JP2007196135A

JP2007196135A - 排ガス浄化触媒及びその製造方法

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Publication number: JP2007196135A
Application number: JP2006017681A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mori; 武史森; Norihiko Suzuki; 紀彦鈴木; Yuichi Matsuo; 雄一松尾; Atsushi Furukawa; 敦史古川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】排ガスの温度と同程度の低温域で、ｓｏｏｔを含めた粒子状物質を燃焼させることが可能な排ガス浄化触媒、及び、その製造方法を提供すること。
【解決手段】内燃機関から排出される排ガス中に含まれる粒子状物質を浄化する排ガス浄化触媒であって、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒は、粒子状物質のうち、難燃性物質であるｓｏｏｔの燃焼活性を向上させ、ｓｏｏｔの燃焼温度を低温化させることにより、排ガスの温度領域とほぼ同じである有機成分物質の燃焼温度領域においてｓｏｏｔの燃焼を可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、排ガス浄化触媒及びその製造方法に関し、特に、ディーゼル等の内燃機関から排出される粒子状物質、その中でも難燃性物質であるｓｏｏｔを排ガスと同程度の低温域で浄化する排ガス浄化触媒及びその製造方法に関する。

ディーゼル等の内燃機関から排出される排ガス中には、粒子状物質（パティキュレート、以下ＰＭともいう）が含まれている。このＰＭは、人体に対する悪影響が懸念されており、大気中に放出されることは好ましくないため、ディーゼル車の排気系には、ＰＭを捕集するためのフィルタとしてパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：ｄｉｅｓｅｌｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｆｉｌｔｅｒ）等を備えた排ガス浄化装置が設けられている。例えば、特許文献１では、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＰＭを捕集するＤＰＦが開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載されたＤＰＦ内には、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれるＰＭが、時間の経過とともに堆積する。このため、ＤＰＦを連続使用した場合、堆積したＰＭによって排ガスの圧損を招く。これに対して、例えば、特許文献２には、圧損の低減を目的とした触媒担持フィルタが開示されている。しかし、このような触媒担持フィルタを導入したとしても、堆積したＰＭを除去してＤＰＦを再生させなければならないことにかわりなく、根本的な解決とはならない。

ここで、ＰＭについて詳細に言及する。ＰＭは、主として燃料に由来するものであり、易燃性物質である有機成分物質、難燃性物質であるｓｏｏｔ等を含んでいる。このＰＭのうち、有機成分物質は、触媒を使用しない場合の燃焼温度が約２００℃〜５５０℃である。従って、Ｐｔ（白金）などの貴金属を担持した酸化触媒（貴金属系触媒）をＤＰＦに担持させた場合、約２００℃〜４００℃の排ガスの熱を利用することによって、有機成分物質を燃焼させることが可能である。

一方、ＰＭのうち、ｓｏｏｔの燃焼温度は約５５０℃〜７００℃であり、有機成分物質の燃焼温度と比べて非常に高い。このため、低温域である排ガスの熱を利用することによってｓｏｏｔを燃焼させることは困難である。従って、ＤＰＦに燃料を噴射して、燃料を燃焼させたときの燃焼熱により、又は、外部の熱源や添加剤等の付加技術を用いて、ｓｏｏｔを含めたＰＭを強制的に燃焼し、ＤＰＦの再生を行っているのが現状である。

しかし、強制的にＤＰＦの再生を行うと、燃費をロスするばかりでなく、高温域での燃焼熱によって、ＤＰＦが溶損し、さらにはＤＰＦに担持された触媒が劣化する。この対策として、ＤＰＦの再生頻度を低下させることが望ましいが、上記したように排ガスの圧損を招くことになる。その他の対策としては、従来以上の高効率な付加技術を導入してＰＭを燃焼させる方法、または、ＤＰＦを設けずに触媒のみでＰＭを連続燃焼させることなどが考えられるが、実用性に乏しい。そこで、ｓｏｏｔを含めたＰＭを低温で燃焼させることで、ＤＰＦやＤＰＦに担持された触媒の劣化の防止を図り、その結果として自動車自体への負担の軽減を図ることが望まれている。

