JP2023542028A - 均質な触媒繊維コーティングとその調製方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 無機繊維基材上に均質または均一な触媒コーティングを提供する方法は、基材をコーティングするための真空の使用、無機繊維基材の外面およびエッジへの金属触媒前駆体の移行を防ぐための改良されたコーティング溶液または混合物および／または乾燥方法を含む。この方法には、無機繊維基材をコーティングする前に第１のコーティング溶液または混合物に成分を添加すること、コーティングされた無機繊維基材に第２のコーティング溶液または混合物を適用すること、コーティングされた無機繊維基材を周囲条件、制御条件、またはマイクロ波放射で乾燥すること、またはコーティング溶液中の塩、水または有機溶剤の量を最適化することが含まれ得る。【選択図】 図８

Description

本出願は、２０２０年９月２１日に出願された「Ｃｏａｔｉｎｇ Ｆｉｂｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｄｏｓｅ ｏｆ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｍｉｘｔｕｒｅ」と題する米国仮出願第６３／０８１，１１０号、および２０２０年１０月２９日に出願された「Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ Ｓａｍｅ」と題する米国仮出願第６３／１０７，２４０号の優先権を主張しており、それぞれの開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、一般に、無機繊維基材上に均質なまたは均一な触媒コーティングを提供する方法に関する。特に、本開示は、無機繊維基材上に均一なコーティングを提供し、改良されたコーティング溶液または混合物（例えば、懸濁液および／またはコロイド）および／または乾燥方法を使用して、無機繊維基材の外面および縁への金属触媒前駆体（例えば、金属触媒の塩または錯体）の移行を防止する方法について説明する。

排出ガス規制や工業用触媒デバイスの触媒機能や効率を向上させることに強い関心が寄せられている。このような改良は、有害な排出物の減少を通じて、より良い環境制御をもたらすことができる。さらに、触媒の効率向上により、触媒装置の小型化、製造コストの低減が期待される。

製造業や産業界などでは、多くの工程で廃棄ガスが発生し、環境中に排出する前にある程度の処理をする必要がある。例えば、発電は、炭素系燃料を燃焼させて熱を発生させ、それを蒸気タービンで電気に変換することで行われることがある。同様に、コンクリートやガラスの製造工場では、製造工程の一部として燃料を燃焼させて熱を発生させる。さらに、多くのシステムで使用されている内燃機関は、ガソリンやディーゼル燃料などの燃料を燃焼させることにより、電気および／または動力を発生させることができる。これらのプロセスはすべて、環境に排出される前にある程度処理されなければならない廃棄ガスを発生させることが可能である。

これらの廃棄ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、亜酸化窒素、硫黄酸化物、塩化水素、フッ化水素、ヒ素、ホウ素、鉛、水銀、および他の有害ガス（例えば、未燃炭化水素および揮発性有機化合物）および／または粒子を含み得る。廃棄ガスのこれらの望ましくない成分の一部または全部は、様々な従来技術によって除去され得るが、その多くは、環境への排出前に望ましくない成分を物理的に除去および／または化学的に変化させ得るフィルターおよび／または触媒担体を含む。

したがって、触媒活性があると考えられる材料、酸素貯蔵などの機能性を提供する材料、二酸化炭素などの異なる種の吸着剤として機能する材料、化学反応を触媒する材料、またはコーティングにおける性能上の利点を他の素材に提供し、長期にわたって性能を保証し、またはカーボンコークスや硫黄などの種による中毒の影響を低減する要素を含む、などの材料を備えた要素を準備する方法が開発された。これらの材料は、性能と機能性を最大化するために、基材の表面全体に均等で均一なコーティングとして存在することが理想的であると考えられている。分散が不十分な材料は、ガスや液体が死角（材料が存在しないため、意図した反応が起こらない領域）を通過したり、材料の開口面積が減少して反応のための利用可能性が減少する局所的な重い材料の負荷、または分子レベルでの材料と吸着要素の近接など反応をサポートするために必要な材料の分散不良によって効果が減少すると考えられる。

典型的には、金属触媒の水溶性化合物または錯体の水溶液が使用される。金属水溶液で基板を処理した後、基板を乾燥させ、例えば、基板を高温（例えば、１００～１５０℃）で一定時間（例えば、１～３時間）熱処理し、その後、金属触媒前駆体をより触媒的に活性な形態に変換するために焼成を行う。焼成工程の実施例としては、空気中で約４００～６００℃の温度で１～８時間熱処理することが挙げられる。

従来の処理方法は、白金イオンやパラジウムイオンを溶液から基板上に析出させるなど、湿式化学的な方法で金属触媒前駆体を基板上に堆積させる。しかし、これらの方法では、金属触媒前駆体が溶媒に溶解するため、金属触媒前駆体が基板の中心部から端部、基板の内部から外部に移動してしまう。

また、従来の乾燥（例えば、オーブン乾燥）では、金属触媒前駆体が基板の内部から外表面へ、基板の中央部から端部へ移動する。従来の対流乾燥では、溶液中の種が濡れた内部表面から乾燥した外部表面に向かって移動する。

触媒付き繊維は、従来の設計と比較して多くの利点があることが試験で示す。この利点には、触媒として一般的に使用される白金族金属（ＰＧＭ）のコストのために重要な、全体的な触媒の負荷の低減が含まれる。また、繊維状の材料は表面積が大きいため、例えば廃ガスなどの変換を促進することができる。繊維状設計のさらなる利点は、軽量化であり、より速いライトオフと早い反応活性を提供できるため、産業ユニットのコストを削減でき、排気ガス制御アプリケーションにおいて有害な排出物の放出をスタートアップから低減できる。また、軽量化は、必要な支持体の数が少なくなることを意味する。最後に、繊維状の材料の設計では、背圧や圧力損失が低いデバイスが得られるため、燃費の向上や産業用ポンプユニットへの負担軽減につながる。

従来の方法では、繊維マットを完全に覆うために、浸漬槽、スプレーシステム、または液体カーテンを使用して繊維マットをコーティングすることが試みられる。これらの方法では、密度の異なる繊維層が異なる量の液体を集めるため、結果にばらつきが生じる。また、これらのプロセスは、過剰な量の液体を使用し、コーティングされた材料の取り扱いや移動により、繊維マットの底面や側面から液体が滴り落ちるため、無駄が多い。さらに、キレートなどの添加物を含む第２の液体を置換によって添加する場合、材料が失われる可能性がある。さらに、これらのプロセスは、潜在的に繊維を損傷し、および／またはコーティングの均一性を低下させる可能性のある湿った繊維の取り扱いの量を増やすことを必要とする。

したがって、より均一な触媒活性コーティングを提供する改良された材料と方法が引き続き必要とされる。

以下の図は、本開示の特定の態様を説明するために含まれており、排他的な実施形態と見なすべきではない。開示された主題は、当業者であって本開示の利益を有する者に生じるように、形態および機能においてかなりの修正、変更、および等価物の使用が可能である。
図１は、実施例１の繊維シートのセグメントを示す。 図２は、実施例１の被覆繊維シートのＳＥＭ画像である。 図３は、本開示の実施形態による実施例２のコーティングされた繊維シートのセグメントを示す。 図４Ａは、本開示の実施形態による実施例２の被覆繊維シートのＳＥＭ画像である。 図４Ｂは、本開示の実施形態による全ての検出元素のオーバーレイを示す、実施例２の被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図４Ｃは、本開示の実施形態によるパラジウムのみを示す、実施例２の被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図４Ｄは、本開示の実施形態によるセリウムのみを示す実施例２のコーティングされた繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図５は、本開示の実施形態に従った実施例３の被覆繊維シートのＳＥＭ画像である。 図６Ａは、本開示の実施形態によるアルミニウムを示す実施例３の被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図６Ｂは、本開示の実施形態によるセリウムのみを示す実施例３のコーティングされた繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図６Ｃは、本開示の実施形態によるパラジウムのみを示す、実施例３の被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図６Ｄは、本開示の実施形態によるロジウムのみを示す実施例３のコーティングされた繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図７は、本開示の実施形態による実施例４の被覆繊維シートのセグメント（上、中、および下）を示す。 図８は、本開示の実施形態に従った実施例４の被覆繊維シートのＳＥＭ画像である。 図９Ａは、本開示の実施形態によるアルミニウムを示す実施例４の被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図９Ｂは、本開示の実施形態によるセリウムのみを示す実施例４の被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図９Ｃは、本開示の実施形態によるパラジウムのみを示す、実施例４の被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図９Ｄは、本開示の実施形態によるロジウムのみを示す実施例４のコーティングされた繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。 図１０は、本開示の実施形態による実施例６の被覆繊維シートのセグメント（外側および中央）を示す。 図１１は、本開示の実施形態による実施例７の被覆繊維シートのセグメント（外側および中央）を示す。 図１２は、本開示の実施形態による実施例８の被覆繊維シートのセグメント（外側および中央）を示す。 図１３は、本開示の実施形態による実施例８の被覆繊維シートのＳＥＭ画像である；および 図１４は、本開示の実施形態による実施例８のコーティングされた繊維シートのＥＤＳマップである。

本開示は、触媒活性繊維組成物を調製する改善された方法について記載する。触媒活性繊維組成物は、無機繊維基材と、無機繊維基材の無機繊維の少なくとも一部にコーティングまたは組み込まれた触媒活性金属を含む。

無機繊維「上にコーティングする」とは、無機繊維を形成した後のある時点で、触媒活性金属を無機繊維にコーティングすることを意味するものである。「の中に組み込まれる」とは、無機繊維を形成する前のある時点で、触媒活性金属が無機繊維前駆体配合物に添加されることを意味するものである。非限定的な実施例としては、無機繊維製造工程の完了後に、触媒活性剤を無機繊維上にコーティングすること、例えば、触媒活性剤の液体形態を噴霧すること、または他の方法で触媒活性金属を無機繊維上にコーティングすること、が挙げられる。触媒活性金属は、追加的または代替的に、無機繊維製造プロセスの任意の適切な工程の前、中または後に適用することができる。

様々な実施形態によれば、無機繊維は、触媒的に活性な金属の前駆体の制御された用量で被覆される。特定の実施形態では、触媒活性金属の様々な塩を含む溶液または混合物に無機繊維を導入することによって、コーティング溶液または混合物が無機繊維にコーティングされる。いくつかの実施形態では、コーティング溶液は、過剰量の溶液に繊維を浸すことによって、繊維に適用される。いくつかの実施形態では、無機繊維基材およびコーティング溶液または混合物を容器に入れ、容器に真空を適用することによって、無機繊維をコーティングする。

無機繊維上の触媒活性金属の最大分散を確実に維持するために、多くの方法が開発されている。例えば、触媒活性金属の前駆体の無機繊維の端部への移行を防止するために、様々な二次処理を使用することができる。一実施形態では、二次処理は、触媒活性金属の沈殿を制御するために、テトラアンモニアエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）または他のＥＤＴＡ含有種などのキレート剤を使用することを含む。別の実施形態では、触媒活性金属の沈殿を制御するために、コーティングされた無機繊維のｐＨを変更することができる。

さらに別の実施形態では、１つまたはそれ以上の溶媒系における１つまたはそれ以上の金属塩の溶液に浸し、任意に二次剤で処理したコーティング無機繊維を、様々な期間にわたって、温度、圧力、および他の条件の範囲で乾燥させる。いくつかの実施形態では、乾燥方法は、停滞したまたは蒸気の多い環境において、周囲温度または標準圧力で６００℃までの高温で、コーティングされた無機繊維に熱を加える工程を含む。他の実施形態では、乾燥方法は、周囲圧力または減圧下で溶媒を蒸発させる工程を含む。いくつかの実施形態では、乾燥方法は、コーティングされた無機繊維にマイクロ波放射を適用する工程を含む。１つ以上の実施形態において、乾燥方法は、上述の乾燥方法の１つまたは組み合わせを含む。

特定の実施形態では、乾燥したコーティングされた無機繊維は、１０００℃までの温度までか焼成される。いくつかの実施形態では、焼成は、本明細書に記載される温度への様々な温度上昇にわたって起こる。１つまたはそれ以上の実施形態において、焼成は、記載された範囲内の所定の温度まで上昇し、所定の時間保持した後、離散的な時間期間にわたって第２の不連続の温度に上昇しても良い。

