JP2001321671A - 排ガス浄化材とその調製方法及びこれを用いた排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの走行条件下で到達する温度域でも
高い活性を発揮し、パティキュレートの燃焼効率および
CO、NO等の浄化能力が高く、しかも耐熱性に優れる排ガ
ス浄化材とその調製方法および、小型でコスト性に優れ
た排ガス浄化装置とを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の排ガス浄化材は、耐熱性３次元
構造体に担持されたモル比がCu／V=0.4〜12であるCu及
びVの化合物を含有する層と、アルカリ金属の化合物を
含有する層と、を備えた構成とする。

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−ゼル機関な
どの燃焼機関や産業排ガス中に含有される炭化水素や可
燃性炭素微粒子などの粒子状物質（パティキュレート）
を除去する排ガス浄化材とその調製方法及びこれを用い
た排ガス浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のディ−ゼルエンジンの排ガスに含
まれるパティキュレートは、その粒子径のほとんどが１
ミクロン以下の微粒子であり、大気中に浮遊しやすく、
呼吸により人体に取り込まれやすい。しかも発ガン性物
質を含んでいることから、排ガスに含まれるパティキュ
レートの排出規制は今後更に厳しくなることが予測され
る。従って、ディ−ゼルエンジンの排ガスからパティキ
ュレートを除去する技術は、非常に重要である。

【０００３】従来、排ガス中のパティキュレートの除去
方法としては、大別すると以下の２つがある。 （１）片端閉じのセラミックハニカム、セラミックフォ
ーム、金属発泡体などの耐熱性のガスフィルタを用いて
排ガス中の微粒子を捕集し、背圧が上昇すれば電気ヒー
ターなどで堆積した微粒子を燃焼させフィルタを再生す
る方法。 （２）触媒の作用により微粒子に燃焼反応を行わせ、ヒ
ーターなどを要せず排ガス中で排ガスの温度で燃焼再生
を行う方法。

【０００４】しかしながら、前記（１）の方法ではパテ
ィキュレートの燃焼温度が高温であるため、捕集したパ
ティキュレートを燃焼除去してフィルタを再生するため
には多量のエネルギーが必要となる。さらに高温域での
燃焼とその反応熱により、フィルタの熔損や割れを生じ
ることがある。また、特殊な装置を必要とするために浄
化装置が大型化し、高コストになるという課題を有して
いた。

【０００５】一方、前記（２）の方式ではディーゼルエ
ンジン排ガスの排出条件（ガス組成及び温度）におい
て、触媒活性を維持できる触媒が使用されれば効果的な
方法であるが、ディーゼルエンジンの排ガス温度はガソ
リンエンジンの場合と比較して低く、通常のエンジンの
走行条件下で到達する温度域ではパティキュレートが良
好に着火燃焼しないという課題を有していた。

【０００６】近年、この問題を解決するために、種々の
排ガス浄化材が提案されている。

【０００７】従来の排ガス浄化材とその製造方法として
は、特開昭５９−８２９４４号公報（以下、イ号公報と
呼ぶ）に、「排ガス中の微粒子浄化用触媒体」が開示さ
れている。

【０００８】イ号公報には、バナジウム、モリブデン、
銅、アルカリ金属化合物などから構成された排ガス浄化
触媒と、前記化合物の水溶液に３次元構造体を含浸し、
乾燥後に一度に焼成する排ガス浄化触媒の製造方法と、
が開示されている。また同様の構成が、特開昭５８−１
８３９４５号公報に「排ガス浄化用触媒」として開示さ
れている。

【０００９】また、特開平６０−７８６４０号公報（以
下、ロ号公報と呼ぶ）に、「排ガス浄化用触媒およびそ
の製法」が開示されている。

【００１０】ロ号公報には、バナジウム、モリブデン、
銅、マンガン、鉛、鉄、コバルト、銀元素とアルカリ元
素と白金族などからなる触媒と、３次元構造体の表面に
白金属化合物を焼成した後に、遷移金属化合物とアルカ
リ金属化合物を含む溶液を含浸、乾燥、焼成する排ガス
浄化用触媒の製造方法と、が開示されている。

【００１１】さらに、特開昭６２−７４４７号公報（以
下、ハ号公報と呼ぶ）に、「排ガス中の微粒子浄化用触
媒」が開示されている。

【００１２】ハ号公報には、バナジウム、モリブデン、
銅、アルカリ金属化合物の水溶液に３次元構造体を浸浸
して乾燥、焼成する排ガス触媒の製造方法と、前記銅化
合物とアルカリ金属化合物の水溶液に３次元構造体を含
浸し、乾燥後にバナジウム化合物とモリブデン化合物の
水溶液を含浸して、乾燥後にこれらの触媒成分を同時に
焼成する排ガス触媒の製造方法と、が開示されている。

【００１３】また、特開平４−２６７９２８号公報（以
下、ニ号公報と呼ぶ）に「ディーゼルパティキュレート
低減用触媒装置」が、特開平１０−５２６８２号公報
（以下、ホ号公報と呼ぶ）に「ディーゼルエンジンの排
ガス浄化用触媒装置」が開示されている。

【００１４】ニ号公報には、排ガス流路の上流側に活性
アルミナ又はゼオライトをコーティングした３次元構造
体を配設し、下流側に浄化触媒をTiO₂、SiO₂、ZrO₂、Ca
Oに担持した３次元構造体を配設する方法が、ホ号公報
には、Pt/Al₂O₃とPt/Al₂O₃・SiO₂をそれぞれ担持した３
次元構造体を排ガス中に配設する方法が開示されてい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の排ガス浄化材とその製造方法は、以下の課題を有して
いた。 （１）イ号公報に開示の排ガス浄化材では、バナジウ
ム、モリブデン、銅、アルカリ金属化合物の水溶液に３
次元構造体を浸漬し、乾燥後に一度に焼成するので、遷
移金属化合物あるいはアルカリ金属化合物と３次元構造
体あるいは３次元構造体に形成した耐熱性の多孔質材料
との反応がおこり、望ましい構成とならずに触媒活性に
欠けるという課題を有していた。 （２）ロ号公報に開示の排ガス浄化材では、３次元構造
体の表面に白金族化合物を焼成した後に、遷移金属化合
物とアルカリ金属化合物を含む溶液を含浸、乾燥、焼成
するので触媒構成材料が有する排ガス浄化性能を十分に
引き出す事ができないという課題を有していた。 （３）ハ号公報に開示の排ガス浄化材では、銅化合物と
アルカリ金属化合物の水溶液に３次元構造体を浸漬し、
乾燥後にバナジウム化合物とモリブデン化合物の溶液を
浸漬し、乾燥後に一度に焼成するので、銅化合物とアル
カリ化合物が焼成の際に反応し、最適な構成が得られ
ず、触媒活性に欠けるという課題を有していた。 （４）ホ号公報に開示の排ガス浄化材では、使用されて
いる触媒がPtだけであるため、特にパティキュレート中
に含まれる難燃性のすす成分に対する効果が十分に発揮
されないという課題を有していた。 （５）ニ号公報に開示の排ガス浄化材では、排ガス流路
の上流側に使用されている触媒がゼオライトのみであ
り、下流側に使用されている触媒がPtであるためにパテ
ィキュレートに対する燃焼活性が低いという課題を有し
ていた。

【００１６】本発明の排ガス浄化材は上記従来の課題を
解決するもので、エンジンの走行条件下で到達する温度
域でも高い活性を発揮する触媒を有するためにパティキ
ュレートの燃焼効率およびCO、NO等の浄化能力が高く、
しかも耐熱性に優れる排ガス浄化材を提供することを目
的とする。

【００１７】また、本発明の排ガス浄化材の調整方法は
上記従来の課題を解決するもので、高い活性を発揮する
触媒を有する排ガス浄化材を提供することを目的とす
る。

【００１８】さらに、本発明の排ガス浄化装置は上記従
来の課題を解決するもので、簡単な構造で通常のエンジ
ンの走行条件下で到達する温度域でパティキュレートを
効率よく燃焼でき、排ガス浄化特性に優れ、再生するた
めの電気ヒーター等を必要としない小型でコスト性に優
れた排ガス浄化装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【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、耐熱性３次元構造体
に担持された元素比がCu／V=0.4〜12であるCu及びVの化
合物を含有する層と、アルカリ金属の化合物を含有する
層と、を備えた構成を有している。

