JP2002102704A - 排ガス浄化触媒及びそれを用いた排ガス浄化材 - Google Patents
排ガス浄化触媒及びそれを用いた排ガス浄化材Info
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Abstract
除去できる、排ガス浄化性能に優れた排ガス浄化触媒の
提供、および、パティキュレートを完全に燃焼除去する
ことができ、耐久性、経済性に極めて優れた排ガス浄化
材を提供する。 【解決手段】 Ta2O5、Nb2O5、WO3、SnO2、
SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO2から選択される
少なくとも1種の無機酸化物と、前記無機酸化物に担持
されたPt、Pd、Rh、Ruから選択される少なくと
も1種の貴金属とを有する第1の触媒と、Cu、Mn、
Co、V、Mo、Wから選択される少なくとも1種の遷
移金属の酸化物と、Li、Na、K、Rb、Csから選
択される少なくとも1種のアルカリ金属の硫酸塩との混
合物とを有する第2の触媒と、を含有する。
Description
関、特に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)等の有害成分
を浄化する排ガス浄化触媒及びそれを用いた排ガス浄化
材に関する。
厳しい規制に伴い、技術が進歩し、排ガス中に含まれる
有害物質は確実に減少しつつあるが、ディーゼルエンジ
ンについては、有害成分が主としてパティキュレートと
して排出されるという特殊性から、法規制および技術の
開発がガソリンエンジンに比べ、遅れているのが現状で
ある。
エンジンから排出さ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く、しかも、パ
ティキュレートにはベンツピレン等の発癌性物質が含ま
れていることが明らかとなり、人体への影響が大きな問
題となってきている。このため、ディーゼルエンジンか
ら排出されるパティキュレート排出規制がますます強化
され、それに伴い、パティキュレートを効率よく除去で
きる排ガス浄化触媒および排ガス浄化材が待望されてい
る。
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を用いて排ガス中のパティキュレー
トを捕集し、背圧が上昇した後、バーナーや電気ヒータ
ー等の加熱手段で排ガス浄化体を加熱し、堆積したパテ
ィキュレートを燃焼させ、炭酸ガスに変えて外部に放出
する方法がある。
ュレートの燃焼温度が高温であり、捕集したパティキュ
レートを燃焼除去し、フィルターを再生するために多量
のエネルギーが必要となるという問題点を有していた。
また、高温域での燃焼とその反応熱によりフィルターの
溶損や割れを生じるという問題点を有していた。更に、
特殊な装置を必要とするため、浄化装置としての大型
化、高コスト化が生じるという問題点を有していた。
り燃焼反応を行わせ、ヒーター等を用いないで排ガス中
で排ガスの温度で燃焼再生を行う方法がある。
の3次元構造体に金属酸化物等からなる排ガス浄化用触
媒を担持させたものがあるが、ここで捕集されたパティ
キュレートは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。
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、排ガス浄化装置の構成を簡単に
することができる。
を担持した排ガス浄化材についても、排ガス温度でパテ
ィキュレートを十分に燃焼す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。従って、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触媒および排ガ
ス浄化材の開発が望まれている。
やバナジウム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。
(以下、イ号公報という)には、銅及びその化合物から
選ばれる少なくとも一つと、複数の酸化状態を取り得る
金属及びその化合物から選ばれる少なくとも一つとを組
み合わせてなるパティキュレート浄化用触媒が開示され
ている。
ロ号公報という)には、バナジウム及びバナジウム化合
物から選ばれる少なくとも一つからなる排ガス中のパテ
ィキュレート浄化用触媒等が開示されている。
公報という)には、銅、マンガン、モリブテン等の金属
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
ス浄化用触媒およびその製法が開示されている。
来の排ガス浄化触媒および排ガス浄化材は、以下のよう
な課題を有していた。
ガス浄化触媒は、排ガス浄化用触媒の触媒活性が、排ガ
ス温度の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ず、加熱手段
との併用が不可欠という問題点を有していた。
は、排ガス浄化用触媒の構成において、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)に担持させている。遷移金属と貴
金属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
問題点を有していた。
で、パティキュレート燃焼に際して高い触媒活性を有
し、それぞれの触媒特性を十分に発揮できるとともに、
排ガス温度でパティキュレートを十分に燃焼除去でき
る、排ガス浄化性能に優れた排ガス浄化触媒の提供、お
よび、パティキュレートを完全に燃焼除去することがで
き、耐久性、経済性に極めて優れた排ガス浄化材を提供
することを目的とする。
め、本発明の排ガス浄化触媒は、Ta2O5、Nb2O5、
WO3、SnO2、SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO
2から選択される少なくとも1種の無機酸化物と前記無
機酸化物に担持されたPt、Pd、Rh、Ruから選択
される少なくとも1種の貴金属とを有する第1の触媒
と、Cu、Mn、Co、V、Mo、Wから選択される少
なくとも1種の遷移金属の酸化物とLi、Na、K、R
b、Csから選択される少なくとも1種のアルカリ金属
の硫酸塩との混合物とを有する第2の触媒と、を含有す
る構成を有している。
物からなる第1の触媒の作用により、パティキュレート
中のSOF成分を燃焼させるとともに、遷移金属の酸化
物とアルカリ金属の硫酸塩との混合物からなる第2の触
媒の作用により、パティキュレート中のカーボン成分を
燃焼させることができ、パティキュレートを完全に除去
することが可能となる。
第2の触媒が含有されるため、ディーゼル排ガス中のパ
ティキュレートをより低温で燃焼させ、排ガスを浄化す
ることができる。
浄化材は、排ガスの流れ方向の上流側に配置された、耐
熱性を有する3次元構造体と前記3次元構造体に担持さ
れた前記第1の触媒とを有する第1の浄化材と、排ガス
の流れ方向の下流側に配置された、耐熱性を有する3次
元構造体と前記3次元構造体に担持された前記第2の触
媒とを有する第2の浄化材と、を備えた構成を有してい
る。
くし、排ガス中のパティキュレートとの接点を増加さ
せ、パティキュレートを効率的かつ安定的に燃焼除去す
るとともに、排ガス中に共存する一酸化炭素、窒素酸化
物、炭化水素等も低減することができる。
るような熱による触媒同士の反応を防ぎ、各々異なる触
