DE102014221169B4

DE102014221169B4 - Abgasreinigungsfilter

Info

Publication number: DE102014221169B4
Application number: DE102014221169.7A
Authority: DE
Inventors: c/o Honda R & D Co. Ltd. Sakota Masafumi; c/o Honda R & D Co. Ltd. Takahara Ryosaku; c/o Honda R & D Co. Ltd. Mori Takeshi; c/o Honda R & D Co. Ltd. Seki Chiaki; c/o Honda R&D Co. Ltd. Nemoto Koji; c/o Honda R & D Co. Ltd. Hoshi Yuta
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2034-10-18
Also published as: JP6076936B2; JP2015107480A; DE102014221169A1

Abstract

Abgasreinigungsfilter, der in einem Auslasskanal eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, um im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenes Partikelmaterial aufzufangen und zu reinigen, wobei der Abgasreinigungsfilter aufweist:
ein poröses Filtersubstrat; und
einen Katalysator, der auf dem Filtersubstrat geträgert ist, um das Partikelmaterial zu oxidieren und zu reinigen,
wobei der Katalysator durch Ag, welches auf einem Ce-haltigen Oxid geträgert ist, gebildet ist,
der Ag-Gehalt in dem Katalysator 30 Massen% bis 50 Massen% ist,
das Ce-haltige Oxid eine spezifische Oberfläche von 0,5 m²/g bis 105,6 m²/g aufweist und
das Ag auf dem Ce-haltigen Oxid eine Oberflächenkonzentration von 25,1 at.% bis 67,7 at.% hat.

Description

Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht den Vorteil der Priorität aus den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2013-218527 und 2014-069197 , die jeweils am 21. Oktober 2013 und 28. März 2014 eingereicht wurden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasreinigungsfilter. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Abgasreinigungsfilter, der Partikelmaterial in von einem Verbrennungsmotor abzugebenden Abgas auffängt und reinigt.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass eine große Menge von Partikelmaterial in von einem Verbrennungsmotor abzugebenden Abgas enthalten ist, insbesondere von einem Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung, der in einem Fahrzeug oder dergleichen angebracht ist. Solches Partikelmaterial (nachfolgend als „PM” bezeichnet) ist für den menschlichen Körper schädlich und unterliegt Emissionsvorschriften. Daher ist im Auslasskanal des Verbrennungsmotors allgemein ein Dieselpartikelfilter (DPF) vorgesehen, der ein Abgasreinigungsfilter zum Auffangen des PM ist.
In dem DPF lagert sich das aufgefangene PM allmählich ab. Dann entsteht eine Druckdifferenz zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des DPF, was in einer Leistungsminderung oder Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs resultiert. Daher ist auf dem DPF allgemein ein Katalysator getragen, um gelagertes PM zu verbrennen und zu beseitigen, wenn sich das PM in einem gewissen Ausmaß abgelagert hat.
Als der Katalysator ist ein Ag-basierter Katalysator bekannt, der eine signifikant ausgezeichnete Reinigungsaktivität gegenüber dem PM hat. Als der Ag-basierte Katalysator ist zum Beispiel ein Katalysator vorgeschlagen worden, der durch Tragen von Ag auf einem Ce-haltigen Oxid, das Ce enthält, gebildet ist (siehe zum Beispiel Patentdokumente 1 bis 3). Ein solcher Katalysator kann bei niedriger Temperatur das PM verbrennen und beseitigen.
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5092281
Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 4678596
Patentdokument 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2011-143352 .
EP 2 335 811 A1 beschreibt einen Abgasreinigungsfilter, welcher beispielsweise einen Ag-Gehalt von 30% aufweist, wobei das Ce-haltige Substrat einer spezifischen Oberflächenausdehnung von 71 m²/g besitzt.
EP 2 289 619 A1 betrifft einen Abgasreinigungsfilter enthaltend einen Träger aus monoklinem Zirkoniumoxid, worauf metallisches Ag oder Ag-Oxid als Katalysatorbestandteil geträgert ist, wobei der Anteil des Katalysatorbestandteils bezogen auf metallisches Ag 0,5 bis 10 Massenprozent beträgt und wobei der Katalysator vorzugsweise einen BET-spezifischen Oberflächenbereich von 8 bis 21 m²/g aufweist.
EP 1 387 289 A2 betrifft einen Abgasreinigungsfilter, wobei der Katalysatorbestandteil frei von Platingruppenmetallen ist und Perovskit Ag_xLa_1-xMnO_y, wobei x einen Wert von 0,02 bis 0,9 aufweist, umfasst.
DE 11 2011 104 673 T5 beschreibt einen abgasreinigenden Katalysator, der einen Träger enthaltend Yttriummanganat YMnO₃ und auf dem Träger geträgertes Ag umfasst. Die Menge des auf dem Träger geträgerten Ag mit Bezug auf die Anzahl an Y-Atomen beträgt bevorzugt 1 bis 10 at.%, stärker bevorzugt 4 bis 9 at.%.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Da jedoch der Ag-basierte Katalysator PM durch Freisetzen von aktivem Sauerstoff verbrennt, hat er Charakteristiken, dass die Kontakteigenschaften zwischen Ag und dem PM die PM-Reinigungsleistung stark beeinträchtigen. Daher kann in einem Katalysator der verwandten Technik die PM-Reinigungsleistung verbessert werden, indem der Ag-Gehalt im Katalysator erhöht wird. Wenn jedoch der Ag-Gehalt erhöht wird, agglomerieren in der Praxis Ag-Partikel, was eine Reduktion der Ag-Überdeckung auf dem Ce-haltigen Oxid verursacht, und die Kontakteigenschaften zwischen dem Ag und dem PM schlechter werden. Dementsprechend lässt sich keine Verbesserung der PM-Reinigungsleistung erwarten. Wenn darüber hinaus der Ag-Gehalt erhöht wird, tritt eine Sinterung aufgrund des überschüssigen Ag auf, was die Verschlechterung der PM-Reinigungsleistung verursacht, was in erhöhten Kosten resultiert.
Die Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Probleme gemacht, und eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abgasreinigungsfilter anzugeben, der die PM-Reinigungsleistung verbessern kann, während die Kostenzunahme vermieden wird.
Um die obige Aufgabe zu lösen, sieht die Erfindung einen Abgasreinigungsfilter vor, der in einem Auslasskanal eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, um im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenes Partikelmaterial aufzufangen und zu reinigen, und enthält: ein poröses Filtersubstrat; und einen Katalysator, der auf dem Filtersubstrat getragen ist, um das Partikelmaterial zu oxidieren und zu reinigen. Der Abgasreinigungsfilter ist dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein Ce-enthaltendes Ce-haltiges Oxid und auf dem Ce-haltigen Oxid getragenes Ag aufweist, der Ag-Gehalt in dem Katalysator 50 Massen% oder weniger ist, das Ce-haltige Oxid eine spezifische Oberflächenausdehnung von 0,5 m²/g bis 105,6 m²/g aufweist und das Ag auf dem Ce-haltigen Oxid eine Oberflächenkonzentration von 25,1% bis 67,7%, im Bezug auf das Element, hat.