【００２０】また、本発明の排ガス浄化材は、排ガス流
路の上流側に配設された貴金属元素から選ばれる少なく
とも１つの金属の化合物を担持した第１の耐熱性３次元
構造体と、第１の耐熱性３次元構造体の下流側に配設さ
れアルカリ金属の化合物と、Cu及びVの化合物と、を担
持した第２の耐熱性３次元構造体と、を備えた構成を有
している。

【００２１】さらに、本発明の排ガス浄化材は、排ガス
流路の上流側に配設された(a)貴金属元素と(b)アルカリ
金属またはアルカリ土類金属、希土類元素から選ばれる
少なくとも１つの金属の化合物を担持した第１の耐熱性
３次元構造体と、第１の耐熱性３次元構造体の下流側に
配設されアルカリ金属の化合物と、元素比がCu／V=0.4
〜12であるCu及びVの化合物と、を担持した第２の耐熱
性３次元構造体と、を備えた構成を有している。

【００２２】これらの構成により、エンジンの走行条件
下で到達する温度域でも高い活性を発揮する触媒を有す
るためにパティキュレートの燃焼効率およびCO、NO等の
浄化能力が高く、しかも耐熱性に優れる排ガス浄化材を
提供することができる。

【００２３】また、本発明の排ガス浄化材の調整方法
は、CuおよびVの化合物の焼成温度が、700〜900℃であ
ることを特徴とする。

【００２４】この調整方法により、高い活性を発揮する
触媒を有する排ガス浄化材を提供することができる。

【００２５】さらに、本発明の排ガス浄化装置は、排ガ
ス浄化材と、排ガス浄化材を収納する容器と、容器の一
側部に形成された排ガス流入口と、容器の他側部に形成
された排ガス流出口と、を備えた構成を有している。

【００２６】この構成により、簡単な構造で通常のエン
ジンの走行条件下で到達する温度域でパティキュレート
を効率よく燃焼でき、排ガス浄化特性に優れ、再生する
ための電気ヒーター等を必要としない小型でコスト性に
優れた排ガス浄化装置を提供することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の排ガス
浄化材は、耐熱性３次元構造体に担持され元素比がCu／
V=0.4〜12であるCu及びVの化合物を含有する第１層と、
第１層に担持されアルカリ金属の化合物を含有する第２
層と、を備えた構成を有している。

【００２８】この構成により、以下のような作用を有す
る。 （１）最も高い活性を示す触媒構成比であるCu及びVの
化合物を含有する層が得られる。 （２）排ガス浄化材の製造工程において、Cu及びVの化
合物を含有する層とアルカリ金属の化合物を含有する層
とを別々に焼成するために、両者の焼成時の反応による
性能劣化が抑制できる。 （３）Cu及びVの化合物を含有する層の上にアルカリ金
属の化合物を含有する層が形成されているため、反応に
望ましい触媒構成が得られ、効率よくパティキュレート
を燃焼できる。

【００２９】ここで、耐熱性３次元構造体は、セラミッ
クフォーム、セラミックハニカム、ウオールスルータイ
プのハニカムモノリスなどが用いられる。これらの大き
さ及び形状は目的に応じて種々変更することができる。
また、必要に応じて複数段重ねてもよい。耐熱性３次元
構造体の材料としては、コージェライト、ムライト、炭
化珪素、アルミナ、アルミナシリカ、アルミナジルコニ
ア、アルミナチタニアなどが用いられるが、これらに限
定されない。

【００３０】触媒原料としては、所定の金属元素を含む
硫酸塩、酢酸塩、硝酸塩、水酸化物、塩化物などがあげ
られるが、水に溶解するものであればこれらに限定され
ない。また、触媒原料を水などの液体に縣濁させて調製
するのであれば、水に溶解しない金属元素の酸化物など
を用いても良い。

【００３１】なお、CuおよびVの化合物の元素比として
は、Cu／V=0.4〜12とされる。Cu／Vが0.4より小さくな
ると、活性が小さくなるとともに耐久性が著しく低下す
る傾向がみられ、12より大きくなると、活性が著しく小
さくなる傾向がみられるため、いずれも好ましくない。

【００３２】本発明の請求項２に記載の排ガス浄化材
は、耐熱性３次元構造体に担持されアルカリ金属の化合
物を含有する第１層と、第１層に担持され元素比がCu／
V=0.4〜12であるCu及びVの化合物を含有する第２層と、
第２層に担持されアルカリ金属の化合物を含有する第３
層と、を備えた構成を有している。

【００３３】この構成により、請求項１の作用に加え、
耐熱性３次元構造体とCu及びVの化合物を含有する層と
が、アルカリ金属の化合物を含有する層によって隔てら
れているので、耐熱性３次元構造体とCu及びVの化合物
を含有する層との反応による触媒の性能劣化を抑制でき
るという作用を有する。

【００３４】ここで、耐熱性３次元構造体及び触媒原材
料としては、請求項1と同様のものが用いられる。

【００３５】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１又は２に記載の排ガス浄化材であって、耐熱性３次元
構造体の表面にセラミック粒子が固着され、表面が凹凸
にされている構成を有している。

【００３６】この構成により、請求項１又は２の作用に
加え、セラミック粒子による凹凸の上に形成された触媒
表面も凹凸を有し、パティキュレートとの接点が増大し
活性が向上するという作用を有する。

【００３７】ここで耐熱性３次元構造体及び触媒原材料
としては請求項1と同様のものが用いられる。また、耐
熱性３次元構造体の表面に固着されるセラミック粒子の
材質は、アルミナ、シリカなどが用いられるがこれに限
定されない。

【００３８】耐熱性３次元構造体の表面にセラミック粒
子を固着させる方法としては、ゾル−ゲル法やスラリー
法などが挙げられる。

【００３９】ゾル−ゲル法とは、セラミックスを構成す
る金属元素の有機塩（アルコキシドなど）を含む溶液に
酸（塩酸、酢酸など）を加えて溶液のｐＨを調製した
後、この溶液に耐熱３次元構造体を含浸して耐熱性の多
孔質層を構成する金属元素を含む溶液をコーティング
し、次いで耐熱３次元構造体にコーティングされた溶液
と水蒸気とを接触させ加水分解反応によりゾル化させ、
さらにゲル化を行った後に焼成するものである。

【００４０】スラリー法とは、セラミック粉末を分散さ
せた溶媒に耐熱３次元構造体を含浸、乾燥した後に焼成
するものである。

【００４１】これらがセラミック粒子を固着させる一般
的方法として挙げられるが、これに限定されるものでは
ない。

【００４２】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１乃至３の内いずれか１に記載の排ガス浄化材であっ
て、Co、Mo、Mnから選ばれる少なくとも１つの金属又は
その化合物が、Cu及びVの化合物を含有する層に含まれ
ている構成を有している。

【００４３】この構成により、請求項１乃至３の内いず
れか１の作用に加え、さらに高い性能を有する触媒構成
組成の組み合わせが得られるという作用を有する。

【００４４】本発明の請求項５に記載の排ガス浄化材
は、排ガス流路の上流側に配設され貴金属元素から選ば
れる少なくとも１つの金属の化合物を担持した第１の耐
熱性３次元構造体と、第１の耐熱性３次元構造体の下流
側に配設されたアルカリ金属の化合物と、Cu及びVの化
合物と、を担持した第２の耐熱性３次元構造体と、を備
えた構成を有している。

【００４５】この構成により、以下の作用を有する。 （１）２種の浄化材の相互作用により、高い効率でパテ
ィキュレートを燃焼できる排ガス浄化材を得ることがで
きる。 （２）排ガス中のパティキュレートと共存する未燃焼の
炭化水素、一酸化炭素や窒素酸化物の浄化効率も向上す
る。

【００４６】本発明の請求項６に記載の排ガス浄化材
は、排ガス流路の上流側に配設され貴金属元素から選ば
れる少なくとも１つの金属の化合物を担持した耐熱性３
次元構造体と、耐熱性３次元構造体の下流側に配設され
た請求項１乃至５の内いずれか１に記載の排ガス浄化材
と、を備えた構成を有している。

【００４７】この構成により、以下の作用を有する。 （１）２種の浄化材の相互作用により、高い効率でパテ
ィキュレートを燃焼できる排ガス浄化材を得ることがで
きる。 （２）排ガス中のパティキュレートと共存する未燃焼の
炭化水素、一酸化炭素や窒素酸化物の浄化効率も向上す
る。

