JP2012213774A - Filter for cleaning exhaust gas and its manufacturing method - Google Patents

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Masahiro Kubo
雅大 久保
Tatsuro Miyagawa
達郎 宮川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas cleaning catalyst having high catalytic activity relative to a particulate in a diesel exhaust gas and heat-resistance, to provide an exhaust gas cleaning filter having high particulate capturing efficiency, and to provide a manufacturing method for the exhaust gas cleaning catalyst and the exhaust gas cleaning filter.SOLUTION: The exhaust gas cleaning catalyst contains a metal oxide, a sulfate of alkali metal and silica, and a molar ratio of silica relative to the metal oxide and the sulfate of alkali metal is in a range of 0.1-6. A partition wall of a ternary structure body comprising a porous material is uniformly carried with the exhaust gas cleaning catalyst, and it is manufactured such that an average fine aperture diameter of fine apertures of the partition wall is 5-15 μm, a fine aperture volume of the fine aperture of less than 5 μm is 50% or less of the whole fine aperture volume, and the fine aperture volume of the fine aperture exceeding 15 μm becomes 10% or less of the whole fine aperture volume. Thereby, the exhaust gas cleaning filter having high catalytic activity, heat-resistance and the capturing efficiency can be obtained.

Description

本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレート(固体状炭素微粒子、液体あるいは固体状の高分子量炭化水素微粒子)を燃焼して排ガスを浄化する排ガス浄化触媒、排ガス浄化フィルタ、及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst, an exhaust gas purification filter, which purifies exhaust gas by burning particulates (solid carbon fine particles, liquid or solid high molecular weight hydrocarbon fine particles) contained in exhaust gas discharged from a diesel engine, And a manufacturing method thereof.

ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれるパティキュレートは、その粒子径がほぼ1μm以下で大気中に浮遊しやすく、呼吸時に人体に取り込まれやすい。   Particulates contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine have a particle diameter of approximately 1 μm or less and are likely to float in the atmosphere, and are easily taken into the human body during breathing.

また、このパティキュレートは発ガン性物質も含んでいることから、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートに対する規制が強化されつつある。   In addition, since this particulate matter also contains a carcinogenic substance, regulations on particulates discharged from diesel engines are being strengthened.

排ガスからのパティキュレートを除去する排ガス浄化フィルタとして、排ガス流にディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPF)がある。DPFとは、セラミックスなどの多孔質材料からなる隔壁によって区画された排ガス流路となる複数のセルを有する三次元構造体であり、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタである。ディーゼルエンジンから排出される排ガスがDPFの多数のセル内に流入し、多孔質材料の隔壁を排ガスが通過する際に隔壁表面及び隔壁に存在する細孔内の壁面に排ガス中に含まれるパティキュレートが捕集される仕組みになっている。   As an exhaust gas purification filter for removing particulates from exhaust gas, there is a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) in the exhaust gas flow. A DPF is a three-dimensional structure having a plurality of cells serving as exhaust gas passages partitioned by partition walls made of a porous material such as ceramics, and a honeycomb in which one of both ends of the cells is alternately plugged with a plug It is a filter. When exhaust gas discharged from a diesel engine flows into many cells of the DPF and exhaust gas passes through the partition walls of the porous material, the particulates included in the exhaust gas on the partition wall surface and the wall surfaces in the pores existing in the partition walls Is a mechanism to collect.

パティキュレートを捕集するだけではDPFの圧損が上昇しエンジンに悪影響を及ぼすため、一般的にはDPFに金属酸化物などを含む排ガス浄化触媒を担持し、触媒によってDPFに捕集されたパティキュレートを酸化燃焼させることでガスへと分解している。これによってエンジンから排出されるパティキュレートを連続的に捕集・分解することが可能になる。また、排ガス程度の温度でパティキュレートを酸化燃焼できる高活性な排ガス浄化触媒が求められており様々な触媒が考案されている。   Collecting particulates increases the pressure loss of the DPF and adversely affects the engine. Generally, an exhaust gas purification catalyst containing a metal oxide or the like is supported on the DPF, and the particulates collected in the DPF by the catalyst. It is decomposed into gas by oxidizing and burning. This makes it possible to continuously collect and decompose the particulates discharged from the engine. In addition, a highly active exhaust gas purifying catalyst capable of oxidizing and burning particulates at a temperature about the exhaust gas is required, and various catalysts have been devised.

特許文献1には酸化物担体に担持された貴金属の上に、遷移金属を担持した排ガス浄化触媒が開示されている。また、特許文献2には一種類以上の金属を含有したセリウム−ジルコニウム複合酸化物の排ガス浄化触媒が開示されている。また、特許文献3には表層に銀を担持した複合貴金属コロイドの排ガス浄化触媒が開示されている。また、特許文献4にはDPFの隔壁にアルミナ等から成るコート層を形成し、コート層に白金等の触媒金属を担持した排ガス浄化フィルタが開示されている。   Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification catalyst in which a transition metal is supported on a noble metal supported on an oxide carrier. Patent Document 2 discloses a cerium-zirconium composite oxide exhaust gas purification catalyst containing one or more kinds of metals. Patent Document 3 discloses a composite noble metal colloidal exhaust gas purification catalyst having silver supported on its surface layer. Patent Document 4 discloses an exhaust gas purification filter in which a coat layer made of alumina or the like is formed on a partition wall of a DPF, and a catalyst metal such as platinum is supported on the coat layer.

特開2003−251186号公報JP 2003-251186 A 特開2003−334443号公報JP 2003-334443 A 特開2004−57949号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-57949 特開平9−220423号公報JP-A-9-220423

このような従来の排ガス浄化触媒には、以下の課題があった。   Such conventional exhaust gas purification catalysts have the following problems.

特許文献1および特許文献2に記載の排ガス浄化触媒は、比較的低温の排ガスにおいてもパティキュレートを燃焼開始させることができるが、完全燃焼させるにはさらに高い温
度を必要とし、十分な触媒活性ではなかった。このような排ガス浄化触媒は、多孔質担体の細孔内に触媒が担持されているため、細孔よりも大きな粒子のパティキュレートと接触することができないため十分な触媒活性が得られないものと考えられる。
The exhaust gas purification catalysts described in Patent Document 1 and Patent Document 2 can start burning particulates even in a relatively low temperature exhaust gas. However, a higher temperature is required for complete combustion, and sufficient catalytic activity is not achieved. There wasn't. Such an exhaust gas purifying catalyst has a catalyst supported in the pores of the porous carrier and cannot contact with particulates of particles larger than the pores, so that sufficient catalytic activity cannot be obtained. Conceivable.

また、特許文献3は、特許文献1や特許文献2のように触媒を多孔質担体の細孔内に担持するのではなく、粒子径を数nm以上に大きくした複合貴金属コロイドを担体表面に担持しているのでパティキュレートとの接触性は向上するため触媒活性は改善するが、粒子径の大きな貴金属コロイドは表面積が小さいため担体との接触面積が少なく、かつ、450℃という低温焼成で貴金属コロイドを担体に担持しているため熱に対する耐久性は十分なものではなかった。   Patent Document 3 does not support the catalyst in the pores of the porous support as in Patent Document 1 and Patent Document 2, but supports a composite noble metal colloid having a particle diameter larger than several nanometers on the support surface. Therefore, the catalytic activity is improved because the contact with particulates is improved, but the noble metal colloid with a large particle size has a small surface area, so the contact area with the carrier is small, and the noble metal colloid is baked at a low temperature of 450 ° C. Since it was supported on the carrier, the durability against heat was not sufficient.

さらに、特許文献4に記載の貴金属系の排ガス浄化触媒をDPFに担持した排ガス浄化フィルタはパティキュレートを完全燃焼させるには高い排ガス温度を必要とし、パティキュレートに対する触媒活性は十分とはいえず、また、高温に対する耐久性が十分とはいえず、また、DPFの隔壁に存在する細孔の平均細孔径が約20μm程度と大きいためパティキュレートを捕集する効率は基本的に低く、DPFの隔壁にパティキュレートを捕集させ、パティキュレートの堆積層を形成させることによって捕集効率を高く維持しているが、DPFの隔壁に常にパティキュレートの堆積層を形成させなければならないため、エンジンの運転条件が急激に変化した場合、一気にパティキュレートの堆積層が燃焼し、DPF自体が溶損したり、パティキュレートの捕集効率が低下したりするという課題があった。   Further, the exhaust gas purification filter in which the noble metal-based exhaust gas purification catalyst described in Patent Document 4 is supported on the DPF requires a high exhaust gas temperature to completely burn the particulates, and the catalytic activity against the particulates is not sufficient, Further, the durability against high temperature is not sufficient, and the average pore diameter of the pores existing in the DPF partition is as large as about 20 μm, so the efficiency of collecting particulates is basically low. The particulates are collected in the particulate matter and the particulate deposit layer is formed, so that the collection efficiency is kept high. However, since the particulate deposit layer must always be formed on the DPF partition wall, When conditions change suddenly, the particulate deposit layer burns at a stretch, and the DPF itself melts down. Collection efficiency of the rate there has been a problem that the lowered.

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、より低い排ガス温度でパティキュレートを完全燃焼することができる高い触媒活性を有し、かつ優れた耐熱性を有する排ガス浄化触媒の提供し、また、より低い排ガス温度でパティキュレートを完全燃焼することができる高い触媒活性や高温に対する耐久性が高く、パティキュレートの堆積層が触媒燃焼によって消失してもパティキュレートの捕集効率を高く維持する排ガス浄化フィルタを提供し、また、そのような排ガス浄化触媒や排ガス浄化フィルタの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides an exhaust gas purification catalyst having high catalytic activity capable of completely burning particulates at a lower exhaust gas temperature and having excellent heat resistance, In addition, high catalytic activity that allows complete combustion of particulates at lower exhaust gas temperatures and high durability against high temperatures, and high particulate collection efficiency even if the particulate deposit layer disappears due to catalytic combustion. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification filter and to provide a method for producing such an exhaust gas purification catalyst and an exhaust gas purification filter.

本発明の排ガス浄化フィルタは、上記目的を達成するために、多孔質材料からなる隔壁によって区画された排ガス流路となる複数のセルを有する三次元構造体と、隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面に担持された金属酸化物と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩と、シリカとを含む排ガス浄化触媒とを備えた排ガス浄化フィルタにおいて、排ガス浄化フィルタが有する細孔の内、5μm未満の細孔の細孔容積が、全細孔容積の50%以下で、かつ、15μmを超える細孔の細孔容積が、全細孔容積の10%以下であることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, an exhaust gas purification filter of the present invention has a three-dimensional structure having a plurality of cells serving as exhaust gas flow passages partitioned by a partition made of a porous material, and a surface of the partition and / or a partition. An exhaust gas purification filter comprising an exhaust gas purification catalyst comprising a metal oxide supported on a wall surface in the existing pores, an alkali metal sulfate and / or an alkaline earth metal sulfate, and silica. Among the pores of the purification filter, the pore volume of pores less than 5 μm is 50% or less of the total pore volume, and the pore volume of pores exceeding 15 μm is 10% of the total pore volume. It is characterized by the following.

また、排ガス浄化フィルタが有する細孔は、平均細孔径が5〜15μmの範囲であることを特徴とするものである。   The pores of the exhaust gas purification filter are characterized in that the average pore diameter is in the range of 5 to 15 μm.

また、排ガス浄化フィルタの隔壁の厚みが450μm以下であることを特徴とするものである。   Further, the thickness of the partition wall of the exhaust gas purification filter is 450 μm or less.

また、排ガス浄化フィルタのセル数が1平方インチ当たり100セル以上であることを特徴とするものである。   Further, the number of cells of the exhaust gas purification filter is 100 cells or more per square inch.

また、多孔質材料がコージェライト、炭化珪素、ステンレスの内のいずれか一つ以上の材料であることを特徴とするものである。   In addition, the porous material is one or more of cordierite, silicon carbide, and stainless steel.

また、平均粒子径が1μm以下のシリカを分散させた水溶液を用いて三次元構造体の隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面にシリカを添着させることを特徴とするものである。   In addition, silica is attached to the surface of the partition wall of the three-dimensional structure and / or the wall surface in the pores existing in the partition wall using an aqueous solution in which silica having an average particle diameter of 1 μm or less is dispersed. is there.

また、シリカを三次元構造体に添着させる際、三次元構造体及び水溶液の周囲の雰囲気を減圧することを特徴とするものである。   Further, when silica is attached to the three-dimensional structure, the atmosphere around the three-dimensional structure and the aqueous solution is reduced in pressure.

また、シリカを三次元構造体に添着させた後、三次元構造体を吸湿性材料と接触させて、余剰な水溶液を除去することを特徴とするものである。   In addition, after the silica is attached to the three-dimensional structure, the three-dimensional structure is brought into contact with the hygroscopic material to remove excess aqueous solution.

また、シリカを三次元構造体に添着させた後、三次元構造体に遠心力を加えることによって、余剰な水溶液を除去することを特徴とするものである。   In addition, after adding silica to the three-dimensional structure, an excess aqueous solution is removed by applying a centrifugal force to the three-dimensional structure.

また、シリカを三次元構造体に添着させた後、余剰な水溶液を除去し、凍結乾燥することを特徴とするものである。   Further, after silica is attached to the three-dimensional structure, an excessive aqueous solution is removed and freeze-dried.

また、凍結乾燥する際、乾燥前に液体窒素に浸漬させ、予め三次元構造体を凍結させ、減圧乾燥することを特徴とするものである。   Further, when freeze-drying, the three-dimensional structure is frozen in advance and dried under reduced pressure before being dried.

また、シリカを三次元構造体に添着させた後、金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを、溶解させた触媒水溶液を用いて三次元構造体の隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面に触媒を添着させることを特徴とするものである。   Further, the partition wall of the three-dimensional structure is prepared by using a catalyst aqueous solution in which a metal salt and an alkali metal sulfate and / or an alkaline earth metal sulfate are dissolved after silica is attached to the three-dimensional structure. And / or a catalyst is attached to the wall surfaces in the pores existing in the partition walls.

また、触媒を三次元構造体に添着させる際、三次元構造体及び水溶液の周囲の雰囲気を減圧することを特徴とするものである。   In addition, when the catalyst is attached to the three-dimensional structure, the atmosphere around the three-dimensional structure and the aqueous solution is reduced.

また、触媒を三次元構造体に添着させた後、三次元構造体を吸湿性材料と接触させて、余剰な水溶液を除去することを特徴とするものである。   In addition, after the catalyst is attached to the three-dimensional structure, the three-dimensional structure is brought into contact with a hygroscopic material to remove excess aqueous solution.

また、触媒を三次元構造体に添着させた後、三次元構造体に遠心力を加えることによって、余剰な水溶液を除去することを特徴とするものである。   In addition, after the catalyst is attached to the three-dimensional structure, excess aqueous solution is removed by applying centrifugal force to the three-dimensional structure.

また、触媒を三次元構造体に添着させた後、余剰な水溶液を除去し、凍結乾燥することを特徴とするものである。   Further, after the catalyst is attached to the three-dimensional structure, the excess aqueous solution is removed and lyophilized.

また、凍結乾燥する際、乾燥前に液体窒素に浸漬させ、予め三次元構造体を凍結させ、減圧乾燥することを特徴とするものである。   Further, when freeze-drying, the three-dimensional structure is frozen in advance and dried under reduced pressure before being dried.

本発明の排ガス浄化触媒によれば、より低い排ガス温度でパティキュレートを完全燃焼することができる高い触媒活性を有し、かつ優れた耐熱性を有する排ガス浄化触媒を提供し、また、より低い排ガス温度でパティキュレートを完全燃焼することができる高い触媒活性や高温に対する耐久性が高く、パティキュレートの堆積層が触媒燃焼によって消失してもパティキュレートの捕集効率を高く維持する排ガス浄化フィルタを提供し、また、そのような排ガス浄化触媒や排ガス浄化フィルタの製造方法を提供することができる。   According to the exhaust gas purification catalyst of the present invention, there is provided an exhaust gas purification catalyst having high catalytic activity capable of completely burning particulates at a lower exhaust gas temperature and having excellent heat resistance, and lower exhaust gas. Providing an exhaust gas purification filter that can burn particulates completely at high temperatures, has high catalytic activity and high durability against high temperatures, and maintains high particulate collection efficiency even if the particulate deposit layer disappears due to catalytic combustion In addition, a method for producing such an exhaust gas purification catalyst or exhaust gas purification filter can be provided.

本発明の実施例の性能評価試験におけるカーボン残存率を示すグラフThe graph which shows the carbon residual rate in the performance evaluation test of the Example of this invention 本発明の実施例1〜5、比較例1の性能評価試験(T10)の結果を示すグラフThe graph which shows the result of the performance evaluation test (T10) of Examples 1-5 of this invention, and the comparative example 1 本発明の実施例1〜5、比較例1の性能評価試験(T90)の結果を示すグラフThe graph which shows the result of the performance evaluation test (T90) of Examples 1-5 of this invention and the comparative example 1 本発明の実施例1〜5、比較例1の細孔分布の結果を示すグラフThe graph which shows the result of the pore distribution of Examples 1-5 of the present invention and Comparative Example 1 評価例3の排ガス試験を表す図The figure showing the exhaust gas test of Evaluation Example 3 評価例4の排ガス試験を表す図The figure showing the exhaust gas test of Evaluation Example 4

本発明の請求項1に記載の発明は、多孔質材料からなる隔壁によって区画された排ガス流路となる複数のセルを有する三次元構造体と、隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面に担持された金属酸化物と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩と、シリカとを含む排ガス浄化触媒とを備えた排ガス浄化フィルタにおいて、排ガス浄化フィルタが有する細孔の内、5μm未満の細孔の細孔容積が、全細孔容積の50%以下で、かつ、15μmを超える細孔の細孔容積が、全細孔容積の10%以下であることを特徴とする排ガス浄化フィルタである。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional structure having a plurality of cells serving as exhaust gas passages partitioned by a partition made of a porous material, and pores present on the surface of the partition and / or the partition. An exhaust gas purification filter having an exhaust gas purification catalyst comprising a metal oxide supported on an inner wall surface, an alkali metal sulfate and / or an alkaline earth metal sulfate, and silica, the exhaust gas purification filter having Among the pores, the pore volume of pores less than 5 μm is 50% or less of the total pore volume, and the pore volume of pores exceeding 15 μm is 10% or less of the total pore volume. An exhaust gas purification filter characterized by the above.

