DE112016003478T5

DE112016003478T5 - Abgasreinigungsfilter

Info

Publication number: DE112016003478T5
Application number: DE112016003478.4T
Authority: DE
Inventors: Eriko Maeda; Hironori Niwa; Syusaku Yamamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-04-12
Also published as: WO2017022407A1; CN107847915A; JP2017029916A

Abstract

Ein Abgasreinigungsfilter (1) ist versehen mit einem porösen Filter (2), der konfiguriert ist, um Feinstaub einzufangen, welcher in einem von einem Verbrennungsmotor abgegebenen Abgas enthalten ist, und einem Katalysator, welcher Ag (3) enthält, welcher auf dem porösen Filter geladen ist. Der poröse Filter (2) ist aus keramischen, Kristallpartikeln (21) hergestellt. Die keramischen Partikel (21) umfassen Korngrenzschichten (211). Zumindest ein Oberflächenöffnungsabschnitt (212) der Korngrenzschicht (211) ist von einer hitzebeständigen Keramikschicht (25) bedeckt.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Abgasreinigungsfilter, versehen mit einem porösen Filter, welcher Feinstaub bzw. Feststoffteilchen einfängt, und einen Katalysator, der Ag enthält, womit der Filter beladen ist. Insbesondere betrifft die Offenbarung einen Abgasreinigungsfilter, der Feinstaub einfängt, um den Feinstaub, welcher im Abgas eines Dieselmotors oder eines Benzinmotors enthalten ist, zu reduzieren.
[Stand der Technik]
Die Emission von Feinstaub (“particulate matter”: PM), zum Beispiel Kohlenstoffpartikel, aus einem Diesel- oder Benzinmotor ist wohlbekannt. Seit kurzem gibt es strengere Bestimmungen für die PM-Emission, und die PM-Emissionen von Fahrzeugen mit Dieselmotoren zusätzlich zu Fahrzeugen mit Benzinmotoren sind wichtige Themen. Um PM einzufangen, werden Abgasreinigungsfilter mit honigwabenartigen, porösen Filtern aus beispielsweise Cordierit, und einem auf dem Filter geladenen Katalysator verwendet. Der Katalysator wird in einem Verbrennungsprozess verwendet, um eingefangenen PM auf einem Abgasreinigungsfilter zu beseitigen. Es werden Katalysatoren wie Ag, in JP2007-296518A offenbart, verwendet (siehe Patentliteratur).
[Zitierliste]
[Patentliteratur]

[Patentliteratur] JP2007-296518A

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Jedoch diffundiert Ag leicht in Hochtemperaturumgebungen bzw. -regime, wie der Umgebung, in der zur Reinigung ein Abgasfilter verwendet wird. Darüber hinaus wird, sobald Ag in eine kristalline Korngrenzschicht aus Keramik, welche den porösen Filter bildet, diffundiert, der Ag-Gehalt, der als ein Katalysator auf der Oberfläche des porösen Filters wirkt, gering, somit sinkt auch die katalytische Wirkung des porösen Filters. Herkömmliche Abgasreinigungsfilter, versehen mit Ag enthaltenden Katalysatoren, haben daher ein Problem, dass sich die PM-Verbrennungseigenschaften in Hochtemperaturumgebungen leicht verschlechtern.
Angesichts des vorstehenden beabsichtigt die vorliegende Offenbarung, einen Abgasreinigungsfilter bereitzustellen, bei dem eine Verschlechterung der PM-Verbrennungseigenschaften in Hochtemperaturumgebungen auf einem geringen Niveau gehalten wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Form der vorliegenden Offenbarung ist ein poröser Filter, der PM, welcher im von einem Verbrennungsmotor abgegebenen Abgas enthalten ist, einfangen kann, und ein Katalysator, welcher Ag enthält, welches auf dem porösen Filter geladen ist. Der poröse Filter ist ein Abgasreinigungsfilter, welcher eine hitzebeständige Keramikschicht aufweist, welche mindestens einen Oberflächenöffnungsabschnitt einer Korngrenzschicht keramischer Kristallpartikel, welche den porösen Filter bilden, bedeckt.
Die hitzebeständige Keramikschicht ist mindestens auf dem Oberflächenöffnungsabschnitt der Korngrenzschicht keramischer Kristallpartikel, die den porösen Filter des Abgasreinigungsfilters bilden, ausgebildet. Das heißt, der Oberflächenöffnungsabschnitt, der ein potentieller Eingang zur Korngrenzschicht ist, ist von der hitzebeständigen Keramikschicht bedeckt. Dadurch wird die Diffusion von Ag in die Korngrenzschicht physikalisch blockiert. Zusätzlich wird die Diffusion von Ag in die Korngrenzschicht unter Hochtemperaturumgebungsbedingungen unterdrückt, und eine Abnahme des Ag-Gehalts auf einer Oberfläche des porösen Filters wird ebenfalls unterdrückt. Dadurch wird die Verschlechterung der PM-Verbrennungseigenschaften mittels des Abgasreinigungsfilter bzw. gemäß dem Abgasreinigungsfilter auf einem niedrigem Niveau gehalten, selbst in einer Hochtemperaturumgebung. Ebenfalls wird die Diffusion von Ag in die Korngrenzschicht verhindert, wenn geheizt wird, um den porösen Filter mit dem Ag enthaltenden Katalysator zu beladen. Somit können die Verbrennungseigenschaften des PM in einem Anfangsstadium, nachdem der poröse Filter hergestellt wird, verbessert werden.