媒特性を十分に発揮させることができるとともに、触媒
活性の劣化を防いで耐久性を高めることができる。
浄化触媒は、Ta2O5、Nb2O5、WO3、SnO2、S
iO2、TiO2、Al2O3、ZrO2から選択される少
なくとも1種の無機酸化物と前記無機酸化物に担持され
たPt、Pd、Rh、Ruから選択される少なくとも1
種の貴金属とを有する第1の触媒と、Cu、Mn、C
o、V、Mo、Wから選択される少なくとも1種の遷移
金属の酸化物とLi、Na、K、Rb、Csから選択さ
れる少なくとも1種のアルカリ金属の硫酸塩との混合物
とを有する第2の触媒と、を含有する構成を有してい
る。
なる第1の触媒により、排ガスのパティキュレート中の
SOF成分を燃焼させ、遷移金属の酸化物とアルカリ金
属の硫酸塩との混合物からなる第2の触媒により、パテ
ィキュレート中のカーボン成分を燃焼させることができ
る。
第2の触媒が含有されるため、ディーゼル排ガス中のパ
ティキュレートをより低温で燃焼させ、排ガスを浄化す
ることができる。
a2O5、Nb2O5、WO3、SnO2、SiO2、Ti
O2、Al2O3、ZrO2から選択される少なくとも1種
の無機酸化物を用いるので、第1の触媒の表面積が大き
くなり、その結果、パティキュレートとの接点が増加す
るので、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。
で、パティキュレートと共存する排ガス中の一酸化炭
素、窒素酸化物、炭化水素等も低減することができ、大
気汚染による公害を防止することができる。
トを燃焼除去することができるので、加熱手段を別途排
ガス浄化装置内に配置する必要がなく、装置の小型化を
実現することができる。
2O5、Nb2O5、WO3、SnO2、SiO2、TiO2、
Al2O3、ZrO2が挙げられるが、その中の1種ある
いは2種以上を使用してもよい。
挙げられるが、その中の1種あるいは2種以上を使用し
てもよい。
Mo、Wが挙げられるが、その中の1種あるいは2種以
上のいずれの酸化物であってもよい。
b、Csが挙げられるが、その中の1種あるいは2種以
上のいずれの硫酸塩であってもよい。
特に制限されることなく、任意の方法が用いられるが、
例えば、貴金属塩の水溶液に粉末状の無機酸化物を加え
てスラリー化し、これをコールドエバポレーターにより
蒸発乾固させる方法等が用いられる。
は、請求項1において、排ガスの流れ方向の上流側に配
置された前記第1の触媒と、排ガスの流れ方向の下流側
に配置された前記第2の触媒と、を備えた構成を有して
いる。
以下の作用が得られる。
機酸化物からなる第1の触媒と、遷移金属の酸化物とア
ルカリ金属の硫酸塩との混合物からなる第2の触媒を分
離させて配設することにより、パティキュレート燃焼時
等にみられるような熱による触媒同士の反応を防ぎ、各
々異なる触媒特性を十分に発揮させることができるとと
もに、触媒活性の劣化を防いで耐久性を高めることがで
きる。
することによって、貴金属の必要量を減少させ、極めて
低いコストで排ガス浄化触媒を製造することができ、経
済性に優れる。
金属の硫酸塩を含む層と、貴金属を含む触媒層を分離し
ているために、触媒合成時において、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等によ
る触媒組成の変化を防ぎ、理想的な触媒組成を容易に合
成することができる。
金属が担持された無機酸化物からなる第1の触媒によ
り、パティキュレート中のSOF成分を燃焼させ、排ガ
スの流れの下流側において、遷移金属の酸化物とアルカ
リ金属の硫酸塩との混合物からなる第2の触媒により、
パティキュレート中のカーボン成分を燃焼させることが
でき、パティキュレートを完全に除去することが可能と
なる。
面がSOF成分で覆われている構造をなすため、排ガス
の流れ方向の上流側であらかじめSOF成分のみを燃焼
させ、その後、排ガスの流れ方向の下流側でカーボン成
分を容易に燃焼させることができる。
性質のものであり、蓄積したパティキュレートを燃焼す
るには、通常の排ガス温度より更に高い温度で処理する
ことが要求されるが、このためのエネルギーをエンジン
もしくは電池から供給する必要がなくなり、構造上極め
て簡易となり、また、エネルギー損失を招くことを回避
できる。
は、請求項1又は2において、前記第1の触媒を形成す
る貴金属が、Ptを含有する構成を有している。
加え、以下の作用が得られる。
を含有するので、パティキュレートのカーボン成分以外
のSOF成分等を最も効率的かつ安定的に燃焼させ浄化
することができ、排ガスの浄化能力に極めて優れる。
は、請求項1乃至3の内いずれか1項において、前記第
2の触媒を形成する遷移金属の酸化物が、CuとVの複
合金属酸化物を含有する構成を有している。
れか1の作用に加え、以下の作用が得られる。
化物がCuとVの複合酸化物を含有するので、極めて高
い触媒活性を得ることができ、パティキュレートを効率
よく燃焼除去することができる。
によりパティキュレートを除去することができる。
は、請求項1乃至4の内いずれか1項において、前記第
2の触媒を形成する遷移金属の酸化物が、Cu5V
2O10,CuV2O6,Cu3V2O8から選択される少なく
とも1種の複合酸化物を含有する構成を有している。
れか1の作用に加え、以下の作用が得られる。
化物がCu5V2O10,CuV2O6,Cu3V2O8から選
択される少なくとも1種の複合酸化物を含有するので、
パティキュレートの燃焼に際して更に高い触媒活性を有
する排ガス浄化用触媒を得ることができる。
は、請求項1乃至5の内いずれか1項において、前記第
2の触媒を形成するアルカリ金属の硫酸塩が、硫酸セシ
ウムを含有する構成を有している。
れか1の作用に加え、以下の作用が得られる。
の硫酸塩が硫酸セシウムを含有するので、触媒活性を高
めパティキュレートを効率よく燃焼することができ、排
ガス浄化能力に極めて優れる。
は、請求項1乃至6の内いずれか1項において、前記第
2の触媒を形成するアルカリ金属の硫酸塩が、硫酸セシ
ウムと硫酸カリウムとの混合物を含有する構成を有して
いる。
れか1の作用に加え、以下の作用が得られる。
の硫酸塩が硫酸セシウムと硫酸カリウムとの混合物を含
有するので、パティキュレートの燃焼に際して極めて高
い触媒活性を得ることができる。
は、請求項1乃至7の内いずれか1項において、排ガス
の流れ方向の上流側に配置された、耐熱性を有する3次
元構造体と前記3次元構造体に担持された前記第1の触
媒とを有する第1の浄化材と、排ガスの流れ方向の下流
側に配置された、耐熱性を有する3次元構造体と前記3
次元構造体に担持された前記第2の触媒とを有する第2
の浄化材と、を備えた構成を有している。
れか1の作用に加え、以下の作用が得られる。
属が担持された無機酸化物からなる第1の触媒を備える
第1の浄化材を配設させ、排ガスの流れ方向の下流側
に、遷移金属の酸化物とアルカリ金属の硫酸塩との混合
物からなる第2の触媒を備える第2の浄化材を配設する
ことにより、パティキュレート燃焼時等にみられるよう
な熱による触媒同士の反応を防ぎ、各々異なる触媒特性
を十分に発揮させることができるとともに、触媒活性の
劣化を防ぎ、更には耐久性を高めることができる。
分離することによって、貴金属の必要量を減少させ、極
めて低いコストで排ガス浄化触媒を製造することがで
き、経済性に優れる。
た、第1の浄化材により、パティキュレート中のSOF
成分を燃焼させ、排ガスの流れの下流側に配設された、