ＰＭを低温で燃焼させる燃焼触媒としては、上述したように、有機成分物質の燃焼性向上に効果がある貴金属系触媒の他に、ｓｏｏｔの燃焼性向上に効果がある遷移金属系複合酸化物触媒が提案されている。遷移金属系複合酸化物触媒をＤＰＦに担持させて使用することによりｓｏｏｔの燃焼温度は約４００℃〜６００℃となり、遷移金属系複合酸化物触媒を使用しない場合よりも約１００℃近く低温でＰＭを燃焼させることが可能となる。
特開平２００２−５８９２４号公報国際公開ＷＯ２００２／０２６３５１号パンフレット

しかしながら、上記遷移金属系複合酸化物触媒をＤＰＦに担持させて使用したとしても、ｓｏｏｔが燃焼可能な温度は、排ガスの温度である２００℃〜４００℃よりも高く、従来と同様に再生処理を行わずして連続燃焼することは難しい。従って、排ガスの温度と同程度の低温域で、ｓｏｏｔを含めたＰＭを燃焼させることが可能な排ガス浄化触媒が求められている。

本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排ガスの温度と同程度の低温域で、ｓｏｏｔを含めたＰＭを燃焼させることが可能な排ガス浄化触媒、及び、この排ガス浄化触媒の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１）内燃機関から排出される排ガス中に含まれる粒子状物質を浄化する排ガス浄化触媒であって、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒。

（２）前記ベーマイトを５００℃以上８００℃以下で焼成してなる（１）記載の排ガス浄化触媒。

（３）さらに、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類金属元素、貴金属元素、及び、遷移金属元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素が担持された（１）又は（２）記載の排ガス浄化触媒。

（４）前記排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量は、１質量％以上７０質量％以下である（１）から（３）いずれか記載の排ガス浄化触媒。

本発明によれば、難燃性物質であるｓｏｏｔの燃焼性を向上させ、ｓｏｏｔの燃焼温度を低温化させることにより、排ガスの温度領域とほぼ同じである有機成分物質の燃焼温度領域でｓｏｏｔの燃焼を可能とする排ガス浄化触媒、及び、排ガス浄化触媒の製造方法を提供することが可能である。従って、排ガス温度領域内でｓｏｏｔの連続燃焼が可能となり、強制再生を行わずに済むため、強制再生による燃費のロスを防止することができる。さらには、排ガス浄化触媒自体の劣化を抑制でき、その結果として、自動車自体の負担を軽減することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［排ガス浄化触媒］
本発明の一実施形態に係る排ガス浄化触媒について説明する。発明の一実施形態に係る排ガス浄化触媒は、ディーゼル等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれる粒子状物質（パティキュレート、以下ＰＭともいう）を浄化する排ガス浄化触媒であって、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒である。

ここで、ＰＭとは、主として燃料に由来するものであり、易燃性物質である有機成分物質、難燃性物質であるｓｏｏｔ等を含んでいる。このＰＭのうち、有機成分物質の燃焼温度は約２００℃〜５５０℃であり、ｓｏｏｔの燃焼温度は約５５０℃〜７００℃である。

本実施形態において、ベーマイトに担持させる銀には、銀元素（Ａｇ）及び／又は銀化合物が含まれる。銀化合物としては、例えば、酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）等が挙げられる。

銀が担持されたベーマイト（正式名称：水酸化酸化アルミニウム、分子式：ＡｌＯＯＨ）は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の前駆体である。

本実施形態に係る排ガス浄化触媒は、銀が担持されたベーマイトを焼成してなるものである。銀が担持されたベーマイトを焼成することにより、ベーマイトを、銀元素及び／又は銀化合物が高分散担持される担体（例えば、γ−アルミナ）に変化させることが可能であると考えられる。銀元素、銀化合物のいずれかには、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させることが可能であると考えられ、銀が担持されたベーマイトを焼成することにより、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させることが可能な排ガス浄化触媒を提供することができる。

