JP2009240878A - 排気ガス浄化材および排気ガス浄化用フィルター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる粒子状物質を燃焼除去する排気ガス浄化材であって、浄化触媒成分と共存物質とを有し、前記浄化触媒成分は、前記粒子状物質を燃焼除去する触媒成分であり、前記共存物質は前記排気ガス中に含まれる含硫黄酸性ガスを、前記浄化触媒成分よりも吸着し、且つ、前記排気ガス温度が上昇したとき、および/または、前記排気ガス中の一酸化炭素や炭化水素成分の濃度が高くなったとき、前記吸着した含硫黄酸性ガスを脱離し、および/または、前記触媒へ吸着した含硫黄酸性ガスの脱離を促進する排気ガス浄化材を発明した。
【選択図】図6
Description
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる粒子状物質の燃焼温度を低下させる排気ガス浄化材であって、
前記粒子状物質の燃焼温度を低下させる触媒作用を有する浄化触媒成分と、
含硫黄酸性ガスの被毒で低下した前記触媒作用を回復させる共存物質を含み、前記浄化触媒成分と前記共存物質が同じ大きさである排気ガス浄化材である。
上記排気ガス浄化材がエンジン側の内壁に配置された排気ガス浄化用フィルターである。
上記排気ガス浄化材に加え、さらに、白金族元素から選択される少なくとも1種以上の元素からなる白金系触媒を前記排気ガス浄化材より大気開放側に配置した排気ガス浄化用フィルターである。
〔共存物質〕
浄化触媒成分と共存させて用いる前記共存物質は、代表的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属の少なくとも一つと、酸性元素、両性元素の少なくとも一つとを含む複合酸化物で構成できる。
浄化触媒成分は、ペロブスカイト、スピネル、コランダム、ホタル石から選択されるいずれかの結晶構造を有する酸化物が好ましい。
〔浄化触媒成分と共存物質との存在比率〕
排気ガス浄化材に占める共存物質の比率は、5〜50質量%の範囲において効果があり、さらに好ましくは5〜40質量%である。
排気ガス浄化材における、浄化触媒成分と共存物質との共存形態としては、以下のような形態が好ましく適用できる。
(1)浄化触媒成分と共存物質とをそれぞれ粉体化し、当該両粉体同士が隣接する状態に混合する。このとき両粉体同士は化合しておらず、また両粉体同士には隙間があってよい。
(2)浄化触媒成分に共存物質を担持させる。
(3)共存物質に浄化触媒成分を担持させる。
(4)DPFに浄化触媒成分と共存物質とをコートする際、浄化触媒成分と共存物質との混合スラリーをコートする。
(5)DPFに浄化触媒成分と共存物質とをコートする際、まず浄化触媒成分をコートし、次に、共存物質をコートする。
(6)DPFに浄化触媒成分と共存物質とをコートする際、まず共存物質をコートし、次に、浄化触媒成分をコートする。
排気ガス浄化材における、浄化触媒成分と共存物質との混合粉体特性としては、BET法による比表面積が10〜100m2/gであることが好ましい。比表面積が10m2/g未満であると触媒活性が低くなりやすく、100m2/gを超えると再生時の温度上昇により熱劣化し触媒活性が低下しやすい。また、粒度分布は、レーザー回折法による粒度分布測定によるD50径が0.01〜10μmであることが好ましい。D50径が0.01μm未満であるとDPFの内部まで浸透し、DPF表面上で触媒活性を発現する量を確保するためには大量の混合粉体が必要となりコスト上好ましくない。10μmを超えるとDPFの細孔を塞いでしまい圧損が大きくなるため好ましくない。
浄化触媒成分と共存物質から構成される排気ガス浄化材が、さらに白金族元素を含むのも好ましい構成である。白金族元素は、白金、ロジウムまたはパラジウム、およびこれらの任意の組合せに係るものを使用できる。
上述した浄化触媒成分と共存物質とで構成される排気ガス浄化材を通過する排気ガス中に含硫黄酸性ガスが含まれるとき、当該含硫黄酸性ガスは、共存物質と当該含硫黄酸性ガスの親和性により選択的に共存物質に吸着される。尤も、当該含硫黄酸性ガスが共存物質のみを通過する場合、当該共存物質は当該含硫黄酸性ガスに対する酸化力が低いため、吸着速度は低い。ところが、当該共存物質と混合されている浄化触媒成分は、含硫黄酸性ガスに対する酸化力が高いため、含硫黄酸性ガスは酸化されて当該共存物質に吸着しやすい状態になる。そして、排気ガス浄化材において、含硫黄酸性ガスは選択的に共存物質へ吸着される。この結果、含硫黄酸性ガスによる浄化触媒成分の被毒が大幅に抑制される。
本発明に係る浄化触媒成分と共存物質とは、例えば、通常の共沈法、有機錯体法、非晶質前駆体、固相法を用いた製法などによって製造することができる。
共沈法では、上述のアルカリ、アルカリ土類金属から選択される元素の塩と、酸性元素、両性元素から選択される元素の塩とを準備し、所定の複合酸化物を生成するにふさわしい化学量論比で、これらの元素を含む原料塩水溶液を調製する。