【００４８】本発明の請求項７に記載の排ガス浄化材
は、排ガス流路の上流側に配設され(a)貴金属元素と(b)
アルカリ金属又はアルカリ土類金属、希土類元素から選
ばれる少なくとも１つの金属の化合物を担持した第１の
耐熱性３次元構造体と、第１の耐熱性３次元構造体の下
流側に配設されたアルカリ金属の化合物と、元素比がCu
／V=0.4〜12であるCu及びVの化合物と、を担持した第２
の耐熱性３次元構造体と、を備えた構成を有している。

【００４９】この構成により、以下の作用を有する。 （１）２種の浄化材の相互作用により、高い効率でパテ
ィキュレートを燃焼できる排ガス浄化材を得ることがで
きる。 （２）排ガス中のパティキュレートと共存する未燃焼の
炭化水素、一酸化炭素や窒素酸化物の浄化効率も向上す
る。

【００５０】本発明の請求項８に記載の排ガス浄化材
は、排ガス流路の上流側に配設され(a)貴金属元素と(b)
アルカリ金属又はアルカリ土類金属、希土類元素から選
ばれる少なくとも１つの金属の化合物を担持した耐熱性
３次元構造体と、耐熱性３次元構造体の下流側に配設さ
れた請求項１乃至５の内いずれか１に記載の排ガス浄化
材と、を備えた構成を有している。

【００５１】この構成により、以下の作用を有する。 （１）２種の浄化材の相互作用により、高い効率でパテ
ィキュレートを燃焼できる排ガス浄化材を得ることがで
きる。 （２）排ガス中のパティキュレートと共存する未燃焼の
炭化水素、一酸化炭素や窒素酸化物の浄化効率も向上す
る。

【００５２】本発明の請求項９に記載の排ガス浄化材
は、排ガス流路の上流側に配設されCu及び／又はCoの化
合物を担持した第１の耐熱性３次元構造体と、第１の耐
熱性３次元構造体の下流側に配設されアルカリ金属の化
合物と、元素比がCu／V=0.4〜12であるCu及びVの化合物
と、を担持した第２の耐熱性３次元構造体と、を備えた
構成を有している。

【００５３】この構成により、以下の作用を有する。 （１）２種の浄化材の相互作用により、高い効率でパテ
ィキュレートを燃焼できる排ガス浄化材を得ることがで
きる。 （２）排ガス中のパティキュレートと共存する未燃焼の
炭化水素、一酸化炭素や窒素酸化物の浄化効率も向上す
る。

【００５４】本発明の請求項１０に記載の排ガス浄化材
は、排ガス流路の上流側に配設されCu及び／又はCoの化
合物を担持した耐熱性３次元構造体と、耐熱性３次元構
造体の下流側に配設された請求項１乃至５の内いずれか
１に記載の排ガス浄化材と、を備えた構成を有してい
る。

【００５５】この構成により、以下の作用を有する。 （１）２種の浄化材の相互作用により、高い効率でパテ
ィキュレートを燃焼できる排ガス浄化材を得ることがで
きる。 （２）排ガス中のパティキュレートと共存する未燃焼の
炭化水素、一酸化炭素や窒素酸化物の浄化効率も向上す
る。

【００５６】本発明の請求項１１に記載の排ガス浄化材
は、排ガス流路の上流側に配設され(a)貴金属元素と(b)
アルカリ金属又はアルカリ土類金属、希土類元素から選
ばれる少なくとも１つの金属の化合物と(c)Cu及び／又
はCoの化合物を担持した第１の耐熱性３次元構造体と、
前記第１の耐熱性３次元構造体の下流側に配設されアル
カリ金属の化合物と、元素比がCu／V=0.4〜12であるCu
及びVの化合物と、を担持した第２の耐熱性３次元構造
体と、を備えた構成を有している。

【００５７】この構成により、以下の作用を有する。 （１）２種の浄化材の相互作用により、高い効率でパテ
ィキュレートを燃焼できる排ガス浄化材を得ることがで
きる。 （２）排ガス中のパティキュレートと共存する未燃焼の
炭化水素、一酸化炭素や窒素酸化物の浄化効率も向上す
る。

【００５８】本発明の請求項１２に記載の排ガス浄化材
は、排ガス流路の上流側に配設され(a)貴金属元素と(b)
アルカリ金属又はアルカリ土類金属、希土類元素から選
ばれる少なくとも１つの金属の化合物と(c)Cu及び／又
はCoの化合物を担持した耐熱性３次元構造体と、耐熱性
３次元構造体の下流側に配設された請求項１乃至５の内
いずれか１に記載の排ガス浄化材と、を備えた構成を有
している。

【００５９】この構成により、以下の作用を有する。 （１）２種の浄化材の相互作用により、高い効率でパテ
ィキュレートを燃焼できる排ガス浄化材を得ることがで
きる。 （２）排ガス中のパティキュレートと共存する未燃焼の
炭化水素、一酸化炭素や窒素酸化物の浄化効率も向上す
る。

【００６０】本発明の請求項１３に記載の発明は、請求
項１乃至１２の内いずれか１に記載の排ガス浄化材の調
製方法であって、Cu及びVの化合物の焼成温度が、700〜
900℃である構成を有している。

【００６１】この構成により、望ましい構造を有するCu
及びV化合物が得られ、効率良くパティキュレートを燃
焼できる排ガス浄化材が得られるという作用を有する。

【００６２】ここで、Cu及びV化合物の焼成温度が700℃
より低くなるにつれて、望ましい構造を有すCuおよびV
化合物が得られにくいという傾向が認められ、また、焼
成温度が900℃よりも高くなるにつれて、アルカリ金属
元素や３次元構造体と著しく反応するという傾向がみら
れるのでいずれも好ましくない。

【００６３】本発明の請求項１４に記載の排ガス浄化装
置は、請求項１乃至１２の内いずれか１に記載の排ガス
浄化材と、排ガス浄化材を収納する容器と、容器の一側
部に形成された排ガス流入口と、容器の他側部に形成さ
れた排ガス流出口と、を備えた構成を有している。

【００６４】この構成により、簡単な構造でエンジンの
走行条件下で到達する温度域でパティキュレートを安定
して良好に着火燃焼できる排ガス浄化装置が得られると
いう作用を有する。

【００６５】ここで、排ガス浄化材を収納する容器とし
ては、円筒状または楕円筒状などの形状のものが用いら
れる。

【００６６】本発明の請求項１５に記載の発明は、請求
項１４に記載の排ガス浄化装置であって、断熱手段が、
容器及び／又は容器の排ガス流入口と、排ガス流入口と
エンジンとが接続される接続管と、に配設されている構
成を有している。

【００６７】この構成により、請求項１４の作用に加
え、断熱手段によって排ガス浄化材に流入する排ガスと
触媒部の温度低下が防止されるため、触媒活性を向上さ
せることができるという作用を有する。

【００６８】ここで、断熱手段としては、容器を真空二
重構造にしたり容器を断熱材で包んだりする方法があげ
られるが、これに限定されない。

【００６９】本発明の請求項１６に記載の発明は、請求
項１５に記載の排ガス浄化装置であって、容器がエンジ
ンマニホールドに近接して配設されている構成を有して
いる。

【００７０】この構成により、請求項１５の作用に加
え、エンジン燃焼部からの排ガスの温度低下が防止され
るので、触媒活性を向上させることができるという作用
を有する。

【００７１】以下、本発明の一実施の形態について、図
面を参照しながら説明する。

【００７２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における排ガス浄化材の要部断面図である。

【００７３】図１において、１は実施の形態１の排ガス
浄化材、２は実施の形態１の排ガス浄化材１の耐熱性３
次元構造体、３は耐熱性３次元構造体２の表面に形成さ
れたCuとVを含む触媒層、４はCuとVを含む触媒層３の表
面に形成されたアルカリ金属化合物層である。

【００７４】以下、実施の形態１の排ガス浄化材の調製
方法を具体的に説明する。

【００７５】Cu及びVの金属イオンを含む水溶液に耐熱
性３次元構造体を含浸し、余剰の水溶液を除去した後
に、乾燥を行った。次に900℃で焼成を行い、Cu、V金属
を含む触媒層を形成した。次にこれをアルカリ金属化合
物の溶液に含浸させ、余剰の水溶液を除去した後に液体
窒素で瞬時に凍結した後、減圧下で氷を昇華させ乾燥し
た。その後400〜800℃で焼成を行い、Cu、Vを担持した
実施の形態１の排ガス浄化材を得た。