本実施形態に係る排ガス浄化触媒は、銀が担持されたベーマイトを５００℃以上８００℃以下で焼成してなるものであることが好ましい。５００℃未満で焼成させると、ｓｏｏｔの燃焼性を得ることができない。８００℃を超えて焼成させても、それ以上ｓｏｏｔの燃焼温度を低温化させることを望めず、経済的に不利である。銀が担持されたベーマイトを６００℃以上８００℃以下で焼成することがより好ましい。

＜銀以外の金属元素＞
また、本実施形態に係る排ガス燃焼触媒は、銀とともに、さらに、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類金属元素、貴金属元素、及び、遷移金属元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素が担持されたベーマイトを焼成してなるものであってもよい。

アルカリ金属元素としては特に限定されるものではないが、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ、Ｃｓ等の各元素が好ましく、Ｎａ元素がより好ましい。アルカリ土類金属元素としては特に限定されるものではないが、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等の各元素が好ましく、Ｓｒ、Ｂａがより好ましい。希土類金属元素としては特に限定されるものではないが、Ｌａ、Ｃａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等の各元素が好ましい。貴金属元素としては特に限定されるものではないが、Ｒｕ、Ｐｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ等の各元素が好ましく、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈがより好ましい。遷移金属元素としては特に限定されるものではないが、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ等の各元素が好ましい。

＜排ガス燃焼触媒中の銀元素の含有量＞
本実施形態に係る排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量は、１質量％以上７０質量％以下であることが好ましい。１質量％未満であると、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させることができない。７０質量％を超えても、それ以上ｓｏｏｔの燃焼温度の低温化を望めず、経済的に不利となる。排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量は、１０質量％以上５０質量％以下であることがより好ましい。

［排ガス浄化触媒の製造方法］
次に、本実施形態に係る排ガス浄化触媒の製造方法について説明する。本実施形態に係る排ガス浄化触媒の製造方法は、銀化合物と、ベーマイトとを含む水溶液を蒸発、乾固させる工程と、蒸発、乾固させたものを所定温度で加熱する工程と、加熱したものを所定の平均粒径の粉末とする工程と、前記粉末を所定温度で焼成する工程と、を備える。

出発原料となる銀化合物としては、硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）、塩素酸銀（ＡｇＣｌＯ_３）、過塩素酸銀（ＡｇＣｌＯ_４）、酢酸銀（Ａｇ（ＣＨ_３ＣＯＯ））、４−シクロへキシルブタン酸銀（Ｃ_６Ｈ_１１（ＣＨ_２）_３ＣＯＯＡｇ）等のように水に可溶であるものが挙げられるが、硝酸銀がより好ましい。また、酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）、銀粉、硫酸銀（Ａｇ_２ＳＯ_４）等を硫酸、硝酸等の強酸で溶解させたものを銀化合物として使用してもよい。

＜蒸発・乾固工程＞
銀化合物と、ベーマイトとを含む水溶液を蒸発、乾固させる方法としては、エバポレータ等を使用した減圧乾燥による方法、スターラーにて攪拌混合しながら加熱乾燥させる方法等があるが、減圧乾燥による方法が好ましい。

＜加熱工程＞
銀化合物と、ベーマイトとを含む水溶液を蒸発、乾固させた後、蒸発、乾固させたものを２００℃以上４００℃以下で加熱することが好ましい。２００℃未満とすると、水分を完全に蒸発させることは困難であり、４００℃を超えると、試料中の水分が一気に蒸発する危険があるので、好ましくない。また、蒸発、乾固させたものを２時間以上５時間以下の範囲内で加熱することが好ましい。２時間未満では、水分を完全に蒸発させることは困難であり、５時間を超えると、試料中水分は蒸発しており、経済的に不利であるので好ましくない。蒸発、乾固させたものを３００℃以上４００℃以下、３時間以上４時間以下の範囲内で加熱することがより好ましい。