[Kurze Beschreibung der Zeichnung]
In der beigefügten Zeichnung:
1 ist eine schematische Ansicht, welche einen Abgasreinigungsfilter gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt, der an einem Abgasdurchlass eines Verbrennungsmotors montiert ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht des Abgasreinigungsfilters, gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten Ausführungsform entlang einer Achsenrichtung;
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche eine Septumwand des porösen Filters gemäß der ersten Ausführungsform, zeigt;
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 4 gezeigten Bereiches V;
6 enthält ein Rasterelektronenmikroskopie-Bild, welches eine Oberfläche des porösen Filters gemäß der ersten Ausführungsform vor der Bildung einer hitzebeständigen Keramikschicht bei einer 10000-fachen Vergrößerung (a) zeigt, und ein Rasterelektronenmikroskopie-Bild, welches die Oberfläche eines porösen Filters gemäß der ersten Ausführungsform nach der Bildung der hitzebeständigen Keramikschicht bei einer 10000-fachen Vergrößerung (b) zeigt;
7 enthält ein Rasterelektronenmikroskopie-Bild, welches die Oberfläche des porösen Filters gemäß der ersten Ausführungsform vor der Bildung der hitzebeständigen Keramikschicht bei einer 20000-fachen Vergrößerung (a) zeigt, und ein Rasterelektronenmikroskopie-Bild, welches die Oberfläche des porösen Filters gemäß der ersten Ausführungsform nach der Bildung der hitzebeständigen Keramikschicht bei einer 20000-fachen Vergrößerung(b) zeigt;
8 zeigt eine Änderung der Ag-Konzentration auf einer Oberfläche des Abgasfilters in einer beispielhaften Ausführung und ein Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform;
9 zeigt eine Änderung einer PM-Verbrennungsrate im Abgasfilter der beispielhaften Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels der ersten Ausführungsform;
10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche eine Umgebung einer keramischen Korngrenzschicht des Abgasreinigungsfilters im Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
11 enthält ein Rastermikroskopie-Bild rückgestreuter Elektronen, welches den mit Harz bedeckten Abgasreinigungsfilter des Vergleichsbeispiels (a) zeigt, und eine Abbildung des Elektronenstrahlmikroanalysators („Electron Probe Microanalyzer“, EPMA), welche den mit Harz bedeckten Abgasreinigungsfilter des Vergleichsbeispiels gemäß der ersten Ausführungsform zeigt (b);
12 ist ein Graph, welcher einen Zusammenhang zwischen einer Brenntemperatur der hitzebeständigen Keramikschicht und einer Änderung der Ag-Konzentration auf der Oberfläche des Abgasfilters gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt; und
13 ist ein Graph, welcher den Zusammenhang zwischen der Brenntemperatur der hitzebeständigen Keramikschicht und einer Änderung einer Verbrennungsrate des PM-Abgasreinigungsfilters, gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
[Ausführungsformen der Offenbarung]
(Erste Ausführungsform)
Als nächstes werden die Ausführungsformen für einen Abgasreinigungsfilter der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, wird der Abgasreinigungsfilter 1 einer ersten, bevorzugten Ausführungsform verwendet, um Feinstaub (auch nachfolgend einfach als PM bezeichnet), welcher im von einem Verbrennungsmotor 5 abgegebenen Abgas enthalten ist, zu entfernen. Der Abgasreinigungsfilter 1 ist im Inneren eines Abgasrohrs 51, welches ein Durchlass für das Abgas ist, angebracht. Der Abgasfilter 1 kann zum Beispiel in einem Dieselmotor und einem Benzinmotor verwendet werden.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, weist der Abgasfilter 1 einen porösen Filter 2, welcher PM einfangen kann, auf. Ein honigwabenstrukturierter Körper kann für den porösen Filter 2 verwendet werden. Das heißt, der poröse Filter 2 hat eine Säulen- bzw. Kolonnenform, zum Beispiel versehen mit gitterförmig ausgebildeten Septumwänden 22, und einer großen Anzahl an Zellen 23, welche sich in einer Achsenrichtung X erstrecken, welche die Septumwände 22 umgeben. Eine Form des porösen Filters kann als eine Säulenform, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, oder als eine polygonale Prismenform, wie eine Quaderform, ausgebildet sein. Die Septumwände 22 können derart angeordnet sein, dass die Zellen 23 eine Quadratform in einer radialen Querschnittsrichtung des porösen Filters 2 (d.h., ein Querschnitt in der Achsenrichtung X und senkrechter Richtung), wie in der ersten Ausführungsform veranschaulicht, aufweisen. Die Septumwand 22 kann auch derart angeordnet sein, dass die Zellen 23 in einer polygonalen Form, zum Beispiel einer Dreieckform, Sechseckform oder Achteckform, und auch einer Kreisform in der radialen Querschnittsrichtung des porösen Filters 2 ausgebildet sind.
Jede Zelle 23 ist durch ein Stopfen- bzw. Stöpselelement 29 an entweder einem ersten Ende oder zweiten Ende in der Achsenrichtung X der Endteile 27 und 28 verschlossen. Insbesondere ist, wie in 3 gezeigt, unter der Mehrzahl an Zellen 23, der Endabschnitt 28 an einer Flussabwärtsseite einer Zuflusszelle 231, in welche das Abgas einströmt, verschlossen, und der Endabschnitt 27 ist bei einer Flussaufwärtsseite einer Emissionszelle 232, von der aus das Abgas abgegeben wird, verschlossen. Die Flussabwärtsseite der Zuflusszelle 231 und die Flussaufwärtsseite der Emissionszelle 232 sind mit dem Stopfenelement 29 verschlossen. Im Gegensatz dazu, ist der Endabschnitt 27 an einer Flussaufwärtsseite der Zuflusszelle 231 geöffnet, und der Endabschnitt 28 ist an einer Flussabwärtsseite der Emissionszelle 232 geöffnet. Es versteht sich, dass die Gestaltung des Stopfenelements 29 nicht auf das Verschlussmuster, gezeigt in den 2 und 3 der ersten Ausführungsform, beschränkt ist. Zum Beispiel, kann ein Muster verwendet werden, bei dem eine Anzahl der Zellen 23 bereitgestellt wird, die sowohl am stromaufwärtsseitigen Endabschnitt 27 als auch am stromabwärtsseitigen Endabschnitt 28 verschlossen sind, oder eine Anzahl der Zellen 23 bereitgestellt wird, die sowohl am stromaufwärtsseitigen Endabschnitt 27 als auch am stromabwärtsseitigen Endabschnitt 28 geöffnet sind, ohne das Stopfenelement 29.
Mit Bezug auf die 4 und 5 ist der poröse Filter 2 aus keramischen Kristallpartikeln 21 hergestellt und ist mit inneren Poren 26 versehen. Es können Keramiken wie zum Beispiel Cordierit, Siliciumcarbid (SiC), und Aluminiumtitanat verwendet werden. Eine Kornoberfläche 211, welche eine Aussparung ist, existiert zwischen Kristallpartikeln 21 in einer Nanometer-Größenordnung (zum Beispiel, von 1 nm bis 200 nm). Eine hitzebeständige Keramikschicht 25, welche durch einen gesinterten Pressling aus α-Aluminiumoxid-Partikeln gebildet wurde, ist bzw. wird beispielsweise an der Korngrenzschicht 211 ausgebildet. Die hitzebeständige Keramikschicht 25 kann ausgebildet sein bzw. werden, um mindestens den Oberflächenöffnungsabschnitt 212 der Korngrenzschicht 211 zu bedecken. Wie in 5 gezeigt, kann die hitzebeständige Keramikschicht 25 ausgebildet sein bzw. werden, um mindestens teilweise das Innere bzw. die Innenseite der Korngrenzschicht 211 auszufüllen und um zusätzlich den Oberflächenöffnungsabschnitt 212 zu bedecken. Die hitzebeständige Keramikschicht 25 kann auch ausgebildet sein bzw. werden, um die Oberfläche des porösen Filters 2 abzudecken. Der Oberflächenöffnungsabschnitt 212 ist ein Bereich, in welchem die Korngrenzschicht 211 der Kristallpartikel 21 mit den Poren 26 im Inneren des porösen Filters 2 und in der Zelle 23 in Verbindung steht. Das heißt, die Korngrenzschicht 211 ist ein Bereich, der mit einer beladenen Oberfläche eines Katalysators in Verbindung steht, welcher Ag 3 und Oxidpartikel 4 enthält. Es wird darauf hingewiesen, dass der Katalysator, welcher Ag enthält, auch als ein Ag-Katalysator 3 bezeichnet wird.
