JP2001286758A - 排ガス浄化材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パティキュレート燃焼に際して高い触媒活性
を有し、排ガス浄化率の高い排ガス浄化材を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 排ガス流路の上流側に設けられ、貴金属
を無機酸化物に担持させて形成された貴金属触媒層を有
する３次元構造体（ａ）と、前記３次元構造体（ａ）の
下流側に設けられた遷移金属触媒層を有する３次元構造
体（ｂ）とを備えた排ガス浄化材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレート
（固体状炭素微粒子、液体あるいは固体状の高分子量炭
化水素微粒子）を燃焼して排ガスを浄化する排ガス浄化
材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンからの排ガスに含ま
れるパティキュレートは、その粒子径がほぼ１μｍ以下
で大気中に浮遊しやすく、呼吸時に人体に取り込まれや
すい。また、このパティキュレートは発ガン性物質も含
んでいることから、ディーゼルエンジンからのパティキ
ュレートの排出に関する規制が強化されつつある。

【０００３】排ガスからのパティキュレートを除去する
方法の一つとして、耐熱性の３次元構造体からなる排ガ
ス浄化材でパティキュレートを捕集した後、バーナーや
ヒーター等の加熱手段で排ガス浄化材を加熱して、パテ
ィキュレートを燃焼し、炭酸ガスに変えて放出する方法
がある。また、前述の排ガス浄化材に金属酸化物等から
なる排ガス浄化用触媒を担持させた排ガス浄化材は、捕
集したパティキュレートを排ガス浄化用触媒の触媒作用
によって、より低温で燃焼させることができる。

【０００４】このような排ガス浄化用触媒を担持した排
ガス浄化材を用いて、パティキュレートを排ガス温度で
燃焼することができれば、加熱手段を排ガス浄化装置内
に配設する必要がなくなるので、排ガス浄化装置の構成
を簡単にすることができる。

【０００５】しかしながら、現状では排ガス浄化用触媒
を担持した排ガス浄化材であっても、排ガス温度でパテ
ィキュレートを十分に燃焼させることは困難であり、加
熱手段との併用が不可欠となっている。したがって、よ
り低温でパティキュレートを燃焼できる高い触媒活性を
有する排ガス浄化用触媒を担持した排ガス浄化材の開発
が望まれている。

【０００６】従来の排ガス浄化用触媒としては、これま
でにＣｕやＶ等の金属酸化物を用いたものが比較的高い
活性を有することが知られている。例えば、特開昭５８
−１４３８４０号公報（以下、イ号公報と略称する）に
は、ＣｕとＶを含む複合金属酸化物からなる排ガス浄化
用触媒が開示されている。また、特開昭５８−１７４２
３６号公報（以下、ロ号公報と略称する）には、Ｃｕ、
Ｖ、Ｍｏ等の金属酸化物にアルカリ金属を添加した排ガ
ス浄化用触媒が開示されている。また、特公平４−４２
０６３公報（以下、ハ号公報と略称する）には、Ｃｕ、
Ｍｎ、Ｍｏ等の金属酸化物にアルカリ金属の酸化物と貴
金属を添加した排ガス浄化用触媒が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化材は以下のような
課題を有していた。

【０００８】１）イ号公報およびロ号公報に記載の排ガ
ス浄化用触媒及びこれを担持した排ガス浄化材は、排ガ
ス浄化用触媒の触媒活性が、低温でパティキュレートを
十分に燃焼できるほど高くないため、排ガス浄化材に捕
集されたパティキュレーを排ガス温度で燃焼させること
ができない。

【０００９】２）ハ号公報に記載の排ガス浄化用触媒
は、貴金属塩（塩化白金、等）と遷移金属塩（硝酸銅
等）を同時に無機質基盤（チタニアシリカ等）に担持さ
せた構成を有している。この場合、遷移金属塩と貴金属
塩の両者は機能が異なる触媒であるため、混在させるこ
とにより個々の触媒機能が十分に発揮されないという問
題があった。

【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、パティキュレート燃焼に際して高い触媒活性を有
し、排ガス浄化率の高い排ガス浄化材を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明の排ガス浄化材は、貴金属を無機酸化
物に担持させて形成された貴金属触媒層を有し、排ガス
流路の上流側に設けられた３次元構造体と、前記第１の
３次元構造体の下流側に設けられた遷移金属触媒層を有
する第２の３次元構造体とを備えた構成を有している。

【００１２】この構成により、パティキュレート燃焼に
際して高い触媒活性を有し、排ガス浄化率の高い排ガス
浄化材を提供することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の排ガス浄化材
は、貴金属を無機酸化物に担持させて形成された貴金属
触媒層を有し、排ガス流路の上流側に設けられた第１の
３次元構造体と、前記第１の３次元構造体の下流側に設
けられた遷移金属触媒層を有する第２の３次元構造体と
を備えた構成を有している。

【００１４】これによって、以下の作用を有する。

【００１５】それぞれ触媒特性の異なる貴金属触媒層
と、遷移金属触媒層とを分離して別々の構造体上に形成
させることで、触媒同士の反応を抑制して、それぞれの
触媒特性を十分に発揮させることができる。

【００１６】貴金属を含む貴金属触媒層と、遷移金属
触媒層とを分離して別々の構造体上に置くことで貴金属
の必要量を少なくして低いコストで排ガス浄化材を製造
することができる。

【００１７】各触媒層を分離して設けているために、
遷移金属と貴金属との反応などによる触媒組成の変化を
抑制して、触媒活性の劣化を防いで耐用性を高めること
ができる。

【００１８】上流側の貴金属触媒層によりパティキュ
レート中のカーボン成分以外の成分を浄化し、下流側に
配置した遷移金属触媒層の遷移金属によりパティキュレ
ート中のカーボン成分を浄化することができるため、そ
れぞれ最適条件の異なる浄化反応を独立に制御して浄化
処理を効率的に行わせることができる。

【００１９】ここで、３次元構造体（ａ）としては、フ
ロースルータイプのセラミックハニカム、セラミックフ
ォーム、フロースルータイプのメタルハニカム、金属発
泡体、メタルメッシュ等のタイプのものが挙げられる
が、そのなかではフロースルータイプのセラミックハニ
カムが好適に使用される。セラミックハニカムの材質と
しては、コージェライト、チタン酸アルミニウム、ムラ
イト、α−アルミナ、ジルコニア、チタニア、炭化珪素
等の耐熱性の高いセラミックスが挙げられる。

【００２０】３次元構造体（ｂ）としては、ウォールス
ルータイプの、セラミックハニカム、セラミックフォー
ム、メタルハニカム、金属発泡体、メタルメッシュ等が
挙げられるが、そのなかではウォールスルータイプのセ
ラミックハニカムが好適に使用される。セラミックハニ
カムの材質としては、コージェライト、チタン酸アルミ
ニウム、ムライト、α−アルミナ、ジルコニア、チタニ
ア、炭化珪素等が挙げられる。

【００２１】貴金属触媒層に用いられる耐熱性の無機酸
化物としては、γ−アルミナ等の活性アルミナ、α−ア
ルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、炭化珪素、も
しくはこれらの複合酸化物である、シリカ−アルミナ、
アルミナ−チタニア、アルミナ−ジルコニア、チタニア
−ジルコニア等、またはこれらの混合物が挙げられる
が、好ましくは活性アルミナ、チタニア、シリカ、ジル
コニア、シリカ−アルミナまたはこれらの混合物がよ
い。

【００２２】遷移金属層は遷移金属を含むものであり、
遷移金属としては、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、
Ｌａ等が該当し、これらの酸化物や複合酸化物を単独
で、若しくは、遷移金属を、γ−アルミナ等の活性アル
ミナ、α−アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、
炭化珪素、もしくはこれらの複合酸化物に担持させ状態
で用いることができる。また、これらに加えてアルカリ
金属塩を添加することもできる。