【００７６】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２における排ガス浄化材の要部断面図である。なお、
実施の形態１で説明したものと同様のものには、同一の
符号を付して説明を省略する。

【００７７】図２において、２０は実施の形態２の排ガ
ス浄化材、４ａは耐熱性３次元構造体２とCuとVを含む
触媒層３との間に形成されたアルカリ金属化合物層であ
る。

【００７８】以下、実施の形態２の排ガス浄化材の調製
方法を具体的に説明する。

【００７９】アルカリ金属化合物の溶液に耐熱性３次元
構造体２を含浸、余剰の水溶液を除去した後に、乾燥を
行った。次に900℃で焼成を行った。その後、実施の形
態１と同様の方法でCuとVを含む触媒層３とアルカリ金
属化合物層４を形成した。なお、実施の形態１と同様の
触媒調製操作は説明を省略する。

【００８０】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形
態３における排ガス浄化材の要部断面図である。なお、
実施の形態１で説明したものと同様のものには、同一の
符号を付して説明を省略する。

【００８１】図３において３０は実施の形態３の排ガス
浄化材、５は耐熱性３次元構造体２とCuとVを含む触媒
層３との間に形成されたセラミック層である。

【００８２】以下、実施の形態３の排ガス浄化材の調製
方法を具体的に説明する。

【００８３】チタニアの粉末等を用い、これに対して0.
2〜0.6wt％となるようにポリカルボン酸アンモニウム塩
等を溶解させた水溶液に、当該粉末等を添加し、ボール
ミルなどを用いて攪拌してチタニアのスラリーを作製す
る。得られたスラリーにコージェライト製の耐熱性３次
元構造体２を含浸した後に、真空デシケーター内で減圧
して耐熱性３次元構造体２の壁内の空気を取り除き、耐
熱性３次元構造体２の内部までスラリーを浸透させた。
次に余分なスラリーを遠心分離器を利用し振り切って、
90℃から130℃で乾燥した後に800℃から1200℃で焼成し
て、表面にチタニアのセラミック層５を形成した耐熱性
３次元構造体２を作製した。その後、実施の形態１と同
様の方法でCuとVを含む触媒層３とアルカリ金属化合物
層４を形成した。なお、実施の形態１と同様の触媒調製
操作は説明を省略する。

【００８４】（実施の形態４）図４は本発明の実施の形
態４における排ガス浄化材の要部断面図である。なお、
実施の形態１乃至３で説明したものと同様のものには、
同一の符号を付して説明を省略する。

【００８５】図４において、４０は実施の形態４の排ガ
ス浄化材である。

【００８６】なお、実施の形態１乃至３と同様の触媒調
製操作は説明を省略する。

【００８７】（実施の形態５）図５は本発明の実施の形
態５における排ガス浄化材の構成図であり、図６は本実
施の形態５において排ガス流路の上流側に配設される排
ガス浄化材の要部断面図である。

【００８８】図中、５０は実施の形態５における排ガス
浄化材、６は排ガス流路の下流側に配設される実施の形
態１乃至４の排ガス浄化材、７は排ガス流路の上流側に
配設される排ガス浄化材である。矢印は排ガスの流れる
方向を示す。７は３次元構造体８とその上に形成された
多孔質のセラミック層９と以下の（１）乃至（４）の内
いずれか1の触媒１０を担持したものである。 （１）貴金属元素から選ばれる少なくとも1つの元素を
含有する触媒 （２）(a)貴金属元素と(b)アルカリ金属またはアルカリ
土類金属、希土類元素から選ばれる少なくとも１つの金
属又はその化合物を含有する触媒 （３）Cu及び／又はCoの金属又はその化合物を含有する
触媒 （４）(a)貴金属元素と(b)アルカリ金属又はアルカリ土
類金属、希土類元素から選ばれる少なくとも１つの成分
と(c)Cu及び／又はCoの金属又はその化合物とを含有す
る触媒 以下、実施の形態５の排ガス浄化材の調製方法を具体的
に説明する。

【００８９】排ガス流路の上流側に配設される排ガス浄
化材７は、アルミナの粉末等を用い、これに対して0.1
〜0.5wt％となるようにポリカルボン酸アンモニウム塩
等を溶解させた水溶液に、当該粉末等を添加し、ボール
ミルなどを用いて攪拌してアルミナのスラリーを作製す
る。得られたスラリーにコージェライト製の耐熱性３次
元構造体８を含浸した後に、真空デシケーター内を減圧
して耐熱性３次元構造体８の壁内の空気を取り除き、耐
熱性３次元構造体８の内部までスラリーを浸透させた。
次に余分なスラリーを遠心分離器で振り切り、90℃から
130℃で乾燥した後に600℃から800℃で焼成して表面に
多孔質のセラミック層９を形成した耐熱性３次元構造体
を作製した。その後、上記の（１）乃至（４）の内いず
れか１の触媒を構成する金属イオンを含む水溶液に含浸
させ、余剰の水溶液を除去した後に乾燥させる。乾燥は
100℃前後の温度に設定した電気炉に設置することによ
り行えるが、望ましくは液体窒素で瞬時に凍結した後に
減圧下で氷を昇華させることにより行う。乾燥後に500
〜700℃で焼成を行い、上記の（１）乃至（４）の内い
ずれか１の触媒を担持した実施の形態５における排ガス
浄化材７を得た。

【００９０】なお、排ガス流路の下流側に配設される排
ガス浄化材６は、実施の形態１乃至４の内いずれか１と
同様の調整操作にて作成される。

【００９１】（実施の形態６）図７は本発明の実施の形
態６における排ガス浄化装置の要部模式図である。

【００９２】図７において、６０は実施の形態６の排ガ
ス浄化装置、１１は実施の形態１乃至５で得られた排ガ
ス浄化材を収納する収納容器、１２は収納容器１１の排
ガス流路の上流側に形成され、エンジンと接続される排
ガス流入口、１３は収納容器１１の排ガス流路の下流側
に形成される排ガス排出口、１４は収納容器１１及び／
又は排ガス流入口１２とエンジンと接続される接続管の
周囲に設置された断熱手段としての保温層である。

【００９３】以上のように構成された実施の形態６の排
ガス浄化装置の動作を、以下に説明する。

【００９４】ディーゼルエンジンから排出された排ガス
は、実施の形態６の排ガス浄化装置６０の排ガス流入口
１２から流入され、排ガスに含まれるパティキュレート
は、収納容器１１に収納された排ガス浄化材に達した
後、排ガスの温度で燃焼され、CO₂などの気体になり、
収納容器１１の排ガス流路の下流側に形成された排ガス
排出口１３から排出される。また、排ガス中のCOが酸化
され、炭化水素がパティキュレートと共に燃焼されCO₂
が発生する。これらの酸化反応には熱が放出され、排ガ
スが持つ熱と共に実施の形態６の排ガス浄化装置６０が
行なう浄化反応に必要な温度を保持するための熱源とし
て用いられる。また、収納容器１１及び／又は排ガス流
入口１２とエンジンを接続する接続管の周囲に設置され
た保温層１４が、実施の形態６の排ガス浄化装置６０の
浄化反応に必要な温度を保持する。

【００９５】なお、以上の説明では、収納容器の両端に
排ガス流入口と排ガス排出口がそれぞれ設けられた例で
説明したが、その他の構造を構成したものについても同
様に実施可能である。

【００９６】

【実施例】以下、本発明を、実施例を用いて具体的に説
明する。

【００９７】（実施例１）1mol/lの硫酸銅と1mol/lの酸
化硫酸バナジウムの水溶液を2:1の比率で混合し、この
水溶液にウオールスルー型のコージェライト製ハニカム
を含浸し、余剰の水溶液を除去した後に液体窒素で瞬時
に凍結し、その後減圧下で氷を昇華させ乾燥した。次
に、このハニカムを800℃で５時間の焼成を行い、銅、
バナジウム酸化物層を形成した。

【００９８】これを1.2mol/lの硫酸セシウム水溶液に含
浸させ、余剰の水溶液を除去した後に液体窒素で瞬時に
凍結し、その後減圧下で水分を昇華させ乾燥した。その
後600℃で５時間の焼成を行いCu、V、Csを担持した実施
例１の浄化材を得た。