有機錯体法では、所定の複合酸化物を生成するにふさわしい化学量論比になるように、上述のアルカリ、アルカリ土類金属から選択される元素の塩と、酸性元素、両性元素から選択される元素の塩と、例えば、クエン酸、リンゴ酸、エチレンジアミン4酢酸ナトリウムなどの有機錯体を形成する塩により原料有機錯体水溶液を調製する。
非晶質前駆体を用いた製法では、共存物質の複合酸化物を生成するにふさわしい化学量論比で、上述のアルカリ、アルカリ土類金属から選択される元素を含む粉状の非晶質からなる前駆体物質と、酸性元素、両性元素から選択される元素を含む粉状の非晶質からなる前駆体物質を準備する。
まず、上述の両元素の塩を、共存物質の複合酸化物を生成するにふさわしい化学量論比で含む原料塩水溶液を調製する。そして、当該原料塩水溶液と、炭酸アルカリまたはアンモニウムイオンを含む炭酸塩等の沈殿剤とを、温度60℃以下、pH6以上で反応させて沈殿を生成させる。当該生成した沈殿を濾過し、乾燥させることで得ることができる。
固相法では、上述のアルカリ、アルカリ土類金属から選択される元素の塩と、酸性元素、両性元素から選択される元素の塩とを準備し、所定の複合酸化物を生成するにふさわしい化学量論比で、これらの原料塩を、乳鉢などの混合機を用い混合する。
浄化触媒成分および共存物質の、酸性ガスへの親和性、結晶構造、硫黄被毒に対する耐久性、PMの燃焼性能を評価するための代表的な評価方法について説明する。
共存物質と、Ptアルミナ(Pt1質量%)とを、質量比で1:1になるように秤量し、乳鉢で30分間混合する。この混合した試料を金型プレスにより100kg/cm2で圧縮成形後、粉砕して、粒子径0.5〜1.0mmの粒状試料を作製する。
測定は、2θ=20〜70度の範囲で行う。測定条件は、管球としてCo管球を使用し、管電圧40kV・管電流30mAとする。X線回折装置は、株式会社リガク製・X線回折装置RINT−2100若しくはこの装置の同等品を使用できる。
本発明に係る共存物質と浄化触媒成分とを所定の混合比となるように秤量し、乳鉢にて15分混合して、排気ガス浄化材を作製する。当該排気ガス浄化材を、それぞれ金型プレスにより100kg/cm2で圧縮成形後、粉砕して、粒子径1.0〜2.0mmの粒状試料を作製する。
当該硫黄被毒処理後の試料を、硫黄処理後試料とする。
尚、各処理後の粒状試料は、乳鉢にて解粒する。
前記硫黄被毒処理評価にて調製した、硫黄処理前試料、硫黄処理後試料および再生後試料を準備する。一方、模擬PMとして市販のカーボンブラック(三菱化学株式会社製)若しくはこの材料の同等品を準備する。
図1にDPFの一例を示す。DPF1は入り口側10から見た断面がハニカム構造をした筒状の形態をしており、材質は多孔質なセラミックで構成されている。具体的にはセラックス、コージェライト、炭化珪素、チタン酸アルミなどが好適に用いられる。また、形状は図1に示した構造のほか、発泡体、メッシュ、板状といった形状でもよい。
図3に、共存物質の大きさを浄化触媒成分に対して小さくした場合の共存状態の模式図を示す。ここで「小さくする」とは浄化触媒成分と共存物質を粉体にした際のレーザー回折法による粒度分布のD50の値が1/2以下、好ましくは1/4以下であることがよい。
図4に、浄化触媒成分の大きさが共存物質に対して小さくした場合の共存状態の模式図を示す。「小さくする」は上記と同じ意味である。浄化触媒成分33と共存物質35の割合は浄化触媒成分の方が多いので共存物質の表面または隙間に多くの浄化触媒成分が存在する。
図5に浄化触媒成分33(又は浄化触媒成分と共存物質)と共存物質35とを層状に配置した場合の共存形態の模式図を示す。図ではそれぞれの層は同じ程度の大きさの物質から構成されるように示したが、それぞれの層を構成する粒子の大きさは異なっていても良い。
図6には本実施の形態のDPF2の断面図を示す。入り口12側がエンジン側であり、出口11側が大気開放側であるのは図1の場合と同じである。本実施の形態のDPFは、捕集側の壁面12には排気ガス浄化材37が配置され、大気開放側の壁面14には白金系触媒40が配置される。
図7には、本実施の形態のDPF3の断面図を示す。本実施の形態では、白金系触媒40は捕集側の壁面12に配置され、その上に排気ガス浄化材37が配置されている。排気ガス浄化材37の共存形態は上記の説明のいずれの方法であってもよい。また、白金系触媒の担持方法も特に限定されるものではなく、どのような方法で担持してもよい。
図8には本実施の形態のDPF4の断面図を示す。本実施の形態では、白金系触媒40はDPFの壁面に内在させる。そして排気ガス浄化材37は、捕集側の内壁12に配置する。このような構成であっても、DPFの再生の際に多く発生する一酸化炭素や炭化水素を浄化させることができる。本実施例のようにDPFの壁面に白金系触媒を内在させる方法としては、含浸といった方法が好適に利用することが出来る。
図9には、本実施の形態のDPF5の断面図を示す。本実施の形態では、実施の形態5と同様に白金系触媒40と排気ガス浄化材37をDPFの大気開放側の内壁14とエンジン側の内壁12に配置し、さらに排気ガス浄化材37の上層に白金系触媒40を配置する。排気ガス浄化材は実施の形態1から4で示したいずれの構成の排気ガス浄化材を用いても良い。
