JP2007218219A - ディーゼルパティキュレートフィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】触媒金属の使用量をできるだけ抑えながら、ＤＰＦのパティキュレート燃焼速度及び排ガス浄化能力を向上させる。
【解決手段】ＤＰＦの排ガス通路を構成する壁面に、捕集したパティキュレートの燃焼を促進する触媒層がコートされ、この触媒層は、Ｃｅを主成分とし且つ該Ｃｅ以外の希土類金属又はアルカリ土類金属を含む複酸化物１３と、アルミナ１４とを含有し、複酸化物１３とアルミナ１４とにＰｔが担持されている。
【選択図】図５
【解決手段】ＤＰＦの排ガス通路を構成する壁面に、捕集したパティキュレートの燃焼を促進する触媒層がコートされ、この触媒層は、Ｃｅを主成分とし且つ該Ｃｅ以外の希土類金属又はアルカリ土類金属を含む複酸化物１３と、アルミナ１４とを含有し、複酸化物１３とアルミナ１４とにＰｔが担持されている。
【選択図】図５
Description
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタに関する。
ディーゼルエンジンの排ガスに含まれるパティキュレート（浮遊粒子状物質）が大気中に放出されることを防止するには、その排気管にＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）装着することが有効である。このＤＰＦは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）やコージェライト等からなる耐熱性セラミック材が三次元網目構造体若しくはウォールスルータイプのハニカム構造体に成形されており、排ガス中のパティキュレートは排ガスがＤＰＦを通過する過程で該ＤＰＦに捕集される。このＤＰＦでは、捕集したパティキュレートを燃焼除去するために、該ＤＰＦの排ガス通路面に触媒層を形成することが行なわれている。例えば特許文献１には、Ｃｅ−Ｚｒ複酸化物とγ−アルミナとの混合物をモノリス基材に担持し、さらにＰｔをモノリス基材１Ｌ当たり２ｇ担持することが記載されている。
特開２００３−３３４４４３号公報
上記文献によれば、Ｃｅ−Ｚｒ複酸化物は低温下でのパティキュレート燃焼速度を大きくすることに有効とされているものの、さらにその燃焼速度を大きくしてパティキュレートを効率良く燃焼除去することが求められている。
すなわち、ＤＰＦに堆積したパティキュレートを燃焼除去するには、例えば、ＤＰＦよりも上流に酸化触媒を配置し、これに燃料を通常のエンジン運転時よりも増量して供給し、そこで生ずる反応熱を利用してＤＰＦ温度を高める必要がある。従って、ＤＰＦ再生のために燃費が悪化することを避けるには、パティキュレートの燃焼速度をさらに大きくすることが要望されるものである。
一方、排ガス中のＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）など未燃ガス成分は、ＤＰＦよりも上流側の触媒で浄化することが望ましいけれども、その浄化率をより高めるにはＤＰＦでもそのような未燃ガス成分を効率良く浄化できるようにすることが求められる。特にＤＰＦ再生時にはエンジンの燃料が増量されることから、ＤＰＦの排ガス浄化能力も高めることが望まれる。
これに対して、上記パティキュレート燃焼速度や排ガス浄化能力は、上記複酸化物等のサポート材に担持する触媒金属量を多くすることによって増大させることができるが、該触媒金属量を多くすると、それだけＤＰＦが高価なものになってしまう。
そこで、本発明は、触媒金属の使用量をできるだけ抑えながら、ＤＰＦのパティキュレート燃焼速度及び排ガス浄化能力を向上させることを課題とする。
本発明者は、Ｃｅを主成分とし且つ他の希土類金属又はアルカリ土類金属を含む複酸化物がパティキュレート燃焼速度の増大に有効であり、これにアルミナ及びＰｔを組み合わせると、同時にＤＰＦの排ガス浄化能力が高まることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、ディーゼルエンジンの排気通路に配設され、該エンジンから排出されるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記パティキュレートを捕集するフィルタ本体の排ガス通路を構成する壁面に、捕集したパティキュレートの燃焼を促進する触媒層がコートされ、
上記触媒層は、Ｃｅを主成分とし且つ該Ｃｅ以外の希土類金属又はアルカリ土類金属を含む複酸化物と、アルミナとを含有し、
上記複酸化物とアルミナとにＰｔが担持されていることを特徴とする。
上記パティキュレートを捕集するフィルタ本体の排ガス通路を構成する壁面に、捕集したパティキュレートの燃焼を促進する触媒層がコートされ、
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上記複酸化物とアルミナとにＰｔが担持されていることを特徴とする。