【００９９】（実施例２〜５）1mol/lの硫酸銅と1mol/l
の酸化硫酸バナジウムの水溶液を5:2、5:1、8:1、11:1
の比率でそれぞれ混合した水溶液中に、ウオールスルー
型のコージェライト製ハニカムを含浸し、以後実施例１
と同様の操作を行い、それぞれ実施例２〜実施例５の排
ガス浄化材を得た。

【０１００】（実施例６〜１０）1mol/lの硫酸セシウム
の水溶液にウオールスルー型のコージェライト製ハニカ
ムを含浸、余剰の水溶液を除去した後に、液体窒素で瞬
時に凍結し、その後減圧下で氷を昇華させ乾燥した。乾
燥後、800℃で５時間焼成した。以下実施例１〜５と同
様にして銅とバナジウムの比率が2:1、5:2、5:1、8:1、
11:1である銅バナジウム酸化物層を形成後、更に1.2mol
/lの硫酸セシウム水溶液に含浸させてセシウム酸化物層
を形成し、実施例６〜１０の排ガス浄化材を得た。

【０１０１】（実施例１１〜１５）チタニアの粉末に対
して0.3wt％のポリカルボン酸アンモニウム塩を溶解さ
せた水溶液にチタニア粉末を分散させたチタニアスラリ
ーを作成し、このスラリーをウオールスルー型のコージ
ェライト製のハニカムに含浸した後、減圧してハニカム
内の気泡を取り除き、コージェライト製のハニカムの内
部までスラリーを浸透させた。次に余分なスラリーを遠
心分離器を使って振り切り、120℃で5時間乾燥した後、
900℃で２時間焼成して表面に耐熱性チタニアセラミッ
ク体を形成したコージェライト製のハニカムを作製し
た。このコージェライト製ハニカムを用いて、実施例１
〜５と同一の方法により実施例１１〜１５の排ガス浄化
材を得た。

【０１０２】（実施例１６〜２０）チタニアの粉末に対
して0.3wt％のポリカルボン酸アンモニウム塩を溶解さ
せた水溶液にチタニア粉末を分散させたチタニアスラリ
ーを作成し、このスラリーをウオールスルー型のコージ
ェライト製のハニカムに含浸した後、減圧してハニカム
内の気泡を取り除き、コージェライト製のハニカムの内
部までスラリーを浸透させた。次に余分なスラリーを遠
心分離器を使って振り切り、120℃で5時間乾燥した後、
900℃で２時間焼成して表面に耐熱性チタニアセラミッ
ク体を形成したコージェライト製のハニカムを作製し
た。このコージェライト製ハニカムを用いて、実施例６
〜１０と同一の方法により実施例１６〜２０の排ガス浄
化材を得た。

【０１０３】（実施例２１）銅、バナジウム酸化物層
を、700℃、5時間の焼成を行なって形成する他は、実施
例１と同一の方法で実施例２１の排ガス浄化材を得た。

【０１０４】（実施例２２）銅、バナジウム酸化物層
を、900℃、5時間の焼成を行なって形成する他は、実施
例１と同一の方法で実施例２２の排ガス浄化材を得た。

【０１０５】（実施例２３）1mol/lの硫酸銅と1mol/lの
酸化硫酸バナジウムと1mol/lの硫酸コバルトの水溶液を
9:5:1の比率で混合し、この水溶液にコージェライト製
ハニカムを含浸、余剰の水溶液を除去した後に液体窒素
で瞬時に凍結し、その後減圧下で氷を昇華させ乾燥し
た。次に、800℃で5時間の焼成を行い、Cu、V、Co酸化
物層を形成した。次に、これを1.2mol/lの硫酸セシウム
水溶液に含浸し、余剰の水溶液を除去した後に液体窒素
で瞬時に凍結し、その後減圧下で水分を昇華させ乾燥し
た。その後600℃で5時間の焼成を行いCu、V、Co、Csを
担持した実施例２３の排ガス浄化材を得た。

【０１０６】（実施例２４）1mol/lの硫酸銅と1mol/lの
酸化硫酸バナジウムと1mol/lのモリブデン酸アンモニウ
ム塩の水溶液を9:5:1の比率で混合し、この水溶液にコ
ージェライト製ハニカムを含浸し、余剰の水溶液を除去
した後に液体窒素で瞬時に凍結し、その後減圧下で氷を
昇華させ乾燥した。次に800℃で５時間の焼成を行い、C
u、V、Mo酸化物層を形成した。次に、これを1.2mol/lの
硫酸セシウム水溶液に含浸させ、余剰の水溶液を除去し
た後に液体窒素で瞬時に凍結し、その後減圧下で水分を
昇華させ乾燥した。その後600℃で５時間焼成し、Cu、
V、Mo、Csを担持した実施例２４の排ガス浄化材を得
た。

【０１０７】（実施例２５）1mol/lの硫酸銅と1mol/lの
酸化硫酸バナジウムと1mol/lの硫酸マンガンの水溶液を
9:5:1の比率で混合し、この水溶液にコージェライト製
ハニカムを含浸、余剰の水溶液を除去した後に液体窒素
で瞬時に凍結し、その後減圧下で水分を昇華させ乾燥し
た。次に800℃で５時間の焼成を行い、Cu、V、Mn酸化物
層を形成した。次にこれを1.2mol/lの硫酸セシウム水溶
液に含浸させ、余剰の水溶液を除去した後に液体窒素で
瞬時に凍結し、その後減圧下で水分を昇華させ乾燥し
た。その後600℃で5時間の焼成を行いCu、V、Mn、Csを
担持した実施例２５の排ガス浄化材を得た。

【０１０８】（実施例２６）γ-Al₂O₃の粉末と、これに
対して0.2wt％となるようにポリカルボン酸アンモニウ
ム塩を溶解させた水溶液とを用いてボールミルにて24時
間混合し、γ-Al₂O₃スラリーを作製した。得られたスラ
リーにフロースルー型のコージェライト製のハニカムを
含浸した後に、減圧してハニカム内の気泡を取り除きハ
ニカムの内部までスラリーを浸透させた。次に余分なス
ラリーを遠心分離器を利用し振り切って、120℃で5時間
乾燥した後、900℃で2時間焼成して表面に耐熱性多孔質
体を形成したフロースルー型のハニカムを作製した。こ
のフロースルー型のハニカムを用いて、ヘキサクロロ白
金酸アンモニウム塩を0.5mol/lになるように溶解した水
溶液に含浸し、余剰の水溶液を除去した後に、液体窒素
で瞬時に凍結し、その後減圧下で水分を昇華させ乾燥し
た。次に600℃で5時間焼成を行い、Ptを担持したフロー
スルー型のハニカムを作製した。

【０１０９】更に1mol/lの硫酸セシウムと硫酸銅と酸化
硫酸バナジウムを1.2:1:2になるように混合した水溶液
に、ウオールスルー型のコージェライト製のハニカムを
含浸させ余剰の水溶液を除去した後に液体窒素で瞬時に
凍結し、減圧下で水分を昇華させ乾燥した。その後700
℃で5時間焼成を行いCu、V、Csを担持したウオールスル
ー型のハニカムを作製した。

【０１１０】これらの２種のハニカムを排ガス流路の上
流側にPtを担持したフロースルー型のハニカムを、その
下流側にCs、Cu、Vを担持したウオールスルー型のハニ
カムを設置した実施例２６の排ガス浄化材を得た。

【０１１１】（実施例２７）実施例２６と同様にしてPt
を担持したフロースルー型のハニカムを作製した。さら
に、実施例１と同様にしてCs、Cu、Vを担持したウオー
ルスルー型のハニカムを作製した。

【０１１２】これらの２種のハニカムを排ガス流路の上
流側にPtを担持したフロースルー型のハニカムを、その
下流側にCs、Cu、Vを担持したウオールスルー型のハニ
カムを設置した実施例２７の排ガス浄化材を得た。

【０１１３】（実施例２８）実施例２６と同様の方法で
表面に耐熱性多孔質体を形成したフロースルー型のコー
ジェライト製のハニカムを作製した後に、0.5mol/lのヘ
キサクロロ白金酸アンモニウム塩と炭酸セシウムを8:1
になるように溶解した水溶液に含浸し、余剰の水溶液を
除去した後に、液体窒素で瞬時に凍結した後、減圧下で
水分を昇華させ乾燥した。次に600℃で5時間焼成を行
い、PtとCs元素を担持したフロースルー型のハニカムを
作製した。更に実施例１と同様にしてCs、Cu、Vを担持
したウオールスルー型のハニカムを作製した。