In der Erfindung ist der Katalysator zum Oxidieren und Reinigen von Partikelmaterial durch den Ag-basierten Katalysator gebildet, in dem das Ag auf dem Ce-haltigen Oxid getragen ist. Wenn darüber hinaus der Ag-Gehalt in dem Katalysator auf 50 Massen% oder weniger gesetzt ist, und die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids so niedrig wie 0,5 m²/g bis 105,6 m²/g gesetzt ist, liegt die Oberflächenkonzentration des Ag auf dem Ce-haltigen Oxid im Bereich von 25,1% bis 67,7% im Bezug auf das Element.
Erfindungsgemäß ist es möglich, die Oberflächenkonzentration des Ag auf dem Ce-haltigen Oxid zu erhöhen, während der Ag-Gehalt in dem Katalysator konstant gehalten wird, ohne ihn durch Reduzieren der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids zu verändern. Das heißt, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids reduziert wird, kann verhindert werden, dass das Ag in die Poren des Ce-haltigen Oxids versenkt wird, und daher kann eine große Menge des Ag an der Oberfläche des Ce-haltigen Oxids freiliegen. Dementsprechend kann erfindungsgemäß die PM-Reinigungsleistung verbessert werden, da die Kontakteigenschaften zwischen dem Ag und dem PM verbessert werden.
Ferner gleiten, in dem Katalysator der verwandten Technik, Ag-Partikel, die durch die Erhöhung des Ag-Gehalts agglomeriert wurden, an der Oberfläche des Ce-haltigen Oxids zu den Poren hinab, und daher wird ein größeres Agglomerat gebildet und innerhalb der Poren ungleichmäßig verteilt. Daher werden die Kontakteigenschaften zwischen dem Ag und dem PM schlechter und wird die PM-Reinigungsleistung verringert. Andererseits kann erfindungsgemäß die Agglomeration von Ag durch die Verringerung der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids vermieden werden, und daher kann die PM-Reinigungsleistung verbessert werden.
Weil es darüber hinaus erfindungsgemäß nicht notwendig ist, den Ag-Gehalt, wie in der verwandten Technik, zu erhöhen, kann das Sintern vermieden werden, das durch überschüssiges Ag verursacht wird, kann die PM-Reinigungsleistung verbessert werden und kann auch die Kostenzunahme vermieden werden.
Das Ce-haltige Oxid kann eine spezifische Oberflächenausdehnung von 13,0 m²/g oder mehr haben, und das Ag auf dem Ce-haltigen Oxid kann eine Oberflächenkonzentration von 45,7% oder weniger im Bezug auf das Element haben.
In der Erfindung ist die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids auf 13.0 m²/g oder mehr gesetzt, und ist die Oberflächenkonzentration des Ag auf dem Ce-haltigen Oxid auf 45,7% oder weniger im Bezug auf das Element gesetzt.
Obwohl in dem Abgasreinigungsfilter, zusätzlich zur hohen PM-Reinigungsleistung, auch eine hohe CO/KW-Reinigungsleistung erforderlich ist, geht, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids zu gering ist, die Sauerstofffreisetzkapazität (OSC) des Ce-haltigen Oxids verloren, und daher nimmt die CO/KW-Reinigungsleistung ab. Andererseits ist erfindungsgemäß der untere Grenzwert der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids auf 13,0 m²/g gesetzt, und daher ist es möglich, die PM-Reinigungsleistung zu verbessern, während eine Abnahme in der CO/KW-Reinigungsleistung vermieden wird.
Das Ce-haltige Oxid kann eine spezifische Oberflächenausdehnung von 13,0 m²/g bis 65,0 m²/g haben, und das Ag auf dem Ce-haltigen Oxid kann eine Oberflächenkonzentration von 29,6% bis 45,7% im Bezug auf das Element haben.
In der Erfindung ist die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids in den Bereich von 13,0 m²/g bis 65,0 m²/g gesetzt, und ist die Oberflächenkonzentration des Ag auf dem Ce-haltigen Oxid in den Bereich von 29,6 bis 45,7%, im Bezug auf das Element, gesetzt. Erfindungsgemäß werden die obigen Effekte noch deutlicher erzielt.
Der Ag-Gehalt in dem Katalysator kann von 30 Massen% bis 45 Massen% betragen.
In der Erfindung liegt der Ag-Gehalt in dem Katalysator im Bereich von 30 Massen% bis 45 Massen%. Erfindungsgemäß werden die obigen Effekte noch deutlicher erzielt.
Erfindungsgemäß ist es möglich, einen Abgasreinigungsfilter anzugeben, der die PM-Reinigungsleistung verbessern kann, während eine Kostenzunahme vermieden wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1A und 1B sind Diagramme, die eine Beziehung zwischen einer spezifischen Oberflächenausdehnung eines Ce-haltigen Oxids und der Oberflächenkonzentration von Ag darstellen, wobei 1A ein schematisches Diagramm ist, das die Existenzpositionen von Ag darstellt, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids verändert wird, und 1B ein Diagramm ist, das die Oberflächenkonzentration von Ag darstellt, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids verändert wird, wie in 1A.
2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Ag-Gehalt, der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids und der PM-Reinigungsleistung darstellt.
3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Kalzinierungstemperatur des Ce-haltigen Oxids und der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids darstellt.
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Kalzinierungstemperatur des Ce-haltigen Oxids und der Oberflächenkonzentration von Ag darstellt.
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Reaktionszeit und der PM-Reinigungsrate darstellt.
6 ist ein Diagramm, das T90 in jedem der Beispiele und einem Vergleichsbeispiel darstellt.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Oberflächenkonzentration von Ag und T90 darstellt.
8 ist ein Diagramm, das CO-Reinigungsraten in den Beispielen 2, 4 und 5 darstellt.
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Ag-Gehalt und der Oberflächenkonzentration von Ag in Katalysatoren der Beispiele 6 bis 10 und Vergleichsbeispiel 2 darstellt.
10 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Ag-Gehalt und T90 in Katalysatoren der Beispiele 6 bis 10 darstellt.
