JP2003033657A - 排ガス浄化触媒及びそれを用いた排ガス浄化触媒フィルター - Google Patents
排ガス浄化触媒及びそれを用いた排ガス浄化触媒フィルターInfo
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Abstract
を燃焼することができる高い触媒性能を有し、パティキ
ュレートが堆積されることがないとともに、燃焼再生手
段を必要とせず、耐久性に優れた排ガス浄化触媒の提
供、及びパティキュレートの捕集効率に優れ、排ガス浄
化性能に優れた排ガス浄化触媒フィルターを提供する。 【解決手段】 銅バナジウム化合物と、アルカリ金属硫
酸塩と、マンガンとを含有し、且つ銅元素とバナジウム
元素のモル比が、1:3.5〜1:1.5、好ましくは
1:2.5〜1:1.5である。
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(微粒子状炭素及び未燃炭化
水素)を排ガス温度で燃焼させて排ガスを浄化する排ガ
ス浄化触媒及びそれを用いた排ガス浄化触媒フィルター
に関する。
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
キュレートが環境保護及び健康上の懸念による理由等か
ら段階的に規制が強化されつつある。
レートを除去し浄化するために、エンジンの排気管の途
中に、パティキュレートの捕集効率に優れ高い耐熱性を
有するセラミック製のハニカムフィルターや金属製のハ
ニカムフィルターを取り付ける方法が一般に提唱されて
いる。
多孔質構造を有するハニカムフィルターの表面に、排ガ
ス中のパティキュレートのみを補足堆積させ、且つガス
成分は壁面に開いた数〜数十μm径の細孔を通って、該
ハニカムフィルターの流出端を通って排出されるもので
ある。このため排ガス中のパティキュレートのみが排ガ
スから除去され大気中に放出される事がない。
れていくにつれ該ハニカムフィルター部分の通気抵抗が
上がるため、捕集を長時間継続するとエンジントラブル
やエンジン出力性能の低下等の問題が生じる。
ュレートが堆積したハニカムフィルターをヒーターやバ
ーナー等で直接加熱したり、排ガスそのものを直接加熱
したり、あるいは外部大気を取り入れて加熱した空気を
送る事により、パティキュレートの燃焼温度である約5
00〜600℃以上に加熱しパティキュレートを燃焼さ
せて炭酸ガスや水等にし、大気中に放出させる燃焼再生
と呼ばれる方法等が用いられている。
報(以下、ハ号公報という)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及びそれを用いた排ガス浄化触媒フ
ィルターは、以下のような課題を有していた。
しては極一部の高負荷運転時に相当する高い排ガス温度
域でしかパティキュレートを燃焼し得ないものや、近年
提唱されてきている窒素酸化物の共存効果を積極的に活
用する触媒は、窒素酸化物の存在量に対する依存性が強
く、エンジンの運転モードによっては十分な触媒性能が
発現されない等の問題点を有していた。
対する耐久性に欠けるために、低硫黄分燃料の使用を前
提に使用しなければならないという問題点を有してい
た。
おけるほとんどの温度域で燃焼できず、従って加熱再生
システムを必要とし、比較的短い時間のインターバルで
堆積したパティキュレートを燃焼再生しなければならな
いという問題点を有していた。
めに、触媒による燃焼再生時の燃焼温度を低下させる効
果が小さく、電力や電力量の削減や燃焼再生時の高温に
よる排ガス浄化触媒フィルターの溶損や破損防止の効果
が小さいという問題点を有していた。
は、窒素酸化物の排出規制の強化により通常の窒素酸化
物濃度では十分触媒が機能し得ない状況も予想され、熱
力学的理由により窒素酸化物が少なくなる高温域である
高回転高負荷モードにおいて十分な触媒活性が得られな
い可能性が懸念されるという問題点を有していた。
ング運転等が考えられる自動車への適用を可能とするた
めには、高温モードが少ない場合に、如何に短時間で堆
積したパティキュレートを燃焼しうるかという高温域で
の高い燃焼速度が要求されるが、このような運転モード
で十分な燃焼速度の得られない上記窒素酸化物共存効果
型触媒においては、堆積したパティキュレートの一部し
か燃焼させえない状況が容易に推測され、最終的に燃焼
残りが積算され続け目詰まりを起こしてしまう恐れがあ
るという問題点を有していた。
で、比較的低い排ガス温度でもパティキュレートを燃焼
することができる高い触媒性能を有し、パティキュレー
トが堆積されることがないとともに、燃焼再生手段を必
要とせず、耐久性に優れた排ガス浄化触媒の提供、及び
パティキュレートの捕集効率に優れ、排ガス浄化性能に
優れた排ガス浄化触媒フィルター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、銅バナジウム化合物
と、アルカリ金属硫酸塩と、マンガンとを含有し、且つ
銅元素とバナジウム元素のモル比が、1:3.5〜1:
1.5、好ましくは1:2.5〜1:1.5である構成
を有している。
なる結晶組成であり、且つマンガンの添加効果により、
更に触媒活性が向上するので、比較的低い排ガス温度で
もパティキュレートを燃焼することができ触媒性能に優
れる。
硫酸塩及びマンガンからなるので、高い酸化活性を有し
耐久性に優れる。
浄化触媒フィルターは、金属製もしくはセラミック製か
らなる3次元多孔質構造体と、前記3次元多孔質構造体
に形成された請求項1乃至7の内いずれか1項に記載の
排ガス浄化触媒と、を備えた構成を有している。
焼させることができるので、車種や運転モードに依存す
ることが少ない状態でパティキュレートの触媒面への堆
積を効果的に防止でき、燃焼再生手段を必要としない排
ガス浄化触媒フィルターを得ることができる。
0〜350℃でもパティキュレートを燃焼することがで
き触媒性能に優れ、燃焼再生手段を要する場合でも、こ
の熱負荷の繰り返しに耐えうる、優れた耐久性を有する
排ガス浄化触媒フィルターを得ることができる。
浄化触媒は、銅バナジウム化合物と、アルカリ金属硫酸
塩と、マンガンとを含有し、且つ銅元素とバナジウム元
素のモル比が、1:3.5〜1:1.5、好ましくは
1:2.5〜1:1.5である構成を有している。
て高い酸化活性を呈し、且つ耐熱性に優れるという作用
を有する。
して優れた耐久性を有し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しないという作用を有する。
化合物は、高い酸化活性と優れた耐久性を有する。
用により銅バナジウム化合物の触媒活性を更に向上させ
ることができるとともに、熱的安定性や排ガス中に含ま
れるSO2等に対する耐被毒特性に優れ、耐久性に優れ
るという作用を有する。
ばCu5V2O10、Cu3V2O8、Cu2V2O7、CuV2
O6である結晶構造のうち1種以上が含まれる。
中の、銅元素とバナジウム元素のモル比は、1:3.5
〜1:1.5の範囲、好ましくは1:2.5〜1:1.