この発明によれば、ＤＰＦのパティキュレート燃焼速度が増大するとともに、排ガス浄化能力が高まる。
パティキュレート燃焼速度が増大する理由は次のように考えられる。すなわち、ＤＰＦに捕集されたパティキュレートと上記複酸化物から放出される酸素との反応によって火種を生ずると、その周囲の酸素が欠乏してくる。これに対して、上記複酸化物はＣｅ−Ｚｒ複酸化物よりも酸素イオン伝導性が高く、そのために、酸素濃度の高い所から当該複酸化物を介して酸素イオンが上記火種部分に効率良く且つ継続して供給され易い。このため、一旦火種を生ずると、触媒として働くＰｔの担持量が少ない場合であっても、パティキュレートが速やかに燃焼していくと考えられる。
一方、上記触媒層にはアルミナにＰｔが担持されてなる触媒成分が含まれることから、該触媒成分によって排ガス中のＨＣやＣＯが効率良く酸化浄化されることになる。また、この触媒成分は、後に実験データで示すように、Ｐｔが担持されている複酸化物と相俟って、上記パティキュレート燃焼速度を高める働きをもつ。
上記複酸化物に担持されているＰｔと上記アルミナに担持されているＰｔとの合計量に対する上記アルミナに担持されているＰｔ量の比率は３５質量％以上であることが好ましい。
すなわち、アルミナにＰｔが担持されてなる触媒成分は、ＤＰＦの排ガス浄化能力を高めることに有効であるものの、後に実験データで示すように、Ｐｔのアルミナ側への担持比率が低いときには、当該効果が充分に現れず、かえって排ガス浄化能力が低下するケースもみられる。従って、このアルミナ側へのＰｔ担持比率を３５質量％以上にすることが好ましく、これにより、ＤＰＦの排ガス浄化能力を確実に高めることができる。
また、上記アルミナ側へのＰｔ担持比率は９０質量％以下であることが好ましい。すなわち、当該Ｐｔ担持比率を高めることはＤＰＦの排ガス浄化能力を高めることには有効であるものの、このＰｔ担持比率が大きくなり過ぎると、それだけ上記複酸化物に担持すべきＰｔ量が少なくなる。上記パティキュレート燃焼速度の向上にはこのＰｔを担持した複酸化物が大きく寄与することから、パティキュレート燃焼速度を落とさないように、Ｐｔ担持比率を９０質量％以下にすることが好ましいものである。
上記アルミナ側へのＰｔ担持比率のさらに好ましい範囲は５０質量％以上９０質量％以下であり、５０質量％を超える比率にすることがさらに好ましい。
また、上記Ｐｔが担持されているアルミナにはさらにＰｄを担持することが好ましい。これにより、ＤＰＦの低温での排ガス浄化能力が高まる。この場合、Ｐｄは耐熱性に関してはＰｔに劣るものの、上述の如く、Ｐｔを担持した上記複酸化物とＰｔを担持したアルミナとの組み合わせによって、パティキュレート燃焼速度が大きくなり、ＤＰＦ温度を従前のように高めなくても、パティキュレートの燃焼除去が図れることから、Ｐｄを低温での排ガス浄化能力の向上に有効に利用することができるものである。
上記希土類金属としては、Ｓｍ及びＧｄより選ばれる少なくとも１種を、また、上記アルカリ土類金属としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａより選ばれる少なくとも１種を採用することが好ましい。
以上のように、本発明によれば、ＤＰＦの排ガス通路を構成する壁面にコートした触媒層が、Ｃｅを主成分とし且つ該Ｃｅ以外の希土類金属又はアルカリ土類金属を含む複酸化物と、アルミナとを含有し、この複酸化物とアルミナとにＰｔが担持されているから、Ｐｔ担持量を多くしなくても、ＤＰＦのパティキュレート燃焼速度が増大し且つ排ガス浄化能力が高まり、ＤＰＦの比較的低い温度での速やかな再生及び排ガス浄化に有利になるとともに、燃費の向上が図れ、しかも、ＤＰＦのコストダウンに有利になる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１はディーゼルエンジン１０の排気通路１１に配置されたＤＰＦであり、ＤＰＦ１よりも排気流れの上流側の排気通路１１には上流側触媒１２が配置されている。上流側触媒１２としては酸化触媒機能を有するＮＯｘトラップ触媒又はＮＯｘ吸収材を含有しない酸化触媒を配置することができ、或いは両者を配置することもできる。
ＮＯｘトラップ触媒は、活性アルミナ等のサポート材に、排ガスの酸素濃度が高いとき（空燃比リーン時）に排ガス中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収材（Ｂａに代表されるアルカリ土類金属やアルカリ金属）と、排ガスの酸素濃度が低下したとき（ストイキ時又は空燃比リッチ時）にＮＯｘ吸収材から放出されるＮＯｘを還元するＰｔに代表される触媒金属とを担持したものであり、ＨＣ及びＣＯを酸化浄化する触媒としても働く。
酸化触媒は、活性アルミナ等のサポート材にＰｔ、Ｐｄ等に代表される触媒金属を担持したものであり、排ガス中のＨＣやＣＯを酸化する。酸化触媒をＤＰＦ１の上流側に配置するときは、該酸化触媒によって排ガス中のＮＯがＮＯ2に酸化され、該ＮＯ2がＤＰＦ１にパティキュレートを燃焼させる酸化剤として供給される。