１つ以上の実施形態において、無機繊維基材は、コーティング溶液または混合物でコーティングされる前に前処理（例えば、熱処理または化学物質による処理）される。いくつかの実施形態では、無機繊維基材は、前処理され、その後コーティングされる（すなわち、二次処理は行われない）。他の実施形態では、無機繊維基材は、前処理され、次にコーティングされ、その後、二次剤で処理された。

１つまたはそれ以上の実施形態において、無機繊維基材は、コーティングされるのみである（すなわち、前処理または二次処理なし）。いくつかの実施形態では、無機繊維基材は、コーティングされ、その後、二次剤で処理される（すなわち、前処理を行わない）。本開示の利益を有する当業者であれば、上述の異なる方法をいくつかの異なる方法で組み合わせて、基材上に均質なまたは均一なコーティングを提供することができることを理解することができる。

無機繊維基材の形態は特に限定されず、繊維のウェブ、繊維ブランケット、繊維マット、ニードル繊維ブランケット、またはニードル繊維マットの形態であって良い。ある実施形態では、無機繊維基材は、真空成形形状、約５０グラム／平方メートル（ＧＳＭ）～約４００ＧＳＭの面積密度を有する超薄紙、約１００ＧＳＭ～約２０００ＧＳＭの面積密度を有する繊維ブランケット、または製品フォーム／フレーム内のコーティングとして提示される。いくつかの実施形態では、繊維は、連続的な方法で調製される。他の実施形態では、繊維は、バッチプロセスでコーティングされ得る。

いくつかの実施形態において、触媒活性繊維組成物は、様々な製品形態として調製され、それに形成され、またはそれに組み込まれることができる。製品形態は、限定されないが、繊維集合体、複合材料、フィルター要素、触媒要素、排気システムの構成要素、触媒支持材料、紙、ブランケット、マット、シート、フェルト、テキスタイル、またはフィルムを含み得る。これらの様々な製品形態は、米国特許出願公開第２０１９／０３０９４５５号に記載されており、その開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

有利なことに、本明細書に記載の方法は、性能を最大化するために金属の均一な分散を保証する触媒活性金属で無機繊維を被覆する能力を有する。方法の他の利点には、使用される触媒活性金属の量を減らす可能性、製品形態のサイズを小さくする可能性、および製品形態の選択性を向上させる可能性がある。例えば、ユニットのサイズを小さくしたり、有害ガスの変換を促進するために熱源の近くに装置を配置したりするなど、さらなる性能上の利点を得るために、製品形態、サイズ、形状、および位置を変更することができる。

触媒活性繊維組成物
無機繊維基材の無機繊維
いくつかの実施形態において、無機繊維基材の無機繊維は、触媒活性金属のコーティング溶液または前駆体の混合物を吸着することが可能な無機繊維を含む。本開示において使用され得る無機繊維には、米国特許出願公開第２０１９／０３０９４５５号に記載されているものが含まれ、その開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。例えば、無機繊維は、コーティング溶液または混合物を繊維の表面に吸着させることができる多孔性無機繊維を含み得る。特定の実施形態において、無機繊維は、無機酸化物繊維、セラミック繊維、耐火セラミック繊維、多結晶ウール繊維、アルミナ繊維、高アルミナ繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、ベーマイト繊維、低塩基性繊維、アルカリ土類シリカ繊維、カルシア－アルミナ繊維、セリア繊維、ジルコニア繊維、またはチタニア繊維のうちの少なくとも１つを含む。

様々な実施形態において、無機繊維は、（ｉ）少なくとも５ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも５体積％の多孔性、または（ｉｉｉ）少なくとも０．００５ｍＬ／ｇの細孔容積、のうちの少なくとも１つを有する。例示的な実施形態では、無機繊維は、９０ｍ^２／ｇより大きい表面積を有し、約６０オングストローム（０．００６μｍ）の細孔径を有する。いくつかの実施形態では、無機繊維は、高い含有率のアルミナ（例えば、９５重量パーセント以上）およびいくつかのシリカ（例えば、約５重量パーセント）を含む。別の例示的な実施形態では、無機繊維は、高表面積のガンマアルミナを含む。

特定の実施形態において、無機繊維は、無機繊維を製造するための任意の既知の方法によって製造され得る。いくつかの実施形態において、無機繊維は、ゾル－ゲルプロセスを介して製造され得る。例示的なゾル－ゲル繊維の製造工程は、（１）必要に応じて所望の金属塩または化合物の割合を含む溶液またはゾルを形成する、（２）溶液またはゾルに、繊維化のために必要なレオロジーを提供するために有機ポリマーなどの紡糸助剤を含める、（３）溶液またはゾルに、完成品に望ましいと考えられる他の材料（以下を含むが、これらに限定しない、性能向上のための相変化抑制剤または金属酸化物粉末、および／または触媒的に活性な金属の無機繊維への接着を改善するためのドーパント）、（４）溶液またはゾルから得られた材料を、確立した繊維化方法によって繊維化するが、これには以下のものが含まれるが、これらに限定されない：（ｉ）溶液またはゾルを回転ディスクに供給し、そこで「スピニング」と呼ばれる繊維に遠心的に押し出すこと、（ｉｉ）溶液またはゾルを押出ノズル（またはそのアセンブリ）に供給し、減衰空気流の有無にかかわらず、溶液またはゾルを連続または不連続繊維として押出し、（ｉｉｉ）エレクトロスピニング、（５）得られた繊維を乾燥および焼成工程に供し、水、残留有機成分および揮発性塩アニオンを除去する、および（６）繊維をさらなる熱処理に供して結晶構造を発達させる、ことを含む。

特定の実施形態において、無機繊維は、セラミック繊維を含み得る。限定されないが、好適なセラミック繊維は、アルミナ繊維、アルミノシリケート繊維、アルミナ－ボリアシリケート繊維、アルミナ－ジルコニアシリケート繊維、ジルコニアシリケート繊維、ジルコニア繊維および同様の繊維を含む。好適なアルミナ－シリケートセラミック繊維は、登録商標ＦＩＢＥＲＦＲＡＸでＵｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ（米国ニューヨーク州トナワンダ）から商業的に入手できる。ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ耐火セラミック繊維は、４５～７５重量％のアルミナおよび２５～５５重量％のシリカの繊維化生成物を含む。ＦＩＢＥＲＦＲＡＸファイバーは、最高１５４０℃の動作温度と最高１８７０℃の融点を示す。

特定の実施形態では、アルミノシリケート繊維は、以下：４０重量パーセント～６０重量パーセントのＡ１_２Ｏ_３、および４０重量パーセント～６０重量パーセントのＳｉＯ_２、５０重量パーセントのＡ１Ｏ_２３および５０重量パーセントのＳｉＯ_２、３０重量パーセントのＡ１_２Ｏ_３および７０重量パーセントのＳｉＯ_２、４５～５１重量パーセントのＡ１_２Ｏ_３および４６～５２重量パーセントのＳｉＯ_２、または３０～７０重量パーセントＡ１_２Ｏ_３および３０～７０重量パーセントのＳｉＯ_２を含むことができる。

特定の実施形態では、無機繊維は、６４重量％～６６重量％のＳｉＯ_２、２４重量％～２５重量％のＡ１_２Ｏ_３、および９重量％～１０重量％のＭｇＯを含むアルミノシリカ－マグネシアガラス繊維を含み得る。

限定されるものではないが、低バイオパーシスタンス繊維の好適な実施例としては、米国特許第６，９５３，７５７号、第６，０３０，９１０号、第６，０２５，２８８号、第５，第８７４，３７５号、第５，５８５，３１２号、第５，３３２，６９９号、第５，７１４，４２１号、第７，２５９，１１８号、第７，１５３，７９６号、第６，８６１，３８１号、第５，９５５，３８９号、第５，９２８，９７５号、第５，８２１，１８３号、および第５，８１１，３６０号の開示内容があり、これらの全体の開示は参照により本願発明に組み込まれる。

好適な低生体蓄積性繊維としては、限定されないが、アルカリ土類シリカ塩繊維、例えば、カルシア－マグネシア－シリカ塩繊維またはマグネシア－シリカ塩繊維、カルシア－アルミネート繊維、カリウム－カルシア－アルミネート繊維、カリウム－アルミネート繊維またはソディア－アルミネート－シリカ繊維が挙げられる。

特定の実施形態では、アルカリ土類シリケート繊維は、マグネシウムとシリカの酸化物の混合物の繊維化生成物を含み得る。これらの繊維は、一般にマグネシウム－シリケート繊維と呼ばれる。マグネシウム－シリケート繊維は、以下の繊維化生成物を含むことができる：６０～９０重量％のシリカ、０より大きい～３５重量％のマグネシアおよび５重量％以下の不純物、６５～８６重量％のシリカ、１４～３５重量％のマグネシアおよび５重量％以下の不純物、または７０～８６重量％のシリカ、１４～３０重量％のマグネシア、および５重量％以下の不純物を含む。適切なマグネシウム－シリケート繊維は、登録商標ＩＳＯＦＲＡＸでＵｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ（米国、ニューヨーク州、トナワンダ）から商業的に入手可能である。市販のＩＳＯＦＲＡＸ繊維は、一般に、７０～８０重量パーセントのシリカ、１８～２７重量パーセントのマグネシアおよび４重量パーセント以下の不純物の繊維化生成物を含む。特定の実施形態では、繊維は、８５重量パーセントのシリカおよび１５重量パーセントのマグネシアの繊維化生成物を含む。

特定の実施形態では、アルカリ土類珪酸塩繊維は、カルシウム、マグネシウムおよびシリカの酸化物の混合物の繊維化生成物を含み得る。これらの繊維は、一般にカルシア－マグネシア－シリケート繊維と呼ばれる。特定の実施形態では、カルシア－マグネシア－シリケート繊維は、以下の繊維化生成物：４５～９０重量パーセントのシリカ、０より大きい～４５重量パーセントのカルシア、０より大きい～３５重量パーセントのマグネシア、および１０重量パーセント以下の不純物、または７１．２５より大きい～８５重量パーセントのシリカ、０より大きい～２０重量パーセントのマグネシア、５～２８．７５重量パーセントのカルシアおよび０～５重量パーセントのジルコニアを含む。

好適なカルシア－マグネシア－シリケート繊維には、登録商標ＩＮＳＵＬＦＲＡＸでＵｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ（米国、ニューヨーク州、トナワンダ）から商業的に入手可能なものがある。特定の実施形態において、カルシア－マグネシア－シリケート繊維は、以下の繊維化生成物：６１～６７重量％のシリカ、２７～３３重量％のカルシア、および２～７重量％のマグネシアを含む。特定の実施形態において、カルシア－マグネシア－シリケート繊維は、７９重量パーセントのシリカ、１８重量パーセントのカルシア、および３重量パーセントのマグネシアを含む。他の適切なカルシア－マグネシア－シリケート繊維には、ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ６０７、ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ６０７ ＭＡＸおよびＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ＨＴの商品名でＴｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（Ａｕｇｕｓｔａ、Ｇｅｏｒｇｉａ）から市販されているものがある。ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ６０７繊維は、６０～７０重量パーセントのシリカ、２５～３５重量パーセントのカルシア、４～７重量パーセントのマグネシア、および微量のアルミナを含む。ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ６０７ ＭＡＸ繊維は、６０～７０重量パーセントのシリカ、１６～２２重量パーセントのカルシア、および１２～１９重量パーセントのマグネシア、および微量のアルミナを含む。ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ＨＴファイバーは、７４重量パーセントのシリカ、２４重量パーセントのカルシア、および微量のマグネシア、アルミナ、酸化鉄を含む。

特定の実施形態において、アルカリ土類珪酸塩繊維は、カルシウムおよびアルミニウムの酸化物の混合物の繊維化生成物を含むことができる。特定の実施形態において、カルシア－アルミネート繊維の少なくとも９０重量％は、以下：５０～８０重量％のカルシア、２０～５０重量％未満のアルミナ、および１０重量％以下の不純物；または５０～８０重量％のアルミナ、２０～５０重量％未満のカルシア、および１０重量％以下の不純物を含む。特定の実施形態において、アルカリ土類珪酸塩繊維は、カリウム、カルシウム、およびアルミニウムの酸化物の混合物の繊維化生成物（「ポタシア－カルシア－アルミネート繊維」）を含み得る。特定の実施形態において、ポタシア－カルシア－アルミネート繊維は、１０重量パーセント～５０重量パーセントのカルシア、５０重量パーセント～９０重量パーセントのアルミナ、０より大きい～１０重量パーセントのポタシア、および１０重量パーセント以下の不純物の繊維化産物を含む。

