JP2011025193A - 排ガス浄化構造体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】貴金属量に対するＰＭ燃焼効率を高めた排ガス浄化構造体を提供する。
【解決手段】平行配置された複数のフィルタ壁１１のフィルタ壁間が排ガス流通方向の下流側と上流側とで１つおきに交互に目詰めされることにより形成されたガス流入側セル１８及びガス流出側セル１９と、ガス流入側セル１８内のフィルタ壁に設けられた触媒層１５とを備えており、フィルタ壁１１の壁中に比べて、壁面に設けられた触媒層１５に貴金属が多く担持されている。
【選択図】図１
【解決手段】平行配置された複数のフィルタ壁１１のフィルタ壁間が排ガス流通方向の下流側と上流側とで１つおきに交互に目詰めされることにより形成されたガス流入側セル１８及びガス流出側セル１９と、ガス流入側セル１８内のフィルタ壁に設けられた触媒層１５とを備えており、フィルタ壁１１の壁中に比べて、壁面に設けられた触媒層１５に貴金属が多く担持されている。
【選択図】図１
Description
本発明は、例えばエンジン等の熱機関などの排出ガスに含まれる例えば煤、燃料やエンジンオイルの燃えかすである可溶有機成分等の粒子状物質を浄化するのに好適な排ガス浄化構造体及びその製造方法に関する。
種々の燃焼・焼却施設等のほか、例えばディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排出ガス（以下、排ガスともいう。）中には、一般に窒素酸化物（ＮＯｘ）や一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）などに加え、煤、燃料やエンジンオイルの燃えかすである可溶有機成分（ＳＯＦ：Soluble Organic Fraction）等の炭素を主成分とする粒子状物質（Particulate Matter；以下、ＰＭと略記することがある。）が含まれている。
そのため、内燃機関の開発及びその使用に際しては、大気や土壌等の汚染防止の観点から内燃機関より排出された排出ガスを浄化するための方法が検討されている。近年では、特にディーゼル機関において、ＰＭの浄化が注目されている。
ＰＭを浄化する技術に関しては、例えば内燃機関（例：ディーゼルエンジン）等の熱機関から排出された排出ガス中の粒子状物質を減少させるフィルタ〔ＤＰＦ（＝Diesel particulate filter）；以下、ＤＰＦと略記する。〕を用いる方法が知られている。このＤＰＦには、ＤＰＦ用基材の内部に貴金属を担持させるとともに、その表面に貴金属を担持させたＤＰＦ触媒もある。
例えば、粒子状物質を捕集・除去するフィルタとして、触媒金属をセル側壁及び内部に担持し、触媒金属を担持する担体として、平均細孔径よりも小さい粒径のものが９０wt％以上を占める高比表面積材料を担持したディーゼル排ガス浄化フィルタが開示されている（例えば、特許文献１参照）。このフィルタでは、高比表面積材料がセル側壁の表面及び内部に被覆され、圧力損失を低くできるとされている。
また、孔を形成する多孔質の壁の表面層に酸化触媒が担持された排気ガス浄化構造体が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
ＤＰＦ触媒に排ガスを流通させた場合、一般的にＰＭが堆積する初期段階ではフィルタ壁内に少量のＰＭが蓄積されるものの、大部分のＰＭは壁面に層状に蓄積される。そのため、蓄積したＰＭの燃焼に携わる貴金属が少なく、燃焼効率が低いばかりか、この燃焼に携わるフィルタ壁面の貴金属は多量のＰＭを燃焼することによる熱負荷によって劣化が促進されやすい。その一方、フィルタ内部の貴金属の燃焼への寄与率は低く、無駄が生じている。そのため、例えば上記のディーゼル排ガス浄化フィルタのように、触媒金属がセル側壁の表面及び内部に担持された形態であると、ＰＭの堆積が壁表面及び内部に均一でなく壁表面に偏って堆積するために、ＰＭの燃焼に寄与しない触媒金属が多く存在しているのが実状である。
