JP2013141649A - Catalyst-equipped particulate filter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently advance the combustion of PM (Particulate matter) accumulated on a particulate filter.SOLUTION: A catalyst layer 7 of the exhaust gas passage wall of the filter contains: Zr-Nd complex oxide wherein NdOcontent is 5 mol.% or above and 30 mol.% or below; Zr-Nd-Pr complex oxide wherein PrOcontent is 10 mol.% or above and 35 mol.% or below; and a catalyst metal. The mixing ratio between Zr-Nd complex oxide and Zr-Nd-Pr complex oxide is, by mass, 70:30 to 10:90.

Description

本発明は、エンジンより排出されるパティキュレートを捕集するとともに、捕集したパティキュレートを燃焼除去する触媒を備えた触媒付パティキュレートフィルタに関する。   The present invention relates to a particulate filter with a catalyst provided with a catalyst that collects particulates discharged from an engine and burns and removes the collected particulates.

ディーゼルエンジン等の希薄燃焼エンジンを搭載した自動車の排ガス通路には、排ガス中のパティキュレート(炭素質微粒子等のPM:Particulate matter)を捕集するフィルタが設けられている。このフィルタのPM堆積量が多くなると、フィルタの目詰まりを招く。そのため、フィルタの前後に設けられた圧力センサの圧力差等に基いてPM堆積量を推定し、その堆積量が所定値になった時点で、エンジンの燃料噴射制御(燃料増量や後噴射等)によってフィルタに到達する排ガスの温度を高め、PMを燃焼除去するようにされている。そして、このPMの燃焼を促進するために、フィルタの排ガス通路壁に触媒を担持することが一般に行なわれている。   A filter for collecting particulates (PM: Particulate matter) in exhaust gas is provided in an exhaust gas passage of an automobile equipped with a lean combustion engine such as a diesel engine. When the amount of PM deposited on the filter increases, the filter is clogged. Therefore, the PM accumulation amount is estimated based on the pressure difference of the pressure sensors provided before and after the filter, and when the accumulation amount reaches a predetermined value, engine fuel injection control (fuel increase, post-injection, etc.) Thus, the temperature of the exhaust gas reaching the filter is raised, and PM is burned and removed. In order to promote the combustion of PM, a catalyst is generally carried on the exhaust gas passage wall of the filter.

例えば、特許文献1には、フィルタの排ガス通路壁に、Zrと、Ndと、Ce及びNd以外の希土類金属Rとを含有する複合酸化物に触媒金属を担持させてなる触媒材を設けることが記載されている。また、希土類金属RとしてPrを採用すると、当該複合酸化物は高温雰囲気に晒された後も酸素イオン伝導性を維持すること、優れた酸素吸蔵放出性能を有すること、PMの燃焼に有利であることが同文献に記載されている。   For example, in Patent Document 1, a catalyst material in which a catalyst metal is supported on a composite oxide containing Zr, Nd, and a rare earth metal R other than Ce and Nd is provided on an exhaust gas passage wall of a filter. Have been described. Further, when Pr is employed as the rare earth metal R, the composite oxide is advantageous for maintaining oxygen ion conductivity even after being exposed to a high-temperature atmosphere, having excellent oxygen storage / release performance, and combustion of PM. This is described in the same document.

特開2008−221204号公報JP 2008-221204 A

ところで、従来の触媒付パティキュレートフィルタでは、触媒層表面のPM堆積量が少ないときは、そのPMが比較的効率良く燃焼除去されるが、PM堆積量が多くなると、PMの燃焼除去に時間がかかる傾向がみられる。その理由は、本発明者の実験・研究に基づく知見によれば、次のとおりである。   By the way, in the conventional particulate filter with catalyst, when the amount of PM deposited on the surface of the catalyst layer is small, the PM is combusted and removed relatively efficiently. However, when the amount of PM deposited is large, it takes time for the PM to be removed by combustion. This tendency is seen. The reason is as follows according to findings based on experiments and research by the present inventors.

すなわち、図1のグラフは触媒層に堆積したPMが燃焼していくときのPM残存割合の経時変化を模式的に示す。当初はPMの燃焼が急速に進むが、その急速燃焼域(例えば、PM残存割合が100%から50%なるまでの燃焼前期)を経た後、PMの燃焼が緩慢になる緩慢燃焼域(PM残存割合が50%から0%なるまでの燃焼後期)に移る。この点を以下詳述する。   That is, the graph of FIG. 1 schematically shows a change with time of the PM remaining ratio when PM deposited on the catalyst layer burns. Initially, the combustion of PM proceeds rapidly, but after passing through the rapid combustion region (for example, the first combustion period until the PM remaining ratio becomes 100% to 50%), the PM combustion becomes slow (PM remaining) It shifts to the combustion late stage until the ratio becomes 50% to 0%. This point will be described in detail below.