特定の実施形態において、アルカリ土類珪酸塩繊維は、マグネシウム、シリカ、リチウムおよびストロンチウムの酸化物の混合物の繊維化生成物を含むことができる。特定の実施形態において、アルカリ土類珪酸塩繊維は、以下を含む。６５～８６重量パーセントのシリカ、１４～３５重量パーセントのマグネシア、酸化リチウムおよび酸化ストロンチウム、６５～８６重量パーセントのシリカ、１４～３５重量パーセントのマグネシア、０より大きい～１重量パーセントの酸化リチウムおよび０より大きい～５重量パーセントの酸化ストロンチウム、１４～３５重量パーセントのマグネシア、および０より大きいい～０．４５重量パーセントの酸化リチウム、１４～３５重量パーセントのマグネシア、および０より大きい～５重量パーセントの酸化ストロンチウム、または７０重量パーセント以上のシリカ、マグネシア、および０より大きい～１０重量パーセントの酸化鉄を含む。

好適なシリカ繊維としては、ＢｅｌＣｈｅｍ Ｆｉｂｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＧｍｂＨ（ドイツ）から商標ＢＥＬＣＯＴＥＸで、Ｈｉｔｃｏ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ， Ｉｎｃ ｏｆ Ｇａｒｄｅｎａ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから登録商標ＲＥＦＲＡＳＩＬで、Ｐｏｌｏｔｓｋ－Ｓｔｅｋｌｏｖｏｌｏｋｎｏ（ベルラーシ共和国）からＰＳ－２３（Ｒ）の名称で入手できる溶出ガラス繊維が挙げられる。

ＢＥＬＣＯＴＥＸファイバーは、標準タイプの主要繊維プレヤーンである。この繊維は平均繊度５５０ｔｅｘで、一般にアルミナで修飾されたケイ酸から作られる。ＢＥＬＣＯＴＥＸ繊維は非晶質で、一般にシリカ９４．５％、アルミナ４．５％、酸化ナトリウム０．５％未満、およびその他の成分０．５％未満を含む。これらの繊維は、平均直径が９ミクロンであり、融点が１５００℃～１５５０℃の範囲にある。これらの繊維は、１１００℃までの温度に対して耐熱性があり、一般的にショットフリー、バインダーフリーである。

ＲＥＦＲＡＳＩＬ繊維は、ＢＥＬＣＯＴＥＸ繊維と同様に、１０００℃～１１００℃の温度範囲の用途に断熱材を提供するためのシリカ含有量の高い非晶質浸出ガラス繊維である。繊維の直径は６～１３ミクロンで、融点は１７００℃である。浸出後の繊維は、典型的には９５重量パーセントのシリカ含有量を有する。アルミナは４重量パーセントの量で存在しても良く、他の成分は１パーセント以下の量で存在する。

ポロツク・ステクロボロクノ社のＰＳ－２３（Ｒ）ファイバーは、シリカを多く含む非晶質ガラス繊維で、少なくとも１０００℃の耐熱性が求められる用途での断熱に適している。この繊維は、長さが５～２０ｍｍ、直径が９ミクロンである。この繊維はＲＥＦＲＡＳＩＬ繊維と同様に、融点は１７００℃である。

特定の実施形態では、ガラス繊維は、６３～６７重量％のＳｉＯ_２、３～５重量％のＡｌＯ_２３、４～７重量％のＣａＯ、２～４重量％のＭｇＯ、４～７重量％のＢ_２Ｏ_３、１４～１７重量％のＮａ_２Ｏ、０より大きい～２重量％のＫ_２Ｏ、０より大きい～１重量％のＺｎＯ、０より大きい～１重量％のＦｅＯ_２３、０より大きい～１重量％のＢａＯ、および０より大きい～１重量％のＦ_２の繊維化生成物を含み得る。

特定の実施形態では、ガラス繊維は、Ｅ－ガラス繊維を含むことができる。Ｅガラス繊維は、５２重量パーセント～５６重量パーセントのＳｉＯ_２、１６重量パーセント～２５重量パーセントのＣａＯ、１２重量パーセント～１６重量パーセントのＡ１Ｏ_２３、５重量パーセント～１０重量パーセントのＢＯ_２３、５重量パーセントまでのＭｇＯ、２重量パーセントまでの酸化ナトリウムおよび酸化カリウム、ならびに微量の酸化鉄およびフッ化物の、例えば、以下のようなものを含み得る。５５重量パーセントのＳｉＯ_２、１５重量パーセントのＡ１_２Ｏ_３、７重量パーセントのＢ_２Ｏ_３、３重量パーセントのＭｇＯ、１９重量パーセントのＣａＯおよび微量の上記の材料の組成物である。高比表面積、高張力、一貫したガラス化学と純度などの物理的特性を持つ適切なガラス繊維は、Ｕｎｉｆｒａｘ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｆｉｂｅｒｓ（米国、ニューヨーク州、トナワンダ）から入手できる。これらの繊維は、回転式および火炎減衰式製造プロセスによって製造される。平均繊維径は、極めて微細な０．２５μｍ～５．０μｍである。ガラス繊維の組成の実施例を、以下の表１に示す。

ガラス繊維は、一価、二価、三価のガラス形成性金属酸化物成分をそこから抽出して、本質的にシリカからなる繊維を残し、その金属酸化物の比率をＳｉＯ_２９０部に対して１０部未満、さらにはｌ部または２部まで低くして高シリカ繊維に変換することができ、残りの酸化物部分はＳｉＯ_２である。これは、繊維を塊のまま、あるいは加工した状態で、ＳｉＯ_２を攻撃するリン酸やリン酸以外の酸で、シリカ以外の酸化物を実質的に全て抽出するのに十分な時間および温度で浸出することによって達成される。処理された繊維は、その後、酸を実質的に含まないように洗浄され、必要に応じて、繊維を脱水し収縮させるために高温で加熱されることがある。上記の処理により、繊維の直径および長手方向の両方が収縮する。

好適な浸出酸としては、例えば、ＨＣｌ、Ｈ_２ＳＯ_４、ＨＮＯ_３、酢酸、クロロ酢酸、塩素化低分子量脂肪酸、例えば、トリクロロ酢酸が挙げられる。酸の強さは、広い範囲、例えば０．１Ｎ～５Ｎまたはそれ以上で変化させることができる。浸出処理は、１００°Ｆから酸の沸点までの範囲の高温で行われても良いし、超大気圧下のオートクレーブで浸出を行うことによって沸点を超えても良い。

繊維を実質的に収縮させることなく、水和水と吸着水を除去するのに十分な時間、高温で脱水すること、例えば４００°Ｆ～５００°Ｆの温度で水和水と吸着水を除去するのに十分な時間、加熱することによって繊維を収縮させることが望ましい場合がある。

ホウケイ酸ガラス繊維は、シリカ以外の金属酸化物を除去するために酸で容易に浸出され、１０００°Ｆを超える温度、例えば１４００°Ｆ～１６００°Ｆの範囲に加熱することによって脱水されても良い。酸抽出工程を適切に制御することにより、焼成後に得られる繊維は高いシリカ含有量を含み、フッ化水素酸抽出法による測定で９０％または９９．９％ものシリカを含み得る。

シリカ繊維の調製方法は、米国特許第２，２１５，０３９号、第２，２２１，７０９号、第２，４６１，８４１号、第２，４９１，７６１号、第２，５００，０９２号、第２，６２４，６５８号、第２，６３５，３９０号、第２，６８６，９５４号、第２，７１８，４６１号および第２，７３０，４７５号に開示され、それらの全体が参照により明細書に組み込まれる。

特定の実施形態では、無機繊維は、４５～７５重量％のアルミナと２５～５５重量％のシリカとの繊維化生成物を含む耐火性セラミック繊維を含み得る。

特定の実施形態において、無機繊維は、６０～９０重量％のシリカ、０より大きい～３５重量％マグネシア、および５重量％以下の不純物の繊維化生成物を含むアルカリ土類シリケート繊維を含み得る。

特定の実施形態において、無機繊維は、４５～９０重量％のシリカ、０より大きい～４５重量％カルシア、０より大きい～３５重量％マグネシア、および１０重量％以下の不純物の繊維化生成物を含むアルカリ土類シリケート繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、カルシアとシリカの繊維化生成物を含むアルカリ土類珪酸塩繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、２０～８０重量％のカルシアと２０～８０重量％のアルミナとを含むカルシア－アルミナ繊維を含み得る。

特定の実施形態において、無機繊維は、９０重量％以上のシリカを含むシリカ繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、９０重量％以上のアルミナを含むアルミナ繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、９５～９７重量％のアルミナと３～５重量％のシリカとの繊維化生成物を含む多結晶ウール繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、触媒活性繊維組成物の総重量に基づいて、２０～１００重量パーセントの量で触媒活性繊維組成物中に存在することができる。無機繊維が無機繊維に組み込まれた触媒活性金属を含む実施形態では、かかる無機繊維は、触媒活性繊維組成物の総重量に基づいて、触媒活性繊維組成物の１００重量パーセントまで含むことができる。特定の実施形態では、無機繊維は、触媒活性繊維組成物中に存在する無機繊維の量と触媒活性繊維組成物中に存在する触媒活性金属の量とを合わせて触媒活性繊維組成物の全重量に等しくなるような量で触媒活性繊維組成物中に存在し得る。特定の実施形態では、無機繊維は、触媒活性繊維組成物中に存在する無機繊維の量、触媒活性繊維組成物中に存在する触媒活性金属の量、および組成物中に存在する本明細書に記載の任意の他の成分の量が、共に触媒活性繊維組成物の全体の重量に等しいような量で触媒活性繊維組成物に存在し得る。

触媒活性金属
様々な実施形態において、任意の遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、および／または希土類金属が、コーティング溶液または混合物中の触媒的に活性な金属として使用され得る。特定の実施形態では、触媒活性金属または金属触媒は、白金（Ｐｔ）、ルビジウム（Ｒｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、セリウム（Ｃｅ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）、カリウム（Ｋ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）またはマンガン（Ｍｎ）、さらにはそれらの酸化物、合金または組み合わせの少なくともいずれかを含む。例示的な実施形態において、触媒活性金属は、ＰＧＭである。本明細書で使用される場合、「ＰＧＭ」は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒおよびそれらの混合物を含む、白金族金属またはそれらの酸化物を指す。別の例示的な実施形態では、触媒活性金属は、Ｃｅ、Ｐｄ、およびＲｈの組み合わせ、ならびにジルコニウム（Ｚｒ）、ランタン（Ｌａ）、およびバリウム（Ｂａ）などの触媒金属元素の熱／化学的耐久性をサポートする他の非活性支持元素も含む。さらに別の例示的な実施形態では、触媒活性金属は、ＰｔおよびＳｎの組合せを含む。

特定の実施形態では、触媒活性金属は、触媒活性繊維組成物の総重量に基づいて、０～５０重量パーセントを超える量で触媒活性繊維組成物中に存在することができる。特定の実施形態では、触媒活性金属は、触媒活性繊維組成物中に存在する触媒活性金属の量と触媒活性繊維組成物中に存在する無機繊維の量とを合わせて触媒活性繊維組成物の全重量に等しくなるような量で触媒活性繊維組成物中に存在することがある。特定の実施形態では、触媒活性金属は、触媒活性繊維組成物中に存在する触媒活性金属の量、触媒活性組成物中に存在する無機繊維の量、および触媒活性繊維組成物中に存在する本明細書に記載の任意の他の成分の量が、一緒になって触媒活性繊維組成物の全体の重量に等しいほどの量で触媒活性繊維組成物に存在し得る。