図２及び図３にＤＰＦ１を模式的に示すように、このＤＰＦ１は、ハニカム構造をなしており、互いに平行に延びる多数の排ガス通路２，３を備えている。すなわち、ＤＰＦ１は、下流端が栓４により閉塞された排ガス流入路２と、上流端が栓４により閉塞された排ガス流出路３とが交互に設けられ、排ガス流入路２と排ガス流出路３とは薄肉の隔壁５を介して隔てられている。なお、図２においてハッチングを付した部分は下流端の栓４を示している。
ＤＰＦ１は、そのフィルタ本体がコージェライトやＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、サイアロンのような無機多孔質材料から形成されており、排ガス流入路２内に流入した排ガスは図３において矢印で示したように周囲の隔壁５を通って隣接する排ガス流出路３内に流出する。すなわち、図４に示すように、隔壁５は排ガス流入路２と排ガス流出路３とを連通する微細な細孔（排ガス通路）６を有し、この細孔６を排ガスが通る。そして、パティキュレートは、主に排ガス流入路２と細孔６の壁面に捕捉され堆積する。
上記ＤＰＦ１のフィルタ本体の上記排ガス通路（排ガス流入路２、排ガス流出路３及び細孔６）の壁面には、捕集したパティキュレートの燃焼を促進する触媒層７がコートされている。この触媒層７は、Ｃｅを主成分とし且つ該Ｃｅ以外の希土類金属又はアルカリ土類金属を含む複酸化物と、アルミナとを含有し、上記複酸化物とアルミナとに触媒金属として少なくともＰｔが担持されている。なお、排ガス流出路３の壁面に触媒層を形成することは必ずしも要しない。
以下、ＤＰＦ１の触媒層について具体的に説明する。
＜触媒層の概略構成＞
図５は本発明に係る上記触媒層の成分構成を概念図である。同図において、１３は触媒層に含まれる複酸化物粒子であり、これにＰｔが担持されている。１４は触媒層に含まれるアルミナ粒子であり、これにＰｔ及びＰｄが担持されている。アルミナ粒子１４にはＰｄを担持しない場合もある。また、複酸化物粒子１３及びアルミナ粒子１４には、上記ＰｔやＰｄに加えて他の触媒金属を担持してもよい。
図５は本発明に係る上記触媒層の成分構成を概念図である。同図において、１３は触媒層に含まれる複酸化物粒子であり、これにＰｔが担持されている。１４は触媒層に含まれるアルミナ粒子であり、これにＰｔ及びＰｄが担持されている。アルミナ粒子１４にはＰｄを担持しない場合もある。また、複酸化物粒子１３及びアルミナ粒子１４には、上記ＰｔやＰｄに加えて他の触媒金属を担持してもよい。
＜各種酸化物のカーボン燃焼速度＞
図６に複酸化物を含む各種酸化物について、そのディーゼルパティキュレート燃焼速度を評価するために、該パティキュレートに代えてカーボンの燃焼速度を測定した結果を示す。評価用サンプルは、Ｐｔを担持させた各種酸化物にＺｒＯ2バインダ及びイオン交換水を加えてスラリーを調製し、このスラリーをコージェライト製フィルタ本体（容量２５ｍＬ）の排ガス通路壁面にフィルタ全長にわたって均一にコーティングした後、大気雰囲気で５００℃の温度に２時間保持する焼成を行なうことによって調製した。酸化物へのＰｔの担持には、Ｐｔ源としてジニトロジアミン白金硝酸溶液を用い、蒸発乾固法を採用した。
図６に複酸化物を含む各種酸化物について、そのディーゼルパティキュレート燃焼速度を評価するために、該パティキュレートに代えてカーボンの燃焼速度を測定した結果を示す。評価用サンプルは、Ｐｔを担持させた各種酸化物にＺｒＯ2バインダ及びイオン交換水を加えてスラリーを調製し、このスラリーをコージェライト製フィルタ本体（容量２５ｍＬ）の排ガス通路壁面にフィルタ全長にわたって均一にコーティングした後、大気雰囲気で５００℃の温度に２時間保持する焼成を行なうことによって調製した。酸化物へのＰｔの担持には、Ｐｔ源としてジニトロジアミン白金硝酸溶液を用い、蒸発乾固法を採用した。
カーボン燃焼速度の測定に当たっては、各サンプルに大気雰囲気において８００℃の温度に２４時間保持するエージング処理を行なった後、カーボンを各サンプルの触媒層に１０ｇ／Ｌ堆積させた。次いで各サンプルを固定床流通式反応評価装置に取り付け、１０体積％の酸素を含有する窒素ガス気流中で１５℃／分の速度で室温から昇温させていった。そして、各サンプルを通過したガス中のＣＯ濃度及びＣＯ2濃度の変化を調べることにより、５９０℃でのカーボン燃焼速度を求めた。
図６の左欄は酸化物の種類を示す。Ｚｒ0.63Ｃｅ0.37Ｏ2はＺｒとＣｅとをモル比で６３：３７の比率で含有するＺｒ−Ｃｅ複酸化物である。ＣｅＯ2−８mol％ＭｇＯ以下の各酸化物はいずれも、Ｃｅを主成分とし他にＭｇ等のアルカリ土類金属又は希土類金属を１種類含有する二元系複酸化物（Ｚｒ不含）である。「mol％」は、当該複酸化物の全モル量に対して、例えばＣｅＯ2−８mol％ＭｇＯであれば、ＭｇＯを８mol％含有することを示している。これら複酸化物はいずれも共沈法によって調製したものである。同図右上のＰｔ担持量はフィルタ本体１Ｌ当たりの値である。