＜焼成工程＞
次に、加熱させたものを粉末にして、この粉末を焼成させる。焼成させる温度は、上述したように、５００℃以上８００℃以下が好ましい。また、焼成させたものを整粉してもよい。

［排ガス浄化触媒の使用形態］
本実施形態の排ガス浄化触媒は、ディーゼル等の内燃機関の排気経路に配置されるパティキュレートフィルタ等に担持され、使用されることが好ましい。

次に、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

＜実施例１＞
表１に示すように、市販の特級試薬の硝酸銀１１．０２ｇ、ベーマイト（サソール社製（南アフリカ））３．９２ｇ、及び、水４０ｇを出発原料として混合させた水溶液をエバポレータにて水を蒸発させ、乾固させた。この乾固物を２００℃で加熱（乾燥）した後、２μｍ以下の粉末となるように整粒した。次に、整粒した粉末を６００℃で、２時間焼成させた後、再度２μｍ以下の粉末となるように整粒して、触媒Ａを得た。この触媒Ａと、ディーゼル発電機より採集したＰＭ（ＳＶ（燃料の空間速度）＝６００００（単位：１／時間）、有機成分物質：１５．８質量％、ｓｏｏｔ：８４．２質量％）とを２０：１（質量比）の割合で乳鉢を用いて粉砕混合させ、２μｍ以下の粉末となるように整粒することにより、触媒中の銀元素の含有量が７０質量％である試料（７０質量％Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（５質量％））を得た。

なお、この実施例１の７０質量％Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）のように、「金属が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒」を、「金属（実施例１では、Ａｇ）／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）」と記載することにする。一方、「金属が担持されたアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を焼成してなる排ガス浄化触媒」を、「金属／Ａｌ_２Ｏ_３」と記載することにする。この記載によって、「金属が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒」と、「金属が担持されたアルミナを焼成してなる排ガス浄化触媒」とを区別することにした。

＜実施例２〜６＞
表１に示すように、硝酸銀、ベーマイト、及び、水をそれぞれ秤量し、混合させた水溶液を出発原料とした以外は、実施例１と同じ手順で触媒（この得られた触媒を、それぞれ触媒Ｂ〜Ｆとする）を得るとともに、実施例１と同じ手順で試料を得た。

＜実施例７＞
市販の特級試薬である酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）（触媒Ｇ）と、上記ＰＭとを２０：１（質量比）の割合で乳鉢を用いて粉砕混合させ、２μｍ以下の粉末となるように整粒することにより、試料（Ａｇ_２Ｏ−ＰＭ（５質量％））を得た。

＜実施例８＞
上記触媒Ｄと、上記ＰＭとを１００：１（質量比）の割合で乳鉢を用いて粉砕混合させ、２μｍ以下の粉末となるように整粒することにより、試料（１０質量％Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（１質量％））を得た。

＜実施例９＞
表１に示すように、上記硝酸銀２．６８ｇ、上記ベーマイト９．５３ｇ、市販の特級試薬である硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_３）３．７ｇ、及び、水４０ｇを混合させた水溶液を出発原料とした以外は、実施例１と同じ手順で触媒（この得られた触媒を、触媒Ｈとする）を得るとともに、実施例１と同じ手順で試料（１７質量％Ａｇ／１０質量％Ｎａ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（５質量％））を得た。

＜実施例１０＞
表１に示すように、上記硝酸銀２．６８ｇ、上記ベーマイト９．５３ｇ、市販の特級試薬である硝酸マンガン（II）六水和物（Ｍｎ（ＮＯ_３）_２・６Ｈ_２Ｏ）５．２２ｇ、及び、水４０ｇを混合させた水溶液を出発原料とした以外は、実施例１と同じ手順で触媒（この得られた触媒を、触媒Ｉとする）を得るとともに、実施例１と同じ手順で試料（１７質量％Ａｇ／１０質量％Ｍｎ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（５質量％））を得た。

