JP2005021818A

JP2005021818A - 排気ガス中の微粒子状物質を処理するための排気ガス触媒

Info

Publication number: JP2005021818A
Application number: JP2003190969A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Ichioka; 岡和之市; Satoshi Kadoya; 屋聡角
Original assignee: Johnson Matthey Japan GK
Current assignee: Johnson Matthey Japan GK
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】内燃機関より排出された排気ガス中の微粒子状物質を処理する排気ガス触媒を提供すること。
【解決手段】担体と、該担体上に形成された触媒層とを少なくとも備えてなる排気ガス触媒であって、前記触媒層が該層中に空隙を有するものであり、前記触媒層および／または前記担体が、排気ガス中の微粒子状物質を補足可能とされてなるものである、排気ガス触媒により達成される。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の背景】
発明の分野
本発明は、内燃機関から排出される排気ガス中の微粒子状物質を処理する排気ガス触媒およびそれを用いた排気ガス処理装置に関する。
【０００２】
背景技術
燃料燃焼機関、とりわけ燃料高圧噴射型の内燃機関から排出される排気ガスには微粒子状物質（以下、適宜「ＰＭ」という）が含まれている。ＰＭは、燃焼燃焼により生じた煤およびその他の炭素原子を含む成分（例えば、炭素系物質）と、未燃焼燃料（炭化水素）または未燃焼オイルからなる可溶性有機成分（以下、適宜「ＳＯＦ」という）と、少量の硫酸塩とから構成されている。ＰＭは動植物に悪影響を及ぼす大気汚染物質として知られており、現在、自動車業界にあっては、このＰＭを低減することが重要な課題となっている。
【０００３】
この為、従来から、ＰＭを低減する方法として、ディーゼルパテキュレートフィルタ（以下、適宜「ＤＰＦ」という）によりＰＭを補足する方法が開発されている。しかしながら、ＤＰＦは補足できるＰＭの量に限界があり、補足したＰＭを外部エネルギー等を用いて除去する必要がある。このため、排気ガスの連続的な処理には不向きであり、また外部装置の設置が必要となるため、費用が掛かり、また排気ガス処理装置が大きくなる等の問題がある。
【０００４】
また、排気ガス中のＳＯＦと、炭化水素と、一酸化炭素とを排気ガス触媒（酸化触媒）により処理する方法が提案されている。一般に、排気ガス触媒は、触媒成分をスラリーとし、このスラリーを担体に均一に浸漬し焼成して調製されるものが殆どである。このため、排気ガスが触媒成分（触媒層）に流入した場合、排気ガス（特に炭素鎖の長い炭化水素のガス）のガス拡散性が低下し、その結果、排気ガスの浄化能力が十分に発揮できないことが見受けられた。また、一般に、触媒層を保持する担体は多孔質構造体が用いられるが、その細孔サイズでは、空間速度の大きな条件において排気ガスの拡散律速により排気ガス除去率が低下することがあった。
【０００５】
これに対して、特開平２００２−１９１９８８号公報（特許文献１）および特開平２００２−２５３９６８号公報（特許文献２）では、特定の孔径を有する細孔を設けた多孔質構造体からなるコート層に貴金属とＮＯｘ吸蔵剤とを担持させることにより、排気ガスのガス拡散性を高めて、ＮＯｘの浄化効率を向上させたＮＯｘ吸蔵還元型触媒が提案されている。
【０００６】
しかしながら、現在のところ、触媒層中に空隙を設けて、排気ガス中の微粒子状物質を補足し、それを処理する排気ガス触媒は存在していない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２００２−１９１９８８号公報
【特許文献２】
特開平２００２−２５３９６８号公報
【０００８】
【発明の概要】