特定の実施形態では、触媒活性金属は、触媒活性繊維組成物中に、触媒活性繊維組成物の総重量に基づいて、０．０１～５０重量％、０．０５～５０重量％、０．１～５０重量％、０．５～５０重量％、１～５０重量％、２～５０重量％、３～５０重量％、４～５０重量％、５～５０重量％、６～５０重量％、７～５０重量％、８～５０重量％、９～５０重量％、または１０～５０重量％である。

触媒活性繊維組成物の他の構成要素
特定の実施形態では、上記実施形態のいずれかの触媒活性繊維組成物は、異なる無機繊維組成物の混合物をさらに含むことができる。特定の実施形態において、上記実施形態のいずれかの触媒活性繊維組成物は、二次的な無機繊維をさらに含み得る。二次無機繊維は、無機繊維の特徴のいずれか１つ以上において、上記の無機繊維と異なっていても良い。具体的には、上述の様々な実施形態において、無機繊維は、任意の数の方法で特徴付けることができる。二次無機繊維が上述の実施形態のいずれかに含まれる場合、それらは、二次無機繊維が含まれ得る特定の実施形態における無機繊維の特徴とは相互に排他的である１つ以上の特徴を有するという点で無機繊維と異なり得ることが理解されよう。

特定の実施形態では、二次無機繊維は、触媒活性繊維組成物の総重量に基づいて、８０重量％まで、１～８０重量％、５～８０重量％、１０～８０重量％、１５～８０重量％、２０～８０重量％、２５～８０重量％、３０～８０重量％、３５～８０重量％、４０～８０重量％、４５～８０重量％、または５０～８０重量％という量、触媒活性繊維組成物に存在して良い。

特定の実施形態において、上記実施形態のいずれかの触媒活性繊維組成物は、バインダーをさらに含むことができる。バインダーは、有機バインダーおよび／または無機バインダーを含むことができる。有機バインダーは、ポリマーエマルジョン、溶媒ベースのポリマー、無溶媒ポリマー、澱粉、有機バインダー繊維、またはそれらの混合物を含んでも良い。ポリマーエマルションは、ラテックス、天然ゴムラテックス、スチレン－ブタジエンラテックス、ブタジエン－アクリロニトリルラテックス、アクリレート／メタクリレートポリマー／コポリマーのラテックス、またはこれらの混合物を含むことができる。溶媒ベースのポリマーは、アクリル、ポリウレタン、酢酸ビニル、セルロース、ゴムベースの有機ポリマー、またはそれらの混合物を含むことができる。無溶媒ポリマーは、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、エラストマー、またはそれらの組み合わせを含むことができる。澱粉は、ジャガイモ澱粉、トウモロコシ澱粉、またはそれらの混合物を含むことができる。有機バインダー繊維は、ポリビニルアルコール（「ＰＶＡ」）繊維、ミクロフィブリル化セルロース繊維、またはそれらの組み合わせを含むことができる。他の適切な有機バインダーには、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニルまたはそれらの任意の組み合わせのエマルジョンがある。

無機バインダーは、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、酸化亜鉛、マグネシア、ジルコニア、またはそれらの混合物の少なくとも１つを含むコロイド状無機酸化物分散液を含み得る。

特定の実施形態では、バインダーは、触媒活性繊維組成物の総重量に基づいて、４５重量パーセントまでの量で、触媒活性繊維組成物中に存在することができ、例えば、０．１～４５重量％、０．５～４５重量％、１～４５重量％、２～４５重量％、３～４５重量％、４～４５重量％、５～４５重量％、６～４５重量％、７～４５重量％、８～４５重量％、９～４５重量％、または１０～４５重量％があげられる。

特定の実施形態では、上記実施形態のいずれかの触媒活性繊維組成物は、さらに、噴気性材料を含むことができる。噴気性材料は、組成物から作られた製品形態内で機械的支持を提供するために、組成物の最初の使用時に膨張し得る。噴気性材料はまた、当技術分野で知られている可能性のある他の利点を提供することができる。噴気性材料は、マイカ、未膨張バーミキュライト、イオン交換バーミキュライト、熱処理バーミキュライト、ハイドロビオタイト、アルカリ金属ケイ酸塩、タルク、粘土、膨張性黒鉛、またはこれらの混合物を含み得る。

特定の実施形態では、噴気性材料は、触媒活性繊維組成物の総重量に基づいて、５０重量パーセントまでの量で、触媒活性繊維組成物中に存在することができ、例えば、１～５０重量パーセント、２～５０重量パーセント、３～５０重量パーセント、４～５０重量パーセント、５～５０重量パーセント、１０～５０重量パーセント、１５～５０重量パーセント、２０～５０重量パーセント、２５～５０重量パーセント、３０～５０重量パーセント、３５～５０重量パーセント、４０～５０重量パーセント、または４５～５０重量パーセントが挙げられる。

任意の実施形態において、触媒活性繊維組成物は、無機繊維に組み込まれた二次剤および／または無機繊維の少なくとも一部にコーティングされた二次剤をさらに含み得る。例えば、二次剤は、環境条件（例えば、温度または組成）に応じて選択的にガスを捕捉および放出する要素を含み得る。いくつかの実施形態では、二次剤は、ガス捕獲剤を含む。特定の実施形態では、ガス捕捉剤は、二酸化炭素捕捉剤、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）捕捉剤、または微量金属（鉛またはカドミウムなど）用吸着剤のうちの少なくとも１つを含み得る。二酸化炭素捕捉剤としては、酸化カルシウムを挙げることができる。酸化窒素（ＮＯ_ｘ）捕捉剤は、酸化バリウム、水酸化バリウム、炭酸バリウム、またはそれらの混合物などの少なくとも１つのバリウム含有化合物を含むことができる。特定の実施形態では、バリウム含有化合物は、ガンマ－アルミナなどのセラミック材料に担持されても良い。微量金属用の吸着剤は、アルミノシリケート化合物を含んでも良い。この文脈において、用語「アルミノシリケート化合物」が意味するものは、純粋なアルミナから純粋なシリカまでの範囲であり得る化合物である。特定の実施形態では、アルミノシリケート化合物は、シリカ、カオリン、ボーキサイト、珪藻土、水酸化マグネシウムシリケート、アルミナ、またはそれらの混合物を含むことができる。

様々な実施形態において、放出温度は、触媒活性金属のライトオフ温度より大きくても良い。本明細書で使用する場合、「ライトオフ温度」は、排気ガス処理装置が、排気ガス処理装置を出るときに、排気ガスの流れが地域の規制および／または業界の慣例に準拠するように、排気ガスの流れを処理することができる温度である。任意の実施形態において、ＮＯ_ｘ捕捉材料は、廃ガスが触媒活性金属と相互作用する前にＮＯ_ｘ捕捉材料と相互作用するであるように、触媒活性金属の前に触媒活性繊維組成物を含む排出制御装置内に配置されることがある。他の実施形態では、ＮＯ_ｘ捕捉材料は、触媒活性金属に近接して配置されても良い。このような実施形態では、廃棄ガスは、ＮＯ_ｘ捕捉材料と触媒活性金属にほぼ同時に到達する。

二次剤の他の非限定的な例としては、セリウム、ジルコニウム、ランタン、バリウム、および酸素を貯蔵することができる他の金属が挙げられる。排出制御装置（例えば、自動車産業で使用されるもの）に含まれる場合、酸素貯蔵材料は、低酸素運転中（例えば、燃料リッチ運転中）にＣＯをＣＯ_２に変換する際に、酸素源を提供することができる。これらの酸素貯蔵材料は、低酸素運転中に混合気中の酸素濃度が低下したときに放出される酸化物を、酸素過剰状態（例えば、エンジンのリーン運転）において容易に形成する。触媒活性繊維組成物を含む排出制御装置において、酸素貯蔵材料は、例えば、活性剤に近接して配置され得る。

任意の実施形態において、無機繊維に組み込まれるか、または無機繊維上にコーティングされるかにかかわらず、二次剤は、触媒活性繊維組成物の総重量を基準として、０～４０重量％を構成し得る。ひとつ以上の実施形態において、二次剤は、無機繊維に組み込まれ、また無機繊維の表面上にコーティングされる。このような実施形態では、二次剤の総重量は、例えば、触媒活性繊維組成物の総重量に基づいて最大４０重量％であっても良い。いくつかの実施形態では、二次剤は、触媒活性繊維組成物の総重量に基づいて、０．００１～３５重量パーセント、０．０１～３０重量パーセント、０．１０～２５重量パーセント、０．２５～２０重量パーセント、０．５～１５重量パーセント、０．７５～１０重量パーセントの量で存在している、７５～１０重量％、１～５重量％、１．５～４重量％、１．７５～３重量％、１～２重量％、０．５～１．５重量％、０．１～１重量％、０．２５～０．７５重量、０．０１～０．５重量、または０．１～０．５重量％が挙げられる。

触媒活性繊維組成物の調製方法
コーティング溶液と混合液
一般に、本方法は、水、有機溶媒、または水と有機溶媒の混合物のいずれかに触媒活性金属の溶解塩（または触媒活性金属の溶解塩）を含む溶液に基づくコーティング技法を用いる。本明細書で使用する場合、「コーティング」は、金属塩の溶液または混合物を無機繊維基材に噴霧または滴下すること、および／または金属塩の溶液または混合物に無機繊維基材を浸すまたは浸漬することを包含する。１つまたはそれ以上の実施形態において、有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、アセトン、またはそれらの任意の組み合わせなどの揮発性有機溶媒を含み得る。様々な実施形態において、有機溶媒は、グリコールおよび／またはポリオールを含んでも良い。好適なグリコールおよびポリオールには、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、またはそれらの任意の組合せが含まれるが、これらに限定されるものではない。例示的な実施形態では、グリコールまたはポリオールは、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（Ｄｏｗａｎｏｌ（商標）ＤＰＭグリコールエーテルとして市販されている）を含む。特定の実施形態では、ポリオールまたはグリコールは、水と混合されるか、または最大約５０％～約９０％の量で水および別の有機溶媒と混合される。

いくつかの実施形態では、触媒活性金属の硝酸塩、塩化物、硫酸塩、または酢酸塩などの水性塩溶液を調製する。例えば、硝酸パラジウム、硝酸ロジウム、硝酸セリウム、塩化パラジウム、塩化ロジウム、または塩化セリウムの塩溶液を使用することができる。本開示の恩恵を受けた当業者であれば、アニオン種が変化する他の塩を同様の結果で使用できることを認識するだろう。

いくつかの実施形態では、触媒活性金属のコーティング混合物（例えば、懸濁液、コロイド、またはコロイド懸濁液）が、金属触媒の微粒子で無機繊維をコーティングするために使用される。１つまたはそれ以上の実施形態において、コーティング混合物は、懸濁液および／またはコロイドを含み、懸濁液および／またはコロイドは、上記のような触媒活性金属を含んでいる。例えば、コーティング混合物は、有機および／または無機バインダー系とコロイド、コロイド状シリカの懸濁液などを含むことができる。

１つまたはそれ以上の実施形態において、コーティング混合物または溶液は、添加剤を含む。特定の実施形態では、添加剤はガス捕捉剤を含み、これは、二酸化炭素捕捉剤、酸化窒素（ＮＯ_ｘ）捕捉剤、酸化セリウム、または微量金属（鉛またはカドミウムなど）用吸着剤の少なくとも１つを含むことができる。二酸化炭素捕捉剤としては、酸化カルシウムを挙げることができる。酸化窒素（ＮＯ_ｘ）捕捉剤は、酸化バリウム、水酸化バリウム、炭酸バリウム、またはそれらの混合物などの、少なくとも１つのバリウム含有化合物を含むことができる。特定の実施形態では、バリウム含有化合物は、ガンマ－アルミナなどのセラミック材料に担持されても良い。いくつかの実施形態では、添加剤は、塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）を含む。塩化アンモニウムは、基材の表面でのイオン交換を促進する。例えば、ＮＨ_４Ｃｌは、最初に無機繊維基材上の活性スポットに結合し、その後、アンモニウムイオンが金属触媒イオンと交換し、金属触媒を基材の表面に固定するのを助ける。いくつかの実施形態では、ＮＨ_４Ｃｌは、金属触媒が繊維の表面に埋め込まれる卵殻状のコーティングを誘導する。アンモニウムイオンは、熱処理中にアンモニアとして遊離する。様々な実施形態において、ＮＨ_４Ｃｌは、コーティング混合物または溶液中のその濃度が約０．０５Ｍ～約３．０Ｍとなるような量で添加される。いくつかの実施形態において、添加剤は、ゾル／ゲル形成を促進するためにクエン酸を含む。様々な実施形態において、クエン酸は、コーティング混合物または溶液中のその濃度が約０．０１Ｍ～約３．０Ｍの間であるように添加される。

