine Katalysatorkomponentenmenge aufbringen zu können, die gleich der aus dem Stand der Technik bekannten Menge ist (1,5 g/L), sollte die Porenanzahl wenigstens 1 × 10¹¹/L, vorzugsweise wenigstens 1 × 10¹⁶/L und besser noch wenigstens 1 × 10¹⁷/L betragen.

Diejenigen Poren in der Keramikoberfläche, die Fehlern im Kristallgitter entsprechen, sind Sauerstofffehler und Gitterfehler (metallfreie Gitterstelle und Gitter­ dehnung). Sauerstofffehler sind Fehler, die durch einen Sauerstoffmangel bei der Bildung des Keramikkristall­ gitters hervorgerufen werden, und erlauben das Einbringen einer Katalysatorkomponente in die durch die Sauerstoff­ evakuierung gebildeten Poren. Kristallfehler sind Fehler, die durch das Einbringen von Sauerstoff über die zur Bildung des Keramikkristallgitters erforderliche Menge hinaus hervorgerufen werden, und erlauben das Einbringen einer Katalysatorkomponente in die durch die Dehnung des Kristallgitters und die metallfreien Gitterstellen gebildeten Poren.

Wenn der Cordieritwabenaufbau in dem Elementarkristall­ gitter wenigstens 4 × 10^-6% und vorzugsweise wenigstens 4 × 10^-5% Sauerstofffehler und/oder Gitterfehler enthält oder wenn er wenigstens 4 × 10^-8 und vorzugsweise wenigstens 4 × 10^-7 Sauerstoffdefekte und/oder Gitter­ defekte pro Elementarkristallgitter enthält, ist die Anzahl der Poren in dem Keramikträger größer oder gleich der angesprochenen erforderlichen Anzahl. Im Folgenden wird eine ausführliche Erläuterung der Poren und ihres Ausbildungsverfahrens gegeben.

Um in dem Kristallgitter einen Sauerstofffehler zu bilden, wird wie in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-104994 beschrieben ein Cordieritrohmaterial angesetzt, das eine Si-Quelle, eine Al-Quelle und eine Mg-Quelle enthält, und kann, nachdem entfettet wurde, ein Verfahren zum Einsatz kommen, bei dem in einem Sinter­ schritt (1) die Sinteratmosphäre zu einem geringeren Druck oder zu einer reduzierenden Atmosphäre hin geändert wird und bei dem entweder (2) in der Sinteratmosphäre oder dem Ausgangsrohmaterial ein Sauerstoffdefizit eingestellt wird, indem für mindestens einen Teil des Rohmaterials eine nicht Sauerstoff enthaltende Verbindung verwendet und in einer Atmosphäre mit geringer Sauer­ stoffkonzentration gesintert wird, oder (3) mindestens ein Elementbestandteil der Keramik außer Sauerstoff durch die Reduktion gegen ein Element mit geringerer Valenz ausgetauscht wird. Da im Fall von Cordierit die Element­ bestandteile eine positive Ladung der Art Si (4+), Al (3+) und Mg (2+) haben, kommt es, wenn diese durch ein Element geringerer Valenz ersetzt werden, entsprechend der Valenzdifferenz mit dem ersetzenden Element und entsprechend der ersetzten Menge zu einem Defizit an positiver Ladung. Dabei wird Sauerstoff mit einer negativen Ladung (2-) freigegeben, um die elektrische Neutralität des Kristallgitters zu wahren, was zur Bildung eines Sauerstofffehlers führt.

Abgesehen davon lassen sich Gitterfehler durch (4) Ersetzen eines Teils der Keramikelementbestandteile außer Sauerstoff durch ein Element mit höherer Valenz als diese Elemente bilden. Wenn zumindest ein Teil der Element­ bestandteile Si, Al und Mg des Cordierits durch ein Element mit höherer Valenz als diese Elemente ersetzt wird, kommt es entsprechend der Valenzdifferenz mit den ersetzten Elementen und entsprechend der ersetzten Menge zu einer überschüssigen positiven Ladung. Dabei wird über die notwendige Menge hinaus Sauerstoff mit negativer Ladung (2-) eingebaut, um die elektrische Neutralität des Kristallgitters zu wahren. Der eingebaute Sauerstoff wirkt dann als Hindernis und verhindert, dass sich das Cordieritkristallgitter richtig anordnet, was eine Gitterdehnung hervorruft. Um die elektrische Neutralität zu wahren, kann alternativ auch ein Teil des Si, Al und Mg freigegeben werden, was zur Ausbildung von Löchern führt. Die Sinteratmosphäre stellt in diesem Fall eine Luftatmosphäre dar, die für eine angemessene Sauerstoff­ zufuhr sorgt.