11 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids und T90 in Katalysatoren der Beispiele 11 bis 13 darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Ausführung der Erfindung im Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
Ein Abgasreinigungsfilter gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung ist in einem Auslasskanal eines Verbrennungsmotors wie etwa eines Dieselmotors vorgesehen, um das PM im Abgas des Verbrennungsmotors aufzufangen und zu reinigen. Der Abgasreinigungsfilter gemäß dieser Ausführung enthält einen DPF als Filtersubstrat und einen auf dem DPF getragenen Ag-basierten Katalysator.
Der DPF dieser Ausführung hat eine dreidimensionale Gitterstruktur und ist aus porösem Material wie etwa Siliciumcarbid oder Cordierit gebildet. Darüber hinaus kann der DPF in beliebiger Form von nicht-gewobenem Tuch verwendet werden, das durch Aufeinanderlegen von Schaummetall und Schaumkeramik oder Metall und Keramikfasern mit einer PM-Sammelfähigkeit gebildet ist, oder einem Filter in Wandströmungsbauart. In diesem Typ wird bevorzugt im Hinblick auf die PM-Sammeleffizienz und die Kontakteigenschaften zwischen dem Katalysator und dem PM ein Bienenwabenfilter des Wandströmungstyps verwendet.
DPF dieser Ausführung hat bevorzugt eine Zelle einer viereckigen oder achteckigen Form, im Hinblick darauf, die Kontaktfläche zwischen Katalysator und dem PM zu vergrößern. Darüber hinaus beträgt, aus der gleichen Sicht, die Anzahl der Zellen bevorzugt 200 bis 400 Zellen pro Quadratzoll. Wenn die Anzahl der Zellen weniger als 200 Zellen beträgt, könnte die Kontaktfläche zwischen dem Katalysator und dem PM nicht ausreichend gewährleistet werden. Wenn die Anzahl der Zellen 400 Zellen überschreitet, werden die Zellen mit dem PM verstopft, was zu einer Erhöhung im Druckverlust führt.
Eine Katalysatorschicht dieser Ausführung ist durch Ag-basierte Katalysatoren dargestellt, welche Ag als Katalysatormetall enthalten, das eine aktive Spezies ist. Der Ag-basierte Katalysator ist im gegenwärtigen Zustand der effizienteste Katalysator für die Verbrennung des PM und kann das PM bei einer geringeren Temperatur verbrennen als andere Edelmetall-basierte Katalysatoren, wie etwa Pt. Wenn zum Beispiel die Kontakteigenschaften mit dem PM ausgezeichnet sind, kann der Ag-basierte Katalysator das PM ab 200°C oder darunter zünden und die Verbrennung des PM bei 400°C beenden.
Nachfolgend wird ein PM-Verbrennungsmechanismus des Ag-basierten Katalysators beschrieben.
In dem Ag-basierten Katalysator existiert Ag in der Nähe einer Oberfläche als Ag₂O unter einer oxidierenden Atmosphäre und existiert als Ag-Metall unter einer reduzierenden Atmosphäre. Ag₂O hat die geringste Sauerstoffdesorptionsenergie und ist die effizienteste Verbindung für die Verbrennung des PM.
Wenn dem Ag-Metall in der Nähe der Oberfläche von einem Ce-haltigen Oxid einer Sauerstofffreisetzkapazität Sauerstoff zugeführt wird, wie nachfolgend beschrieben, wird das Ag-Metall in Ag₂O umgewandelt, das die aktive Spezies ist. Dann kehrt dieses Ag₂O, durch Reaktion mit dem PM, zum Ag-Metall zurück, aber weil Sauerstoff im Ag-Metall von dem Ce-haltigen Oxid unmittelbar zugeführt wird, existiert das Ag in der Nähe der Oberfläche immer im Zustand von Ag₂O. Auf diese Weise verbrennt und beseitigt der Ag-basierte Katalysator, unter niedriger Temperatur, das PM effektiv durch die Wirkung des Ag₂O als aktive Spezies, die in der Nähe der Oberfläche existiert. Dementsprechend hat der Ag-basierte Katalysator Charakteristiken darin, dass die Kontakteigenschaften zwischen dem Ag und dem PM die PM-Reinigungsleistung stark beeinflussen.
Der Ag-basierte Katalysator dieser Ausführung ist so konfiguriert, dass das Ce-haltige Oxid, das Ce enthält, als Katalysatorträgerkörper zum Tragen von Ag verwendet wird. Das Ce-haltige Oxid hat bekanntermaßen die Sauerstofffreisetzkapazität. Als das Ce-haltige Oxid werden CeO₂, CeZrO₂ und CePrLaSiO₂ bevorzugt verwendet. Somit wird die Stabilität des Ag₂O durch den Sauerstoff sichergestellt, der von dem Ce-haltigen Oxid mit der Sauerstofffreisetzkapazität freigesetzt wird.
Das Ce-haltige Oxid kann zumindest eines verwenden, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus perovskitartigem, spinellartigem, rutilartigem, delafossitartigem, magnetoplumbitartigem, ilmenitartigem und fluoritartigem Oxid besteht. In diesen Oxiden wird, vom Blickpunkt der Sauerstofffreisetzkapazität, das fluoridartige Compositoxid bevorzugt verwendet.
Darüber hinaus enthält das Compositoxid zumindest zwei, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die, als konstituierendes Element, aus Alkalierdmetallelementen, Übergangsmetallelementen, Gruppe-12-Elementen und Gruppe-13-Elementen besteht, und daher die Absorption und Freisetzung des Sauerstoffs durch Verändern der Valenz der konstituierenden Elemente bevorzugt durchgeführt werden.
Ferner enthält das Compositoxid bevorzugt zumindest ein polyvalentes Element, um die Sauerstofffreisetzkapazität zu bekommen. Insbesondere enthält das Compositoxid bevorzugt zumindest ein Übergangsmetallelement wie etwa Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Nb, Ta, Mo, W, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Yb, Pt, Pd, Rh, Ir und Ru. Die Sauerstofffreisetzung ist ein Phänomen, worin Sauerstoff in den Gittern des Compositoxids in Abhängigkeit von der Valenzänderung der das Compositoxid darstellenden Elemente desorbiert wird, um den Ladungsausgleich einzuhalten. Daher enthält, vom Blickpunkt der Sauerstofffreisetzkapazität aufgrund der Kombination mit Ag, das Compositoxid besonders bevorzugt Ce, Zr, Pr, La und Y der Übergangsmetallelemente.
Darüber hinaus kann der Ag-basierte Katalysator dieser Ausführung derart konfiguriert sein, dass zumindest ein Edelmetall, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ru, Pd und Pt, auf dem Katalysatorträgerkörper, zusammen mit dem Ag, getragen ist.