5とされる。銅元素とバナジウム元素のモル比が1:
1.5より大きくなるにつれ、CuV2O6以外の結晶構
造よりなる銅バナジウム化合物となる傾向がみられ、モ
ル比が1:2.5より大きくなるにつれ、CuV2O6の
存在比が50%以下となり、主たる結晶構造でなくな
り、排ガス浄化触媒としての性能が十分発揮できなくな
る傾向がみられるので、いずれも好ましくない。
ム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ルビジウム、
硫酸セシウム等が挙げられる。
のモル比は、1:1.5〜1.5:1とされる。モル比
が1:1.5未満になるにつれ、酸化活性に寄与する主
たる排ガス浄化触媒である銅バナジウム化合物が少なく
なりすぎる弊害がでる傾向がみられ、モル比が1.5:
1より多くなるにつれ、逆に共存効果により酸化活性を
向上させうるアルカリ金属硫酸塩が少なくなり過ぎると
いう傾向がみられ、いずれも好ましくない。
は、請求項1において、前記銅バナジウム化合物と前記
マンガンとの組成比が、モル比で1:0.01〜1:
0.2である構成を有している。
の他、以下の作用が得られる。
硫酸塩からなる排ガス浄化触媒にマンガンを添加する
と、その共存効果により触媒の酸化活性が向上するとい
う作用を有する。
され、排ガス中のパティキュレートに対する酸化活性が
高められ、耐熱性、耐久性に優れるという作用を有す
る。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない等の作用を有する。
化合物に対して、モル比で0.01以下になるにつれ、
十分な共存効果を示さなくなる傾向がみられ、モル比で
0.2以上になるにつれ、主たる触媒活性成分である銅
バナジウム化合物の存在量が少なくなり、添加前より酸
化活性が低下する傾向がみられるので、いずれも好まし
くない。
は、請求項1又は2において、前記銅バナジウム化合物
における主たる結晶構造がCuV2O6である構成を有し
ている。
る作用の他、以下の作用が得られる。
触媒中に存在させることにより、排ガス処理触媒として
の機能を高めることができ、排ガス中のパティキュレー
トに対する優れた酸化活性と、耐熱性及び耐久性に優れ
る排ガス浄化触媒を得ることができるという作用を有す
る。
しても優れた耐久性を有し、長時間使用しても触媒活性
が劣化しない等の作用を有する。
晶組成、即ち主たる結晶構造がCuV2O6であり、且つ
マンガンの添加効果により更に触媒活性の向上した排ガ
ス浄化触媒となるので、比較的低い排ガス温度でもパテ
ィキュレートを燃焼し得る、優れた触媒性能を発揮させ
ることができる。
ることができるので、車種や運転モードに依存すること
が少ない状態でパティキュレートの触媒面への堆積を効
果的に防止でき、燃焼再生手段を必要としない排ガス浄
化触媒得ることができる。
硫酸塩、マンガン添加よりなるので、優れた耐久性を示
す排ガス浄化触媒を得ることができる。
は、請求項3において、前記CuV 2O6である結晶構造
の存在比が25モル%以上である構成を有している。
の他、以下の作用が得られる。
て優れた酸化活性を呈し、且つ高い耐熱性を有するとい
う作用を有する。
比が、25モル%より少なくなるにつれ、排ガス温度が
350℃以上の比較的高い温度域でしかパティキュレー
トを燃焼し得なくなる傾向がみられるとともに、耐熱性
試験やSO2被毒試験後の触媒活性の劣化が生じる傾向
がみられるので、いずれも好ましくない。
は、請求項1乃至4の内いずれか1項において、前記ア
ルカリ金属硫酸塩のアルカリ金属がセシウムである構成
を有している。
る作用の他、以下の作用が得られる。
性の向上効果によって、パティキュレートに対する優れ
た酸化活性と、高い耐熱性とを発揮させることができる
という作用を有する。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しないという作用を有する。
は、請求項1乃至5の内いずれか1項において、前記銅
バナジウム化合物と前記アルカリ金属硫酸塩との組成比
が、モル比で1:3〜5:1、好ましくは1:1.5〜
1.5:1である構成を有している。
る作用の他、以下の作用が得られる。
る更に優れた酸化活性と、高い耐熱性とを排ガス浄化触
媒に付与させることができるという作用を有する。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しないという作用を有する。
属硫酸塩との組成比がモル比で1:3〜5:1、好まし
くは、1:1.5〜1.5:1とされる。1:1.5よ
り少なくなるにつれ、排ガス中のパティキュレートに対
する排ガス浄化触媒による燃焼温度が350℃以上とな
る傾向がみられ、組成比がモル比で1.5:1を超える
につれ、同様に排ガス中のパティキュレートに対する排
ガス浄化触媒による燃焼温度が350℃以上となる傾向
がみられるので、いずれも好ましくない。特に、モル比
で1:3より少なくなるか、あるいは5:1を超えると
これらの傾向が著しくなるので、いずれも好ましくな
い。
は、請求項1乃至6の内いずれか1項において、焼成温
度600〜950℃、好ましくは650〜900℃で焼
成されている構成を有している。
る作用の他、以下の作用が得られる。
て、触媒として必要な結晶組成と強度とを備えた焼結体
が得られ、高い触媒活性と耐久性とを具備した排ガス浄
化触媒を得ることができるという作用を有する。
につれ、銅バナジウム化合物を生成するための十分な反
応温度でないため、触媒としての酸化活性が著しく低く
なる傾向がみられるとともに、触媒生成速度が遅く、長
時間の焼成を必要とするため通常の数時間程度の焼成時
間では十分な触媒が生成されないので、生産性に欠ける
という傾向がみられ、焼成温度が900℃を超えるにつ
れ、触媒を担持させる担持体である3次元多孔質構造体
等と触媒材料とが反応を起こし始め、3次元多孔質構造
体等との反応により生じる反応生成物量に相当する分量
の触媒が減少したり、触媒組成からずれてくるために触
媒活性が低下し、十分な排ガス浄化作用を呈することが
できなくなる傾向がみられるとともに、僅かではあるが
3次元多孔質構造体と触媒材料との反応が生じ始め、触
媒活性が低下するので、いずれも好ましくない。特に、
焼成温度が600℃より低く、950℃を超えるにつれ
これらの傾向が著しくなり、いずれも好ましくない。
フィルターは、金属製もしくはセラミック製からなる3
次元多孔質構造体と、前記3次元多孔質構造体の表面に
形成された請求項1乃至7の内いずれか1項に記載の排
ガス浄化触媒と、を備えた構成を有している。
る作用の他、以下の作用が得られる。
次元多孔質構造体を用いて、排ガス中のパティキュレー
トを効果的に酸化することができるとともに、高い耐熱
性を有する排ガス浄化触媒フィルターを得ることができ
るという作用を有する。