同図によれば、Ｚｒ−Ｃｅ複酸化物はＺｒＯ2やＣｅＯ2よりもカーボン燃焼速度が小さい。一方、Ｃｅを主成分とし、アルカリ土類金属又は希土類金属を含有する上記二元系複酸化物は、Ｚｒ−Ｃｅ複酸化物に限らず、ＺｒＯ2やＣｅＯ2よりもカーボン燃焼速度が遙かに大きい。特に、Ｚｒ−Ｃｅ複酸化物、ＺｒＯ2及びＣｅＯ2各々のＰｔ担持量は２ｇ／Ｌであるが、上記Ｃｅを主成分とする複酸化物は、Ｐｔ担持量が０．５ｇ／Ｌと少ないケースでも、Ｚｒ−Ｃｅ複酸化物、ＺｒＯ2及びＣｅＯ2各々よりもカーボン燃焼速度が遙かに大きい。このことから、本発明に係るＤＰＦに使用する複酸化物がパティキュレートの速やかな燃焼除去に非常に有用であることがわかる。
＜実施形態１＞
本実施形態は上記複酸化物としてＣｅとＳｍとの二元系複酸化物（Ｚｒ不含）を採用したものである。このＣｅ−Ｓｍ複酸化物（ＣｅＳｍＯ）はその全モル量に対してＳｍ2Ｏ3を４mol％含有するものであり、共沈法によって調製した。ＤＰＦの製法は次の通りである。
本実施形態は上記複酸化物としてＣｅとＳｍとの二元系複酸化物（Ｚｒ不含）を採用したものである。このＣｅ−Ｓｍ複酸化物（ＣｅＳｍＯ）はその全モル量に対してＳｍ2Ｏ3を４mol％含有するものであり、共沈法によって調製した。ＤＰＦの製法は次の通りである。
Ｃｅ−Ｓｍ複酸化物にＰｔを担持させたＰｔ／ＣｅＳｍＯ粉末と、γ−アルミナにＰｔを担持させたＰｔ／Ａｌ2Ｏ3粉末とを混合し、これにＺｒＯ2バインダとイオン交換水を加えてスラリーを調製した。このスラリーをＳｉＣ製フィルタ本体（容量２５ｍＬ）の排ガス通路壁面にフィルタ全長にわたって均一にコーティングした後、大気雰囲気で５００℃の温度に２時間保持する焼成を行なった。Ｃｅ−Ｓｍ複酸化物及びγ−アルミナに対するＰｔの担持には蒸発乾固法を採用した。
そうして、Ｃｅ−Ｓｍ複酸化物に担持されているＰｔとγ−アルミナに担持されているＰｔとの合計量に対する、該γ−アルミナに担持されているＰｔ量の比率（以下、アルミナ側Ｐｔ担持比率という。）が異なる複数のＤＰＦサンプルを調製し、その排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度を調べた。これらサンプルは、いずれもＰｔ／ＣｅＳｍＯ粉末及びＰｔ／Ａｌ2Ｏ3粉末各々の担持量（フィルタ本体１Ｌ当たりの担持量のこと。以下、同じ。）が共に２５ｇ／Ｌ、Ｐｔ／ＣｅＳｍＯのＰｔとＰｔ／Ａｌ2Ｏ3のＰｔとを合わせたトータルＰｔ担持量が０．５ｇ／Ｌであり、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類である。例えば、アルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルでは、Ｐｔ／ＣｅＳｍＯのＰｔ担持量が０．１２５ｇ／Ｌ、Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3のＰｔ担持量が０．３７５ｇ／Ｌとなる。
−排ガス浄化能力の評価テスト−
上記各サンプルについて、先に説明したエージング処理（８００℃×２４時間）を行なった後、リグテストにより、ＨＣ及びＣＯの浄化性能の指標であるＴ５０（℃）及びＣ３００（％）を測定した。リグテストは、サンプルを固定床流通式反応評価装置に取り付けて行なった。模擬排ガス組成は次の通りであり、Ａ／Ｆ＝２８である。
上記各サンプルについて、先に説明したエージング処理（８００℃×２４時間）を行なった後、リグテストにより、ＨＣ及びＣＯの浄化性能の指標であるＴ５０（℃）及びＣ３００（％）を測定した。リグテストは、サンプルを固定床流通式反応評価装置に取り付けて行なった。模擬排ガス組成は次の通りであり、Ａ／Ｆ＝２８である。
Ｏ2：１０体積％，水蒸気(Ｈ2Ｏ)：１０体積％，ＣＯ2：４．５体積％，ＨＣ：２００ｐｐｍＣ（カーボン量に換算），ＣＯ：３００ｐｐｍ，ＮＯ：５００ｐｐｍ，Ｎ2：残り
Ｔ５０（℃）は、模擬排ガス温度を漸次上昇させていき、ＤＰＦ下流で検出されるガスの各成分（ＨＣ、ＣＯ）濃度がＤＰＦに流入するガスの各成分（ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘ）濃度の半分になった時点（すなわち浄化率が５０％になった時点）のＤＰＦ入口ガス温度（ライトオフ温度）であって、低温浄化性能を表すものである。
Ｃ３００（％）は、ＤＰＦ入口での模擬排ガス温度が３００℃であるときのガスの各成分（ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘ）の浄化率であって、高温浄化性能を表すものである。
Ｔ５０（℃）及びＣ３００（％）の結果を図７に示す。Ｔ５０をみると、ＨＣ、ＣＯのいずれも、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％から２５質量％になると、少し高くなり、その後は該Ｐｔ担持比率が増大するにつれて低下している。Ｃ３００に関しても、上記Ｐｔ担持比率が０質量％から２５質量％になると、少し低下し、その後は該Ｐｔ担持比率が増大するにつれて上昇している。そして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が３０質量％ないし３５質量％程度で該Ｐｔ担持比率が０質量％と略同じ性能を示していることから、該比率を３５質量％以上にすることが好ましいことがわかる。特に５０質量％以上が好ましい。