Der Ag-basierte Katalysator gemäß dieser Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids im Bereich von 0,5 m²/g bis 105,6 m²/g liegt. Wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids in diesem Bereich liegt, ist es möglich, die Oberflächenkonzentration des Ag, wie nachfolgend beschrieben wird, erhöhen, ohne den Ag-Gehalt zu erhöhen. Bevorzugt beträgt der untere Grenzwert 13,0 m²/g, und besonders bevorzugt liegt die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids im Bereich von 13,0 m²/g bis 65,0 m²/g.
In dieser Ausführung repräsentiert die „spezifische Oberflächenausdehnung” eine Oberflächenausdehnung pro Masseneinheit (m²/g) des Ce-haltigen Oxids und wird mittels der BET-Methode berechnet. Insbesondere wird die spezifische Oberflächenausdehnung mittels der BET-Gleichung aus der Relation zwischen dem Druck und der Absorptionsmenge berechnet, wenn gasförmige Partikel wie etwa Stickstoff auf festen Partikeln absorbiert werden.
Darüber hinaus ist der Ag-basierte Katalysator gemäß dieser Ausführung dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenkonzentration von Ag auf dem Ce-haltigen Oxid im Bereich von 25,1% bis 67,7%, bezogen auf das Element, beträgt. Wenn die Oberflächenkonzentration des Ag auf dem Ce-haltigen Oxid in diesem Bereich liegt, ist es möglich, die Kontakteigenschaften zwischen dem PM und dem Ag zu verbessern und somit die PM-Reinigungsleistung zu verbessern. Bevorzugt beträgt der obere Grenzwert 45,7%, und besonders bevorzugt liegt die Oberflächenkonzentration des Ag auf dem Ce-haltigen Oxid im Bereich von 29,6% bis 45,7% im Bezug auf das Element.
In dieser Ausführung präsentiert die „Oberflächenkonzentration von Ag” die Oberflächenkonzentration (atm%) im Bezug auf das Element, von Ag, dass auf dem Ce-haltigen Oxid getragen ist, und wird durch die XPS(Röntgenstrahlfotoelektronenspektroskopie-)Messung berechnet. Zum Beispiel wird sie durch Elementanalysen mittels des „Quantera SXM” gemessen, das ein von PHI Inc. hergestelltes XPS-Gerät ist.
Als ein Verfahren zum Einstellen der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids im oben beschriebenen Bereich gibt es ein Verfahren zum Ändern der Kalzinierungsbedingungen des Ce-haltigen Oxids. Wenn zum Beispiel die Kalzinierungszeit des Ce-haltigen Oxids auf zwei Stunden gesetzt ist, und die Kalzinierungstemperatur in den Bereich von 800°C bis 1300°C gesetzt ist, kann die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids in den Bereich von 0,5 m²/g bis 105,6 m²/g eingestellt werden. Zum Beispiel kann in diesem Fall die Oberflächenkonzentration des Ag auf dem Ce-haltigen Oxid in den Bereich von 25,1% bis 67,7% gesetzt werden.
Hier die 1A und 1B Diagramme, welche eine Beziehung zwischen der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids und der Oberflächenkonzentration von Ag darstellen. Insbesondere ist 1A ein schematisches Diagramm, das die Existenzpositionen von Ag darstellt, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids verändert wird, und ist 1B ein Diagramm, das die Oberflächenkonzentration von Ag darstellt, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids wie in 1A geändert wird. Insbesondere stellen die 1A und 1B einen Ag-basierten Katalysator gemäß Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 2 dar, wie nachfolgend beschrieben wird.
Wenn zum Beispiel, wie in 1A dargestellt, die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids reduziert wird, während der Ag-Gehalt konstant auf 30 Massen% gehalten wird, hat sich herausgestellt, dass Ag daran gehindert wird, in die Poren des Ce-haltigen Oxids zu gelangen, und daher eine große Ag-Menge auf der Oberfläche des Ce-haltigen Oxids freiliegt. Das heißt, wenn, wie aus 1B evident ist, die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids reduziert wird, nimmt die Oberflächenkonzentration des Ag zu. Daher wird die Kontaktanzahl von PMs in Kontakt mit dem Ag erhöht. Als ein Ergebnis wird die PM-Reinigungsleistung verbessert.
In dem Ag-basierten Katalysator gemäß dieser Ausführung beträgt der Ag-Gehalt in dem Ag-basierten Katalysator 50 Massen% oder weniger. Wenn der Ag-Gehalt in dem Ag-basierten Katalysator in diesem Bereich liegt, wird die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids in den oben beschriebenen Bereich gesetzt, und daher kann der obige Effekt erhalten weren. Besonders bevorzugt liegt der Ag-Gehalt in dem Ag-basierten Katalysator im Bereich von 30 Massen% bis 45 Massen%.
Hier ist 2 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Ag-Gehalt, der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids und dem PM-Reinigungsleistung darstellt. Wie in 2 dargestellt, fand man heraus, dass die PM-Reinigungsleistung maximal wird, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids klein ist und der Ag-Gehalt niedrig ist. Darüber hinaus fand man heraus, dass dann, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids klein ist, im Vergleich zu dem Fall, wo die spezifische Oberflächenausdehnung groß ist, viele Bereiche vorhanden sein können, in denen, mit zunehmendem Ag-Gehalt, Ag existiert, das nicht auf dem Ce-haltigen Oxid getragen ist. Dies deswegen, weil mit zunehmendem Ag-Gehalt eine große Ag-Menge nicht auf dem Ce-haltigen Oxid getragen wird, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids klein ist. Dementsprechend wird, wie oben beschrieben, in dieser Ausführung der Ag-Gehalt des Ag-basierten Katalysators in einen engen Bereich von 50 Massen% oder weniger gesetzt.
In dem Abgasreinigungsfilter gemäß dieser Ausführung wird, zusätzlich zu einem Tauchverfahren, bevorzugt ein Feinschäumungsverfahren mittels Zitronensäure oder dergleichen angewendet.
In dem Tauchverfahren wird zum Beispiel eine Schlämme, die eine vorbestimmte Menge der konstituierenden Materialien des Ag-basierten Katalysators enthält, hergestellt, zum Beispiel durch Nassschleifen, und ein DPF wird herausgezogen, nachdem er in die hergestellte Schlämme getaucht worden ist, und wird dann bei einer vorbestimmten Temperaturbedingung einer Kalzinierung ausgesetzt. Auf diese Weise kann der Ag-basierte Katalysator auf dem DPF getragen werden.
Ferner wird, in dem Feinschäumungsverfahren, eine organische Säure wie etwa Zitronensäure der wie oben hergestellten Schlämme hinzugefügt, und daher werden die Katalysatorpartikel aufgeschäumt und während der Kalzinierung verteilt. Aus diesem Grund können die Katalysatorpartikel auf dem gesamten DPF verteilt und getragen werden und kann der Ag-basierte Katalysator auf der Oberfläche des DPF gleichmäßig getragen werden.
