JP2010501326A5 - - Google Patents

Description

第一の触媒も第二の触媒も、ゼオライトを含んでいてよい。しかしながらエンジン近くに設置されたディーゼル粒子フィルターに対しては、ゼオライトがフィルターの全長にわたって均一に分散されていれば、有利であると判明した。この場合、第一の触媒のみがゼオライトを含む。この時に第二の触媒は、粒子フィルターの前部において触媒活性を有する貴金属の濃度を高めるためだけに役立つ。このような配置の場合、とりわけ瞬間的な条件、例えばＮＥＤＣにおいて、炭化ケイ素から成るフィルター支持体では特に著しい、軸方向の、フィルターにおける温度プロフィールを最適に利用することができる。

そこで本発明を、以下の実施例を用いてより詳しく説明する。異なる被覆を有する複数のディーゼル粒子フィルターを製造し、かつエンジンテストベンチで、ならびに試験車両でヨーロッパ試験サイクルＮＥＤＣにおいてその浄化性能について試験した。フィルターは新しい状態において、および熱水による老化後、（１０％のＨ₂Ｏ、１０％のＯ₂、残分はＮ₂から成る雰囲気；１６時間、７５０℃でチャンバー炉内で）測定した。

比較例（フィルターＶ）
フィルター支持体をまずフィルターの全長にわたって均質に、安定化されたγ−酸化アルミニウム上に担持されたＰｔ／Ｐｄ触媒により被覆した。被覆懸濁液を、平均粒子直径が２μｍ未満になるまで粉砕した。これにより触媒材料を、被覆においてフィルター支持体の細孔中にほぼ完全に堆積させた。この第一の触媒層のＰｔ／Ｐｄの比は、２：１であり、かつ貴金属負荷量は２．１２ｇ／ｌ（６０ｇ／ｆｔ³）であった。第二の被覆工程において、フィルター長さの半分にわたって同様に２．１２ｇ／ｌ（６０ｇ／ｆｔ³）の貴金属含分によって、かつ同一のＰｔ／Ｐｄ比で第二の触媒層を施与した。これにより生じた比較フィルターＶの貴金属総負荷量は、約９０ｇ／ｆｔ³、もしくは３．１８ｇ／ｌであった。第二の触媒層もまた、主にフィルター支持体の細孔内に堆積させた。

実施例２（フィルターＦ２、およびＦ３）
実施例１（フィルター１）と同様に、２のさらなるフィルター支持体を３．１８ｇ／ｌの貴金属負荷量で被覆した。フィルターＦ２ではフィルターＦ１とは異なり、第一の触媒層のみにおいて２０ｇ／ｌの量のゼオライトを、フィルターの全長にわたって施与した。フィルターＦ３には、第二の触媒層のみによってゼオライトを施与した。使用されたゼオライトは、実施例１のようにＹ−ゼオライトとβ−ゼオライトとから成る混合物（混合比１：１）である。両方に使用されるゼオライトは、その都度０．５質量％のＰｔでドープされていた。

とりわけ７９０℃での熱水による老化後、ＮＥＤＣにおいて放出された炭化水素、およびまたＣＯ放出について、フィルターＦ２とＦ３に対して改善された放出能力が示される。フィルターの全長にわたってＨＣ吸蔵成分を使用することが有利であると実証される。第一と第二の触媒にゼオライトを分散させることは、第一の触媒のみにゼオライトを使用するのに比べて、利点が示されない。第二の触媒のみにゼオライトを使用することは、ＮＥＤＣにおける炭化水素と一酸化炭素の放出の点でより有効性が低い。Ｆ１に比較してＨＣ放出量は約６０％高まり、ＣＯ放出量は約１８％上昇する。それにもかかわらず、フィルター入口の「高負荷」帯域におけるゼオライトの使用はまた、比較例のフィルターVに比べてＮＥＤＣにおける有害物質放出量の有意な減少をもたらす。