溶液または混合物中の触媒活性金属（例えば、Ｃｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、またはそれらの組み合わせ）の塩の濃度は変化し得るが、典型的には、溶液または混合物の重量に基づいて、約０．１ｗｔ％～約２０ｗｔ％（例えば、溶液または混合物に対して、約１ｗｔ％～約１０ｗｔ％）だろう。

コーティングの方法
様々な実施形態によれば、無機繊維基材は、基材とコーティング溶液または混合物を容器に入れ、容器に真空を適用して、無機繊維基材への均一な分散またはコーティングを確実にすることによってコーティングされる。この方法で真空包装すると、ユーザーは無機繊維基材を一定量のコーティング溶液または混合物で処理して制御された投与量を確保することができ、ユーザーは圧縮を維持して取り扱い損失をなくすことができる。繊維の全体的な圧縮または密度は、真空圧によって調整することができ、第１の溶液または混合物の置換損失を引き起こすことなく第２の溶液または混合物を添加することができる。

いくつかの実施形態では、無機繊維基材へのコーティング溶液または混合物の徹底的なコーティングを可能にするために、包装された基材を所定の期間維持することができる。例えば、無機繊維基材は、熱処理前に、少なくとも１時間、少なくとも６時間、少なくとも１２時間、または少なくとも２４時間、コーティング溶液または混合物と接触したままであっても良い。

容器は特に限定されないが、コーティング溶液または混合物が無機繊維基材の表面および細孔に押し付けられるように、真空下で収縮できるものであれば良い。１つまたはそれ以上の実施形態において、容器は袋である。つ以上の実施形態では、容器は、プラスチック（例えば、ポリプロピレン）またはポリマーで作られる。１つ以上の実施形態において、容器は、容器に真空が適用されたときにコーティング溶液または混合物の分散を補助するために、その内面に構造を含む。

いくつかの実施形態では、支持構造は、容器の内部または外部に設けられる。１つ以上の実施形態では、支持構造は、金属メッシュを含む。１つまたはそれ以上の実施形態において、容器は、コーティングされ化学的に処理された基材の乾燥装置への設置を助けるように構成され、これは、コーティングのために基材を支持するために用いられるフレームであって良い。例えば、無機繊維基板を含む排出制御装置において、繊維損失を制限するため、および支持構造として、ステンレス鋼メッシュ層を含む有孔フレームを使用することができ、容器を除去するための最終熱処理の前に、コーティングされた基板を含む容器を有孔フレームに挿入する。この構成により、材料の取り扱いとプロセスの段階数が制限され、全体的なコストを削減することができる。いくつかの実施形態では、支持構造は容器内に配置され、容器に真空が適用されたときに、無機繊維基材を通してコーティング溶液または混合物が均一に分散することを容易にする。

１つ以上の実施形態において、容器の少なくとも一部は、熱によって分解されることが可能である。いくつかの実施形態では、容器全体が加熱によって除去され、それによってコーティング溶液または混合物でコーティングされた無機繊維基材が露出され得る。支持構造体を含む実施形態では、支持構造体は、劣化に対して耐性がある場合がある。

ある実施形態では、無機繊維基材にコーティング溶液または混合物を引き込んだ後、容器またはその一部を除去することができる。容器の除去は、容器を構成する材料を分解するために、無機繊維基材を熱処理および／または化学処理することによって促進され得る。熱処理を採用する場合、熱によってコーティング溶液または混合物から溶媒または他の不要な成分を同時に蒸発させ、それによってコーティングされたおよび／または化学的に処理された繊維状物質のみを残すことができる。特定の実施形態では、加熱は、コーティングされた基材を同時に焼成し、コーティング溶液または混合物の望ましくない成分（例えば、溶媒）を除去するように構成される。

他の実施形態では、容器を単に開けて、コーティングされた無機繊維基材を取り出すことにより、容器を除去することができる。その後、コーティングされた基材は、コーティング溶液または混合物の望ましくない成分（例えば、溶媒）を除去することができる焼成することができる。

容器は、無機繊維基材およびコーティング溶液または混合物を導入するための少なくとも１つの開口部を含む。容器は、オプションのポートまたは開口部を通じて、いくつかの溶液化学物質を同時に、または制御された時間に容器に投与することを可能にすることができる。これにより、ユーザは、例えば、ｐＨ制御、キレート、および乾燥または他の処理中に投与されたコーティング溶液または混合物の移動を制限し得る他の薬剤を含めることができる。ひとつ以上の実施形態では、コーティング溶液または混合物の溶媒は、溶媒が容器材料と反応しないように、容器材料に鑑みて選択される。ひとつ以上の実施形態では、添加剤が容器に導入される。添加剤は、コーティング溶液または混合物を導入する前または後に導入され得る。様々な実施形態において、添加剤は、溶質またはコーティング化合物をコーティング溶液または混合物から、無機繊維基材上に析出させる。いくつかの実施形態では、容器は、少なくとも２つの開口部を含む。

１つ以上の実施形態によれば、繊維の単位を溶解した金属塩を含む溶液または混合物と一緒に真空包装することにより、含まれる繊維の完全かつ均一な湿潤を保証する。本明細書に開示される方法、システム、および製品は、無駄なく固定用量の完全な被覆を保証し、下流処理のために容易に扱えるパッケージで製品を提示する。本方法の利点としては、１つ以上のコーティング液を用いて繊維の投与量を制御すること、含有された繊維の投与量、廃棄物の減少およびコストの削減、投与後に容易に取り扱えるパッケージ、カートリッジのようなシステムに容易に設置できる形態で繊維を提示するなど下流工程に役立てることができるパッケージされた組立品、工程数の減少、費用の削減、材料の安全な使用、人の接触を最小限にするパッケージの使用、および高速処理、が挙げられる。

金属塩の移行は、塩が溶液中にある限り起こり得るので、金属塩を沈殿させることができれば、溶媒が除去されても、金属塩は無機繊維基材上の所定の位置にとどまることになる。いくつかの実施形態によれば、金属塩の移行を低減することは、コーティング溶液または混合物に成分を添加すること、または第２のコーティング溶液または混合物を適用することを含む。

様々な実施形態において、コーティング溶液または混合物の粘度は、ラテックス、増粘剤、または凝集剤などの粘性付与剤、および／またはバインダーで修飾される。好適な粘結剤としては、ケイ酸塩、クレーまたはベントナイトを挙げることができる。好適なラテックスには、アクリルラテックスエマルションが含まれ得る。好適な増粘剤としては、セルロース（例えば、カルボキシメチルセルロースおよび／またはヒドロキシエチルセルロース）を挙げることができる。好適な凝集剤としては、ＥＤＴＡの各種塩、水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ）、または他のキレート剤を挙げることができる。添加されたラテックス、増粘剤、または凝集剤は、コーティング溶液または混合物から水を吸収し、無機繊維基材内にマトリックスを形成する。コーティング溶液または混合物中の水または溶媒の不足は、金属塩が無機繊維基材上で移動しにくくし、金属イオンの移動度を実質的に低下させる。好適なバインダーとしては、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、アクリル分散液、ポリエチレンオキシド分散液、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。結合剤は、繊維基材上に、より分散した均一なコーティングを提供するのを助けることによって、分散剤として作用し得る。これは、乾燥時のマイグレーションを緩和するのに役立ち、バインダーは焼成中に燃え尽きることがある。

１つまたはそれ以上の実施形態において、二次処理（例えば、第２のコーティング溶液または混合物）が、無機繊維基材の端部への金属塩の移動を防止するために使用される。いくつかの実施形態において、二次処理は、懸濁液および／またはコロイドの使用を含む。いくつかの実施形態では、二次処理は、テトラアンモニアＥＤＴＡおよび異なるカチオン種を含む様々な他の種のＥＤＴＡのようなキレート剤の使用を含む。例えば、無機繊維基材は、まず、金属触媒の硝酸塩または塩化物塩の溶液で被覆され得る。金属触媒の硝酸塩や塩化物塩は、一般に、水やメタノールやイソプロパノールのような他の溶媒に非常によく溶ける。次に、コーティングされた無機繊維基材は、別のＥＤＴＡ溶液でコーティングされる。ＥＤＴＡは、硝酸塩や塩化物とは異なり、金属触媒と不溶性の錯体を形成する。これらの不溶性錯体は、無機繊維上に堆積し、溶媒に不溶性であるため、その後の乾燥および焼成ステップの間、静止している。様々な実施形態において、ＥＤＴＡ錯体を含む無機繊維基材は、オーブン中で乾燥される（例えば、２５℃から１時間かけて上昇しながら６００℃まで加熱される）。ＥＤＴＡは有機化合物であり、約２００℃で発火して燃え尽きる。そのため、ＥＤＴＡは分解し、無機繊維基材上に金属の酸化物（すなわち、金属触媒）を残す。

他の実施形態では、二次処理は、コーティングされた繊維基材のｐＨを変更することを含む。特定の実施形態では、コーティングされた無機繊維基材のｐＨは、金属塩または複合体の沈殿を達成するために変更され得る。例えば、無機繊維基材は、最初に酸性ｐＨを有する金属塩溶液で被覆され、その後、塩基性ｐＨを有する溶液で被覆されて、金属の塩基性塩を沈殿させ得る。無機繊維基材のｐＨを酸性から塩基性に上げるために、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなど、一般的で市販されている任意の塩基を使用することができる。例えば、無機繊維基材は、最初に硝酸セリウムまたは塩化セリウムの溶液で被覆されても良い。次に、コーティングされた無機繊維基材を塩基性溶液でコーティングするか、蒸気を介して塩基性溶液で処理し、硝酸セリウムまたは塩化セリウムを水酸化セリウムに変換することができる。水酸化物は一般に不溶性であるか、溶解度が非常に低い。不溶性の金属水酸化物は、無機繊維基材上に堆積し、溶媒に溶けないため、無機繊維基材上に静置される。この金属水酸化物を乾燥、焼成することにより、無機繊維基材上で金属水酸化物が金属酸化物（すなわち、金属触媒）に変化する。

他の実施例では、尿素のような加熱すると分解して塩基を形成する化合物を利用して、同じ効果を引き出すことができる。例えば、コーティングされた無機繊維基材を尿素の溶液で処理する（例えば、噴霧または二次浸漬によって）。尿素はオーブン内で高温で分解され、アンモニア（ＮＨ_３）と二酸化炭素（ＣＯ_２）を生成する。進化したアンモニアは、コーティングされた無機繊維基材を塩基化し、可溶性金属塩を対応する不溶性金属水酸化物に変換し、それらを不溶性にして移行を防止することができる。

いくつかの実施形態では、コーティング溶液中の金属塩の溶解度は、例えば、水と有機溶媒の比率を変えるか、異なる塩混合物を選択することによって制御される。一実施形態では、乾燥中に金属塩が迅速に析出するように、金属塩の溶解度限界に近いコーティング溶液が準備される。この実施形態では、溶媒が乾燥されるとすぐに、ほぼ即座に不溶性であるため、金属塩は限られた移動度を示し、したがって限られた移動を示す。言い換えれば、無機繊維基材への塩の析出を促進するために、塩および塩のための溶媒を選択し、その量を最適化することができる。

