JP2007083114A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 担体(10)の表面の触媒層(20)にアルカリ金属(カリウム)(30)を添加するとともに当該アルカリ金属を捕捉するクラスレート材料(40)を混合させた。
【選択図】 図1
Description
また、例えばディーゼルエンジンを搭載した自動車において、排ガス中のパティキュレート・マター(PM)を捕捉し燃焼除去するディーゼル・パティキュレート・フィルタ(DPF)に触媒を担持させ、且つ当該触媒層にカリウム(K)等のアルカリ金属を添加してPM(カーボン)の燃焼促進を図った触媒担持型DPFが知られている。
請求項2の排ガス浄化用触媒は、前記クラスレート材料がソーダライトであることを特徴とする。
請求項4の排ガス浄化用触媒は、請求項1乃至3のいずれかにおいて、触媒担持型パティキュレート・フィルタであって、前記アルカリ金属をパティキュレート・マターの燃焼促進剤として機能させることを特徴とする。
請求項3の排ガス浄化用触媒によれば、カリウムはアルカリ金属の中でも特に反応性が高く、故に担体(例えば、コージライト、SiCの場合)に移動して当該担体を劣化させ易いのであるが、当該カリウムをクラスレート材料に吸着させることで担体への移動を阻止して担体の劣化を抑制しつつ、カリウムの高い反応性を発揮させ続けることができる。
第1実施例では、排ガス浄化触媒が触媒担持型ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(以下、触媒担持型DPFと略す)である場合を示す。
触媒担持型DPF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主としてカーボンからなるパティキュレート・マター(以下、PMと略す)を捕捉した後、当該捕捉したPMを加熱し燃焼させることで除去可能であるとともに、排ガス中のHC、COを酸化してNOxを還元する触媒機能をも併せ有した排ガス後処理装置である。
クラスレート材料40は、多孔質であるが外表面が無開孔である物質、即ち外表面に多数のディンプル状の孔を有した物質であり、具体的には、ここではクラスレート材料40として比較的入手が容易なソーダライト(SOD){例えば、Na6[(AlO2)6(SiO2)6]・2NaCl}が採用される。
先ず、SiO2:0.5AlO2:10Na2O:41H2Oの比率の混合溶液を準備し、当該混合溶液を無撹拌且つ100℃で24時間焼結することでソーダライトを得る。
得られたソーダライトにK2CO3(炭酸カリウム)水溶液を混合し、乾燥焼成させてK担持ソーダライトを得る。このとき、ソーダライトの含有量が5〜50g/lであり、K2Oの含有量が5〜30g/lであるのがよい。
これによりカリウムとソーダライトとを触媒層20に含む本発明に係る触媒担持型DPFが得られる。
そして、カリウムがソーダライトのディンプル状の孔42に捕捉されるということは、即ちソーダライトの略表面上にカリウムが捕捉されることになり、PMを燃焼除去させる際において、反応性の高いカリウムが良好にPMに作用し、触媒担持型DPFの温度が比較的低温であっても触媒担持型DPFに捕捉したPMを良好に燃焼させることが可能となる。これより、PMを燃焼させるには触媒担持型DPFを高温にすべくDPFに燃料等を供給して燃焼させる必要があるところ、当該燃料消費量を低減することができ、無駄な燃料消費を抑えることができる。
[計測条件]
・流速:50ml/min
・温度ランプ:20℃/min
[水熱耐久条件]
・水熱耐久温度:700または800℃
・ガス流体:エア(10%H2O含有)
・時間:3時間
第2実施例では、排ガス浄化触媒が吸蔵型NOx触媒である場合を示す。
吸蔵型NOx触媒は、エンジンから排出される排ガス中に含まれるNOxを酸化雰囲気(リーン空燃比雰囲気)で一旦吸蔵した後、当該吸蔵したNOxを還元雰囲気(リッチ空燃比雰囲気)で放出除去する機能を備えた触媒である。
クラスレート材料40としては、上記同様、ソーダライト(SOD){例えば、Na6[(AlO2)6(SiO2)6]・2NaCl}が採用される。なお、ソーダライトの機能及び吸蔵型NOx触媒の製造工程は上記触媒担持型DPFと同様であり、ここでは説明を省略する。
このように吸蔵型NOx触媒がカリウムとソーダライトとを触媒層120に含んでいると、カリウムがカチオン交換点においてカリウムイオン(K+)としてソーダライトのディンプル状の孔42に捕捉され、即ちソーダライトの比較的表面上にカリウムが捕捉され、上記同様に当該カリウムの担体(例えば、コージライト、SiCの場合)への移動が防止されて担体の劣化が抑制されるとともに発散が防止される。
同図によれば、ゼオライトを混合した従来の場合(一点鎖線)には、上記理由により触媒温度が高温になるにつれてNOx浄化効率が低下する傾向にあるのであるが、本発明に係る吸蔵型NOx触媒を用いることで、触媒温度が高温になってもNOxが良好にカリウムに吸蔵され、高いNOx浄化効率を維持可能であることがわかる。
以上で本発明に係る排ガス浄化用触媒の実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではない。
また、上記実施形態では、アルカリ金属がカリウム(K)である場合を例に説明しているが、他のアルカリ金属であっても上記同様の効果を得ることができる。
20、120、120’ 触媒層
30 燃焼促進剤(アルカリ金属)
40 クラスレート材料
130 NOx吸蔵剤(アルカリ金属)
Claims (5)
- 担体の表面に触媒層を形成し、該触媒層にアルカリ金属のうちの少なくとも一種を添加してなる排ガス浄化用触媒であって、
前記触媒層にクラスレート材料を混合することを特徴とする排ガス浄化用触媒。 - 前記クラスレート材料はソーダライトであることを特徴とする、請求項1記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記アルカリ金属はカリウムであることを特徴とする、請求項1または2記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記排ガス浄化用触媒は触媒担持型パティキュレート・フィルタであって、前記アルカリ金属をパティキュレート・マターの燃焼促進剤として機能させることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記排ガス浄化用触媒は吸蔵型NOx触媒であって、前記アルカリ金属をNOx吸蔵剤として機能させることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか記載の排ガス浄化用触媒。
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