−パティキュレート燃焼速度の評価テスト−
上記各サンプルについて、先に説明したカーボン燃焼速度測定（図６）と同じ方法で、１０体積％の酸素及び３００ｐｐｍのＮＯを含有する窒素ガス気流中で５９０℃でのカーボン燃焼速度を求めた。結果は図８に示す通りである。
上記各サンプルについて、先に説明したカーボン燃焼速度測定（図６）と同じ方法で、１０体積％の酸素及び３００ｐｐｍのＮＯを含有する窒素ガス気流中で５９０℃でのカーボン燃焼速度を求めた。結果は図８に示す通りである。
図８によれば、アルミナ側Ｐｔ担持比率が増大するにつれて７５質量％まではカーボン燃焼速度が確実に増大することがわかるが、１００質量％になると、０質量％よりもカーボン燃焼速度が下がっている。よって、同図から、パティキュレート燃焼速度を大きくするにはアルミナ側Ｐｔ担持比率を９０質量％以下にすることが好ましいということができる。
−Ｐｄ担持が排ガス浄化能に及ぼす効果−
上記アルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのＰｔ担持量が０．３７５ｇ／Ｌのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを、先と同様にして調製した。そうして、先と同じ排ガス浄化能力の評価テスト行なった。Ｐｔ追加担持サンプルのトータル触媒金属担持量は１．０ｇ／Ｌであり、Ｐｄ追加担持サンプルのトータル触媒金属担持量は０．８ｇ／Ｌである。結果を表１に示す。
上記アルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのＰｔ担持量が０．３７５ｇ／Ｌのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを、先と同様にして調製した。そうして、先と同じ排ガス浄化能力の評価テスト行なった。Ｐｔ追加担持サンプルのトータル触媒金属担持量は１．０ｇ／Ｌであり、Ｐｄ追加担持サンプルのトータル触媒金属担持量は０．８ｇ／Ｌである。結果を表１に示す。
γ−アルミナにＰｔを追加担持すると、ＨＣ及びＣＯのＴ５０が良くなるが、Ｐｄを追加担持した方が、Ｐｔ追加担持のケースよりも、ＨＣ及びＣＯのＴ５０がさらに良くなっている。しかもＰｔの追加担持量は０．５ｇ／Ｌであるのに対して、Ｐｄの追加担持量はそれよりも少ない０．３ｇ／Ｌであり、Ｐｄの追加担持によって、ＤＰＦの排ガス浄化能力が大幅に向上することがわかる。
＜実施形態２＞
実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物に代えて、Ｇｄ2Ｏ3を４mol％含有するＣｅ−Ｇｄ複酸化物（ＣｅＧｄＯ）を採用し、他は実施形態１と同様にして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類のサンプルを調製した。また、そのアルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを同様にして調製した。そうして、実施形態１と同じく、上記５種類のサンプルについて、排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度の評価テストを行ない、Ｐｔ追加担持サンプル及びＰｄ追加担持サンプルについて、排ガス浄化能力の評価テストを行なった。結果を表２，表３に示す。
実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物に代えて、Ｇｄ2Ｏ3を４mol％含有するＣｅ−Ｇｄ複酸化物（ＣｅＧｄＯ）を採用し、他は実施形態１と同様にして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類のサンプルを調製した。また、そのアルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを同様にして調製した。そうして、実施形態１と同じく、上記５種類のサンプルについて、排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度の評価テストを行ない、Ｐｔ追加担持サンプル及びＰｄ追加担持サンプルについて、排ガス浄化能力の評価テストを行なった。結果を表２，表３に示す。