【０１１４】これらの２種のハニカムを排ガス流路の上
流側にPtとCsを担持したフロースルー型のハニカムを、
その下流側にCs、Cu、Vを担持したウオールスルー型の
ハニカムを設置した実施例２８の排ガス浄化材を得た。

【０１１５】（実施例２９）実施例２６と同様の方法で
表面に耐熱性多孔質体を形成したフロースルー型のコー
ジェライト製のハニカムを作製した後に、0.5mol/lのヘ
キサクロロ白金酸アンモニウム塩と炭酸セシウムと炭酸
ランタンを8:1:1になるように溶解した水溶液に含浸
し、余剰の水溶液を除去後、液体窒素で瞬時に凍結し、
減圧下で水分を昇華させ乾燥した。次に600℃で5時間焼
成を行い、Pt、Cs、Laを担持したフロースルー型のハニ
カムを作製した。さらに実施例１と同様にして、Cs、C
u、Vを担持したウオールスルー型のハニカムを作製し
た。

【０１１６】これらの２種のハニカムを排ガス流路の上
流側にPt、Cs、Laを担持したフロースルー型のハニカム
を配設し、その下流側にCs、Cu、Vを担持したウオール
スルー型のハニカムを配設した実施例２９の排ガス浄化
材を得た。

【０１１７】（実施例３０）実施例２６と同様の方法で
表面に耐熱性多孔質体を形成したフロースルー型のコー
ジェライト製のハニカムを作製した後に、0.5mol/lのヘ
キサクロロ白金酸アンモニウム塩と炭酸バリウムと炭酸
ランタンを8:0.5:1になるように溶解した水溶液に含浸
し、余剰の水溶液を除去した後に、液体窒素で瞬時に凍
結し、その後減圧下で水分を昇華させ乾燥した。次に60
0℃で5時間の焼成を行い、Pt、Ba、Laを担持したフロー
スルー型のハニカムを作製した。さらに実施例１と同様
にしてCs、Cu、Vを担持したウオールスルー型のハニカ
ムを作製した。

【０１１８】これらの２種のハニカムを排ガス流路の上
流側にPt、Ba、Laを担持したフロースルー型のハニカム
を配設し、その下流側にCs、Cu、Vを担持したウオール
スルー型のハニカムを配設した実施例３０の浄化材を得
た。

【０１１９】（実施例３１）実施例２６と同様の方法で
表面に耐熱性多孔質体を形成したフロースルー型のコー
ジェライト製のハニカムを作製した後に、0.5mol/lの硝
酸銅水溶液に含浸し、余剰の水溶液を除去した後に、液
体窒素で瞬時に凍結し、その後減圧下で水分を昇華させ
乾燥した。次に600℃で5時間焼成を行い、Cuを担持した
フロースルー型のハニカムを作製した。さらに実施例１
と同様にしてCs、Cu、Vを担持したウオールスルー型の
ハニカムを作製した。

【０１２０】これらの２種のハニカムを排ガス流路の上
流側にCuを担持したフロースルー型のハニカムを配設
し、その下流側にCs、Cu、Vを担持したウオールスルー
型のハニカムを配設した実施例３１の排ガス浄化材を得
た。

【０１２１】（実施例３２）実施例２６と同様の方法で
表面に耐熱性多孔質体を形成したフロースルー型のコー
ジェライト製のハニカムを作製した後に、0.5mol/lの硝
酸銅と硝酸コバルトを8:0.5になるように溶解した水溶
液に含浸し、余剰の水溶液を除去した後、液体窒素で瞬
時に凍結し、その後減圧下で水分を昇華させ乾燥した。
次に600℃で5時間焼成を行い、Cu、Coを担持したフロー
スルー型のハニカムを作製した。さらに実施例１と同様
にしてCs、Cu、Vを担持したウオールスルー型のハニカ
ムを作製した。

【０１２２】これらの２種のハニカムを排ガス流路の上
流側にCu、Coを担持したフロースルー型のハニカムを配
設し、その下流側にCs、Cu、Vを担持したウオールスル
ー型のハニカムを設置した実施例３２の浄化材を得た。

【０１２３】（実施例３３）実施例２６と同様の方法で
表面に耐熱性多孔質体を形成したフロースルー型のコー
ジェライト製のハニカムを作製した後に、0.5mol/lの硝
酸コバルトを溶解した水溶液に含浸し、余剰の水溶液を
除去した後に、液体窒素で瞬時に凍結し、減圧下で水分
を昇華させ乾燥した。次に600℃で5時間焼成を行い、Cu
を担持したフロースルー型のハニカムを作製した。さら
に実施例１と同様にしてCs、Cu、Vを担持したウオール
スルー型のハニカムを作製した。

【０１２４】これらの２種のハニカムを排ガス流路の上
流側にCoを担持したフロースルー型のハニカムを配設
し、その下流側にCs、Cu、Vを担持したウオールスルー
型のハニカムを設置した実施例３３の浄化材を得た。

【０１２５】（実施例３４）実施例２６と同様の方法で
表面に耐熱性多孔質体を形成したフロースルー型のコー
ジェライト製のハニカムを作製した後に、0.5mol/lのヘ
キサクロロ白金酸アンモニウム塩と炭酸セシウムと炭酸
ランタンと硝酸銅を6:1:1:4になるように溶解した水溶
液に含浸し、余剰の水溶液を除去した後に、液体窒素で
瞬時に凍結し、減圧下で水分を昇華させ乾燥した。次に
600℃で5時間の焼成を行い、Pt、Cs、La、Cuを担持した
フロースルー型のハニカムを作製した。さらに実施例１
と同様にしてCs、Cu、Vを担持したウオールスルー型の
ハニカムを作製した。

【０１２６】これらの２種のハニカムを排ガス流路の上
流側にPt、Cs、La、Cuを担持したフロースルー型のハニ
カムを配設し、その下流側にCs、Cu、Vを担持したウオ
ールスルー型のハニカムを配設した実施例３４の排ガス
浄化材を得た。

【０１２７】（比較例１、２）1mol/lの硫酸銅と1mol/l
の酸化硫酸バナジウムの水溶液を0.3:1及び13:1の比率
で混合した他は、実施例１と同様の方法により作成した
比較例１、２の排ガス浄化材を得た。

【０１２８】（比較例３、４）硫酸セシウム1mol/lの水
溶液にコージェライト製ハニカムを含浸、余剰の水溶液
を除去した後に、乾燥を行った。乾燥後、800℃で5時間
焼成した。以下比較例１、２と同様にして銅とバナジウ
ムの層を形成後、更に硫酸セシウム層を形成して実施例
３、４の浄化材を得た。

【０１２９】（比較例５、６）チタニアの粉末と、これ
に対して0.3wt％のポリカルボン酸アンモニウム塩を溶
解させた水溶液と、を混合してチタニアスラリーを作成
した。ウオールスルー型のコージェライト製のハニカム
をスラリーに含浸した後、減圧してハニカム内の気泡を
取り除き、コージェライト製のハニカムの内部までスラ
リーを浸透させた。次に余分なスラリーを遠心分離器を
利用し振り切って、120℃で5時間乾燥したのち、900℃
で2時間焼成して表面に耐熱性セラミック体を形成した
コージェライト製のハニカムを作製した。このコージェ
ライト製ハニカムを用いて比較例１、２と同一の方法で
比較例５、６の排ガス浄化材を得た。

【０１３０】（比較例７、８）チタニアの粉末と、これ
に対して0.3wt％のポリカルボン酸アンモニウム塩を溶
解させた水溶液とを混合し、チタニアスラリーを作成し
た。ウオールスルー型のコージェライト製のハニカムを
スラリーに含浸した後、減圧してハニカム内の気泡を取
り除き、コージェライト製のハニカムの内部までスラリ
ーを浸透させた。次に余分なスラリーを遠心分離器を利
用し振り切って、120℃で5時間乾燥した後、900℃で2時
間焼成して表面に耐熱性セラミックス体を形成したコー
ジェライト製のハニカムを作製した。このコージェライ
ト製ハニカムを用いて、比較例３、４と同一の方法で実
施例７、８の排ガス浄化材を得た。