【００２３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の排ガス浄化材であって、前記遷移金属触媒層が、遷移
金属の酸化物と１種以上のアルカリ金属硫酸塩とを備え
た構成を有している。

【００２４】これによって、請求項１の作用に加えて以
下の作用を有する。

【００２５】遷移金属層に備えられたアルカリ金属硫
酸塩が、遷移金属層の焼結温度を低下させるため、遷移
金属層の焼結性が高められて遷移金属を３次元構造体上
に安定に被覆させることができ、使用時における耐久性
を高めることができる。

【００２６】貴金属触媒と、遷移金属酸化物及びアル
カリ金属硫酸塩からなる触媒とを分離して別々の３次元
構造体上に担持させることで、触媒同士の反応を抑制し
て、それぞれの触媒特性を十分に発揮させることができ
る。

【００２７】遷移金属の酸化物及びアルカリ金属の硫
酸塩を含む触媒層と貴金属を含む触媒層を分離して設け
ているために、遷移金属の酸化物あるいはアルカリ金属
の硫酸塩と貴金属との反応などによる触媒組成の変化を
防いで、排ガス浄化材の耐用性を高めることができる。

【００２８】下流側に配置した遷移金属の酸化物とア
ルカリ金属の硫酸塩を含む触媒により、遷移金属酸化物
とアルカリ金属硫酸塩との触媒相乗効果を有効に発揮さ
せパティキュレートの酸化反応をより迅速に行わせるこ
とができ、パティキュレート中のカーボン成分をさらに
効率的に酸化させることができる。

【００２９】アルカリ金属の硫酸塩としては硫酸リチウ
ム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ルビジウム、
硫酸セシウムおよびこれらの混合物等が挙げられる。

【００３０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の排ガス浄化材であって、前記遷移金属触媒層が、無機
酸化物に担持させた遷移金属の酸化物と１種以上のアル
カリ金属硫酸塩とを備えた構成を有している。

【００３１】この構成によって、請求項１の作用に加
え、 遷移金属酸化物とアルカリ金属硫酸塩を無機酸化物に
担持する事で遷移金属酸化物とアルカリ金属硫酸塩の必
要量を少なくして低いコストで製造することができると
いう作用を有する。

【００３２】遷移金属触媒層に用いられる触媒の担持体
となる無機酸化物としては、γ−アルミナ等の活性アル
ミナ、α−アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、
炭化珪素、もしくはこれらの複合酸化物である、シリカ
−アルミナ、アルミナ−チタニア、アルミナ−ジルコニ
ア、チタニア−ジルコニア等、またはこれらの混合物が
挙げられるが、好ましくは活性アルミナ、チタニア、シ
リカ、ジルコニア、シリカ−アルミナまたはこれらの混
合物がよい。

【００３３】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
の内のいずれか１項に記載の排ガス浄化材であって、前
記上流側に配置される３次元構造体（ａ）がフロースル
ータイプのハニカム状のフィルタあるいは連通孔もしく
は連続気泡を有する発泡体であり、かつ前記下流側に配
置される３次元構造体（ｂ）がウォールスルータイプの
ハニカム状のフィルタあるいは連通孔もしくは連続気泡
を有する発泡体であるように構成されている。

【００３４】この構成によって、請求項１乃至３のいず
れか１項の作用に加えて、以下の作用が得られる。

【００３５】上流側の３次構造体（ａ）をフロースル
ータイプのフィルタあるいは発泡体にすることで、パテ
ィキュレート中のカーボン成分を上流側のフィルタに捕
集させることなく下流側のフィルタに送ることができ
る。

【００３６】カーボン成分が上流側のフィルタに捕捉
されることなく下流側へ送られるので、上流側の貴金属
触媒では、パティキュレート中のカーボン成分以外の排
ガス成分を浄化することができる。

【００３７】カーボン成分のみを下流側へ送ることで
下流側の遷移金属の酸化物＋アルカリ金属の硫酸塩触媒
によるパティキュレート中のカーボン成分を効率よく燃
焼させるための触媒としての機能を十分に発揮させるこ
とができる。

【００３８】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれか１項に記載の排ガス浄化材であって、前記３
次元構造体（ａ）と前記３次元構造体（ｂ）とがフロー
スルータイプ又はウォールスルータイプいずれかの同一
タイプのフィルタ又は連通孔もしくは連続気泡を有する
発泡体であって、両者の排ガス流路が互いに連接して一
体に構成されている。

【００３９】この構成によって、請求項１乃至３のいず
れか１項の作用に加えて、 必要なフィルタを一つに集合させることでフィルタ保
持材を少なくすることができコストダウンになるという
作用を有する。

【００４０】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の排ガス浄化材であって、前記３次元構造体（ａ）と３
次元構造体（ｂ）とがウォールスルータイプのハニカム
状のフィルタ又は連通孔もしくは連続気泡を有する発泡
体であるように構成されている。

【００４１】この構成によって、請求項５の作用の他、
以下の作用が得られる。

【００４２】耐熱性の３次構造体を、ウォールスルー
タイプのハニカム状のフィルタあるいは発泡体にするこ
とで、パティキュレート成分のほぼ１００％をフィルタ
に捕集させることができる。

【００４３】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６
の内のいずれか１項に記載の排ガス浄化材であって、前
記貴金属触媒層が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから選ばれ
る１種以上の貴金属を含むように構成されている。

【００４４】この構成によって、請求項１乃至６のいず
れか１項の作用の他、以下の作用が得られる。

【００４５】貴金属が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから
選ばれる１種以上の貴金属を含むので、貴金属触媒によ
るパティキュレート中カーボン成分以外の排ガスの浄化
を効率的かつ安定的に発揮させることができる。

【００４６】貴金属が、Ｐｔを含む場合には、パティ
キュレート中のカーボン成分以外の排ガスの浄化を最も
効率的かつ安定的に行うことができる。

【００４７】請求項８に記載の排ガス浄化材は、請求項
１乃至７のいずれか１項において、前記貴金属触媒層の
無機酸化物が、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、ＳｎＯ₂、
ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂の内の１種以上
を含有して構成されている。

【００４８】この構成によって、請求項１乃至７のいず
れか１項の作用の他、以下の作用が得られる。

【００４９】貴金属を担持させる担体としてＴａ
₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、ＳｎＯ₂、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂から選ばれる１種以上の無機酸化物
を用いると貴金属触媒の表面積が大きくなり、パティキ
ュレートとの接点が増加するので、貴金属触媒による排
ガス中のパティキュレートの酸化性能を最も効率的かつ
安定的に発揮させることができる。

【００５０】請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８
の内のいずれか１項に記載の排ガス浄化材であって、前
記遷移金属触媒層が、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ
の内の１種以上を含有して構成されている。

【００５１】この構成によって、請求項１乃至８のいず
れか１項の作用の他、以下の作用が得られる。

【００５２】遷移金属の酸化物がＣｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、
Ｖ、Ｍｏ、Ｗから選ばれる１種以上の酸化物を含むの
で、エンジンの種類や、排ガス温度等の使用条件に応じ
てこれらの中から適宜、選択してパティキュレートの燃
焼に高い触媒活性を有する排ガス浄化用触媒を提供する
ことができる。

【００５３】請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至
９のいずれか１項に記載の排ガス浄化材であって、前記
遷移金属触媒層が、ＣｕとＶの複合酸化物を含んで構成
されている。