Da davon ausgegangen werden kann, dass die Größe dieser Fehler in der Größenordnung von mehreren Ångström oder weniger liegt, lassen sie sich nicht mit herkömmlichen Messverfahren für die spezifische Oberfläche, wie etwa mit dem BET-Verfahren, das Stickstoffmoleküle verwendet, als spezifische Oberfläche messen.

Für die Metallelemente, die die Elementbestandteile des Cordierits ersetzen, kann mindestens ein Übergangsmetall verwendet werden, das beispielsweise aus der aus Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Hf, Ta und W bestehenden Gruppe ausgewählt wird. Unter den Elementbestandteilen des Cordierits wird als Ersatzelement für Si besser noch mindestens eines der Elemente Fe, Co, Ga, Mo und W, als Ersatzelement für Al mindestens eines der Elemente Ti, Ge, Zr und Mo und als Ersatzelement für Mg mindestens eines der Elemente Fe, Ga, Ge, Mo, Ce und W ausgewählt. Für den Fall, dass die angesprochenen Elementbestandteile durch die angegebenen Metallelemente ersetzt werden, lässt sich hochwirksam verhindern, dass es durch thermischen Abbau zu einer Abnahme des Leistungsvermögens kommt.

Die Anzahl an Sauerstofffehlern und Gitterfehlern steht mit der in dem Cordieritwabenaufbau enthaltenen Sauer­ stoffmenge im Zusammenhang, wobei die Sauerstoffmenge weniger als 47 Gew.-% (Sauerstofffehler) oder mehr als 48 Gew.-% (Gitterfehler) betragen sollte, um die angesprochene erforderliche Katalysatorkomponentenmenge aufbringen zu können. Wenn die Sauerstoffmenge durch die Bildung von Sauerstofffehlern weniger als 47 Gew.-% beträgt, ist die Anzahl an in dem Cordieritelementar­ kristallgitter enthaltenen Sauerstoffionen kleiner als 17,2 und beträgt die Gitterkonstante der b₀-Achse des Cordieritkristalls weniger als 16,99. Wenn die Sauer­ stoffmenge dagegen durch die Bildung von Gitterfehlern auf über 48 Gew.-% ansteigt, ist die Anzahl der in dem Cordieritelementarkristallgitter enthaltenen Sauerstoff­ atome größer als 17,6 und beträgt die Gitterkonstante der b₀-Achse des Cordieritkristalls weniger oder mehr als 16,99.

Als Poren, in die der Katalysator eingebracht werden kann, lassen sich auf der Keramikoberfläche durch Aufbringen einer Temperaturwechselbelastung oder durch Stoßwellen eine große Anzahl Mikrorisse in der amorphen Phase und/oder Kristallphase der Cordieritwabenstruktur erzeugen. Die Risse sollten klein sein, damit die Festigkeit des Wabenaufbaus gewährleistet ist, und höchstens etwa 100 nm und vorzugsweise höchstens etwa 10 nm breit sein.

Um die Temperaturwechselbelastung aufzubringen, kann der Cordieritwabenaufbau erhitzt und anschließend rasch abgekühlt werden. Die Temperaturwechselbelastung sollte nach der Ausbildung der Cordieritkristallphase und der amorphen Phase in dem Cordieritwabenaufbau aufgebracht werden und kann entsprechend dem üblichen Verfahren nach dem Ansetzen und Entfetten eines eine Si-Quelle, eine Al- Quelle und eine Mg-Quelle enthaltenden Rohmaterials für das Cordierit erfolgen, entweder indem das sich ergebende Material gesintert und der sich ergebende Cordieritwaben­ aufbau erneut auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt und anschließend rasch abgekühlt wird oder indem das Material gesintert und dann in einem Kühlvorgang von einer vorgeschriebenen Temperatur rasch abgekühlt wird. Beim Ausbilden der Risse durch die Temperaturwechsel­ belastung sollte die Differenz zwischen der Erwärmungs­ temperatur und der Temperatur nach dem raschen Abkühlen (Temperaturwechselbelastungsdifferenz) normalerweise etwa 80°C oder mehr betragen, wobei die Risse um so größer werden, je größer die Temperaturwechselbelastungs­ differenz ist. Da sich jedoch die Form des Wabenaufbaus bei übermäßig großen Rissen kaum halten lässt, sollte die Temperaturwechselbelastungsdifferenz höchstens etwa 900°C betragen.