して優れた耐久性を有し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しないという作用を有する。
ることができるので、車種や運転モードに依存すること
が少ない状態でパティキュレートの触媒面への堆積を効
果的に防止でき、燃焼再生手段を必要としない排ガス浄
化触媒フィルターを得ることができるという作用を有す
る。
0〜350℃でもパティキュレートを燃焼し得る、優れ
た触媒性能を有し、燃焼再生手段を要する場合でも、こ
の熱負荷の繰り返しに耐え得る、優れた耐久性を示す排
ガス浄化触媒フィルターを得ることができる。
ラミックとしては、ムライト、コージェライト、チタン
酸アルミニウム、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ等
のセラミック材料を用いることができるが、これらに限
定されるものではない。
構造を構成する金属には、鉄、銅、ニッケル、クロム、
チタン等の比較的安価で高融点の単体金属、あるいはこ
れらの合金等の金属材料を適用することができるが、こ
れらに限定されるものではない。
フィルターは、請求項8において、請求項1乃至7の内
いずれか1項に記載の排ガス浄化触媒の重量が、排ガス
浄化触媒フィルターの全重量に対して0.5〜25重量
%、好ましくは5〜20重量%である構成を有してい
る。
の他、以下の作用が得られる。
造体の上に形成、配置することができ、経済的且つ効果
的に排ガス浄化触媒フィルターを機能させることができ
るという作用を有する。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しないという作用を有する。
低い場合には、触媒層が不足して排ガス中のパティキュ
レートの酸化を十分行うことができなくなるとともに、
十分な燃焼温度の低下効果が得られないという傾向がみ
られ、重量比率が20重量%を超えるにつれ、触媒とし
ての効率は増加せず、高価な触媒原料を使用するため経
済性に欠けるとともに、目詰まりが生じ排ガス浄化触媒
フィルター部分の差圧が高くなり、エンジントラブルが
生じる傾向がみられ、いずれも好ましくない。特に、重
量比率が0.5重量%より低く、25重量%より高い場
合は、これらの傾向が著しくなるのでいずれも好ましく
ない。
媒フィルターは、請求項8又は9において、焼成温度6
00〜950℃、好ましくは650〜900℃で焼成さ
れている構成を有している。
る作用の他、以下の作用が得られる。
結体が得られ、触媒活性と耐久性とを具備した触媒を有
する排ガス浄化触媒フィルターを得ることができるとい
う作用を有する。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しないという作用を有する。
℃より低くなるにつれ、銅バナジウム化合物を生成する
ための十分な反応温度でないため、触媒としての酸化活
性が著しく低くなるとともに、触媒生成速度が遅く長時
間の焼成を必要とするため、通常の数時間程度の焼成時
間では十分な量の触媒が生成されないので、生産性に欠
けるという傾向がみられ、900℃を越えるにつれ、3
次元多孔質構造体と触媒材料とが反応を起こし始め、こ
のために3次元多孔質構造体との反応により生じる反応
生成物量に相当する分量の触媒が減少したり、触媒組成
からずれてくるために触媒活性が低下し、十分な排ガス
浄化作用を呈することができなくなるとともに、僅かで
はあるが3次元多孔質構造体と触媒材料との反応が生じ
始め、触媒活性が低下する傾向がみられるので、いずれ
も好ましくない。特に、焼成温度が600℃より低く、
950℃より高いとこれらの傾向が著しくなるので、い
ずれも好ましくない。
媒フィルターは、金属製もしくはセラミック製からなる
3次元多孔質構造体と、前記3次元多孔質構造体に担持
されたアルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、
ジルコニア、チタン酸アルミニウム、コージェライトか
ら選ばれた1種以上のセラミック粒子で形成されたウォ
ッシュコート層と、前記ウォッシュコート層に担持され
た請求項1乃至7の内いずれか1項に記載の排ガス浄化
触媒の層と、を備えた構成を有している。
更に活かすことができるとともに、その耐久性を高める
ことができるという作用を有する。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しないという作用を有する。
との接触面積を増大させることができるので、パティキ
ュレートを更に効果的に酸化させることができるという
作用を有する。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しないという作用を有する。
ック粒子である微粒子を3次元多孔質構造体表面に担持
形成させた層であり、原料のセラミック粒子より構成さ
れるスラリー液をもとに、排ガス浄化触媒と同一の作製
方法を施して形成される。
ルミナ等の場合極めて大きな比表面積を有するウォッシ
ュコート層が形成された後に、排ガス浄化触媒を前記製
法により担持させることで、元々大きな表面積を有する
3次元多孔質構造体を更に大きな表面積にすることがで
きる。
媒フィルターは、請求項11において、前記ウォッシュ
コート層の重量が排ガス浄化触媒フィルターの全重量に
対して1〜20重量%、好ましくは5〜10重量%であ
る構成を有している。
用の他、以下の作用が得られる。
も更にパティキュレートを酸化することができるという
作用を有する。
が上昇することによるエンジントラブルが生じることが
ないという作用を有する。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しないという作用を有する。
ス浄化触媒フィルターの全重量に対して5重量%より少
なくなるにつれ、パティキュレートを酸化し難くなると
いう傾向がみられ、10重量%より多くなるにつれ、排
ガス浄化触媒フィルター部の差圧が上昇することによる
エンジントラブルが生じ易くなる傾向がみられ、いずれ
も好ましくない。特に、1重量%より少ないか、20重
量%より多いと、これらの傾向が著しくなるので、いず
れも好ましくない。
媒フィルターは、請求項11又は12において、前記ウ
ォッシュコート層を形成している前記セラミック粒子の
平均粒径が0.05〜20μm、好ましくは0.1〜3
μmである構成を有している。
られる作用の他、以下の作用が得られる。
る透過性や触媒の担持特性、耐久性等を所定の範囲に維
持して、更に効果的に触媒層の機能を向上させることが
できるという作用を有する。
1μmより小さくなるにつれ、セラミック粒子同士が凝
集し、粒子間の極めて小さな空隙を排ガスが通気しなく
てはならなくなるため、触媒層に排ガスを接触させるた
めのウォッシュコート層のガス透過性が損なわれるとと
もに、粒子間隔が狭くなることによりパティキュレート