また、壁表面へのＰＭ堆積は多いものの、ＰＭの一部は壁内部に流れ込んで蓄積される。内部に蓄積したＰＭは、フィルタ壁の細孔を詰まらせるため、上記の排気ガス浄化構造体のように表面層に酸化触媒が担持されるだけでは、内部に蓄積したＰＭが原因で圧損が高くなりやすく、安定的に圧損を低く維持することは難しい。
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、圧力損失を低く維持すると共に、貴金属量に対するＰＭ燃焼効率を高めた排ガス浄化構造体及びその製造方法を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
本発明は、ＰＭ（粒子状物質）の蓄積量に合わせた貴金属の配置により、部分的な貴金属の熱劣化を抑制し、必要最低限の貴金属量で高い浄化能を発揮し、結果として貴金属量の低減を図ることができるとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。
上記目的を達成するために、第１の発明である排ガス浄化構造体は、排ガスが通過する多孔質壁の、排ガス流通方向上流側の壁面における貴金属担持量が壁中における貴金属担持量に比べて多い構成としたものである。
第１の発明においては、主としてＰＭが燃焼する多孔質壁の壁面に壁中より高濃度の貴金属を担持することで、壁面では多孔質壁の内部よりも壁面に多く蓄積されるＰＭの燃焼の際に、貴金属量が少量であるために生じやすい壁面の貴金属の熱劣化を抑制し、燃焼効率を高め、また壁中では、ＰＭ燃焼に伴なう熱ストレスが少ないため、孔を詰まらせない程度にＰＭの燃焼除去が可能であり、使用時の圧損を低減することができる。これにより、低圧損を維持しながら、少ない貴金属量（低コスト）で効率よく排ガス浄化することができる。
第１の発明である排ガス浄化構造体は、排ガスが通過可能な多孔質壁と、前記多孔質壁で区画され、排ガス流通方向下流側が閉塞されたガス流入側セルと、前記多孔質壁で区画されるとともに多孔質壁を介してガス流入側セルに隣接し、排ガス流通方向上流側が閉塞されたガス流出側セルとを設けて構成することができる。この場合、ガス流入側セルを構成する多孔質壁の壁面における貴金属担持量が壁中における貴金属担持量に比べて多くなっており、ガス流入側セルに流れ込んだ排ガスは、ガス流入側セルの多孔質壁を通過してガス流入側セルと隣接するガス流出側セルに進入する過程で浄化される。
第１の発明である排ガス浄化構造体は、多孔質壁の壁中の貴金属担持量に対するガス流入側の壁面の貴金属担持量の比率（壁面／壁中比；[質量比]）は、７０／３０以上１００／０未満であることが好ましい。多孔質壁に担持されている全貴金属のうち、多孔質壁全体における壁面の貴金属担持比率が質量比で７０％以上であることにより、ＰＭ堆積量の多い壁面でのＰＭ燃焼除去効率が向上するとともに燃焼に伴なう貴金属の熱劣化が抑えられる。
更には、多孔質壁において、その壁面における貴金属担持量を０．５ｇ／Ｌ以上３ｇ／Ｌ以下とし、壁中における貴金属担持量を０．０１ｇ／Ｌ以上０．５ｇ／Ｌ未満とした場合が好ましい。上記同様に、壁中の貴金属量をＰＭ燃焼に必要な少ない量に抑えつつ担持し、壁面の貴金属量をＰＭの堆積に合わせて壁中より多い前記範囲内とするので、比較的ＰＭの蓄積が少ない壁中でのＰＭ燃焼作用を維持し圧力損失を低く保ち、ＰＭ堆積量の多い壁面でのＰＭ除去効率の向上と熱負荷の大きい壁面の貴金属の熱劣化抑制が図れる。
多孔質壁においては、少なくともその壁面に担持される貴金属が、白金、又は白金及びパラジウムである場合が好ましい。壁面の貴金属に白金、又は白金及びパラジウムを用いると、貴金属量が増えたり熱劣化を来すことなく、ＰＭの燃焼効率が高められる。