Die amorphe Phase liegt bei dem Cordieritwabenaufbau in Form einer Schicht um die Kristallphase vor. Wenn durch Erwärmen des Cordieritwabenaufbaus und anschließendes rasches Abkühlen eine Temperaturwechselbelastung aufgebracht wird, kommt es aufgrund der Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der amorphen Phase und der Kristallphase zu einer Wärmespannung, die dieser Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten entspricht, und wirkt die Temperaturdifferenz der Temperaturwechselbelastung nahe der Grenzfläche zwischen der amorphen Phase und der kristallinen Phase. Wenn die amorphe Phase oder kristalline Phase der Wärmespannung nicht mehr widerstehen kann, bilden sich Mikrorisse. Der Umfang der Mikrorissbildung kann durch die Menge der amorphen Phase gesteuert werden, wobei der Umfang der Rissbildung dadurch gesteigert werden kann, dass eine größere Menge Spurenelemente (wie Alkalimetallelemente oder Erdalkalimetallelemente) als üblich zu dem Roh­ material gegeben wird, von denen ausgegangen wird, dass sie die Bildung der amorphen Phase unterstützen. Anstelle einer Temperaturwechselbelastung können auch Stoßwellen wie etwa Ultraschallwellen oder Schwingungen aufgebracht werden. Dabei bilden sich die Mikrorisse, wenn Abschnitte geringer Festigkeit in dem Cordieritaufbau der Energie den Stoßwellen nicht länger widerstehen können. Der Umfang der Mikrorissbildung kann in diesem Fall durch die Energie der Stoßwellen gesteuert werden.

Poren, in die ein Katalysator eingebracht werden kann, lassen sich auch durch Defizite an den die Keramik bildenden Elemente bilden, indem die Cordieritelement­ bestandteile und Verunreinigungen durch ein Flüssig­ phasenverfahren ausgewaschen werden. Die Defizite lassen sich beispielsweise dadurch bilden, dass Metallelemente wie etwa Mg oder Al in dem Cordieritkristall, in der amorphen Phase enthaltene Alkalimetallelemente oder Erdalkalimetallelemente oder die amorphe Phase selbst in Wasser mit hoher Temperatur und hohem Druck, in einem überkritischen Fluid oder in einer Lösung wie etwa einer Alkalilösung ausgewaschen werden. Dabei bilden diese Elementdefizite Poren, in die ein Katalysator aufgenommen werden kann. Wahlweise lassen sich die Defizite auch chemisch oder physikalisch durch ein Dampfphasenverfahren erzeugen. Ein Beispiel für das chemische Verfahren ist Trockenätzen, während ein Beispiel für das physikalische Verfahren Sputterätzen ist. Die Porenmenge lässt sich durch die Ätzzeit oder die zugeführte Energie steuern.

Ein Keramikkörper, bei dem eine Katalysatorkomponente direkt auf ein Keramiksubstrat aufgebracht wurde, in dessen Oberfläche auf die vorstehend beschriebene Weise eine große Anzahl Poren ausgebildet worden sind, lässt sich vorzugsweise als Motorabgasreinigungskatalysator verwenden. In diesem Fall werden als Katalysator­ komponente normalerweise Edelmetallkatalysatoren wie Pt, Pd und Rh verwendet. Natürlich kann auch ein Cokataly­ sator wie etwa CeO₂ verwendet werden. Obwohl Wasser als Lösungsmittel zum Aufbringen der Katalysatorkomponente verwendet werden kann, ist es besser, ein Lösungsmittel mit geringerer Oberflächenspannung als Wasser zu verwenden, wie etwa Ethanol oder ein anderes auf Alkohol basierendes Lösungsmittel, da die in dem erfindungs­ gemäßen Keramikträger ausgebildeten Fehler, Risse und anderen Porenformen mikroskopisch sind. Da Lösungsmittel mit hoher Oberflächenspannung wie etwa Wasser die Tendenz haben, nur schwer in die Poren einzudringen, kann es zu Fällen kommen, in denen die Poren nicht ausreichend genutzt werden. Bei Verwendung eines Lösungsmittels mit geringer Oberflächenspannung kann das Lösungsmittel jedoch auch in mikroskopische Poren eindringen, wodurch eine volle Nutzung der Poren ermöglicht wird und sich 0,5 g/L oder mehr Katalysatorkomponente einbringen lässt.