表２によれば、Ｃｅ−Ｇｄ複酸化物を採用したケースでも、実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物のケースと同じく、高い排ガス浄化能力が得られ且つパティキュレート燃焼速度が大きくなることがわかる。また、アルミナ側Ｐｔ担持比率が増大するにつれてカーボン燃焼速度が増大し、その比率が過大になると低くなることは、実施形態１と同じである。しかし、排ガス浄化能力に関しては、Ｃｅ−Ｇｄ複酸化物を採用したケースでは、上記Ｐｔ担持比率２５質量％での能力低下がみられず、該Ｐｔ担持比率が増大するにつれて排ガス浄化能力が増大している点で、実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物を採用したケースとは少し異なる。但し、カーボン燃焼速度はＰｔ担持比率０質量％と２５質量％とで大差がないことから、このＣｅ−Ｇｄ複酸化物を採用するケースでも、該Ｐｔ担持比率は３５質量％以上とすることが好ましい。
表３によれば、Ｃｅ−Ｇｄ複酸化物を採用したケースでも、実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物のケースと同じく、Ｐｄを追加担持した方が、Ｐｔ追加担持よりも、ＨＣ及びＣＯのＴ５０がさらに良くなっている。
＜実施形態３＞
実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物に代えて、ＭｇＯを８mol％含有するＣｅ−Ｍｇ複酸化物（ＣｅＭｇＯ）を採用し、他は実施形態１と同様にして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類のサンプルを調製した。また、そのアルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを同様にして調製した。そうして、実施形態１と同じく、上記５種類のサンプルについて、排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度の評価テストを行ない、Ｐｔ追加担持サンプル及びＰｄ追加担持サンプルについて、排ガス浄化能力の評価テストを行なった。結果を表４，表５に示す。
実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物に代えて、ＭｇＯを８mol％含有するＣｅ−Ｍｇ複酸化物（ＣｅＭｇＯ）を採用し、他は実施形態１と同様にして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類のサンプルを調製した。また、そのアルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを同様にして調製した。そうして、実施形態１と同じく、上記５種類のサンプルについて、排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度の評価テストを行ない、Ｐｔ追加担持サンプル及びＰｄ追加担持サンプルについて、排ガス浄化能力の評価テストを行なった。結果を表４，表５に示す。
表４によれば、Ｃｅ−Ｍｇ複酸化物を採用したケースでも、高い排ガス浄化能力が得られ且つパティキュレート燃焼速度が大きくなることがわかる。また、アルミナ側Ｐｔ担持比率が増大するにつれて、排ガス浄化能力が高まること、カーボン燃焼速度が増大し、その比率が過大になると低くなることは、実施形態２と同じである。本ケースでは、上記Ｐｔ担持比率が０質量％から２５質量％になると、排ガス浄化能力及びカーボン燃焼速度が共に大きく向上していることから、該Ｐｔ担持比率は２５質量％以上とすることが好ましい。
表５によれば、Ｃｅ−Ｍｇ複酸化物を採用したケースでも、実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物のケースと同じく、Ｐｄを追加担持した方が、Ｐｔ追加担持よりも、ＨＣ及びＣＯのＴ５０がさらに良くなっている。
＜実施形態４＞
実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物に代えて、ＣａＯを８mol％含有するＣｅ−Ｃａ複酸化物（ＣｅＣａＯ）を採用し、他は実施形態１と同様にして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類のサンプルを調製した。また、そのアルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを同様にして調製した。そうして、実施形態１と同じく、上記５種類のサンプルについて、排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度の評価テストを行ない、Ｐｔ追加担持サンプル及びＰｄ追加担持サンプルについて、排ガス浄化能力の評価テストを行なった。結果を表６，表７に示す。