本発明者等は、今般、排気ガス中の微粒子状物質を処理することを実現できる排気ガス触媒の構成を見出した。とりわけ、触媒層が空隙を有してなる排気ガス触媒によれば、排気ガスのガス拡散性を高めることができ、その結果、排気ガス触媒において補足された微粒子状物質を効率よく処理することができる、との知見を得た。
よって、本発明は、排気ガスのガス拡散性の向上と、排気ガス中の微粒子状物質を効率よく処理することを実現できる排気ガス触媒の提供を目的とする。
【０００９】
従って、本発明の第一の態様による排気ガス触媒は、
担体と、該担体上に形成された触媒層とを少なくとも備えてなり、
前記触媒層が該層中に空隙を有するものであり、
前記触媒層および／または前記担体が、排気ガス中の微粒子状物質を補足可能とされてなるものである。
【００１０】
本発明の第二の態様による排気ガス中の微粒子状物質を処理する装置は、
担体と、該担体上に形成された触媒層とを少なくとも備えてなる排気ガス触媒を備えてなり、
前記触媒層が該層中に空隙を有するものであり、
前記触媒層および／または前記担体が、排気ガス中の微粒子状物質を補足可能とされてなるものであり、
前記排気ガス触媒において、前記排気ガス中の酸素および／または二酸化窒素により、前記排気ガス触媒における触媒層および／または担体で捕捉した微粒子状物質を燃焼するものである。
【００１１】
本発明の第三の態様による、排気ガス中の、炭化水素と、一酸化炭素と、一酸化窒素と、および微粒子状物質とを処理する装置は、
第一の排気ガス触媒と、第二の排気ガス触媒とを備えてなり、
第一の排気ガス触媒と第二の排気ガス触媒のいずれか一方が酸化触媒である場合、その他方が、担体と、該担体上に形成された触媒層とを少なくとも備えてなり、前記触媒層が該層中に空隙を有するものであり、
前記触媒層および／または前記担体が、排気ガス中の微粒子状物質を補足可能とされてなるものである、排気ガス触媒であり、
前記酸化触媒において、前記排気ガス中の炭化水素と、一酸化炭素と、および一酸化窒素とを酸化し、水と、二酸化炭素と、二酸化窒素とするものであり、
前記排気ガス触媒において、前記排気ガス中の酸素および／または二酸化窒素により、前記排気ガス触媒における触媒層および／または担体で捕捉した微粒子状物質を燃焼するものである。
【００１２】
本発明によれば、排気ガス触媒にいて排気ガスのガス拡散性、特に排気ガス中のガス性ＳＯＦおよび分子サイズの大きい炭化水素の拡散性を向上させることができ、この結果、微粒子状物質を効率良く補足し処理することが実現できる。
【００１３】
【発明の具体的説明】
本発明の第一の態様
本発明の第一の態様による排気ガス触媒を図１を用いて説明する。図１（Ａ）は担体２の上に空隙４を有する触媒層３が積層された排気ガス触媒１を示したものである。矢印Ａの方向から、排気ガスが触媒層３に流入する。触媒層３中の空隙４の存在により、排気ガス中の酸素または二酸化窒素とが触媒層３中を良好に拡散する。また、触媒層３は空隙４を有することから、特に空隙内表面において排気ガス中の微粒子状物質をより補足可能とされている。この結果、触媒層３において、補足された微粒子状物質と、排気ガス中の酸素および／または二酸化窒素との燃焼反応が効率良く行われるものと考えられる。本発明の好ましい態様によれば、触媒層３において排気ガス中の一酸化窒素が二酸化窒素に酸化され、排気ガス中に二酸化窒素を供給することになる。その結果、触媒層３において、この二酸化窒素により、補足された微粒子状物質をさらに燃焼させることが可能となる。
【００１４】
図１（Ｂ）は本発明による排気ガス触媒の好ましい態様を示したものであり、図１（Ａ）に示された排気ガス触媒の構成にあって、担体２中に空隙５が設けられたものである。このため、担体２において、排気ガスおよび触媒層３で処理された排気ガスが担体５において良好にガス拡散するととともに、担体５において、補足された微粒子状物質と、排気ガス中の酸素、二酸化窒素、および触媒層３で発生した二酸化窒素との燃焼反応が効率良く行われるものと考えられる。つまり、この排気ガス触媒は、排気ガスが触媒層３から担体５へ通過し易い構造を有したものということができる。よって、この排気ガス触媒によれば、微粒子状物質を効果的に補足し除去することができるものと考えられる。
【００１５】