Die eingebrachten Katalysatorteilchen sollten dabei in Form von feinen Teilchen vorliegen, damit sich die Katalysatorleistung des Keramikkatalysatorkörpers verbessert, die thermische Abbau unterdrückt wird und sich die Wärmebeständigkeit verbessert. Zwar kommt es bedingt durch Wärmeschwingungen und dergleichen aufgrund der Bewegung und Aggregation von schwach an den Träger gebundenen Teilchen zu einem thermischen Abbau, doch ist die Trägeroberfläche bei der erfindungsgemäßen Gestaltung, bei der der Katalysator direkt in mikroskopische Poren in der Oberfläche eines Keramik­ trägers eingebracht ist, eher flach, ist der Abstand zwischen Katalysatorteilchen eher kurz oder schreitet der Abbau während der Bewegung der schwach gebundenen Teilchen durch die Bewegung der angrenzenden Katalysator­ teilchen leicht fort. Indem die Feinheit der Katalysator­ teilchen erhöht und diese feinen Teilchen hochgradig verteilt werden, während die Mehrheit dieser feinen Teilchen sicher in den Poren gehalten wird, lässt sich demnach das Katalysatorleistungsvermögen steigern und der Abbau unterdrücken. Wenn die durchschnittliche Teilchen­ größe der Katalysatorteilchen höchstens 100 nm und vorzugsweise höchstens 50 nm beträgt, werden im Einzelnen beinahe alle aufgebrachten Teilchen in den Poren eingefangen und bewegen sich nicht. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser liegt besser noch im Bereich von 10 bis 35 nm. Abgesehen davon sollte sich die Teilchen­ größenverteilung der Katalysatorteilchen einer Normal­ verteilung nähern, wobei es um so besser ist, je geringer die Abweichungen der Teilchengröße sind.

Die Teilchengröße der Katalysatorteilchen lässt sich durch Einstellen der Temperatur steuern, wenn die Katalysatorkomponente auf den Keramikträger gebracht und gesintert wird. Fig. 1(a) zeigt die Teilchengrößen­ verteilung nach der Aufbringung von Pt und Rh auf einen Keramikträger, der als Poren dienende Fehler aufwies, die erzeugt worden waren, indem ein Teil des Al als Element­ bestandteil des Cordieritwabenaufbaus durch W ersetzt worden war, woraufhin ein Sintern bei verschiedenen Temperaturen erfolgt war. Der Keramikträger wurde dadurch erhalten, dass unter den aus Talk, Kaolin, Aluminiumoxid usw. bestehenden Cordieritrohmaterialien 10 Gew.-% der Al-Quelle durch eine W-Verbindung unterschiedlicher Valenz ersetzt wurde und die sich unter Zugabe von Bindemittel usw. ergebende Mischung zu einer Wabenform geformt, (6 Stunden lang bei 90°C) getrocknet und 2,5 Stunden lang bei 1300°C und mehr gesintert wurde. Nach einem Eintauchen in eine Pt und Rh enthaltende Lösung und einem Trocknen wurde das sich ergebende Erzeugnis bei 600°C oder 800°C gesintert, woraufhin die jeweiligen Teilchengrößenverteilungen ermittelt und mit einem herkömmlichen Dreiwegekatalysator (bei dem der Katalysator auf eine γ-Aluminiumoxidbeschichtungslage aufgebracht war) verglichen wurden. Nach dem Sintern bei 600°C betrug die aufgebrachte Katalysatormenge 1,8 g/L Pt und 0,3 g/L Rh und nach dem Sintern bei 800°C 2,1 g/L Pt und 0,3 g/L Rh.