第２の発明に係る排ガス浄化構造体の製造方法は、多孔質壁の孔内に、前記多孔質壁の平均細孔径より小さい平均粒径の担体を用いて貴金属を担持する工程と、前記多孔質壁の壁面に、前記多孔質壁の平均細孔径より大きい平均粒径の担体を用いて貴金属を担持する工程と、を設けて構成されたものである。
第２の発明においては、孔内に貴金属を担持するときにはその平均細孔径より小さい担体を用い、これに所望量の貴金属を担持させて孔内に所望量進入させ得る状態にすることで、孔内に所望量の貴金属を担持させることが可能であり、壁面に貴金属を担時するときにはその平均細孔径より大きい担体を用いることで、これに貴金属を担時させると孔内には進入できずに壁面に所定の貴金属を存在させることが可能であるので、多孔質壁の壁面における貴金属担持量が壁中における貴金属担持量より多い排ガス浄化構造体を作製することができる。
本発明の排ガス浄化構造体は、ガス浄化用触媒のほか、ディーゼルエンジン等の内燃機関等の熱機関又はボイラー等の燃焼装置から排出される排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集除去するフィルター（例えばＤＰＦ）として好適に用いられる。
本発明によれば、圧力損失を低く維持すると共に、貴金属量に対するＰＭ燃焼効率を高めた排ガス浄化構造体及びその製造方法を提供することができる。
これにより、浄化性能を損なわずに、貴金属の担持量低減を達成することができる。
これにより、浄化性能を損なわずに、貴金属の担持量低減を達成することができる。
以下、図１〜図４を参照して、本発明の排ガス浄化構造体及びその製造方法の実施形態について詳細に説明する。但し、本発明においては、下記実施形態に制限されるものではない。
本実施形態の排ガス浄化構造体１０は、図１に示すように、流通する排ガスが矢印で示すように通過可能に構成された多孔質のフィルタ壁１１が、所定の間隔をおいて互いに略平行に配置されており、配置されたフィルタ壁１１は、排ガス流通方向（図１の矢印方向）下流側の端部において、隣り合うフィルタ壁間を１つおきに目詰め材１２で目詰めして閉塞されており、さらに排ガス流通方向上流側の端部において、フィルタ壁の下流側が目詰めされていないフィルタ壁間を１つおきに目詰め材１２で目詰めして閉塞されている。これにより、排ガス流通方向下流側を目詰めしたフィルタ壁間には、ガス流入側セル１８が形成されており、排ガス流通方向上流側を目詰めしたフィルタ壁間には、ガス流出側セル１９が形成されている。
上記のように、ガス流入側セル１８及びガス流出側セル１９は、フィルタ壁１１により区画されると共にフィルタ壁１１を介して隣接しており、図２に示すように、流通されてガス流入側セル１８に進入した排ガスは、ガス流入側セル１８からフィルタ壁１１を通過してガス流出側セル１９に移動できる構成になっている。
フィルタ壁としては、多数の孔が内部に形成された気体の流通が可能なものであれば使用することができる。フィルタ壁を構成する主成分としては、窒化ケイ素、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、炭化珪素−コージェライト系複合材料、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられ、好ましくは、窒化ケイ素、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、炭化珪素−コージェライト系複合材料、及びアルミナから選ばれる１種又は２種以上を組み合わせた材料が用いられる。具体的な例としては、コージェライト製ハニカム基材、ＳｉＣ製ハニカム基材、メタルハニカム基材などが挙げられる。
なお、「主成分」とは、フィルタ壁の成分の８０質量％以上を占めることをいう。
なお、「主成分」とは、フィルタ壁の成分の８０質量％以上を占めることをいう。