Die Septumwand 22 des porösen Filters 2 ist mit dem Ag-Katalysator 3 versehen, welcher auf dem porösen Filter 2 geladen ist, welcher für die Verbrennungsentfernung von PM verwendet wird. Zum Beispiel, kann ein Katalysator, welcher mit Ag, einer Ag-Legierung, zwischen einer Mehrzahl von Aluminiumoxidplatten bereitgestelltem Ag beladen ist, und/oder einer Ag-Legierung als Ag-Katalysator verwendet werden. Der Ag-Katalysator 3 in der ersten Ausführungsform ist aus Ag. Der Ag-Katalysator 3 ist durch die Oxidpartikel 4, wie Ceroxid-Zirkoniumoxid-Partikel 41 und Aluminiumoxid-Partikel 42 auf dem porösen Filter geladen. Der Ag-Katalysator 3 ist auf einer Oberfläche der Septumwand 22 (das heißt, eine Oberfläche der Septumwand 22, welche einem Inneren bzw. einer Innenseite der Zelle 23 ausgesetzt ist) und auch innerhalb der Septumwand 22 (das heißt, eine Oberfläche, welche der Pore 26 in der Septumwand 22 ausgesetzt ist) geladen. Der Ag-Katalysator 3 ist durch die Oxidpartikel 4 auf der Septumwand 22 des porösen Filters 2 geladen. Wie in 5 gezeigt, sind die Oxidpartikel 4 gemäß der ersten Ausführungsform Ceroxid-Zirkoniumoxid-Partikel 41 und Aluminiumoxid-Partikel 42. Das heißt, die Ceroxid-Zirkoniumoxid-Partikel 41 und die Aluminiumoxid-Partikel 42, die jeweils mit dem Ag-Katalysator 3 beladen sind, sind auf die Septumwand 22 des porösen Filters 2 geladen.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Zuerst wurde ein Cordierit-Material, welches für den honigwabenstrukturierten, porösen Filter verwendet wurde, hergestellt. Es wurde Cordierit-Material, welches beispielsweise Siliziumdioxid, Talk, Kaolin, Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid, und außerdem Kohlenstoff als Brennmaterial, um die Porosität zu erhöhen, enthält, hergestellt. Das Material wurde dann derart angepasst, dass eine Endzusammensetzung nach Befeuern bzw. Brennen des Cordierit-Materials SiO₂: 47 bis 55 Gew.-%, Al₂O₃: 33 bis 42 Gew.-%, und MgO: 12 bis 18 Gew.-% betrug. Die Porosität des porösen Filters wurde durch Anpassung der Menge an Kohlenstoff kontrolliert. Das Cordierit-Material wurde mit einem Lösungsmittel, zum Beispiel Wasser, einem Verdickungsmittel, und einem Dispergiermittel, zum Beispiel, gemischt und einem Lehmmaterial angepasst. Ein Lehm-Cordierit-Material wurde einer Strangpressung bzw. Extrusionsformung unter Verwendung eines Gussstücks unterzogen, und danach wurde eine honigwabenartige Form, durch Trocknung der resultierenden Form, erhalten.
Als nächstes wurde ein Cordierit-Material für das Stopfenelement (nachfolgend als „Stopfenelement-Herstellungsmaterial“ bezeichnet) vorbereitet, und das hergestellte Material wurde in einem Lösungsmittel, zum Beispiel Wasser oder Öl, dispergiert, und beispielsweise mit einem Verdickungsmittel und einem Dispergiermittel, einer Suspension bzw. einem Schlamm angepasst. Die resultierende Suspension wurde durch Rühren der angepassten Suspension unter Verwendung eines Mixers erhalten.
Als nächstes wurde Abdeckband auf beide endständigen Oberflächen der honigwabenartigen Form aufgebracht. Das Abdeckband wurde dann teilweise derart entfernt, dass benachbarte Zellen abwechselnd auf beiden endständigen Oberflächen der honigwabenartigen Form geöffnet wurden. Dadurch wurde eine Öffnung auf beiden endständigen Oberflächen der Zellen gebildet, welche zu befüllen waren. Das Entfernen des Abdeckbandes kann beispielsweise durch Laserlichteinstrahlung ausgeführt werden. Als nächstes wurden beide endständigen Oberflächen der honigwabenartigen Form in eine Suspension des Stopfenelement-Herstellungsmaterials eingetaucht. An diesem Punkt wurde eine gemäßigte Menge des Stopfenelement-Herstellungsmaterials in die Zellen eingeführt, welche dem Füllen vom Öffnungselement unterzogen wurden.
Als nächstes wurde die Form nach dem Trocknen gebrannt bzw. befeuert. Dadurch wurden sowohl die Form als auch das Stopfenelement-Herstellungsmaterial gesintert. Wie in den 2 und 3 gezeigt, wurde der honigwabenstrukturierte, poröse Filter 2 somit durch abwechselndes Verschließen der benachbarten Zellen 23 unter der Verwendung des Stopfenelements 29 erhalten. Der poröse Filter 2 mit der Säulen- bzw. Kolonnenform weist eine Septumwanddicke auf, welche zum Beispiel in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,4 mm, angemessen geändert werden kann. Eine poröse Rate des porösen Filters 2 kann angemessen, beispielsweise zwischen 40% bis 70%, geändert werden.