【００５４】この構成によって、請求項１乃至９のいず
れか１項の作用の他、以下の作用が得られる。

【００５５】遷移金属層の酸化物がＣｕとＶの複合酸
化物を含むので、パティキュレートの燃焼に際して高い
触媒活性を有する排ガス浄化用触媒を提供できる。

【００５６】請求項１１に記載の排ガス浄化材は、請求
項１乃至１０のいずれか１項において、前記遷移金属触
媒層が、Ｃｕ₅Ｖ₂Ｏ₁₀、ＣｕＶ₂Ｏ₆、Ｃｕ₃Ｖ₂Ｏ₈から
選ばれる１種以上の複合酸化物を含んで構成されてい
る。

【００５７】これによって、請求項１乃至１０のいずれ
か１項の作用の他、以下の作用が得られる。

【００５８】遷移金属層の複合酸化物がＣｕ₅Ｖ
₂Ｏ₁₀、ＣｕＶ₂Ｏ₆、Ｃｕ₃Ｖ₂Ｏ₈から選ばれる１種以上
の複合酸化物を含むので、パティキュレートの燃焼に際
してさらに高い触媒活性を有する排ガス浄化用触媒を提
供することができる。

【００５９】請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至
１１のいずれか１項に記載の排ガス浄化材であって、前
記遷移金属触媒層が、硫酸セシウムを含んで構成されて
いる。

【００６０】この構成によって、請求項１乃至１１のい
ずれか１項の作用の他、以下の作用が得られる。

【００６１】アルカリ金属硫酸塩が硫酸セシウムを含
むので、遷移金属触媒層を３次元構造体に形成させる場
合の焼結温度を低下させ、パティキュレートの燃焼に際
して高い触媒活性を有する排ガス浄化用触媒を安価に製
造することができる。

【００６２】請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至
１２のいずれか１項に記載の排ガス浄化材であって、前
記遷移金属触媒層のアルカリ金属硫酸塩が、硫酸セシウ
ムと硫酸カリウムの混合物であるように構成されてい
る。

【００６３】この構成によって、請求項１乃至１２のい
ずれか１項の作用の他、以下の作用が得られる。

【００６４】アルカリ金属硫酸塩が硫酸セシウムと硫
酸カリウムの混合物を含むので、パティキュレートの燃
焼に際してさらに高い触媒活性を有する排ガス浄化用触
媒を提供することができる。

【００６５】（実施の形態１）図１は実施の形態１の排
ガス浄化材の構成図である。

【００６６】図１において、１は排ガス浄化材、２は貴
金属触媒層を有する３次元構造体、３は遷移金属触媒層
を有する３次元構造体であって２は３の上流側に設けら
れる。

【００６７】以上のように構成された排ガス浄化材の動
作について以下に説明する。

【００６８】排ガスは排ガス浄化材１の上流側（排ガス
流入側）に備えられた排ガス流路が多数形成されたフロ
ースルータイプのフィルタあるいは発泡体からなる３次
元構造体から入り、その表面に形成された貴金属を無機
酸化物に担持させた貴金属触媒を含む貴金属触媒層によ
って、排ガス中の未燃焼物の燃焼が促進される。

【００６９】次に、排ガスが下流側（排ガス流出側）に
備えられた排ガス流路が多数形成されたウォールスルー
タイプのフィルタあるいは発泡体からなる３次元構造体
に入り、その表面に形成された排ガス中の未燃焼物の燃
焼を促進させる触媒としての遷移金属の酸化物とアルカ
リ金属の硫酸塩とを含む遷移金属触媒層を通って排出さ
れる。

【００７０】実施の形態１の排ガス浄化材１は以上のよ
うに構成されているので以下の作用を有する。

【００７１】それぞれ触媒特性の異なる貴金属触媒層
と、遷移金属触媒層とを分離して別々の構造体上に形成
させることで、触媒同士の反応を抑制して、それぞれの
触媒特性を十分に発揮させることができる。

【００７２】貴金属を含む貴金属触媒層を分離して別
々の構造体上に置くことで貴金属の必要量を少なくして
低いコストで排ガス浄化材を製造することができる。

【００７３】遷移金属層がアルカリ金属硫酸塩を有し
ているので、焼結温度を低下させて遷移金属を３次元構
造体上に安定に被覆させることができ、使用時における
耐久性を高めることができる。

【００７４】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
おける排ガス浄化材は、上流側（排ガス流入側）に排ガ
ス流路が多数形成されたフロースルータイプのフィルタ
あるいは発泡体からなる３次元構造体と、その表面に形
成される排ガス中の未燃焼物の燃焼を促進させる触媒と
しての貴金属を無機酸化物に担持させた貴金属触媒を含
む貴金属触媒層とを有し、下流側（排ガス流出側）に排
ガス流路が多数形成されたウォールスルータイプのフィ
ルタあるいは発泡体からなる３次元構造体と、その表面
に形成される排ガス中の未燃焼物の燃焼を促進させる触
媒として無機酸化物に担持させた遷移金属の酸化物とア
ルカリ金属の硫酸塩とを含む遷移金属触媒層を有してい
る。なお、実施の形態２の排ガス浄化材は実施の形態１
の排ガス浄化材における遷移金属触媒層の構成を変えた
ものであり、全体構成は図１に示すものとほぼ同じであ
る。

【００７５】実施の形態２の排ガス浄化材は以上のよう
に構成されているので以下の作用を有する。

【００７６】遷移金属の酸化物とアルカリ金属の硫酸
塩とを無機酸化物に担持させているので、基板となる３
次元構造体と遷移金属が接触するのを防止することがで
きると共に、遷移金属を安定に保持させることができ
る。

【００７７】触媒特性の異なる貴金属触媒層と、遷移
金属触媒層とを分離して別々の構造体上に形成させるこ
とで、触媒同士の反応を抑制して、それぞれの触媒特性
を十分に発揮させることができる。

【００７８】貴金属を含む貴金属触媒層を分離して別
々の構造体上に置くことで貴金属の必要量を少なくして
低いコストで排ガス浄化材を製造することができる。

【００７９】（実施の形態３）図２は実施の形態３の排
ガス浄化材の構成図である。

【００８０】図２において、４は貴金属触媒層とその下
流側に設けられた遷移金属触媒層とを有する３次元構造
体である。

【００８１】本発明の実施の形態３における排ガス浄化
材は、図２に示すように１つのウォールスルータイプの
フィルタあるいは発泡体からなる３次元構造体と、その
上流側（排ガス流入側）の表面に形成される排ガス中の
未燃焼物の燃焼を促進させる触媒として貴金属を無機酸
化物に担持させた貴金属触媒を含む被覆層とを有し、下
流側（排ガス流出側）の表面に形成される排ガス中の未
燃焼物の燃焼を促進させる触媒として遷移金属の酸化物
とアルカリ金属の硫酸塩とを含む被覆層を有した排ガス
浄化材で構成されている。

【００８２】実施の形態３の排ガス浄化材は以上のよう
に構成されているので、必要なフィルタを一つに集合さ
せることでフィルタ保持材を少なくして、低コストでそ
の製造を行うことができると共に、触媒特性の異なる貴
金属触媒層と、遷移金属触媒層とを分離して別々の構造
体上に形成させることで、触媒同士の反応を抑制して、
それぞれの触媒特性を有効に発揮させることができる。

【００８３】（実施の形態４）本発明の実施の形態４に
おける排ガス浄化材は、ウォールスルータイプのフィル
タあるいは発泡体からなる３次元構造体と、その上流側
の表面に形成される排ガス中の未燃焼物の燃焼を促進さ
せる触媒として貴金属を無機酸化物に担持させた貴金属
触媒を含む貴金属触媒層とを有し、下流側の表面に形成
される排ガス中の未燃焼物の燃焼を促進させる触媒とし
て無機酸化物に担持させた遷移金属の酸化物とアルカリ
金属の硫酸塩を含む遷移金属触媒層を有した排ガス浄化
材で構成されている。なお、実施の形態４の排ガス浄化
材は実施の形態３の排ガス浄化材における遷移金属触媒
層の構成を変えたものであり、全体構成は図２に示すも
のとほぼ同様である。