本発明による排ガス触媒における「空隙」とは、触媒（好ましくは担体）に空間を有することを意味する。「空隙」の形状は特に限定されず、例えば空孔、球状、楕円状、角柱、貫通路およびこれらに類似する形状等のいずれのものであってよい。触媒層における空隙の平均空隙率は５％以上、７０％以下であり、好ましくは上限が６０％以下であり、下限が１０％以上である。触媒層における空隙を構成する空孔の平均孔径は０．２μｍ以上、３０μｍ以下であり、好ましくは上限が２０μｍ以下であり、下限が１μｍ以上である。触媒層の空隙の平均空隙率の測定は走査電子顕微鏡で行うことができる。
【００１６】
触媒層に空隙を設ける手段の具体例としては、例えば、溶媒（例えば水）に、排気ガス触媒成分と、成形剤とを添加撹拌しスラリーを調整し、このスラリーを担体に担持させて焼成し成形剤を燃焼分解させることが挙げられる。従って、成形剤は焼成時に燃焼しその化学的特性を残存させないものが好ましい。成形剤は空隙を形成させるものであればいずれのもの利用でき、形状、種類、大きさなどが同一または異なるものであってよい。好ましくは、成形剤は熱分解性または可燃性の球体、円柱体等の形成物であることが好ましい。このような可燃性剤の具体例としては、発泡剤、界面活性剤、発泡性合成樹脂、活性炭、グラファイト粉末、パルプ粉末等が挙げらる。発泡剤の具体例としては、Ｌａ_２（ＣＯ_３）_３、Ａｌ_２（ＣＯ）_３、Ｃｅ_２（ＣＯ）_３、が挙げられ、好ましくは排気ガス触媒成分と同様な元素を含んでなることが好ましい。界面活性剤の具体例としては、例えば、スルホン酸型、カルボン酸型等のアニオン性界面活性剤、アミン型等のカチオン性界面活性剤、脂肪酸エステル型等の両性イオン性界面活性剤等が挙げられる。発泡性合成樹脂等としては、ポリウレタン系、ポリスチレン系（例えば、ポリスチレン）、ポリエチレン系、ポリエステル系、ポリアクリル系（例えば、ポリメチルメタクリレート）等の合成樹脂が挙げられる。
成形剤の添加量は、触媒層の全量に対して、５体積％以上７０体積％以下であり、好ましくは上限が６０体積％以下であり、下限が１０体積％以上である。
【００１７】
触媒層の厚さは、１０μｍ以上、１０００μｍ以下であり、好ましくは上限が５００μｍ以下であり、下限が１００μｍ以上である。
【００１８】
本発明の好ましい態様によれば、担体が空隙を有してなるものが好ましい。担体における空隙の平均空隙率は３０％以上、８０％以下であり、好ましくは上限が７０％以下であり、下限が４０％以上である。担体における空隙の平均空隙率の測定は走査電子顕微鏡で行うことができる。
さらに、担体における空隙を構成する空孔の平均孔径は３μｍ以上、４０μｍ以下であり、好ましくは上限が３０μｍ以下であり、下限が５μｍ以上である。
【００１９】
この担体に空隙を設ける手段の具体例としては、先に述べた触媒層に空隙を設ける手段と同様であってよい。この場合、成形剤の添加量は、担体成分の全量に対して、３０重量％以上、７０重量％以下であり、好ましくは上限が７０重量％以下であり、下限が４０重量％以上である。また、担体に空隙を設ける他の手段としては、担体成分（例えば、セラミックス）の粒度分布を調整して形成させる方法が挙げられる。
【００２０】
（１）触媒成分
本発明による排気ガス触媒が含む触媒成分は、排気ガス中の酸素と微粒子状物質とを燃焼することを触媒し、好ましくは排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に酸化することを触媒する特性をも有するものが用いられる。このような触媒成分の具体例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移元素、および長周期表第１０〜１２属の元素およびこれらの混合物の群から選択されるもの挙げられる。
【００２１】
アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびこれらの混合物の群から選択されるものが挙げられ、好ましくは、カリウム、セシウムおよびこれらの混合物である。
アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、バリウムおよびこれらの混合物の群から選択されるものが挙げられ、好ましくは、マグネシウム、バリウムおよびこれらの混合物である。