Wie in Fig. 1(a) gezeigt ist, waren kaum Teilchen mit einer Größe von mehr als 100 nm vorhanden, auch wenn es im Fall des Sinterns bei 800°C zu einem Anstieg der Anzahl großer Teilchen und zu einer deutlichen Größen­ schwankung kam, während sich im Fall des Sinterns bei 600°C eine Normalverteilung mit einer Spitze in der Nähe von 30 nm ergab. Der herkömmliche Dreiwegekatalysator (Sintertemperatur: 800°C) zeigte eine Teilchengrößen­ verteilung, die ungefähr der der Sintertemperatur bei 600°C entsprach. Fig. 1(b) zeigt Untersuchungsergebnisse über den Zusammenhang zwischen der Sintertemperatur und der Katalysatorteilchengröße (durchschnittlichen Teilchengröße). Die Katalysatorteilchengröße ist in der Umgebung von 600°C klein, wobei die Katalysatorteilchen­ größe oberhalb von 600°C dazu tendiert, um so mehr zuzunehmen, je höher die Sintertemperatur ist. Die Katalysatorteilchengröße nimmt auch bei Sinter­ temperaturen unterhalb von 600°C zu. Auf Grundlage der Fig. 1(a) und 1(b) ließ sich bestimmen, dass sich die durchschnittliche Teilchengröße der Katalysatorteilchen auf die gewünschte Größe von höchstens 100 nm einstellen lässt, wenn die Sintertemperatur im Bereich von weniger als 800°C passend gewählt wird.

Fig. 1(c) zeigt Untersuchungsergebnisse über den Zusammenhang zwischen der auf diese Weise eingestellten durchschnittlichen Katalysatorteilchengröße und der Reinigungsleistung. Dabei wird als Parameter zur Beurteilung der Reinigungsleistung die 50%-Reinigungs­ temperatur verwendet. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wurde zur Beurteilung der Reinigungsleistung außerdem ein Keramikkatalysatorprüfkörper (Größe: ∅ 15 × L 10 mm) in einem Auspuffrohr angeordnet, ein Kohlenwasserstoffe (HC) enthaltendes Modellgas eingeleitet und die Temperatur des Prüfkörpers allmählich erhöht, um das HC-Reinigungs­ verhältnis anhand der folgenden Gleichung zu bestimmen. Die Temperatur, bei der das HC-Reinigungsverhältnis 50% betrug, wurde als 50%-Reinigungstemperatur herangezogen.

HC-Reinigungsverhältnis = [Kohlenstoffmenge im hereinkommenden HC - Kohlenstoffmenge im heraus­ gehenden HC] / [Kohlenstoffmenge im hereinkommenden HC] × 100.

Auf Grundlage von Fig. 1 (c) ergibt sich, dass die Verbesserung der Reinigungsleistung um so größer ist, je kleiner die durchschnittliche Katalysatorteilchengröße ist, wobei die 50%-Reinigungstemperatur für eine durch­ schnittliche Katalysatorteilchengröße von höchstens 100 nm 300°C oder weniger und für eine durchschnittliche Teilchengröße von höchstens 50 nm 200°C oder weniger betrug. Die 50%-Reinigungstemperatur war im Bereich von 10 bis 35 nm besonders niedrig. Indem die Katalysator­ teilchengröße auf diese Weise verringert wird, lässt sich die Bewegung der Katalysatorteilchen infolge von Wärme­ schwingungen oder infolge der Bewegung anderer Katalysatorteilchen unterdrücken. Dementsprechend kommt es seltener zu einer Aggregation, wodurch die Reinigungs­ leistung verbessert werden kann.