は粒子上部面のみに付着することしかできなくなり、パ
ティキュレートと触媒の接触断面積を増大させる効果が
減少するという傾向がみられるとともに、僅かながら有
効表面積が小さくなり、燃焼温度が上がる傾向がみら
れ、平均粒径が3μmより大きくなるにつれ、ウォッシ
ュコート層の3次元多孔質構造体に対する付着力が著し
く劣化するとともに、3次元多孔質構造体の細孔をセラ
ミック粒子が塞ぐ場合も生じるため、目詰まりの原因と
なるという傾向がみられ、いずれも好ましくない。特
に、平均粒径が0.05μmより小さいか、20μmよ
り大きいと、これらの傾向が著しくなるのでいずれも好
ましくない。
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。
乃至図4を用いて説明する。
態1における排ガス浄化触媒フィルターの概略図であ
り、図2は本発明の実施の形態1における排ガス浄化触
媒フィルターの端面の拡大図であり、図3は本発明の実
施の形態1における排ガス浄化触媒フィルターの内壁の
断面拡大図であり、図4は本発明の実施の形態1におけ
る排ガス浄化触媒フィルター内の流れ説明図である。
の形態1における排ガス浄化触媒フィルター、2は排ガ
ス浄化触媒フィルター1のハニカム構造を構成するセ
ル、3は排ガス浄化触媒、4はセル2の開口部を封じる
ためのプラグ、5はセル2の壁面に形成される通気口、
6は排ガス浄化触媒フィルター1に導入される排気ガ
ス、7は排気ガス6の流入端、8は排気ガス6の流出
端、9は排気ガス6中のパティキュレートである。
直径約150mm、高さ約150mmの円柱形状を用い
ている。
は、直方体、立方体等が挙げられるがこれらに限定され
るものではない。また排ガス浄化触媒フィルター1の大
きさは、配置される場所や排ガス量により適宜選択する
ことが可能である。更に排ガス浄化触媒フィルター1の
材質は、コージェライト、ムライト等が挙げられる。
造の材質としては、コージェライト、ムライト、炭化珪
素、窒化珪素、又はチタン酸アルミニウム等の耐熱性多
孔質無機酸化物のいずれであってもよい。またその成形
体は押出し法だけでなく、例えば抄紙法により作製され
たものであってもよい。更にハニカム構造以外の三次元
発泡体やメタルメッシュ構造であってもよい。
製のハニカム構造は、一辺の長さ1〜3mm程度で、断
面形状が正方形や略三角形等である多数のセル2により
構成されている。
る排ガス浄化触媒3は、一辺が約2mmの正方形の断面
形状を持つセル2の表面に形成されている。尚、セル2
は、その端部が交互にプラグ4と称される目封じが施さ
せており、奥行きの反対側の端面も同じく交互にプラグ
4によって目封じが施されている。但し、このときその
片方の端面部にプラグ4があるものは、そのセル2の反
対側の端面はプラグ4がない開放端となっている。
る排ガス浄化触媒フィルター1は、その製造時にパラフ
ィン、プラスチック等の所定形状の増孔剤を添加して焼
成して、この増孔剤を除去することで、セル2を構成す
る壁面に細孔状の通気孔5を形成させている。
排ガス浄化触媒3は、例えば別途単独で微粒子状に合成
されたものをスラリー化し、排ガス浄化触媒フィルター
1に担持させるように、含浸、乾燥、焼成したものであ
ってもよいし、直接化学量論的に調製された溶液にハニ
カム構造を有する素材を含浸し、これを乾燥、焼成して
触媒及び/又は触媒層を合成して形成したものであって
もよい。
おける排ガス浄化触媒フィルター1を用いて排ガスを浄
化する方法について、図4を用いて以下説明する。
ター1の流入端7から入る際は、プラグ4によって目封
じが施されていないセル2側より流入するが、同セルの
流出端8側はプラグ4で目封じが施されているため、セ
ル壁面の通気孔5を通り、隣のセルであるプラグ4によ
る目封じの施されていない流出端8のセル出口を通って
排気ガス6が排出される。
ュレート9は、エンジンより排出されて排ガス浄化触媒
フィルター1に到達するまでの間に凝集作用により数μ
mサイズまで成長し、且つ排ガス浄化触媒フィルター1
の内部でも互いに接触して凝集するために、そのほとん
どが通気孔5(細孔)を通過できずセル壁面に捕集され
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。
明する。
示すように、銅バナジウム化合物とアルカリ金属硫酸塩
とマンガンより成り、且つ銅元素とバナジウム元素の組
成がモル比で1:1.5〜1:3.5の範囲において、
バナジウム元素のモル比を0.5ずつ変化させた5種類
のものを、それぞれ実施例1〜5として排ガス浄化触媒
を作製した。尚、使用したアルカリ金属硫酸塩は、硫酸
セシウム、マンガンの添加量は銅バナジウム化合物に対
してモル比で0.05とした。
ムを用いた。先ず、純水1000g当たりCuSO4を
0.75モル、VOSO4を0.375モルの組成より
開始し、VOSO4を0.375モルずつ増加して4.
125モルまで溶解させた11種類の溶液を調製した。
この11種類の溶液の中で、VOSO4を1.125か
ら0.375モルずつ増加して2.625モルまで溶解
させた5種類の溶液を実施例1〜5に用いた。従って、
溶液中の銅イオンとバナジウムイオンのモル比もそれぞ
れ1:1.5〜1:3.5の範囲に調製されている。な
お、残りの6種類の溶液は後述する比較例1〜6に使用
した。
ットスターラーにて水分を蒸発させ、乾固した。更に、
電気炉にて昇温速度200℃/Hr、保持温度700
℃、保持時間5Hr、降温速度200℃/Hrの条件で
焼成した。
の硫酸セシウムと銅バナジウム化合物に対してモル比で
0.05のマンガンを混合した。
折装置(日本電子製JDX−8030)を用いて構造解
析した結果、各々のサンプルにおいて銅バナジウム化合
物が1種類乃至2種類及びバナジウム酸化物と硫酸セシ
ウム及び酸化マンガンの存在が確認された。
ウム及び酸化マンガンのピークを除外し、各銅バナジウ
ム化合物及びバナジウム化合物のメインピーク強度から
それぞれの銅バナジウム化合物の存在比率を推定した結
果を(表1)に示す。
焼温度を評価するために用いた評価方法を示す。
るために、ディーゼルエンジン(トヨタ製3B)を作動
させ、排出される排ガス中に含まれるパティキュレート
を捕集した。この時のディーゼルエンジンの運転条件
は、1500rpm、トルク21kgmの中速高負荷モ
ードとした。
と、上記の実施例1〜5で得られた排ガス浄化触媒のサ
ンプルを重量比率1:1で十分混合させて評価用試料と
した。燃焼温度評価装置として、熱分析装置(セイコー
電子製TG/DTA320)を使用し、測定条件として
昇温速度5℃/min.、導入ガスとして実大気50c
c/min.、試料総重量約10mgの条件の下に排ガ
ス浄化触媒の燃焼温度を測定した。ここでいう燃焼温度
とは、測定プロファイルにおいてパティキュレートの燃
焼の結果、急激な重量減少と燃焼による発熱を意味する