Der poröse Filter wurde dann in Aluminiumoxid-Sol eingetaucht, welches in den porösen Filter eingesaugt wurde. Der poröse Filter wurde dann aus dem Aluminiumoxid-Sol herausgenommen und überschüssiges Aluminiumoxid-Sol wurde aus dem porösen Filter unter Verwendung eines Luftgebläses geblasen. Nach dem Trocknen bei 150 °C wurde der poröse Filter dann für 1 bis 5 Stunden in einem Brennofen bei 800 und 1200 °C gebrannt. Dadurch, wie in 5 gezeigt, wurde die hitzeresistente Keramikschicht 25 aus Aluminiumoxid auf der Korngrenzschicht 211 der Cordierit-Kristallpartikel 21 gebildet. Es versteht sich, dass ein Aluminiumoxid-Sol 520, hergestellt von Nissan Chemical Industries Ltd., als das Aluminiumoxid-Sol verwendet wurde. Das Aluminiumoxid-Sol war Boehmit-Kristalle mit einer mittleren Primärpartikeldurchmessergröße zwischen 10 und 20 nm, und ein pH war in einem Bereich von 3 bis 5 eingestellt. Die hitzebeständige Keramikschicht 25 kann ausgebildet werden bzw. sein, um den Oberflächenöffnungsabschnitt 212 der Korngrenzschicht 211 mit höherer Gewissheit durch Verwendung der keramischen Mikropartikel, wie Aluminiumoxid-Sol, welches einen kleineren mittleren Primärpartikeldurchmesser als die Aussparung der Korngrenzschicht 211 der Kristallpartikel 21 aufweist, abzudecken. Es versteht sich, dass sich der mittlere Primärpartikeldurchmesser auf einen Partikelradius bei einem geschätzten Volumenwert von 50 % für die Partikelverteilung, berechnet durch Laserbeugungs-/Streuungsmethode, bezieht.
Als nächstes wurde der Ag-Katalysator, der als PM Verbrennungskatalysator wirkt, auf die Honigwabenstruktur geladen. Der Ag-Katalysator, der auf die Oxidpartikel geladen wurde, wurde wie nachstehend beschrieben hergestellt. Insbesondere, wurden θ-Aluminiumoxid und Silberoxid derart abgewogen, dass Al und Ag in einem molaren Verhältnis von 10:1 vorlagen, und diese Stoffe wurden in einen abgeschlossenen Behälter, welcher für die Hydrothermalsynthese verwendet wird, gefüllt. Als nächstes wurde gereinigtes Wasser in den abgeschlossenen Behälter hinzugegeben, um eine Feststoffverbindung von weniger als 5 % zu erzeugen, und Salpetersäure wurde in denselben Molmengen wie das Al in den abgeschlossenen Behälter hinzugegeben. Die Ceroxid-Zirkoniumoxid-Mischkristallpartikel wurden hinzugegeben, und die Lösung wurde gemischt.
Als nächstes wurde, nachdem der Inhalt in dem abgeschlossenen Behälter gerührt wurde, das Innere des abgeschlossenen Behälters bei Luftatmosphäre verschlossen und dann für 24 Stunden bei 175 °C und einem Druck von 10 Atmosphären aufbewahrt. Dadurch wurde ein Sol, welches mit Ag beladene Aluminiumoxid-Partikel enthält, als das katalytische Sol erhalten.
Als nächstes wurde der poröse Filter in das katalytische Sol eingetaucht. Der poröse Filter wurde dann aus dem katalytischen Sol entfernt, und überschüssiges Sol auf dem porösen Filter wurde durch die Verwendung eines Luftgebläses entfernt. Dann, nach dem Trocknen bei 150 °C, wurde der poröse Filter in einem Brennofen für 1 bis 5 Stunden bei einer Temperatur zwischen 400 °C bis 1000 °C gebrannt. Dadurch wurde der Ag-Katalysator 3 auf den porösen Filter 2, mittels der oxidierten Partikel 4, hergestellt aus Ceroxid-Zirkoniumoxid-Partikel 41 und Aluminiumoxid-Partikel 42, geladen. Auf diesem Weg wurde der in den 2 bis 5 gezeigte Abgasreinigungsfilter 1 erhalten. Als nächstes werden nun die Wirkungen der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in den 2 bis 5 gezeigt, wird die hitzebeständige Keramikschicht 25 auf mindestens dem Oberflächenöffnungsabschnitt 212 der Korngrenzschicht 211 der Kristallpartikel 21 aus Cordierit, welches den porösen Filter 2 des Abgasreinigungsfilters 1 bildet, ausgebildet. Das heißt, der Oberflächenöffnungsabschnitt 212, der ein möglicher Eingang zur Korngrenzschicht 211 sein kann, wird durch die hitzebeständige Keramikschicht 25 bedeckt. Dadurch, dass die Diffusion von Ag in die Korngrenzschicht 211 physikalisch blockiert ist, wird die Diffusion von Ag in die Korngrenzschicht 211 unter Hochtemperaturbedingungen verhindert, und eine Abnahme der Menge an Ag auf der Oberfläche des porösen Filters ist ebenfalls verringert. Des Weiteren, gemäß dem Abgasreinigungsfilter 1, ist eine Verschlechterung (d.h., eine Abnahme) der PM-Verbrennungseigenschaften unter hohen Temperaturbedingungen ebenso verringert. Da die Diffusion von Ag in die Korngrenzschicht 211 verhindert werden kann, wenn der Ag-Katalysator 3 auf den porösen Filter geladen wird, können die anfänglichen PM-Verbrennungseigenschaften des Filters nach der Herstellung verbessert werden.
Die 6 und 7 zeigen Rasterelektronenmikroskopie(REM)-Bilder von der Oberfläche des porösen Filters vor und nach der Bildung der hitzebeständigen Keramikschicht. Das heißt, die durch Freilegen der Septumwand mittels Durchschneiden jedes porösen Filters in der Achsenrichtung X erhaltene Oberfläche der Septumwand wurde durch die Verwendung des REM beobachtet. Wie in den 6(a) und 7(a) gezeigt, existieren vor der Bildung der hitzebeständigen Keramikschichten, Aussparungen an der Korngrenzschicht der Kristallpartikel des porösen Filters. Im Gegensatz dazu werden, wie in 6(b) und 7(b) gezeigt, nach der Bildung der hitzebeständigen Keramikschichten, die Aussparungen an der Korngrenzschicht mit den hitzebeständigen Keramikschichten gefüllt.