第2の浄化材によりパティキュレート中のカーボン成分
を燃焼させることができ、パティキュレートを完全に除
去することが可能となる。
面がSOF成分で覆われている構造を有するため、排ガ
スの流れ方向の上流側であらかじめSOF成分のみを燃
焼させ、その後、排ガスの流れ方向の下流側でカーボン
成分を容易に燃焼させることができる。
性質のものであり、蓄積したパティキュレートを燃焼す
るには、通常の排ガス温度より更に高い温度で処理する
ことが要求されるが、このためのエネルギーをエンジン
もしくは電池から供給する必要がなくなり、構造上極め
て簡易となり、また、エネルギー損失を招くことを回避
できる。
第2の触媒が含有されるため、ディーゼル排ガス中のパ
ティキュレートをより低温で燃焼させ、排ガスを浄化す
ることができる。
a2O5、Nb2O5、WO3、SnO2、SiO2、Ti
O2、Al2O3、ZrO2から選択される少なくとも1種
の無機酸化物を用いるので、第1の触媒の表面積が大き
くなり、その結果、パティキュレートとの接点が増加
し、最も効率的かつ安定的に、第1の触媒によるパティ
キュレートの酸化性能を発揮させることができる。
で、排ガス中においてパティキュレートと共存する一酸
化炭素、窒素酸化物、炭化水素等も低減することができ
る。
トを燃焼除去することができるので、加熱手段を別途排
ガス浄化装置内に配置する必要がなく、装置の小型化を
実現することができる。
の密着性が向上するとともに、パティキュレートと排ガ
ス浄化触媒との接触性が高まり、その結果、パティキュ
レートを極めて高い効率で燃焼除去することができると
ともに、担持効率を高めることが可能となる。
ても劣化し難く、三次元構造体を通過する際にも、高効
率でパティキュレートを燃焼することができる。ここ
で、耐熱性の3次元構造体としては、金属、セラミック
等の材質が用いられる。
金属を単独、あるいは2種以上組み合わせた合金等を用
いることができる。
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、シリカ、シリカ・アルミ
ナ、アルミナ・ジルコニア等を用いることができる。
造体は、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、メタルメッシュ等が用いられるが、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。
造体としては、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用いられるが、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。
あるいは第2の触媒を担持させる方法は、特に制限され
ることなく、任意の方法が用いられるが、例えば、含浸
方法、ウォッシュコート方法等の方法がある。
は、請求項1乃至7の内いずれか1項において、a.耐
熱性を有する3次元構造体と、b.前記3次元構造体の
うち排ガスの流れ方向の上流側に担持された前記第1の
触媒と、c.前記3次元構造体のうち排ガスの流れ方向
の下流側に担持された第2の触媒と、を備えた構成を有
している。
れか1の作用に加え、以下の作用が得られる。
を1つの3次元構造体に担持させたので、排ガス浄化材
の小型化が実現するとともに、フィルタの保持材を減ら
すことができ、コストダウンを図ることができ、経済性
に優れる。
金属、セラミック等の材質が用いられる。
金属を単独、あるいは2種以上組み合わせた合金等を用
いることができる。
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、シリカ、シリカ・アルミ
ナ、アルミナ・ジルコニア等を用いることができる。
耐熱性の3次元構造体は、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用いられるが、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。
あるいは第2の触媒を担持させる方法は、特に制限され
ることなく、任意の方法が用いられるが、例えば、含浸
方法、ウォッシュコート方法等がある。
は、請求項8に記載された排ガス浄化材のうち前記第1
の浄化材が形成される前記3次元構造体が、フロースル
ータイプのハニカム状のフィルタもしくは発泡体で形成
され、及び/又は、前記第2の浄化材が形成される前記
3次元構造体が、ウォールスルータイプのハニカム状の
フィルタもしくは発泡体で形成されている構成を有して
いる。
以下の作用が得られる。
耐熱性の3次構造体がフロースルータイプのフィルタあ
るいは発泡体で形成されるので、パティキュレート中の
カーボン成分が排ガス上流側のフィルタに捕集されるこ
となく、排ガス下流側のフィルタへ送ることができる。
みを排ガス下流側へ送り、遷移金属の酸化物とアルカリ
金属の硫酸塩との混合物からなる第2の触媒により、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
ことができ、その触媒機能が十分発揮される。
第2の浄化材が形成される3次元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した
ので、パティキュレート成分の略100%をフィルタに
捕集させることができ、捕集効率を最大にすることが可
能となる。
タあるいは発泡体で形成されているので、排ガス浄化触
媒とパティキュレートとの接触面積が増大し、パティキ
ュレートを効率よく燃焼除去することができ、排ガス浄
化能力に極めて優れた排ガス浄化材を得ることができ
る。
特に限定されないが、金属、セラミック等が用いられ
る。
を有するフォーム型フィルタ等、いずれであってもよ
い。
に限定されないが、コージェライトのセラミック発泡体
が好適に用いられる。
50個/平方インチが好ましく、より好ましくは、10
個〜30個/平方インチである。
は、請求項9に記載された排ガス浄化材が形成される前
記3次元構造体が、ウォールスルータイプのハニカム状
のフィルタもしくは発泡体で形成されている構成を有し
ている。
以下の作用が得られる。
ータイプのハニカム状のフィルタあるいは発泡体で形成
されるので、パティキュレート成分の略100%をフィ
ルタに捕集させることができ、捕集効率を最大にするこ
とが可能となる。
タあるいは発泡体で形成されているので、排ガス浄化触
媒とパティキュレートとの接触面積が増大し、パティキ
ュレートを効率よく燃焼除去することができ、排ガス浄
化能力に極めて優れた排ガス浄化材を得ることができ
る。
金属、セラミック等、特に限定されないが、コージェラ
イトのセラミックフィルタ等が好適に用いられる。
を有するフォーム型フィルタ等、いずれであってもよ
い。
に限定されないが、コージェライトのセラミック発泡体
等が好適に用いられる。
50個/平方インチが好ましく、より好ましくは、10
個〜30個/平方インチである。
ならず、耕運機、船舶、列車等の運輸機関のエンジン、
産業用エンジン、更に燃焼炉、ボイラー等のパティキュ
レート除去用として使用することができる。
1および図2を用いて説明する。
態1における排ガス浄化材の全体図である。
浄化材、2は排ガスの流れの上流側すなわち排ガスの流
入側に配設され、排ガス流路が多数形成された耐熱性を
有するコージェライト製のフロースルータイプの3次元
構造体あるいはコージェライト製のフォーム型の発泡