【００８４】実施の形態４の排ガス浄化材は以上のよう
に構成されているので、遷移金属の酸化物とアルカリ金
属の硫酸塩とを無機酸化物に担持させ、基板となる３次
元構造体と遷移金属が接触するのを防止することができ
ると共に、触媒特性の異なる貴金属触媒層と遷移金属触
媒層とを分離して別々の構造体上に形成させることで、
貴金属と遷移金属の同士の反応も抑制して、それぞれの
触媒特性を十分に発揮させることができる。

【００８５】

【実施例】以下、前記実施の形態をさらに具体化した実
施例について説明する。

【００８６】（実施例１）γ−アルミナ粉末（住友化学
工業製）６０００ｇと白金の塩としてテトラミンジクロ
ロ白金（添川理化学製）２１７ｇを精製水３００００ｇ
に加えて十分攪拌した後、コールドエバポレーターにて
減圧乾燥し、得られた粉末を電気炉にて６００℃、５ｈ
ｒ焼成を行い、γ−アルミナに担持された白金触媒を得
た。白金は金属としてアルミナに対して２重量パーセン
ト担持されている。この得られた触媒と、分散剤として
ＰＯＩＺ−５３２Ａ（花王製）と、をそれぞれ１４２８
ｇ、１６８０ｇを精製水６０００ｇに加えて、十分に攪
拌して、実施例１のγ−アルミナに担持させた白金触媒
のスラリーを得た。

【００８７】（実施例２）遷移金属の酸化物の塩として
硫酸銅五水和物１５０．７１ｇと酸化硫酸バナジウム３
９．３４ｇと、アルカリ金属の硫酸塩としての硫酸セシ
ウム１０９．２１ｇとをそれぞれ精製水２０００ｇに溶
かし十分攪拌して、実施例２の触媒溶液を得た。

【００８８】（実施例３）チタニア粉末（石原産業製）
４２０ｇと遷移金属の酸化物の塩として硫酸銅五水和物
１５０．７１ｇと酸化硫酸バナジウム３９．３４ｇをそ
れぞれ１３００ｇの精製水に溶かし十分攪拌した後、コ
ールドエバポレーターにて減圧乾燥し、得られた粉末を
電気炉にて９００℃、５ｈｒ焼成を行い、チタニアに担
持された銅−バナジウム複合金属酸化物触媒を得た。こ
の得られた触媒１６．３３８ｇと、硫酸セシウム０．５
ｇと、分散剤として主成分がポリカルボン酸型高分子界
面活性剤であるＰＯＩＺ−５３２Ａ（花王製）１６．８
ｇとを精製水６０ｇに加えて、十分攪拌して、実施例３
のチタニア担持の銅−バナジウム金属酸化物＋硫酸セシ
ウム触媒のスラリー触媒溶液を得た。

【００８９】（実施例４）耐熱性の３次元構造体とし
て、フロースルータイプのコージェライトフィルタ（Ｎ
ＧＫ製 ５．６６インチ、１００セル／インチ）を２セ
ル×５セル×１５ｍｍに切り出しこれに実施例１で得ら
れたスラリー溶液に含浸させ、余分な溶液をエアーガン
にて取り除いた後、液体窒素を用いて付着した触媒溶液
を凍結させた。次に、このフィルタを真空凍結乾燥装置
（共和真空製）内に設置し、凍結した触媒溶液の水分を
昇華させた後、フィルタを電気炉内にて６００℃で５時
間熱処理することにより、均一にアルミナ担持の白金触
媒を担持した。

【００９０】以上の工程で排ガス浄化材を製造し、これ
を実施例４とした。

【００９１】（実施例５）耐熱性の３次元構造体とし
て、ウォールスルータイプのコージェライトフィルタ
（ＮＧＫ製 ５．６６インチ、１００セル／インチ）を
２セル×５セル×１５ｍｍに切り出しこれに実施例２で
得られた触媒溶液に含浸させ、余分な溶液をエアーガン
にて取り除いた後、液体窒素を用いて付着した触媒溶液
を凍結させた。次に、このフィルタを真空凍結乾燥装置
（共和真空製）内に設置し、凍結した触媒溶液の水分を
昇華させた後、フィルタを電気炉内にて９００℃で５時
間熱処理することにより、均一に銅とバナジウムの複合
金属酸化物と硫酸セシウムを担持した。

【００９２】以上の工程で排ガス浄化材を製造し、これ
を実施例５とした。

【００９３】（実施例６）耐熱性の３次元構造体とし
て、ウォールスルータイプのコージェライトフィルタ
（ＮＧＫ製 ５．６６インチ、１００セル／インチ）を
２セル×５セル×１５ｍｍに切り出しこれに実施例３で
得られたスラリー溶液に含浸させ、余分な溶液をエアー
ガンにて取り除いた後、液体窒素を用いて付着した触媒
溶液を凍結させた。次に、このフィルタを真空凍結乾燥
装置（共和真空製）内に設置し、凍結した触媒溶液の水
分を昇華させた後、フィルタを電気炉内にて６００℃で
５時間熱処理することにより、均一にチタニア担持の銅
とバナジウムの複合金属酸化物と、硫酸セシウムを担持
した。

【００９４】以上の工程で排ガス浄化材を製造し、これ
を実施例６とした。

【００９５】（比較例１）耐熱性の３次元構造体とし
て、フロースルータイプのコージェライトフィルタ（Ｎ
ＧＫ製 ５．６６インチ、１００セル／インチ）を２セ
ル×５セル×１５ｍｍに切り出し電気炉内にて６００℃
で５時間熱処理した。

【００９６】以上の工程で排ガス浄化材を製造し、これ
を比較例１とした。

【００９７】（比較例２）耐熱性の３次元構造体とし
て、ウォールスルータイプのコージェライトフィルタ
（ＮＧＫ製 ５．６６インチ、１００セル／インチ）を
２セル×５セル×１５ｍｍに切り出しこれに実施例２で
得られた触媒溶液に含浸させ、余分な溶液をエアーガン
にて取り除いた後、液体窒素を用いて付着した触媒溶液
を凍結させた。次に、このフィルタを真空凍結乾燥装置
（共和真空製）内に設置し、凍結した触媒溶液の水分を
昇華させた後、フィルタを電気炉内にて９００℃で５時
間熱処理することにより、均一に銅とバナジウムの複合
金属酸化物と硫酸セシウムを担持した。

【００９８】さらに、実施例１で得られたスラリー溶液
に含浸させ、余分な溶液をエアーガンにて取り除いた
後、液体窒素を用いて付着した触媒溶液を凍結させた。
次に、このフィルタを真空凍結乾燥装置（共和真空製）
内に設置し、凍結した触媒溶液の水分を昇華させた後、
フィルタを電気炉内にて６００℃で５時間熱処理するこ
とにより、均一にアルミナ担持の白金触媒を担持した。
以上の工程で排ガス浄化材を製造し、これを比較例２と
した。

【００９９】（実施例７〜１０）実施例４と同じ方法
で、ただし貴金属として白金の代わりに（表２）に示し
た貴金属を担持して排ガス浄化材を製造し、これを実施
例７〜１０とした。

【０１００】（比較例３）実施例４と同じ方法で、ただ
し貴金属として白金の代わりに（表２）に示した貴金属
を担持して排ガス浄化材を製造し、これを比較例３とし
た。

【０１０１】（実施例１１〜１７）実施例４と同じ方法
で、ただし白金を担持させるアルミナの代わりに（表
３）に示した無機酸化物に担持して排ガス浄化材を製造
し、これを実施例１２〜１７とした。