示差熱の増大する時の温度であり、ここでは重量減少率
の最大値(DTG)を与える時の温度を燃焼温度とし
た。その結果を図5に示した。
図である。上記のようにして測定した排ガス浄化触媒の
燃焼温度の評価結果を図5において、記号○で示してい
る。
ついて説明する。
媒を電気炉にて昇温速度200℃/Hr、降温速度20
0℃/Hr、保持温度900℃、保持時間50Hrの条
件で熱処理を行い、前記燃焼温度評価方法により熱処理
後の燃焼温度の変化を調べた。この結果を図5に記号●
で示した。
ついて述べる。
として、電気ヒーターによる加熱系を有し、任意のガス
を流すことが可能な流通系システムを作製して、排ガス
浄化触媒のSO2被毒実験を行った。試験方法として
は、実大気50cc/min.を流通ガスとして用い、
N2+SO2(1000ppm)混合ガス100cc/m
in.を混合して流し、保持温度350℃保持時間50
Hrの条件で試料を被毒環境下に曝した。このSO2被
毒処理を行った後の排ガス浄化触媒の燃焼温度の評価を
行った。この結果を図5に▲で示した。
示すように、銅バナジウム化合物とアルカリ金属硫酸塩
とマンガンより成り、且つ銅元素とバナジウム元素の組
成がモル比で1:0.5,1:1,1:4〜1:5.5
の範囲において、バナジウム元素のモル比を0.5ずつ
変化させた他は、実施例1〜5と同様にして排ガス浄化
触媒を作製し、同様の各種試験を行った。その結果を、
(表1)及び図5に示した。
うに、銅バナジウム化合物の結晶構造としてCu 3V2O
8以外のものであれば、即ち、Cu5V2O10、Cu2V2
O7、CuV2O6のいずれも酸化活性が高いと考えられ
るが、耐熱性や耐被毒性を考慮するとCuV 2O6が最も
優れていると考えられる。従って、実施例1〜5におけ
る排ガス浄化触媒の銅バナジウム化合物の主たる結晶構
造がCuV2O6であり、且つその存在比率が高いものほ
ど酸化活性が高く、耐熱性及び耐被毒性にも優れている
ことが判る。特に、CuV2O6の存在比が25%以上で
あれば極めて酸化活性に優れ、更に耐熱性、耐被毒性ま
で考慮すると、その存在比が50%以上存在することが
好ましい。これを銅バナジウム元素の組成比に対応させ
ると、モル比で1:3.5〜1:1.5、好ましくは
1:1.5〜1:2.5の範囲となることがわかった。
のCuV2O6単独の結晶構造を有する銅バナジウム化合
物に混合するマンガンの添加量をCuV2O6に対するモ
ル比で、0.01、0.05、0.1、0.15、0.
2とした5種類である。尚、これらの5種類のサンプル
それぞれに、アルカリ金属硫酸塩として硫酸セシウム添
加し、その添加量は銅バナジウム化合物に対してモル比
で1:1とした。
て硫酸銅と酸化硫酸バナジウムを用い、先ず純水100
0g当たりCuSO4を0.75モル、VOSO4を1.
5モルとした同じ11種類のサンプル溶液を調製した。
従って、溶液中の銅イオンとバナジウムイオンのモル比
も全て1:2に調製されている。なお、同じ11種類の
サンプル溶液の中で、5種類を実施例6〜10に用い、
残りの6種類を比較例7〜12に用いた。
酸セシウムを添加し、これら溶液をそれぞれ撹拌しつつ
ホットスターラーにて水分を蒸発させ、乾固した。更
に、電気炉にて昇温速度200℃/Hr、保持温度70
0℃、保持時間5Hr、降温速度200℃/Hrの条件
で焼成した。
焼温度を評価するために用いた評価方法は、実施例1〜
5と同様である。
るために、ディーゼルエンジン(トヨタ製3B)を作動
させ、排出される排ガス中に含まれるパティキュレート
を捕集した。この時のディーゼルエンジンの運転条件
は、1500rpm、トルク21kgmの中速高負荷モ
ードとした。
と実施例6〜10の排ガス浄化触媒のサンプルを重量比
率1:1で十分混合させて評価用試料とした。燃焼温度
評価装置として、熱分析装置(セイコー電子製TG/D
TA320)を使用し、測定条件として昇温速度5℃/
min.、導入ガスとして実大気50cc/min.、
試料総重量約10mgの条件の下に排ガス浄化触媒の燃
焼温度を測定した。図6にその結果を示した。図6はマ
ンガン添加量と燃焼温度の関係図である。上記のように
して測定した実施例6〜10における排ガス浄化触媒の
燃焼温度の評価結果を図6に記号○で示した。
ついて説明する。この時の試験方法は実施例1〜5と同
様であり、まず耐熱性試験として、該排ガス浄化触媒を
電気炉にて昇温速度200℃/Hr、降温速度200℃
/Hr、保持温度900℃、保持時間50Hrの条件で
熱処理を行い、前記燃焼温度評価方法により熱処理後の
燃焼温度の変化を調べた。この結果を図6に記号●で示
した。
ついて述べる。これも実施例6〜10と同様にして、排
ガス浄化触媒のSO2被毒特性評価方法として、電気ヒ
ーターによる加熱系を有し、任意のガスを流すことが可
能な流通系システムを作製して、排ガス浄化触媒のSO
2被毒実験を行った。試験方法としては、実大気50c
c/min.を流通ガスとして用い、N2+SO2(10
00ppm)混合ガス100cc/min.を混合して
流し、保持温度350℃保持時間50Hrの条件で試料
を被毒環境下に曝した。このSO2被毒処理を行った後
に排ガス浄化触媒の燃焼温度の評価を行った。この結果
を図6に▲で示した。
のCuV2O6単独の結晶構造を有する銅バナジウム化合
物に混合するマンガンの添加量をCuV2O6に対するモ
ル比で、0、0.005、0.25、0.3、0.4、
0.5とした他は、実施例6〜10と同様にして排ガス
浄化触媒を作製し、同様の各種試験を行った。その結果
を、図6に示した。
に、CuV2O6と硫酸セシウムよりなる排ガス浄化触媒
にマンガンを添加することで酸化活性が向上する。しか
しながら、マンガン添加量が0.01より少ないと十分
な添加効果が得られずあまり酸化活性が向上しない。ま
た、マンガン添加量が0.2より多くなると主たる排ガ
ス浄化触媒である銅バナジウム化合物の存在量が相対的
に減少するために酸化活性が低下する。従って銅バナジ
ウム化合物とマンガンの好ましい組成比は、モル比とし
て1:0.01〜1:0.2の範囲である。また、耐熱
性、耐被毒特性にも優れていることがわかった。
O6単独の結晶構造を有する銅バナジウム化合物にモル
比でマンガンを0.05添加したサンプルに混合するア
ルカリ金属硫酸塩として、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、硫酸セシウムをそ
れぞれモル比で1:1で混合したものである。
の性能を測定した。その結果を図7に示した。図7はア
ルカリ硫酸塩と燃焼温度の関係図である。
しない他は、実施例11〜15と同様にしてサンプルを
調整し、同様にして排ガス浄化触媒の性能を測定した。
その結果を図7に示した。
有する銅バナジウム化合物にモル比でマンガンを0.0
5添加しただけのものに比べ、アルカリ金属硫酸塩を混