In der ersten Ausführungsform ist die hitzebeständige Keramikschicht 25 vorzugsweise nicht nur auf dem Oberflächenöffnungsabschnitt 212 ausgebildet, sondern auch in der Korngrenzschicht und/oder auf der Oberfläche des porösen Filters 2 (siehe 5). In diesem Fall kann die Diffusion von Ag in die Korngrenzschicht vom Ag-Katalysator 3 weiter verhindert werden. Zusätzlich ist die Bildung der hitzebeständigen Keramikschicht 25 vereinfacht. Zum Beispiel wird, wie vorstehend beschrieben, der poröse Filter in die Suspension, welche Material zur Bildung der hitzebeständigen Keramikschicht enthält, eingetaucht, und nach dem Frischwinden bzw. Blasen kann die auf dem Oberflächenöffnungsabschnitt 212 ausgebildete hitzebeständige Keramikschicht 25 in der Korngrenzschicht und auf der Oberfläche des porösen Filters, leicht durch Erwärmen erhalten werden. Die hitzebeständige Keramikschicht 25 kann vollständig in der Korngrenzschicht gefüllt sein bzw. werden, oder die Korngrenzschicht kann Bereiche aufweisen, welche nicht mit der hitzebeständigen Keramikschicht 25 gefüllt sind.
Die hitzebeständige Keramikschicht 25 kann unter Verwendung von keramischen Mikropartikeln gebildet werden, die einen kleineren mittleren Partikelradius aufweisen als eine Breite der Korngrenzschicht 211 der keramischen Kristallpartikel 21, welche den porösen Filter 2 bilden, wie vorstehend hier beschrieben. Die keramischen Mikropartikel, die den kleineren mittleren Partikeldurchmesser aufweisen, können in die Korngrenzschicht der Kristallpartikel, durch Eintauchen des porösen Filters 2 in die Suspension und das Sol, welche die keramischen Mikropartikel enthalten, eindringen. Zusätzlich, wie vorstehend beschrieben worden ist, kann die hitzebeständige Keramikschicht 25 zudem innen und auf der Oberfläche der Korngrenzschicht 211 durch Sintern der keramischen Mikropartikel, ausgebildet sein bzw. werden. Im Gegensatz dazu dringen, wenn der poröse Filter in der Suspension und Sol, welche die keramischen Mikropartikel enthalten, eingetaucht ist, diese keramischen Mikropartikel nicht nur in die Korngrenzschicht 211 der Kristallpartikel 21, sondern auch in die Poren 26 ein (zum Beispiel, mit einer Größe von 0,2 μm bis 500 μm), welche im Inneren des porösen Filters existieren. Jedoch werden in diesem Hinblick, die Suspension und Sol, die in die Poren 26 eindringen, leicht durch Frischwinden bzw. Blasen entfernt. Dadurch kann eine Verhinderung der Befüllung der Poren 26 durch die gesinterten Presslinge der keramischen Mikropartikel erreicht werden, und eine erhöhte Druckbeschädigung wird ebenfalls unterdrückt.
Die hitzebeständige Keramikschicht 25 kann aus gesinterten Presslingen der keramischen Mikropartikeln, die einen mittleren Primärpartikeldurchmesser von vorzugsweise weniger als 100 nm aufweisen, gebildet sein. In diesem Fall kann, wenn die hitzebeständige Keramikschicht 25 gebildet wird, das Eindringen der keramischen Mikropartikeln in die Korngrenzschicht 221 der keramischen Kristallpartikel 21, welche den porösen Filter 2 bilden, mit höherer Gewissheit erreicht werden. Die hitzebeständige Keramikschicht 25 kann aus gesinterten Presslingen der keramischen Mikropartikeln, welche mehr bevorzugt einen mittleren Primärpartikeldurchmesser von weniger als 50 nm, und noch mehr bevorzugt aus gesinterten Presslingen, die einen mittleren Primärpartikeldurchmesser von weniger als 30 nm aufweisen, gebildet werden. Es versteht sich, dass der mittlere Primärpartikeldurchmesser der keramischen Mikropartikel der hitzebeständigen Keramikschicht durch Analyse der REM-Bilder unter Verwendung einer Bild-Analyse-Software (zum Beispiel WinROOF, hergestellt von Mitani Corporation) berechnet wird.
In der ersten Ausführungsform wurde die hitzebeständige Keramikschicht 25 aus α-Aluminiumoxid gebildet. In diesem Fall kann, da eine hitzebeständige Keramikschicht 25 mit hoher (einer hohen) Kompaktheit (Dichte) gebildet ist, die Diffusion von Ag in die Korngrenzschicht 211 weiter unterdrückt werden. Zusätzlich zum α-Aluminiumoxid kann die hitzebeständige Keramikschicht 25 auch aus keramischen Materialien, welche unter Temperaturbedingungen stabil sind, unter denen der Abgasreinigungsfilter 1 verwendet wird (zum Beispiel Hochtemperaturbedingungen zwischen 100 °C bis 950 °C) und unter Hochtemperaturherstellungsbedingungen (zum Beispiel zwischen 300 °C bis 1000 °C) gebildet werden. Das heißt, die hitzebeständige Keramikschicht 25 kann aus mindestens einem der folgenden hergestellt werden: Aluminiumoxid, Ceroxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid, Yttriumoxid, Lanthanoxid, Neodymoxid, Magnesiumoxid, Eisenoxid und Ceroxid-Zirkoniumoxid-Mischkristall. Die hitzebeständige Keramikschicht 25 kann eine Katalysatorträgerfunktion zeitigen, wenn es aus mindestens einem der folgenden gebildet ist: Ceroxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid, Yttriumoxid, Lanthanoxid, Neodymoxid, Magnesiumoxid, Eisenoxid und Ceroxid-Zirkoniumoxid-Mischkristall. Dadurch kann die Verbrennung von PM durch den Ag-Katalysator 3 verbessert werden. Die hitzebeständige Keramikschicht 26 kann auch aus anderen Aluminiumoxid-Materialien neben α-Aluminiumoxid gebildet sein (zum Beispiel γ-Aluminiumoxid, δ-Aluminiumoxid, und θ-Aluminiumoxid). Um jedoch eine überlegene Kompaktheit zu erhalten, ist es bevorzugt, dass die hitzebeständige Keramikschicht 25 aus α-Aluminiumoxid gebildet ist. Es versteht sich, dass die Kristallstruktur jedes Aluminiumoxids, zum Beispiel, α-Aluminiumoxid, δ-Aluminiumoxid, θ-Aluminiumoxid und γ-Aluminiumoxid durch eine Heiztemperatur, zum Beispiel nach dem Eintauchen des Filters in das Aluminiumoxid-Sol, gesteuert werden kann. Zum Beispiel durch Einstellen der Heiztemperatur in einem Bereich von 600 bis 1200 °C für eine Dauer zwischen 1 bis 5 Stunden, kann eine hitzebeständige Keramikschicht 25, gebildet aus einer gewünschten Aluminiumoxid-Kristallstruktur, erhalten werden.