【０１０２】（比較例４）実施例４と同じ方法で、ただ
し実施例１で得られた白金を担持させたアルミナスラリ
ーの代わりに白金溶液を含浸させ、余分な溶液をエアー
ガンにて取り除いた後、液体窒素を用いて付着した触媒
溶液を凍結させた。次に、このフィルタを真空凍結乾燥
装置（共和真空製）内に設置し、凍結した触媒溶液の水
分を昇華させた後、フィルタを電気炉内にて６００℃で
５時間熱処理することにより、均一に白金触媒を担持し
た。これを第４比較例とした。

【０１０３】（実施例１８〜２３）実施例５と同じ方法
で、ただし銅とバナジウムの複合金属酸化物の代わりに
（表４）に示した金属酸化物を担持して排ガス浄化材を
製造し、これを実施例１８〜２３とした。

【０１０４】（比較例５）実施例５と同じ方法で、ただ
し銅とバナジウムの複合金属酸化物の代わりに（表４）
に示した金属酸化物を担持して排ガス浄化材を製造し、
これを比較例５とした。

【０１０５】（実施例２４〜２５）実施例５と同じ方法
で、ただし銅とバナジウムの複合金属酸化物の代わりに
（表５）に示した金属酸化物を担持して排ガス浄化材を
製造し、これを実施例２４、２５とした。

【０１０６】（実施例２６〜３１）実施例６と同じ方法
で、ただし銅とバナジウムの複合金属酸化物の代わりに
（表６）に示した金属酸化物を担持して排ガス浄化材を
製造し、これを実施例２６〜３１とした。

【０１０７】（比較例６）実施例６と同じ方法で、ただ
し銅とバナジウムの複合金属酸化物の代わりに（表６）
に示した金属酸化物を担持して排ガス浄化材を製造し、
これを比較例６とした。

【０１０８】（実施例３２〜３３）実施例６と同じ方法
で、ただし銅とバナジウムの複合金属酸化物の代わりに
（表７）に示した金属酸化物を担持して排ガス浄化材を
製造し、これを実施例３２、３３とした。

【０１０９】（実施例３４〜３８）実施例５と同じ方法
で、ただしアルカリ金属の硫酸塩として硫酸セシウムの
代わりに（表８）に示したアルカリ金属の硫酸塩を担持
して排ガス浄化材を製造し、これを実施例３４〜３８と
した。

【０１１０】（比較例７）実施例５と同じ方法で、ただ
しアルカリ金属の硫酸塩として硫酸セシウムの代わりに
（表８）に示したアルカリ土類金属の硫酸塩を担持して
排ガス浄化材を製造し、これを比較例７とした。

【０１１１】（実施例３９〜４３）実施例６と同じ方法
で、ただしアルカリ金属の硫酸塩として硫酸セシウムの
代わりに（表９）に示したアルカリ金属の硫酸塩を担持
して排ガス浄化材を製造し、これを実施例３９〜４３と
した。

【０１１２】（比較例８）実施例６と同じ方法で、ただ
しアルカリ金属の硫酸塩として硫酸セシウムの代わりに
（表９）に示したアルカリ土類金属の硫酸塩を担持して
排ガス浄化材を製造し、これを比較例８とした。

【０１１３】（実施例４４）耐熱性の３次元構造体とし
て、フロースルータイプのコージェライトフィルタ（Ｎ
ＧＫ製 ５．６６インチ、１００セル／インチ）に実施
例１で得られたスラリー溶液に含浸させ、余分な溶液を
エアーガンにて取り除いた後、液体窒素を用いて付着し
た触媒溶液を凍結させた。次に、このフィルタを真空凍
結乾燥装置（共和真空製）内に設置し、凍結した触媒溶
液の水分を昇華させた後、フィルタを電気炉内にて６０
０℃で５時間熱処理することにより、均一にアルミナ担
持の白金触媒を担持した。

【０１１４】以上の工程で排ガス浄化材を製造し、これ
を実施例４４とした。

【０１１５】（実施例４５）耐熱性の３次元構造体とし
て、ウォールスルータイプのコージェライトフィルタ
（ＮＧＫ製 ５．６６インチ、１００セル／インチ）に
実施例２で得られた触媒溶液に含浸させ、余分な溶液を
エアーガンにて取り除いた後、液体窒素を用いて付着し
た触媒溶液を凍結させた。次に、このフィルタを真空凍
結乾燥装置（共和真空製）内に設置し、凍結した触媒溶
液の水分を昇華させた後、フィルタを電気炉内にて９０
０℃で５時間熱処理することにより、均一に銅とバナジ
ウムの複合金属酸化物と硫酸セシウムを担持した。

【０１１６】以上の工程で排ガス浄化材を製造し、これ
を実施例４５とした。

【０１１７】（実施例４６）耐熱性の３次元構造体とし
て、ウォールスルータイプのコージェライトフィルタ
（ＮＧＫ製 ５．６６インチ、１００セル／インチ）の
上流側の半分に実施例１で得られたスラリー溶液に含浸
させ、余分な溶液をエアーガンにて取り除いた後、液体
窒素を用いて付着した触媒溶液を凍結させた。次に、こ
のフィルタを真空凍結乾燥装置（共和真空製）内に設置
し、凍結した触媒溶液の水分を昇華させた後、フィルタ
を電気炉内にて６００℃で５時間熱処理することによ
り、均一にアルミナ担持の白金触媒を担持した。つぎ
に、この耐熱性の３次元構造体の下流側の半分に実施例
３で得られたスラリー溶液に含浸させ、余分な溶液をエ
アーガンにて取り除いた後、液体窒素を用いて付着した
触媒溶液を凍結させた。次に、このフィルタを真空凍結
乾燥装置（共和真空製）内に設置し、凍結した触媒溶液
の水分を昇華させた後、フィルタを電気炉内にて６００
℃で５時間熱処理することにより、均一にチタニア担持
の銅とバナジウムの複合金属酸化物と、硫酸セシウムを
担持した。

【０１１８】以上の工程で排ガス浄化材を製造し、これ
を実施例４６とした。

【０１１９】（比較例９）実施例４４と同じ方法で、耐
熱性の３次元構造体として、フロースルータイプのコー
ジェライトフィルタの代わりにウォールスルータイプの
コージェライトフィルタを用いて排ガス浄化材を製造
し、これを比較例９とした。

【０１２０】（比較例１０）実施例４５と同じ方法で、
耐熱性の３次元構造体として、ウォールスルータイプの
コージェライトフィルタの代わりにフロースルータイプ
のコージェライトフィルタを用いて排ガス浄化材を製造
し、これを比較例１０とした。

【０１２１】（比較例１１）実施例４６と同じ方法で、
耐熱性の３次元構造体として、ウォールスルータイプの
コージェライトフィルタの代わりにフロースルータイプ
のコージェライトフィルタを用いて排ガス浄化材を製造
し、これを比較例１１とした。

【０１２２】（評価例１）第４実施例、第６実施例、第
１比較例〜第２比較例において得られた排ガス浄化材に
ついて、以下のようなパティキュレートの燃焼実験を行
った。

【０１２３】前記各実施例および比較例で得られた排ガ
ス浄化材の１つに模擬パティキュレート（ナカライ製の
カーボンにエイコサンとドコサンをそれぞれ５重量％加
えたもの）の粉末をフィルタ表面に担持させて、内径１
２ｍｍの石英ガラス製反応管内に充填した。