図10には本実施の形態のDPF6の断面図を示す。本実施の形態では白金系触媒40は捕集側の内壁12に配置され、且つ白金系触媒40と白金系触媒40の間に排気ガス浄化材37が配置されている。排気ガス浄化材37の共存形態はすでに説明したいずれかの共存形態をとることができる。白金系触媒40の担持方法は、蒸発乾固、含浸といった方法を用いることができる。このような構成にすると排気ガス浄化材37の上層の白金系触媒40で炭化水素の浄化を行い、下層の白金系触媒40で一酸化炭素の浄化を行えるという効果がある。
図11には本実施の形態のDPF7の断面図を示す。本実施の形態は実施の形態7の排気ガス浄化材37の上層に白金系触媒40を形成したものである。排気ガス浄化材37がいずれの形態をとっても構わない。このような構成にすると排気ガス浄化材の上層の白金系触媒40で炭化水素の浄化を行い、DPFの内壁に内在する白金系触媒40で一酸化炭素の浄化を行えるという効果がある。
(実施例1)
[浄化触媒成分合成]
濃度0.2mol/Lの硝酸セリウム溶液を調製した。当該溶液を撹拌しながら、液温を25℃に調整した。当該液温が25℃に達した段階で、当該溶液へ沈殿剤として炭酸アンモニウムを添加しながら、当該水溶液をpH=8に調整し沈殿物を生成した。生成した沈殿物を、濾過して回収した後、水洗し、125℃で乾燥し前駆体粉を得た。次に、当該前駆体粉を、大気雰囲気下において800℃、2時間で熱処理して焼成しCeO2を含む浄化触媒成分を得た。得られた浄化触媒成分のX線回折パターンを図11に示す。
硝酸バリウムと硝酸ビスマスとを、バリウム元素とビスマス元素のモル比が0.5:0.5となるように混合し、溶液中のモル濃度の合計が0.2mol/Lとなるように水を添加して原料溶液を得た。この溶液を撹拌しながら溶液の温度を25℃に調整し、温度が25℃に達した段階で、沈殿剤として炭酸アンモニウムを添加しながら、pH=8に調整し沈殿物を生成した。生成した沈殿物を、濾過して回収した後、水洗し、125℃で乾燥し前駆体粉を得た。次に、当該前駆体粉を、大気雰囲気下において800℃、5時間で熱処理して焼成しBaBiO3を含む共存物質を得た。得られた共存物質のX線回折パターンを図12に示す。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が6:4になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
実施例1と同様の操作を行って実施例2に係るCeO2を含む浄化触媒成分を得た。
共存物質をBaBiO3を含むものからSrBi4O7を含むものに代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例2に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が67:33になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例2に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
実施例1と同様の操作を行って実施例3に係るCeO2を含む浄化触媒成分を得た。
共存物質をBaBiO3を含むものからSrZrO3を含むものに代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例3に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が70:30になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例3に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
実施例1と同様の操作を行って比較例1に係るCeO2を含む浄化触媒成分を得た。
共存物質は、合成しなかった。
浄化触媒成分のみを乳鉢で15分間混合し、比較例1に係る排気ガス浄化材を得た。
実施例1〜3と比較例1との関係について説明する。浄化触媒成分のみからなる比較例1に対し、実施例1は、比較例1に係る浄化触媒成分に対し40質量%の共存物質(BaBiO3)を共存させたものであり、実施例2は、比較例1に係る浄化触媒成分に対し33質量%の共存物質(SrBi4O7)を共存させたものであり、実施例3は、比較例1に係る浄化触媒成分に対し30質量%の共存物質(SrZrO3)を共存させたものである。
〈実施例1の評価〉
実施例1に係る排気ガス浄化材を構成すると共存物質と、比較例1に係る浄化触媒成分とに対し、酸性ガスへの親和性評価を行った。
以上の結果から、実施例1に係る共存物質は、浄化触媒成分より酸性ガスに対し親和性が高いことが判明した。
なお、脱離曲線とは、横軸に温度(時間)、縦軸にNOx濃度をとって得られた曲線を示す。
得られた実施例2に係る排気ガス浄化材の酸性ガスへの親和性評価を、実施例1と同様に行った。
以上の結果から、実施例2に係る共存物質は、浄化触媒成分より酸性ガスに対し親和性が高いことが判明した。
〈実施例1の評価〉