【０１３１】（比較例９）1mol/lの硫酸銅と0.5mol/lの
酸化硫酸バナジウムと1mol/lの硫酸セシウムを溶解した
水溶液にコージェライト製ハニカムを含浸し、余剰の水
溶液を除去した後に、液体窒素で瞬時に凍結し減圧下で
水分を昇華させ乾燥した。次いで800℃で5時間焼成を行
いCu、V、Csを同時に担持した比較例９の排ガス浄化材
を得た。

【０１３２】（比較例１０）実施例２６と同様にしてPt
を担持したフロースルー型の３次元構造体を作製した。
次に、チタニアの粉末と、これに対して0.3wt％となる
ようにポリカルボン酸アンモニウム塩を溶解させた水溶
液とを混合してチタニアスラリーを作成した。ウオール
スルー型のコージェライト製のハニカムをスラリーに含
浸した後、減圧してハニカム内の気泡を取り除き、コー
ジェライト製のハニカムの内部までスラリーを浸透させ
た。次に余分なスラリーを遠心分離器を利用し振り切っ
て、120℃で5時間乾燥した後、900℃で2時間焼成して表
面に耐熱性セラミックス体を形成したウオールスルー型
のコージェライト製のハニカムを作製した。このウオー
ルスルー型のコージェライト製のハニカムをヘキサクロ
ロ白金酸アンモニウム塩を0.5mol/lになるように溶解し
た水溶液に含浸し、余剰の水溶液を除去した後に、液体
窒素で瞬時に凍結し減圧下で水分を昇華させ乾燥した。
次に600℃で5時間焼成を行い、Ptを担持したフロースル
ー型のハニカムを作製した。以上により得られたフロー
スルー型の３次元構造体を排ガス流路の上流側に配設
し、ウオールスルー型のハニカムをこの下流側に配設し
て、比較例１０の排ガス浄化材を得た。

【０１３３】（評価例１）パティキュレートの燃焼活性
を調べるのに先だって、安定化させた触媒活性を比較す
るために、まず、調製した各排ガス浄化材をSO₂ 400pp
m、O₂ 1％（残りN₂）の500℃のガス中に1昼夜放置する
前処理を行なった。

【０１３４】次に、ディーゼルエンジンより排出された
パティキュレートをセラミックス製のフィルタで捕集
し、これをエタノール中に懸濁させて、エアーブラシで
10mm×10mm×30mmの大きさの実施例１〜２０及び比較例
１〜９の排ガス浄化材の外周部にパティキュレート量が
約0.005g/mm²となるように吹き付けた。これを乾燥させ
た後に、ガスを流通できる電気炉に入れて、380℃の条
件下でCO200ppm、O₂1.5％（残りN₂）の混合ガスを流し
て反応させ、反応開始1時間までのパティキュレートの
燃焼率を調べた。結果を（表１）および（表２）に示
す。

【０１３５】

【表１】

【０１３６】

【表２】

【０１３７】（表１）および（表２）から、遷移金属元
素とアルカリ金属元素を同時に担持した排ガス浄化材に
比べて、CuとV元素を担持させた後にアルカリ金属元素
を担持させた排ガス浄化材は、パティキュレートに対す
る高い燃焼活性を示し、CuとVの比がCu/V＝0.4〜12の場
合に特に高い活性を呈することが確認された。

【０１３８】（評価例２）評価例１と同一の方法にて実
施例２１、２２及び比較例１１、１２の排ガス浄化材を
用いてパティキュレートの燃焼率を調べた。結果を（表
３）に示す。

【０１３９】

【表３】

【０１４０】（表３）の比較例１１、１２の結果と比べ
実施例２１、２２及び（表１）の実施例１の結果から、
CuとVの焼成温度は、700〜900℃が有効であることが確
認された。

【０１４１】（評価例３）評価例１と同様の方法で、実
施例１及び２３〜２５の排ガス浄化材におけるパティキ
ュレートの燃焼率を調べた。結果を（表４）に示す。

【０１４２】

【表４】

【０１４３】（表４）から、実施例１の触媒に、CO、M
o、Mnを添加した場合に、パティキュレートに対する高
い燃焼活性を示すことが確認された。

【０１４４】（評価例４）評価例１と同様に前処理を行
った後、100℃〜500℃まで制御できる電気ヒーターを取
り付けた収納容器内に実施例２６〜３４及び比較例１０
の排ガス浄化材を設置した。

【０１４５】この収納容器の排ガス流入口から、ディー
ゼルエンジンより排出される排ガスの一部を導入した。
収納容器の温度を200℃から500℃まで上昇させて排ガス
浄化材による圧力損失の度合いを調べた。

【０１４６】触媒が機能しないと排ガス中のパティキュ
レートが排ガス浄化材を構成するウオールスルー型のハ
ニカム表面に堆積し、背圧が上昇する。この背圧の上昇
の度合いによりパティキュレートに対する触媒の活性度
を評価することができる。さらに排ガス浄化材の入り口
と出口のガスのCOとNO_X濃度から、これらのガス成分に
対する浄化率も併せて評価した。結果を（表５）に示
す。

【０１４７】

【表５】

【０１４８】（表５）から、実施例１を配設した排ガス
流路の上流側に、以下の触媒を有する排ガス浄化材を配
設した場合に、パティキュレートに対する燃焼活性とCO
とNO _Xの浄化率が高くなることが確認された。 （１）貴金属元素から選ばれる少なくとも1つの元素を
含有する触媒 （２）(a)貴金属元素と(b)アルカリ金属又はアルカリ土
類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも1つの金
属又はその化合物を含有する触媒 （３）Cu及び／又はCoの金属又はその化合物を含有する
触媒 （４）(a)貴金属元素と(b)アルカリ金属又はアルカリ土
類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも1つの金
属又はその化合物と(c)Cu及び／又はCoの金属又はその
化合物を含有する触媒

【０１４９】

【発明の効果】以上のように、本発明の排ガス浄化材と
その調製方法及びこれを用いた排ガス浄化装置によれ
ば、以下のような有利な効果が得られる。

【０１５０】本発明の請求項１に記載の発明によれば、 （１）高い活性を示すCu及びVの化合物を含有する触媒
を担持した排ガス浄化材を提供することができる。 （２）排ガス浄化材の製造工程において、Cu及びVの化
合物を含有する層とアルカリ金属の化合物を含有する層
とを別々に焼成するために、両者の焼成時の反応による
性能劣化が抑制でき、高い活性を有する排ガス浄化材を
提供することができる。 （３）Cu及びVの化合物を含有する層の上にアルカリ金
属の化合物を含有する層が形成されているため、反応に
望ましい触媒構成が得られ、パティキュレートの燃焼効
率の高い排ガス浄化材を提供できる。

【０１５１】本発明の請求項２に記載の発明によれば、
請求項１の効果に加え、耐熱性３次元構造体とCu及びV
の化合物を含有する層とが、アルカリ金属の化合物を含
有する層によって隔てられているので、耐熱性３次元構
造体とCu及びVの化合物を含有する層との反応による触
媒の性能劣化を抑制でき、高い活性を有する排ガス浄化
材を提供することができる。

【０１５２】本発明の請求項３に記載の発明によれば、
請求項１又は２の効果に加え、耐熱性３次元構造体の表
面に形成されたセラミック粒子による凹凸の上に形成さ
れた触媒表面も凹凸を有するため、パティキュレートと
の接点が増大し、高い活性を有する排ガス浄化材を提供
することができる。

【０１５３】本発明の請求項４に記載の発明によれば、
請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、高い活性
を有する触媒組成が得られ、優れた排ガス浄化材を提供
することができる。

【０１５４】本発明の請求項５乃至１２に記載の発明に
よれば、 （１）２種の浄化材の相互作用により、パティキュレー
トの燃焼効率の高い排ガス浄化材を提供することができ
る。 （２）排ガス中のパティキュレートだけでなく、パティ
キュレートと共存する未燃焼の炭化水素、一酸化炭素や
窒素酸化物の浄化効率も高い排ガス浄化材を提供するこ
とができる。

【０１５５】本発明の請求項１３に記載の発明によれ
ば、望ましい構造を有するCu及びV化合物が得られ、効
率良くパティキュレートを燃焼できる排ガス浄化材の調
製方法を提供することができる。

【０１５６】本発明の請求項１４に記載の発明によれ
ば、簡単な構造でエンジンの走行条件下で到達する温度
域でパティキュレートを安定して良好に着火燃焼できる
コスト性に優れた排ガス浄化装置を提供できる。