いくつかの実施形態では、金属塩による無機繊維基材のコーティングの順序が重要であり得る。正しい順序を決定することは、典型的に少量で使用され、したがって効果的な使用がより貴重であるロジウムのような特に貴重または高価な金属で使用され得る。特定の実施形態では、パラジウム溶液、ロジウム溶液、およびセリウム溶液のうちの１つまたはそれ以上が調製される。無機繊維基材は、これらの溶液で同時にまたは別々に被覆され得る。一実施形態では、無機繊維基材をセリウム塩およびパラジウム塩を含む溶液で最初にコーティングし、コーティングした無機繊維基材をその後乾燥および焼成し、乾燥したコーティング基材をロジウムの溶液でコーティングし、ロジウムでコーティングした基材をその後乾燥および焼成する。無機繊維基材を最後にロジウムでコーティングすることにより、ロジウムの触媒活性を、セリウムおよびパラジウムによってブロックされるのではなく、維持することができる。いくつかの実施形態では、成分の添加順序が変更される。例えば、活性触媒を添加する前に、スズや銀などのプロモーターをコーティング溶液または混合物に添加することができる。別の例では、セリウムおよび／またはジルコニウムのような活性成分の添加に続いて、パラジウム、白金、および／またはロジウムの添加を行う。上記のような順序は、より高価な貴金属が支持元素でマスクされたり覆われたりすることを防ぐ。これにより、ＰＧＭまたは活性成分が外向きであり、マスクされないことが保証される。通常、セリウム、ジルコニウム、スズ、および／または銀は過剰に添加され、反応の支持または促進の役割を果たすが、反応の物理的部位ではない。

乾燥方法
無機繊維基板の外層やエッジへの金属塩の移行を観察することなく、従来の方法で無機繊維基板を完全に乾燥させることは困難である。溶解した金属塩の溶液で濡らし、従来のオーブンで１０５℃で１時間乾燥させ、６００℃で最大２０分間焼成したサンプル部品は、無機繊維基材の上層および下層、ならびに外側のエッジに向かって金属塩が移動する顕著な兆候を示した。いくつかの実施形態では、広がり（または、無機繊維基材の中央と上層、下層、および縁部における金属触媒量の差）は、２０％を超え、さらには８０％にまで達していた。

スプレッドの計算には、以下の式を用いる。

ここで、Ｗ_１とＷ_２は、無機繊維基材の異なる部分に存在する金属触媒の重量パーセントである。

特定の実施形態では、本開示の実施形態に従ってコーティングされた無機繊維基材を、上部、中部、および下部に分離するか、またはコーティングされた無機繊維基材の端部の１インチ（２．５ｃｍ）を中央から切り落とした。蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）を使用して、コーティングされた無機繊維基材の分離されたセクションを分析した。触媒（例えば、ＣｅＯ_２、ＰｄＯ、ＰｔＯ_２、ＺｒＯ_２、およびＲｈＯ）_２３の割合が、各セクションにおいて測定された。いくつかの実施形態では、トップ、ミドル、およびボトムセクション間の移行または広がりは１０％未満であった。いくつかの実施形態における端部と中央部との間の移行または広がりは、最大３５％または最大２５％であることが観察された。有意な移行を示したサンプルは、視覚的に識別することができ、そうでないサンプルよりも大きな広がりを有すると仮定された。

いくつかの実施形態では、無機繊維基材を金属塩で被覆した後、被覆された無機繊維基材を周囲空気条件で１～３日間乾燥させた後、１０５℃の従来のオーブンで乾燥段階を完了し、６００℃で２０分～１時間焼成する。この結果、コーティングされた無機繊維基材は、金属マイグレーションの量が非常に少なく（例えば、１０％未満の広がり）なる。乾燥が遅いことは、溶媒の蒸発が早く、金属マイグレーションが少ない。

特定の実施形態では、コーティングされた無機繊維基材は、制御された温度上昇乾燥プロセスを使用して乾燥される。例えば、コーティングされた無機繊維基材は、周囲条件から始まる加熱サイクルを経て、最終焼成温度まで温度をゆっくりと上昇（例えば、１℃／分未満）させる。これにより、コーティングされた無機繊維基板は、より制御された速度で乾燥し、急激な溶媒の蒸発と金属塩の移動を回避することができる。別の例では、温度上昇乾燥工程は、オーブン（または制御された雰囲気オーブン）内で行われ、初期乾燥は周囲温度で開始し、１００℃までゆっくりと上昇させる。例示的な実施形態では、コーティングされた無機繊維基材は、２５℃～２００℃までの温度上昇で乾燥され、温度の上昇は約２０分～約２４０分かけて行われる。温度は、最大２４０分間保持することができる。いくつかの実施形態では、温度の上昇は、約２０分～約２４０分の上昇時間で焼成温度まで継続することができる。繊維は、その後、最大８００℃で焼成され得る。

いくつかの実施形態では、コーティングされた無機繊維基材の含水率は、乾燥段階中に変更することができる。例えば、制御された雰囲気オーブン（例えば、スチームオーブン）を使用して、被覆された無機繊維基材の特定の部分（例えば、無機繊維基材の外面および縁部）に蒸気リッチガスを供給して、金属塩が基材の内面から外面および縁部へ移動するのを防止し、大きなスループットの機会を提供できる。例示的な実施形態では、コーティングされた無機繊維基材は、１５０℃～６００℃への温度上昇で乾燥される。温度の上昇を約２０分～約２４０分かけて行うことができ、特定の温度で最大約２４０分間保持するオプションがある。蒸気供給速度は、最大で２ｋｇの蒸気／繊維ｋｇ／時間であることができる。いくつかの実施形態では、蒸気供給速度は、約０．０５～約１０ｋｇの蒸気／ｋｇの繊維／時間である。

他の実施形態では、コーティングされた無機繊維基材のｐＨは、乾燥段階において変更することができる。例えば、制御された雰囲気オーブンを使用して、コーティングされた無機繊維基材を酸性または塩基性のガス環境で乾燥させ、移行が起こる前に無機繊維基材上に金属触媒を選択的に沈殿させることができる。例えば、アンモニアガスをオーブン内に注入したり、オーブン内での尿素分解を利用したりすることができる。

様々な実施形態において、マイクロ波放射は、コーティングされた無機繊維基材を乾燥させるために使用される。約１～１０ＧＨｚ（例えば、２．４ＧＨｚ）の間の周波数および最大１，０００ワットの電力（例えば、７００ワット）を有するマイクロ波エネルギーが使用され得る。マイクロ波の使用は、乾燥におよそ６～１０分かかり、無機繊維基板を内側から外側へ乾燥させるので、基板の内部から基板の外側への金属塩の移動が回避され、大きなスループットの機会を提供する。

特定の実施形態では、無機繊維基材は、金属塩溶液が無機繊維基材を被覆することを可能にする多孔性バッグ（例えば、ポリプロピレンバッグ）内に置かれる。例示的な実施形態では、繊維基材は、排出装置または他の任意の触媒装置用の製品形態である。袋のメッシュまたは孔のサイズ、および繊維基材の異なるサイズおよび重量は、所定の製造のための特定の部品に依存して、最適化され得る。例えば、あるメッシュはより開放的であり、別のメッシュはより閉鎖的であるかもしれない。多孔質バッグを使用すれば、デリケートな製品形態を直接扱う必要がなくなり、製品形態がより扱いやすくなる。製品に裂け目があると、排気ガスが触媒されないバイパスになる可能性があるため、これは重要なことである。

１つ以上の実施形態において、無機繊維基材は、多孔質バッグの中でコーティングされ、乾燥される。無機繊維基材は、袋の中で焼成されても良いし、焼成されなくても良い。車両用排気装置では、多孔質バッグは部品製造に入り、最終部品で焼成される可能性が高い。工業用触媒の用途では、無機繊維基材は多孔質バッグの中で焼成されることもあれば、最終部品の中で焼成されることもある。

いくつかの実施形態では、凍結乾燥は、基板に制御された乾燥を提供するために使用される。凍結乾燥は、無機繊維基板内の金属塩の溶液をゆっくりとまたは急速に凍結し、昇華によって溶媒を除去する能力を提供し、それによって金属イオンの輸送を防止する。

様々な実施形態において、赤外線放射（ＩＲ）ランプ乾燥が使用される。ＩＲの使用は、基板を乾燥させ、ランプが直接光っているスポットへの金属イオンの移動を誘導することができる。

プレコートまたは前処理方法
特定の実施形態では、無機繊維基材は、コーティング溶液または混合物でコーティングする前に、熱処理および／または化学物質（例えば、塩基）で処理される。例えば、無機繊維基材は、水酸化ナトリウムの０．０５Ｍ～３．０Ｍ溶液などの塩基性溶液で処理し、水洗し、その後乾燥することができる。別の実施形態では、無機繊維基材を塩基で処理し、水洗し、乾燥し、塩化アンモニウムの０．０５Ｍ～３．０Ｍ溶液で処理し、乾燥させる。さらに別の実施形態では、無機繊維基材を約２００℃未満に約３０分～約１２０分加熱する。プレコーティングは、ｐＨまたはキレートの位置の局所的な変化を提供し、金属イオンを沈殿させるかまたは所定の位置に固定し、移動を防止するのを助ける。熱処理は、金属イオンのより良い接着を提供するために、基板を洗浄することによって基板を準備する。


以下の実施例は、上述した材料および方法を例示するものであり、限定することを意図するものではない。

実施例１－硝酸セリウム塩、硝酸パラジウム塩、硝酸ロジウム塩を水中で繊維シートにコーティングする場合
ガラスビーカー、スターバー、実験用撹拌板を用い、３０．０ｇの硝酸セリウム六水和物（Ｃｅ（ＮＯ_３）_３－６Ｈ_２Ｏ）、３．４１ｇの硝酸パラジウム（Ｐｄ（ＮＯ_３）_２－ｘＨ_２Ｏ）および０．３４ｇの硝酸ロジウム（Ｒｈ（ＮＯ_３）_３－ｘＨ_２Ｏ）水５００ｍＬ中で混合した。すべての塩はＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈから購入。金属塩は、混合物を実験室用ソニケーターに５分間入れて溶解し、実験室用攪拌板上で室温にて６００ＲＰＭで少なくとも１時間、攪拌した。３００ＧＳＭの面積密度を有するアルミナ繊維シートを溶液に浸し、５分間浸漬し、反転し、さらに５分間浸漬した。その後、繊維シートを溶液から取り出し、余分な溶液を流出させた。得られたコーティングされた繊維シートを、１００℃～１１５℃の間のオーブンで乾燥させた。次に、乾燥したコーティング繊維シートを、６００℃の温度にしたＬｉｎｄｂｅｒｇ／Ｂｌｕｅ Ｍ（商標）キルン内で、毎分９℃～１０℃の間の速度で焼成した。

コーティングされた繊維シートは、コーティングの均質性を判断するために目視で検査された。理想的には、シートを通して均質なコーティングが観察される。移動が極端な場合、触媒の多くがシートの外縁（ｘ軸とｙ軸）に移動し、シートの中央部は触媒がないように見える（５０％以上の広がり）。

図１は、１１０℃のオーブンで乾燥させた繊維シートのセグメントを示す図である。右側のサンプルは、セグメントの上部で、触媒の激しい堆積が観察されたもの。左側のサンプルは、セグメントの中央部であり、触媒が外周部に移動する激しい移動が発生した。

さらに、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）分析では、繊維シートの外側に触媒材料が多く付着しており、コーティングされた部分が均質でないことが示唆された。これは、触媒剤の一部が反応の発生に容易に利用できないため、効率的な触媒活性が得られないことを意味する。図２は、コーティングされた繊維シートを５００倍（ ）に拡大したＳＥＭ画像であり、カーボンスタブに取り付けたものである。このＳＥＭ画像では、均一なコーティングではなく、繊維シート上に重い堆積物があることがわかる。

実施例２－硝酸セリウム塩、硝酸パラジウム塩、硝酸ロジウム塩を水中で繊維シートにコーティングし、テトラアンモニムＥＤＴＡを二次コーティングした例
ガラスビーカー、スターバー、実験用撹拌板を用い、３０．０ｇのＣｅ（ＮＯ）_３３－６Ｈ_２Ｏ、３．４１ｇのＰｄ（ＮＯ）_３２－ｘＨＯ_２および０．３４ｇのＲｈ（ＮＯ）_３３－ｘＨ_２Ｏを水５００ｍＬ中で混合した。すべての塩はＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈから購入した。金属塩は、混合物を実験室用ソニケーターに５分間入れて溶解し、実験室用攪拌板上で室温で６００ＲＰＭで少なくとも１時間攪拌した。５％ｖ／ｖテトラアンモニウムＥＤＴＡの別個の溶液は、６０ｍＬの４５％ジアンモニウムＥＤＴＡ溶液（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販される）を、ガラスビーカー、スターバーおよび実験室用撹拌板中の５００ｍＬの脱イオン水と混合することによって調製した。この溶液のｐＨは、水酸化アンモニウム（Ａｌｆａ Ａｅｓａｒから市販）を用いて９．０～１０．０の間に調整した。