Gemäß dieser Ausführung werden die folgenden Effekte erzielt.
In dieser Ausführung wurde der Katalysator zum Oxidieren und Reinigen des PM durch den Ag-basierten Katalysator gebildet, in dem Ag auf dem Ce-haltigen Oxid getragen war. Wenn darüber hinaus der Ag-Gehalt des Ag-basierten Katalysators auf 50 Massen% oder weniger gesetzt wurde und die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids so niedrig wie von 0,5 m²/g bis 105,6 m²/g gesetzt wurde, lag die Oberflächenkonzentration des Ag dem Ce-haltigen Oxid im Bereich von 25,1% bis 67,7% im Bezug auf das Element.
Gemäß dieser Ausführung ist es möglich, die Oberflächenkonzentration des Ag auf dem Ce-haltigen Oxid zu vergrößern, während der Ag-Gehalt des Katalysators konstant gehalten wird, ohne ihn durch Reduzieren der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids zu verändern.
Das heißt, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids reduziert wird, kann verhindert werden, dass Ag in die Poren des Ce-haltigen Oxids hinein gelangt, und daher kann eine große Ag-Menge auf der Oberfläche des Ce-haltigen Oxids frei liegen. Dementsprechend kann gemäß dieser Ausführung die PM-Reinigungsleistung verbessert werden, da die Kontakteigenschaft zwischen dem Ag und dem PM verbessert werden.
In dem Katalysator der verwandten Technik gleiten Ag-Partikel, die durch die Zunahme des Ag-Gehalts agglomeriert wurden, von der Oberfläche des Ce-haltigen Oxids in die Poren hinab, und daher wird ein größeres Agglomerat gebildet und innerhalb der Poren ungleichmäßig verteilt. Daher werden die Kontakteigenschaften zwischen dem Ag und dem PM schlechter und wird die PM-Reinigungsleistung reduziert. Andererseits kann gemäß dieser Ausführung die Agglomeration von Ag durch die Verkleinerung der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids vermieden werden, und daher kann die PM-Reinigungsleistung verbessert werden.
Weil es darüber hinaus gemäß dieser Ausführung nicht notwendig ist, den Ag-Gehalt zu erhöhen, wie in der verwandten Technik, kann eine Sinterung, die durch überschüssiges Ag verursacht wird, unterdrückt werden und kann die PM-Reinigungsleistung verbessert werden, und kann auch die Kostenzunahme vermieden werden.
Bevorzugt wird in dieser Ausführung die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids auf 13,0 m²/g oder mehr gesetzt und wird die Oberflächenkonzentration des Ag auf dem Ce-haltigen Oxid auf 45,7% oder weniger gesetzt, im Bezug auf das Element.
Obwohl in dem Abgasreinigungsfilter, zusätzlich zur hohen PM-Reinigungsleistung, auch eine hohe CO/KW-Reinigungsleistung erforderlich ist, geht, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids zu gering ist, die Sauerstofffreisetzkapazität (OSC) des Ce-haltigen Oxids verloren, und daher nimmt die CO/KW-Reinigungsleistung ab. Andererseits ist gemäß dieser Ausführung der untere Grenzwert der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids auf 13,0 m²/g gesetzt, und daher ist es möglich, die PM-Reinigungsleistung zu verbessern, während eine Abnahme in der CO/KW-Reinigungsleistung vermieden wird.
In dieser Ausführung ist besonders bevorzugt die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids in einem Bereich von 13,0 m²/g bis 65,0 m²/g gesetzt, und die die Oberflächenkonzentration des Ag auf dem Ce-haltigen Oxid in den Bereich von 29,6% bis 45,7% gesetzt, im Bezug auf das Element. Daher werden die obigen Effekte noch deutlicher erzielt.
In dieser Ausführung ist besonders bevorzugt der Ag-Gehalt in dem Katalysator in den Bereich von 30 Massen% bis 45 Massen% gesetzt. Daher werden die obigen Effekte noch deutlicher erzielt.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführung beschränkt, und es können beliebige Modifikationen, Verbesserungen oder dergleichen innerhalb des Umfangs durchgeführt werden, der in der Lage ist, die Aufgabe der Erfindung zu erreichen, welche in der Erfindung enthalten ist.
BEISPIELE
Nachfolgend werden Beispiele der Erfindung beschrieben, aber die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiel 1
Damit der Ag-Gehalt in einem Katalysator 30 Massen% beträgt, im Bezug auf die Zielproduktionsmenge von 15 g, wurde eine geeignete Menge von destilliertem Wasser mit Ce_84,9La_5,1Pr_5,0Si_5,0O₂ als Ce-haltiges Oxid, Ag-Nitrat and 5% wässrige Pd-Nitrat-Lösung gemischt, die jeweils auf 10,20 g, 7,09 g und 2,99 g gewogen wurden, und somit erhielt man eine Lösung A. Anschließend wurde die Lösung A mit einem Verdampfer verdampft und getrocknet, resultierend im Erhalt eines Katalysators B, auf dem Ag getragen war. Dann wurde der Katalysator B bei 200°C getrocknet und wurde dann bei 700°C für zwei Stunden kalziniert, und somit wurde ein Ag-basierter Katalysator hergestellt.
Übrigens wurde in Beispiel 1 ein bei 800°C kalziniertes Ce-haltiges Oxid verwendet und wurde in Beispiel 2 ein bei 1100°C kalziniertes Ce-haltiges Oxid verwendet. Darüber hinaus wurde in Beispiel 3 ein bei 1150°C kalziniertes Ce-haltiges Oxid verwendet, wurde in Beispiel 4 ein bei 1200°C kalziniertes Ce-haltiges Oxid verwendet und wurde in Beispiel 5 ein bei 1300°C kalziniertes Ce-haltiges Oxid verwendet. Die Kalzinierungszeit aller dieser Ce-haltigen Oxide wurde auf zwei Stunden gesetzt. Darüber hinaus wurde in einem Vergleichsbeispiel ein Ce-haltiges Oxid verwendet, das bei einer Kalzinierungstemperatur von 0°C kalziniert wurde, das heißt ein nicht kalziniertes Ce-haltiges Oxid.
[Spezifische Oberflächenausdehnung]
Die spezifischen Oberflächenausdehnungen der Ce-haltigen Oxide, die in jedem der Beispiele und im Vergleichsbeispiel verwendet wurden, wurden gemessen. Insbesondere wurden die spezifischen Oberflächenausdehnungen der Ce-haltigen Oxide, die in jedem der Beispiele und im Vergleichsbeispiel verwendet wurden, mittels der BET-Gleichung aus einer Beziehung zwischen dem Druck und der Absorptionsmenge, wenn Stickstoff absorbiert wurde, errechnet. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 1 angegeben.