Zusätzlich ist der Ag-Katalysator 3 durch die Ceroxid-Zirkoniumoxid-Partikel 41 und Aluminiumoxid-Partikel 42 auf den porösen Filter 2 geladen (siehe 5). In diesem Fall kann die PM-Verbrennungsaktivität durch die katalytische Wirkung des Ag-Katalysators 3 mittels der Ceroxid-Zirkoniumoxid-Partikel 41 und auch durch eine erhöhte Wirkung einer spezifischen Oberfläche der Aluminiumoxid-Partikel 42 verbessert werden. Zusätzlich kann die PM-Verbrennungsaktivität, hinsichtlich der Unterdrückung der Aggregation bzw. Ansammlung von Ag weiter verbessert werden. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Aluminiumoxid-Partikel und Ceroxid-Zirkoniumoxid-Partikel können auch andere Partikel für die Oxid-Partikel 4 verwendet werden. Das heißt, zum Beispiel Ceroxid-Partikel, Zirkoniumoxid-Partikel, Titanoxid-Partikel, Siliziumoxid-Partikel, Yttriumoxid-Partikel, Lanthanoxid-Partikel, Neodymoxid-Partikel, Magnesiumoxid-Partikel und Eisenoxidpartikel, können einzeln oder in einer mehrfach gemischten Form für die Oxidpartikel 4, welche auf dem Ag-Katalysator geladen sind, verwendet werden.
(Beispiel 1)
In dem ersten Beispiel wurde jede analytische Auswertung auf dem Abgasreinigungsfilter (beispielhafte Ausführungsform) durchgeführt, welcher in der ersten Ausführungsform hergestellt wurde. Die beispielhafte Ausführungsform umfasst den porösen Honigwabenfilter aus Cordierit und dem Ag-Katalysator aus Ag, welcher auf dem porösen Filter 2 geladen ist (siehe die 2 bis 5). Zumindest der Oberflächenöffnungsabschnitt 212 der Korngrenzschicht 211 der Cordierit-Kristallpartikel 21, welche den porösen Filter 2 bilden, ist mit der hitzebeständigen Keramikschicht 25 aus α-Aluminiumoxid bedeckt. Im Experimentbeispiel wurde eine analytische Auswertung eines Abgasreinigungsfilters (Vergleichsbeispiel) ohne Bildung der hitzebeständigen Keramikschicht vergleichbar durchgeführt. Das Vergleichsbeispiel war ein Abgasreinigungsfilter, hergestellt in der gleichen Weise wie die beispielhafte Ausführungsform, mit der Ausnahme des Eintauchens des porösen Filters in das Aluminiumoxid-Sol. Es versteht sich, dass wenn nicht anders angegeben, dieselben Symbole für konfigurierende Elemente, welche dieselben wie die erste Ausführungsform sind, in dem ersten Experiment und dem später beschriebenen zweitem Experiment, verwendet werden.
(Ag-Konzentrationsänderung auf der Oberfläche)
Eine Änderung in der Ag-Konzentration auf der Oberfläche des Abgasfilters (die beispielhafte Ausführungsform und das Vergleichsbeispiel) wurde vor und nach einem Motordauerlauf bzw. Motor-Beständigkeitstest entschieden. Der Motordauerlauf wurde durch Montieren eines jeden Abgasreinigungsfilters im Inneren eines Abgasrohres eines Benzinmotors, und mit abwechselnder Änderung eines atmosphärischen Luft-Kraftstoff Verhältnisses (d.h. L/K Verhältnis) 13 und einem atmosphärischen Druck während des Betriebs des Motors für 5 Stunden bei 850 °C Temperatur ausgeführt. Die Septumwand wurde durch Durchschneiden eines Bereichs eines jeden Abgasreinigungsfilters vor und nach dem Motordauerlauf freigelegt. Eine Konzentration eines jeden Elements (mindestens für Ag und Al) wurde dann bei 10 ausgewählten Punkten auf einer Oberfläche der Septumwand unter der Verwendung eines Elektronenstrahlmikroanalysators („Electron Probe Microanalyzer“, EPMA) gemessen. Ein Shimadzu EPMA-1720 Serienmodell, hergestellt von Shimadzu Corporation, wurde für die EPMA-Analysen verwendet, und die Konzentration eines jeden Elements wurde unter Bedingungen von 15 kV angelegter Spannung und 1 μm Strahlengröße gemessen. Die Auswertung wurde unter Verwendung einer relativen Ag-Konzentration aus der Aluminiumoxid-Konzentration ausgeführt, um Schwankungseffekte des geladenen Ag-Katalysators zu beseitigen. Die relative Ag-Konzentration wurde unter Verwendung nachfolgender Gleichung (1) berechnet. Die Änderung der Ag-Konzentration (%) wurde durch Verwendung nachfolgender Gleichung (2) berechnet. Die Ergebnisse der Analyse sind in 8 gezeigt. Relative Ag-Konzentration = 100 × Ag-Konzentration/Al-Konzentration (1) Ag-Konzentrationsänderung = 100 × (relative Ag-Konzentration nach Motordauerlauf – relative Ag-Konzentration vor Motordauerlauf)/relative Ag-Konzentration vor Motordauerlauf (2)
(Änderung der PM-Verbrennungsrate)
Die Änderung der PM-Verbrennungsrate (Geschwindigkeit) eines jeden Abgasfilters (die beispielhafte Ausführungsform und das Vergleichsbeispiel) wurde gemessen bevor und nachdem der Motordauerlauf durchgeführt wurde. Der Motordauerlauf wurde in derselben Weise ausgeführt wie der Test, welcher die Änderung der Ag-Oberflächenkonzentration untersuchte, wie vorstehend beschrieben. Der PM wurde vor und nach dem Motordauerlauf auf den Abgasreinigungsfilter angehäuft. Als nächstes wurde ein Strom von Stickstoffgas durch jeden Abgasreinigungsfilter bei einer Strömungsrate von 20 L/min geleitet. Während dieser Zeit wurden die Abgasfilter durch Erhöhen der Temperatur mit 50 °C/Minute erhitzt, bis die Temperatur 500 °C erreichte, danach wurde der Filter bei 500 °C für 5 Minuten gehalten. Der auf dem Abgasfilter angesammelte PM wurde durch Durchleiten von Stickstoffgas, welches 10% Volumen pro Gewicht Sauerstoff enthält, durch die Abgasfilter mit einer Rate von 20 L/min verbrannt. Eine Menge an verbranntem PM in der gegebenen, vorbestimmten Zeit wurde durch Messen einer Menge an CO₂ und CO, welche durch die PM-Verbrennung für 8 Minuten gebildet wurden, berechnet. Eine mittlere PM-Verbrennungsrate (Geschwindigkeit) (mg/sek) wurde für 5 Sekunden, nachdem der Sauerstoff eingebracht wurde, auf der Basis der verbrannten Menge an PM in der vorbestimmten Zeit berechnet. Es versteht sich, dass die Menge an CO₂ und CO unter der Verwendung von einem HORIBA Gasanalysator, MEXA-1600D Modell, hergestellt von HORIBA Ltd., gemessen wurde. Die Änderung der PM-Verbrennungsrate vor und nach dem Motordauerlauf wurde unter der Verwendung von der Gleichung (3) berechnet. Die Ergebnisse sind in 9 gezeigt. Änderung der PM-Verbrennungsrate = 100 × (PM-Verbrennungsrate nach Motordauerlauf – PM-Verbrennungsrate vor Motordauerlauf)/PM-Verbrennungsrate vor Motordauerlauf (3)
Wie in 8 gezeigt, ist die Ag-Konzentration auf der Oberfläche des Abgasreinigungsfilters der beispielhaften Ausführungsform nach dem Motordauerlauf nahezu unverändert. Dies liegt an der Bildung der hitzebeständigen Keramikschicht 25 in der beispielhaften Ausführungsform, welche mindestens auf dem Oberflächenöffnungsabschnitt 212 der Korngrenzschicht 211 der keramischen Kristallpartikel 21 (d.h., aus Cordierit) ausgebildet ist, welche den porösen Filter gestalten. Das heißt, da die hitzebeständige Keramikschicht 25 mindestens auf der Oberfläche des Öffnungselements 212 bereitgestellt ist, wird die Diffusion des auf der Oberfläche des porösen Filters 2 geladenen Ag-Katalysators 3 (besonders Ag) in die Korngrenzschicht unterdrückt, was wiederum die Abnahme der Ag-Konzentration auf der Oberfläche des Filters verhindert.