面積密度３００ＧＳＭのアルミナ繊維シートを金属触媒溶液に浸漬して５分間浸漬した後、反転してさらに５分間浸漬した。その後、繊維シートを溶液から取り出し、余分な溶液を流出させた。その後、濡れたコーティング繊維シートをＥＤＴＡ溶液に入れ、１０秒間浸漬し、反転してさらに１０秒間浸漬した。

コーティングされた繊維シートは、１００℃～１１５℃の間のオーブンで乾燥された。次いで、乾燥されたコーティングされた繊維シートを、６００℃の温度にもたらされたキルンの中で、毎分９℃～１０℃の間の速度で焼成した。

目視により、シートの均質なコーティングが観察された。図３は、最終的にコーティングされた繊維シートの画像であり、内側から外側まで均質であることがわかる。

さらに蛍光Ｘ線でシートを分析し、シートに担持されたセリウム、パラジウム、ロジウムの濃度を決定した。蛍光Ｘ線を使用して、コーティングされたシート上の各触媒活性酸化物の重量パーセントを決定した。その結果を以下の表２に示す。

繊維シート表面における触媒の分布は、ＳＥＭ／エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）（ＳＥＭ／ＥＤＳ）マッピングを用いて可視化した。サンプルの単層をカーボンスタブに取り付け、５００倍の倍率で画像を取得した。図４Ａは、カーボンスタブに取り付けられたコーティングされた繊維シートの５００倍の倍率でのＳＥＭ画像である。図４Ｂは、すべての検出元素のオーバーレイを示す被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。図４Ｃは、被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像であり、明るい部分はパラジウムを示す。図４Ｄは、コーティングされた繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像であり、薄い部分はセリウムを示すものである。ロジウムは微量であるため、検出されなかった。

実施例３－繊維シートに塩化セリウム塩、塩化パラジウム塩、塩化ロジウム塩をメタノールと水でコーティングし、風乾した場合
ガラスビーカー、スターバー、実験用撹拌板を用い、塩化セリウム七水和物（ＣｅＣｌ_３－７Ｈ_２Ｏ）９．６ｇ、塩化パラジウム（ＰｄＣｌ_２）０．５８ｇ、塩化ロジウム（ＲｈＣｌ_３－ｘＨＯ）０．１４ｇを７０％メタノール１１５ｍＬと水３３５ｍＬの中で混合した。すべての塩はＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈから購入した。金属塩は、混合物を容器に入れ、実験室用ソニケーターで５分間かけて溶解し、実験室用攪拌板上で室温にて６００ＲＰＭで１時間以上攪拌した。溶媒は繊維シートの適切な乾燥に重要であるため、溶媒の蒸発を防止するために容器を覆った。

面積密度３２０ＧＳＭのアルミナ繊維シートを溶液に浸し、５分間浸した後、反転し、さらに５分間浸した。サンプルを取り出し、余分な溶液を優しく圧縮してシートから取り除いた。

コーティングされた繊維シートは、メッシュラックに置かれ、周囲温度下で乾燥された。繊維シートが乾燥したら、コーティングされたシートをキルンに入れ、毎分９℃～１０℃の間の速度で６００℃の温度まで持っていった。

シートの均質性は、目視および蛍光Ｘ線により判定した。本実施形態では、シートの一部を、上、中、下の３つの均等なセクションに分離した。サンプルの「上」セクションは、シートの浸漬中に最初に上向きになったシートの面であると見なされた。蛍光Ｘ線を使用して、各セクションにコーティングされた各触媒活性酸化物のパーセント重量を決定した。この実施形態では、観察されたセグメント間の最大のパーセント差は、最上層と最下層の間に酸化セリウム（ＣｅＯ_２）。しかし、最上層と中間層の間および中間層と最下層の間の 移行は、ＣｅＯ_２、酸化パラジウム（ＰｄＯ）および酸化ロジウム（ＲｈＯ_２３）で１１％未満である。このことから、常温で乾燥させた場合、水とアルコールの混合液に対する触媒塩の溶解度の制限を利用して、移動が厳しく制限されることが示唆された。

繊維シート表面の触媒活性酸化物の分布を、ＳＥＭ／ＥＤＳマッピングを用いて可視化した。試料の単層をカーボンスタブに取り付け、５００倍の倍率で画像を取得した。ＳＥＭ／ＥＤＳマッピングでは、局所的な部分に無機繊維の不均一なコーティングが見られる。このことから、繊維シート上および個々の繊維上で均一なコーティングを実現するためには、余分な溶媒を除去し、コーティングされた繊維シートをさらに乾燥させることが重要であることが明らかになった。

図５は、コーティングされた繊維シートの５００倍の倍率でのＳＥＭ画像である。図６Ａは、コーティングされた繊維のＳＥＭ／ＥＤＳ画像であり、暗い部分はアルミニウムを示している。図６Ｂは、薄い部分がセリウムを示す被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。図６Ｃは、薄い部分がパラジウムを示す被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。図６Ｄは、軽い部分がロジウムを示す被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。

実施例４－繊維シートに塩化セリウム塩、塩化パラジウム塩、塩化ロジウム塩をメタノールと水でコーティングし、風乾した場合
ガラスビーカー、スターバー、実験用撹拌板を用い、ＣｅＣｌ_３－７Ｈ_２Ｏ５．８ｇ、ＰｄＣｌ_２０．３０ｇ、ＲｈＣｌ_３－ｘＨ_２Ｏ０．１０を７０％メタノール８０ｍｌと水２４５ｍＬに混合した。すべての塩はＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈから購入した。金属塩は、混合物を容器に入れ、実験室用ソニケーターで５分かけて溶解し、実験室用攪拌板上で室温で６００ＲＰＭで１時間以上攪拌した。溶媒はシートの適切な乾燥に重要であるため、溶媒の蒸発を防ぐために容器を覆った。

面積密度３２０ＧＳＭのアルミナ繊維シートを溶液に浸し、５分間浸した後、反転し、さらに５分間浸した。サンプルを取り出し、シートから余分な溶液を排出させた。

コーティングされたシートは、メッシュラックに置かれ、周囲温度下で乾燥された。繊維シートが乾燥したら、コーティングされたシートをキルンに入れ、毎分９℃～１０℃の間の速度で６００℃の温度に近づけた。

シートの均質性は、目視および蛍光Ｘ線により判断した。本実施形態では、シートの周囲２ｃｍを切り落とした。このサンプルを「エッジ」とし、シートの残りを「センター」とした。蛍光Ｘ線を使用して、各セクションにコーティングされた各触媒の重量パーセントを決定した。この実施形態では、Ｘ軸に沿ったいくつかの移動が観察され、セリウム触媒は約４０％、パラジウム触媒は約１８％、ロジウム触媒は約８％の広がりが観察された。

図７は、シートの上部（左）、中部（中央）、下部（右）の画像で、均質なコーティングを視覚的に示している。

繊維シート表面における触媒活性酸化物の分布をＳＥＭ／ＥＤＳマッピングで可視化した。試料の単層をカーボンスタブ上に取り付け、５００倍の倍率で画像を取得した。ＳＥＭ／ＥＤＳマッピングでは、繊維シート上に３つの触媒活性酸化物が均質かつ均一にコーティングされていることが確認されました。ＣｅＯ_２、ＰｄＯ、ＲｈＯ_２３の３種類の触媒活性酸化物が繊維シート上に均一にコーティングされている。このことから、均質なコーティングを実現するためには、混合溶媒と塩の選択が重要であることがわかる。

図８は、コーティングされた繊維シートの５００倍の倍率でのＳＥＭ画像である。図９Ａは、暗い部分がアルミニウムを示す被覆された繊維のＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。図９Ｂは、明るい部分がセリウムを示すコーティングされた繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。図９Ｃは、明るい部分がパラジウムを示す被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。図９Ｄは、軽い部分がロジウムを示す被覆繊維シートのＳＥＭ／ＥＤＳ画像である。

実施例５－繊維シートに硝酸セリウム塩を水中でコーティングし、マイクロ波で乾燥させた場合
ガラスビーカー、スターバーおよび実験室用撹拌板を使用して、２２５ｍＬの水中の８．４ｇのＣｅ（ＮＯ_３）_３－６Ｈ_２Ｏを混合し、室温で４００ＲＰＭで実験室用撹拌板上に少なくとも１５分間撹拌した。１０００ＧＳＭの面積密度を有するアルミナ繊維シートを溶液に浸し、５分間浸し、反転させ、さらに５分間浸した。試料を取り出し、シートから余分な溶液を排出させた。得られたコーティングされたシートは、約２６０ＧＳＭの面積密度を有する４つの異なるセクションに分離された。各セクションをマイクロ波（７００Ｗ；２．４ＧＨｚ）中で６分間乾燥させた。繊維シートが乾燥したら、コーティングされたマットを５５０℃のキルン中に１５分間入れた。

蛍光Ｘ線を使用して、セリウム触媒の重量パーセントを決定し、シートの上部、中間部、および下部セクションの間の乾燥時の移動がある場合には、その程度を決定した。サンプルの「上」セクションは、シートの浸漬中に最初に上向きになったシートの面であると考えられた。以下に示すように、中間部と外側部との間の最も大きな広がりは、約１３％であった。本実施形態では、マットの外縁部への触媒の移行を十分に起こさずに、アルミナ繊維を触媒活性物質で均一に被覆し、効率良く乾燥・焼成する方法を実証した。

実施例６－クロロプラチン酸と塩化パラジウム塩をエチレングリコールと水でコーティングし、１００℃で乾燥させた繊維シートの場合
ガラスビーカー、スターバー、実験用撹拌板を用い、０．１８ｇの塩化パラジウム（ＰｄＣｌ_２）と０．６１ｇのクロロプラチン酸水和物（ＨＰｔＣｌ_２６－ｘＨ_２Ｏ）を３５ｍＬのエチレングリコールと３８５ｍＬの水中で混合した。塩類はすべてＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈから購入した。金属塩は、混合物を容器に入れ、室温で実験室用攪拌板上で６００ＲＰＭで少なくとも１時間攪拌することにより溶解された。溶媒はシートの適切な乾燥に重要であるため、溶媒の蒸発を防ぐために容器を覆った。

面積密度３２０ＧＳＭのアルミナ繊維シートを溶液に浸し、６０分間浸漬した。試料を取り出し、シートから余分な溶液を排出させた。

コーティングされたシートは、１００℃の温度で乾燥させるためにラックに置かれた。繊維シートが乾燥したら、コーティングシートを炉に入れ、毎分１℃～２０℃の速度で６００℃の温度にした。本実施形態では、毎分５℃の速度が使用された。

シートの均質性は、目視および蛍光Ｘ線により判断した。本実施形態では、シートの周囲２ｃｍを切り落とした。マットの中心からコーティングされた繊維の代表的なサンプルを採取した。蛍光Ｘ線を用いて、マットにコーティングされた各成分の重量パーセントを決定した。本実施形態では、コーティング工程で帯電したＰＧＭのすべてが繊維に付着したわけではなく、コーティング工程後に排出された。しかしながら、ＰＧＭの移動は限定的であり、白金触媒は<５％の観察された広がりを有し、パラジウム触媒は<１５％の観察された広がりを有していた。
１６０
図１０は、コーティングされた繊維マットの外側（左）と中央（右）の画像で、均質なコーティングを視覚的に示している。

実施例７－繊維シートにクロロプラチン酸と塩化パラジウム塩をプロピレングリコールと水でコーティングし、スチームオーブン乾燥させた実施例
ガラスビーカー、スターバー、実験用撹拌板を用い、０．６２５ｇのクロロ白金酸水和物（ＨＰｔＣｌ_２６－ｘＨ_２Ｏ）と０．１１ｇの塩化パラジウム（ＰｄＣｌ）_２を３４０ｍＬの水と８０ｍＬのプロピレングリコール中で混合しました。すべての塩はＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈから購入した。金属塩は、混合物を容器に入れ、実験室用ソニケーターで５分かけて溶解し、実験室用攪拌板上で室温にて６００ＲＰＭで少なくとも１時間攪拌された。溶媒は繊維シートの適切な乾燥に重要であるため、溶媒の蒸発を防ぐために容器を覆った。