[Oberflächenkonzentration von Ag]

Die Oberflächenkonzentration von Ag wurde im Bezug auf Katalysatoren gemessen, die in jedem der Beispiele und im Vergleichsbeispiel hergestellt wurden. Insbesondere wurde die Oberflächenkonzentration von Ag (atm%), das auf dem Ce-haltigen Oxid getragen war, im Bezug auf das Element mittels des „Quantera SXM” gemessen, das ein von PHI Inc. hergestelltes XPS-Gerät war. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 1 angegeben. [Tabelle 1]

	Vergleichsbeispiel 1	Beispiel
	Vergleichsbeispiel 1	1	2	3	4	5
Kalzinierungstemperatur (°C)	0	800	1100	1150	1200	1300
Spezifische Oberflächenausdehnung (m²/g)	113,0	105,6	48,0	32,3	13,0	0,5
Oberflächenkonzentration von Ag (%)	23,2	25,1	29,6	34,8	45,7	67,7

Hier ist 3 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Kalzinierungstemperatur und der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids darstellt. Wie in 3 dargestellt, fand man heraus, dass dann, wenn die Kalzinierungstemperatur 800°C (Beispiel 1) oder mehr betrug, die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids rasch kleiner wurde. Es wurde vermutet, dass dies auf das Sintern zurückgeht, welches durch die Zunahme der Kalzinierungstemperatur verursacht wird.
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Kalzinierungstemperatur des Ce-haltigen Oxids und der Oberflächenkonzentration von Ag darstellt. Wie in 4 dargestellt, fand man heraus, dass dann, wenn die Kalzinierungstemperatur 800°C (Beispiel 1) oder höher war, die Oberflächenkonzentration des Ag rasch zunahm. Es wurde vermutet, dass dies so ist, weil die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids reduziert wird, wie in 3 dargestellt, und daher die Ag-Menge reduziert wurde, die in die Poren gelangt.
[PM-Reinigungsleistung]
(Herstellung des Abgasreinigungsfilters)
Katalysatorpulver, das in jedem der Beispiele und dem Vergleichsbeispiel hergestellt wurde, destilliertes Wasser, SiO₂-Sole und φ10 mm Al₂O₃-Kugeln wurden in einen Behälter gebracht und für etwa eine Stunde einem Nassschliff unterzogen. Dann wurde der Nassschliff wiederum für etwa eine Stunde durchgeführt, nachdem viermal die Zitronensäuremenge im Bezug auf das Pulver zum Behälter hinzugefügt wurde, wodurch man eine Pulverschlämme erhielt. Anschließend wurde ein Si-Sic-Filter (15 cc) als DPF mit der erhaltenen Schlämme imprägniert und nach Luftblasen wurde eine Trocknung bei 200°C durchgeführt.
Nach Prüfung, dass durch wiederholtes Ausführen des oben beschriebenen Vorgangs eine vorbestimmte Menge getragen war, wurde die Kalzinierung beim 700°C für zwei Stunden durchgeführt, und es wurde eine Versiegelung ausgeführt, um hierdurch jeden Abgasreinigungsfilter herzustellen.
(PM-Ablagerung)
Jeder Abgasreinigungsfilter, der wie oben beschrieben hergestellt war, wurde einer Trocknung bei 200°C für fünf Stunden auf ein Maßgewicht A unterzogen, und es wurde erlaubt, dass von einem echten Motor abgegebenes PM auf dem Filter abgelagert wurde. Danach wurde, nach Trocknung bei 200°C für fünf Stunden, ein Gewicht B gemessen. Die PM-Ablagerungsmenge wurde durch die folgende Formel (1) errechnet.
[Math. 1]

Menge der PM-Ablagerung (g/L) = (B – A)/15 × 1000 (1)

(T90-Messung)
Ein NOx-Absorptions- und Speicherkatalysator wurde an der vorderen Stufe jedes Abgasreinigungsfilters angeordnet, auf dem das PM abgelagert war, ein Modellabgas (O2 = 4%, NO = 250 ppm, und Rest N₂-Gas) wurde eingeleitet, um die Bedingung von SV = 100,000/Stunde zu erfüllen, nachdem die Temperatur in Stickstoff-Atmosphäre bis zu 600°C angehoben wurde, und somit wurde das PM verbrannt und entfernt. Hierbei wurde die Menge von CO und CO₂, die zusammen mit der Verbrennung des PM abgegeben wurde, gemessen, und die PM-Reinigungsrate im Bezug auf die Reaktionszeit wurde aus dem integrierten Wert erhalten.
Hier ist 5 ein Diagramm, dass eine Beziehung zwischen der Reaktionszeit und der PM-Reinigungsrate darstellt. Wie in 5 dargestellt, war die Reaktionszeit, bis die PM-Reinigungsrate 90% erreicht, als T90 definiert, die als Index der PM-Reinigungsleistung verwendet wurde. Das heißt, sie repräsentiert, dass, je kleiner T90 ist, desto höher die PM-Reinigungsleistung ist, und je größer T90 ist, desto niedriger die PM-Reinigungsleistung ist.
6 ist ein Diagramm, das T90 in jedem der Beispiele und des Vergleichsbeispiels darstellt.
Wie in 6 dargestellt, fand man heraus, dass in allen Beispielen 1 bis 5 im Vergleich zum Vergleichsbeispiel T90 klein war und die PM-Reinigungsleistung hoch war. Aus diesem Ergebnis wurde bestätigt, dass dann, wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids in den Bereich von 0,5 m²/g bis 105,6 m²/g gesetzt wurde und die Oberflächenkonzentration von Ag auf dem Ce-haltigen Oxid so hoch wie von 25,1% bis 67,7% gesetzt wurde, die PM-Reinigungsleistung verbessert werden konnte.
Darüber hinaus fand man heraus, dass dann, wenn die Kalzinierungstemperatur 1200°C (Beispiel 4) überschritt, keine signifikante Änderung in T90 vorhanden war und die PM-Reinigungsleistung nicht weiter verbessert wurde. Der Grund hierfür war vermutlich, dass dann, wenn die Kalzinierungstemperatur 1200°C überschritt, die Oberflächenkonzentration von Ag zu groß war, was in einer Reduktion der Sauerzufuhrkapazität von dem Ce-haltigen Oxid resultierte, und die spezifische Oberflächenausdehnung zu klein wurde, was im Nichttragen von Ag auf dem Ce-haltigen Oxid resultierte. Aus diesen Ergebnissen wurde bestätigt, dass der untere Grenzwert der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids bevorzugt 13,0 m²/g betrug, und der obere Grenzwert der Oberflächenkonzentration von Ag des Ce-haltigen Oxids bevorzugt 45,7 betrug.