＜比較例１＞
上記ＰＭ（有機成分物質：１５．８質量％、ｓｏｏｔ：８４．２質量％）を試料とした。

＜比較例２＞
表１に示すように、市販の特級試薬のジニトロジアンミン白金硝酸溶液３３．８６ｇ、アルミナ８．３ｇ、及び、水４０ｇを混合させた水溶液を出発原料とした以外は、実施例１と同じ手順で触媒（この得られた触媒を、触媒Ｊとする）を得るとともに、実施例１と同じ手順で試料（１７質量％Ｐｔ／Ａｌ_２Ｏ_３−ＰＭ（５質量％））を得た。

＜比較例３＞
表１に示すように、市販の特級試薬の硝酸ランタン１７．３２ｇ、上記硝酸マンガン（II）六水和物（Ｍｎ（ＮＯ_３）_２・６Ｈ_２Ｏ）１１．４８ｇ、及び、水４０ｇを混合させた水溶液を６０℃一定で攪拌した。この水溶液と、３１質量％に調製しリンゴ酸水溶液４３．３ｇとを混合し、攪拌しながら２５０℃にて蒸発乾固させた。次に乾燥炉にて２００℃、１時間で保持、乾燥させた後、マッフル炉にて５℃／ｍｉｎで加温させた後、３５０℃一定で３時間仮焼を行った。仮焼したものを２μｍ以下の粉末となるように整粒し、さらに、８００℃、１０時間で焼成したものを触媒Ｋとした。触媒Ｋに対し、実施例１と同じ手順で試料（ＬａＭｎＯ_３−ＰＭ（５質量％））を得た。

＜比較例４〜７＞
表１に示すように、硝酸銀、アルミナ、及び、水をそれぞれ秤量し、混合させた水溶液を出発原料とした以外は、実施例１と同じ手順で触媒（この得られた触媒を、それぞれ触媒Ｌ〜Ｏとする）を得るとともに、実施例１と同じ手順で試料を得た。

＜比較例８＞
表１に示すように、上記ジニトロジアンミン白金硝酸溶液３３．８６ｇ、上記ベーマイト１０．８４ｇ、及び、水４０ｇを混合させた水溶液を出発原料とした以外は、実施例１と同じ手順で触媒（この得られた触媒を、触媒Ｐとする）を得るとともに、実施例１と同じ手順で試料（１７質量％Ｐｔ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（５質量％））を得た。

＜比較例９＞
表１に示すように、市販の特級試薬の硝酸パラジウム４．２３ｇ、上記ベーマイト１０．８４ｇ、及び、水４０ｇを混合させた水溶液を出発原料とした以外は、実施例１と同じ手順で触媒（この得られた触媒を、触媒Ｑとする）を得るとともに、実施例１と同じ手順で試料（１７質量％Ｐｄ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（５質量％））を得た。

＜比較例１０＞
上記硝酸銀を８００℃、２時間焼成して、触媒（この得られた触媒を、触媒Ｒとする）を得るとともに、実施例１と同じ手順で試料（Ａｇ−ＰＭ（５質量％））を得た。

＜比較例１１＞
表１に示すように、上記硝酸銀２．６８ｇ、上記硝酸ナトリウム３．７ｇ、アルミナ７．３ｇ、及び、水４０ｇを混合させた水溶液を出発原料とした以外は、実施例１と同じ手順で触媒（この得られた触媒を、触媒Ｓとする）を得るとともに、実施例１と同じ手順で試料（１７質量％Ａｇ／１０質量％Ｎａ／Ａｌ_２Ｏ_３−ＰＭ（５質量％））を得た。

＜比較例１２＞
表１に示すように、上記硝酸銀２．６８ｇ、上記硝酸マンガン５．２２ｇ、上記アルミナ７．３ｇ、及び、水４０ｇを混合させた水溶液を出発原料とした以外は、実施例１と同じ手順で触媒（この得られた触媒を、触媒Ｔとする）を得るとともに、実施例１と同じ手順で試料（１７質量％Ａｇ／１０質量％Ｍｎ／Ａｌ_２Ｏ_３−ＰＭ（５質量％））を得た。