遷移金属としては、ジルコニウム、ランタン、セリウム、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、鉄、銀およびこれらの混合物の群から選択されるものが挙げられ、好ましくは、セリウム、白金、鉄およびこれらの混合物である。
長周期表第１０属の元素としては亜鉛が挙げられる。
長周期表第１１属の元素としては、アルミニウム、ガリウム、インジウムおよびこれらの混合物の群から選択されるものが挙げられ、好ましくはアルミニウムが挙げられる。
【００２２】
本発明の好ましい態様によれば、触媒成分は排気ガス中の一酸化窒素を酸化し二酸化窒素とする酸化触媒として機能を伴うものが好ましい。このような触媒成分としては、上記したもののうち、貴金属、卑金属に属するものが挙げられ、具体的には、後記する酸化触媒の触媒成分と同様のものが挙げられる。
【００２３】
排気ガス触媒成分は、触媒層の全量に対して、０．１重量％以上、２０重量％以下であり、好ましくは上限が１０重量％以下であり、下限が０．２重量％以上である。
【００２４】
（２）触媒助剤
本発明における排気ガス触媒は、触媒助剤が添加されてよい。触媒助剤の具体例としては、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素、酸化マググネシウム、およびこれらの混合物からなる群から選択され、好ましくは、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素である。触媒助剤は、触媒層の形成成分の全量に対して、５０重量％以上である。
【００２５】
（３）その他の成分
本発明における排気ガス触媒は、その他の成分としてＨＣ吸着能を有する材料等が添加されてよい。この材料は排ガス浄化性能を向上させることができ、その様な材料としては、ゼオライト等が挙げられる。その他の成分の添加量は、触媒層の全量に対して、５重量％以上、６０重量％以下であり、好ましくは上限が５０重量％以下であり、下限が１０重量％以上である。
【００２６】
（４）担体
担体の具体例としては、アルミナからなるペレット型、またはコージェライトセラミックスもしくはステンレス等の金属からなるモノリスハニカム形が挙げられ、好ましくはモノリスハニカム型である。モノリスハニカム型は、耐熱性、耐熱衝撃性、および機械的強度に優れたものである。担体に空隙を設ける場合には、コージェライトセラミックスとして製造されることが好ましい。
【００２７】
また、本発明の好ましい態様によれば、担体は微粒子状物資を補足可能なものとされたものである。従って、このような担体は、セラミック、金属あるいはこの酸化物またはこれらの混合物によって構成されてなるものが好ましくは、その具体例としては、コージェライト（ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコンナイトライド（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の耐熱性セラミック、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金、ステンレス合金等が挙げられる。
【００２８】
担体は三次元立体構造を有するものとして構成されることが好ましく、その具体例としては、モノリスハニカム型コーディエライト型、モノリスハニカム型ＳｉＣ型、フォーム型、クロスフロー型、ファイバー積層型、ファイバー織物型、ワイヤメッシュ型、ネステッドファイバー型、金属多孔体型、粒子充填型等が挙げられ、好ましくは、フォーム型、ファイバー積層型、ファイバー織物型、ワイヤメッシュ型、ネステッドファイバー型、金属多孔体型、または粒子充填型が挙げられる。
【００２９】
本発明の第二の態様
本発明の第二の態様によれば、本発明による排気ガス触媒を備えた排気ガス処理装置が提案される。本発明による排気ガス処理装置を図２を用いて説明する。