体、3はTa2O5、Nb2O5、WO3、SnO2、SiO
2、TiO2、Al2O3、ZrO2から選択される少なく
とも1種の無機酸化物に、Pt、Pd、Rh、Ruから
選択される少なくとも1種の貴金属が担持された第1の
触媒、4は3次元構造体2と、3次元構造体2上に担持
された第1の触媒3とからなる第1の浄化材、5は排ガ
スの流れの下流側すなわち排ガスの流出側に配設され、
排ガス流路が多数形成された耐熱性を有するコージェラ
イト製のウォールスルータイプの3次元構造体あるいは
コージェライト製のフォーム型の発泡体、6はCu、M
n、Co、V、Mo、Wから選択される少なくとも1種
の遷移金属の酸化物と、Li、Na、K、Rb、Csか
ら選択される少なくとも1種のアルカリ金属の硫酸塩と
の混合物からなる第2の触媒、7は3次元構造体5と、
3次元構造体5上に担持された第2の触媒6とからなる
第2の浄化材、8は排ガスの流れ方向である。
浄化材の骨格をなすものであり、その形状としては、ハ
ニカムタイプ等がある。
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、
シリカ、シリカ・アルミナ、アルミナ・ジルコニア等が
ある。
ス浄化材の骨格をなすものであり、その形状としては、
ハニカムタイプ等がある。
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、シリカ、シリカ・アルミナ、アルミナ・ジルコニア
等がある。
るフォーム型フィルタ等の形状がある。
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、シリカ、シリカ・アルミ
ナ、アルミナ・ジルコニア等がある。
慮してポア数で10個〜30個/平方インチが好まし
い。
貴金属塩の水溶液に粉末状の無機酸化物を加えてスラリ
ー化し、これをコールドエバポレーターにより蒸発乾固
させる方法等が用いられる。
いは第2の触媒6を担持させる方法は、含浸方法、ウォ
ッシュコート方法等が用いられる。
て、ディーゼル排ガスのパティキュレート中のSOF成
分の燃焼を促進させることができるとともに、第2の触
媒6の作用によって、ディーゼル排ガスのパティキュレ
ート中のカーボン成分の燃焼を促進させることができ、
パティキュレートの完全な燃焼除去が可能となる。
として、フロースルータイプのハニカム状のフィルタあ
るいは発泡体を用いたので、パティキュレート中のカー
ボン成分が排ガス上流側のフィルタに捕集されることな
く、排ガス下流側のフィルタへ送ることができる。
として、ウォールスルータイプのハニカム状のフィルタ
あるいは発泡体を用いたので、パティキュレート成分の
略100%をフィルタに捕集させることができ、捕集効
率を最大にすることが可能となる。
で形成されると、空隙率が大きいので、圧力損失が少な
い状態で排ガスの処理を行うことができるとともに、連
続孔を通過する際に、排ガス中のパティキュレートを確
実に捕捉し、燃焼除去することができる。
態2における排ガス浄化材の全体図である。
浄化材、10は排ガス流路が多数形成された耐熱性を有
するコージェライト製のウォールスルータイプの3次元
構造体あるいはコージェライト製の3次元方向に連続し
た孔を有するフォーム型フィルタ等の発泡体、11は3
次元構造体10のうち、排ガスの流れの上流側すなわち
排ガスの流入側に配設された、Ta2O5、Nb2O5、W
O3、SnO2、SiO 2、TiO2、Al2O3、ZrO2
から選択される少なくとも1種の無機酸化物に、Pt、
Pd、Rh、Ruから選択される少なくとも1種の貴金
属が担持された第1の触媒、12は3次元構造体10の
うち、排ガスの流れの下流側すなわち排ガスの流出側に
配設された、Cu、Mn、Co、V、Mo、Wから選択
される少なくとも1種の遷移金属の酸化物と、Li、N
a、K、Rb、Csから選択される少なくとも1種のア
ルカリ金属の硫酸塩との混合物とを含む第2の触媒、1
3は排ガスの流れ方向である。
ス浄化材の骨格をなすものであり、その形状としては、
ハニカムタイプ等がある。
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、シリカ、シリカ・アルミナ、アルミナ・ジルコニア
等がある。
るフォーム型フィルタ等の形状がある。
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、シリカ、シリカ・アルミ
ナ、アルミナ・ジルコニア等がある。
慮してポア数で10個〜30個/平方インチが好まし
い。
貴金属塩の水溶液に粉末状の無機酸化物を加えてスラリ
ー化し、これをコールドエバポレータにより蒸発乾固さ
せる方法等が用いられる。
は第2の触媒12を担持させる方法は、含浸方法、ウォ
ッシュコート方法等が用いられる。
の触媒を1つの3次元構造体に担持させたので、排ガス
浄化材の小型化が実現するとともに、フィルタの保持材
を減らすことができ、コストダウンを図ることができ、
経済性に優れる。
ル排ガスのパティキュレート中のSOF成分の燃焼を促
進させることができるとともに、第2の触媒12の作用
により、ディーゼル排ガスのパティキュレート中のカー
ボン成分の燃焼を促進させることができ、パティキュレ
ートの完全な燃焼除去が可能となる。
タイプのハニカム状のフィルタあるいは発泡体を用いた
ので、パティキュレート成分の略100%をフィルタに
捕集させることができ、捕集効率を最大にすることが可
能となる。
る訳ではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々な変更
が可能である。
る。
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℃、5hr焼成
を行い、チタニアに担持された白金触媒を得た。ここ
で、白金は金属としてチタニアに対して2重量パーセン
ト担持されている。
と、分散剤としてPOIZ−532A(花王製)168
0gをそれぞれ精製水6000gに加えた後、十分に攪
拌して、チタニア担持の白金触媒のスラリーを得た。
ースルータイプのコージェライトフィルター(NGK製
5.66インチ、100セル/インチ)を2セル×5
セル×15mmに切り出して、これを上記で得られたチ
タニア担持の白金触媒の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。その後、このフィル
ター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、フィルターを電
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白金触媒を担持し、排ガス浄化材を
製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
五水和物150.71gと、酸化硫酸バナジウム39.
34gと、アルカリ金属の硫酸塩として硫酸セシウム1
09.21gを、それぞれ2000gの精製水に溶かし
十分攪拌して、触媒溶液を得た。
ールスルータイプのコージェライトフィルター(NGK
製 5.66インチ、100セル/インチ)を2セル×
5セル×15mmに切り出して、これを上記で得られた
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、このフィルター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、フィルターを電気炉内にて700℃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、排ガス浄化材を製造し