Dadurch wird, wie in 9 gezeigt, ebenfalls die Abnahme der PM-Verbrennungsrate nach dem Motordauerlauf unterdrückt.
Im Gegensatz dazu verringerte sich, wie in 8 gezeigt, die Ag-Konzentration auf der Oberfläche des Abgasreinigungsfilters des Vergleichsbeispiels nach dem Motordauerlauf deutlich. Das ist eine Folge davon, dass sich keine hitzebeständige Keramikschicht auf der Korngrenzschicht 211 der Cordierit-Kristallpartikel 21 ausbildet, welche den porösen Filter im Vergleichsbeispiel bilden (siehe 10). Das heißt, der auf die Oberfläche eines porösen Filters 9 geladene Ag-Katalysator 3 diffundierte leicht in die Korngrenzschicht 211, da kein Hindernis oder physikalische Barriere vorlag um die Diffusion des Ag-Katalysators 3 zu blockieren. Die Ag-Konzentration auf der Oberfläche verringerte sich dadurch. Des Weiteren verringerte sich, wie in 9 gezeigt, die PM-Verbrennungsrate nach dem Motordauerlauf merklich. Es wird darauf hingewiesen, dass 10 denselben Bereich im Vergleichsbeispiel zeigt, wie er in 5 der ersten Ausführungsform gezeigt ist.
Eine EPMA-Abbildungsanalyse wurde auf einem Querschnitt des Vergleichsbeispiels ausgeführt. Insbesondere wurde eine Probe des Querschnitts des Vergleichsbeispiels durch Auffüllen mit Harz angepasst, und ein REM-Bild (das heißt, ein Elektronen-Reflektionsbild) der Probe wurde erhalten. Die EPMA-Abbildungsanalyse wurde auf demselben Bereich wie das REM-Bild (Photographie) ausgeführt. Die Ergebnisse sind in 11 gezeigt. Im REM-Bild, welches in 11(a) gezeigt ist, ist der blass-graue Bereich A Cordierit, ein vergleichsweiser dunklerer grauer Bereich B ist Harz, welches zur Anpassung der Probe verwendet wurde, und ein schwarzer Bereich C ist Luft. Mit weiterem Bezug auf 11(a) sind weiße Bereiche innerhalb des Bereiches A aus Cordierit Bereiche, in denen Ag gefunden wurde. Wie in 11(a) gezeigt, sind die Bereiche, in welchen einer Mehrheit von Ag existiert, von einer Ellipse umgeben. Mit Bezug auf 11(b) sind Cordierit, Harz, und Luft in Schwarz, und die Bereiche, in denen Ag existiert, sind in Weiß gezeigt. Außerdem ist in 11(b) gezeigt, dass die Bereiche, in denen eine Mehrheit an Ag existiert, von einer Ellipse umgeben sind. Ausgehend sowohl von 11(a) als auch von 11(b) wurde gefunden, dass Ag in die Korngrenzschicht diffundierte, da der Oberflächenöffnungsabschnitt im Vergleichsbeispiel nicht geschlossen war, wie vorstehend beschrieben wurde. Es versteht sich, dass die EPMA unter denselben Bedingungen und unter Verwendung desselben Apparates, wie vorstehend erwähnt, durchgeführt wurde.
Auf diese Art und Weise, wird die Diffusion von Ag in die Korngrenze des porösen Filters der beispielhaften Ausführungsform unterdrückt, welche so konfiguriert ist, dass das Öffnungselement der Korngrenzschicht mit der hitzebeständigen Keramikschicht bedeckt ist, verglichen mit dem Vergleichsbeispiel, welches mit dem nicht bedeckten Oberflächenöffnungsabschnitt konfiguriert ist. Dadurch wird die Verschlechterung der PM-Verbrennungseigenschaften im Abgasreinigungsfilter der beispielhaften Ausführungsform auf einem niedrigen Niveau gehalten.
(Experiment 2)
In einem zweiten Beispiel wurde die hitzebeständige Keramikschicht durch Änderung der Heiztemperatur aus einer anderen Aluminiumkristallstruktur gebildet, als die hitzebeständige Keramikschicht ausgebildet wurde. In dem vorliegenden Beispiel wurde die Unterdrückungswirkung der Kristallstruktur der hitzebeständigen Keramikschicht auf die Diffusion von Ag untersucht.
Insbesondere wurde ein poröser Honigwabenfilter aus Cordierit mit benachbarten, abwechselnd verschlossenen Zellen in derselben Weise, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, erhalten. Nachdem der poröse Filter im Aluminiumoxid-Sol eingetaucht wurde, wurde der poröse Filter dann aus dem Aluminiumoxid-Sol herausgenommen, und überschüssiges Aluminiumoxid-Sol wurde durch Frischwinden bzw. Blasen aus dem porösen Filter geblasen. Dies wurde ebenfalls in derselben Weise wie in der ersten Ausführungsform ausgeführt.