図２は本発明による排気ガス触媒を備えた排気ガス処理装置１０の概略図を示す。本発明による排気ガス処理装置１０は、排気ガス入口部１１と、本発明による排気ガス触媒１２と、排気ガス流出口１３とが設けられたものである。この装置によれば、燃料燃焼により生じた排気ガスが入口部１１から流入し、本発明による排気ガス触媒１２の触媒層または単体において排気ガス中の微粒子状物質が補足される。排気ガス触媒１２において、排気ガス中の酸素または二酸化窒素により、補足された微粒子状物質が燃焼され、処理された排気ガスは流出口１３を経て排出される。
【００３０】
本発明の第三の態様および第四の態様
本発明の第三の態様によれば、第一の排気ガス触媒と、第二の排気ガス触媒とを備えた排気ガス浄化装置が提案される。本発明にあっては、第一の排気ガス触媒と第二の排気ガス触媒の一方が酸化触媒の場合、他方は本発明による第一の態様による排気ガス触媒である。
【００３１】
この排気ガス処理装置の内容を図３を用いて説明する。図３は本発明による排気ガス処理装置２０の概略図を示す。排気ガス処理装置２０は、排気ガス入口部２１と、第一の排気ガス触媒２２（酸化触媒）と、第二の排気ガス触媒２３（本発明の第一の態様による排気ガス触媒）と、排気ガス出口部２５とが設けられたものである。この装置２０において、燃料燃焼により生じた排気ガスが入口部２１から流入する。第一の排気ガス触媒２２において前記排気ガス中の炭化水素と、一酸化炭素と、一酸化窒素とが酸化され、水と、二酸化炭素と、二酸化窒素として処理される。第二の排気ガス触媒２３は、その触媒層および／または担体において排気ガス中の微粒子状物質を補足し、この触媒層または担体中において、排気ガス中の酸素および二酸化窒素または第一の酸化触媒で生じた二酸化窒素により、補足された微粒子状物質が燃焼除去され、処理された排気ガスは出口部２５から排出される。
【００３２】
本発明の第四の態様によれば、本発明の第三の態様において、第一の排気ガス触媒２２または第二の排気ガス触媒２３の後方に、排気ガス中の微粒子状物質を補足可能とされてなるフィルタ２４をさらに備えてなる処理装置が提案される。フィルタ２４は排気ガス中の微粒子状物質を補足し、排気ガス中の二酸化窒素および／または第一の排気ガス触媒２２（酸化触媒）で生じた二酸化窒素により該微粒子状物を燃焼除去するものである。図３中、フィルタ２４は第一の排気ガス触媒２２と第二の排気ガス触媒２３との後方部に位置しているが、本発明にあっては、第一の排気ガス触媒２２と第二の排気ガス触媒２３との前方またはこれらの間に位置するものであってもよい。
【００３３】
フィルタ２４が微粒子状物質を補足し、排気ガス中の二酸化窒素により燃焼させるメカニズムは、米国特許第４，９０２，４８７号および特許第３０１２２４９号の明細書に開示されており、これらの内容は本願発明の内容に包含するものとする。
【００３４】
（１）酸化触媒
本発明の第三および第四の発明にあって、第一の排気ガス触媒と第二の排気ガス触媒の一方が酸化触媒とされる。酸化触媒は、基本的に、活性金属と、担体とを含んでなるものである。
【００３５】
活性金属
活性金属の具体例としては、貴金属、卑金属が挙げられ、好ましくは貴金属である。貴金属の具体例としては、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、金、または銀が挙げられ、好ましくは、白金、パラジウム、またはロジウムおよびこれらの二種以上の混合物が挙げられる。卑金属の具体例としては、ニッケル、銅、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛等が挙げられ、好ましくは、ニッケル、マンガン、または鉄およびこれらの二種以上の混合物として用いることができる。
【００３６】
活性金属の添加量は、適宜定めることができるが、好ましくは酸化触媒の全量に対して０．０５重量％以上２．０重量％以下であり、好ましくは下限が０．１以上であり、上限が１．０重量％以下である。
【００３７】
触媒助剤
助触媒の具体例としては、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン等が挙げられる。助触媒の添加量は、適宜定めることができるが、好ましくは、酸化触媒の全量に対して、０重量％以上１００重量％未満であり、好ましくは下限が０重量％以上であり、上限が６０重量％以下である。