た。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
て、フロースルータイプのコージェライトフィルター
(NGK製 5.66インチ、100セル/インチ)を
2セル×5セル×15mmに切り出し電気炉内にて60
0℃で5時間熱処理し、排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
ールスルータイプのコージェライトフィルター(NGK
製 5.66インチ、100セル/インチ)を2セル×
5セル×15mmに切り出して、これを実施例1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、このフィルター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、フィルターを電気炉内にて700℃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。
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、このフィルター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、
フィルターを電気炉内にて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白金触媒を担持し、
排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
は実施例1と同様にして、フィルターにTiO2担持のPd
触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
は実施例1と同様にして、フィルターにTiO2担持のRh
触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
は実施例1と同様にして、フィルターにTiO2担持のRu
触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
た他は実施例1と同様にして、フィルターにTiO2担持
のPd+Pd触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
は実施例1と同様にして、フィルターにTiO2担持のAu
触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
使用した他は実施例1と同様にして、フィルターにTa
2O5担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
使用した他は実施例1と同様にして、フィルターにNb
2O5担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
用した他は実施例1と同様にして、フィルターにWO3
担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
使用した他は実施例1と同様にして、フィルターにSn
O2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
を使用した他は実施例1と同様にして、フィルターにS
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
を使用した他は実施例1と同様にして、フィルターにA
l2O3担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
を使用した他は実施例1と同様にして、フィルターにZ
rO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
金触媒のスラリー溶液の代わりに、白金溶液を使用した
他は、実施例1と同様にして、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、このフィルターを真空凍結乾燥装
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、フィルターを電気炉内にて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
排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
属酸化物の代わりに、CuOを使用した他は、実施例1
と同様にして排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
属酸化物の代わりに、MnO2を使用した他は、実施例
1と同様にして排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
属酸化物の代わりに、Co3O4を使用した他は、実施例
1と同様にして排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
属酸化物の代わりに、V2O5を使用した他は、実施例1
と同様にして排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
属酸化物の代わりに、MoO3を使用した他は、実施例
1と同様にして排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
属酸化物の代わりに、WO3を使用した他は、実施例1と
同様にして排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
O2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
属酸化物の代わりに、LaMnCuO3を使用した他
は、実施例1と同様にして排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
属酸化物の代わりに、CuV2O6を使用した他は、実施
例1と同様にして排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
属酸化物の代わりに、Cu3V2O8を使用した他は、実
施例1と同様にして排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
SO4を使用した他は、実施例1と同様にして排ガス浄
化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
SO4を使用した他は、実施例1と同様にして排ガス浄
化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
O4を使用した他は、実施例1と同様にして排ガス浄化
材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
SO4を使用した他は、実施例1と同様にして排ガス浄
化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
iO2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