＜ＤＴＧ測定＞
実施例１〜１０で得られた各試料、及び、比較例１〜１２で得られた各試料について、ＤＴＧ（熱重量測定装置）測定を実施した。装置としては、セイコーインスツルメンツ社製ＴＧ／ＤＴＡ装置「ＥＸＳＴＡＲ６０００ＴＧ／ＤＴＡ」を用い、サンプル量を１０ｍｇ、流量１００ｍｌ／ｍｉｎのＤｒｙＡｉｒ雰囲気下で、昇温条件を２０℃／ｍｉｎとしてＤＴＧ測定を実施した。測定結果（ＤＴＧ曲線）を表２に示す。

＜貴金属系材料又は遷移金属系複合酸化物＞
まず、貴金属系材料（触媒）と遷移金属系複合酸化物（触媒）について説明する。

図１及び表２に示すように、ＰＭのみ（比較例１）の燃焼ピーク温度は６６８℃であった。これに対し、貴金属系材料であるＰｔ／Ａｌ_２Ｏ_３が含有された、１７質量％Ｐｔ／Ａｌ_２Ｏ_３−ＰＭ（５質量％）（比較例２）の燃焼ピーク温度は、１番目に出現する燃焼ピーク（以下、１ｓｔＰｅａｋ）の温度が２４７℃、２番目に出現する燃焼ピーク（以下、２ｎｄＰｅａｋ）の温度が５６１℃であった。ここで、１ｓｔＰｅａｋが有機成分物質、２ｎｄＰｅａｋがｓｏｏｔに由来した燃焼ピークであることが発生ガス分析から明らかとなっている。

以上の結果から、貴金属系材料は、有機成分物質の燃焼性向上に寄与するが、ｓｏｏｔの燃焼性向上にはそれほど寄与しない。有機成分物質の燃焼性向上に貴金属系材料が寄与する理由は、以下のとおりと考えられる。すなわち、ＨＣガスと同様に有機成分物質の酸化反応は活性種表面で行われるため、ｓｏｏｔより熱的に不安定な有機成分物質は低温度でも活性種への解離吸着が起こる。この結果として、有機成分物質の燃焼温度が低温化すると考えられる。

また、遷移金属系複合酸化物であるＬａＭｎＯ_３が含有された、ＬａＭｎＯ_３−ＰＭ（５質量％）（比較例３）は、燃焼ピークが分離していないため、有機成分物質とｓｏｏｔとがともに４５４℃周辺で燃焼していることがわかる。有機成分物質及びｓｏｏｔの燃焼が同時に起こる理由は、有機成分物質及びｓｏｏｔの燃焼が遷移金属系複合酸化物の酸素放出能に依存しているためと推定される。ここで、排ガス浄化触媒を使用しない場合のｓｏｏｔの燃焼温度が約５５０℃〜７００℃であることを考慮すれば、遷移金属系複合酸化物がｓｏｏｔの燃焼温度の低温化に少なくとも寄与していることがわかる。

＜銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒＞
これに対して、表２及び図２に示すように、７０質量％Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（５質量％）（実施例１）のＤＴＧ曲線は、比較例２の有機成分物質の燃焼温度（１ｓｔＰｅａｋの温度）領域から上昇し、３５４℃でピークに達する。すなわち、７０質量％のＡｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）を排ガス浄化触媒として使用することにより、有機成分物質の燃焼熱を着火剤として、比較例２の有機成分物質の燃焼温度領域と同じ温度領域からｓｏｏｔの燃焼を開始させることが可能となる。このため、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）は、遷移金属系複合酸化物触媒よりもｓｏｏｔ燃焼温度を大幅に低温化させることが可能である。

＜銀以外の貴金属が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒＞
次に、銀以外の貴金属が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒が、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させるかについて、表２を参考に説明する。