Allerdings zeigt Fig. 1(b), dass bei einem 24-stündigen Versuch zum thermischen Abbau bei 1000°C der Trend zu beobachten war, dass die Teilchengröße leicht zunahm, was auf die Bewegung durch die neben den schwach gebundenen Teilchen ebenfalls vorhandene kleine Menge großer Teilchen zurückgeführt wird. Diese schwach gebundenen Teilchen (Teilchen mit einer Bindekraft von beispiels­ weise höchstens 0,1 eV (1000°C oder weniger)) sollten daher vor dem Aufbringen des Katalysators durch Aufbringung chemischer, physikalischer oder elektro­ magnetischer Kraft entfernt werden. Dabei können zum Beispiel Verfahren wie eine Säurebehandlung, eine elektrische Behandlung, eine magnetische Behandlung wie auch die Aufbringung von Schwingungen oder Druck zum Einsatz kommen. Dadurch kann dem thermischen Abbau weiter entgegengewirkt werden und bleibt das ursprüngliche Leistungsvermögen erhalten, wodurch die Wärmebeständig­ keit verbessert wird. Im Gegensatz dazu ist die Teilchen­ größenverteilung des herkömmlichen Dreiwegekatalysators vor und nach dem Versuch zum thermischen Abbau stark unterschiedlich, da das den Keramikträger bedeckende γ- Aluminiumoxid selbst einer Phasenänderung und dadurch einem Abbau unterliegt, weswegen der thermische Abbau auch bei Verwendung der angesprochenen Behandlung und bei Steuerung der Katalysatorteilchengröße nur schwer verhindert werden kann.

Die obige Diskussion erfolgte im Hinblick auf Ersatz­ elemente, durch die in dem Keramikträger als Poren dienende Fehler gebildet werden. Obwohl im Zusammenhang mit den Fig. 1(a) bis 1(c) ein Keramikträger verwendet wurde, bei dem der Al-Elementbestandteil des Cordierits durch W ersetzt wurde, wurden, wie in Fig. 3 gezeigt ist, auch Keramikträger erzeugt, in denen das Al durch Ge und Mo anstelle von W ersetzt wurde, in denen Si durch Fe, Ga, Ca und Y ersetzt wurde und in denen Mg durch Fe, Ga, Ge, Mo, W und Ce ersetzt wurde (wobei in allen Fällen 10 Gew.-% ersetzt wurden). Anschließend wurden wie zuvor das anfängliche Leistungsvermögen, die Reinigungsleistung nach thermischem Abbau und die Abbautemperaturdifferenz ΔT ermittelt. Insgesamt ergab sich, dass das anfängliche Leistungsvermögen in allen Fällen ungefähr gleich war und dass eine zufriedenstellende Reinigungsleistung erzielt wurde. Abhängig von dem Ersatzelement wurden jedoch Unterschiede bei der Abbautemperaturdifferenz ΔT beobachtet. Um die durch thermischen Abbau verursachte Leistungsminderung zu beschränken, sollte als Ersatz­ element für Si Ga, als Ersatzelement für Al Mo und als Ersatzelement für Mg mindestens eines der Elemente Ge, W oder Ce verwendet werden, wodurch ΔT auf höchstens etwa 70°C gesenkt werden kann.

Um die Katalysatorkomponente hochgradig über die gesamte Trägeroberfläche zu verteilen, sollten auch die als Poren dienenden Fehler gleichmäßig über die gesamte Keramik­ trägeroberfläche verteilt sein. Um eine große Anzahl Fehler in gleichen Abständen gleichmäßig zu verteilen, werden Ersatzelementverbindungen im flüssigen Zustand hinzugemischt, ohne während des Ansetzens des Cordierit­ rohmaterials Pulver einzumischen. Für den Fall, dass unter den aus Talk, Kaolin, Aluminiumoxid usw. bestehen­ den Cordieritrohmaterialien ein Teil der Al-Quelle durch W ersetzt wird, wird für die W-Verbindung eine wässrige Lösung aus beispielsweise Ammoniummetawolframat verwendet, die dann hinzugegeben und mit Bindemittel in die Rohmaterialien eingeknetet wird, um eine Wabenform auszubilden. Das durch 6-stündiges Trocknen bei 90°C erhaltene Produkt wird dann 2,5 Stunden lang bei mindestens 1300°C gesintert. Wenn auf diese Weise eine Lösung zum Einsatz kommt, ergibt sich, da die gewünschten Komponenten anders als beim Mischen von Teilchen in Ionenform hinzugegeben werden, auf atomarer Ebene ein hochgradig verteilter Zustand, wodurch die als Poren dienenden Fehler gleichmäßiger ausgebildet werden.