フィルタ壁の平均細孔径としては、７〜２０μｍの範囲が好ましく、９〜１５μｍの範囲がより好ましい。平均細孔径は、７μｍ以上であると、圧力損失をある程度低く抑えることができ、２０μｍ以下であることにより、ＰＭの捕集効率を維持することができる。
なお、平均細孔径は、水銀圧入式細孔分布測定法により測定される値である。
なお、平均細孔径は、水銀圧入式細孔分布測定法により測定される値である。
多孔質のフィルタ壁１１の内部には、フィルタ壁の平均細孔径よりも平均粒径が小さい担体にＰｔを担持した触媒粒子が担持されている。触媒粒子の貴金属としては、Ｐｔ、Ｐｄ、ロジウム（Ｒｈ）等が挙げられ、ＰＭの燃焼効率の観点からＰｔ、Ｐｄが好ましい。担体の平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布測定法により測定された２次粒子径の平均値（平均２次粒子径）をいう。担体の平均粒径としては、３０μｍ以下が好ましい。担体としては、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ、シリカ−アルミナ、セリア（ＣｅＯ２）、ゼオライトなどの酸化物の粒子、並びにこれらの混合粒子を用いることができる。
フィルタ壁１１の壁中におけるＰｔ等の貴金属の担持量は、内部に蓄積したＰＭを燃焼し、圧力損失を低く維持する点で、０．０１〜０．５ｇ／Ｌの範囲が好ましい。
ガス流入側セル１８のセル内には、フィルタ壁１１の上に、貴金属として白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）が担持された触媒層１５が形成されている。具体的には、触媒層１５は、フィルタ壁１１の平均細孔径よりも大きい平均粒径の担体にＰｔ及びＰｄを担持したＰｔ・Ｐｄ担持触媒粒子が担持されている。触媒粒子の貴金属としては、Ｐｔ、Ｐｄ、ロジウム（Ｒｈ）等が挙げられ、ＰＭの燃焼効率の観点から、Ｐｔ、Ｐｄが好ましく、更にはＰＭの燃焼効率と熱劣化抑制の点で、Ｐｔ及びＰｄの混合が好ましい。触媒層１５における担体の平均粒径も、前記同様に平均２次粒子径をいい、レーザー回折式粒度分布測定法により測定される値である。担体の平均粒径としては、２０μｍ以上が好ましい。この場合、フィルタ壁１１の平均細孔径Ｄより平均粒径が大きい担体の、平均細孔径Ｄに対する平均粒径の比率は１〜３であるのが好ましい。
フィルタ壁１１の壁面（ここでは触媒層１５）における貴金属の担持量は、０．５ｇ／Ｌ以上３ｇ／Ｌ以下が好ましい。ガス流入側における触媒層中の貴金属量は、０．５ｇ／Ｌ以上であると、比較的ＰＭが多く堆積する壁面のＰＭ燃焼効率が良好になり、貴金属が受ける熱負荷も抑えられ、また、３ｇ／Ｌ以下の範囲ではコスト的に有利である。このとき、フィルタ壁１１の壁中の貴金属担持量は、０．０１ｇ／Ｌ以上０．５ｇ／Ｌ未満であることが好ましい。更には、触媒層１５における貴金属の担持量が０．８ｇ／Ｌ以上１．５ｇ／Ｌ以下であって、フィルタ壁１１の壁中の貴金属担持量が０．０５ｇ／Ｌ以上０．３ｇ／Ｌ未満である場合が特に好ましい。
触媒層１５には、フィルタ壁の平均細孔径よりも大きい平均粒径の担体が用いられる。この平均粒径の担体は、フィルタ壁の孔内に進入できずに壁面に所定の貴金属を存在させることが可能である。このようにすることで、多孔質壁の壁面における貴金属担持量が壁中における貴金属担持量より多い排ガス浄化構造体を好適に作製することができる。
フィルタ壁の平均細孔径が９〜１５μｍの範囲である場合に、壁中の担体の平均粒径が１〜１０μｍ、かつ壁面の担体の平均粒径が１０〜５０μｍである態様が好ましい。
触媒層１５は、触媒能を有する貴金属をコーティング等して多孔質壁上に設けた構造にしてもよい。貴金属を担持させることにより、多孔質壁の壁面に堆積するＰＭ（粒子状物質）の燃焼除去を促進し、ＰＭの燃焼性をより向上できる。貴金属の例としては、白金、パラジウム、ロジウム（Ｒｈ）等が挙げられる。