比較例８のＰｔ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）や比較例９のＰｄ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）のように、銀以外の貴金属が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒を使用した場合、ＰＭの燃焼ピークは６００℃以上となる。すなわち、銀以外の貴金属が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒では、貴金属系材料（触媒）の特性である有機成分物質の燃焼性が改善されず、さらには、ｓｏｏｔの燃焼性も改善されない。また、１７質量％Ｐｔ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（５質量％）のＰＭの燃焼温度は、比較例２の１７質量％Ｐｔ／Ａｌ_２Ｏ_３−ＰＭ（５質量％）のＰＭの燃焼温度よりも、高温である。以上の結果より、銀以外の貴金属が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒では、ＰＭの燃焼温度の低温化を図れない。

＜ベーマイトとアルミナとの比較＞
次に、表２及び図３を参照して、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒と、銀が担持されたアルミナを焼成してなる排ガス浄化触媒とを比較して、どちらが排ガス浄化触媒として好適であるか説明する。

図３に示すように、実施例５と、比較例４とを比較すれば、銀が担持されたアルミナを焼成してなる排ガス浄化触媒（比較例４のＡｇ／Ａｌ_２Ｏ_３）よりも、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒（実施例５のＡｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ））の方が、ＰＭの燃焼性、特に、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させることが理解できる。

具体的には、燃焼ピーク全体に対する１ｓｔＰｅａｋの割合は、実施例５で６３％、比較例４で３６％となっている。ここで、本実施例で用いられるＰＭ中の有機成分物質の比率が１５．８質量％、ｓｏｏｔの比率が８４．２質量％であることを考慮すると、１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率がそれぞれ５６質量％、２４質量％となり、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒の方が、銀が担持されたアルミナを焼成してなる排ガス浄化触媒よりも、有機成分燃焼温度領域でのｓｏｏｔの燃焼量が多いと言える。以上より、銀が担持されたアルミナを焼成してなる排ガス浄化触媒よりも、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒（実施例５のＡｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ））の方が、ＰＭの燃焼性、特に、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させることが明らかである。

＜銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒が好ましい理由＞
次に、表２を参照して、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる触媒が、銀が担持されたアルミナを焼成してなる触媒よりも、排ガス浄化触媒として好ましい理由を説明する。

表２に示すように、Ａｇ_２Ｏ−ＰＭ（５質量％）（実施例７）の燃焼ピークは２４５℃に１つ出現していることから、２４５℃近辺でｓｏｏｔを含めたＰＭは１００％完全に燃焼していることがわかる。実施例７の結果から、Ａｇ_２ＯによりＰＭの燃焼性が向上していることがわかる。これに対して、Ａｇ−ＰＭ（５質量％）（比較例１０）の燃焼ピークは、３５２℃と５６３℃の２つ出現していることから、ＡｇはＰＭの燃焼性を向上させる点において、Ａｇ_２Ｏほど良好であるとはいえない。

一方、上述したように、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）の方がＡｇ／Ａｌ_２Ｏ_３よりもＰＭの燃焼性、特に、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させる。実施例５、９、７、１０、及び、比較例４、１０、１１、１２の結果を考慮すると、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）の方がＡｇ／Ａｌ_２Ｏ_３よりｓｏｏｔの燃焼性を向上させる理由として、ベーマイトを焼成してなるもの（担体）が、アルミナを焼成してなるもの（担体）よりも、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させるＡｇ_２Ｏを多量に高分散保持できるためであると考えられる。

＜排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量＞
次に、排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量とｓｏｏｔの燃焼温度との関係について図４を用いて説明する。図４は、排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量を変化させた場合のＡｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（５質量％）のｓｏｏｔの燃焼ピーク温度、１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率、及び、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３−ＰＭ（５質量％）の１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率を示す（実施例１〜７、比較例４〜７）。