【０１２４】さらに、前記各実施例で得られた排ガス浄
化材の１つを上記の浄化材の上流側に充填した。

【０１２５】反応管内に５ｖｏｌ％の酸素と５０ｐｐｍ
のＳＯ₂を含む窒素ガスからなる試験ガスを流量５００
ｃｃ／分で通気しながら、反応管の外周部に配設した管
状電気炉にて反応管内を定速で昇温し、この時のガス流
出側の位置に配設された炭酸ガスセンサーにより試験ガ
ス中の炭酸ガス濃度を検出し、１％のパティキュレート
が燃焼した際の温度（以下、１％燃焼温度と略称す
る。）を決定した。充填させたパティキュレートのカー
ボン量（既知量）と発生したＣＯ＋ＣＯ₂量（測定値）
から燃焼率を計算した。上記燃焼試験における各排ガス
浄化材の１％燃焼温度を（表１）に示した。

【０１２６】

【表１】

【０１２７】（表１）から明らかなように、同じ種類の
触媒組成を用いた場合、第４実施例と第６実施例から得
られる、白金を担持した排ガス浄化材を上流側、金属酸
化物＋硫酸セシウムを担持した排ガス浄化材を下流側に
したほうが第１〜２比較例によって得られる、１つのフ
ィルタに白金、金属酸化物および硫酸セシウムを担持し
た場合よりも低温でパティキュレートを燃焼できること
がわかった。

【０１２８】（評価例２）実施例４、実施例６〜１０、
比較例３において得られた排ガス浄化材について、（評
価例１）と同様なパティキュレートの燃焼実験を行っ
た。上記燃焼試験における各排ガス浄化材の１％燃焼温
度を（表２）に示した。

【０１２９】

【表２】

【０１３０】（表２）から明らかなように、同じ構造の
排ガス浄化材を用いた場合、上流側に置く排ガス浄化材
に担持させる貴金属としてＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから
選ばれるものが活性がよく、少なくとも白金を含むこと
でより低温でパティキュレートを燃焼できることがわか
った。

【０１３１】（評価例３）実施例４、実施例６、実施例
１１〜１７、比較例４において得られた排ガス浄化材に
ついて、（評価例１）と同様なパティキュレートの燃焼
実験を行った。上記燃焼試験における各排ガス浄化材の
１％燃焼温度を（表３）に示した。

【０１３２】

【表３】

【０１３３】（表３）から明らかなように、同じ構造の
排ガス浄化材を用いた場合、上流側に置く排ガス浄化材
に担持させるＰｔを無機酸化物に担持させた状態の排ガ
ス浄化材のほうがより低温度でパティキュレートを燃焼
できることがわかった。また、直接フィルタに白金を担
持した場合は必要な白金量が多くなりコストアップにも
なる。

【０１３４】（評価例４）実施例４、５、実施例１８〜
２３、比較例５において得られた排ガス浄化材につい
て、（評価例１）と同様なパティキュレートの燃焼実験
を行った。上記燃焼試験における各排ガス浄化材の１％
燃焼温度を（表４）に示した。

【０１３５】

【表４】

【０１３６】（表４）から明らかなように、同じ構造の
排ガス浄化材を用いた場合、下流側に置く排ガス浄化材
に担持させる金属酸化物としてＣｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｖ、
Ｍｏ、Ｗから選ばれるものが活性がよく、ＣｕとＶを含
むものが特に活性がより低温でパティキュレートを燃焼
できることがわかった。

【０１３７】（評価例５）実施例４、５、実施例２４、
２５において得られた排ガス浄化材について、（評価例
１）と同様なパティキュレートの燃焼実験を行った。上
記燃焼試験における各排ガス浄化材の１％燃焼温度を
（表５）に示した。

【０１３８】

【表５】

【０１３９】（表５）から明らかなように、同じ構造の
排ガス浄化材を用いた場合、下流側に置く排ガス浄化材
に担持させる金属酸化物としてＣｕとＶの複合金属酸化
物でＣｕ₅Ｖ₂Ｏ₁₀、ＣｕＶ₂Ｏ₆、Ｃｕ₃Ｖ₂Ｏ₈がより低
温でパティキュレートを燃焼できることがわかった。

【０１４０】（評価例６）実施例４、６、実施例２６〜
３１、比較例６において得られた排ガス浄化材につい
て、（評価例１）と同様なパティキュレートの燃焼実験
を行った。上記燃焼試験における各排ガス浄化材の１％
燃焼温度を（表６）に示した。

【０１４１】

【表６】

【０１４２】（表６）から明らかなように、同じ構造の
排ガス浄化材を用いた場合、下流側に置く排ガス浄化材
に担持させる金属酸化物としてＣｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｖ、
Ｍｏ、Ｗから選ばれるものが活性がよく、ＣｕとＶを含
むものが特に活性がより低温でパティキュレートを燃焼
できることがわかった。

【０１４３】（評価例７）実施例４、６、実施例３２、
３３において得られた排ガス浄化材について、（評価例
１）と同様なパティキュレートの燃焼実験を行った。上
記燃焼試験における各排ガス浄化材の１％燃焼温度を
（表７）に示した。

【０１４４】

【表７】

【０１４５】（表７）から明らかなように、同じ構造の
排ガス浄化材を用いた場合、下流側に置く排ガス浄化材
に担持させる金属酸化物としてＣｕとＶの複合金属酸化
物でＣｕ₅Ｖ₂Ｏ₁₀、ＣｕＶ₂Ｏ₆、Ｃｕ₃Ｖ₂Ｏ₈がより低
温でパティキュレートを燃焼できることがわかった。

【０１４６】（評価例８）実施例４、５、実施例３４〜
３８、比較例７において得られた排ガス浄化材につい
て、（評価例１）と同様なパティキュレートの燃焼実験
を行った。上記燃焼試験における各排ガス浄化材の１％
燃焼温度を（表８）に示した。

【０１４７】

【表８】

【０１４８】（表８）から明らかなように、同じ構造の
排ガス浄化材を用いた場合、下流側に置く排ガス浄化材
に担持させる触媒としてはアルカリ金属の硫酸が良く、
アルカリ金属の硫酸塩としては硫酸セシウムが最も活性
が良く、とくに硫酸セシウムと硫酸カリウムの混合物が
特に低温でパティキュレートを燃焼できることがわかっ
た。

【０１４９】（評価例９）実施例４、６実施例、実施例
３９〜４３、比較例８において得られた排ガス浄化材に
ついて、（評価例１）と同様なパティキュレートの燃焼
実験を行った。上記燃焼試験における各排ガス浄化材の
１％燃焼温度を（表９）に示した。

【０１５０】

【表９】

【０１５１】（表９）から明らかなように、同じ構造の
排ガス浄化材を用いた場合、下流側に置く排ガス浄化材
に担持させる触媒としてはアルカリ金属の硫酸塩が良
く、アルカリ金属の硫酸塩としては硫酸セシウムが最も
活性が良く、特に硫酸セシウムと硫酸カリウムの混合物
が低温でパティキュレートを燃焼できることがわかっ
た。

【０１５２】（評価例１０）実施例４４〜４５、比較例
９、１０において得られた排ガス浄化材について、以下
のような排ガス浄化実験を行った。

【０１５３】実施例４４および比較例９で得られた貴金
属を担持した排ガス浄化材を排気量３４３１ｃｃのディ
ーゼルエンジンの排気系の上流側に設置し、ディーゼル
エンジンを１５００ｒｐｍ、トルク２１ｋｇｍの条件で
１時間作動させた。ディーゼルエンジンを作動させてい
る間に、排ガス浄化体によって排ガス中のパティキュレ
ートを捕集し、パティキュレートを燃焼させながら、排
ガス流出側の下流に設置されたスモークメーターにより
排ガス中に含まれるパティキュレートの量を測定し排ガ
スの捕集率を測定した。また、流入側の排ガス浄化体の
上流側に設置された圧力センサにより排ガス管内の圧力
を測定して、大気圧との差圧を求め、フィルタに捕集さ
れたパティキュレート量を算出して排ガスの燃焼率を求
めた。尚、上記排ガス浄化試験においては、電気ヒータ
等の加熱手段による排ガス又は排ガス体の加熱は行わ
ず、パティキュレートの燃焼酸化は、排ガス温度で行っ
た。上記燃焼試験における各排ガス浄化材のパティキュ
レートの捕集率と燃焼率を（表１０）に示した。