実施例1と比較例1とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した硫黄被毒処理で得た試料のPM燃焼温度評価を行った。その評価結果を表1および図13に示す。図13は、縦軸にカーボンブラックの燃焼温度をとり、硫黄処理前試料の燃焼温度を斜線、硫黄処理後試料の燃焼温度を無地、再生後試料の燃焼温度を格子線で表記した棒グラフである。尚、後述する図14〜16も同様である。
実施例2と比較例1とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した硫黄被毒処理によって得られた試料のPM燃焼温度評価を行った。その評価結果を表1および図13に示す。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例2に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が80℃であり、比較例1の当該燃焼温度の上昇より大幅に抑制されている。
つまり、実施例2に係る共存物質は「硫黄処理後の劣化を抑制」、「再生促進」の両方に大きな効果があることが判明した。
実施例3と比較例1とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した硫黄被毒処理によって得られた試料のPM燃焼温度評価を行った。その評価結果を表1および図13に示す。図13において処理前を(1)、硫黄処理後を(2)、再生後を(3)で表し、各棒グラフの上に記した(以後の図でも同じ)。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例3に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が49℃であり、比較例1の当該燃焼温度の上昇より大幅に抑制されている。
つまり、実施例3に係る共存物質は「硫黄処理後の劣化を抑制」、「再生促進」の両方に大きな効果があることが判明した。
[浄化触媒成分合成]
浄化触媒成分をCeO2からCe0.9Bi0.1O2+δに代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例4に係る浄化触媒成分を得た。
実施例1と同様の操作を行ってBaBiO3を製造し、実施例4に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が70:30になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例4に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
比較例1と同様の操作を行って比較例2に係るCe0.9Bi0.1O2+δを含む浄化触媒成分を得た。
共存物質は、合成しなかった。
浄化触媒成分のみを乳鉢で15分間混合し、比較例2に係る排気ガス浄化材を得た。
実施例4と比較例2との関係について説明する。浄化触媒成分のみからなる比較例2に対し、実施例4は、比較例2に係る浄化触媒成分に対し30質量%の共存物質(BaBiO3)を共存させたものである。
実施例4に係る共存物質と、比較例2に係る浄化触媒成分とに対し、酸性ガスへの親和性評価を行った。
実施例4と比較例2とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した含硫黄酸性ガスへの親和性評価を行った。その評価結果を表1および図14に示す。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例4に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が45℃であり、比較例2の当該燃焼温度154℃上昇より大幅に抑制されている。
[浄化触媒成分合成]
浄化触媒成分をCeO2からCe0.5Bi0.1Pr0.4O2+δに代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例5に係る浄化触媒成分を得た。
実施例1と同様の操作を行ってBaBiO3を製造し、実施例5に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が70:30になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例5に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
浄化触媒成分をCeO2からCe0.5Bi0.1Pr0.4O2+δに代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例6に係る浄化触媒成分を得た。
実施例1と同様の操作を行ってSrBi4O7を製造し、実施例6に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が50:50になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例6に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