【００３８】
担体
担体の具体例としては、アルミナからなるペレット型形状（粒状形）、またはコージエライトセラミックス、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、Ｓｉ_３Ｎ_４などの耐熱性セラミックスもしくはステンレス等の金属からなるモノリス型形状（ハニカム形）が挙げられる。特に、耐熱性、耐熱衝撃性、および機械的強度に優れたモノリス型形状が好ましい。
（２）フィルタ
フィルタはセラミックまたは金属によって構成されてなり、円筒状、繊維状、粒子状、等の形態のものが挙げられる。セラミックまたは金属は一般的なもの、または市販されているものを用いることができ、好ましくはコージェライト（ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコンナイトライド（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の耐熱性セラミック、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金、ステンレス合金などが挙げられる。
【００３９】
また、フィルタの形態の具体例としては、モノリスハニカム型コーディエライト型フィルタ、モノリスハニカム型ＳｉＣ型フィルタ、ファイバー積層または編物型フィルタ、フォーム型フィルタ、クロスフロー型積層型フィルタ、メタルワイヤメッシュ型フィルタ、金属多孔体型フィルタ、セラミック粒子型フィルタ、等が挙げられ、好ましくは、モノリスハニカム型コーディエライトフィルタ、モノリスハニカム型ＳｉＣフィルタ、ファイバー積層または編物型フィルタ、フォーム型フィルタである。
【００４０】
本発明による排気ガス触媒および排気ガス処理装置の用途
本発明による排気ガス触媒および装置は、固定系または移動系の燃焼機関（装置）に使用することができる。固定系の燃焼機関の具体例としては、発電設備、発熱設備、蒸気発生設備、動力設備、ゴミ焼却炉等が挙げられる。移動系の燃焼機関としては、運搬機、機械等に設置される内燃機関が挙げられ、その具体例としては、自動車、バス、トラック、ダンプカー、気動車、オートバイ、原動機付き自転車、船舶、タンカー、モーターボート、航空機などの運送機；耕耘機、トラクター、コンバイン、チェンソー、木材運搬機などの農林産業機械；漁船等の水産漁業機械；タンクローリー、クレーン、圧搾機、掘削機等の土木作業機械；発電機；等が挙げられる。
【００４１】
本発明の好ましい態様によれば、本発明による排気ガス触媒および装置は、燃焼機関中、内燃機関、とりわけ燃料高圧噴射型の内燃機関、この中でも好ましくはディーゼルエンジン、高圧直噴ガソリンエンジンに利用することができる。特に、これらの内燃機関を装着した運搬機、特に車両の場合、その排気系に、本発明による排気ガス触媒または排気ガス浄化装置をスタートキャタリスト、アンダーフロアー、マニホールドコンバータとして設置することができる。しかしながら、本発明の範囲はこれらのものに限定されるものではない。
【００４２】
【実施例】
本発明の内容を実施例によってより詳細に説明する。しかしながら、本発明の内容は実施例によって限定して解釈されるものではない。
排気ガス触媒の調製
例１
市販のＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３粉末（Ｃｏｎｄｅａ社製）と、蒸留水と、硝酸（５０％濃度のものを約１重量％）とを混合し、硝酸白金水溶液（固形分で１ｇ／リットルとなる量）をさらに添加し十分に撹拌した。その後、ゼオライトを固形分で２０重量％になるように加えさらに十分撹拌し予備スラリーを調製した。次に、成形剤として平均粒径１０μｍのアクリル系ポリマー（ポリメチルメタクリレート）を２０重量％になるように上記予備スラリー中に加えよく混合し触媒担体に塗布するスラリーとした。コージェライト製のハニカム基材を用意し、上記スラリーを塗布し、余分なスラリーをエアーガンで吹き払った後、５００℃で１時間焼成してコート層を形成した。コート層はハニカム基材１リットルあたり１００ｇとして形成した。白金の担持量はハニカム基材１リットルあたり１ｇであった。これにより排気ガス触媒（例１）を得た。