この構成によって、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩を含むことにより、金属酸化物の触媒活性を高めることができ、DPFに捕集されたパティキュレートを排ガス温度程度で燃焼分解させることできるようになる。   With this configuration, by including an alkali metal sulfate and / or an alkaline earth metal sulfate, the catalytic activity of the metal oxide can be increased, and the particulates collected in the DPF are burned at about the exhaust gas temperature. It can be decomposed.

また、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩を選択することによって、硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物等に比べて熱的に最も安定で高い耐熱性を有し、かつ硫黄酸化物による耐被毒性に優れた硫酸塩を使用することで、パティキュレートの燃焼に対して高い触媒活性を維持することができるようになる。   In addition, by selecting an alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate, it has the highest thermal stability and high heat resistance compared to nitrate, acetate, carbonate, chloride, etc. In addition, by using a sulfate excellent in poisoning resistance by sulfur oxides, it becomes possible to maintain a high catalytic activity with respect to particulate combustion.

また、シリカを含むことにより、表面積の大きいシリカの表面上に金属酸化物、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩を担持することができるようになるため、排ガス浄化触媒の表面積が大きくなり、パティキュレートとの接触確率が増えることによって触媒活性を向上させることができるようになる。   Further, by including silica, it becomes possible to support metal oxide, alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate on the surface of silica having a large surface area. As the surface area increases and the probability of contact with the particulates increases, the catalytic activity can be improved.

また、金属酸化物、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩がシリカ表面との境界層で適度に固溶して複合化することによって触媒が安定化し、長期間に渡って暴露される高温の排ガスに対する耐久性が向上する。   In addition, the metal oxide, alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate is appropriately solid-solved and combined in the boundary layer with the silica surface to stabilize the catalyst, and for a long period of time. Durability against high temperature exhaust gas to be exposed is improved.

また、排ガス浄化触媒をDPFなどのフィルタ表面に担持する場合、シリカが触媒とフィルタ材料の中間層となり、触媒とフィルタ材料が反応することによって生じる触媒活性低下を抑制することが可能になる。   Further, when the exhaust gas purifying catalyst is supported on the surface of a filter such as DPF, silica becomes an intermediate layer between the catalyst and the filter material, and it is possible to suppress a decrease in catalytic activity caused by the reaction between the catalyst and the filter material.

また、銅を含むことで、パティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になる。   Moreover, it becomes possible to oxidize and burn the particulates efficiently by containing copper.

銅は2価と1価の価数をとり、銅の酸化物としては、CuO(2価)とCuO(1価)が存在し、2価から1価へ変化する際に原子間の酸素をパティキュレートに与えて酸化させることができる。1価へと還元された酸化銅は排ガス中の酸素によって容易に酸化され2価の状態に戻るため、この繰り返しによってパティキュレートを連続的に酸化燃焼することができるようになる。 Copper takes divalent and number monovalent value, as the oxides of copper, CuO (divalent) and Cu 2 O (monovalent) are present, between atoms when changing from divalent to monovalent Oxygen can be applied to the particulates for oxidation. Since the copper oxide reduced to monovalent is easily oxidized by oxygen in the exhaust gas and returns to the divalent state, the repetition of this makes it possible to oxidize and burn the particulate continuously.

また、金属酸化物がバナジウム、モリブデンのいずれか一つ以上を含むことによって、パティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になる。   Further, when the metal oxide contains one or more of vanadium and molybdenum, it becomes possible to oxidize and burn the particulates efficiently.

バナジウムは1価、2価、3価、4価、5価と多くの価数をとり、バナジウムの酸化物としては、VO(1価)、V(2価)、V(3価)、V(4価)、V(5価)が存在し、低価数へ変化する際に原子間の酸素をパティキュレートに与えて酸化させることができる。低価数へと還元された酸化バナジウムは排ガス中の酸素によって容易に酸化されるため、この繰り返しによってパティキュレートを連続的に酸化燃焼することができるようになる。 Vanadium has many valences such as monovalent, divalent, trivalent, tetravalent, and pentavalent, and vanadium oxides include V 2 O (monovalent), V 2 O 2 (divalent), and V 2. O 3 (trivalent), V 2 O 4 (tetravalent), and V 2 O 5 (pentavalent) exist, and when changing to a low valence, oxygen between atoms is given to the particulates to be oxidized. it can. Since vanadium oxide reduced to a low valence is easily oxidized by oxygen in the exhaust gas, the repetition of this makes it possible to oxidize and burn the particulate continuously.

モリブデンは2価、3価、4価、5価、6価と多くの価数をとり、モリブデンの酸化物としては、MoO(2価)、Mo(3価)、MoO(4価)、Mo(5価)、MoO(6価)が存在し、低価数へ変化する際に原子間の酸素をパティキュレートに与えて酸化させることができる。低価数へと還元された酸化モリブデンは排ガス中の酸素によって容易に酸化されるため、この繰り返しによってパティキュレートを連続的に酸化燃焼することができるようになる。 Molybdenum takes many valences such as divalent, trivalent, tetravalent, pentavalent, and hexavalent, and molybdenum oxides include MoO (divalent), Mo 2 O 3 (trivalent), and MoO 2 (4 Valence), Mo 2 O 5 (pentavalent), and MoO 3 (hexavalent), and when changing to a low valence, oxygen can be given to the particulates to oxidize. Since molybdenum oxide reduced to a low valence is easily oxidized by oxygen in the exhaust gas, the repetition of this makes it possible to oxidize and burn the particulate continuously.

また、銅およびバナジウムを含むことで、パティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になると共に、耐久性に優れた排ガス浄化触媒となる。   Further, by containing copper and vanadium, it becomes possible to efficiently oxidize and burn the particulates and to provide an exhaust gas purification catalyst having excellent durability.

銅およびバナジウムの複合酸化物は種々存在するが、特にCuVの結晶構造は非常に安定化するため、原子間の酸素を安定的にパティキュレートに与えて酸化させることができるようになる。 Various composite oxides of copper and vanadium exist, but the crystal structure of CuV 2 O 6 in particular is very stable, so that oxygen between atoms can be stably supplied to the particulates and oxidized. .

また、CuVの結晶構造をとることで、熱的に非常に安定となり耐久性に優れた排ガス浄化触媒となる。 Further, by adopting a crystal structure of CuV 2 O 6 , it becomes an exhaust gas purification catalyst that is thermally stable and excellent in durability.

また、銅およびモリブデンを含むことでパティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になると共に、耐久性に優れた排ガス浄化触媒となる。   Further, the inclusion of copper and molybdenum makes it possible to efficiently oxidize and burn the particulates and to provide an exhaust gas purification catalyst having excellent durability.

また、銅およびバナジウムを含んだ金属酸化物において、銅の一部をリチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ストロンチウム、セシウム、バリウム、モリブデン、タングステンのいずれか一つ以上と置換したことによって、パティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になる。   In addition, in metal oxides containing copper and vanadium, a part of copper is made of lithium, sodium, magnesium, potassium, calcium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc, strontium, cesium, barium, molybdenum, tungsten. By replacing any one or more, it becomes possible to oxidize and burn the particulates efficiently.

銅の一部を銅の大きさと異なる他の金属に置換することによって、銅とバナジウムの複合酸化物の一部の結晶構造が崩れ、原子間の酸素の出入りが促進され、効率的にパティキュレートに酸素を与えて酸化させることができるようになる。   By substituting a part of copper with another metal that is different from the size of copper, the crystal structure of a part of the complex oxide of copper and vanadium is broken, and oxygen in / out between atoms is promoted, and the particulates are efficiently particulated. It becomes possible to oxidize by providing oxygen.

また、銅およびバナジウムを含んだ金属酸化物において、バナジウムの一部をリチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ストロンチウム、セシウム、バリウム、モリブデン、タングステンのいずれか一つ以上と置換したことでパティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になる。   In addition, in metal oxides containing copper and vanadium, a part of vanadium is lithium, sodium, magnesium, potassium, calcium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc, strontium, cesium, barium, molybdenum, tungsten. By replacing any one or more, it becomes possible to oxidize and burn the particulates efficiently.

バナジウムの一部をバナジウムの大きさと異なる他の金属に置換することによって、銅とバナジウムの複合酸化物の一部の結晶構造が崩れ、原子間の酸素の出入りが促進され、効率的にパティキュレートに酸素を与えて酸化させることができるようになる。   By substituting a part of vanadium with another metal whose size is different from the size of vanadium, the crystal structure of a part of the complex oxide of copper and vanadium is broken, and the entry and exit of oxygen between atoms is promoted, and the particulates are efficiently It becomes possible to oxidize by providing oxygen.

また、銅およびモリブデンを含んだ金属酸化物において、モリブデンの一部をリチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ストロンチウム、セシウム、バリウム、タングステンのいずれか一つ
以上と置換したことでパティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になる。
In addition, in metal oxides containing copper and molybdenum, a portion of molybdenum can be lithium, sodium, magnesium, potassium, calcium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc, strontium, cesium, barium, or tungsten. By replacing it with one or more, it becomes possible to oxidize and burn the particulates efficiently.

モリブデンの一部をモリブデンの大きさと異なる他の金属に置換することによって、銅とモリブデンの複合酸化物の一部の結晶構造が崩れ、原子間の酸素の出入りが促進され、効率的にパティキュレートに酸素を与えて酸化させることができるようになる。   By substituting a part of molybdenum with another metal whose size is different from the size of molybdenum, the crystal structure of a part of the composite oxide of copper and molybdenum is broken, and the entry and exit of oxygen between atoms is promoted. It becomes possible to oxidize by providing oxygen.

また、アルカリ金属の硫酸塩がリチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムのいずれか一つ以上を含むことによって、パティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になる。   Further, when the alkali metal sulfate contains one or more of lithium, sodium, potassium, and cesium, the particulate can be efficiently oxidized and burned.

アルカリ金属の硫酸塩はそれ自体、化学的に安定なためパティキュレートに対する燃焼活性は低いが、金属酸化物が共存することによって容易にアルカリ金属の硫酸塩から硫黄酸化物を離脱させ、パティキュレートに対して活性の高いアルカリ金属の酸化物や水酸化物や炭酸塩へと変化し、直ちにパティキュレートを酸化させることができる。アルカリ金属は排ガス中の硫黄酸化物と速やかに反応して安定なアルカリ金属の硫酸塩となる。この繰り返しによってパティキュレートを連続的に酸化燃焼することができるようになる。   Alkali metal sulfates themselves are chemically stable and therefore have low combustion activity against particulates, but the presence of metal oxides facilitates the release of sulfur oxides from alkali metal sulfates to form particulates. On the other hand, it changes into highly active alkali metal oxides, hydroxides and carbonates, and the particulates can be immediately oxidized. The alkali metal quickly reacts with the sulfur oxide in the exhaust gas to form a stable alkali metal sulfate. By repeating this, it becomes possible to oxidize and burn the particulate continuously.

また、アルカリ金属として、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムを選択することで高価なルビジウムと比べて安価な材料であるため、安価な排ガス浄化触媒となる。   Further, since lithium, sodium, potassium, and cesium are selected as the alkali metal, the material is less expensive than expensive rubidium, and therefore, it becomes an inexpensive exhaust gas purification catalyst.

また、アルカリ金属としてセシウムとすることで、パティキュレートの燃焼効率を最大化することが可能になる。   Further, by using cesium as the alkali metal, it is possible to maximize the combustion efficiency of the particulates.

セシウムはアルカリ金属の中で最も強い還元性を示し、最外殻電子を与えやすいため、活性酸素が生成しパティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になる。また、融点の低いセシウム化合物へと変化することで、パティキュレートとの密着性が向上し、結果として触媒燃焼活性が向上すると考えられる。   Cesium exhibits the strongest reducibility among alkali metals and easily gives outermost electrons, so that active oxygen is generated and particulates can be oxidized and burned efficiently. Moreover, it is thought that by changing to a cesium compound having a low melting point, adhesion with the particulates is improved, and as a result, catalytic combustion activity is improved.

また、アルカリ土類金属の硫酸塩がカルシウム、ストロンチウム、バリウムのいずれか一つ以上を含むことによって、パティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になる。   Further, when the alkaline earth metal sulfate contains one or more of calcium, strontium, and barium, the particulate can be oxidized and burned efficiently.

金属酸化物にカルシウム、ストロンチウム、バリウムの硫酸塩のいずれか一つ以上を加えることによって、金属酸化物単独の触媒活性よりも向上させることができる。   By adding at least one of calcium, strontium and barium sulfates to the metal oxide, the catalytic activity of the metal oxide alone can be improved.

アルカリ土類金属の硫酸塩と金属酸化物が共存することによって、融点の低いアルカリ土類金属化合物へと変化することで、パティキュレートとの密着性が向上し、結果として触媒燃焼活性が向上すると考えられる。   By coexistence of alkaline earth metal sulfate and metal oxide, by changing to an alkaline earth metal compound having a low melting point, adhesion with particulates is improved, and as a result, catalytic combustion activity is improved. Conceivable.

また、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金のいずれか一つ以上を含むことによって、パティキュレートを効率良く酸化燃焼することが可能になると共に、排ガス中のガス成分をも酸化させることができるようになる。   Moreover, by including any one or more of rhodium, palladium, iridium, and platinum, it becomes possible to oxidize and burn the particulates efficiently and also to oxidize gas components in the exhaust gas. .

貴金属はその表面に吸着した酸素分子を解離させる作用を有し、パティキュレートのみならず排ガス中のガス成分を強く酸化させる活性酸素原子を生成させることができる。しかしながら、貴金属は生成した活性酸素原子との親和性が高いため、反応性の高い活性酸素原子を生成しても貴金属表面に貯めてしまう欠点があるが、活性酸素原子との親和性の低い金属酸化物が貴金属近傍に共存することによって貴金属で生成した活性酸素原子を効率良くパティキュレートへ与えて酸化させることができるようになる。   The noble metal has an action of dissociating oxygen molecules adsorbed on its surface, and can generate active oxygen atoms that strongly oxidize not only particulates but also gas components in exhaust gas. However, since noble metals have a high affinity with the generated active oxygen atoms, there is a disadvantage that even if active oxygen atoms with high reactivity are generated, they are stored on the surface of the noble metal, but a metal with a low affinity with active oxygen atoms. When the oxide coexists in the vicinity of the noble metal, active oxygen atoms generated from the noble metal can be efficiently applied to the particulates and oxidized.

またロジウム、パラジウム、イリジウム、白金は、高価なルテニウムやオスミウムと比較して、安価な材料であり、結果として安価な排ガス浄化触媒となる。   In addition, rhodium, palladium, iridium, and platinum are inexpensive materials compared to expensive ruthenium and osmium, resulting in an inexpensive exhaust gas purification catalyst.

また、金属酸化物とアルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩に対してシリカのモル比が0.1〜6の範囲であることによって、シリカを適切な範囲で加えることで、排ガス浄化触媒の熱に対する耐久性を向上させることが可能になる。   In addition, by adding a silica in an appropriate range, the molar ratio of silica to metal oxide and alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate is in the range of 0.1-6. The durability of the exhaust gas purification catalyst against heat can be improved.

金属酸化物とアルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩に対してシリカのモル比が0.1より少なくなると、耐久性を向上させる効果が低下するので好ましくなく、また、6より大きくなると、触媒のパティキュレートに対する活性を低下させることに繋がり好ましくない。従って、0.1〜6の範囲にすることで、触媒の活性を維持しながら耐久性を向上させることが可能になる。   If the molar ratio of silica to metal oxide and alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate is less than 0.1, the effect of improving durability is lowered, which is not preferable. A larger value is not preferable because it leads to a decrease in the activity of the catalyst against particulates. Therefore, by setting it in the range of 0.1 to 6, durability can be improved while maintaining the activity of the catalyst.

また、平均粒子径が1μm以下のシリカを原料とすることでシリカの表面積を大きくすることができ、シリカ表面上に金属酸化物、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩を担持することができるようになるため、排ガス浄化触媒の表面積が大きくなり、パティキュレートとの接触確率が増えることによって触媒活性を向上させることができるようになる。   Further, by using silica having an average particle diameter of 1 μm or less as a raw material, the surface area of silica can be increased, and metal oxide, alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate can be formed on the silica surface. Since the catalyst can be supported, the surface area of the exhaust gas purifying catalyst is increased and the contact probability with the particulates is increased, whereby the catalytic activity can be improved.

また、金属酸化物、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩がシリカ表面との境界層で適度に固溶して複合化することによって触媒が安定化し、長期間に渡って暴露される高温の排ガスに対する耐久性が向上する。   In addition, the metal oxide, alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate is appropriately solid-solved and combined in the boundary layer with the silica surface to stabilize the catalyst, and for a long period of time. Durability against high temperature exhaust gas to be exposed is improved.

また、排ガス浄化触媒をDPFなどの多孔質材料からなるフィルタに担持する場合において、平均粒子径が1μm以下のシリカであれば、フィルタの細孔内(平均細孔径が約20μm程度)にもシリカを分散させて均一に担持することができるようになり、確実にシリカが触媒とフィルタ材料との中間層となるので、触媒とフィルタ材料が反応することによって生じる触媒活性の低下を抑制することが可能になる。   Further, when the exhaust gas purification catalyst is supported on a filter made of a porous material such as DPF, if the average particle diameter is silica of 1 μm or less, the silica is also contained in the filter pores (average pore diameter is about 20 μm). Can be dispersed and uniformly supported, and since silica is an intermediate layer between the catalyst and the filter material, it is possible to suppress a decrease in catalytic activity caused by the reaction between the catalyst and the filter material. It becomes possible.