浄化触媒成分をCeO2からCe0.5Bi0.1Pr0.4O2+δに代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例7に係る浄化触媒成分を得た。
実施例1と同様の操作を行ってSr0.3Bi0.7Oδを製造し、実施例7に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が60:40になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例7に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
浄化触媒成分をCeO2からCe0.5Bi0.1Pr0.4O2+δに代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例8に係る浄化触媒成分を得た。
実施例1と同様の操作を行ってBaZrO3を製造し、実施例8に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が76:24になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例8に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
浄化触媒成分をCeO2からCe0.5Bi0.1Pr0.4O2+δに代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例9に係る浄化触媒成分を得た。
実施例1と同様の操作を行ってSrZrO3を製造し、実施例9に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が80:20になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例9に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
浄化触媒成分をCeO2からCe0.5Bi0.1Pr0.4O2+δに代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例10に係る浄化触媒成分を得た。
実施例1と同様の操作を行ってSr3Al2O6を製造し、実施例10に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が77:23になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例10に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
浄化触媒成分をCeO2からCe0.5Bi0.1Pr0.4O2+δに代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例11に係る浄化触媒成分を得た。
実施例1と同様の操作を行ってBaAl2O4を製造し、実施例11に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が78:22になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例11に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
実施例1と同様の操作を行って比較例3に係るCe0.5Bi0.1Pr0.4O2+δを含む浄化触媒成分を得た。
共存物質は、合成しなかった。
浄化触媒成分のみを乳鉢で15分間混合し、比較例3に係る排気ガス浄化材を得た。
実施例5〜11と比較例3との関係について説明する。浄化触媒成分のみからなる比較例1に対し、実施例5は、比較例3に係る浄化触媒成分に対し30質量%の共存物質(BaBiO3)を共存させたものである。実施例6は、比較例3に係る浄化触媒成分に対し50質量%の共存物質(SrBi4O7)を共存させたものである。実施例7は、比較例3に係る浄化触媒成分に対し40質量%の共存物質(Sr0.3Bi0.7Oδ)を共存させたものである。
〈実施例5の評価〉
得られた実施例5に係る排気ガス浄化材の酸性ガスへの親和性評価を、実施例1と同様に行った。
以上の結果から、実施例5に係る共存物質は、浄化触媒成分より酸性ガスに対し親和性が高いことが判明した。
得られた実施例6に係る排気ガス浄化材の酸性ガスへの親和性評価を、実施例1と同様に行った。
以上の結果から、実施例6に係る共存物質は、浄化触媒成分より酸性ガスに対し親和性が高いことが判明した。
〈実施例5の評価〉