【００４３】
例２
硝酸白金水溶液の代わりに硝酸セリウム水溶液１０重量％を用いた以外は例１と同様にしてスラリーを調整した。コージェライト製のハニカム基材を用意し、上記スラリーを塗布し、余分なスラリーをエアーガンで吹き払った後、２５０℃で３０分乾燥し、５００℃で１時間焼成し、セリウムを担持した。セリウムの担持量はハニカム基材１リットルあたり０．５ｇであった。これにより排気ガス触媒２を得た。これにより排気ガス触媒（例２）を得た。
【００４４】
例３
粒径が５〜２０μｍのアクリル系ポリマーを用いたこと以外は例１と同様して排気ガス触媒（例３）を得た。
【００４５】
例４
粒径が５〜２０μｍのアクリル系ポリマーを用いたこと以外は例２と同様して排気ガス触媒（例４）を得た。
【００４６】
比較例１
アクリル系ポリマーを用いたなかったこと以外は例１と同様にして排気ガス触媒（比較例１）を得た。
【００４７】
排気ガス浄化評価試験
試験１：炭化水素および一酸化炭素浄化率
排ガス入出口を有する試験装置（堀場社製）内に、例１〜４及び比較例１の触媒から、直径１インチ（約２５．４ｍｍ）、長さ２インチ（約５０．８ｍｍ）を切り出した試験コアをそれぞれ配置した。それぞれの試験コアを、酸素１０重量％と、水蒸気１０重量％とを含んだ窒素ガス気流中で６５０℃５０時間で予め熱処理した。
次に、下記表１に示す試験用排気ガスを、試験装置の入り口部からガス流量ＳＶ＝５０，０００ｈｒ^−１で流入させて、触媒層温度を９０℃〜５００℃まで毎分１５℃の速度で昇温し、触媒の入り口側と出口側の各ガス成分濃度を時間の経過と共に連続的に測定して、その濃度差から各排気ガスの浄化率を算出した。
炭化水素および一酸化炭素の浄化率が５０％になる温度をＴ_５０、その浄化率が８０％になる温度をＴ_８０として、この数値を各触媒の性能として評価し、その結果を下記表２に示した。Ｔ_５０およびＴ_８０の温度が低いほど、低温度状態で排気ガス中の炭化水素および一酸化炭素の浄化効率が高いことを示している。
【００４８】
【表１】

【００４９】
【表２】

【００５０】
試験２：微粒子状物質浄化率
上記評価試験１において、下記表３に示す試験用排気ガスを用いた以外は同様にして試験した。微粒子状物質の浄化率は、微粒子状物質に含まれるＳＯＦの浄化率により評価した。
ＳＯＦの浄化率が５０％になる温度をＴ_５０、その浄化率が８０％になる温度をＴ_８０として、この数値を各触媒の性能として評価し、その結果を下記表４に示した。Ｔ_５０およびＴ_８０の温度が低いほど、低温度状態で排気ガス中のＳＯＦの浄化効率が高いことを示している。
【００５１】
【表３】

【００５２】
【表４】

【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による排気ガス触媒の断面図を示す。
【図２】図２は本発明による排気ガス触媒を備えた排気ガス処理装置の概略図を示す。
【図３】図３は本発明による排気ガス触媒を備えた排気ガス処理装置の概略図を示す。

Claims

担体と、該担体上に形成された触媒層とを少なくとも備えてなる排気ガス触媒であって、
前記触媒層が該層中に空隙を有するものであり、
前記触媒層および／または前記担体が、排気ガス中の微粒子状物質を補足可能とされてなるものである、排気ガス触媒。
前記担体が空隙を有してなるものである、請求項１に記載の排気ガス触媒。
前記触媒層における空隙の平均空隙率が、５％以上７０％以下である、請求項１または２に記載の排気ガス触媒。
前記担体における空隙の平均空隙率が、３０％以上８０％以下である、請求項２または３に記載の排気ガス触媒。
前記触媒層における空隙を構成する空孔の平均孔径が、０．２μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気ガス触媒。
前記担体における空隙を構成する空孔の平均孔径が、３μｍ以上４０μｍ以下である、請求項２〜５のいずれか一項に記載の排気ガス触媒。
