JP2009101342A - パティキュレートフィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジンから排出される排気ガス中のパティキュレートを捕集するために該排気ガスの通路に配設されるパティキュレートフィルタであって、前記排気ガスが通過する複数の排気ガス流路を区画する多孔質隔壁5からなるフィルタ本体6と、前記多孔質隔壁5表面に形成され、ジルコニウム(Zr)と、セリウム以外の希土類金属とを含むZr系複合酸化物を含有する触媒層8とを備え、前記Zr系複合酸化物が、ZrO2と前記希土類金属の酸化物との合計量に対する前記希土類金属の酸化物の含有率が33モル%を超え40モル%未満であることを特徴とするパティキュレートフィルタを用いる。
【選択図】図3
Description
PMの燃焼速度に対する、Zr系複合酸化物の成分および含有比率の影響を検討した。
上記各DPF3を、模擬排気ガスを流通させるモデルガス流通触媒評価装置にセットした状態でカーボン燃焼性能を調べるカーボン燃焼速度評価実験を行った。
さらに、Zr−18Nd−18PrとZr−12Nd−18Prとを用いてPMの燃焼性能等を評価した。
Zr−18Nd−18Prを含む触媒層をフィルタ本体全面に備えたDPF3を、以下のように作製した。
Zr−18Nd−18Prを含む触媒層をフィルタ本体上流側に備えたDPF3を、以下のように作製した。を用いたDPF3を、以下のように作製した。
Zr−12Nd−18Prを含む触媒層をフィルタ本体全面に備えたDPF3を、以下のように作製した。
上記各DPF3を、模擬排気ガスを流通させるモデルガス流通触媒評価装置にセットした状態でカーボン燃焼性能を調べるカーボン燃焼時間評価実験を行った。
ガス浄化性能として、ライトオフ温度と高温浄化率とを測定した。評価においては、上記各DPF3を、モデルガス流通触媒評価装置にセットし、模擬排気ガスをその空間速度が50,000/hとなるように流通させるとともに、15℃/分の割合で昇温させた。このときの模擬排気ガスは、酸素ガス(O2)、水蒸気(H2O)、一酸化窒素ガス(NO)、炭化水素(プロピレン)(C3H6)、一酸化炭素ガス(CO)、残部窒素(N2)によって構成され、残部窒素以外は、それぞれ、10体積%、10体積%、100ppm、200ppmC(カーボン換算)、400ppmが含まれている。
次に、上流側と下流側とで、希土類金属Rの酸化物ROの含有率が異なるZr系複合酸化物を用いた場合について検討した。
本実施例のDPF担体(フィルタ本体6)としては、セルの構造が、多孔質隔壁5の壁厚12milで、セル数300cpsi(cells per square inch)の炭化ケイ素(SiC)製のDPF担体から25ml(直径25.4mm)の体積を有するように切り抜いたものを使用した。
上流端部から40%の領域に、上流側触媒粉末を含むスラリーをコーティングすること以外、実施例3と同様である(上流40%にZr−18Nd−18Pr、下流60%にZr−12Nd−18Pr)。
上流端部から50%の領域に、上流側触媒粉末を含むスラリーをコーティングすること以外、実施例3と同様である(上流50%にZr−18Nd−18Pr、下流50%にZr−12Nd−18Pr)。
上流端部から60%の領域に、上流側触媒粉末を含むスラリーをコーティングすること以外、実施例3と同様である(上流60%にZr−18Nd−18Pr、下流40%にZr−12Nd−18Pr)。
Zr−18Nd−18Prの代わりに、Zr−12Nd−24Prを用いること以外、実施例4と同様である(上流40%にZr−12Nd−24Pr、下流60%にZr−12Nd−18Pr)。
Zr−18Nd−18Prの代わりに、Zr−18Nd−18Pr−3Laを用いること以外、実施例4と同様である(上流40%にZr−18Nd−18Pr−3La、下流60%にZr−12Nd−18Pr)。
Zr−12Nd−18Prの代わりに、Zr−12Ndを用いること以外、実施例4と同様である(上流40%にZr−18Nd−18Pr、下流60%にZr−12Nd)。
Zr−12Nd−18Prの代わりに、Zr−12Nd−12Prを用いること以外、実施例4と同様である(上流40%にZr−18Nd−18Pr、下流60%にZr−12Nd−12Pr)。