図４に示すように、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）の場合、触媒中の銀元素の含有量が多いほどｓｏｏｔの燃焼ピーク温度が低く、１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率が高くなっている。このため、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）の場合、触媒中の銀元素の含有量が多いほどｓｏｏｔの燃焼性が向上していると考えられる。これは、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒、すなわち、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）には、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させるＡｇ_２Ｏがより多く担持されているためと推定される。逆に銀が担持されたアルミナを焼成してなる排ガス浄化触媒、すなわち、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３には、Ａｇ_２Ｏと比較してｓｏｏｔの燃焼性を向上させないＡｇが多く担持されているため、ｓｏｏｔの燃焼性が向上しないと推定される。

また、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（５質量％）の場合、排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量が５０質量％以上で、１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率は１００％となり、全てのｓｏｏｔが有機成分物質とともに燃焼していることがわかる。図４に示すように、排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量が多いほど、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させるが、経済性、耐熱性を考慮して、排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量は７０質量％以下が好ましい。

一方、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３−ＰＭ（５質量％）の場合、排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量に対して、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３−ＰＭ（５質量％）の１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率は１０％でピークとなり、その後は低下する。

従って、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）は、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３と比して、触媒中の銀元素の含有量の全範囲内でｓｏｏｔの燃焼率が高いことから、銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒が、ｓｏｏｔを含んだＰＭの燃焼触媒として好適であると言える。

ただし、表２に示すように、ｓｏｏｔの燃焼ピーク温度は、排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量が１０質量％より少ない場合は、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）よりも低温でｓｏｏｔを燃焼させることができる（実施例２〜４、比較例４及び６参照）。

しかし、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３の１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率はＰＭ成分中のｓｏｏｔ量に依存するが、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）の場合、有機成分物質の燃焼熱を着火剤としてｓｏｏｔを燃焼しているため、１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率はＰＭ量に依存する。ここで、連続燃焼を想定した場合、触媒量に対するＰＭ量は極少量となる。例えば、連続燃焼下において、１０質量％Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（１質量％）（実施例８）のように触媒量に対するＰＭ量を１質量％とすると、１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔ燃焼率は９４％となり、十分に有機成分燃焼温度領域でｓｏｏｔ燃焼が可能である。

＜銀とともに他の金属元素が担持された場合＞
次に、表２を参照して、銀とともにアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類金属元素、貴金属元素、及び、遷移金属元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素がベーマイトに担持された排ガス浄化触媒のｓｏｏｔの燃焼性について説明する。

表２に示すように、銀とともに、アルカリ金属元素であるＮａ、遷移金属元素であるＭｎが担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒により、２ｎｄＰｅａｋ温度は低温化し、１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率は向上する（実施例５、９、及び、１０参照）。この結果により、銀以外にアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類金属元素、貴金属元素、及び、遷移金属元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒は、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類金属元素、貴金属元素、及び、遷移金属元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素（又はその化合物）とＡｇ_２Ｏとの相互効果により、ｓｏｏｔの燃焼性を向上させることが可能であると考えられる。

比較例１〜３のＤＴＧ曲線を示す図である。実施例１、比較例２、３のＤＴＧ曲線を示す図である。実施例５、比較例４のＤＴＧ曲線を示す図である。排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量を変化させた場合のＡｇ／Ａｌ_２Ｏ_３（Ｂ）−ＰＭ（５質量％）のｓｏｏｔの燃焼ピーク温度、１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率、及び、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３−ＰＭ（５質量％）の１ｓｔＰｅａｋでのｓｏｏｔの燃焼率を示す図である。

Claims

内燃機関から排出される排ガス中に含まれる粒子状物質を浄化する排ガス浄化触媒であって、
銀が担持されたベーマイトを焼成してなる排ガス浄化触媒。
前記ベーマイトを５００℃以上８００℃以下で焼成してなる請求項１記載の排ガス浄化触媒。
さらに、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類金属元素、貴金属元素、及び、遷移金属元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素が担持された請求項１又は２記載の排ガス浄化触媒。
前記排ガス浄化触媒中の銀元素の含有量は、１質量％以上７０質量％以下である請求項１から３いずれか記載の排ガス浄化触媒。