また、金属酸化物の原料となる金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを溶解させた溶液にシリカを含浸し、凍結乾燥後、酸化雰囲気下で加熱処理して製造する製造方法によって、パティキュレートに対して活性の高い排ガス浄化触媒を得ることができる。   In addition, silica is impregnated in a solution in which a metal salt that is a raw material of metal oxide and an alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate is dissolved, freeze-dried, and then heat-treated in an oxidizing atmosphere. Thus, an exhaust gas purifying catalyst having high activity with respect to particulates can be obtained by the manufacturing method to be manufactured.

金属酸化物の原料となる金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを溶解させた溶液を用いることで、シリカ表面に高分散した状態で触媒成分を添着させることができる。   By using a solution in which a metal salt used as a raw material of a metal oxide and an alkali metal sulfate and / or an alkaline earth metal sulfate is dissolved, the catalyst component is attached in a highly dispersed state on the silica surface. be able to.

金属酸化物粒子やアルカリ金属硫酸塩粒子および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩粒子をシリカに添着させても良いが、触媒活性を向上させるために触媒粒子を微粉砕しなければならないし、また、微粉化した種々の粒子同士を均一混合しなければならないのに対して、種々の金属の塩を水溶液として溶解することができれば非常に均一な水溶液となり、結果としてシリカ表面に均一に添着することが可能になる。   Metal oxide particles, alkali metal sulfate particles and / or alkaline earth metal sulfate particles may be impregnated with silica, but the catalyst particles must be finely pulverized to improve the catalytic activity, and In contrast to the various finely divided particles that must be uniformly mixed, if various metal salts can be dissolved as an aqueous solution, the resulting solution will be a very uniform aqueous solution, resulting in uniform adhesion to the silica surface. Is possible.

さらにシリカ表面に触媒成分を均一に添着させた後、凍結乾燥をすることによってシリカ表面に触媒成分を均一に添着した状態を保持することができる。   Furthermore, after the catalyst component is uniformly attached to the silica surface, freeze-drying can maintain the state where the catalyst component is uniformly attached to the silica surface.

凍結乾燥においては、触媒成分を分散させた溶液を一旦凍結固化し、固体状態から気体状態へと昇華しながら乾燥するため、部分的な乾燥を防止し、シリカ表面における乾燥時の触媒成分の移動を抑制することができ、より均一に触媒成分をシリカ表面に担持するこ
とができるようになり、得られた排ガス浄化触媒とパティキュレートとの接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができるようになる。
In lyophilization, the catalyst component-dispersed solution is once frozen and solidified, and dried while sublimating from the solid state to the gas state, preventing partial drying and transferring the catalyst component during drying on the silica surface. The catalyst component can be more uniformly supported on the silica surface, the contact between the obtained exhaust gas purification catalyst and the particulates is improved, and the particulates are reduced at a lower exhaust gas temperature. It can be burned off.

こうしてシリカ表面に触媒を均一に添着した状態を保持した状態で乾燥されたものを酸化雰囲気下で加熱処理することで、シリカ表面に種々の触媒成分を均一に担持することができるようになる。   By subjecting the dried product in a state where the catalyst is uniformly attached to the silica surface to a heat treatment in an oxidizing atmosphere, various catalyst components can be uniformly supported on the silica surface.

本発明の排ガス浄化触媒の活性や耐熱性は、製造時の加熱処理温度に強く依存しており、高い触媒活性と耐熱性を発揮させるためには、700〜900℃で処理することが好ましい。   The activity and heat resistance of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention strongly depend on the heat treatment temperature during production, and it is preferable to treat at 700 to 900 ° C. in order to exhibit high catalyst activity and heat resistance.

また、ディーゼル排ガス浄化触媒は、実際の使用条件ではその近傍温度がまれに600℃程度に達することがあり、700℃以下の加熱処理では、使用中に触媒組成などが変化し、活性が低下する虞があるので好ましくない。逆に、900℃以上の高温で処理する場合、触媒自体の活性が低下したり、触媒を担持するセラミックスなどに損傷を与えたりする虞があるので好ましくない。   In addition, the diesel exhaust gas purification catalyst may rarely reach a temperature around 600 ° C. under actual use conditions, and the heat treatment at 700 ° C. or less causes the catalyst composition to change during use, resulting in a decrease in activity. Since there is a possibility, it is not preferable. On the contrary, when the treatment is performed at a high temperature of 900 ° C. or higher, the activity of the catalyst itself may be lowered, or the ceramic supporting the catalyst may be damaged, which is not preferable.

そして、隔壁の表面及び/または隔壁に存在する細孔内の壁面に担持された酸化触媒によってより低い排ガス温度で堆積したパティキュレートを燃焼除去することができるため排ガス浄化フィルタの圧力損失の上昇を低く抑え、また、排ガス浄化フィルタが有する細孔の細孔径を制御することによって隔壁表面にパティキュレートが衝突する確率が上昇し、堆積したパティキュレートが燃焼除去されてもパティキュレートの捕集効率を高く維持できる排ガス浄化フィルタが得られる。   The particulates accumulated at a lower exhaust gas temperature can be burned and removed by the oxidation catalyst supported on the surface of the partition wall and / or the wall surface in the pores existing in the partition wall, so that the pressure loss of the exhaust gas purification filter is increased. By controlling the pore size of the exhaust gas purification filter, the probability that the particulates will collide with the partition wall surface increases, and even if the accumulated particulates are removed by combustion, the particulate collection efficiency is improved. An exhaust gas purification filter that can be maintained high is obtained.

また、ディーゼルエンジンを高負荷運転した際に発生する比較的高温の排ガスによって、排ガス浄化フィルタに担持された酸化触媒が活性化し、排ガス浄化フィルタに堆積したパティキュレートが燃焼除去してしまった場合にも、高い捕集効率を維持することが可能になる。   In addition, when the oxidation catalyst carried on the exhaust gas purification filter is activated by the relatively high temperature exhaust gas generated when the diesel engine is operated at a high load, and the particulates accumulated on the exhaust gas purification filter are burned and removed. However, it is possible to maintain a high collection efficiency.

また、排ガス浄化フィルタが有する細孔の内、5μm未満の細孔の細孔容積が、全細孔容積の50%を超える範囲の場合、パティキュレートの捕集効率を高く維持することができるが、排ガス浄化フィルタの隔壁を排ガスが通過する際に生じる圧力損失が増大する。   Moreover, when the pore volume of the pores of less than 5 μm among the pores of the exhaust gas purification filter is in a range exceeding 50% of the total pore volume, the particulate collection efficiency can be maintained high. The pressure loss generated when the exhaust gas passes through the partition wall of the exhaust gas purification filter increases.

また、排ガス浄化フィルタが有する細孔の内、15μmを超える細孔の細孔容積が、全細孔容積の10%を超える範囲の場合、パティキュレートの捕集効率を高く維持することができない。   Moreover, when the pore volume of pores exceeding 15 μm in the pores of the exhaust gas purification filter is in a range exceeding 10% of the total pore volume, the particulate collection efficiency cannot be maintained high.

また、排ガス浄化フィルタが有する細孔は、平均細孔径が5〜15μmの範囲であることを特徴とする排ガス浄化フィルタである。   The fine pores of the exhaust gas purification filter are exhaust gas purification filters having an average pore diameter in the range of 5 to 15 μm.

この構成によって、排ガス浄化フィルタの高い捕集効率を維持したまま、排ガス浄化フィルタの圧力損失を低く保つことが可能になる。   With this configuration, it is possible to keep the pressure loss of the exhaust gas purification filter low while maintaining the high collection efficiency of the exhaust gas purification filter.

また、平均細孔径が5μm未満の場合には、ディーゼルエンジンから排出される排ガスが排ガス浄化フィルタの隔壁を通過する際の圧力損失が増大し、エンジンの出力低下や燃費の悪化に繋がる虞がある。   Further, when the average pore diameter is less than 5 μm, the pressure loss when the exhaust gas discharged from the diesel engine passes through the partition wall of the exhaust gas purification filter increases, which may lead to a decrease in engine output and fuel consumption. .

また、平均細孔径が15μmを超える場合には、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれるパティキュレートが排ガス浄化フィルタの隔壁を通過する際に、パティキュレートが隔壁に捕集される捕集効率が低下する虞がある。従来技術のように、排ガス浄
化フィルタが有する隔壁に形成されたパティキュレートの堆積層によって捕集効率を高く維持する場合は15μmを超えた場合でも捕集効率を高く維持することは可能であるが、エンジンの運転条件が急激に変化した場合、一気にパティキュレートの堆積層が燃焼し、排ガス浄化フィルタ自体が溶損したり、パティキュレートの捕集効率が低下したりする虞がある。これに対して、本発明の排ガス浄化フィルタは、パティキュレートの堆積層に依存することなく捕集効率を高く維持できるという特徴を有しており、常にパティキュレートを触媒燃焼によって除去しながら捕集効率を高く維持するための制約条件が、平均細孔径が15μm以下となる。
In addition, when the average pore diameter exceeds 15 μm, when the particulates contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine pass through the partition walls of the exhaust gas purification filter, the collection efficiency for collecting the particulates in the partition walls is increased. May decrease. As in the prior art, when the collection efficiency is kept high by the particulate deposition layer formed on the partition wall of the exhaust gas purification filter, it is possible to keep the collection efficiency high even when it exceeds 15 μm. When the operating conditions of the engine change suddenly, the particulate deposit layer burns at a stroke, and the exhaust gas purification filter itself may be melted down or the particulate collection efficiency may be reduced. On the other hand, the exhaust gas purification filter of the present invention has a feature that the collection efficiency can be maintained high without depending on the deposited layer of the particulate, and the particulate collection is always performed while removing the particulate by catalytic combustion. The constraint condition for maintaining high efficiency is that the average pore diameter is 15 μm or less.

また、排ガス浄化フィルタの隔壁の厚みが450μm以下であることを特徴とする排ガス浄化フィルタである。   The exhaust gas purification filter is characterized in that the partition wall of the exhaust gas purification filter has a thickness of 450 μm or less.

この構成によって、排ガス浄化フィルタの高い捕集効率を維持したまま、排ガス浄化フィルタの圧力損失を低く保つことができるようになる。   With this configuration, the pressure loss of the exhaust gas purification filter can be kept low while maintaining the high collection efficiency of the exhaust gas purification filter.

隔壁の厚みが450μmを超える場合には、排ガスが隔壁を通過する際の圧力損失が増大してエンジンの出力低下や燃費の悪化に繋がる虞がある。   When the partition wall thickness exceeds 450 μm, the pressure loss when the exhaust gas passes through the partition wall may increase, leading to a decrease in engine output and fuel consumption.

また、排ガス浄化フィルタのセル数が1平方インチ当たり100セル以上であることを特徴とする排ガス浄化フィルタである。   The exhaust gas purification filter is characterized in that the number of cells of the exhaust gas purification filter is 100 cells or more per square inch.

この構成によって、排ガス浄化フィルタの高い捕集効率を維持したまま、排ガス浄化フィルタの圧力損失を低く保つことが可能になる。   With this configuration, it is possible to keep the pressure loss of the exhaust gas purification filter low while maintaining the high collection efficiency of the exhaust gas purification filter.

排ガス浄化フィルタのセル数は、排ガスがセル内を通過する際の圧力損失に影響を及ぼす。パティキュレートが存在しない常温の大気を通過させるような場合には、セル数が少ないほど大気と接触するセル内の面積が低下するため、圧力損失を下げることが可能になる。しかしながら、パティキュレートを含んだ排ガスを通過させる場合には、前記状態とは異なり、セル数を多くしてセル内面積を増やすほど、パティキュレートの濾過面積が増加するため、パティキュレートが堆積することによって排ガス流路を閉塞する確率が下がり、エンジンの出力低下や燃費の悪化を防止することが可能になる。従って、排ガス浄化フィルタのセル数は、多いほど圧力損失を下げることができ、少なくともセル数が1平方インチ当たり100セル以上にする必要が有り、100セル未満の場合には、圧力損失を下げる効果が低くなる虞がある。   The number of cells of the exhaust gas purification filter affects the pressure loss when the exhaust gas passes through the cells. In the case of passing a normal temperature atmosphere in which no particulates are present, the smaller the number of cells, the smaller the area in the cell that comes into contact with the atmosphere, so that the pressure loss can be reduced. However, when passing exhaust gas containing particulates, unlike the above state, the particulate filtration area increases as the number of cells increases and the area inside the cells increases, so that particulates accumulate. As a result, the probability of closing the exhaust gas flow path is lowered, and it becomes possible to prevent engine output reduction and fuel consumption deterioration. Therefore, as the number of cells of the exhaust gas purification filter increases, the pressure loss can be reduced, and at least the number of cells needs to be 100 cells per square inch. May decrease.

また、多孔質材料がコージェライト、炭化珪素、ステンレスの内のいずれか一つ以上の材料であることを特徴とする排ガス浄化フィルタである。   The exhaust gas purifying filter is characterized in that the porous material is one or more of cordierite, silicon carbide, and stainless steel.

この構成によって、長期に渡って排ガスに暴露されることになる排ガス浄化フィルタの排ガス温度に対する熱耐久性が確保できると共に、機械的振動に対する耐振動性が確保でき、排ガス中に含まれる腐食性ガスに対する耐腐食性を確保することができるようになる。また、酸化触媒と多孔質材料との密着性が向上するため排ガス浄化フィルタから酸化触媒が剥離することを防止することができる。また、比較的安価に入手することができるため製品コストを低減することできるし、機械的強度が高いことによって排ガス浄化フィルタの製造プロセスにおけるハンドリング性が向上する。   With this configuration, the exhaust gas purification filter that will be exposed to the exhaust gas over a long period of time can be ensured the thermal durability against the exhaust gas temperature, and the vibration resistance against mechanical vibration can be ensured, and the corrosive gas contained in the exhaust gas It becomes possible to ensure corrosion resistance against. In addition, since the adhesion between the oxidation catalyst and the porous material is improved, the oxidation catalyst can be prevented from peeling off from the exhaust gas purification filter. Moreover, since it can be obtained at a relatively low cost, the product cost can be reduced, and the high mechanical strength improves the handling in the manufacturing process of the exhaust gas purification filter.

また、ステンレス材料の場合は、連通した気孔を有する発泡金属構造や金属繊維構造を有するものを採用することができる。   In the case of a stainless material, a material having a foam metal structure or a metal fiber structure having pores that communicate with each other can be employed.

また、平均粒子径が1μm以下のシリカを分散させた水溶液を用いて三次元構造体の隔
壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面にシリカを添着させることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。
Further, exhaust gas purification, characterized in that silica is attached to the surface of the partition wall of the three-dimensional structure and / or the wall surface in the pores existing in the partition wall using an aqueous solution in which silica having an average particle diameter of 1 μm or less is dispersed. It is a manufacturing method of a filter.

この構成によって、三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内の壁面に均一にシリカを担持することができるようになり、堆積したパティキュレートと、シリカ上に担持された酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。   With this configuration, silica can be uniformly supported on the surfaces of the partition walls of the three-dimensional structure and the wall surfaces in the pores existing in the partition walls, and the deposited particulates and the oxidation catalyst supported on the silica The exhaust gas filter capable of burning and removing particulates at a lower exhaust gas temperature can be manufactured.

また、シリカを分散させた水溶液を用いて三次元構造体の隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面に添着させる方法として、三次元構造体を水溶液中に浸漬することで添着させても良いし、三次元構造体は固定したまま水溶液を上昇および/または下降や、平行移送させることで添着させても良いし、三次元構造体は固定したまま水溶液を吹き付けや滴下によって添着させても良い。   In addition, as a method of attaching to the surface of the partition wall of the three-dimensional structure and / or the wall surface in the pores existing in the partition wall using an aqueous solution in which silica is dispersed, the attachment is performed by immersing the three-dimensional structure in the aqueous solution. The aqueous solution may be attached by ascending and / or descending or parallel transport while the three-dimensional structure is fixed, or the aqueous solution may be attached by spraying or dropping while the three-dimensional structure is fixed. You may let them.

また、シリカを三次元構造体に添着させる際、三次元構造体及び水溶液の周囲の雰囲気を減圧することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   Further, the present invention provides a method for producing an exhaust gas purification filter, wherein when the silica is attached to the three-dimensional structure, the atmosphere around the three-dimensional structure and the aqueous solution is reduced.

この構成によって、三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内の気体や水溶液に含まれる気体を減圧することによって除去し、シリカを分散させた水溶液を効率良く三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内に浸透させることによって均一にシリカを担持することができるようになり、堆積したパティキュレートとシリカ上に担持された酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。   With this configuration, the surface of the partition walls of the three-dimensional structure and the gas in the pores existing in the partition walls and the gas contained in the aqueous solution are removed by reducing the pressure, and the aqueous solution in which silica is dispersed is efficiently removed from the three-dimensional structure. Silica can be supported uniformly by permeating into the surface of the partition walls and the pores existing in the partition walls, and the contact between the deposited particulates and the oxidation catalyst supported on the silica is improved. An exhaust gas filter capable of burning and removing particulates at a lower exhaust gas temperature can be produced.

三次元構造体の隔壁には非常に多くの細孔が存在するためそのまま水溶液と接触させても細孔内の気体が押出されないまま留まってしまい、気体が留まってしまった空間には水溶液が充填されず、言い換えれば充填されない隔壁の表面は水溶液で濡れないことになりシリカを均一に担持することは実現できない。このような理由から減圧操作することは非常に重要な製造プロセスとなる。   Since there are so many pores in the partition walls of the three-dimensional structure, the gas inside the pores remains unextruded even if it is brought into contact with the aqueous solution as it is, and the space where the gas has remained is filled with the aqueous solution. In other words, the surface of the unfilled partition walls does not get wet with the aqueous solution, and it is not possible to carry silica uniformly. For this reason, the decompression operation is a very important manufacturing process.

また、シリカを三次元構造体に添着させた後、三次元構造体を吸湿性材料と接触させて、余剰な水溶液を除去することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   In addition, the present invention provides a method for producing an exhaust gas purification filter, wherein silica is attached to a three-dimensional structure, and then the three-dimensional structure is brought into contact with a hygroscopic material to remove excess aqueous solution.