前記触媒層が含む触媒成分が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移元素、長周期表第１０〜１２属の元素およびこれらの混合物の群から選択されるものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気ガス触媒。
前記アルカリ金属が、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびこれらの混合物の群から選択されるものであり、
前記アルカリ土類金属が、マグネシウム、カルシウム、バリウムおよびこれらの混合物の群から選択されるものであり、
前記遷移金属が、ジルコニウム、ランタン、セリウム、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、鉄、銀およびこれらの混合物の群から選択されるものであり、
前記長周期表第１０属の元素が、亜鉛であり、
前記長周期表第１１属の元素が、アルミニウム、ガリウム、インジウムおよびこれらの混合物の群から選択されるものである、請求項７に記載の排気ガス触媒。
前記排気ガス中の酸素および／または二酸化窒素により、前記触媒層および／または前記担体で捕捉した微粒子状物質を燃焼するものである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の排気ガス触媒。
前記微粒子状物質が、炭素系物質、炭化水素または可溶性有機成分を含んでなるものである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の排気ガス触媒。
燃料高圧噴射型の内燃機関に用いられる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の排気ガス触媒。
前記燃料高圧噴射型の内燃機関が、ディーゼルエンジンまたは高圧直噴型ガソリンエンジンである、請求項１１に記載の排気ガス触媒。
排気ガス中の微粒子状物質を処理する装置であって、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載された排気ガス触媒を備えてなり、
前記排気ガス触媒において、前記排気ガス中の酸素および／または二酸化窒素により、前記排気ガス触媒における触媒層および／または担体で捕捉した微粒子状物質を燃焼するものである、装置。
排気ガス中の、炭化水素と、一酸化炭素と、一酸化窒素と、および微粒子状物質とを処理する装置であって、
第一の排気ガス触媒と、第二の排気ガス触媒とを備えてなり、
第一の排気ガス触媒と第二の排気ガス触媒のいずれか一方が酸化触媒である場合、その他方が請求項１〜１０のいずれか一項に記載された排気ガス触媒であり、
前記酸化触媒において、前記排気ガス中の炭化水素と、一酸化炭素と、および一酸化窒素とを酸化し、水と、二酸化炭素と、二酸化窒素とするものであり、
前記排気ガス触媒において、前記排気ガス中の酸素および／または二酸化窒素により、前記排気ガス触媒における触媒層および／または担体で捕捉した微粒子状物質を燃焼するものである、装置。
第一の排気ガス触媒または第二の排気ガス触媒の後方に、排気ガス中の微粒子状物質を補足可能とされてなるフィルタをさらに備えてなり、
前記フィルタが排気ガス中の微粒子状物質を補足し、該微粒子状物質を排気ガス中の二酸化窒素および／または前記酸化触媒で生じた二酸化窒素により燃焼するものである、請求項１４に記載の装置。
前記排気ガスを前記排気ガス触媒に流入する入口部と、前記排気ガス触媒で処理した前記排気ガスを排出する出口部とをさらに備えてなる、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の装置。
前記微粒子状物質が、炭素系物質、炭化水素または可溶性有機成分を含んでなるものである、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の装置。
燃料高圧噴射型の内燃機関に用いられる、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の排気ガス触媒。
前記燃料高圧噴射型の内燃機関が、ディーゼルエンジンまたは高圧直噴型ガソリンエンジンである、請求項１８に記載の装置。