【０１５４】

【表１０】

【０１５５】（表１０）から明らかなように同じ種類の
触媒組成を用いた場合、実施例４４と実施例４５から得
られる、排ガス浄化材を用いた場合、比較例９および比
較例１０の排ガス浄化材を用いた場合に比べ排ガス中の
パティキュレートの捕集率が高く、かつ、捕集されたパ
ティキュレートの燃焼率も高いことがわかった。よって
上流側の貴金属を担持させる耐熱性の３次元構造体とし
てはフロースルータイプのフィルタを、下流側の遷移金
属酸化物＋アルカリ金属の硫酸塩を担持させる耐熱性の
３次元構造体としてはウォールスルータイプのフィルタ
が好ましいことがわかった。

【０１５６】（評価例１１）実施例４６、比較例１１に
おいて得られた排ガス浄化材について、（評価例１０）
と同様な排ガス浄化実験を行った。上記燃焼試験におけ
る各排ガス浄化材のパティキュレートの捕集率と燃焼率
を（表１１）に示した。

【０１５７】

【表１１】

【０１５８】（表１１）から明らかなように同じ種類の
触媒組成を用いた場合、第４６実施例から得られる、排
ガス浄化材を用いた場合第１１比較例の排ガス浄化材を
用いた場合に比べ排ガス中のパティキュレートの捕集率
が高く、かつ、捕集されたパティキュレートの燃焼率も
高いことがわかった。よって上流側に貴金属を担持さ、
下流側に遷移金属酸化物＋アルカリ金属の硫酸塩を担持
させるための耐熱性の３次元構造体としてはウォールス
ルータイプのフィルタが好ましいことがわかった。

【０１５９】

【発明の効果】請求項１に記載の排ガス浄化材によれ
ば、これにより以下の効果を有する。

【０１６０】それぞれ触媒特性の異なる貴金属触媒層
と、遷移金属触媒層とを分離して別々の構造体上に形成
させることで、触媒同士の反応を抑制して、それぞれの
触媒特性を十分に発揮させることができる。

【０１６１】貴金属を含む貴金属触媒層と、遷移金属
触媒層とを分離して別々の構造体上に置くことで貴金属
の必要量を少なくして低いコストで排ガス浄化材を製造
することができる。

【０１６２】各触媒層を分離して設けているために、
遷移金属と貴金属との反応などによる触媒組成の変化を
抑制して、触媒活性の劣化を防いで耐用性を高めること
ができる。

【０１６３】上流側の貴金属触媒層によりパティキュ
レート中のカーボン成分以外の成分を浄化し、下流側に
配置した遷移金属触媒層の遷移金属によりパティキュレ
ート中のカーボン成分を浄化することができるため、そ
れぞれ最適条件の異なる浄化反応を独立に制御して浄化
処理を効率的に行わせることができる。

【０１６４】請求項２に記載の排ガス浄化材によれば、
これによって、請求項１の効果に加えて以下の効果を有
する。

【０１６５】遷移金属層に備えられたアルカリ金属硫
酸塩が、遷移金属層の焼結温度を低下させるため、遷移
金属層の焼結性が高められて遷移金属を３次元構造体上
に安定に被覆させることができ、使用時における耐久性
を高めることができる。

【０１６６】貴金属触媒と、遷移金属酸化物及びアル
カリ金属硫酸塩からなる触媒とを分離して別々の３次元
構造体上に担持させることで、触媒同士の反応を抑制し
て、それぞれの触媒特性を十分に発揮させることができ
る。

【０１６７】遷移金属の酸化物及びアルカリ金属の硫
酸塩を含む触媒層と貴金属を含む触媒層を分離して設け
ているために、遷移金属の酸化物あるいはアルカリ金属
の硫酸塩と貴金属との反応などによる触媒組成の変化を
防いで、排ガス浄化材の耐用性を高めることができる。

【０１６８】下流側に配置した遷移金属の酸化物とア
ルカリ金属の硫酸塩を含む触媒により、遷移金属酸化物
とアルカリ金属硫酸塩との触媒相乗効果を有効に発揮さ
せパティキュレートの酸化反応をより迅速に行わせるこ
とができ、パティキュレート中のカーボン成分をさらに
効率的に酸化させることができる。

【０１６９】請求項３に記載の排ガス浄化材によれば、
これによって、請求項１の効果の他、以下の効果が得ら
れる。

【０１７０】遷移金属酸化物とアルカリ金属硫酸塩を
無機酸化物に担持する事で遷移金属酸化物とアルカリ金
属硫酸塩の必要量を少なくして低いコストで製造するこ
とができるという効果を有する。

【０１７１】請求項４に記載の排ガス浄化材によれば、
これによって、請求項１乃至２のいずれか１項の効果の
他、以下の効果が得られる。

【０１７２】上流側の３次構造体（ａ）をフロースル
ータイプのフィルタあるいは発泡体にすることで、パテ
ィキュレート中のカーボン成分を上流側のフィルタに捕
集させることなく下流側のフィルタに送ることができ
る。

【０１７３】カーボン成分が上流側のフィルタに捕捉
されることなく下流側へ送られるので、上流側の貴金属
触媒では、パティキュレート中のカーボン成分以外の排
ガス成分を浄化することができる。

【０１７４】カーボン成分のみを下流側へ送ることで
下流側の遷移金属の酸化物＋アルカリ金属の硫酸塩触媒
によるパティキュレート中のカーボン成分を効率よく燃
焼させるための触媒として機能を十分に発揮させること
ができる。

【０１７５】請求項５に記載の排ガス浄化材によれば、
これによって、請求項１乃至３のいずれか１項の効果の
他、以下の効果が得られる。

【０１７６】必要なフィルタを一つに集合させること
でフィルタ保持材を少なくすることができコストダウン
になる。

【０１７７】請求項６に記載の排ガス浄化材によれば、
これによって、請求項５の効果の他、以下の効果が得ら
れる。

【０１７８】耐熱性の３次構造体を、ウォールスルー
タイプのハニカム状のフィルタあるいは発泡体にするこ
とで、パティキュレート成分のほぼ１００％をフィルタ
に捕集させることができる。

【０１７９】請求項７に記載の排ガス浄化材によれば、
これによって、請求項１乃至６のいずれか１項の効果の
他、以下の効果が得られる。

【０１８０】貴金属が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから
選ばれる１種以上の貴金属を含むので、貴金属触媒によ
るパティキュレート中カーボン成分以外の排ガスの浄化
を効率的かつ安定的に発揮させることができる。

【０１８１】貴金属が、Ｐｔを含ませるようにした場
合には、パティキュレート中のカーボン成分以外の排ガ
スの浄化を最も効率的かつ安定的に行うことができる。

【０１８２】請求項８に記載の排ガス浄化材によれば、
これによって、請求項１乃至７のいずれか１項の効果の
他、以下の効果が得られる。

【０１８３】貴金属を担持させる担体としてＴａ
₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、ＳｎＯ₂、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂から選ばれる１種以上の無機酸化物
を用いると貴金属触媒の表面積を大きくして、パティキ
ュレートとの接点が増加するので、貴金属触媒による排
ガス中のパティキュレートの酸化性能を最も効率的かつ
安定的に発揮させることができる。