O4とCs2SO4を使用した他は、実施例1と同様にし
て排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
O2担持のPt触媒を担持し排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
リ土類金属の硫酸塩を使用した他は、実施例1と同様に
して排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
て、フロースルータイプのコージェライトフィルター
(NGK製 5.66インチ、100セル/インチ)に
チタニア担持の白金触媒の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
ター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、フィルターを電
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白金触媒を担持し、排ガス浄化材を
製造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
ールスルータイプのコージェライトフィルター(NGK
製 5.66インチ、100セル/インチ)に硫酸銅五
水和物、酸化硫酸バナジウム、硫酸セシウムから得られ
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、このフィルター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、フィルターを電気炉内にて700℃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、排ガス浄化材を製造
した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
て、ウォールスルータイプのコージェライトフィルター
(NGK製 5.66インチ、100セル/インチ)の
上流側の半分にチタニア担持の白金触媒のスラリー溶液
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、このフィルター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、フィルターを電気炉内にて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
分に硫酸銅五水和物、酸化硫酸バナジウム、硫酸セシウ
ムから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、このフィルターを真空凍結
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、フィルターを電気炉内にて70
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、排ガ
ス浄化材を製造した。
て、ウォールスルータイプのコージェライトフィルタを
用いた他は実施例26と同様にして、排ガス浄化材を製
造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
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
イトフィルターを用いて、排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
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
ェライトフィルターを用いて、排ガス浄化材を製造し
た。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
ースルータイプのコージェライトフィルタを用いた他は
実施例26と同様にして、排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
て、ウォールスルータイプのコージェライトフィルタを
用いた他は実施例26と同様にして、排ガス浄化材を製
造した。
ガスの流れ方向の上流側に配設した。
ースルータイプのコージェライトフィルタを用いた他は
実施例26と同様にして、排ガス浄化材を製造した。
ガスの流れ方向の下流側に配設した。
て、フロースルータイプのコージェライトフィルタを用
いた他は実施例27と同様にして、排ガス浄化材を製造
した。
5および比較例1〜比較例5の排ガス浄化材について、
パティキュレートの燃焼実験を行った。以下、評価例1
〜評価例6においてその結果を説明する。
いて作製さ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。
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12mmの石英ガラス製反応管内に充填
した。
1つを上記の浄化材の上流側に充填した。
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及び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。
触媒組成を用いた場合、実施例1で作製された、白金を
担持した排ガス浄化材を上流側、金属酸化物と硫酸セシ
ウムを担持した排ガス浄化材を下流側にしたほうが比較
例1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。
2において得られた排ガス浄化材について、上記と同様
なパティキュレートの燃焼実験を行った。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。
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
選択されるものが触媒活性が高く、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。
比較例3において得られた排ガス浄化材について、上記
と同様なパティキュレートの燃焼実験を行った。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。
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。
は必要な白金量が多くなりコストアップにもなる。
び比較例4において作製された排ガス浄化材について、
上記と同様なパティキュレートの燃焼実験を行った。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。
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から選択されるものが触媒活性が高く、Cuと
Vを含むもの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。
いて作製された排ガス浄化材について、上記と同様なパ
ティキュレートの燃焼実験を行った。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。
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。