Ｐｔは、ＰＭの燃焼能、ガス中のＮＯｘへの酸化活性に優れており、排ガス中のパーティクル低減、ＮＯｘ生成によりガス浄化が行なえる。Ｐｄもまた、ＰＭの燃焼能、ガス中のＮＯｘへの酸化活性を有している。また、Ｐｄを用いると耐熱性が得られ、Ｐｔの粒成長を抑制する効果も有しており、例えばＰｔと共にＰｄを存在させることで、更なる高耐熱化が図れる。これにより、ＰＭ燃焼に伴なう貴金属（特にＰｔ）の熱劣化を効果的に抑制することができる。
Ｐｔ、Ｐｄは、所望の担体に担持して触媒層中に含有することができる。ここでの担体としては、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ、シリカ−アルミナ、セリア（ＣｅＯ２）、ゼオライトなどの酸化物の粒子、並びにこれらの混合粒子を用いることができる。
Ｐｔ、Ｐｄを層中に含有する場合、Ｐｔが担持されたＰｔ担持酸化物の粒子とＰｄが担持されたＰｄ担持酸化物の粒子とを混合してもよいし、Ｐｔ及びＰｄをともに担持した酸化物粒子を用いてもよい。Ｐｔ担持酸化物は、例えば、ＺｒＯ２粉末等の酸化物の粉状物や粒状物と、ジ硝酸ジアンミン白金溶液、塩化白金溶液、アンミン白金溶液などとを混合し、乾燥、焼成（例えば４００〜８００℃程度）する等により得られる。また、Ｐｔ及びＰｄをともに担持した酸化物粒子は、例えば、ＺｒＯ２粉末等の酸化物の粉状物や粒状物と、ジ硝酸ジアンミン白金溶液、塩化白金溶液、アンミン白金溶液などと、硝酸パラジウム溶液、塩化パラジウム溶液などとを混合し、乾燥、焼成（例えば４００〜８００℃程度）する等により得ることができる。
排ガス流通方向上流側の壁面であるガス流入側セル内のフィルタ壁面、すなわち触媒層１５に担持される貴金属の担持量は、フィルタ壁の壁中の貴金属担持量より多くなっている。特には、フィルタ壁の壁中のＰｔ等の貴金属担持量に対するフィルタ壁面（触媒層１５）の貴金属担持量の比率（壁面／壁中比；質量比）が、７０／３０以上１００／０未満の範囲であるのが好ましい。貴金属担持量の比率は、７０／３０以上であることにより、貴金属の総担持量を増やすことなく、壁面に多く堆積したＰＭの燃焼効率を高め、燃焼時の熱劣化を抑制することができ、１００／０未満としてフィルタ壁中に必要量の貴金属を担持させた構成にするので、ＰＭ詰まりが解消され、圧損を低減できる。一般に排ガスがフィルタ壁を通過する際、ＰＭはフィルタ壁面に多く堆積しやすいため、このようにフィルタ壁の壁面に壁中より貴金属を多く存在させることで、これまで壁中に存在してＰＭ燃焼に寄与しなかった貴金属の燃焼寄与率が高める一方、貴金属の熱劣化も抑えられる。
なお、図示しないが、ＰＭ量や圧損変動防止などの観点から必要に応じて、更に、ガス流出側セル１９におけるフィルタ壁１１の上にＰｔやＰｄが担持された触媒層を形成することができる。触媒層は、触媒層１５と同様、多孔質壁の平均細孔径よりも大きい平均粒径の担体にＰｔやＰｄ等の貴金属を担持した貴金属担持触媒を担持して形成することができる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
−スラリーの調製−
（１）スラリー１
平均粒径（２次粒子径）１０μｍ以下の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が分散されている酢酸系アルミナゾル（Ａｌ２Ｏ３濃度：１０質量％）３００ｇに、白金（Ｐｔ）０．２ｇを含むジニトロジアンミン白金溶液を混合し、適量の純水で濃度を調整することにより、スラリー１を調製した。
−スラリーの調製−
（１）スラリー１
平均粒径（２次粒子径）１０μｍ以下の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が分散されている酢酸系アルミナゾル（Ａｌ２Ｏ３濃度：１０質量％）３００ｇに、白金（Ｐｔ）０．２ｇを含むジニトロジアンミン白金溶液を混合し、適量の純水で濃度を調整することにより、スラリー１を調製した。