実施例5と比較例3とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した硫黄被毒処理によって得られた試料のPM燃焼温度評価を行った。その評価結果を表1および図15に示す。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例5に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が、比較例3の当該燃焼温度の上昇より大幅に抑制されている。
つまり、実施例5に係る共存物質は「硫黄処理後の劣化を抑制」、「再生促進」の両方に大きな効果があることが判明した。
実施例6と比較例3とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した硫黄被毒処理によって得られた試料のPM燃焼温度評価を行った。その評価結果を表1および図15に示す。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例6に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が29℃であり、比較例3の当該燃焼温度の上昇より大幅に抑制されている。
つまり、実施例6に係る共存物質は「硫黄処理後の劣化を抑制」、「再生促進」の両方に大きな効果があることが判明した。
実施例7と比較例3とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した硫黄被毒処理によって得られた試料のPM燃焼温度評価を行った。その評価結果を表1および図15に示す。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例7に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が33℃であり、比較例3の当該燃焼温度の上昇より大幅に抑制されている。
つまり、実施例7に係る共存物質は「硫黄処理後の劣化を抑制」、「再生促進」の両方に大きな効果があることが判明した。
実施例8と比較例3とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した硫黄被毒処理によって得られた試料のPM燃焼温度評価を行った。その評価結果を表1および図15に示す。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例8に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が75℃であり、比較例3の当該燃焼温度の上昇より大幅に抑制されている。
つまり、実施例8に係る共存物質は「硫黄処理後の劣化を抑制」、「再生促進」の両方に大きな効果があることが判明した。
実施例9と比較例3とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した硫黄被毒処理によって得られた試料のPM燃焼温度評価を行った。その評価結果を表1および図15に示す。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例9に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が47℃であり、比較例3の当該燃焼温度の上昇より大幅に抑制されている。
つまり、実施例9に係る共存物質は「硫黄処理後の劣化を抑制」、「再生促進」の両方に大きな効果があることが判明した。
実施例10と比較例3とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した硫黄被毒処理によって得られた試料のPM燃焼温度評価を行った。その評価結果を表1および図15に示す。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例10に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が64℃であり、比較例3の当該燃焼温度の上昇より大幅に抑制されている。
つまり、実施例10に係る共存物質は「硫黄処理後の劣化を抑制」、「再生促進」の両方に大きな効果があることが判明した。
実施例11と比較例3とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した硫黄被毒処理によって得られた試料のPM燃焼温度評価を行った。その評価結果を表1および図15に示す。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例11に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が84℃であり、比較例3の当該燃焼温度の上昇より大幅に抑制されている。
つまり、実施例11に係る共存物質は「硫黄処理後の劣化を抑制」、「再生促進」の両方に大きな効果があることが判明した。
[浄化触媒成分合成]
浄化触媒成分をCeO2からLa0.8Ba0.2FeO3に代替した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例12に係る浄化触媒成分を得た。