Nach dem Trocknen bei 150 °C wurde der poröse Filter einem Brennen bzw. einer Befeuerung in einem Brennofen bei 600 °C, 800 °C und 1000 °C, für 5 Stunden unterzogen. Eine hitzebeständige Keramikschicht aus Aluminiumoxid wurde somit auf der Korngrenzschicht der Cordierit-Kristallpartikel gebildet. Es wird darauf hingewiesen, dass dasselbe Aluminiumoxid-Sol, welches in der ersten Ausführungsform verwendet wurde, auch in dem Beispiel 2 verwendet wurde. Wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, wurde der Ag-Katalysator auf den porösen Filter als der PM-Katalysator geladen, um den Abgasreinigungsfilter zu erhalten.
Die Änderung der Ag-Konzentration und die Änderung der PM-Verbrennungsrate für die jeweils mit der hitzebeständigen Keramikschicht versehenen Abgasreinigungsfilter, hergestellt bei den entsprechenden Brenntemperaturen (600°C, 800°C und 1000°C), wurden in derselben Art gemessen, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Ergebnisse sind in den 12 und 13 gezeigt.
Wie in 12 gezeigt, war die Ag-Konzentration auf der Oberfläche des Filters nach dem Motordauerlauf nahezu unverändert für den mit einer hitzebeständigen Keramikschicht versehenen Abgasreinigungsfilter, welche durch Brennen des Aluminiumoxid-Sols bei 1000°C hergestellt wurde. Dies ist ein Ergebnis einer dichten, hitzebeständigen Schicht aus α-Aluminiumoxid, welche durch Brennen bei einer hohen Temperatur von 1000 °C erhalten wurde. Das heißt, die Diffusion des Ag in die Korngrenzschicht wurde durch eine kompakte, hitzebeständige Keramikschicht angemessen unterdrückt. Wie in 13 gezeigt, wurde eine Abnahme der PM-Verbrennungsrate nach dem Motordauerlauf unterdrückt.
Im Gegensatz dazu war die Ag-Konzentration auf der Oberfläche des Abgasreinigungsfilters verringert, welcher mit der hitzebeständigen Keramikschicht, welche aus Aluminiumoxid-Sol gebrannt bei Temperaturen von 600 °C und 800 °C, gebildet wurde, verglichen damit, wenn das Aluminiumoxid-Sol bei 1000 °C befeuert wurde. Dies ist ein Ergebnis des bei 600 °C oder 800 °C gebrannten Aluminiumoxids, welches eine geringere Dichte aufweist als α-Aluminiumoxid, welches bei 1000 °C gebrannt wurde. Das heißt, die hitzebeständige Keramikschicht wurde aus γ-Aluminiumoxid als dem Hauptbestandteil hergestellt, wenn das Aluminiumoxid-Sol bei einer Temperatur von 600 °C gebrannt wurde, und aus δ-Aluminiumoxid und/oder Θ-Aluminiumoxid als Hauptbestandteil hergestellt, wenn es bei 800 °C gebrannt wurde. Jedes der einzelnen Aluminiumoxide, γ-, δ- und Θ-Aluminiumoxid, weisen eine geringere Dichte als das α-Aluminiumoxid auf. Die Diffusion von Ag wird unterdrückt, wenn die hitzebeständigen Keramikschichten aus den jeweiligen γ-Aluminiumoxid, δ-Aluminiumoxid und Θ-Aluminiumoxid gebildet sind, verglichen damit, wenn die hitzebeständige Keramikschicht überhaupt nicht ausgebildet ist bzw. wurde (insbesondere, das vorstehend beschriebene Vergleichsbeispiel). Der Unterdrückungseffekt der Ag-Diffusion ist jedoch geringer als jene der aus α-Aluminiumoxid gebildeten hitzebeständigen Keramikschicht. Dadurch wurde in 13 gefunden, dass eine Abnahme der PM-Verbrennungsrate nach dem Motordauerlauf größer war, wenn das Brennen bei 600 °C und 800 °C ausgeführt wird, im Vergleich dazu, wenn das Brennen bei 1000 °C ausgeführt wurde. Im Ergebnis wird die hitzebeständige Keramikschicht bevorzugt aus α-Aluminumoxid ausgebildet.
Es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf eine vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform beschränkt ist, und Modifizierungen eingeführt werden können, ohne vom Wesen der Ansprüche abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasreinigungsfilter
2: poröser Filter
21: Kristallpartikel
211: Gradientengrenzschicht
212: Oberflächenöffnungsabschnitt
25: hitzebeständige Keramikschicht
3: Ag enthaltender Katalysator/Ag-Katalysator

Claims

Abgasreinigungsfilter (1) dadurch gekennzeichnet, dass der Filter umfasst: einen porösen Filter (2), um Feinstaub, welcher in einem von einem Verbrennungsmotor (5) ausgestoßenen Abgas enthalten ist, einzufangen; und einen Ag-Katalysator (3), welcher auf den porösen Filter (2) geladen ist, wobei der poröse Filter (2) ausgestattet ist mit einer hitzebeständigen Keramikschicht (25), welche zumindest einen Oberflächenöffnungsabschnitt (212) einer Korngrenzschicht (211) von keramischen Kristallkörnern (21), welche den porösen Filter (2) bilden, bedeckt.
Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 1, wobei die hitzebeständige Keramikschicht (25) zusätzlich zum Oberflächenöffnungsabschnitt (212), auf einer Innenseite der Korngrenzschicht (211) und/oder einer Oberfläche des porösen Filters (2) ausgebildet ist.
Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die hitzebeständige Keramikschicht (25) aus einem gesinterten Pressling aus keramischen Mikropartikeln mit einem mittlerem Primärpartikeldurchmesser von weniger als 100 nm ausgebildet ist.
Abgasreinigungsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die hitzebeständige Keramikschicht (25) aus wenigstens einem aus Aluminiumoxid, Ceroxid, Zirkoniumoxid und Ceroxid-Zirkoniumoxid-Mischkristallen ausgebildet ist.
Abgasreinigungsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die hitzebeständige Keramikschicht (25) aus α-Aluminiumoxid ausgebildet ist.
Abgasreinigungsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ag-Katalysator auf den porösen Filter (2) durch mindestens eine Art von Oxidpartikeln (4), darunter Aluminumoxid-Partikel, Ceroxid-Partikel, Zirkoniumoxid-Partikel und Ceroxid-Zirkoniumoxid-Mischkristallpartikel, geladen ist.