Wenn die in dem Keramikträger ausgebildeten Fehler konzentriert in dem Oberflächenlagenabschnitt des Trägers vorliegen, können die Poren effektiver genutzt werden. Für den Fall, dass die Fehler durch Ersatz eines Metall­ elements ausgebildet werden und män diese Fehler als Poren nutzt, sind die einzigen Fehler, die zum Aufbringen der Katalysatorkomponente beitragen, die sich zur Träger­ oberfläche hin öffnenden Fehler. Diese Fehler sollten daher im Oberflächenlagenabschnitt des Trägers ausgebildet werden. Zu diesem Zweck wird vor dem Sintern des Keramikträgers, wie in Fig. 4(a) gezeigt ist, eine Verbindung aus einem Ersatzelement hinzugegeben. Mit anderen Worten sollte beim Ansetzen des Cordieritroh­ materials das Kneten, Extrudieren und Trocknen ohne Zugabe der Ersatzelementverbindung erfolgen, und erst danach die Ersatzelementverbindung, wie etwa eine WO₃ enthaltende Lösung, als Schicht aufgebracht werden, um einen Beschichtungsfilm zu bilden, woraufhin ein Sintern des Beschichtungsfilms folgt. Wie genauer in Fig. 4(b) gezeigt ist, wird das getrocknete Erzeugnis nach seiner Anfertigung in eine Mischflüssigkeit (Suspension) aus WO₃ und Trockenlösungsmittel eingetaucht, wonach ein Abblasen mit Luft und ein Sintern in einem Ofen folgt. Durch das Sintern beginnt von der Oberfläche aus, auf der die Beschichtung ausgebildet ist, eine Reaktion, wodurch sich in dem Oberflächenlagenabschnitt der Grundkeramik effizient eine große Anzahl Fehler bilden kann.

Die Aufgabe der Erfindung ist es wie gesagt, die Katalysatorleistung eines Keramikträgers zu verbessern, der das direkte Aufbringen einer Katalysatorkomponente erlaubt, thermischen Abbau und dergleichen zu verhindern und die Haltbarkeit zu steigern.

Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung eines Katalysatorkörpers ein Katalysator auf einen Keramik­ träger mit einer großen Anzahl Poren aufgebracht, die ein direktes Aufbringen des Katalysators auf die Grund­ keramikoberfläche erlauben, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der Katalysatorteilchen auf höchstens 100 nm und vorzugsweise höchstens 50 nm eingestellt wird. Durch die Verringerung der Teilchengröße und dadurch, dass eine hochgradige Verteilung der Katalysatorteilchen ermöglicht wird, werden die Katalysatorteilchen zuverlässig in den mikroskopischen Poren zurückgehalten, wodurch eine Aggregation und ein thermischer Abbau unterdrückt werden, die durch Wärmeschwingungen und dergleichen hervorgerufen werden.

Claims (18)

1. Keramikkatalysatorkörper, bei dem eine Katalysator­ komponente auf einem Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren aufgebracht ist, die ein direktes Aufbringen des Katalysators auf die Grundkeramikoberfläche erlauben, und bei dem die durchschnittliche Teilchengröße der Katalysatorteilchen höchstens 100 nm beträgt.

2. Keramikkatalysatorkörper nach Anspruch 1, bei dem die durchschnittliche Teilchengröße der Katalysator­ teilchen höchstens 50 nm beträgt.

3. Keramikkatalysatorkörper nach Anspruch 1, bei dem sich die Poren aus einem Fehler in dem Keramikkristall­ gitter und/oder Mikrorissen in der Keramikoberfläche und/oder einem Defizit an einem die Keramik bildenden Element zusammensetzen.

4. Keramikkatalysatorkörper nach Anspruch 3, bei dem die Breite der Mikrorisse höchstens 100 nm beträgt.

5. Keramikkatalysatorkörper nach Anspruch 3, bei dem der Durchmesser oder die Breite der Poren höchstens 1000-mal so groß wie der Durchmesser der aufgebrachten Katalysatorionen ist und die Anzahl der Poren mindestens 1 × 10¹¹/L beträgt.

6. Keramikkatalysatorkörper nach Anspruch 3, bei dem die Grundkeramik als Hauptkomponente Cordierit enthält und sich die Poren aus Fehlern zusammensetzen, die durch Ersetzen eines Teils der Elementbestandteile des Cordierits durch ein Metallelement unterschiedlicher Valenz ausgebildet wurden.