この構成によって、三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内に浸透したシリカを分散させた水溶液を均一に除去することによって均一にシリカが担持され、シリカ上に担持される酸化触媒をも均一に担持することができるようになり、堆積したパティキュレートと酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。   By this configuration, the silica is uniformly supported by uniformly removing the aqueous solution in which the silica that has permeated into the surface of the partition walls of the three-dimensional structure and the pores in the partition walls is dispersed, and the oxidation supported on the silica. It is possible to uniformly support the catalyst, improve the contact between the deposited particulates and the oxidation catalyst, and manufacture an exhaust gas filter capable of burning and removing particulates at a lower exhaust gas temperature. become able to.

一般的に余剰液の除去方法としてエアブローなどが挙げられるが、エアブローで余剰な水溶液を除去すると、三次元構造体に保持されている水溶液の一部がエアへと蒸発し、三次元構造体の部分的な乾燥が進行する。部分的な乾燥が進行すると乾燥した部分に水溶液が移動するためそれに伴って水溶液中のシリカも移動し、結局、三次元構造体へのシリカの担持ムラが生じる。排ガスが均等に排ガス浄化フィルタ内に流入したとしても、排ガス浄化フィルタ内のシリカの担持にムラが存在する場合、シリカ上に担持される酸化触媒の担持にもムラが存在し、それによって酸化触媒とパティキュレートとの接触性が低下してパティキュレートの燃焼が不均一になり、燃焼不十分な箇所においてはパティキュレートが目詰まりし、排ガス浄化フィルタの圧力損失が上昇したり、最悪は溶損したりする虞がある。   Generally, the excess liquid can be removed by air blow or the like. However, when the excess aqueous solution is removed by air blow, a part of the aqueous solution held in the three-dimensional structure evaporates to air, and the three-dimensional structure Partial drying proceeds. As the partial drying proceeds, the aqueous solution moves to the dried portion, so that the silica in the aqueous solution also moves, resulting in uneven support of silica on the three-dimensional structure. Even if the exhaust gas flows evenly into the exhaust gas purification filter, if there is unevenness in the loading of silica in the exhaust gas purification filter, there is also an unevenness in the loading of the oxidation catalyst supported on the silica, whereby the oxidation catalyst The particulates are not uniformly combusted due to the poor contact between the particles and the particulates, and the particulates are clogged at the places where the combustion is insufficient, the pressure loss of the exhaust gas purification filter increases, and the worst is the melting. There is a risk that.

こういったパティキュレートの不均一な燃焼を防止するために三次元構造体には均一にシリカを担持する必要が有る。シリカを含む水溶液が浸透した三次元構造体を吸湿性材料と接触させることにより、部分的な乾燥を防止しながら余剰の水溶液を三次元構造体から吸湿性材料へと移動させることができる。吸湿性材料としては、不織布などを用いることができる。   In order to prevent such non-uniform combustion of the particulates, the three-dimensional structure must be uniformly loaded with silica. By bringing the three-dimensional structure infiltrated with the aqueous solution containing silica into contact with the hygroscopic material, it is possible to move the excess aqueous solution from the three-dimensional structure to the hygroscopic material while preventing partial drying. A nonwoven fabric etc. can be used as a hygroscopic material.

また、シリカを三次元構造体に添着させた後、三次元構造体に遠心力を加えることによって、余剰な水溶液を除去することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   In addition, the present invention provides a method for manufacturing an exhaust gas purification filter, wherein after adding silica to a three-dimensional structure, an excess aqueous solution is removed by applying centrifugal force to the three-dimensional structure.

この構成によって、三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内に浸透したシリカを分散させた水溶液を均一に除去することによって均一にシリカを担持することができるようになり、堆積したパティキュレートとシリカ上に担持される酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。   This configuration makes it possible to uniformly support silica by uniformly removing the aqueous solution in which silica that has permeated into the pores existing in the partition walls and the surface of the partition walls of the three-dimensional structure is removed. The contact between the particulates and the oxidation catalyst supported on silica is improved, and an exhaust gas filter capable of burning and removing particulates at a lower exhaust gas temperature can be manufactured.

三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内に浸透した水溶液に直接遠心力が加えることによって水溶液がバルクとして三次元構造体の外に押出されるため、蒸発を防止し部分的な乾燥をさせることなく三次元構造体から余剰の水溶液を除去することが可能になる。なお、三次元構造体から余剰の水溶液を遠心力によって除去し、さらに三次元構造体を吸湿性材料と接触させることで余剰液を完全に除去しても良い。   Since the aqueous solution is extruded out of the 3D structure as a bulk by directly applying centrifugal force to the aqueous solution that has penetrated into the surface of the 3D structure partition walls and pores existing in the partition walls, partial evaporation is prevented. Therefore, it is possible to remove the excess aqueous solution from the three-dimensional structure without drying. Note that the excess solution may be completely removed by removing the excess aqueous solution from the three-dimensional structure by centrifugal force, and further bringing the three-dimensional structure into contact with the hygroscopic material.

また、シリカを三次元構造体に添着させた後、余剰な水溶液を除去し、凍結乾燥することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   In addition, the present invention provides a method for producing an exhaust gas purification filter, in which silica is attached to a three-dimensional structure, and then an excess aqueous solution is removed and lyophilized.

この構成によって、三次元構造体に保持された水溶液を凍結させた後、三次元構造体の周囲を減圧することによって凍結した水溶液が、固体状態から気体状態へと昇華しながら乾燥するため、三次元構造体の部分的な乾燥を防止し、乾燥時のシリカの移動を抑制することができ、より均一にシリカを担持することができるようになり、堆積したパティキュレートとシリカ上に担持される酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。   With this configuration, after freezing the aqueous solution held in the three-dimensional structure, the aqueous solution frozen by depressurizing the surroundings of the three-dimensional structure is dried while sublimating from the solid state to the gaseous state. Prevents partial drying of the original structure, suppresses the movement of silica during drying, makes it possible to support silica more uniformly, and is supported on the deposited particulates and silica. The contact property with the oxidation catalyst is improved, and an exhaust gas filter capable of burning and removing particulates at a lower exhaust gas temperature can be produced.

フィルタを凍結させる手段としては、真空凍結乾燥装置などを用い、減圧して溶媒を気化させることでその際に奪われる気化熱によりよって三次元構造体及び保持された水溶液を凍結させることができる。   As a means for freezing the filter, the three-dimensional structure and the retained aqueous solution can be frozen by the heat of vaporization taken away by vaporizing the solvent by reducing the pressure using a vacuum freeze-drying apparatus or the like.

また、凍結乾燥する際、乾燥前に液体窒素に浸漬させ、予め三次元構造体を凍結させ、減圧乾燥することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   Moreover, when freeze-drying, the exhaust gas purification filter manufacturing method is characterized in that the three-dimensional structure is frozen in advance and dried under reduced pressure before being dried.

この構成によって、瞬間的に三次元構造体を凍結させることができ、三次元構造体に保持される水溶液の蒸発を防止し、それによって乾燥時のシリカの移動を抑制することができるようになり、堆積したパティキュレートとシリカ上に担持される酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。   With this configuration, it is possible to instantaneously freeze the three-dimensional structure, prevent evaporation of the aqueous solution held in the three-dimensional structure, and thereby suppress the movement of silica during drying. Thus, the contact between the deposited particulates and the oxidation catalyst supported on silica is improved, and an exhaust gas filter capable of burning and removing particulates at a lower exhaust gas temperature can be manufactured.

液体窒素はその温度が77K(−196℃)と非常に低温であるため、三次元構造体に保持されたシリカの分散液を瞬間的に凍結させるには十分な低温域である。   Since liquid nitrogen has a very low temperature of 77 K (−196 ° C.), it is a low temperature range sufficient to instantaneously freeze the silica dispersion held in the three-dimensional structure.

また、液体窒素は比較的容易かつ安価に入手できるため、製造コストを抑え安価な排ガス浄化フィルタを提供することができる。   Further, since liquid nitrogen can be obtained relatively easily and inexpensively, it is possible to provide an inexpensive exhaust gas purification filter with reduced manufacturing costs.

また、三次元構造体内に液体窒素を注ぎ込んだり、液体窒素内に三次元構造体を投入したりと、比較的容易な方法で三次元構造体に保持されたシリカの分散液を瞬間的に凍結させることができる。   In addition, the liquid dispersion of silica held in the three-dimensional structure can be instantaneously frozen by pouring liquid nitrogen into the three-dimensional structure or by introducing the three-dimensional structure into the liquid nitrogen. Can be made.

なお、低温な液体や気体であればどんなものでも適用可能で、液体窒素(温度は77K)、液体酸素(温度は90K)、液体アルゴン(温度は87K)、液体水素(温度は20K)、ドライアイスとエチルアルコールやドライアイスとエチルエーテルなどから得られる低温液体やドライアイスなどの冷温固体で冷却した空気や冷凍サイクルで得た冷却空気やペルチェ素子で得た冷却空気やボルテック効果を利用した冷却空気を用いても良い。ここでいう低温とは−20℃(253K)程度以下のことを言い、これより高いと瞬間的に凍結させることが難しく、また凍結してもすぐに溶けてしまうので好ましくない。   Note that any low temperature liquid or gas can be applied, such as liquid nitrogen (temperature is 77K), liquid oxygen (temperature is 90K), liquid argon (temperature is 87K), liquid hydrogen (temperature is 20K), dry Cooling using low-temperature liquid obtained from ice and ethyl alcohol, dry ice and ethyl ether, air cooled by a cold solid such as dry ice, cooling air obtained by a refrigeration cycle, cooling air obtained by a Peltier device, or vortex effect cooling Air may be used. The term “low temperature” as used herein means about −20 ° C. (253K) or less, and if it is higher than this, it is difficult to instantly freeze, and even if it is frozen, it melts immediately, which is not preferable.

また、シリカを三次元構造体に添着させた後、金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを、溶解させた触媒水溶液を用いて三次元構造体の隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面に触媒を添着させることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   Further, the partition wall of the three-dimensional structure is prepared by using a catalyst aqueous solution in which a metal salt and an alkali metal sulfate and / or an alkaline earth metal sulfate are dissolved after silica is attached to the three-dimensional structure. The exhaust gas purification filter manufacturing method is characterized in that a catalyst is attached to the surface of the metal and / or the wall surface in the pores present on the partition walls.

この構成によって、三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内の壁面に均一に酸化触媒を担持することができるようになり、堆積したパティキュレートと酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。種々の金属を酸化触媒として利用する際に、種々の金属を含む粒子を水に分散させたスラリーを用いて三次元構造体に添着することもできるが、粒子をナノオーダーレベルの非常に細かい粒子径にまで微粉砕しなければならないし、また、微粉化できたとしてもスラリー中で種々の金属を含む粒子を1次粒子として分散させなければ均一に担持させることは実現できない。これに対して、種々の金属の塩を水溶液として溶解することができれば粒子の分散スラリーと比べて非常に均一な水溶液となり、三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内の壁面に均一に添着することが可能になる。   With this configuration, the oxidation catalyst can be uniformly supported on the surface of the partition walls of the three-dimensional structure and the wall surfaces in the pores existing in the partition walls, and the contact between the deposited particulates and the oxidation catalyst is improved. Thus, an exhaust gas filter capable of burning and removing particulates at a lower exhaust gas temperature can be manufactured. When using various metals as an oxidation catalyst, it is possible to attach to a three-dimensional structure using a slurry in which particles containing various metals are dispersed in water. Even if finely pulverized, the particles containing various metals in the slurry cannot be uniformly supported unless they are dispersed as primary particles. On the other hand, if various metal salts can be dissolved as an aqueous solution, the aqueous solution will be very uniform compared to the particle-dispersed slurry, and the surface of the partition walls of the three-dimensional structure and the wall surfaces in the pores existing in the partition walls It becomes possible to attach uniformly to the surface.

また、金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを、溶解させた水溶液を用いて三次元構造体の隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面に添着させる方法として、三次元構造体を水溶液中に浸漬することで添着させても良いし、三次元構造体は固定したまま水溶液を上昇および/または下降や、平行移送させることで添着させても良いし、三次元構造体は固定したまま水溶液を吹き付けや滴下によって添着させても良い。   Further, the surface of the partition of the three-dimensional structure and / or the pores existing in the partition using the aqueous solution in which the metal salt and the alkali metal sulfate and / or the alkaline earth metal sulfate are dissolved. As a method of attaching to the wall surface, the three-dimensional structure may be attached by immersing it in an aqueous solution, or the three-dimensional structure may be attached by ascending and / or descending or moving in parallel while the aqueous solution is fixed. Alternatively, the aqueous solution may be applied by spraying or dropping while the three-dimensional structure is fixed.

また、触媒を三次元構造体に添着させる際、三次元構造体及び水溶液の周囲の雰囲気を減圧することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   Further, the present invention provides a method for producing an exhaust gas purification filter, wherein when the catalyst is attached to the three-dimensional structure, the atmosphere around the three-dimensional structure and the aqueous solution is reduced.

この構成によって、三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内の気体や水溶液に含まれる気体を減圧することによって除去し、金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを、溶解させた水溶液を効率良く三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内に浸透させることによって均一に酸化触媒を担持することができるようになり、堆積したパティキュレートと酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。   With this configuration, the surface of the partition walls of the three-dimensional structure, the gas in the pores existing in the partition walls, and the gas contained in the aqueous solution are removed by reducing the pressure, so that the metal salt and the alkali metal sulfate and / or alkaline earth are removed. It becomes possible to uniformly support the oxidation catalyst by efficiently infiltrating the dissolved aqueous solution with the sulfate of a similar metal into the surface of the partition wall of the three-dimensional structure or the pores existing in the partition wall, The contact property between the accumulated particulates and the oxidation catalyst is improved, and an exhaust gas filter capable of burning and removing particulates at a lower exhaust gas temperature can be manufactured.

三次元構造体の隔壁には非常に多くの細孔が存在するためそのまま水溶液と接触させても細孔内の気体が押出されないまま留まってしまい、気体が留まってしまった空間には水
溶液が充填されず、言い換えれば充填されない隔壁の表面は水溶液で濡れないことになり酸化触媒を均一に担持することは実現できない。このような理由から減圧操作することは非常に重要な製造プロセスとなる。
Since there are so many pores in the partition walls of the three-dimensional structure, the gas inside the pores remains unextruded even if it is brought into contact with the aqueous solution as it is, and the space where the gas has remained is filled with the aqueous solution. In other words, the surface of the partition wall that is not filled does not get wet with the aqueous solution, and it is impossible to uniformly support the oxidation catalyst. For this reason, the decompression operation is a very important manufacturing process.

また、触媒を三次元構造体に添着させた後、三次元構造体を吸湿性材料と接触させて、余剰な水溶液を除去することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   In addition, the present invention provides a method for producing an exhaust gas purification filter, wherein after adding a catalyst to a three-dimensional structure, the three-dimensional structure is brought into contact with a hygroscopic material to remove excess aqueous solution.

この構成によって、三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内に浸透した金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを溶解させた水溶液を均一に除去することによって均一に酸化触媒を担持することができるようになり、堆積したパティキュレートと酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。   With this configuration, an aqueous solution in which the metal salt that has permeated into the surface of the partition walls of the three-dimensional structure and the pores in the partition walls and the alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate is dissolved is uniform. An exhaust gas filter that can uniformly support an oxidation catalyst by removing it, improves the contact between the deposited particulate and the oxidation catalyst, and burns and removes the particulate at a lower exhaust gas temperature. Can be manufactured.

一般的に余剰液の除去方法としてエアブローなどが挙げられるが、エアブローで余剰な水溶液を除去すると、三次元構造体に保持されている水溶液の一部がエアへと蒸発し、三次元構造体の部分的な乾燥が進行する。部分的な乾燥が進行すると乾燥した部分に水溶液が移動するためそれに伴って水溶液中の金属塩も移動し、結局、三次元構造体への金属の担持ムラが生じる。排ガスが均等に排ガス浄化フィルタ内に流入したとしても、排ガス浄化フィルタ内の触媒の担持にムラが存在する場合、パティキュレートの燃焼が不均一になり、燃焼不十分な箇所においてはパティキュレートが目詰まりし、排ガス浄化フィルタの圧力損失が上昇したり、最悪は溶損したりする恐れがある。   Generally, the excess liquid can be removed by air blow or the like. However, when the excess aqueous solution is removed by air blow, a part of the aqueous solution held in the three-dimensional structure evaporates to air, and the three-dimensional structure Partial drying proceeds. As the partial drying proceeds, the aqueous solution moves to the dried portion, so that the metal salt in the aqueous solution also moves, resulting in uneven support of the metal on the three-dimensional structure. Even if the exhaust gas flows evenly into the exhaust gas purification filter, if there is unevenness in the catalyst support in the exhaust gas purification filter, the combustion of the particulates becomes non-uniform, and the particulates are noticeable in places where the combustion is insufficient. There is a risk of clogging, increasing the pressure loss of the exhaust gas purification filter, or in the worst case melting.

こういったパティキュレートの不均一な燃焼を防止するために三次元構造体には均一に触媒成分の金属を担持する必要が有る。金属塩を含む水溶液が浸透した三次元構造体を吸湿性材料と接触させることにより、部分的な乾燥を防止しながら余剰の水溶液を三次元構造体から吸湿性材料へと移動させることができる。吸湿性材料としては、不織布などを用いることができる。   In order to prevent such non-uniform combustion of the particulates, the three-dimensional structure needs to carry the catalyst component metal uniformly. By bringing the three-dimensional structure infiltrated with the aqueous solution containing the metal salt into contact with the hygroscopic material, it is possible to move the excess aqueous solution from the three-dimensional structure to the hygroscopic material while preventing partial drying. A nonwoven fabric etc. can be used as a hygroscopic material.

また、触媒を三次元構造体に添着させた後、三次元構造体に遠心力を加えることによって、余剰な水溶液を除去することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   In addition, the present invention provides a method for manufacturing an exhaust gas purification filter, in which excess aqueous solution is removed by applying a centrifugal force to a three-dimensional structure after the catalyst is attached to the three-dimensional structure.