合した場合いずれも酸化活性が向上し、特に硫酸セシウ
ムを混合したものが最も酸化活性が向上する。即ち燃焼
温度を低下させることができるのが判る。尚、混合する
アルカリ金属は硫酸塩だけでなく、他の例えば炭酸塩、
硝酸塩、酸化物等であっても初期の酸化活性は硫酸塩同
様得られたが、耐熱性や耐被毒性の点で硫酸塩が最も好
ましいことがわかった。
O6単独の結晶構造を有する銅バナジウム化合物にモル
比でマンガンを0.05添加したサンプルに混合するア
ルカリ硫酸塩として硫酸セシウムを用い、且つ銅バナジ
ウム化合物と硫酸セシウムの混合比として1:3、1:
2.5、1:2、1:1.5、1:1、1.5:1、
2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1とし
た11サンプルを用いたものである。これらについて実
施例1〜5と同様の評価方法にて排ガス浄化触媒の性能
を測定した。その結果を図8に示した。図8は硫酸セシ
ウム/CuV2O6モル比と燃焼温度の関係図である。
と硫酸セシウムの混合比として1:5、1:4.5、
1:4、1:3.5、4.5:1、5:1とした他は、
実施例16〜26と同様にして排ガス浄化触媒の性能を
測定した。その結果を図8に示した。
リ金属硫酸塩である硫酸セシウムとの混合比として1:
3〜4:1、好ましくは1:1.5〜1.5:1のもの
が特に酸化活性が高く、耐熱性、耐被毒性に優れている
事が判る。図8に1:1.5〜1.5:1の範囲を示す
と、燃焼温度の最低値を与える硫酸セシウム/CuV2
O6のモル比(1:1)はこの範囲の端点になることが
わかった。
の結晶構造を有する銅バナジウム化合物にモル比でマン
ガンを0.05添加したものと硫酸セシウムとの混合物
からなる排ガス浄化触媒をコージェライト製のハニカム
構造に担持させたものである。この排ガス浄化触媒フィ
ルターは、実施例7に相当する組成の溶液に硫酸セシウ
ムを硫酸銅と同量である0.75モル溶解させた溶液
に、コージェライトからなるハニカム構造を浸漬させ
て、前記排ガス浄化触媒の溶液を含浸させることにより
作製した。このときのハニカム構造としてはNGK製の
直径5.66インチ、高さ6インチ、セル密度100セ
ル/平方インチの両端が交互にプラグによる目封じがな
されたウォールスルータイプを用いた。この溶液を含浸
させたハニカム構造を水切りした後、真空凍結乾燥法に
より乾燥させた。その後、実施例6〜10と同じ条件で
電気炉にて焼成した。尚、この時の排ガス浄化触媒の担
持量は10重量%であった。
ィルターの性能を評価するために、実際のディーゼルエ
ンジンを用い、実排ガスによる燃焼試験を行った。試験
方法としては、エンジンとして排気量3400ccのト
ヨタ3Bディーゼルエンジンを使用し、エンジンエキゾ
ーストマニホールドから約3mの位置にケーシングされ
た排ガス浄化触媒フィルターを取り付けた。運転条件と
しては、回転数を1500rpm一定とし、トルクを変
化させ、従って負荷率を変化させることにより排ガス温
度を変化させた。この時に排ガス浄化触媒フィルターの
前後の差圧を測定し、その挙動から燃焼温度を評価し
た。即ち、排ガス浄化触媒がハニカム構造に担持されて
いない場合、運転時間と共にパティキュレートがハニカ
ム構造に捕集され、その結果、通気抵抗が増加し差圧が
上昇するが、排ガス浄化触媒が触媒層等の形態で担持さ
れている場合、その触媒作用によりパティキュレートが
完全に燃焼するため差圧が上昇することがない。この時
の排ガス温度を排ガス浄化触媒フィルターの燃焼温度と
した。本実施例における燃焼温度は300℃であった。
このときの試験結果を図9に示した。図9は実ガス試験
時間と差圧の関係図である。
ガス温度500℃で連続耐久試験を行った。この結果を
図10に示した。図10は実ガス試験積算時間と差圧の
関係図である。これにより、200時間以上の連続捕集
を行っても差圧の上昇がなく、又連続捕集後行った30
0℃での燃焼試験でも差圧の上昇がみられなかったこと
から、排ガス浄化触媒の活性低下がなく、優れた耐久性
を有していることがわかった。
ェライト製のハニカム構造を用い、且つハニカム構造上
にウォッシュコート層としてγ−アルミナ粒子を担持さ
せた。この時のγ−アルミナ粒子の担持量は排ガス浄化
触媒フィルター全重量の8重量%であった。尚、この時
のウォッシュコート層としては、γ−アルミナ以外のア
ルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、ジルコニ
ア、チタン酸アルミニウム、コージェライト等から選ば
れた1種類乃至数種類の粒子であってもよい。次に、実
施例5と同一条件で同一組成の排ガス浄化触媒をハニカ
ム構造上に担持させた。このようにして得られた排ガス
浄化触媒フィルターを実施例27と同じ評価方法にて試
験した。この試験によって実施例27よりも更に燃焼性
能が向上し、約280℃で燃焼しうることが判った。ま
た、耐久試験においても実施例1〜5と同一の評価方法
により試験を行ったが、同じく燃焼温度に変化はなく、
実施例27と同様の差圧プロファイルを示し、優れた耐
久性を有していることがわかった。
ウォッシュコート層の担持量を1、2、5、8、10、
13、15、20重量%とした8種類のサンプルを作製
した。作製したサンプル全てを実施例27と同じ評価方
法により試験した。この時の燃焼温度を図11に、50
0℃における差圧値を図12に示した。図11はウォッ
シュコート担持量と燃焼温度の関係図、図12はウォッ
シュコート担持量と差圧値の関係図である。
の担持量を0.5、25重量%とした他は、実施例29
〜36と同様にしてサンプルを作製し、同様の評価試験
を行った。その結果を図11及び図12に示した。
量%以上の全てのサンプルにおいてウォッシュコート層
がない場合よりも燃焼温度が低下しており、特に5重量
%以上の担持量において顕著である。但し、図12から
判るように担持量の増加と共に差圧値が増加しており、
エンジンに負荷を与えないレベルの差圧値として100
0mmAq.を想定した場合、ウォッシュコート層は2
0重量%以下の担持量が望ましく、ある程度のマージン
の必要性を考慮すると10重量%以下が好ましい。従っ
て望ましいウォッシュコート層の担持量として、1〜2
0重量%、好ましくは5〜10重量%であることがわか
った。
ウォッシュコート層のγ−アルミナ粒子の担持量を8±
2重量%の範囲で一定とし、この時のアルミナ粒子の平
均粒径として、0.05、0.1、0.5、1、3、
5、10、20μmとした8サンプルを作製した。作製
したサンプル全てを実施例27と同じ評価方法により試
験した。この時の燃焼温度を図13に示した。図13は
ウォッシュコート粒径と燃焼温度の関係図である。
粒径として、0.01、30μmとした他は実施例37
〜44と同様にしてサンプルを作製し、同様の評価試験
を行った。その結果を図13に示した。