Ferner fand man heraus, dass T90 klein war und die PM-Reinigungsleistung hoch war, wenn die Kalzinierungstemperatur im Bereich von 1100°C (Beispiel 2) bis 1200°C (Beispiel 4) lag. In diesem Kalzinierungstemperaturbereich fand man heraus, dass T90 am kleinsten war und die PM-Reinigungsleistung am höchsten war, wenn die Kalzinierungstemperatur 1100°C betrug (Beispiel 2). Aus diesen Ergebnissen wurde bestätigt, dass der untere Grenzwert der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids bevorzugt 13,0 m²/g betrug und die Oberflächenkonzentration von Ag auf dem Ce-haltigen Oxid besonders bevorzugt im Bereich von 29,6% bis 45,7% lag.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Oberflächenkonzentration von Ag und T90 darstellt, erstellt basierend auf den Ergebnissen von jedem der Beispiele und dem Vergleichsbeispiel. Aus 7 wurde bestätigt, dass die hohe PM-Reinigungsleistung durch die Beispiele im Vergleich zum Vergleichsbeispiel erhalten werden kann, und die Nutzbarkeit auf den durch die vorliegende Erfindung definierten numerischen Wert der Oberflächenkonzentration von Ag begrenzt war.
[CO-Reinigungsleistung]
Ein Modellabgas (CO = 0,11%, O₂ = 10% und Rest N₂-Gas) wurde in jeden der Abgasreinigungsfilter der Beispiele 2, 4 und 5 mit einer Strömungsrate von 15 L/min eingeführt (SV = 60000/Stunde). Hierbei wurde die Temperatur von Raumtemperatur von 450°C mit einer Rate von 10°C/min angehoben. Die CO-Menge, die in dem abgegebenen Gas enthalten war, wurde mittels Gaschromatografie gemessen, um hierdurch die CO-Reinigungsrate (%) zu berechnen.
8 ist ein Diagramm, das die CO-Reinigungsraten in den Beispielen 2, 4 und 5 darstellt.
Wie in 8 dargestellt, fand man heraus, dass die CO-Reinigungsrate in dem Fall, wenn die Kalzinierungstemperatur 1100°C betrug (Beispiel 2), im Wesentlichen gleich jener in dem Fall war, wenn die Kalzinierungstemperatur 1200°C betrug (Beispiel 4), aber die CO-Reinigungsrate signifikant geringer war, wenn die Kalzinierungstemperatur 1300°C betrug (Beispiel 5). Der Grund hierfür ist vermutlich, weil die spezifische Oberflächenausdehnung extrem klein wie 1 m²/g oder weniger war, und die Oxidationsleistung (OSC-Leistung) des Ce-haltigen Oxids verloren ging, wenn die Kalzinierungstemperatur 1300°C betrug.
Dementsprechend wurde aus den Ergebnissen bestätigt, dass dann, wenn der obere Grenzwert des Ce-haltigen Oxids 1200°C gesetzt wurde, der untere Grenzwert der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids bevorzugt 13,0 m²/g betrug und der obere Grenzwert der Oberflächenkonzentration von Ag auf dem Ce-haltigen Oxid bevorzugt 45,7 betrug, um sowohl die PM-Reinigungsleistung als auch die CO-Reinigungsleistung zu erreichen. Ferner kann man hierfür sagen, dass die KW-Reinigungsrate gleich wie die CO-Reinigungsrate ist.
Beispiele 6 bis 10 und Vergleichsbeispiel 2
Damit der Ag-Gehalt in einem Katalysator eine vorbestimmte Massen% im Bezug auf die Zielproduktionsmenge hat, wurde die geeignete Menge von destilliertem Wasser mit Ce_84,9La_5,1Pr_5,0Si_5,0O₂, als Ce-haltiges Oxid, Ag-Nitrat und 5% wässriger Pd-Nitrat-Lösung vermischt, die jeweils auf eine vorbestimmte Menge gewogen wurden, und somit erhielt man die Lösung A. Anschließend wurde die Lösung A in einem Verdampfer verdampft und getrocknet, was im Erhalt des Katalysators B resultierte, auf dem Ag getragen war. Dann wurde der Katalysator B bei 200°C getrocknet und wurde dann bei 700°C für zwei Stunden kalziniert, und somit wurde ein Ag-basierter Katalysator hergestellt.
Die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids, das hierin verwendet wurde, betrug 50 m²/g, gemessen mittels des gleichen Messverfahrens wie im oben beschriebenen Beispiel. Darüber hinaus betrug im Beispiel 6 der Ag-Gehalt des Katalysators 30 Massen%, betrug im Beispiel 7 der Ag-Gehalt im Katalysator 35 Massen%, betrug im Beispiel 8 der Ag-Gehalt im Katalysator 40 Massen%, betrug im Beispiel 9 der Ag-Gehalt im Katalysator 45 Massen%, betrug im Beispiel 10 der Ag-Gehalt im Katalysator 50 Massen%, und betrug im Vergleichsbeispiel 2 der Ag-Gehalt im Katalysator 60 Massen%.
Im Bezug auf die Katalysatoren der Beispiele 6 is 10 und Vergleichbeispiel 2 wurde die Oberflächenkonzentration von Ag mittels des gleichen Messverfahrens wie in den oben beschriebenen Beispielen gemessen. Ferner wurde, im Bezug auf die Katalysatoren der Beispiele 6 bis 10, die PM-Reinigungsleistung mittels des gleichen Messverfahrens wie in den oben beschriebenen Beispielen evaluiert. Jedoch wurde als Alterungsbedingung eine hydrothermale Alterung (O₂ = 10%, H₂O = 6% und Rest N₂-Gas) bei 750°C für 21 Stunden ausgeführt.
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Ag-Gehalt und der Oberflächenkonzentration des Ag in den Katalysatoren der Beispiele 6 bis 10 und Vergleichsbeispiel 2 darstellt. Wie in 9 dargestellt, fand man heraus, dass unter dem Zustand, wo die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids einen gewissen Wert (50 m²/g) hatte, die Oberflächenkonzentration von Ag mit zunehmendem Ag-Gehalt hoch wurde, und dann wurde die Oberflächenkonzentration von Ag geringer, wenn der Ag-Gehalt 50 Massen% überschritt.