面積密度３２０ＧＳＭのアルミナ繊維シートを溶液に浸し、６０分間浸漬した。サンプルを取り出し、シートから余分な溶液を排出させた。

コーティングされた繊維シートをラックに乗せ、スチームオーブンに入れた。湿潤試料を、毎分１℃～２０℃の間の速度で６００℃の温度まで上昇させた。本実施形態では、毎分１０℃の速度を使用し、１時間温度で保持した。ｋｇの蒸気／繊維ｋｇ／時間の間の速度で、オーブンにて蒸気供給条件下で試料を乾燥させた。一般に、０．５～１０ｋｇ蒸気／ｋｇ ｏｆ ｆｉｂｅｒ／ｈｒの間の速度が使用され得る。

シートの均質性は、目視および蛍光Ｘ線により判断した。本実施形態では、シートの周囲２ｃｍを切り落とした。マットの中心からコーティングされた繊維の代表的なサンプルを採取した。蛍光Ｘ線を用いて、マットにコーティングされた各成分の重量パーセントを決定した。本実施形態では、コーティング工程で帯電したＰＧＭのすべてが繊維に付着したわけではなく、コーティング工程後に排出された。しかしながら、ＰＧＭの移動は限定的であり、白金触媒は<５％の観察された広がりを有し、パラジウム触媒は<１５％の観察された広がりを有していた。

図１１は、コーティングされた繊維マットの外側（左）と中央（右）の画像で、均質なコーティングを視覚的に示す。

実施例８－ゾル－ゲル法による合成セリア－ジルコニア固溶体による繊維シートの調製とコーティング
ガラスビーカー、スターバー、ラボラトリースター・ホットプレートを用いて、４ｇの塩化ジルコニル八水和物（ＺｒＯＣｌ_２－８Ｈ_２Ｏ）、５．２ｇの硝酸セリウム六水和物（Ｃｅ（ＮＯ_３）_３－６Ｈ_２Ｏ）および１ｇのクエン酸（Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７）を２５０ｍＬの蒸留水で混合しました。塩類はすべてＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈから購入した。金属塩とクエン酸は、混合物を容器に入れて溶解し、室温で実験室の攪拌板上で６００ＲＰＭで少なくとも１時間攪拌した。容器は溶媒の蒸発を防ぐために蓋をした。塩が溶解したら、ｐＨプローブを用いてモニターしながら水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ）を滴下して、ｐＨを６に調整した。その後、６５０ｒｐｍで少なくとも１時間攪拌しながら、溶液を７０℃に加熱した。

面積密度１７０ＧＳＭのアルミナ繊維シートに、調製したセリア－ジルコニアゾル－ゲル溶液１７ｍＬを飽和させた。

コーティングされた繊維シートをラックに載せて、１００℃の温度で乾燥させた（しかし、室温で乾燥させることも可能である）。繊維シートが乾燥したら、コーティングされたシートを炉に入れ、毎分１℃～２０℃の間の速度で３５０℃の温度にし、３５０℃に１時間保持した。本実施形態では、毎分５℃の速度が用いられた。

シートの化学組成および均質性は、目視、ＳＥＭ、および蛍光Ｘ線によって決定した。本実施形態では、シートの周囲２ｃｍを切り落とした。マットの中心からコーティングされた繊維の代表的なサンプルを採取した。蛍光Ｘ線を使用して、マットにコーティングされた各成分の重量パーセントを決定した。セリア－ジルコニアコーティングの移動は限定的であり、セリアは<１５％の観察された広がりを有し、ジルコニアは<１５％の観察された広がりを有する。

図１２は、コーティングされた繊維マットの外側（左）と中央（右）の画像で、均質なコーティングを視覚的に示している。

図１３は、コーティングされた繊維シートのＳＥＭ画像を示し、図１４は、セリア－ジルコニアでコーティングされた繊維のＥＤＳマップを示し、ジルコニアは濃いグレー、セリアは薄いグレーで示される。

以上、いくつかの例示的な実施形態のみを詳細に説明したが、当業者であれば、本開示の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態において多くの他の改変が可能であることを容易に理解するであろう。従って、全てのそのような修正は、以下の特許請求の範囲に定義される本開示の範囲内に含まれることが意図される。

これらの廃棄ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、亜酸化窒素、硫黄酸化物、塩化水素、フッ化水素、ヒ素、ホウ素、鉛、水銀、および他の有害ガス（例えば、未燃炭化水素および揮発性有機化合物）および／または粒子を含み得る。廃棄ガスのこれらの望ましくない成分の一部または全部は、様々な従来技術によって除去され得るが、その多くは、環境への排出前に望ましくない成分を物理的に除去および／または化学的に変化させ得るフィルターおよび／または触媒担体を含む。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１） 米国特許出願公開第２０１９／０２７００８１号明細書
（特許文献２） 米国特許出願公開第２０１７／０１９８６２２号明細書
（特許文献３） 米国特許出願公開第２０１７／０３０４８１４号明細書
（特許文献４） 米国特許出願公開第２０２０／０３０８７６０号明細書
（特許文献５） 米国特許出願公開第２０１９／０３０９４５５号明細書

Claims (28)

1. 触媒活性繊維組成物を調製する方法であって、
   第１のコーティング溶液または混合物を調製する工程であって、
   触媒活性金属の塩またはコロイドと、および
   水、有機溶媒、またはそれらの組み合わせと、を含む、前記調製する工程と、
   無機繊維基材を、第１のコーティング溶液または混合物でコーティングする工程と、
   前記無機繊維基材上での前記触媒活性金属の移動を低減する工程であって、
   前記無機繊維基材をコーティングする前に、第１のコーティング溶液または混合物に成分を添加する工程によって、
   第２のコーティング溶液または混合物を、前記コーティングされた無機繊維基材に適用する工程によって、または
   前記無機繊維基材をコーティングする前に、前記無機繊維基材を前処理する工程によって、前記低減する工程と、
   前記コーティングされた無機繊維基材を乾燥させる工程と、および
   前記乾燥された、コーティングされた無機繊維基材を焼成する工程と、
   を含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記触媒活性金属の移動を低減する工程が、第１の溶液または混合物に成分を添加する工程を含み、および前記成分が粘度調整剤、バインダー、塩化アンモニウム、またはクエン酸を含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記成分が、粘結剤を含み、および前記粘結剤がラテックス、増粘剤、または凝集剤を含む、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、前記触媒活性金属の移動を低減する工程が、前記コーティングされた無機繊維基材に第２のコーティング溶液を適用する工程を含み、および第２のコーティング溶液がキレート剤を含む、方法。
5. 請求項４に記載の方法において、前記キレート剤がエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）の塩を含む、方法。
6. 請求項１に記載の方法において、前記触媒活性金属の移動を低減する工程が、前記コーティングされた無機繊維基材に第２のコーティング溶液を適用する工程を含み、および第２のコーティング溶液が、加熱により分解して塩基を形成する化合物を含む、方法。
7. 請求項６に記載の方法において、分解して塩基を形成する前記化合物が尿素を含む、方法。
8. 請求項１に記載の方法において、
   前記触媒活性金属の移動を低減する工程は、第２のコーティング溶液または混合物を前記コーティングされた無機繊維基材に適用する工程を含み、
   第１のコーティング溶液または混合物は、酸性のｐＨを有し、および
   第２のコーティング溶液または混合物は、塩基性ｐＨを有する、方法。
9. 請求項１に記載の方法において、
   前記触媒活性金属の移動を低減する工程は、第２のコーティング溶液または混合物を前記コーティングされた無機繊維基材に適用する工程を含み、
   第１のコーティング溶液または混合物が、セリウムの塩およびパラジウムの塩を含み、および
   第２のコーティング溶液または混合物は、ロジウムの塩を含む、方法。
10. 請求項１に記載の方法において、前記コーティング、前記乾燥、および／または前記焼成の間、前記無機繊維基材を多孔質バッグに配置する工程をさらに含む、方法。
11. 請求項１に記載の方法において、前記触媒活性金属の移動を低減する工程が、前記無機繊維基材をコーティングする前に前処理する工程を含み、前記無機繊維基材はコーティング前に熱処理または塩基で処理される、方法。
12. 触媒活性繊維組成物を調製する方法であって、
    コーティング溶液または混合物を調製する工程であって、
    触媒活性金属の塩またはコロイドと、および
    水、有機溶媒、またはそれらの組み合わせと、を含む、前記調製する工程と、
    前記コーティング溶液または混合物で無機繊維基材をコーティングする工程と、
    前記コーティングされた無機繊維基材を、周囲条件で、凍結乾燥で、制御された条件で、赤外線放射で、またはマイクロ波放射で乾燥させて、前記無機繊維基材上の前記触媒活性金属の移行を低減する工程と、および
    前記乾燥された、コーティングされた無機繊維基材を焼成する工程と、
    を含む、方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、前記無機繊維基材を制御された条件下で乾燥させ、乾燥の温度をオーブン内で周囲温度から所定の温度まで上昇させることにより制御する、方法。
14. 請求項１２に記載の方法において、前記無機繊維基材を制御された条件下で乾燥させ、制御された雰囲気オーブンを用いて乾燥の雰囲気を制御する、方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、前記制御された雰囲気オーブンが、乾燥中に酸性、塩基性、または蒸気に富んだガスを提供する、方法。
16. 請求項１２に記載の方法において、前記無機繊維基板を、１～１０ＧＨｚの間の周波数のマイクロ波放射で乾燥させる、方法。
17. 請求項１２に記載の方法であって、前記コーティング、前記乾燥、および／または前記焼成の間、前記無機繊維基材を多孔質バッグに配置する工程をさらに含む、方法。
18. 触媒活性繊維組成物を調製する方法であって、
    コーティング溶液を調製する工程あって、
    触媒活性金属の塩と、
    水と、および
    有機溶媒と、を含む、前記調製する工程と、
    前記無機繊維基材をコーティング溶液でコーティングする工程と、
    前記コーティングされた無機繊維基材を乾燥させる工程と、
    コーティング液中の塩、水、または有機溶媒の量を最適化することによって、前記無機繊維基材への前記塩の沈殿を促進する工程と、および
    前記乾燥された、コーティングされた無機繊維基材を焼成する工程と、
    を含む、方法。
19. 請求項１８に記載の方法において、前記有機溶媒が、メタノール、エタノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、アセトン、またはそれらの組み合わせを含む、方法。
20. 請求項２０に記載の方法において、前記有機溶媒が、グリコール、ポリオール、またはそれらの組み合わせを含む、方法。
21. 請求項１８に記載の方法において、前記塩が、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、または酢酸塩を含む、方法。
22. 請求項１８に記載の方法において、前記乾燥が、周囲条件で行われる、方法。
23. 請求項２２に記載の方法において、前記周囲条件での乾燥後、前記コーティングされた無機基材をオーブンでさらに乾燥させる、方法。
24. 請求項１８に記載の方法であって、前記コーティング、前記乾燥、および／または前記焼成の間、前記無機繊維基材を多孔質バッグに配置する工程をさらに含む、方法。
25. 請求項１８に記載の方法において、前記乾燥させる工程が、制御された雰囲気オーブンで行われる、方法。
26. 請求項２５に記載の方法において、前記制御された雰囲気オーブンが、スチームオーブンである、方法。
27. 触媒活性繊維組成物を調製する方法であって、
    第１のコーティング溶液または混合物を調製する工程であって、
    触媒活性金属の塩またはコロイドと、
    水、有機溶媒、またはそれらの組み合わせと、を含む、前記調製する工程と、
    前記無機繊維基板を容器に入れる工程と、
    前記容器に真空を適用することによって、前記無機繊維基材を第１のコーティング溶液または混合物でコーティングする工程と、
    前記コーティングされた無機繊維基材を乾燥させる工程と、および
    前記乾燥された、コーティングされた無機繊維基材を焼成する工程と、
    を含む、方法。
28. 請求項２７に記載の方法であって、加熱により前記容器を除去する工程をさらに含む、方法。

Images