上の全てのサンプルにおいて上記ウォッシュコート層が
ない場合よりも燃焼温度が低下しているが、30μmの
平均粒径のものは剥離や目詰まりがみられ、程度は小さ
いものの5μm以上のサンプルにおいても同様の傾向が
みられた。従ってウォッシュコートする粒子の平均粒径
として0.05〜20μm、中でも燃焼温度の低下効果
が十分あり且つ剥離や目詰まりも生じないものとして
0.1〜3μmが好ましいことがわかった。
排ガス浄化触媒の担持量をそれぞれ0.5、1、2、
5、10、15、20、25重量%とした8サンプルを
作製した。作製したサンプルを実施例27と同じ評価方
法により試験した。燃焼温度を図14に示した。図14
は触媒担持量と燃焼温度の関係図である。
持量を0、0.1、30、35、40重量%とした他は
実施例45〜52と同様にしてサンプルを作製し、同様
の評価試験を行った。但し、35、40重量%のものは
目詰まりが生じたために評価を行わなかった。残りのサ
ンプルと担持量0重量%、即ち触媒がない場合のその結
果を図14に示した。
量%のサンプルにおいて燃焼温度の低下がみられた。
尚、特に燃焼温度の低下効果の少ない10重量%未満の
もの、及び差圧値が高くエンジンへの負荷が懸念される
30重量%のものを除外した10〜25重量%が好まし
い触媒担持量の範囲であることがわかった。
排ガス浄化触媒の担持量が、0.5、1、2、5、1
0、15、20、25重量%とした8サンプルを作製し
た。作製したサンプルを実施例27と同じ評価方法によ
り試験した。燃焼温度を図15に示した。図15は触媒
担持量と燃焼温度の関係図である。
持量が0、0.1、30、35、40重量%とした他
は、実施例53〜60と同様にしてサンプルを作製し、
同様の評価試験を行った。その結果を図15に示した。
但し、35、40重量%のものは目詰まりが生じたため
に評価を行わなかった。残りのサンプルと担持量0重量
%、即ち触媒がない場合のその結果を図15に示した。
量%のサンプルにおいてウォッシュコート層による燃焼
温度の低下がみられた。尚、特に燃焼温度の低下効果が
少ない5重量%未満で、且つ差圧値が高くエンジンへの
負荷が懸念される25重量%を除外した5〜20重量%
が好ましいことがわかった。
ス浄化触媒における焼成温度として、600、650、
700、750、800、850、900、950℃で
焼成した8種類のものをサンプルとして用いた。このサ
ンプルの評価方法としては、実施例1〜5と同じ評価方
法により燃焼温度並びに耐久性を調べた。その結果を図
16に示した。図16は焼成温度と燃焼温度の関係図で
ある。
00、550、1000℃で焼成した他は、実施例61
〜68と同様にしてサンプルを作製し、同様の評価試験
を行った。その結果を図16に示した。
耐久性にも優れた排ガス浄化触媒を得るための焼成温度
として600〜950℃、好ましくは650〜900℃
であることがわかった。
排ガス浄化触媒フィルターの焼成温度として600、6
50、700、750、800、850、900、95
0℃で焼成した8サンプルである。この評価方法として
は、実施例27と同じ方法により燃焼温度並びに耐久性
を評価した。この結果を図17に示した。図17は焼成
温度と燃焼温度の関係図である。
00、550、1000℃で焼成した他は、実施例69
〜76と同様にしてサンプルを作製し、同様の評価試験
を行った。その結果を図17に示した。
く耐久性にも優れた排ガス浄化触媒フィルターを得るた
めの焼成温度として600〜950℃、好ましくは65
0〜900℃であることがわかった。
排ガス浄化触媒フィルターの焼成温度として600、6
50、700、750、800、850、900、95
0℃で焼成した8サンプルである。評価方法としては、
実施例27と同じ方法により燃焼温度並びに耐久性を評
価した。この結果を図18に示す。図18は焼成温度と
燃焼温度の関係図である。
00、550、1000℃で焼成した他は、実施例77
〜84と同様にしてサンプルを作製し、同様の評価試験
を行った。その結果を図18に示した。
く耐久性にも優れた排ガス浄化触媒フィルターを得るた
めの焼成温度として600〜950℃、好ましくは65
0〜900℃であることがわかった。
れた触媒活性を示し、又従来よりディーゼルエンジン用
排ガス浄化触媒としての問題点であった耐熱性と耐SO
2被毒性にも優れた排ガス浄化触媒並びに排ガス浄化触
媒フィルターが得られる。
化触媒フィルターの場合、その燃焼温度が280℃と極
めて低いため、高負荷運転モードの全運転モードに占め
る割合の大きい機種、例えば一部の建設機械等では再生
補助装置としての加熱手段等を必要とせず、即ち排ガス
温度によって排ガス中のパティキュレートがフィルター
に堆積することなく、燃焼せしめることが可能である。
媒としても比較的一般に用いられる貴金属触媒に比べ
て、本発明の排ガス浄化触媒は黒鉛そのものに対する酸
化活性が高いので、低い排ガス温度域でパティキュレー
トが堆積しても極めて短時間でこれを燃焼させることが
できる。
ためにコスト面でも優れている。
びそれを用いた排ガス浄化触媒フィルターによれば、以
下のような有利な効果が得られる。
性を呈し、且つ耐熱性に優れる。
して優れた耐久性を有し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない。
化合物は、高い酸化活性と優れた耐久性を有する。
用により銅バナジウム化合物の触媒活性を更に向上させ
ることができるとともに、熱的安定性や排ガス中に含ま
れるSO2等に対する耐被毒特性に優れ、耐久性に優れ
る。
の効果に加え、 (1)銅バナジウム化合物とアルカリ金属硫酸塩からな
る排ガス浄化触媒にマンガンを添加すると、その共存効
果により触媒の酸化活性が向上する。
され、排ガス中のパティキュレートに対する酸化活性が
高められ、耐熱性、耐久性に優れる。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない。
又は2の効果に加え、 (1)CuV2O6の結晶構造を排ガス浄化触媒中に存在
させることにより、排ガス処理触媒としての機能を高め
ることができ、排ガス中のパティキュレートに対する優
れた酸化活性と、耐熱性及び耐久性に優れる排ガス浄化
触媒を得ることができる。
しても優れた耐久性を有し、長時間使用しても触媒活性
が劣化しない。
晶組成、即ち主たる結晶構造がCuV2O6であり、且つ
マンガンの添加効果により更に触媒活性の向上した排ガ
ス浄化触媒となるので、比較的低い排ガス温度でもパテ
ィキュレートを燃焼し得る、優れた触媒性能を発揮させ
ることができる。
ることができるので、車種や運転モードに依存すること
が少ない状態でパティキュレートの触媒面への堆積を効
果的に防止でき、燃焼再生手段を必要としない排ガス浄
化触媒得ることができる。
硫酸塩、マンガン添加よりなるので、優れた耐久性を示