Ferner ist 10 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem. Ag-Gehalt und T90 in den Katalysatoren der Beispiele 6 bis 10 darstellt. Wie in 10 dargestellt, fand man heraus, dass unter dem Zustand, wo die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids einen gewissen Wert (50 m²/g) hatte, T90 schlechter zu werden begann, wenn der Ag-Gehalt 45 Massen% überschritt, und T90 drastisch schlechter wurde, wenn der Ag-Gehalt 50 Massen% überschritt.
Als Grund hierfür wurde vermutet, dass unter dem Zustand, wo die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids den bestimmten Wert hatte (50 m²/g), T90 auch schlechter wurde, wenn der Ag-Gehalt 50 Massen% überschritt, da Ag bevorzugt in dem Ce-haltigen Oxid versenkt wurde, wenn der Ag-Gehalt 50 Massen% überschritt. Aus diesem Ergebnis wurde bestätigt, dass der Ag-Gehalt bevorzugt im Bereich von 30 Massen% bis 45 Massen% lag.
Beispiele 11 bis 13
Damit der Ag-Gehalt in einem Katalysator 40 Massen% im Bezug auf die Menge einer gewünschten Produktion beträgt, wurde die geeignete Menge von destilliertem Wasser mit Ce_84,9La_5,1Pr_5,0Si_5,0O₂ als Ce-haltiges Oxid, Ag-Nitrat und 5% wässriger Pd-Nitrat-Lösung vermischt, die jeweils auf eine vorbestimmte Menge gewogen wurde, und somit erhielt man die Lösung A. Anschließend wurde die Lösung A mit einer Verdampfer verdampft und getrocknet, was im Erhalt des Katalysators B resultierte, auf dem Ag getragen war. Dann wurde der Katalysator B bei 200°C getrocknet, und wurde dann für zwei Stunden bei 700°C kalziniert, und hierdurch wurde ein Ag-basierter Katalysator hergestellt.
In Beispiel 11 wurde eine Ce-haltiges Oxid mit der spezifischen Oberflächenausdehnung von 35 m²/g verwendet, das mittels des gleichen Messverfahrens wie in den oben beschriebenen Beispielen gemessen wurde. In Beispiel 12 wurde ein Ce-haltiges Oxid mit der spezifischen Oberflächenausdehnung von 50 m²/g verwendet, was mit dem gleichen Messverfahren wie in den oben beschriebenen Beispielen gemessen wurde. In Beispiel 13 wurde ein Ce-haltiges Oxid mit der spezifischen Oberflächenausdehnung von 65 m²/g verwendet, was mittels des gleichen Messverfahrens wie in den oben beschriebenen Beispielen gemessen wurde.
Im Bezug auf die Katalysatoren der Beispiele 11 bis 13 wurde die PM-Reinigungsleistung mittels des gleichen Messverfahrens wie in den oben beschriebenen Beispielen evaluiert. Jedoch wurde, als Alterungsbedingung, eine hydrothermale Alterung (O₂ = 10%, H₂O = 6% und Rest N₂-Gas) bei 750°C für 21 Stunden ausgeführt.
11 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids und T90 in den Katalysatoren der Beispiele 11 bis 13 darstellt. Wie in 11 dargestellt, fand man heraus, dass unter einem Zustand, wo der Ag-Gehalt konstant 40 Massen% betrug, T90 im Wesentlichen konstant war, auch wenn die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids auf den Bereich von 35 bis 65 m²/g geändert wurde. Aus diesen Ergebnissen wurde aus einer Kombination mit den Ergebnissen der obigen Beispiele bestätigt, dass dann, wenn der Ag-Gehalt 50 Massen% oder weniger betrug, der obere Grenzwert der spezifischen Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids bevorzugt 65 m²/g betrug, und die spezifische Oberflächenausdehnung des Ce-haltigen Oxids bevorzugt in dem Bereich von 13,0 m²/g bis 65 m²/g lag.
Angegeben wird ein Abgasreinigungsfilter, der die PM-Reinigungsleistung verbessern kann, während die Kostenzunahme vermieden wird. Der Abgasreinigungsfilter ist in einem Auslasskanal eines Verbrennungsmotors vorgesehen, um Abgas des Verbrennungsmotors enthaltendes Partikelmaterial aufzufangen und zu reinigen, und enthält: ein poröses Filtersubstrat; und einen Katalysator, der auf dem Filtersubstrat getragen ist, um das Partikelmaterial zu oxidieren und zu reinigen. In dem Abgasreinigungsfilter hat der Katalysator ein Ce-enthaltendes Ce-haltiges Oxid und auf dem Ce-haltigen Oxid getragenes Ag, ist der Ag-Gehalt in dem Katalysator 50 Massen% oder weniger, weist das Ce-haltige Oxid eine spezifische Oberflächenausdehnung von 0,5 m²/g bis 105,6 m²/g auf und hat das Ag auf dem Ce-haltigen Oxid eine Oberflächenkonzentration von 25,1% bis 67,7%, im Bezug auf das Element.

Claims

Abgasreinigungsfilter, der in einem Auslasskanal eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, um im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenes Partikelmaterial aufzufangen und zu reinigen, wobei der Abgasreinigungsfilter aufweist: ein poröses Filtersubstrat; und einen Katalysator, der auf dem Filtersubstrat geträgert ist, um das Partikelmaterial zu oxidieren und zu reinigen, wobei der Katalysator durch Ag, welches auf einem Ce-haltigen Oxid geträgert ist, gebildet ist, der Ag-Gehalt in dem Katalysator 30 Massen% bis 50 Massen% ist, das Ce-haltige Oxid eine spezifische Oberfläche von 0,5 m²/g bis 105,6 m²/g aufweist und das Ag auf dem Ce-haltigen Oxid eine Oberflächenkonzentration von 25,1 at.% bis 67,7 at.% hat.
Der Abgasreinigungsfilter nach Anspruch 1, wobei das Ce-haltige Oxid eine spezifische Oberfläche von 13,0 m²/g bis 105,6 m²/g hat, und das Ag auf dem Ce-haltigen Oxid eine Oberflächenkonzentration von 25,1 at.% bis 45,7 at.% hat.
Der Abgasreinigungsfilter nach Anspruch 1, wobei das Ce-haltige Oxid eine spezifische Oberfläche von 13,0 m²/g bis 65,0 m²/g hat, und das Ag auf dem Ce-haltigen Oxid eine Oberflächenkonzentration von 29,6 at.% bis 45,7 at.% hat.
Der Abgasreinigungsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Ag-Gehalt in dem Katalysator im Bereich von 30 Massen% bis 45 Massen% liegt.
Der Abgasreinigungsfilter nach Anspruch 1, wobei das Ce-haltige Oxid durch Kalzinieren für zwei Stunden bei einer Temperatur von 800°C bis 1300°C erhältlich ist.