実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物に代えて、ＣａＯを８mol％含有するＣｅ−Ｃａ複酸化物（ＣｅＣａＯ）を採用し、他は実施形態１と同様にして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類のサンプルを調製した。また、そのアルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを同様にして調製した。そうして、実施形態１と同じく、上記５種類のサンプルについて、排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度の評価テストを行ない、Ｐｔ追加担持サンプル及びＰｄ追加担持サンプルについて、排ガス浄化能力の評価テストを行なった。結果を表６，表７に示す。
表６によれば、Ｃｅ−Ｃａ複酸化物を採用したケースでも、高い排ガス浄化能力が得られ且つパティキュレート燃焼速度が大きくなることがわかる。また、アルミナ側Ｐｔ担持比率が増大するにつれて、排ガス浄化能力が高まること、カーボン燃焼速度が増大し、その比率が過大になると低くなることは、実施形態２と同じである。本ケースは、他の実施形態に比べてカーボン燃焼速度が大きいことが特徴的である。また、本ケースにおいても、上記Ｐｔ担持比率が０質量％から２５質量％になると、排ガス浄化能力及びカーボン燃焼速度が共に大きく向上していることから、該Ｐｔ担持比率は２５質量％以上とすることが好ましい。
表７によれば、Ｃｅ−Ｃａ複酸化物を採用したケースでも、実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物のケースと同じく、Ｐｄを追加担持した方が、Ｐｔ追加担持よりも、ＨＣ及びＣＯのＴ５０がさらに良くなっている。
＜実施形態５＞
実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物に代えて、ＳｒＯを８mol％含有するＣｅ−Ｓｒ複酸化物（ＣｅＳｒＯ）を採用し、他は実施形態１と同様にして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類のサンプルを調製した。また、そのアルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを同様にして調製した。そうして、実施形態１と同じく、上記５種類のサンプルについて、排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度の評価テストを行ない、Ｐｔ追加担持サンプル及びＰｄ追加担持サンプルについて、排ガス浄化能力の評価テストを行なった。結果を表６，表７に示す。
実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物に代えて、ＳｒＯを８mol％含有するＣｅ−Ｓｒ複酸化物（ＣｅＳｒＯ）を採用し、他は実施形態１と同様にして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類のサンプルを調製した。また、そのアルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを同様にして調製した。そうして、実施形態１と同じく、上記５種類のサンプルについて、排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度の評価テストを行ない、Ｐｔ追加担持サンプル及びＰｄ追加担持サンプルについて、排ガス浄化能力の評価テストを行なった。結果を表６，表７に示す。
表８によれば、Ｃｅ−Ｓｒ複酸化物を採用したケースでも、高い排ガス浄化能力が得られ且つパティキュレート燃焼速度が大きくなることがわかる。また、アルミナ側Ｐｔ担持比率が増大するにつれて、排ガス浄化能力が高まること、カーボン燃焼速度が増大し、その比率が過大になると低くなることは、実施形態２と同じである。本ケースにおいても、上記Ｐｔ担持比率が０質量％から２５質量％になると、排ガス浄化能力及びカーボン燃焼速度が共に大きく向上していることから、該Ｐｔ担持比率は２５質量％以上とすることが好ましい。
表９によれば、Ｃｅ−Ｓｒ複酸化物を採用したケースでも、実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物のケースと同じく、Ｐｄを追加担持した方が、Ｐｔ追加担持よりも、ＨＣ及びＣＯのＴ５０がさらに良くなっている。
＜実施形態６＞
実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物に代えて、ＢａＯを８mol％含有するＣｅ−Ｂａ複酸化物（ＣｅＢａＯ）を採用し、他は実施形態１と同様にして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類のサンプルを調製した。また、そのアルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを同様にして調製した。そうして、実施形態１と同じく、上記５種類のサンプルについて、排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度の評価テストを行ない、Ｐｔ追加担持サンプル及びＰｄ追加担持サンプルについて、排ガス浄化能力の評価テストを行なった。結果を表１０，表１１に示す。