実施例３（フィルターＦ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７）：
さらなる試験プログラムにおいて、触媒で被覆された４つの粒子フィルターを異なる量のゼオライトで被覆した。Ｆ４〜Ｆ７までのこの４つのフィルターを、フィルターＦ１と同様に製造した。この際フィルターを、まずフィルターの全長にわたって均一に、２．１２ｇ／ｌ（６０ｇ／ｆｔ³に相当）の貴金属負荷量で被覆した。第二の被覆工程において、７６．２ｍｍの長さにわたる帯域を有するフィルターを、付加的に２．１２ｇ／ｌの貴金属によって、９０ｇ／ｆｔ³の貴金属総負荷量（Ｐｔ／Ｐｄ＝２：１）が生じるように被覆した。担体酸化物（安定化されたγ−酸化アルミニウム）の量を一定に保つ一方、４つのフィルターを異なる量のゼオライト（１０〜４０ｇ／ｌ）で被覆し、この際第一の触媒に対しても、また第二の触媒に対しても、フィルターＦ１と同様に５０％のＹ−ゼオライトと、５０％のβ−のゼオライトとから成る同一のゼオライト混合物を使用した。この際、ゼオライト上のＰｔ濃度は０．５質量％であった。表２は、本発明によるＦ４〜Ｆ７の４つのフィルターの組成を示す。

Claims (12)

1. 排ガスのための入口側と出口側、および軸方向の長さを有し、触媒活性成分として白金族金属を担体材料上に含む第一の触媒により被覆されている、ディーゼルエンジンの排ガスを処理するための粒子フィルターにおいて、
   白金族金属のための前記担体材料が酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、およびこれらの混合物、またはこれらの混合酸化物から成る群から選択されていることと、第１の触媒が付加的に、炭化水素を吸蔵するための少なくとも１種のゼオライトを含み、かつ粒子フィルターが入口側から出発して長さの一部までゼオライト不含の第二の触媒によって被覆されていることを特徴とする、ディーゼルエンジンの排ガスを処理するための粒子フィルター。
2. ゼオライトが１０〜４００の酸化アルミニウムに対する二酸化ケイ素のモル比を有する、モルデン沸石、シリカライト、Ｙ−ゼオライト、ＺＳＭ−５ ゼオライト、およびβ−ゼオライト、またはこれらの混合物から成る群から、前記ゼオライトが選択されていることを特徴とする、請求項１に記載の粒子フィルター。
3. 前記ゼオライトが遷移金属イオンによって交換されていることを特徴とする、請求項２に記載の粒子フィルター。
4. 遷移金属として鉄、銅、もしくはセリウム、またはこれらの混合物が存在することを特徴とする、請求項３に記載の粒子フィルター。
5. 前記ゼオライトがＨ型、またはＮａ型で存在し、かつ同様に、白金族金属の濃度がゼオライトの全質量に対して０．１〜１０質量％の少なくとも１種の白金族金属によって触媒活性にされていることを特徴とする、請求項２に記載の粒子フィルター。
6. 両方の触媒が白金族金属として白金とパラジウムを１：１０〜２０：１の質量比で含むことを特徴とする、請求項１に記載の粒子フィルター。
7. 第１の触媒中のドープされたゼオライトに対する、白金族元素を含めた担体酸化物の質量比が、０．１〜１０であることを特徴とする、請求項１に記載の粒子フィルター。
8. 前記触媒が基本的に粒子フィルターの細孔に堆積していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の粒子フィルター。
9. 前記粒子フィルターが、壁面が４０〜８０％の細孔率の、および９〜３０μｍの平均細孔直径の連続気孔構造を有するセラミック材料から成るウォールフローフィルターであることを特徴とする、請求項１に記載の粒子フィルター。
10. 両方の触媒を懸濁液被覆の形で粒子フィルター上に施与することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の粒子フィルターの製造方法。
11. 各触媒を被覆するためにまず、それぞれ２つの懸濁液を製造し、ここで第一の懸濁液が白金族金属で活性化された担体材料を含み、第二の懸濁液がゼオライトを含み、これら２つの懸濁液の触媒材料とゼオライトを２μｍ未満の平均粒子直径に粉砕し、かつフィルターを被覆する直前に相互に混合し、かつ均質化させることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. ディーゼルエンジンの排ガス中の一酸化炭素、炭化水素、および煤煙粒子を低減させるための、請求項１から９までのいずれか１項に記載の粒子フィルターの使用。