実施例1と同様の操作を行ってBaBiO3を製造し、実施例12に係る共存物質を得た。
浄化触媒成分と共存物質とを、浄化触媒成分と共存物質の質量比が67:33になるように秤量し、乳鉢で15分間混合し実施例12に係る排気ガス浄化材を得た。
[浄化触媒成分合成]
実施例1と同様の操作を行って比較例4に係るLa0.8Ba0.2FeO3を含む浄化触媒成分を得た。
共存物質は、合成しなかった。
浄化触媒成分のみを乳鉢で15分間混合し、比較例4に係る排気ガス浄化材を得た。
実施例12と比較例4との関係について説明する。浄化触媒成分のみからなる比較例4に対し、実施例12は、比較例4に係る浄化触媒成分に対し33質量%の共存物質(BaBiO3)を共存させたものである。
〈実施例12の評価〉
実施例12と比較例4とに係る排気ガス浄化材に対し、上述した含硫黄酸性ガスへの親和性評価を行った。その評価結果を表1および図16に示す。当該評価結果より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例12に係る排気ガス浄化材においては、共存物質の存在により硫黄被毒処理後におけるカーボンブラックの燃焼温度の上昇が32℃であり、比較例4の当該燃焼温度31℃上昇とほぼ同等であった。
つまり、実施例12に係る共存物質は「再生促進」に大きな効果があることが判明した。
10 DPFの入り口
11 DPFの出口
12 入り口側の内壁
14 大気解放側の壁面
15 DPFの塞がった部分
20 排気ガス
25 排気
30 PM
33 浄化触媒成分
35 共存物質
37 排気ガス浄化材
40 白金系触媒
Claims (12)
- ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる粒子状物質の燃焼温度を低下させる排気ガス浄化材であって、
前記粒子状物質の燃焼温度を低下させる触媒作用を有する浄化触媒成分と、
含硫黄酸性ガスの被毒で低下した前記触媒作用を回復させる共存物質を含み、
前記浄化触媒成分と前記共存物質は同じ大きさである排気ガス浄化材。 - ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる粒子状物質の燃焼温度を低下させる排気ガス浄化材であって、
前記粒子状物質の燃焼温度を低下させる触媒作用を有する浄化触媒成分と、
含硫黄酸性ガスの被毒で低下した前記触媒作用を回復させる共存物質を含み、
前記共存物質は前記浄化触媒成分より小さい排気ガス浄化材。 - ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる粒子状物質の燃焼温度を低下させる排気ガス浄化材であって、
前記粒子状物質の燃焼温度を低下させる触媒作用を有する浄化触媒成分と、
含硫黄酸性ガスの被毒で低下した前記触媒作用を回復させる共存物質を含み、
前記浄化触媒成分は前記共存物質より小さい排気ガス浄化材。 - ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる粒子状物質の燃焼温度を低下させる排気ガス浄化材であって、
前記粒子状物質の燃焼温度を低下させる触媒作用を有する浄化触媒成分と、
含硫黄酸性ガスの被毒で低下した前記触媒作用を回復させる共存物質を含み、
前記浄化触媒成分と前記共存物質が層構造で形成された排気ガス浄化材。 - 前記層構造の最上層には前記共存物質が形成された請求項4に記載された排気ガス浄化材。
- 請求項1乃至5の何れかの請求項に記載された排気ガス浄化材がエンジン側の内壁に形成された排気ガス浄化用フィルター。
- 大気開放側の内壁に白金系触媒を配置した請求項6に記載された排気ガス浄化用フィルター。
- 前記排気ガス浄化材の上にさらに白金系触媒を配置した請求項7に記載された排気ガス浄化用フィルター。
- エンジン側の内壁に配置された白金系触媒と、前記白金系触媒の上部に配置された請求項1乃至5の何れかの請求項に記載された排気ガス浄化材を有する排気ガス浄化用フィルター。
- 前記排気ガス浄化材の上にさらに白金系触媒を配置した請求項9に記載された排気ガス浄化用フィルター。
- エンジン側の内壁に内在された白金系触媒と、前記内壁の表面に配置された請求項1乃至5の何れかの請求項に記載された排気ガス浄化材を有する排気ガス浄化用フィルター。
- 前記排気ガス浄化材の上にさらに白金系触媒を配置した請求項11に記載された排気ガス浄化用フィルター。
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JPH09173841A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒 |
JP2002292246A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-08 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
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