実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物に代えて、ＢａＯを８mol％含有するＣｅ−Ｂａ複酸化物（ＣｅＢａＯ）を採用し、他は実施形態１と同様にして、アルミナ側Ｐｔ担持比率が０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％及び１００質量％の５種類のサンプルを調製した。また、そのアルミナ側Ｐｔ担持比率７５質量％のサンプルにおいて、そのγ−アルミナに、さらにＰｔを０．５ｇ／Ｌ追加担持させたＰｔ追加担持サンプルと、Ｐｄを０．３ｇ／Ｌ追加担持させたＰｄ追加担持サンプルとを同様にして調製した。そうして、実施形態１と同じく、上記５種類のサンプルについて、排ガス浄化能力及びパティキュレート燃焼速度の評価テストを行ない、Ｐｔ追加担持サンプル及びＰｄ追加担持サンプルについて、排ガス浄化能力の評価テストを行なった。結果を表１０，表１１に示す。
表１０によれば、Ｃｅ−Ｂａ複酸化物を採用したケースでも、高い排ガス浄化能力が得られ且つパティキュレート燃焼速度が大きくなることがわかる。また、このアルミナ側Ｐｔ担持比率が増大するにつれて、排ガス浄化能力が高まること、カーボン燃焼速度が増大し、その比率が過大になると低くなることは、実施形態２と同じである。本ケースも、カーボン燃焼速度が大きいことが特徴的である。また、本ケースにおいても、上記Ｐｔ担持比率が０質量％から２５質量％になると、排ガス浄化能力及びカーボン燃焼速度が共に大きく向上していることから、該Ｐｔ担持比率は２５質量％以上とすることが好ましい。
表１１によれば、Ｃｅ−Ｂａ複酸化物を採用したケースでも、実施形態１のＣｅ−Ｓｍ複酸化物のケースと同じく、Ｐｄを追加担持した方が、Ｐｔ追加担持よりも、ＨＣ及びＣＯのＴ５０がさらに良くなっている。
＜その他＞
上記実施形態では、Ｃｅを主成分とする複酸化物の希土類金属含有量又はアルカリ土類金属含有量は、４mol％又は８mol％であるが、図６のカーボン燃焼速度データから明らかなように、その含有量の増大によってカーボン燃焼速度の増大が見込まれることから、１０mol％、２０mol％というように、５０mol％未満の範囲で増量することができる。
上記実施形態では、Ｃｅを主成分とする複酸化物の希土類金属含有量又はアルカリ土類金属含有量は、４mol％又は８mol％であるが、図６のカーボン燃焼速度データから明らかなように、その含有量の増大によってカーボン燃焼速度の増大が見込まれることから、１０mol％、２０mol％というように、５０mol％未満の範囲で増量することができる。
１ ＤＰＦ
２ 排ガス流入路（排ガス通路）
３ 排ガス流出路（排ガス通路）
４ 栓
５ 隔壁
６ 細孔通路（排ガス通路）
７ 触媒層
１０ ディーゼルエンジン
１１ 排気通路
１３ 複酸化物
１４ アルミナ
２ 排ガス流入路（排ガス通路）
３ 排ガス流出路（排ガス通路）
４ 栓
５ 隔壁
６ 細孔通路（排ガス通路）
７ 触媒層
１０ ディーゼルエンジン
１１ 排気通路
１３ 複酸化物
１４ アルミナ
Claims (5)
- ディーゼルエンジンの排気通路に配設され、該エンジンから排出されるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記パティキュレートを捕集するフィルタ本体の排ガス通路を構成する壁面に、捕集したパティキュレートの燃焼を促進する触媒層がコートされ、
上記触媒層は、Ｃｅを主成分とし且つ該Ｃｅ以外の希土類金属又はアルカリ土類金属を含む複酸化物と、アルミナとを含有し、
上記複酸化物とアルミナとにＰｔが担持されていることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。 - 請求項１において、
上記複酸化物に担持されているＰｔと上記アルミナに担持されているＰｔとの合計量に対する上記アルミナに担持されているＰｔ量の比率が３５質量％以上であることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。 - 請求項２において、
上記比率が９０質量％以下であることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記Ｐｔが担持されているアルミナにはさらにＰｄが担持されていることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
上記希土類金属はＳｍ及びＧｄより選ばれる少なくとも１種であり、上記アルカリ土類金属はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａより選ばれる少なくとも１種であることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。
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