この構成によって、三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内に浸透した金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを溶解させた水溶液を均一に除去することによって均一に酸化触媒を担持することができるようになり、堆積したパティキュレートと酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。   With this configuration, an aqueous solution in which the metal salt that has permeated into the surface of the partition walls of the three-dimensional structure and the pores in the partition walls and the alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate is dissolved is uniform. An exhaust gas filter that can uniformly support an oxidation catalyst by removing it, improves the contact between the deposited particulate and the oxidation catalyst, and burns and removes the particulate at a lower exhaust gas temperature. Can be manufactured.

三次元構造体の隔壁の表面や隔壁に存在する細孔内に浸透した水溶液に直接遠心力が加えることによって水溶液がバルクとして三次元構造体の外に押出されるため、蒸発を防止し部分的な乾燥をさせることなく三次元構造体から余剰の水溶液を除去することが可能になる。なお、三次元構造体から余剰の水溶液を遠心力によって除去し、さらに三次元構造体を吸湿性材料と接触させることで余剰液を完全に除去しても良い。   Since the aqueous solution is extruded out of the 3D structure as a bulk by directly applying centrifugal force to the aqueous solution that has penetrated into the surface of the 3D structure partition walls and pores existing in the partition walls, partial evaporation is prevented. Therefore, it is possible to remove the excess aqueous solution from the three-dimensional structure without drying. Note that the excess solution may be completely removed by removing the excess aqueous solution from the three-dimensional structure by centrifugal force, and further bringing the three-dimensional structure into contact with the hygroscopic material.

また、触媒を三次元構造体に添着させた後、余剰な水溶液を除去し、凍結乾燥することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   Further, the present invention provides a method for manufacturing an exhaust gas purification filter, wherein after adding a catalyst to a three-dimensional structure, an excess aqueous solution is removed and freeze-dried.

この構成によって、三次元構造体に保持された水溶液を凍結させた後、三次元構造体の周囲を減圧することによって凍結した水溶液が、固体状態から気体状態へと昇華しながら
乾燥するため、三次元構造体の部分的な乾燥を防止し、乾燥時の触媒成分の移動を抑制することができ、より均一に触媒を担持することができるようになり、堆積したパティキュレートと酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。
With this configuration, after freezing the aqueous solution held in the three-dimensional structure, the aqueous solution frozen by depressurizing the surroundings of the three-dimensional structure is dried while sublimating from the solid state to the gaseous state. Prevents partial drying of the original structure, suppresses the movement of catalyst components during drying, makes it possible to carry the catalyst more uniformly, and contacts the deposited particulates with the oxidation catalyst. Thus, it becomes possible to manufacture an exhaust gas filter capable of burning and removing particulates at a lower exhaust gas temperature.

フィルタを凍結させる手段としては、真空凍結乾燥装置などを用い、減圧して溶媒を気化させることでその際に奪われる気化熱によりよって三次元構造体及び保持された水溶液を凍結させることができる。   As a means for freezing the filter, the three-dimensional structure and the retained aqueous solution can be frozen by the heat of vaporization taken away by vaporizing the solvent by reducing the pressure using a vacuum freeze-drying apparatus or the like.

また、凍結乾燥する際、乾燥前に液体窒素に浸漬させ、予め三次元構造体を凍結させ、減圧乾燥することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。   Moreover, when freeze-drying, the exhaust gas purification filter manufacturing method is characterized in that the three-dimensional structure is frozen in advance and dried under reduced pressure before being dried.

この構成によって、瞬間的に三次元構造体を凍結させることができ、三次元構造体に保持される水溶液の蒸発を防止し、それによって乾燥時の触媒成分の移動を抑制することができるようになり、堆積したパティキュレートと酸化触媒との接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができる排ガスフィルタを製造することができるようになる。   With this configuration, the three-dimensional structure can be instantaneously frozen, the evaporation of the aqueous solution held in the three-dimensional structure can be prevented, and thereby the movement of the catalyst component during drying can be suppressed. Thus, the contact between the deposited particulates and the oxidation catalyst is improved, and an exhaust gas filter capable of burning and removing particulates at a lower exhaust gas temperature can be manufactured.

液体窒素はその温度が77K(−196℃)と非常に低温であるため、三次元構造体に保持された金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩の分散液を瞬間的に凍結させるには十分な低温域である。   Since liquid nitrogen has a very low temperature of 77 K (-196 ° C.), a dispersion of a metal salt held in a three-dimensional structure and an alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate This is a low-temperature region sufficient to freeze the water instantaneously.

また、液体窒素は比較的容易かつ安価に入手できるため、製造コストを抑え安価な排ガス浄化フィルタを提供することができる。   Further, since liquid nitrogen can be obtained relatively easily and inexpensively, it is possible to provide an inexpensive exhaust gas purification filter with reduced manufacturing costs.

また、三次元構造体内に液体窒素を注ぎ込んだり、液体窒素内に三次元構造体を投入したりと、比較的容易な方法で三次元構造体に保持された金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩の分散液を瞬間的に凍結させることができる。   Also, by pouring liquid nitrogen into the three-dimensional structure or putting the three-dimensional structure into the liquid nitrogen, a metal salt held in the three-dimensional structure by a relatively easy method, and an alkali metal sulfate And / or the alkaline earth metal sulfate dispersion can be frozen instantly.

なお、低温な液体や気体であればどんなものでも適用可能で、液体窒素(温度は77K)、液体酸素(温度は90K)、液体アルゴン(温度は87K)、液体水素(温度は20K)、ドライアイスとエチルアルコールやドライアイスとエチルエーテルなどから得られる低温液体やドライアイスなどの冷温固体で冷却した空気や冷凍サイクルで得た冷却空気やペルチェ素子で得た冷却空気やボルテック効果を利用した冷却空気を用いても良い。ここでいう低温とは−20℃(253K)程度以下のことを言い、これより高いと瞬間的に凍結させることが難しく、また凍結してもすぐに溶けてしまうので好ましくない。   Note that any low temperature liquid or gas can be applied, such as liquid nitrogen (temperature is 77K), liquid oxygen (temperature is 90K), liquid argon (temperature is 87K), liquid hydrogen (temperature is 20K), dry Cooling using low-temperature liquid obtained from ice and ethyl alcohol, dry ice and ethyl ether, air cooled by a cold solid such as dry ice, cooling air obtained by a refrigeration cycle, cooling air obtained by a Peltier device, or vortex effect cooling Air may be used. The term “low temperature” as used herein means about −20 ° C. (253K) or less, and if it is higher than this, it is difficult to instantly freeze, and even if it is frozen, it melts immediately, which is not preferable.

また、排ガス流路の上流側に酸化触媒ハニカムを備え、下流側に上記排ガス浄化フィルタを備えた構成によって、酸化触媒ハニカムに担持された酸化触媒の効果によってパティキュレートに含まれる揮発成分が燃焼除去され、上記排ガス浄化フィルタと組み合せることによって、非常に高いパティキュレート浄化能力を発揮できる。ここで、パティキュレートは、未燃の燃料や潤滑油由来の揮発成分と、固体成分であるスートで構成されており、揮発成分はスートに吸着や凝集した形で存在したり、そのままの状態で排ガス中に存在したりしており、酸化触媒ハニカムと排ガス浄化フィルタとを組み合せて使用することで様々な状態のパティキュレートを燃焼除去することが可能になる。   In addition, an oxidization catalyst honeycomb is provided on the upstream side of the exhaust gas flow path, and the exhaust gas purification filter is provided on the downstream side, so that the volatile components contained in the particulates are burned and removed by the effect of the oxidation catalyst supported on the oxidation catalyst honeycomb. In combination with the exhaust gas purification filter, a very high particulate purification ability can be exhibited. Here, the particulate is composed of volatile components derived from unburned fuel and lubricating oil and soot that is a solid component, and the volatile components are present in an adsorbed or agglomerated form in the soot. It exists in the exhaust gas, and it becomes possible to burn and remove particulates in various states by using the oxidation catalyst honeycomb and the exhaust gas purification filter in combination.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態)
本発明の排ガス浄化触媒は、金属酸化物と、アルカリ金属および/またはアルカリ土類
金属の硫酸塩と、シリカで構成した排ガス浄化触媒である。
(Embodiment)
The exhaust gas purification catalyst of the present invention is an exhaust gas purification catalyst composed of a metal oxide, an alkali metal and / or alkaline earth metal sulfate, and silica.

金属酸化物としては、銅を含んだもの、バナジウムあるいはモリブデンを含んだもの、銅とバナジウムの両方を含んだもの、銅とモリブデンの両方を含んだものが挙げられる。   Examples of the metal oxide include one containing copper, one containing vanadium or molybdenum, one containing both copper and vanadium, and one containing both copper and molybdenum.

銅とバナジウムの両方を含んだものの場合、銅の一部を、あるいはバナジウムの一部をリチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ストロンチウム、セシウム、バリウム、モリブデン、タングステンのいずれか一つ以上と置換しても同様の触媒活性が得られる。置換する割合としては、銅に対して0.001〜0.3%であり、0.001%より小さくなると、一部の結晶構造を崩して、原子間の酸素の出入りが促進される効果が無くなるため、効率的にパティキュレートに酸素を与えて酸化させることができなくなる。また、0.3%より大きくすると、触媒の結晶構造が完全に崩れてしまうため触媒活性が低下してしまう。   In the case of containing both copper and vanadium, a part of copper or a part of vanadium is lithium, sodium, magnesium, potassium, calcium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc, strontium, cesium, barium The same catalytic activity can be obtained by substituting any one or more of molybdenum, tungsten and tungsten. The substitution ratio is 0.001 to 0.3% with respect to copper, and if it becomes smaller than 0.001%, the effect of accelerating the entry / exit of oxygen between atoms by breaking some crystal structures. Therefore, it becomes impossible to efficiently oxidize the particulates with oxygen. On the other hand, if it exceeds 0.3%, the crystal structure of the catalyst is completely destroyed, so that the catalytic activity is lowered.

銅とモリブデンの両方を含んだものの場合についても、銅の一部を、あるいはモリブデンの一部をリチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ストロンチウム、セシウム、バリウム、タングステンのいずれか一つ以上と置換しても同様の触媒活性が得られる。置換する割合としては、銅に対して0.001〜0.3%であり、0.001%より小さくなると、一部の結晶構造を崩して、原子間の酸素の出入りが促進される効果が無くなるため、効率的にパティキュレートに酸素を与えて酸化させることができなくなる。また、0.3%より大きくすると、触媒の結晶構造が完全に崩れてしまうため触媒活性が低下してしまう。   In the case of containing both copper and molybdenum, a part of copper or a part of molybdenum is lithium, sodium, magnesium, potassium, calcium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc, strontium, cesium. The same catalytic activity can be obtained by substituting one or more of barium and tungsten. The substitution ratio is 0.001 to 0.3% with respect to copper, and if it becomes smaller than 0.001%, the effect of accelerating the entry / exit of oxygen between atoms by breaking some crystal structures. Therefore, it becomes impossible to efficiently oxidize the particulates with oxygen. On the other hand, if it exceeds 0.3%, the crystal structure of the catalyst is completely destroyed, so that the catalytic activity is lowered.

アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムが挙げられる。その中でも、セシウムを選択するとパティキュレートの触媒燃焼活性が最も高くなる。リチウム、ナトリウム、カリウムに関してはほぼ同等の触媒燃焼活性が得られる。また、アルカリ金属の硫酸塩を選択することによって、硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物等に比べて熱的に最も安定で高い耐熱性を有し、かつ硫黄酸化物による耐被毒性に優れた硫酸塩を使用することで、パティキュレートの燃焼に対して高い触媒活性を維持することができるようになる。   Examples of the alkali metal include lithium, sodium, potassium, and cesium. Among these, when cesium is selected, the catalytic combustion activity of the particulates becomes the highest. Almost the same catalytic combustion activity can be obtained for lithium, sodium and potassium. In addition, by selecting an alkali metal sulfate, it has the highest thermal stability and heat resistance compared to nitrate, acetate, carbonate, chloride, etc., and excellent resistance to sulfur oxides. By using the sulfate, high catalytic activity can be maintained for particulate combustion.

アルカリ土類金属としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウムが挙げられる。これらのいずれを用いてもほぼ同等の触媒燃焼活性が得られる。また、アルカリ土類金属の硫酸塩を選択することによって、硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物等に比べて熱的に最も安定で高い耐熱性を有し、かつ硫黄酸化物による耐被毒性に優れた硫酸塩を使用することで、パティキュレートの燃焼に対して高い触媒活性を維持することができるようになる。   Examples of the alkaline earth metal include calcium, strontium, and barium. Even if any of these is used, substantially the same catalytic combustion activity can be obtained. In addition, by selecting alkaline earth metal sulfate, it is the most thermally stable and highly heat resistant compared to nitrate, acetate, carbonate, chloride, etc. By using a sulfate superior to the above, it becomes possible to maintain a high catalytic activity against particulate combustion.

シリカとしては、シリカゾル、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、シリケート化合物の加水分解物などが挙げられる。シリケート化合物としては、テトラエトキシシランおよびその重合体であるメトキシポリシロキサン、エトキシポリシロキサン、ブトキシポリシロキサン、リチウムシリケートなどが挙げられる。   Examples of the silica include silica sol, sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, and a hydrolyzate of a silicate compound. Examples of the silicate compound include tetraethoxysilane and its polymer methoxypolysiloxane, ethoxypolysiloxane, butoxypolysiloxane, and lithium silicate.

シリカの粒子径としては、平均粒子径で1μm以下のシリカであれば、例えばDPFの細孔内(平均細孔径が約20μm程度)にもシリカを分散させて均一に担持することができるようになり、確実にシリカが触媒とフィルタ材料との中間層となるので、触媒とフィルタ材料が反応することによって生じる触媒活性の低下を抑制することが可能になる。   As for the silica particle diameter, if the average particle diameter is 1 μm or less, for example, the silica can be dispersed and uniformly supported in the pores of the DPF (average pore diameter is about 20 μm). Thus, since the silica is surely an intermediate layer between the catalyst and the filter material, it is possible to suppress a decrease in the catalyst activity caused by the reaction between the catalyst and the filter material.

また、シリカの含有量としては、排ガス浄化触媒に対しての0.1〜6mol%の範囲となるように調製することが好ましく、少なすぎると触媒活性および耐熱性を向上させる効果が得られず、また触媒担体としても機能しない。逆に多すぎると、金属酸化物、複合
金属酸化物、硫酸塩による触媒作用を阻害したり、フィルタに担持する場合はフィルタの圧損を必要以上に上昇させたりしまうので好ましくない。
Further, the silica content is preferably adjusted to be in the range of 0.1 to 6 mol% with respect to the exhaust gas purification catalyst, and if it is too small, the effect of improving the catalyst activity and heat resistance cannot be obtained. Also, it does not function as a catalyst carrier. On the other hand, when the amount is too large, the catalytic action by the metal oxide, the composite metal oxide, and the sulfate is inhibited, and when supported on the filter, the pressure loss of the filter is increased more than necessary.

さらに、金属酸化物と、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩と、シリカで構成した排ガス浄化触媒に貴金属を加えても良い。   Furthermore, a noble metal may be added to an exhaust gas purification catalyst composed of a metal oxide, an alkali metal and / or alkaline earth metal sulfate, and silica.

貴金属はその表面に吸着した酸素分子を解離させる作用を有し、パティキュレートのみならず排ガス中のガス成分を強く酸化させる活性酸素原子を生成させることができる。しかしながら、貴金属は生成した活性酸素原子との親和性が高いため、反応性の高い活性酸素原子を生成しても貴金属表面に貯めてしまう欠点があるが、活性酸素原子との親和性の低い金属酸化物が貴金属近傍に共存することによって貴金属で生成した活性酸素原子を効率良くパティキュレートへ与えて酸化させることができるようになる。   The noble metal has an action of dissociating oxygen molecules adsorbed on its surface, and can generate active oxygen atoms that strongly oxidize not only particulates but also gas components in exhaust gas. However, since noble metals have a high affinity with the generated active oxygen atoms, there is a disadvantage that even if active oxygen atoms with high reactivity are generated, they are stored on the surface of the noble metal, but a metal with a low affinity with active oxygen atoms. When the oxide coexists in the vicinity of the noble metal, active oxygen atoms generated from the noble metal can be efficiently applied to the particulates and oxidized.

貴金属としては、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金が挙げられる。これらのいずれを用いても同様の触媒活性向上が期待できる。なお、ルテニウムやオスミウムを用いても同様の触媒活性が得られるが、高価なため現実的には使用しにくい。   Examples of the noble metal include rhodium, palladium, iridium, and platinum. Even if any of these is used, the same catalytic activity improvement can be expected. In addition, although the same catalytic activity can be obtained even if ruthenium or osmium is used, it is practically difficult to use because it is expensive.

また、貴金属の添加量としては、金属酸化物:貴金属のモル比で30:1〜10:1が好ましい。30:1より少なくなると、貴金属の添加による触媒活性向上の効果が無くなり、10:1よりも多くなると、金属酸化物の触媒活性が阻害されるので好ましくない。   Further, the addition amount of the noble metal is preferably 30: 1 to 10: 1 in terms of a metal oxide: noble metal molar ratio. When the ratio is less than 30: 1, the effect of improving the catalytic activity due to the addition of the noble metal is lost, and when the ratio is more than 10: 1, the catalytic activity of the metal oxide is hindered.

排ガス浄化触媒の製造方法としては、金属酸化物の原料となる金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを溶解させた溶液にシリカを含浸し、凍結乾燥後、酸化雰囲気下で加熱処理すると、パティキュレートに対して最も活性の高い排ガス浄化触媒を得ることができる。   As a method for producing an exhaust gas purification catalyst, silica is impregnated in a solution in which a metal salt that is a raw material of a metal oxide and an alkali metal sulfate and / or an alkaline earth metal sulfate is dissolved, and after freeze-drying When the heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere, an exhaust gas purification catalyst having the highest activity with respect to particulates can be obtained.

金属酸化物の原料となる金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを溶解させた溶液を用いることで、シリカ表面に高分散した状態で触媒成分を添着させることができる。   By using a solution in which a metal salt used as a raw material of a metal oxide and an alkali metal sulfate and / or an alkaline earth metal sulfate is dissolved, the catalyst component is attached in a highly dispersed state on the silica surface. be able to.