（２）スラリー２
平均粒径（２次粒子径）３５μｍ以上の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）１０ｇ、及び１モル／Ｌの硝酸アルミニウム溶液４ｇを適量の純水中に分散させたスラリーに、白金（Ｐｔ）０．４ｇを含むジニトロジアンミン白金溶液と、パラジウム（Ｐｄ）０．１ｇを含む硝酸パラジウム溶液と混合し、スラリー２を調製した。
平均粒径（２次粒子径）３５μｍ以上の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）１０ｇ、及び１モル／Ｌの硝酸アルミニウム溶液４ｇを適量の純水中に分散させたスラリーに、白金（Ｐｔ）０．４ｇを含むジニトロジアンミン白金溶液と、パラジウム（Ｐｄ）０．１ｇを含む硝酸パラジウム溶液と混合し、スラリー２を調製した。
−ＤＰＦ触媒の作製−
多孔質壁を有するＤＰＦ基材として、図１に示すように、平行配置された複数のフィルタ壁１１のフィルタ壁間が、排ガス流通方向（矢印方向）下流側と上流側とで１つおきに交互に目詰めされることによりガス流入側セル１８とガス流出側セル１９とが形成された、コージェライト製のＤＰＦ基材（φ１６０ｍｍ×幅１００ｍｍ、平均細孔径：２５μｍ、気孔率：５５％）を用意した。
多孔質壁を有するＤＰＦ基材として、図１に示すように、平行配置された複数のフィルタ壁１１のフィルタ壁間が、排ガス流通方向（矢印方向）下流側と上流側とで１つおきに交互に目詰めされることによりガス流入側セル１８とガス流出側セル１９とが形成された、コージェライト製のＤＰＦ基材（φ１６０ｍｍ×幅１００ｍｍ、平均細孔径：２５μｍ、気孔率：５５％）を用意した。
このＤＰＦ基材をスラリー１に含浸した後、５００℃で１時間焼成し、ＤＰＦ基材の内部に２０ｇのＡｌ２Ｏ３と０．２ｇのＰｔを担持した。このとき、ＤＰＦ基材の内部におけるＰｔの担持量は、０．１６ｇ／Ｌである。続いて、スラリー２を用い、このＤＰＦ基材のガス流入側セル１８に必要量を流し込んでコーティングし、再び５００℃で１時間、焼成して、ＤＰＦ基材のガス流入側セル１８内の表面に触媒層１５を形成した。このとき、触媒層１５には、１０ｇのＡｌ２Ｏ３、０．４ｇのＰｔ、及び０．１ｇのＰｄが担持されており、触媒層（基材表面）におけるＰｔ及びＰｄの合計の担持量は、０．８ｇ／Ｌである。
以上のようにして、ＤＰＦ触媒を作製した。このＤＰＦ触媒の全体における貴金属量は、Ｐｔ：０．６ｇ、Ｐｄ：０．１ｇであり、ＤＰＦ基材の内部に担持された貴金属量に対する基材表面（ここでは触媒層１５）に担持された貴金属量の比率は、２．５（＝０．５／０．２）であった。
（比較例１）
−スラリー３の調製−
平均粒径（２次粒子径）１０μｍ以下の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が分散されている酢酸系アルミナゾル（Ａｌ２Ｏ３濃度：１０質量％）３００ｇに、白金（Ｐｔ）２ｇを含むジニトロジアンミン白金溶液を混合し、適量の純水で濃度を調整することにより、スラリー３を調製した。
−スラリー３の調製−
平均粒径（２次粒子径）１０μｍ以下の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が分散されている酢酸系アルミナゾル（Ａｌ２Ｏ３濃度：１０質量％）３００ｇに、白金（Ｐｔ）２ｇを含むジニトロジアンミン白金溶液を混合し、適量の純水で濃度を調整することにより、スラリー３を調製した。
実施例１と同様のＤＰＦ基材を用意し、このＤＰＦ基材をスラリー３に含浸した後、５００℃で１時間焼成し、ＤＰＦ基材に３００ｇのＡｌ２Ｏ３と２ｇのＰｔを担持して、ＤＰＦ触媒を作製した。このＤＰＦ触媒の全体における貴金属量は、Ｐｔ：２ｇであった。