す排ガス浄化触媒を得ることができる。
の効果に加え、(1)排ガス中のパティキュレートに対
して優れた酸化活性を呈し、且つ高い耐熱性を有する。
乃至4の内いずれか1の効果に加え、 (1)セシウム硫酸塩の存在による触媒活性の向上効果
によって、パティキュレートに対する優れた酸化活性
と、高い耐熱性とを発揮させることができる。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない。
乃至5の内いずれか1の効果に加え、 (1)排ガス中のパティキュレートに対する更に優れた
酸化活性と、高い耐熱性とを排ガス浄化触媒に付与させ
ることができる。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない。
乃至6の内いずれか1の効果に加え、(1)焼成処理を
原料となる組成物に施して、触媒として必要な結晶組成
と強度とを備えた焼結体が得られ、高い触媒活性と耐久
性とを具備した排ガス浄化触媒を得ることができる。
造体を用いて、排ガス中のパティキュレートを効果的に
酸化することができるとともに、高い耐熱性を有する排
ガス浄化触媒フィルターを得ることができる。
して優れた耐久性を有し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない。
ることができるので、車種や運転モードに依存すること
が少ない状態でパティキュレートの触媒面への堆積を効
果的に防止でき、燃焼再生手段を必要としない排ガス浄
化触媒フィルターを得ることができる。
0〜350℃でもパティキュレートを燃焼し得る、優れ
た触媒性能を有し、燃焼再生手段を要する場合でも、こ
の熱負荷の繰り返しに耐え得る、優れた耐久性を示す排
ガス浄化触媒フィルターを得ることができる。
の効果に加え、 (1)触媒層を過不足なく3次元多孔質構造体の上に形
成、配置することができ、経済的且つ効果的に排ガス浄
化触媒フィルターを機能させることができる。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない。
8又は9の効果に加え、 (1)必要な結晶組成と強度とを備えた焼結体が得ら
れ、触媒活性と耐久性とを具備した触媒を有する排ガス
浄化触媒フィルターを得ることができる。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない。
とができるとともに、その耐久性を高めることができ
る。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない。
との接触面積を増大させることができるので、パティキ
ュレートを更に効果的に酸化させることができる。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない。
11の効果に加え、 (1)ウォッシュコート層がない場合よりも更にパティ
キュレートを酸化することができる。
が上昇することによるエンジントラブルが生じることが
ない。
して優れた耐久性を示し、長時間使用しても触媒活性が
劣化しない。
11又は12の効果に加え、(1)ウォッシュコート層
の排ガスに対する透過性や触媒の担持特性、耐久性等を
所定の範囲に維持して、更に効果的に触媒層の機能を向
上させることができる。
フィルターの概略図
フィルターの端面の拡大図
フィルターの内壁の断面拡大図
フィルター内の流れ説明図
関係図
Claims (13)
- 【請求項1】銅バナジウム化合物と、アルカリ金属硫酸
塩と、マンガンとを含有し、且つ銅元素とバナジウム元
素のモル比が、1:3.5〜1:1.5、好ましくは
1:2.5〜1:1.5であることを特徴とする排ガス
浄化触媒。 - 【請求項2】前記銅バナジウム化合物と前記マンガンと
の組成比が、モル比で1:0.01〜1:0.2である
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】前記銅バナジウム化合物における主たる結
晶構造がCuV2O6であ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CuV2O6である結晶構造の存在比が
25モル%以上であることを特徴とする請求項3に記載
の排ガス浄化触媒。 - 【請求項5】前記アルカリ金属硫酸塩のアルカリ金属が
セシウムであ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】前記銅バナジウム化合物と前記アルカリ金
属硫酸塩との組成比が、モル比で1:3〜5:1、好ま
しくは1:1.5〜1.5:1であ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】焼成温度600〜950℃、好ましくは6
50〜900℃で焼成されてい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】金属製もしくはセラミック製からなる3次
元多孔質構造体と、前記3次元多孔質構造体の表面に形
成された請求項1乃至7の内いずれか1項に記載の排ガ
ス浄化触媒と、を備えたことを特徴とする排ガス浄化触
媒フィルター。 - 【請求項9】請求項1乃至7の内いずれか1項に記載の
排ガス浄化触媒の重量が、排ガス浄化触媒フィルターの
全重量に対して0.5〜25重量%、好ましくは5〜2
0重量%であることを特徴とする請求項8に記載の排ガ
ス浄化触媒フィルター。 - 【請求項10】焼成温度600〜950℃、好ましくは
650〜900℃で焼成されていることを特徴とする請
求項8又は9に記載の排ガス浄化触媒フィルター。 - 【請求項11】金属製もしくはセラミック製からなる3
次元多孔質構造体と、前記3次元多孔質構造体に担持さ
れたアルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、ジ
ルコニア、チタン酸アルミニウム、コージェライトから
選ばれた1種以上のセラミック粒子で形成されたウォッ
シュコート層と、前記ウォッシュコート層に担持された
請求項1乃至7の内いずれか1項に記載の排ガス浄化触
媒の層と、を備えたことを特徴とする排ガス浄化触媒フ
ィルター。 - 【請求項12】前記ウォッシュコート層の重量が排ガス
浄化触媒フィルターの全重量に対して1〜20重量%、
好ましくは5〜10重量%であることを特徴とする請求
項11に記載の排ガス浄化触媒フィルター。 - 【請求項13】前記ウォッシュコート層を形成している
前記セラミック粒子の平均粒径が0.05〜20μm、
好ましくは0.1〜3μmであることを特徴とする請求
項11又は12に記載の排ガス浄化触媒フィルター。
Priority Applications (1)
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