金属酸化物粒子やアルカリ金属硫酸塩粒子および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩粒子をシリカに添着させても良いが、触媒活性を向上させるために触媒粒子を微粉砕しなければならないし、また、微粉化した種々の粒子同士を均一混合しなければならないのに対して、種々の金属の塩を水溶液として溶解することができれば非常に均一な水溶液となり、結果としてシリカ表面に均一に添着することが可能になる。   Metal oxide particles, alkali metal sulfate particles and / or alkaline earth metal sulfate particles may be impregnated with silica, but the catalyst particles must be finely pulverized to improve the catalytic activity, and In contrast to the various finely divided particles that must be uniformly mixed, if various metal salts can be dissolved as an aqueous solution, the resulting solution will be a very uniform aqueous solution, resulting in uniform adhesion to the silica surface. Is possible.

さらにシリカ表面に触媒成分を均一に添着させた後、凍結乾燥をすることによってシリカ表面に触媒成分を均一に添着した状態を保持することができる。   Furthermore, after the catalyst component is uniformly attached to the silica surface, freeze-drying can maintain the state where the catalyst component is uniformly attached to the silica surface.

凍結乾燥においては、触媒成分を分散させた溶液を一旦固化し、固体状態から気体状態へと昇華しながら乾燥するため、部分的な乾燥を防止し、シリカ表面における乾燥時の触媒成分の移動を抑制することができ、より均一に触媒成分をシリカ表面に担持することができるようになり、得られた排ガス浄化触媒とパティキュレートとの接触性が向上し、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができるようになる。   In lyophilization, the catalyst component-dispersed solution is once solidified and dried while sublimating from the solid state to the gaseous state, preventing partial drying and allowing the catalyst component to move on the silica surface during drying. The catalyst component can be more uniformly supported on the silica surface, the contact between the obtained exhaust gas purification catalyst and the particulate is improved, and the particulate is burned at a lower exhaust gas temperature. Can be removed.

こうしてシリカ表面に触媒を均一に添着した状態を保持した状態で乾燥されたものを酸化雰囲気下で加熱処理することで、シリカ表面に種々の触媒成分を均一に担持することができるようになる。   By subjecting the dried product in a state where the catalyst is uniformly attached to the silica surface to a heat treatment in an oxidizing atmosphere, various catalyst components can be uniformly supported on the silica surface.

また、加熱処理温度としては、700〜900℃が最も高い触媒活性と耐熱性を発揮さ
せることができる。ディーゼル排ガス浄化触媒は、実際の使用条件ではその近傍温度がまれに600℃程度に達することがあり、700℃以下の加熱処理では、使用中に触媒組成などが変化し、活性が低下する虞があるので好ましくない。逆に、900℃以上の高温で処理する場合、触媒自体の活性が低下したり、触媒を担持するセラミックスなどに損傷を与えたりする虞があるので好ましくない。
Moreover, as heat processing temperature, 700-900 degreeC can exhibit the highest catalyst activity and heat resistance. Diesel exhaust gas purification catalysts may rarely reach temperatures of around 600 ° C under actual use conditions, and heat treatment at 700 ° C or less may change the catalyst composition during use and reduce activity. This is not preferable. On the contrary, when the treatment is performed at a high temperature of 900 ° C. or higher, the activity of the catalyst itself may be lowered, or the ceramic supporting the catalyst may be damaged, which is not preferable.

排ガス浄化フィルタとして使用する多孔質材料からなる隔壁によって区画された排ガス流路となる複数のセルを有する三次元構造体の材料としては、コージェライト、炭化珪素、ステンレスの内のいずれか一つ以上であれば特に本発明の効果に差は生じない。また、多孔質材料からなる隔壁によって区画された排ガス流路となる複数のセルを有する三次元構造体の気孔構造としては、コージェライト製DPFや、炭化珪素製DPFでも良いし、連通した気孔を有する発泡金属製DPFや金属繊維製DPFなどでも良い。   As a material of the three-dimensional structure having a plurality of cells serving as exhaust gas passages partitioned by a partition made of a porous material used as an exhaust gas purification filter, any one or more of cordierite, silicon carbide, and stainless steel is used. If so, there is no difference in the effect of the present invention. Further, the pore structure of the three-dimensional structure having a plurality of cells serving as exhaust gas flow passages partitioned by partition walls made of a porous material may be cordierite DPF or silicon carbide DPF, It may be a foam metal DPF or a metal fiber DPF.

また、排ガス浄化フィルタの隔壁が有する細孔を制御する方法としては、排ガス浄化触媒の担持量や担持密度を調整することによって細孔を制御しても良いし、DPF製造の原料である骨材や造孔材の種類、粒子径、配合割合を調整することによって細孔制御したものでも良く、重要なことは三次元構造体の隔壁及び/または隔壁に存在する細孔内の壁面に排ガス浄化触媒を担持した際に形成される排ガス浄化フィルタが有する細孔が制御されているかどうかである。   As a method for controlling the pores of the partition walls of the exhaust gas purification filter, the pores may be controlled by adjusting the amount and density of the exhaust gas purification catalyst supported, or the aggregate that is the raw material for DPF production It is also possible to control the pores by adjusting the type, particle size, and mixing ratio of the pore former, and what is important is the purification of the exhaust gas on the partition walls of the three-dimensional structure and / or the walls in the pores existing in the partition walls. Whether or not the pores of the exhaust gas purification filter formed when the catalyst is supported is controlled.

なお、排ガス浄化フィルタの隔壁が有する細孔径は、水銀圧入式細孔分布測定装置により測定することができる。   The pore diameter of the partition wall of the exhaust gas purification filter can be measured by a mercury intrusion pore distribution measuring device.

以下、本発明の実施例を説明する。   Examples of the present invention will be described below.

(実施例1)
コージェライト片をシリカゾル(シリカの濃度2wt%、粒子径10〜20nm)に含浸し、コージェライト片が有する細孔に保持された気泡及び含浸液に保持された気泡を除去するために減圧装置内で10kPaまで減圧し、5分間保持した。次に、含浸液からコージェライト片を引き上げ、余剰なシリカゾルを吸水シートに押し当てて除去した。これを液体窒素に浸して凍結させ、真空乾燥機で減圧しながら24時間乾燥させた。次に電気炉で、大気雰囲気下、700℃、5時間の加熱処理を行い、シリカ被覆コージェライト片を作製した。被覆されたシリカはコージェライト片に対して0.9wt%だった。
Example 1
A cordierite piece is impregnated in silica sol (silica concentration 2 wt%, particle diameter 10-20 nm), and the inside of the decompression device is used to remove the bubbles held in the pores of the cordierite piece and the bubbles held in the impregnation liquid. The pressure was reduced to 10 kPa and held for 5 minutes. Next, the cordierite piece was pulled up from the impregnating solution, and excess silica sol was removed by pressing against the water absorbent sheet. This was immersed in liquid nitrogen, frozen, and dried for 24 hours while reducing the pressure with a vacuum dryer. Next, heat treatment was performed in an electric furnace at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to produce a silica-coated cordierite piece. The coated silica was 0.9 wt% with respect to the cordierite pieces.

一方で、硫酸銅と、酸化硫酸バナジウムと、硫酸セシウムとをイオン交換水に溶解させ、触媒水溶液を調製した。このとき各成分の重量濃度は、硫酸銅が7.0wt%、酸化硫酸バナジウムが11.7wt%、硫酸セシウムが20.5wt%である。   On the other hand, copper sulfate, vanadium oxide sulfate, and cesium sulfate were dissolved in ion exchange water to prepare an aqueous catalyst solution. At this time, the weight concentration of each component is 7.0 wt% for copper sulfate, 11.7 wt% for vanadium oxide sulfate, and 20.5 wt% for cesium sulfate.

上記で作製したシリカ被覆コージェライト片を、触媒水溶液に含浸し、コージェライト片が有する細孔に保持された気泡及び含浸液に保持された気泡を除去するために減圧装置内で10kPaまで減圧し、5分間保持した。次に、含浸液からコージェライト片を引き上げ、余剰な水溶液を吸水シートに押し当てて除去した。これを液体窒素に浸して凍結させ、真空乾燥機で減圧しながら24時間乾燥させた。次に電気炉で、大気雰囲気下、700℃、5時間の加熱処理を行い、触媒担持シリカ被覆コージェライト片を作製した。担持された触媒はコージェライト片に対して19.8wt%だった。   The silica-coated cordierite pieces prepared above are impregnated with an aqueous catalyst solution, and the pressure is reduced to 10 kPa in a decompression device in order to remove the bubbles held in the pores of the cordierite pieces and the bubbles held in the impregnation liquid. Hold for 5 minutes. Next, the cordierite piece was pulled up from the impregnating solution, and the excess aqueous solution was pressed against the water absorbent sheet and removed. This was immersed in liquid nitrogen, frozen, and dried for 24 hours while reducing the pressure with a vacuum dryer. Next, heat treatment was performed in an electric furnace at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to produce a catalyst-supported silica-coated cordierite piece. The supported catalyst was 19.8 wt% with respect to the cordierite piece.

(実施例2)
シリカゾル(シリカの濃度4wt%)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、触媒担持シリカ被覆コージェライト片を作製した。被覆されたシリカと担持された触媒は
、コージェライト片の重量に対してそれぞれ1.8wt%と19.7wt%だった。
(Example 2)
A catalyst-supported silica-coated cordierite piece was produced in the same manner as in Example 1 except that the silica sol (silica concentration: 4 wt%) was changed. The coated silica and supported catalyst were 1.8 wt% and 19.7 wt%, respectively, based on the weight of the cordierite pieces.

(実施例3)
シリカゾル(シリカの濃度12wt%)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、触媒担持シリカ被覆コージェライト片を作製した。被覆されたシリカと担持された触媒は、コージェライト片に対してそれぞれ5.8wt%と18.2wt%だった。
(Example 3)
A catalyst-supported silica-coated cordierite piece was produced in the same manner as in Example 1 except that the silica sol (silica concentration: 12 wt%) was changed. The coated silica and the supported catalyst were 5.8 wt% and 18.2 wt%, respectively, with respect to the cordierite pieces.

(実施例4)
シリカゾル(シリカの濃度28wt%)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、触媒担持シリカ被覆コージェライト片を作製した。被覆されたシリカと担持された触媒は、コージェライト片に対してそれぞれ13.6wt%と17.3%だった。
Example 4
A catalyst-supported silica-coated cordierite piece was produced in the same manner as in Example 1 except that the silica sol (silica concentration 28 wt%) was changed. The coated silica and supported catalyst were 13.6 wt% and 17.3%, respectively, on cordierite pieces.

(実施例5)
シリカゾル(シリカの濃度40wt%)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、触媒担持シリカ被覆コージェライト片を作製した。被覆されたシリカと担持された触媒は、コージェライト片に対してそれぞれ23.9wt%と15.0wt%だった。
(Example 5)
A catalyst-supported silica-coated cordierite piece was produced in the same manner as in Example 1 except that the silica sol (silica concentration: 40 wt%) was changed. The coated silica and supported catalyst were 23.9 wt% and 15.0 wt%, respectively, with respect to the cordierite pieces.

(比較例1)
実施例1と同様のコージェライト片に白金系触媒(コージェライト単位容積当り1g/L以上)を担持した市販の他社製DPFから切り出したものを比較例1とした。
(Comparative Example 1)
A cordierite piece similar to that in Example 1 was cut out from a commercially available DPF made by carrying a platinum-based catalyst (1 g / L or more per cordierite unit volume) as Comparative Example 1.

(評価例1)
実施例1〜5、比較例1に関して、熱重量分析装置を用いて、次のような性能評価試験を行った。
(Evaluation example 1)
Regarding Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, the following performance evaluation test was performed using a thermogravimetric analyzer.

実施例1〜5、比較例1をそれぞれメノウ乳鉢で粉砕した。得られた粉砕粉末と、模擬パティキュレートとして市販のカーボン粉末とを、重量比で4:1となるよう混合し、さらにメノウ乳鉢で粉砕、混合して、評価試料とした。この試料約10mgを白金製の試料容器に入れ、加熱時の重量変化を観察した。試験条件としては、試料室内に大気を流量100ml/分で流通させ、昇温速度5℃/分で室温から700℃まで昇温した。200℃における重量を初期重量とし、600℃における重量をカーボンが完全燃焼したときの重量として、カーボン残存率を定義した。例として、性能評価試験結果の模式を図1に示す。横軸を温度、縦軸をカーボン残存率として、プロットしている。図1のように、ある温度以上になると急激にカーボンが燃焼し始め、完全燃焼にまで至るという重量と温度の関係を表すプロファイルとなる。図1に示すように、カーボンの10%が燃焼した温度(カーボン残存率が90%のときの温度)をT10と定義し、比較の基準とした。T10の温度が低いほどより低い排ガス温度からカーボンを燃焼させることができるため、触媒の性能が良いことを示している。   Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were each pulverized in an agate mortar. The obtained pulverized powder and a commercially available carbon powder as a simulated particulate were mixed at a weight ratio of 4: 1, and further pulverized and mixed in an agate mortar to obtain an evaluation sample. About 10 mg of this sample was placed in a platinum sample container, and the change in weight during heating was observed. As test conditions, air was circulated in the sample chamber at a flow rate of 100 ml / min, and the temperature was raised from room temperature to 700 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min. The carbon residual ratio was defined by defining the weight at 200 ° C. as the initial weight and the weight at 600 ° C. as the weight when the carbon was completely burned. As an example, a model of the performance evaluation test result is shown in FIG. Plotting is performed with the horizontal axis representing temperature and the vertical axis representing carbon residual ratio. As shown in FIG. 1, when the temperature exceeds a certain temperature, the carbon suddenly starts to burn and reaches a complete combustion, which is a profile representing the relationship between weight and temperature. As shown in FIG. 1, the temperature at which 10% of the carbon burned (the temperature when the carbon residual ratio was 90%) was defined as T10, which was used as a reference for comparison. The lower the temperature of T10, the more the catalyst can be burned from the lower exhaust gas temperature, indicating that the catalyst performance is good.

また、カーボンの90%が燃焼した温度(カーボン残存率が10%のときの温度)をT90と定義し、比較の基準とした。T90の温度が低いほどより低い排ガス温度でカーボンを完全燃焼させることができるため、触媒の性能が良いことを示している。   In addition, the temperature at which 90% of the carbon burned (temperature when the carbon residual ratio was 10%) was defined as T90 and used as a reference for comparison. The lower the T90 temperature, the more the carbon can be burned at a lower exhaust gas temperature, indicating that the catalyst performance is good.

図2には、実施例1〜5、比較例1における初期のT10(初期とは製造直後の状態のことで加熱処理を与えていないもののこと)、および、600℃、100時間の加熱処理を与えた熱負荷後のT10の結果を比較したものを示す。   In FIG. 2, the initial T10 in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 (the initial state is a state immediately after manufacturing, which is not subjected to heat treatment), and heat treatment at 600 ° C. for 100 hours. A comparison of T10 results after a given thermal load is shown.

コージェライト片に白金系触媒を担持した比較例1の初期のT10と比べて、本発明により実施した実施例1〜5の初期のT10は非常に低いものとなり、低温からカーボンを燃焼することができる活性の高い触媒であることが分かった。   Compared with the initial T10 of Comparative Example 1 in which a platinum-based catalyst is supported on a cordierite piece, the initial T10 of Examples 1 to 5 implemented according to the present invention is very low, and carbon can be burned from a low temperature. It was found to be a highly active catalyst.

また、熱負荷後のT10においても、比較例1と比べて実施例1〜5の触媒は低い結果となり熱負荷による劣化後の触媒性能も高いことが分かった。   Moreover, also in T10 after a heat load, compared with the comparative example 1, the catalyst of Examples 1-5 became a low result, and it turned out that the catalyst performance after the deterioration by a heat load is also high.

さらに、実施例1〜5において、シリカの担持量が増えるほど初期のT10と熱負荷後のT10との差が小さくなったことからシリカを添加することによって熱負荷による触媒劣化を抑制できることが分かった。   Furthermore, in Examples 1-5, it turned out that the catalyst deterioration by a heat load can be suppressed by adding a silica, since the difference of T10 of initial stage and T10 after a heat load became small, so that the load of silica increased. It was.

ディーゼル車などに備えられるディーゼル排ガス浄化触媒は、長期間にわたってその性能が維持されることが期待されており、初期および加熱負荷後のいずれにおいても高性能である実施例3〜5の触媒は、特に優秀だと言える。   The diesel exhaust gas purification catalyst provided in a diesel vehicle or the like is expected to maintain its performance over a long period of time, and the catalysts of Examples 3 to 5 having high performance both in the initial stage and after the heating load are It can be said that it is particularly excellent.

図3には、実施例1〜5、比較例1における初期のT90(初期とは製造直後の状態のことで加熱処理を与えていないもののこと)、および、600℃、100時間の加熱処理を与えた熱負荷後のT90の結果を比較したものを示す。   In FIG. 3, the initial T90 in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 (the initial state is the state immediately after manufacturing and the heat treatment is not given) and the heat treatment at 600 ° C. for 100 hours. A comparison of T90 results after a given heat load is shown.

コージェライト片に白金系触媒を担持した比較例1の初期のT90と比べて、本発明により実施した実施例1〜5の初期のT90は非常に低いものとなり、より低い排ガス温度でカーボンを完全燃焼させることができる活性の高い触媒であることが分かった。   Compared with the initial T90 of Comparative Example 1 in which a platinum-based catalyst is supported on a cordierite piece, the initial T90 of Examples 1 to 5 implemented according to the present invention is very low, and carbon is completely discharged at a lower exhaust gas temperature. It was found to be a highly active catalyst that can be combusted.

また、熱負荷後のT90においても、比較例1と比べて実施例1〜5の触媒は低い結果となり熱負荷による劣化後の触媒性能も高いことが分かった。   Moreover, also in T90 after a heat load, compared with the comparative example 1, the catalyst of Examples 1-5 became a low result, and it turned out that the catalyst performance after the deterioration by a heat load is also high.