7. Keramikkatalysatorkörper nach Anspruch 6, bei dem sich die Fehler aus einem Sauerstofffehler und/oder Gitterfehler zusammensetzen und in dem Elementarkristall­ gitter des Cordierits wenigstens 4 × 10^-6% Cordierit­ kristalle mit ein oder mehr Fehler enthalten sind.

8. Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren, die ein direktes Aufbringen eines Katalysators auf die Grund­ keramikoberfläche erlauben, wobei die Grundkeramik als Hauptkomponente Cordierit und ein Elementbestandteile des Cordierits ersetzendes Metallelement enthält, das aus mindestens einem der Elemente Fe, Co, Ti, Zr, Ga, Ga, Y, Mo, Ge, W und Ce ausgewählt ist.

9. Keramikträger nach Anspruch 8, bei dem unter den spezifischen Elementbestandteilen des Cordierits als Ersatzelement für Si mindestens eines der Elemente Fe, Co, Ga, Mo oder W, als Ersatzelement für Al mindestens eines der Elemente Ti, Ge, Zr oder Mo und als Ersatz­ element für Mg mindestens eines der Elemente Fe, Ga, Ge, Mo, Ce oder W verwendet wurde.

10. Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren, die ein direktes Aufbringen eines Katalysators auf die Grund­ keramikoberfläche erlauben, wobei die Grundkeramik als Hauptkomponente Cordierit und ein Elementbestandteile des Cordierits ersetzendes Metallelement enthält, das mindestens ein aus den Übergangsmetallen ausgewähltes Element ist.

11. Keramikträger nach Anspruch 10, wobei das Übergangs­ metall mindestens ein aus Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Hf, Ta und W ausgewähltes Element ist.

12. Keramikkatalysatorkörper oder Keramikkörper nach Anspruch 1, bei dem die große Anzahl Poren gleichmäßig auf der Oberfläche der Grundkeramik verteilt ist.

13. Keramikkatalysatorkörper oder Keramikkörper nach Anspruch 1, bei dem die große Anzahl Poren konzentriert auf dem Oberflächenlagenabschnitt der Grundkeramik verteilt ist.

14. Keramikkatalysatorkörper, bei dem auf den Keramik­ träger gemäß Anspruch 8 eine Katalysatorkomponente aufgebracht ist.

15. Keramikkatalysatorkörper nach Anspruch 1, bei dem diejenigen Katalysatorteilchen des Katalysators, die schwach an dem Träger gebunden waren, vorab entfernt wurden.

16. Verfahren zur Herstellung eines Keramikträgers mit einer großen Anzahl Poren, die ein direktes Aufbringen eines Katalysators auf die Grundkeramikoberfläche erlauben, mit dem Schritt: Ausbilden von als Poren dienenden Fehlern durch Ersetzen eines Teils der Element­ bestandteile der Grundkeramik durch Metallelemente unterschiedlicher Valenz, wobei zu dem Ausgangsmaterial der Grundkeramik eine Lösung der Metallelemente unterschiedlicher Valenz hinzugegeben und eingemischt wird, bevor die Grundkeramik unter Erhalt des Keramik­ trägers gesintert wird.

17. Verfahren zur Herstellung eines Keramikträgers mit einer großen Anzahl Poren, die ein direktes Aufbringen eines Katalysators auf die Grundkeramikoberfläche erlauben, mit dem Schritt: Ausbilden von als Poren dienenden Fehlern durch Ersetzen eines Teils der Element­ bestandteile der Grundkeramik durch Metallelemente unterschiedlicher Valenz, wobei ein extrudiertes Erzeugnis der Grundkeramik getrocknet wird, bevor ein die Metallelemente unterschiedlicher Valenz enthaltender Beschichtungsfilm auf dessen Oberfläche ausgebildet wird und anschließend unter Erhalt des Keramikträgers ein Sintern folgt.

18. Verfahren zur Herstellung eines Keramikkatalysator­ körpers mit den Schritten: Aufbringen eines Katalysators auf einen Keramikträger mit einer großen Anzahl Poren, die ein direktes Aufbringen eines Katalysators auf die Grundkeramikoberfläche erlauben, und nach dem Aufbringen der Katalysatorteilchen Entfernen derjenigen Katalysator­ teilchen, die schwach an dem Träger gebunden sind, durch chemische, physikalische oder elektromagnetische Kraft.