び比較例5において作製された排ガス浄化材について、
上記と同様なパティキュレートの燃焼実験を行った。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。
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。
例6〜比較例9の排ガス浄化材について、排ガス浄化実
験を行った。以下、評価例7〜評価例8においてその結
果を説明する。
比較例8において作製さ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。
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7)に示し
た。
媒組成を用いた場合、実施例26から得られる排ガス浄
化材を用いた場合は、比較例6〜比較例8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とアルカリ金
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。
て得られた排ガス浄化材について、上記と同様な排ガス
浄化実験を行った。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8)に示し
た。
媒組成を用いた場合、実施例27から得られる排ガス浄
化材を用いた場合は、比較例9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と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。
びそれを用いた排ガス浄化材によれば、以下のような有
利な効果が得られる。
媒により、排ガスのパティキュレート中のSOF成分を
燃焼させ、遷移金属の酸化物とアルカリ金属の硫酸塩か
らなる混合物である第2の触媒により、パティキュレー
ト中のカーボン成分を燃焼させることができる触媒活性
に優れる排ガス浄化触媒を提供することができる。
第2の触媒が含有されるため、ディーゼル排ガス中のパ
ティキュレートをより低温で燃焼させ、排ガスを浄化す
ることができる排ガス浄化性能に優れる排ガス浄化触媒
を提供することができる。
a2O5、Nb2O5、WO3、SnO2、SiO2、Ti
O2、Al2O3、ZrO2から選択される少なくとも1種
の無機酸化物を用いると、第1の触媒の表面積が大きく
なり、その結果、パティキュレートとの接点が増加し、
第1の触媒による排ガス中のパティキュレートの酸化性
能に優れる排ガス浄化触媒を提供することができる。
で、排ガス中においてパティキュレートと共存する一酸
化炭素、窒素酸化物、炭化水素等も低減することがで
き、大気汚染を防止するという公害防止に優れる排ガス
浄化触媒を提供することができる。
の効果に加え、 (1)排ガス中に、貴金属が担持された無機酸化物であ
る第1の触媒と、遷移金属の酸化物とアルカリ金属の硫
酸塩との混合物である第2の触媒を分離させて配設する
ことにより、パティキュレート燃焼時等にみられるよう
な熱による触媒同士の反応を防ぎ、各々異なる触媒特性
を十分に発揮させることができるとともに、触媒活性の
劣化を防いで耐久性に優れる排ガス浄化触媒を提供する
ことができる。
することによって、貴金属の必要量を減少させ、極めて
低いコストで排ガス浄化触媒を製造することができ、経
済性に優れる排ガス浄化触媒を提供することができる。
金属の硫酸塩を含む層と、貴金属を含む触媒層を分離し
ているために、触媒合成時において、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等によ
る触媒組成の変化を防ぎ、理想的な触媒組成を容易に合
成することができる触媒合成性に優れる排ガス浄化触媒
を提供することができる。
た、貴金属が担持された無機酸化物からなる第1の触媒
により、パティキュレート中のSOF成分を燃焼させ、
排ガスの流れの下流側に配設された、遷移金属の酸化物
とアルカリ金属の硫酸塩との混合物からなる第2の触媒
により、パティキュレート中のカーボン成分を燃焼させ
ることができ、パティキュレートを除去することが可能
なパティキュレートの浄化性に優れる排ガス浄化触媒を
提供することができる。
ンの表面がSOF成分で覆われているため、排ガスの流
れ方向の上流側であらかじめSOF成分のみを燃焼さ
せ、その後、排ガスの流れ方向の下流側でカーボン成分
を容易に燃焼させることができる排ガス浄化性能に優れ
る排ガス浄化触媒を提供することができる。
又は2の効果に加え、 (1)第1の触媒を形成する貴金属が、Ptを含有する
ので、パティキュレートのカーボン成分以外のSOF成
分等を燃焼させ、最も効率的かつ安定的に浄化すること
ができ、排ガスの浄化能力に極めて優れる排ガス浄化触
媒を提供することができる。
乃至3の内いずれか1の効果に加え、 (1)第2の触媒を形成する遷移金属の酸化物が、Cu
とVの複合金属酸化物を含有するので、極めて高い触媒
活性を得ることができ、パティキュレートを効率よく燃
焼除去することができる触媒活性に優れる排ガス浄化触
媒を提供することができる。
によりパティキュレートを除去することができる酸化性
能に優れる排ガス浄化触媒を提供することができる。
乃至4の内いずれか1の効果に加え、 (1)第2の触媒を形成する遷移金属の酸化物が、Cu
5V2O10,CuV2O6,Cu3V2O8から選択される少
なくとも1種の複合酸化物を含有するので、パティキュ
レートの燃焼に際して更に高い触媒活性を有する排ガス
浄化性能に優れる排ガス浄化触媒を提供することができ
る。
乃至5の内いずれか1の効果に加え、 (1)第2の触媒を形成するアルカリ金属の硫酸塩が、
硫酸セシウムを含有するので、触媒活性を高めパティキ
ュレートを効率よく燃焼することができ、排ガス浄化能
力に極めて優れる排ガス浄化触媒を提供することができ
る。
乃至6の内いずれか1の効果に加え、 (1)第2の触媒を形成するアルカリ金属の硫酸塩が、
硫酸セシウムと硫酸カリウムとの混合物を含有するの
で、パティキュレートの燃焼に際して極めて触媒活性に
優れる排ガス浄化触媒を提供することができる。
乃至7の内いずれか1の効果に加え (1)排ガスの流れ方向の上流側に、貴金属が担持され
た無機酸化物からなる第1の触媒を備える第1の浄化材
を配設させ、排ガスの流れ方向の下流側に、遷移金属の
酸化物とアルカリ金属の硫酸塩との混合物からなる第2
の触媒を備える第2の浄化材を配設することにより、パ
ティキュレート燃焼時等にみられるような熱による触媒
同士の反応を防ぎ、各々異なる触媒特性を十分に発揮さ
せることができるとともに、触媒活性の劣化を防ぐこと
のできる耐久性に優れる排ガス浄化材を提供することが
できる。
分離することによって、貴金属の必要量を減少させ、極
めて低いコストで排ガス浄化触媒を製造することがで
き、経済性に優れる排ガス浄化材を提供することができ
る。
た、第1の浄化材により、パティキュレート中のSOF
成分を燃焼させ、排ガスの流れの下流側に配設された、
第2の浄化材によりパティキュレート中のカーボン成分
を燃焼させることができ、パティキュレートを完全に除
去することが可能な排ガス浄化性に優れる排ガス浄化材
を提供することができる。
面がSOF成分で覆われている構造を有するため、排ガ
スの流れ方向の上流側であらかじめSOF成分のみを燃
焼させ、その後、排ガスの流れ方向の下流側でカーボン