さらに、実施例1〜5において、シリカの担持量が増えるほど初期のT90と熱負荷後のT90との差が小さくなったことからシリカを添加することによって熱負荷による触媒劣化を抑制できることが分かった。   Further, in Examples 1 to 5, the difference between the initial T90 and the T90 after the heat load became smaller as the silica loading increased, and it was found that the catalyst deterioration due to the heat load can be suppressed by adding silica. It was.

ディーゼル車などに備えられる排ガス浄化触媒を担持した排ガス浄化フィルタは、ディーゼルエンジンから連続的に排出されるパティキュレートを連続的に捕集・酸化燃焼しなければならないため、比較例1のようにT90の値の高い排ガス浄化触媒は、燃焼しきれずに燃え残るパティキュレートが増え続け、結果として排ガス浄化フィルタの圧損を上昇させエンジンに悪影響を及ぼす虞がある。また、パティキュレートを燃焼しきれない場合に、燃料を追加して排ガス温度を強制的に上昇させる排ガス浄化システムにおいても、比較例1のようにT90の値の高い排ガス浄化触媒は多くの燃料を追加しなければならないのに対し、本発明の実施例1〜5に示す排ガス浄化触媒であれば追加する燃料も少なくて済むため、結果として燃費の悪化を最小限に留めることが可能になるので実施例1〜5の触媒は、非常に優れた排ガス浄化触媒だと言える。   Since an exhaust gas purification filter carrying an exhaust gas purification catalyst provided in a diesel vehicle or the like must continuously collect and oxidize and burn particulates continuously discharged from a diesel engine, T90 as in Comparative Example 1 Exhaust gas purification catalysts having a high value of may continue to increase the amount of particulates that remain unburned, resulting in increased pressure loss of the exhaust gas purification filter, which may adversely affect the engine. Further, even in an exhaust gas purification system that forcibly raises the exhaust gas temperature by adding fuel when the particulates cannot be combusted, the exhaust gas purification catalyst having a high T90 value as in Comparative Example 1 consumes a large amount of fuel. In contrast, the exhaust gas purification catalyst shown in the first to fifth embodiments of the present invention requires less fuel to be added, and as a result, deterioration of fuel consumption can be minimized. It can be said that the catalysts of Examples 1 to 5 are very excellent exhaust gas purification catalysts.

(評価例2)
次に、実施例1〜5、比較例1に関して、これらのコージェライト片が有する細孔特性(平均細孔径、細孔容積)に関して水銀圧入法により評価した。
(Evaluation example 2)
Next, regarding Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, the pore characteristics (average pore diameter, pore volume) of these cordierite pieces were evaluated by a mercury intrusion method.

図4には実施例1〜5、比較例1のコージェライト片の隔壁が有する細孔の細孔径に対する相対細孔容積を示したグラフである。ここで相対細孔容積とは、各例におけるコージェライト片が有する細孔の細孔容積を比較例1の全細孔容積で除した値である。実施例1〜5の細孔分布は比較例1の細孔分布と比較して、小さい細孔径が多く、また、比較例1の細孔分布は非常に幅広いものであるのに対して、実施例1〜5の細孔分布は狭く制御できていることが分かる。   FIG. 4 is a graph showing the relative pore volume with respect to the pore diameter of the pores of the cordierite pieces of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1. Here, the relative pore volume is a value obtained by dividing the pore volume of the pores of the cordierite pieces in each example by the total pore volume of Comparative Example 1. Compared with the pore distribution of Comparative Example 1, the pore distributions of Examples 1 to 5 have many small pore diameters, and the pore distribution of Comparative Example 1 is very wide. It can be seen that the pore distributions of Examples 1 to 5 can be controlled narrowly.

次に、実施例6として実施例1と同様の手順で、触媒担持シリカ被覆コージェライト片
を作製し、被覆されたシリカと担持された触媒は、コージェライト片に対してそれぞれ12.9wt%と16.0wt%のものを実施例6とした。
Next, as Example 6, a catalyst-supported silica-coated cordierite piece was prepared in the same procedure as in Example 1, and the coated silica and the supported catalyst were 12.9 wt% with respect to the cordierite piece, respectively. Example 1 was 16.0 wt%.

表1には実施例1〜6、比較例1のコージェライト片の平均細孔径、各例のコージェライト片が有する細孔の細孔容積の全細孔容積に対する割合を表し整理した。   Table 1 shows the average pore diameter of the cordierite pieces of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, and the ratio of the pore volume of the pores of the cordierite pieces of each example to the total pore volume.

また、実施例1〜6、比較例1と同等内容の排ガス浄化フィルタを用意し、実際にディーゼルエンジンから排出される排ガスを流した時の排ガス浄化フィルタにおけるパティキュレートの捕集効率も表1にまとめて整理した。なお、各排ガス浄化フィルタのパティキュレートの捕集効率を求めるために、排気量4.3Lのディーゼルエンジンの排ガスラインに各排ガス浄化フィルタを設置し、エンジン回転数を1,500rpm一定、排ガス温度を450℃一定とした時の、排ガス浄化フィルタの上流と下流の位置におけるパティキュレート濃度をスモークメータを用いて測定した。また、実施例1〜6で使用したDPFは、直径が7.5インチ、高さが8インチ、セル数が1平方インチ当り200セル、壁厚みが305μmのコージェライト製DPFである。また、比較例1で使用したDPFは、直径が7.5インチ、高さが10インチ、セル数が1平方インチ当り300セル、壁厚みが254μmのコージェライト製DPFで、DPFの隔壁表面には酸化触媒である白金をDPF容積1L当り約2gの割合で担持したものである。   Moreover, the exhaust gas purification filter of the same content as Examples 1-6 and the comparative example 1 is prepared, and the particulate collection efficiency in the exhaust gas purification filter when the exhaust gas actually discharged from a diesel engine is flowed is also shown in Table 1. Organized together. In addition, in order to obtain the particulate collection efficiency of each exhaust gas purification filter, each exhaust gas purification filter is installed in the exhaust gas line of a 4.3L diesel engine, the engine speed is kept constant at 1,500 rpm, and the exhaust gas temperature is The particulate concentration at the upstream and downstream positions of the exhaust gas purification filter at a constant 450 ° C. was measured using a smoke meter. The DPF used in Examples 1 to 6 is a cordierite DPF having a diameter of 7.5 inches, a height of 8 inches, a cell number of 200 cells per square inch, and a wall thickness of 305 μm. The DPF used in Comparative Example 1 is a cordierite DPF having a diameter of 7.5 inches, a height of 10 inches, a cell number of 300 cells per square inch, and a wall thickness of 254 μm. Is one in which platinum as an oxidation catalyst is supported at a rate of about 2 g per liter of DPF volume.

排ガス浄化フィルタの隔壁が有する細孔の平均細孔径と排ガス温度が450℃一定の時のパティキュレート捕集効率について着目すると、実施例1〜6に関しては、平均細孔径が小さくなるに従ってパティキュレート捕集効率が上昇していることが分かる。隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内で、排ガス浄化触媒やシリカによって形成された微細構造によって排ガス中のパティキュレートが微細構造へと捕集される確率が向上し、パティキュレート捕集効率が上昇したものと考えられる。排ガス温度が450℃と高い場合には、低い温度の時よりも触媒活性が上がるため、パティキュレート燃焼が促進され、排ガス浄化フィルタにはパティキュレート堆積層が形成されにくい状況にある。実施例1〜6によって、排ガス浄化フィルタにパティキュレート堆積層が形成されない状況においても、排ガス浄化フィルタの隔壁が有する細孔の平均細孔径を適切に制御すればパティキュレート捕集効率を高く維持できることが分かった。また、実施例1のパティキュレート捕集効率が75%であるのに対して、実施例2は83%と高く、平均細孔径が約15μmを境に捕集効率が改善し、さらに実施例3は93%と非常に高い捕集効率になることから、平均細孔径が約10μmを境に最も捕集効率は改善されることが分かった。一方、平均細孔径が5μmの実施例6と、平均細孔径が4μmの実施例4及び5の捕集効率は全て100%となっており、平均細孔径が5μmより小さくする必要は無く、5μm付近まで細孔径を低減すれば捕集効率が最大になることが分かった。   Focusing on the average pore diameter of the pores of the partition walls of the exhaust gas purification filter and the particulate collection efficiency when the exhaust gas temperature is constant at 450 ° C., in Examples 1 to 6, the particulate trapping becomes smaller as the average pore diameter becomes smaller. It can be seen that the collection efficiency has increased. In the pores on the partition wall surface and / or in the partition walls, the fine structure formed by the exhaust gas purification catalyst and silica improves the probability that the particulates in the exhaust gas are collected into the fine structure, and the particulate collection The efficiency is thought to have increased. When the exhaust gas temperature is as high as 450 ° C., the catalytic activity is higher than when the exhaust gas temperature is low, so that particulate combustion is promoted, and the particulate deposition layer is difficult to form on the exhaust gas purification filter. In Examples 1 to 6, even when the particulate deposition layer is not formed on the exhaust gas purification filter, the particulate collection efficiency can be maintained high if the average pore diameter of the pores of the partition walls of the exhaust gas purification filter is appropriately controlled. I understood. In addition, the particulate collection efficiency of Example 1 is 75%, whereas Example 2 is as high as 83%, and the collection efficiency is improved at an average pore diameter of about 15 μm. Since the collection efficiency is as high as 93%, it was found that the collection efficiency was most improved when the average pore diameter was about 10 μm. On the other hand, all of the collection efficiencies of Example 6 having an average pore diameter of 5 μm and Examples 4 and 5 having an average pore diameter of 4 μm are 100%, and it is not necessary to make the average pore diameter smaller than 5 μm. It was found that the collection efficiency was maximized if the pore diameter was reduced to the vicinity.

従って、排ガス浄化フィルタの隔壁が有する細孔の平均細孔径は、5〜15μmの範囲が最も適切な範囲であり、この範囲に細孔径を制御すれば、排ガス浄化フィルタにパティキュレート堆積層が形成されない状況においても、パティキュレート捕集効率を高く維持することが可能になる。   Therefore, the average pore diameter of the pores of the partition walls of the exhaust gas purification filter is the most appropriate range of 5 to 15 μm. If the pore diameter is controlled within this range, a particulate deposition layer is formed on the exhaust gas purification filter. Even in a situation where it is not performed, the particulate collection efficiency can be maintained high.

また、排ガス浄化フィルタにおいて、細孔が有する細孔容積の全細孔容積に対する割合とパティキュレート捕集効率について着目すると、実施例2、3、4のように排ガス浄化フィルタにパティキュレート堆積層が形成されない状況においてもパティキュレート捕集効率を高く維持するためには、5μm未満の細孔の細孔容積が、全細孔容積の50%以下で、かつ、15μmを超える細孔の細孔容積が、全細孔容積の10%以下である必要があることが分かった。5μm未満の細孔が増えて、5μm未満の細孔の細孔容積が、全細孔容積の50%を超えてもパティキュレート捕集効率はそれ以上改善しないのでその必要は無い。また、15μmを超える細孔が増えて、15μmを超える細孔の細孔容積が、全細孔容積の10%を超えるとパティキュレート捕集効率が低下するため好ましくない。   Further, in the exhaust gas purification filter, paying attention to the ratio of the pore volume of the pores to the total pore volume and the particulate collection efficiency, the particulate deposition layer is formed on the exhaust gas purification filter as in Examples 2, 3, and 4. In order to keep the particulate collection efficiency high even in a situation where the pores are not formed, the pore volume of pores less than 5 μm is 50% or less of the total pore volume and more than 15 μm. However, it was found that it was necessary to be 10% or less of the total pore volume. If the number of pores of less than 5 μm increases and the pore volume of the pores of less than 5 μm exceeds 50% of the total pore volume, the particulate collection efficiency does not improve any more, so that is not necessary. Further, if the number of pores exceeding 15 μm increases and the pore volume of pores exceeding 15 μm exceeds 10% of the total pore volume, the particulate collection efficiency decreases, which is not preferable.

比較例1は、実施例1〜6と比較して、平均細孔径が20μmであるにもかかわらず、パティキュレート捕集効率は96%と高い値になった。比較例1で使用されている白金系触媒は、本発明の排ガス浄化触媒とは異なり、排ガス中の窒素酸化物の酸化力を利用してパティキュレートを燃焼しているが、排ガス温度が450℃と高い場合には窒素酸化物の酸化力を利用しにくくなるためパティキュレートを十分に燃焼することができず、パティキュレート堆積層が形成され、それによって捕集効率が高い値になったものと考えられる。ここで、窒素酸化物の酸化力とは、排ガス中の一酸化窒素が白金系触媒によって二酸化窒素になり、生成した二酸化窒素のパティキュレートを酸化する能力のことで、高温になると、熱力学的平衡関係から生成した二酸化窒素が一酸化窒素へと戻ってしまうためパティキュレートを酸化する酸化力は低下傾向を示す。   In Comparative Example 1, the particulate collection efficiency was as high as 96%, although the average pore diameter was 20 μm, compared with Examples 1-6. Unlike the exhaust gas purification catalyst of the present invention, the platinum-based catalyst used in Comparative Example 1 burns particulates using the oxidizing power of nitrogen oxides in the exhaust gas, but the exhaust gas temperature is 450 ° C. If it is too high, it will be difficult to use the oxidizing power of nitrogen oxides, so the particulates cannot be burned sufficiently, and a particulate deposit layer is formed, thereby increasing the collection efficiency. Conceivable. Here, the oxidizing power of nitrogen oxides is the ability of nitric oxide in exhaust gas to be converted to nitrogen dioxide by a platinum-based catalyst and oxidize the generated nitrogen dioxide particulates. Since the nitrogen dioxide generated from the equilibrium relationship returns to nitric oxide, the oxidizing power that oxidizes the particulates tends to decrease.

また、データとしては示さないが、排ガス浄化フィルタの隔壁の厚みが小さくなるほど、排ガス浄化フィルタ自体の圧力損失は下げられるため450μmの壁厚みより小さくなるほど良い。また、データには示さないが、排ガス浄化フィルタの単位断面積当りのセル数が大きいほど排ガスの通気抵抗は大きくなるが、パティキュレートの濾過面積が増大するためパティキュレートと酸化触媒との接触確率が向上し、燃焼除去性能が高まるため、1平方インチ当り100セルよりセル数は大きいほど良い。   Although not shown as data, the smaller the thickness of the partition wall of the exhaust gas purification filter, the lower the pressure loss of the exhaust gas purification filter itself. Although not shown in the data, the larger the number of cells per unit cross-sectional area of the exhaust gas purification filter, the greater the exhaust gas ventilation resistance, but the larger the filtration area of the particulate, the greater the probability of contact between the particulate and the oxidation catalyst. As the number of cells is larger than 100 cells per square inch, it is better.

(評価例3)
次に、実施例3及び比較例1で得た排ガス浄化フィルタを用いて、以下のような排ガス試験を行った。行った排ガス試験を、図5を参照しながら説明する。
(Evaluation example 3)
Next, the following exhaust gas tests were performed using the exhaust gas purification filters obtained in Example 3 and Comparative Example 1. The exhaust gas test conducted will be described with reference to FIG.

排気量4.3Lのディーゼルエンジン1を使用し、ディーゼルエンジン1からの排気ラインには切替え弁2を設けてバイパスライン3と本ライン4の二ラインを設置し、本ライン4側には排ガス浄化フィルタ6を後段に設置した。バイパスライン3側に排気しながらディーゼルエンジン1を1,500rpm、トルク21kgmの条件で1時間作動させて排気を安定させた後、切替え弁2によって排ガス浄化フィルタ6を設置した本ライン4側に排ガスを導入した。   A 4.3L diesel engine 1 is used, a switching valve 2 is provided in the exhaust line from the diesel engine 1, two lines, a bypass line 3 and a main line 4, are installed, and exhaust gas purification is performed on the main line 4 side. The filter 6 was installed in the subsequent stage. After exhausting to the bypass line 3 side, the diesel engine 1 was operated for 1 hour under conditions of 1,500 rpm and a torque of 21 kgm to stabilize the exhaust, and then the exhaust gas was discharged to the main line 4 side where the exhaust gas purification filter 6 was installed by the switching valve 2. Was introduced.

エンジン回転数は1,500rpm一定の状態で、排ガス温度は、排ガス浄化フィルタ6に流入する直前の排ガス温度を熱電対で測定し、280℃から400℃の範囲で5段階と400℃から500℃の範囲で3段階の合計8段階の設定温度を設け、ディーゼルエンジン1への負荷をダイナモで変えていくことで各設定温度を、280℃から400℃の範囲では30℃刻みで、400℃から500℃の範囲では50℃刻みで昇温して排ガス試験を行った。各設定温度の保持時間は、30分間とした。ここで、設定温度の280℃から
500℃は、ディーゼルエンジン1を通常作動させる際に発生する排ガス温度レベルである。排ガス試験中は、圧力センサー7を用いて排ガス浄化フィルタ6上流と下流の位置における静圧を測定し、排ガス浄化フィルタ6の前後の差圧を算出すると共に、排ガス浄化フィルタ6上流と下流の位置におけるパティキュレート濃度をスモークメータ8を用いて測定した。
The engine speed is constant at 1,500 rpm, and the exhaust gas temperature is measured by measuring the exhaust gas temperature just before flowing into the exhaust gas purification filter 6 with a thermocouple, and in five steps from 280 ° C to 400 ° C, and from 400 ° C to 500 ° C. A total of 8 set temperatures in 3 stages are provided. By changing the load on the diesel engine 1 with a dynamo, each set temperature can be set in increments of 30 ° C. from 400 ° C. in the range of 280 ° C. to 400 ° C. In the range of 500 ° C., the exhaust gas test was conducted by raising the temperature in increments of 50 ° C. The holding time for each set temperature was 30 minutes. Here, the set temperature of 280 ° C. to 500 ° C. is an exhaust gas temperature level generated when the diesel engine 1 is normally operated. During the exhaust gas test, the pressure sensor 7 is used to measure the static pressure at the upstream and downstream positions of the exhaust gas purification filter 6 to calculate the differential pressure before and after the exhaust gas purification filter 6 and the upstream and downstream positions of the exhaust gas purification filter 6. The particulate concentration was measured using a smoke meter 8.