上流側触媒粉末及び下流側触媒粉末に、それぞれ、Ptを担持したCe0.25Zr0.75O2(Ptの担持量:Ce0.25Zr0.75O2に対して1質量%)及びPtを担持したアルミナ(Ptの担持量:アルミナに対して1質量%)を混合させたこと以外、実施例4と同様である。
実施例1における下流側触媒粉末を含むスラリーをフィルタ本体6の全面にコーティングしたこと以外、実施例3と同様である(Zr−12Nd−18Prの均一コート)。
実施例1における下流側触媒粉末に、Ptを担持したCe0.25Zr0.75O2(Ptの担持量:Ce0.25Zr0.75O2に対して1質量%)及びPtを担持したアルミナ(Ptの担持量:アルミナに対して1質量%)を混合させたものを用い、この得られた粉末を含むスラリーをフィルタ本体6の全面にコーティングしたこと以外、実施例3と同様である。
上記実施例3〜10及び比較例2に係るDPF3を、模擬排気ガスを流通させるモデルガス流通触媒評価装置にセットした状態でカーボン燃焼性能を調べるカーボン燃焼速度評価実験を行った。
上記実施例11及び比較例3に係るDPF3を、モデルガス流通触媒評価装置にセットし、模擬排気ガスをその空間速度が50,000/hとなるように流通させるとともに、15℃/minの割合で昇温させ、DPF3の出口部直後におけるHC,CO濃度が50%となった時点でのDPF3の入口側の模擬排気ガス温度を測定した。このときの模擬排気ガスは、酸素ガス(O2)、水蒸気(H2O)、一酸化窒素ガス(NO)、炭化水素(プロピレン)(C3H6)、一酸化炭素ガス(CO)、窒素(N2)によって構成され、ここでは各ガスがこの順番でガスの総流量に対して、10体積%、10体積%、300ppm、200ppmC(カーボン換算)、400ppm、その残り分、それぞれ含まれている。
3 DPF
4 流路
6 フィルタ本体
8 触媒層
9 カーボン
15 封止部
Claims (8)
- エンジンから排出される排気ガス中のパティキュレートを捕集するために該排気ガスの通路に配設されるパティキュレートフィルタであって、
前記排気ガスが通過する複数の排気ガス流路を区画する多孔質隔壁からなるフィルタ本体と、前記多孔質隔壁表面に形成され、ジルコニウム(Zr)と、セリウム以外の希土類金属とを含むZr系複合酸化物を含有する触媒層とを備え、
前記Zr系複合酸化物が、ZrO2と前記希土類金属の酸化物との合計量に対する前記希土類金属の酸化物の含有率が33モル%を超え40モル%未満であることを特徴とするパティキュレートフィルタ。 - 前記Zr系複合酸化物が、1000℃で6時間以上の熱処理後に、X線回折測定において、前記Zr系複合酸化物からなる相と前記希土類金属の酸化物からなる相との混相として同定されるものである請求項1に記載のパティキュレートフィルタ。
- 前記触媒層は、排気ガスの流入部により近い側を上流側、流出部により近い側を下流側とした場合に、
上流側には、前記Zr系複合酸化物を含有し、
下流側には、Zrと、セリウム以外の希土類金属とを含み、ZrO2と前記希土類金属の酸化物との合計量に対する前記希土類金属の酸化物の含有率が8モル%以上33モル%以下である第2のZr系複合酸化物を含有する請求項1又は請求項2に記載のパティキュレートフィルタ。 - 前記上流側の触媒層が、前記流入部から、前記フィルタ本体の前記流入部から前記排出部にわたる長さの20〜60%である請求項3に記載のパティキュレートフィルタ。
- 前記希土類金属が、ネオジム、ランタン、及びプラセオジムからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜4のいずれか1項に記載のパティキュレートフィルタ。
- 前記Zr系複合酸化物が、白金が担持されたものである請求項1〜5のいずれか1項に記載のパティキュレートフィルタ。
- 前記触媒層が、白金が担持されたアルミナをさらに含む請求項1〜6のいずれか1項に記載のパティキュレートフィルタ。
- 前記触媒層が、ジルコニウム(Zr)と、セリウム(Ce)とを含有し、白金が担持されたZrCe系複合酸化物をさらに含む請求項1〜7のいずれか1項に記載のパティキュレートフィルタ。
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