【０１８４】請求項９に記載の排ガス浄化材によれば、
これによって、請求項１乃至８のいずれか１項の効果の
他、以下の効果が得られる。

【０１８５】遷移金属の酸化物がＣｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、
Ｖ、Ｍｏ、Ｗから選ばれる１種以上の酸化物を含むの
で、エンジンの種類や、排ガス温度等の使用条件に応じ
てこれらの中から適宜、選択してパティキュレートの燃
焼に高い触媒活性を有する排ガス浄化用触媒を提供する
ことができる。

【０１８６】請求項１０に記載の排ガス浄化材によれ
ば、これによって、請求項１乃至９のいずれか１項の効
果の他、以下の効果が得られる。

【０１８７】遷移金属層の酸化物がＣｕとＶの複合酸
化物を含むので、パティキュレートの燃焼に際して高い
触媒活性を有する排ガス浄化用触媒を提供できる。

【０１８８】請求項１１に記載の排ガス浄化材によれ
ば、これによって、請求項１乃至１０のいずれか１項の
効果の他、以下の効果が得られる。

【０１８９】遷移金属層の酸化物がＣｕ₅Ｖ₂Ｏ₁₀、Ｃ
ｕＶ₂Ｏ₆、Ｃｕ₃Ｖ₂Ｏ₈から選ばれる１種以上の複合酸
化物を含むので、パティキュレートの燃焼に際してさら
に高い触媒活性を有する排ガス浄化用触媒を提供するこ
とができる。

【０１９０】請求項１２に記載の排ガス浄化材によれ
ば、これによって、請求項１乃至１１のいずれか１項の
効果の他、以下の効果が得られる。

【０１９１】アルカリ金属硫酸塩が硫酸セシウムを含
むので、遷移金属触媒層を３次元構造体に形成させる場
合の焼結温度を低下させ、パティキュレートの燃焼に際
して高い触媒活性を有する排ガス浄化用触媒を安価に製
造することができる。

【０１９２】請求項１３に記載の排ガス浄化材によれ
ば、これによって、請求項１乃至１２のいずれか１項の
効果の他、以下の効果が得られる。

【０１９３】アルカリ金属硫酸塩が硫酸セシウムと硫
酸カリウムの混合物を含むので、パティキュレートの燃
焼に際してさらに高い触媒活性を有する排ガス浄化用触
媒を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の排ガス浄化材の構成図

【図２】実施の形態３の排ガス浄化材の構成図

【符号の説明】

１ 排ガス浄化材 ２ 貴金属触媒層を有する３次元構造体 ３ 遷移金属触媒層を有する３次元構造体 ４ 貴金属触媒層とその下流側に設けられた遷移金属触
媒層とを有する３次元構造体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 23/62 Ｂ０１Ｊ 27/055 Ａ 23/648 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１Ａ 23/652 3/10 Ａ 27/055 3/24 Ｅ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１ 3/28 ３０１Ｐ 3/10 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０４Ｂ 3/24 Ｂ０１Ｊ 23/64 １０２Ａ 3/28 ３０１ １０３Ａ (72)発明者 徳渕 信行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 有田 雅昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G090 AA03 AA04 BA01 EA02 3G091 AA02 AB02 AB13 BA01 BA07 BA13 GA06 GB02Z GB05Z GB06Z GB07Z GB10Z GB17Z HA15 4D048 AA14 AB01 BA03X BA03Y BA06X BA06Y BA07X BA07Y BA08X BA08Y BA12X BA12Y BA14X BA14Y BA21X BA21Y BA23X BA23Y BA26X BA26Y BA30X BA30Y BA31X BA31Y BA32X BA35X BA35Y BA37X BA37Y BA42X BA42Y BB02 CA04 4G069 AA03 AA08 BA01A BA01B BA02A BA02B BA04A BA04B BA05A BA05B BA13B BB06A BB06B BB10A BB10B BC06A BC06B BC22A BC22B BC31A BC31B BC42B BC50A BC50B BC54A BC54B BC55A BC56A BC59A BC59B BC60A BC60B BC62A BC62B BC67A BC67B BC70A BC71A BC71B BC72A BC72B BC75A BC75B CA03 CA07 CA18 DA06 EA19 EE09 FA06 FB15 FB16 FB19 FB30

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排ガス流路の上流側に設けられ、貴金属を
   無機酸化物に担持させて形成された貴金属触媒層を有す
   る３次元構造体（ａ）と、 前記３次元構造体（ａ）の下流側に設けられた遷移金属
   触媒層を有する３次元構造体（ｂ）とを備えたことを特
   徴とする排ガス浄化材。
2. 【請求項２】前記遷移金属触媒層が、遷移金属の酸化物
   と１種以上のアルカリ金属硫酸塩とを有していることを
   特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化材。
3. 【請求項３】前記遷移金属触媒層が、無機酸化物に担持
   させた遷移金属の酸化物と１種以上のアルカリ金属硫酸
   塩とを有していることを特徴とする請求項１に記載の排
   ガス浄化材。
4. 【請求項４】前記上流側に配置される３次元構造体
   （ａ）がフロースルータイプのハニカム状のフィルタあ
   るいは連通孔もしくは連続気泡を有する発泡体であり、
   かつ前記下流側に配置される３次元構造体（ｂ）がウォ
   ールスルータイプのハニカム状のフィルタあるいは連通
   孔もしくは連続気泡を有する発泡体であることを特徴と
   する請求項１乃至３の内のいずれか１項に記載の排ガス
   浄化材。
5. 【請求項５】前記３次元構造体（ａ）と前記３次元構造
   体（ｂ）とがフロースルータイプ又はウォールスルータ
   イプいずれかの同一タイプのフィルタ又は連通孔もしく
   は連続気泡を有する発泡体であって、両者の排ガス流路
   が互いに連接して一体に構成されていることを特徴とす
   る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排ガス浄化
   材。
6. 【請求項６】前記３次元構造体（ａ）と３次元構造体
   （ｂ）とがウォールスルータイプのハニカム状のフィル
   タ又は連通孔もしくは連続気泡を有する発泡体であるこ
   とを特徴とする請求項５に記載の排ガス浄化材。
7. 【請求項７】前記貴金属触媒層が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、
   Ｒｕから選ばれる１種以上の貴金属を含むことを特徴と
   する請求項１乃至６の内のいずれか１項に記載の排ガス
   浄化材。
8. 【請求項８】前記貴金属触媒層の無機酸化物が、Ｔａ₂
   Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、ＳｎＯ₂、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、
   Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂の内の１種以上を含有することを特
   徴とする請求項１乃至７の内のいずれか１項に記載の排
   ガス浄化材。
9. 【請求項９】前記遷移金属触媒層が、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃ
   ｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗの内の１種以上を含有することを特徴
   とする請求項１乃至８の内のいずれか１項に記載の排ガ
   ス浄化材。
10. 【請求項１０】前記遷移金属触媒層が、ＣｕとＶの複合
    酸化物を含むことを特徴とする請求項１乃至９の内のい
    ずれか１項に記載の排ガス浄化材。
11. 【請求項１１】前記遷移金属触媒層が、Ｃｕ₅Ｖ₂Ｏ₁₀、
    ＣｕＶ₂Ｏ₆、Ｃｕ₃Ｖ₂Ｏ₈の内の１種以上を含有するこ
    とを特徴とする請求項１乃至１０の内のいずれか１項に
    記載の排ガス浄化材。
12. 【請求項１２】前記遷移金属触媒層が、硫酸セシウムを
    含むことを特徴とする請求項１乃至１１の内のいずれか
    １項に記載の排ガス浄化材。
13. 【請求項１３】前記遷移金属触媒層のアルカリ金属硫酸
    塩が、硫酸セシウムと硫酸カリウムの混合物であること
    を特徴とする請求項１乃至１２の内のいずれか１項に記
    載の排ガス浄化材。