（評価）
上記の実施例及び比較例で作製したＤＰＦ触媒を、Ｐｔ３．６ｇが担持されたモノリス触媒（φ１３０ｍｍ×幅１００ｍｍ）のガス流通方向下流側に位置するように配置してコンバータを作製し、これを燃焼室に軽油添加部を備えた２．２Ｌディーゼルエンジンの排気系に設置した。このディーゼルエンジンを３０００ｒｐｍで動作させ、負荷調整を行なって３５０℃（２分間）と５５０℃（３０秒間）とを繰り返して２００時間、ＰＭ捕集及びＤＰＦ触媒の再生耐久処理を実施した。この際、再生耐久処理中における圧力損失の推移と耐久処理終了時のＰＭ堆積量とを測定した。このときの結果を図３〜図４に示す。
上記の実施例及び比較例で作製したＤＰＦ触媒を、Ｐｔ３．６ｇが担持されたモノリス触媒（φ１３０ｍｍ×幅１００ｍｍ）のガス流通方向下流側に位置するように配置してコンバータを作製し、これを燃焼室に軽油添加部を備えた２．２Ｌディーゼルエンジンの排気系に設置した。このディーゼルエンジンを３０００ｒｐｍで動作させ、負荷調整を行なって３５０℃（２分間）と５５０℃（３０秒間）とを繰り返して２００時間、ＰＭ捕集及びＤＰＦ触媒の再生耐久処理を実施した。この際、再生耐久処理中における圧力損失の推移と耐久処理終了時のＰＭ堆積量とを測定した。このときの結果を図３〜図４に示す。
図３〜図４に示すように、実施例では、比較例に比べて、貴金属量が約６５％低減しているにも関わらず両者間に特性上の差異はみられず、貴金属の減量による低コスト化を図りながら、良好な性能を保持することができた。
１１・・・フィルタ壁（多孔質壁）
１５・・・触媒層
１８・・・ガス流入側セル
１９・・・ガス流出側セル
１５・・・触媒層
１８・・・ガス流入側セル
１９・・・ガス流出側セル
Claims (6)
- 排ガスが通過する多孔質壁の、排ガス流通方向上流側の壁面における貴金属担持量が壁中における貴金属担持量に比べて多い排ガス浄化構造体。
- 排ガスが通過可能な多孔質壁と、前記多孔質壁で区画され、排ガス流通方向下流側が閉塞されたガス流入側セルと、前記多孔質壁で区画されるとともに多孔質壁を介してガス流入側セルに隣接し、排ガス流通方向上流側が閉塞されたガス流出側セルとを備えており、前記壁面は、前記ガス流入側セルにおける前記多孔質壁の表面であることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化構造体。
- 前記壁中の貴金属担持量に対する前記壁面の貴金属担持量の比率（壁面／壁中比；質量比）は、７０／３０以上１００／０未満であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化構造体。
- 前記壁面の貴金属担持量が０．５ｇ／Ｌ以上３ｇ／Ｌ以下であり、前記壁中の貴金属担持量が０．０１ｇ／Ｌ以上０．５ｇ／Ｌ未満であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の排ガス浄化構造体。
- 少なくとも前記壁面に担持された貴金属は、白金、又は白金及びパラジウムであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の排ガス浄化構造体。
- 多孔質壁の孔内に、前記多孔質壁の平均細孔径Ｄより小さい平均粒径の担体を用いて貴金属を担持する工程と、
前記多孔質壁の壁面に、前記多孔質壁の平均細孔径Ｄより大きい平均粒径の担体を用いて貴金属を担持する工程と、
を有する排ガス浄化構造体の製造方法。
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-
2009
- 2009-07-28 JP JP2009175425A patent/JP2011025193A/ja active Pending
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