【０１５７】本発明の請求項１５に記載の発明によれ
ば、請求項１４の効果に加え、断熱手段によって排ガス
浄化材に流入する排ガスと触媒部の温度低下が防止され
るため、触媒活性の高い排ガス浄化装置を提供できる。

【０１５８】本発明の請求項１６に記載の発明によれ
ば、請求項１５の効果に加え、エンジン燃焼部からの排
ガスの温度低下が防止されるので、触媒活性の高い排ガ
ス浄化装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における排ガス浄化材の
要部断面図

【図２】本発明の実施の形態２における排ガス浄化材の
要部断面図

【図３】本発明の実施の形態３における排ガス浄化材の
要部断面図

【図４】本発明の実施の形態４における排ガス浄化材の
要部断面図

【図５】本発明の実施の形態５における排ガス浄化装置
の要部模式図

【図６】本実施の形態５において排ガス流路の上流側に
配設される排ガス浄化材の要部断面図

【図７】本発明の実施の形態６における排ガス浄化装置
の要部模式図

【符号の説明】

１ 実施の形態１の排ガス浄化材 ２ 耐熱性３次元構造体 ３ CuとVを含む触媒層 ４ アルカリ金属化合物 ４ａ アルカリ金属化合物 ５ 耐熱性のセラミック層 ６ 排ガス流路の下流側に配設される実施の形態１乃至
４の排ガス浄化材 ７ 排ガス流路の上流側に配設される排ガス浄化材 ８ ３次元構造体 ９ 多孔質のセラミック層 １０ 触媒層 １１ 収納容器 １２ 排ガス流入口 １３ 排ガス排出口 １４ 保温材 ２０ 実施の形態２の排ガス浄化材 ３０ 実施の形態３の排ガス浄化材 ４０ 実施の形態４の排ガス浄化材 ５０ 実施の形態５の排ガス浄化装置 ６０ 実施の形態６の排ガス浄化装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 23/75 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１Ａ 23/89 3/24 Ｅ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ 3/28 ３０１Ｓ ３２１ Ｂ０１Ｊ 23/84 ３０１Ａ 3/24 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０４Ａ 3/28 ３０１ １０４Ｂ Ｂ０１Ｊ 23/74 ３１１Ａ (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 (72)発明者 井上 雅博 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 EA01 3G091 AB13 BA01 BA13 BA14 BA15 BA19 GA07 GA20 GB01W GB02W GB03W GB04W GB05W GB10X GB17X HA08 HA14 HA25 HB01 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 BA03X BA07X BA14X BA18X BA23X BA26X BA28X BA30X BA35X BA37X BA41X BB02 CC32 CC46 4G069 AA03 BA04B BC01A BC06B BC08A BC08B BC31A BC31B BC38A BC38B BC54A BC54B BC59A BC62A BC67A BC67B BC69A BC69B CA03 CA07 CA10 CA15 CA18 DA06 EA19 FB30 FC07

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐熱性３次元構造体に担持され元素比がCu
   ／V=0.4〜12であるCu及びVの化合物を含有する第１層
   と、前記第１層に担持されアルカリ金属の化合物を含有
   する第２層と、を備えたことを特徴とする排ガス浄化
   材。
2. 【請求項２】耐熱性３次元構造体に担持されアルカリ金
   属の化合物を含有する第１層と、前記第１層に担持され
   元素比がCu／V=0.4〜12であるCu及びVの化合物を含有す
   る第２層と、前記第２層に担持されアルカリ金属の化合
   物を含有する第３層と、を備えたことを特徴とする排ガ
   ス浄化材。
3. 【請求項３】前記耐熱性３次元構造体の表面にセラミッ
   ク粒子が固着され、前記表面が凹凸にされていることを
   特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス浄化材。
4. 【請求項４】Co、Mo、Mnから選ばれる少なくとも１つの
   金属又はその化合物が、前記Cu及びVの化合物を含有す
   る層に含まれていることを特徴とする請求項１乃至３の
   内いずれか１に記載の排ガス浄化材。
5. 【請求項５】排ガス流路の上流側に配設され貴金属元素
   から選ばれる少なくとも１つの金属の化合物を担持した
   第１の耐熱性３次元構造体と、前記第１の耐熱性３次元
   構造体の下流側に配設されたアルカリ金属の化合物と、
   Cu及びVの化合物と、を担持した第２の耐熱性３次元構
   造体と、を備えていることを特徴とする排ガス浄化材。
6. 【請求項６】排ガス流路の上流側に配設され貴金属元素
   から選ばれる少なくとも１つの金属の化合物を担持した
   耐熱性３次元構造体と、前記耐熱性３次元構造体の下流
   側に配設された請求項１乃至５の内いずれか１に記載の
   排ガス浄化材と、を備えていることを特徴とする排ガス
   浄化材。
7. 【請求項７】排ガス流路の上流側に配設され(a)貴金属
   元素と(b)アルカリ金属又はアルカリ土類金属、希土類
   元素から選ばれる少なくとも１つの金属の化合物を担持
   した第１の耐熱性３次元構造体と、前記第１の耐熱性３
   次元構造体の下流側に配設されたアルカリ金属の化合物
   と、元素比がCu／V=0.4〜12であるCu及びVの化合物と、
   を担持した第２の耐熱性３次元構造体と、を備えている
   ことを特徴とする排ガス浄化材。
8. 【請求項８】排ガス流路の上流側に配設され(a)貴金属
   元素と(b)アルカリ金属又はアルカリ土類金属、希土類
   元素から選ばれる少なくとも１つの金属の化合物を担持
   した耐熱性３次元構造体と、前記耐熱性３次元構造体の
   下流側に配設された請求項１乃至５の内いずれか１に記
   載の排ガス浄化材と、を備えていることを特徴とする排
   ガス浄化材。
9. 【請求項９】排ガス流路の上流側に配設されCu及び／又
   はCoの化合物を担持した第１の耐熱性３次元構造体と、
   前記第１の耐熱性３次元構造体の下流側に配設されアル
   カリ金属の化合物と、元素比がCu／V=0.4〜12であるCu
   及びVの化合物と、を担持した第２の耐熱性３次元構造
   体と、を備えていることを特徴とする排ガス浄化材。
10. 【請求項１０】排ガス流路の上流側に配設されCu及び／
    又はCoの化合物を担持した耐熱性３次元構造体と、前記
    耐熱性３次元構造体の下流側に配設された請求項１乃至
    ５の内いずれか１に記載の排ガス浄化材と、を備えてい
    ることを特徴とする排ガス浄化材。
11. 【請求項１１】排ガス流路の上流側に配設され(a)貴金
    属元素と(b)アルカリ金属又はアルカリ土類金属、希土
    類元素から選ばれる少なくとも１つの金属の化合物と
    (c)Cu及び／又はCoの化合物を担持した第１の耐熱性３
    次元構造体と、前記第１の耐熱性３次元構造体の下流側
    に配設されアルカリ金属の化合物と、元素比がCu／V=0.
    4〜12であるCu及びVの化合物と、を担持した第２の耐熱
    性３次元構造体と、を備えていることを特徴とする排ガ
    ス浄化材。
12. 【請求項１２】排ガス流路の上流側に配設され(a)貴金
    属元素と(b)アルカリ金属又はアルカリ土類金属、希土
    類元素から選ばれる少なくとも１つの金属の化合物と
    (c)Cu及び／又はCoの化合物を担持した耐熱性３次元構
    造体と、前記耐熱性３次元構造体の下流側に配設された
    請求項１乃至５の内いずれか１に記載の排ガス浄化材
    と、を備えていることを特徴とする排ガス浄化材。
13. 【請求項１３】前記Cu及びVの化合物の焼成温度が、700
    〜900℃であることを特徴とする請求項１乃至１２の内
    いずれか１に記載の排ガス浄化材の調製方法。
14. 【請求項１４】請求項１乃至１２の内いずれか１に記載
    の排ガス浄化材と、前記排ガス浄化材を収納する容器
    と、前記容器に形成された排ガス流入口と、前記容器に
    形成された排ガス流出口と、を備えたことを特徴とする
    排ガス浄化装置。
15. 【請求項１５】断熱手段が、前記容器及び／又は前記容
    器の排ガス流入口と、前記排ガス流入口とエンジンとが
    接続される接続管と、に配設されていることを特徴とす
    る請求項１４に記載の排ガス浄化装置。
16. 【請求項１６】前記容器が、エンジンマニホールドに近
    接して配設されていることを特徴とする請求項１５に記
    載の排ガス浄化装置。