成分を容易に燃焼させることができるパティキュレート
の浄化性能に優れる排ガス浄化材を提供することができ
る。
性質のものであり、蓄積したパティキュレートを燃焼す
るには、通常の排ガス温度より更に高い温度で処理する
ことが要求されるが、このためのエネルギーをエンジン
もしくは電池から供給する必要がなくなり、構造上極め
て簡易となり、また、エネルギー損失を招くことを回避
できる経済性に優れる排ガス浄化材を提供することがで
きる。
第2の触媒が含有されるため、ディーゼル排ガス中のパ
ティキュレートをより低温で燃焼させ、排ガスを浄化す
ることができる排ガス浄化性に優れる排ガス浄化材を提
供することができる。
a2O5、Nb2O5、WO3、SnO2、SiO2、Ti
O2、Al2O3、ZrO2から選択される少なくとも1種
の無機酸化物を用いるので、第1の触媒の表面積が大き
くなり、その結果、パティキュレートとの接点が増加
し、最も効率的かつ安定的に、第1の触媒によるパティ
キュレートの酸化性能に優れる排ガス浄化材を提供する
ことができる。
で、排ガス中においてパティキュレートと共存する一酸
化炭素、窒素酸化物、炭化水素等も低減することができ
排ガス浄化性に優れる排ガス浄化材を提供することがで
きる。
トを燃焼除去することができるので、加熱手段を別途排
ガス浄化装置内に配置する必要がなく、装置の小型化を
実現することができる省スペース性に優れる排ガス浄化
材を提供することができる。
の密着性が向上するとともに、パティキュレートと排ガ
ス浄化触媒との接触性が高まり、その結果、パティキュ
レートを極めて高い効率で燃焼除去することができると
ともに、担持効率性に優れる排ガス浄化材を提供するこ
とができる。
ても劣化し難く、三次元構造体を通過する際にも、高効
率でパティキュレートを燃焼することができる経済性に
優れる排ガス浄化材を提供することができる。
乃至7の内いずれか1の効果に加え、 (1)各々触媒特性の異なる2種類の触媒を1つの3次
元構造体に担持させることにより、排ガス浄化材の小型
化が実現するとともに、フィルタの保持材を減らすこと
ができ、コストダウンを図ることができ、経済性に優れ
る排ガス浄化材を提供することができる。
8の効果に加え、 (1)パティキュレート中のカーボン成分を排ガス上流
側のフィルタに捕集されることなく、排ガス下流側のフ
ィルタへ送ることができる排ガス浄化性能に優れる排ガ
ス浄化材を提供することができる。
のみを排ガス下流側へ送った後、排ガス下流側の遷移金
属の酸化物とアルカリ金属の硫酸塩との混合物による第
2の触媒機能を十分に発揮させ、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ことができ、その触
媒機能が十分発揮される触媒活性に優れる排ガス浄化材
を提供することができる。
第2の浄化材が形成される3次元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略100%をフィルタ
に捕集させることができ、捕集効率に優れる排ガス浄化
材を提供することができる。
タあるいは発泡体で形成されているので、排ガス浄化触
媒とパティキュレートとの接触面積が増大し、パティキ
ュレートを効率よく燃焼除去することができ、排ガス浄
化能力に極めて優れる排ガス浄化材を提供することがで
きる。
9の効果に加え、 (1)パティキュレート成分の略100%をフィルタに
捕集させることができ、捕集効率に優れる排ガス浄化材
を提供することができる。
タあるいは発泡体で形成されているので、排ガス浄化触
媒とパティキュレートとの接触面積が増大し、パティキ
ュレートを効率よく燃焼除去することができ、排ガス浄
化性能に極めて優れる排ガス浄化材を提供することがで
きる。
ート燃焼に際して高い触媒活性を有し、それぞれの触媒
特性を十分に発揮できるとともに、排ガス温度でパティ
キュレートを十分に燃焼除去できる、排ガス浄化性能に
優れた排ガス浄化触媒の提供、および、パティキュレー
トを完全に燃焼除去することができ、耐久性、経済性に
極めて優れた排ガス浄化材を提供することができる。
全体図
全体図
Claims (11)
- 【請求項1】Ta2O5、Nb2O5、WO3、SnO2、S
iO2、TiO2、Al 2O3、ZrO2から選択される少
なくとも1種の無機酸化物と前記無機酸化物に担持され
たPt、Pd、Rh、Ruから選択される少なくとも1
種の貴金属とを有する第1の触媒と、Cu、Mn、C
o、V、Mo、Wから選択される少なくとも1種の遷移
金属の酸化物とLi、Na、K、Rb、Csから選択さ
れる少なくとも1種のアルカリ金属の硫酸塩との混合物
とを有する第2の触媒と、を含有することを特徴とする
排ガス浄化触媒。 - 【請求項2】排ガスの流れ方向の上流側に配置された前
記第1の触媒と、排ガスの流れ方向の下流側に配置され
た前記第2の触媒と、を備えたことを特徴とする請求項
1に記載の排ガス浄化触媒。 - 【請求項3】前記第1の触媒を形成する貴金属が、Pt
を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の排
ガス浄化触媒。 - 【請求項4】前記第2の触媒を形成する遷移金属の酸化
物が、CuとVの複合金属酸化物を含有することを特徴
とする請求項1乃至3の内いずれか1項に記載の排ガス
浄化触媒。 - 【請求項5】前記第2の触媒を形成する遷移金属の酸化
物が、Cu5V2O10,CuV2O6,Cu3V2O8から選
択される少なくとも1種の複合酸化物を含有することを
特徴とする請求項1乃至4の内いずれか1項に記載の排
ガス浄化触媒。 - 【請求項6】前記第2の触媒を形成するアルカリ金属の
硫酸塩が、硫酸セシウムを含有することを特徴とする請
求項1乃至5の内いずれか1項に記載の排ガス浄化触
媒。 - 【請求項7】前記第2の触媒を形成するアルカリ金属の
硫酸塩が、硫酸セシウムと硫酸カリウムとの混合物を含
有することを特徴とする請求項1乃至6の内いずれか1
項に記載の排ガス浄化触媒。 - 【請求項8】排ガスの流れ方向の上流側に配置された、
耐熱性を有する3次元構造体と前記3次元構造体に担持
された前記第1の触媒とを有する第1の浄化材と、排ガ
スの流れ方向の下流側に配置された、耐熱性を有する3
次元構造体と前記3次元構造体に担持された前記第2の
触媒とを有する第2の浄化材と、を備えたことを特徴と
する請求項1乃至7の内いずれか1項に記載の排ガス浄
化材。 - 【請求項9】(a)耐熱性を有する3次元構造体と、
(b)前記3次元構造体のうち排ガスの流れ方向の上流
側に担持された前記第1の触媒と、(c)前記3次元構
造体のうち排ガスの流れ方向の下流側に担持された第2
の触媒と、を備えたことを特徴とする請求項1乃至8の
内いずれか1項に記載の排ガス浄化材。 - 【請求項10】請求項8に記載された排ガス浄化材のう
ち前記第1の浄化材が形成される前記3次元構造体が、
フロースルータイプのハニカム状のフィルタもしくは発
泡体で形成され、及び/又は、前記第2の浄化材が形成
される前記3次元構造体が、ウォールスルータイプのハ
ニカム状のフィルタもしくは発泡体で形成されているこ
とを特徴とする排ガス浄化材。 - 【請求項11】請求項9に記載された排ガス浄化材が形
成される前記3次元構造体が、ウォールスルータイプの
ハニカム状のフィルタもしくは発泡体で形成されている
ことを特徴とする排ガス浄化材。
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