排ガスに含まれるパティキュレートが排ガス浄化フィルタ6に捕集されるにつれて、排ガス浄化フィルタ6の前後の差圧が上昇していくが、排ガス温度が上昇するに従って触媒活性が上がるため、捕集されたパティキュレートが燃焼除去されることで差圧が下がる。   As the particulate matter contained in the exhaust gas is collected by the exhaust gas purification filter 6, the differential pressure before and after the exhaust gas purification filter 6 increases. However, as the exhaust gas temperature rises, the catalytic activity increases, so the particulate pressure was collected. The differential pressure decreases as the particulates are burned off.

このような差圧のプロファイルから各温度における単位時間当りの差圧変化率を算出し差圧変化率がゼロとなった時の温度をBPT(Balance Point of Temperature)と定義し、このBPTが低いほど排ガス浄化フィルタ6の触媒活性が高いものとして評価した。また、排ガス浄化フィルタ6の上流と下流の位置で測定したパティキュレート濃度から280℃から500℃全域における平均パティキュレート捕集効率を算出した。また、排ガス試験前後の排ガス浄化フィルタ6の重量を120℃一定の条件で測定し、排ガス浄化フィルタ6に残存しているパティキュレート残存量を算出した。さらに、排ガス浄化フィルタの高温に対する耐久性を確認するために、製造直後の初期状態だけでなく、600℃で100時間熱負荷を電気炉で与えた後の状態におけるBPT及び平均パティキュレート捕集効率も測定した。   By calculating the differential pressure change rate per unit time at each temperature from such a differential pressure profile, the temperature when the differential pressure change rate becomes zero is defined as BPT (Balance Point of Temperature), and this BPT is low. The exhaust gas purification filter 6 was evaluated as having high catalytic activity. In addition, the average particulate collection efficiency in the entire region from 280 ° C. to 500 ° C. was calculated from the particulate concentration measured at the upstream and downstream positions of the exhaust gas purification filter 6. Further, the weight of the exhaust gas purification filter 6 before and after the exhaust gas test was measured under a constant condition of 120 ° C., and the remaining amount of particulates remaining in the exhaust gas purification filter 6 was calculated. Furthermore, in order to confirm the durability of the exhaust gas purification filter to high temperatures, not only the initial state immediately after production but also the BPT and average particulate collection efficiency in a state after applying a heat load at 600 ° C. for 100 hours in an electric furnace Was also measured.

実施例6、比較例2の初期と耐久後のBPT、平均パティキュレート捕集効率と試験後のパティキュレートの残存量を整理し、表2に示す。   Table 2 shows the initial and endurance BPT, average particulate collection efficiency of Example 6 and Comparative Example 2, and the remaining amount of particulate after the test.

パティキュレートに対する触媒活性の指標となるBPTは、製造直後の初期の状態で、実施例3が347℃、比較例1が386℃となり、実施例3は比較例1と比べて39℃も低い値となったことから、より低い排ガス温度からパティキュレートを燃焼除去することができる排ガス浄化フィルタであることが分かった。また、280℃から500℃全域におけるパティキュレートの平均捕集効率の結果は、実施例3が94%、比較例1が92%となり、実施例3のように細孔径を制御することによって高い捕集効率が得られることが分かった。   BPT, which is an index of catalytic activity for particulates, is 347 ° C. in Example 3 and 386 ° C. in Comparative Example 1 in the initial state immediately after production, and Example 3 has a value as low as 39 ° C. compared to Comparative Example 1. Thus, it was found that the exhaust gas purification filter can burn and remove particulates from a lower exhaust gas temperature. In addition, the results of the average collection efficiency of the particulates in the entire region from 280 ° C. to 500 ° C. are 94% for Example 3 and 92% for Comparative Example 1, and high trapping is achieved by controlling the pore diameter as in Example 3. It was found that collection efficiency can be obtained.

また、600℃で100時間熱負荷を与えた後の耐久後の状態におけるBPTは、実施例3が349℃、比較例1が393℃となり、実施例3では初期の状態のBPTと比べて変化していないこと、及び、比較例1と比べて44℃も低い値となったことから、熱に対する耐久性が高い排ガス浄化フィルタであることが分かった。   Further, the BPT in the state after endurance after applying a heat load at 600 ° C. for 100 hours is 349 ° C. in Example 3 and 393 ° C. in Comparative Example 1, and changes in Example 3 as compared with the BPT in the initial state It was found that the filter was an exhaust gas purification filter having high durability against heat because it was not as low as 44 ° C. compared to Comparative Example 1.

さらに、耐久後のパティキュレートの平均捕集効率の結果は、実施例3が95%、比較例1が95%となり、各例共に高い捕集効率であることが分かった。しかしながら、排ガス試験後のパティキュレートの残存量は、実施例3が0.0gであるのに対して、比較例1が3.3gとなっており、比較例1はパティキュレートの堆積層によって捕集効率が高
く維持されていることが明らかになった。
Furthermore, the results of the average collection efficiency of the particulates after endurance were 95% in Example 3 and 95% in Comparative Example 1, and it was found that each example had high collection efficiency. However, the residual amount of particulates after the exhaust gas test is 0.0 g in Example 3, whereas 3.3 g in Comparative Example 1 is captured by the particulate deposition layer. It became clear that the collection efficiency was maintained high.

なお、本発明を開示するに当たっては、排ガス浄化触媒をDPFに担持することによってDPFの隔壁が有する細孔を制御したが、DPF製造の原料である骨材や造孔材の種類、粒子径、配合割合を調整することによって細孔制御したものでも良く、重要なことは三次元構造体の隔壁及び/または隔壁に存在する細孔内の壁面に排ガス浄化触媒を担持した際に形成される排ガス浄化フィルタが有する細孔が制御されているかどうかである。   In disclosing the present invention, the pores of the partition walls of the DPF were controlled by supporting the exhaust gas purification catalyst on the DPF, but the type of aggregate and pore former, the particle diameter, The pores may be controlled by adjusting the mixing ratio, and the important thing is the exhaust gas formed when the exhaust gas purification catalyst is supported on the partition walls of the three-dimensional structure and / or the wall surfaces in the pores existing in the partition walls. Whether or not the pores of the purification filter are controlled.

(評価例4)
次に、実施例3及び比較例1で排ガス試験を実施した排ガス浄化フィルタ6の前段に酸化触媒ハニカム5を配置し、評価例3と同様の排ガス試験(図6参照)を行った。
(Evaluation example 4)
Next, the oxidation catalyst honeycomb 5 was placed in front of the exhaust gas purification filter 6 for which the exhaust gas test was performed in Example 3 and Comparative Example 1, and the exhaust gas test similar to that in Evaluation Example 3 (see FIG. 6) was performed.

なお、本排ガス試験で使用した酸化触媒ハニカム5は、直径が7.5インチ、高さが3インチ、セル数が1平方インチ当り300セル、壁厚みが200μmのコージェライト製ハニカムで、ハニカムの表面には酸化触媒である白金をハニカム容積1L当り約5gの割合で担持したものである。   The oxidation catalyst honeycomb 5 used in this exhaust gas test is a cordierite honeycomb having a diameter of 7.5 inches, a height of 3 inches, a cell number of 300 cells per square inch, and a wall thickness of 200 μm. On the surface, platinum as an oxidation catalyst is supported at a rate of about 5 g per liter of honeycomb volume.

実施例3、比較例1の初期のBPT、280℃から500℃全域における平均パティキュレート捕集効率と試験後のパティキュレートの残存量を整理し、表3に示す。   Table 3 shows the initial BPT of Example 3 and Comparative Example 1, the average particulate collection efficiency in the entire region from 280 ° C. to 500 ° C., and the residual amount of particulates after the test.

パティキュレートに対する触媒活性の指標となるBPTは、製造直後の初期の状態で、実施例3が347℃、比較例1が386℃となり、実施例3は比較例1と比べて39℃も低い値となったことから、より低い排ガス温度からパティキュレートを燃焼除去することができる排ガス浄化フィルタであることが分かった。また、280℃から500℃全域におけるパティキュレートの平均捕集効率の結果は、実施例3が94%、比較例1が92%となり、実施例3のように細孔径を制御することによって高い捕集効率が得られることが分かった。   BPT, which is an index of catalytic activity for particulates, is 347 ° C. in Example 3 and 386 ° C. in Comparative Example 1 in the initial state immediately after production, and Example 3 has a value as low as 39 ° C. compared to Comparative Example 1. Thus, it was found that the exhaust gas purification filter can burn and remove particulates from a lower exhaust gas temperature. In addition, the results of the average collection efficiency of the particulates in the entire region from 280 ° C. to 500 ° C. are 94% for Example 3 and 92% for Comparative Example 1, and high trapping is achieved by controlling the pore diameter as in Example 3. It was found that collection efficiency can be obtained.

また、600℃で100時間熱負荷を与えた後の耐久後の状態におけるBPTは、実施例3が349℃、比較例1が393℃となり、実施例3では初期の状態のBPTと比べて変化していないこと、及び、比較例1と比べて44℃も低い値となったことから、熱に対する耐久性が高い排ガス浄化フィルタであることが分かった。   Further, the BPT in the state after endurance after applying a heat load at 600 ° C. for 100 hours is 349 ° C. in Example 3 and 393 ° C. in Comparative Example 1, and changes in Example 3 as compared with the BPT in the initial state. It was found that the filter was an exhaust gas purification filter having high durability against heat because it was not as low as 44 ° C. compared to Comparative Example 1.

さらに、耐久後のパティキュレートの平均捕集効率の結果は、実施例3が95%、比較例1が95%となり、各例共に高い捕集効率であることが分かった。しかしながら、排ガス試験後のパティキュレートの残存量は、実施例3が0.0gであるのに対して、比較例1が3.3gとなっており、比較例1はパティキュレートの堆積層によって捕集効率が高く維持されていることが明らかになった。   Furthermore, the results of the average collection efficiency of the particulates after endurance were 95% in Example 3 and 95% in Comparative Example 1, and it was found that each example had high collection efficiency. However, the residual amount of particulates after the exhaust gas test is 0.0 g in Example 3, whereas 3.3 g in Comparative Example 1 is captured by the particulate deposition layer. It became clear that the collection efficiency was maintained high.

本発明の排ガス浄化触媒は、より低い排ガス温度でパティキュレートを完全燃焼することができる高い触媒活性を有し、かつ優れた耐熱性を有し、また、排ガス浄化フィルタは
、より低い排ガス温度でパティキュレートを燃焼することができる高い触媒活性や高温の優れた耐久性を有し、パティキュレートの堆積層が消失してもパティキュレートの高い捕集効率を維持するので、非常に有用であり、自動車だけでなく、建設機械、発電機、フォークリフト、耕運機、船舶などの排ガス浄化などにも適用できる。
The exhaust gas purification catalyst of the present invention has a high catalytic activity capable of completely burning particulates at a lower exhaust gas temperature, and has excellent heat resistance, and the exhaust gas purification filter has a lower exhaust gas temperature. It has high catalytic activity capable of burning particulates and excellent durability at high temperatures, and is very useful because it maintains the high particulate collection efficiency even if the particulate deposition layer disappears. It can be applied not only to automobiles but also to purification of exhaust gas from construction machines, generators, forklifts, cultivators, ships, etc.

1 ディーゼルエンジン
2 切替え弁
3 バイパスライン
4 本ライン
5 酸化触媒ハニカム
6 排ガス浄化フィルタ
7 圧力センサー
8 スモークメータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine 2 Switching valve 3 Bypass line 4 This line 5 Oxidation catalyst honeycomb 6 Exhaust gas purification filter 7 Pressure sensor 8 Smoke meter

Claims (17)

多孔質材料からなる隔壁によって区画された排ガス流路となる複数のセルを有する三次元構造体と、隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面に担持された金属酸化物と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩と、シリカとを含む排ガス浄化触媒とを備えた排ガス浄化フィルタにおいて、
排ガス浄化フィルタが有する細孔の内、5μm未満の細孔の細孔容積が、全細孔容積の50%以下で、かつ、15μmを超える細孔の細孔容積が、全細孔容積の10%以下であることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
A three-dimensional structure having a plurality of cells serving as exhaust gas flow passages partitioned by partition walls made of a porous material, and a metal oxide supported on the surfaces of the partition walls and / or the wall surfaces in the pores present in the partition walls, In an exhaust gas purification filter provided with an exhaust gas purification catalyst containing an alkali metal sulfate and / or an alkaline earth metal sulfate and silica,
Among the pores of the exhaust gas purification filter, the pore volume of pores of less than 5 μm is 50% or less of the total pore volume, and the pore volume of pores exceeding 15 μm is 10% of the total pore volume. % Exhaust gas purification filter characterized by being less than or equal to%.
排ガス浄化フィルタが有する細孔は、平均細孔径が5〜15μmの範囲であることを特徴とする請求項1記載の排ガス浄化フィルタ。 The exhaust gas purification filter according to claim 1, wherein the pores of the exhaust gas purification filter have an average pore diameter in the range of 5 to 15 µm. 排ガス浄化フィルタの隔壁の厚みが450μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の排ガス浄化フィルタ。 The exhaust gas purification filter according to claim 1 or 2, wherein the partition wall of the exhaust gas purification filter has a thickness of 450 µm or less. 排ガス浄化フィルタのセル数が1平方インチ当たり100セル以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。 The exhaust gas purification filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of cells of the exhaust gas purification filter is 100 cells or more per square inch. 多孔質材料がコージェライト、炭化珪素、ステンレスの内のいずれか一つ以上の材料であることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。 The exhaust gas purification filter according to any one of claims 1 to 4, wherein the porous material is at least one of cordierite, silicon carbide, and stainless steel. 平均粒子径が1μm以下のシリカを分散させた水溶液を用いて三次元構造体の隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面にシリカを添着させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 The silica is attached to the surfaces of the partition walls of the three-dimensional structure and / or the wall surfaces in the pores existing in the partition walls using an aqueous solution in which silica having an average particle diameter of 1 µm or less is dispersed. 6. A method for producing an exhaust gas purification filter according to any one of 5 above. シリカを三次元構造体に添着させる際、三次元構造体及び水溶液の周囲の雰囲気を減圧することを特徴とする請求項6に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 The method for producing an exhaust gas purification filter according to claim 6, wherein when the silica is attached to the three-dimensional structure, the atmosphere around the three-dimensional structure and the aqueous solution is decompressed. シリカを三次元構造体に添着させた後、三次元構造体を吸湿性材料と接触させて、余剰な水溶液を除去することを特徴とする、請求項6または7に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 The exhaust gas purification filter according to claim 6 or 7, wherein after the silica is attached to the three-dimensional structure, the three-dimensional structure is brought into contact with a hygroscopic material to remove excess aqueous solution. Method. シリカを三次元構造体に添着させた後、三次元構造体に遠心力を加えることによって、余剰な水溶液を除去することを特徴とする請求項6または7に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 The method for producing an exhaust gas purification filter according to claim 6 or 7, wherein after adding silica to the three-dimensional structure, an excessive aqueous solution is removed by applying a centrifugal force to the three-dimensional structure. シリカを三次元構造体に添着させた後、余剰な水溶液を除去し、凍結乾燥することを特徴とする請求項6または7に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 The method for producing an exhaust gas purification filter according to claim 6 or 7, wherein after adding silica to the three-dimensional structure, an excess aqueous solution is removed and freeze-dried. 凍結乾燥する際、乾燥前に液体窒素に浸漬させ、予め三次元構造体を凍結させ、減圧乾燥することを特徴とする請求項10に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 The method for producing an exhaust gas purification filter according to claim 10, wherein when freeze-drying, the three-dimensional structure is frozen in advance and dried under reduced pressure before drying. シリカを三次元構造体に添着させた後、金属塩と、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを、溶解させた触媒水溶液を用いて三次元構造体の隔壁の表面および/または隔壁に存在する細孔内の壁面に触媒を添着させることを特徴とする請求項6乃至11のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 After impregnating silica to the three-dimensional structure, the surface of the partition walls of the three-dimensional structure using an aqueous catalyst solution in which a metal salt and an alkali metal sulfate and / or alkaline earth metal sulfate are dissolved. The method for producing an exhaust gas purification filter according to any one of claims 6 to 11, wherein a catalyst is attached to a wall surface in a pore existing in the partition wall. 触媒を三次元構造体に添着させる際、三次元構造体及び水溶液の周囲の雰囲気を減圧することを特徴とする請求項12に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 13. The method for producing an exhaust gas purification filter according to claim 12, wherein when the catalyst is attached to the three-dimensional structure, the atmosphere around the three-dimensional structure and the aqueous solution is reduced. 触媒を三次元構造体に添着させた後、三次元構造体を吸湿性材料と接触させて、余剰な水溶液を除去することを特徴とする請求項12または13に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 The method for producing an exhaust gas purification filter according to claim 12 or 13, wherein after the catalyst is attached to the three-dimensional structure, the three-dimensional structure is brought into contact with a hygroscopic material to remove excess aqueous solution. . 触媒を三次元構造体に添着させた後、三次元構造体に遠心力を加えることによって、余剰な水溶液を除去することを特徴とする請求項12または13に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 The method for producing an exhaust gas purification filter according to claim 12 or 13, wherein after the catalyst is attached to the three-dimensional structure, an excess aqueous solution is removed by applying a centrifugal force to the three-dimensional structure. 触媒を三次元構造体に添着させた後、余剰な水溶液を除去し、凍結乾燥することを特徴とする請求項12または13に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 The method for producing an exhaust gas purification filter according to claim 12 or 13, wherein after the catalyst is attached to the three-dimensional structure, an excess aqueous solution is removed and freeze-dried. 凍結乾燥する際、乾燥前に液体窒素に浸漬させ、予め三次元構造体を凍結させ、減圧乾燥することを特徴とする請求項16に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。 The method for producing an exhaust gas purification filter according to claim 16, wherein, when freeze-drying, the three-dimensional structure is immersed in liquid nitrogen before drying, and the three-dimensional structure is previously frozen and dried under reduced pressure.
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