図2の写真に示すように、燃焼当初はPMがフィルタの表面に担持された触媒層に接触している。このため、例えば触媒層がCe系酸化物粒子やZr系酸化物粒子を含んでいる場合、図3に模式的に示すように、それら酸化物粒子から放出される活性な内部酸素が触媒層に接触しているPMに高活性状態で供給される。その結果、触媒層表面のPMが急速に燃焼していく。   As shown in the photograph of FIG. 2, at the beginning of combustion, PM is in contact with the catalyst layer supported on the surface of the filter. For this reason, for example, when the catalyst layer contains Ce-based oxide particles or Zr-based oxide particles, as schematically shown in FIG. 3, active internal oxygen released from these oxide particles is generated in the catalyst layer. It is supplied in a highly active state to the contacting PM. As a result, the PM on the catalyst layer surface burns rapidly.

しかし、上述の如く、触媒層表面のPMが燃焼除去される結果、図4の写真に示すように、触媒層とPM堆積層との間に数十μm程度の隙間を部分的に生ずる。そのため、図5に模式的に示すように、酸化物粒子内部から放出される活性酸素は、ごく短時間であれば活性を維持するが、隙間を通る間に活性が低下し、例えば、気相中の酸素と同じ通常の酸素となる。その結果、PMの燃焼が緩慢になる。もちろん、図5左上及び左下に示すように排ガス中の酸素もPMの燃焼に寄与するが、上述の活性酸素による燃焼に比べると、その燃焼は緩慢である。   However, as described above, the PM on the surface of the catalyst layer is burned and removed. As a result, a gap of about several tens of μm is partially formed between the catalyst layer and the PM deposit layer as shown in the photograph of FIG. Therefore, as schematically shown in FIG. 5, the active oxygen released from the inside of the oxide particles maintains the activity for a very short time, but the activity decreases while passing through the gap. It becomes the same normal oxygen as the oxygen in it. As a result, the combustion of PM becomes slow. Of course, as shown in the upper left and lower left of FIG. 5, the oxygen in the exhaust gas also contributes to the combustion of PM, but the combustion is slower than the combustion by the active oxygen described above.

これに対して、触媒層をその内部空隙が大きな多孔質に形成し、PMを触媒層内に入りやすくすることが考えられる。これによれば、PMが触媒層の表面だけでなく触媒層内部にも分散して堆積し、PMの多くが触媒に接触した状態になり、燃焼しやすくなる。しかし、大きな内部空隙を形成する結果、触媒層が嵩高になるため、フィルタの排ガス通路壁中の連通孔の閉塞が起こりやすくなり、フィルタを通過する排ガスの流通抵抗が大きくなるという問題がある。また、そのような触媒層の形成のために製造コストが高くなる問題がある。   On the other hand, it is conceivable that the catalyst layer is formed in a porous structure having large internal voids so that PM can easily enter the catalyst layer. According to this, PM is dispersed and deposited not only on the surface of the catalyst layer but also inside the catalyst layer, so that most of the PM comes into contact with the catalyst and is easily combusted. However, since the catalyst layer becomes bulky as a result of forming a large internal space, there is a problem that the communication hole in the exhaust gas passage wall of the filter is likely to be blocked and the flow resistance of the exhaust gas passing through the filter is increased. In addition, there is a problem that the manufacturing cost increases due to the formation of such a catalyst layer.

そこで、本発明は、フィルタに堆積したPMの急速燃焼域及び緩慢燃焼域双方において、その燃焼が効率良く進むようにする。   Therefore, the present invention allows the combustion to proceed efficiently in both the rapid combustion region and the slow combustion region of PM deposited on the filter.

本発明は、上記課題を解決するために、所定組成範囲のZrNd複合酸化物と所定組成範囲のZrNdPr複合酸化物とを組み合わせた。   In order to solve the above problems, the present invention combines a ZrNd composite oxide having a predetermined composition range and a ZrNdPr composite oxide having a predetermined composition range.

すなわち、請求項1に係る発明は、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタの排ガス通路壁に、ZrNd複合酸化物と、ZrNdPr複合酸化物と、触媒金属とを含む触媒層が設けられている触媒付パティキュレートフィルタにおいて、
前記ZrNd複合酸化物中のNdの含有率が5モル%以上30モル%以下であり、前記ZrNdPr複合酸化物中のPrの含有率が10モル%以上35モル%以下であり、前記ZrNd複合酸化物と前記ZrNdPr複合酸化物との混合割合が質量比で70:30から10:90の範囲であることを特徴とする。
That is, in the invention according to claim 1, the catalyst layer containing the ZrNd composite oxide, the ZrNdPr composite oxide, and the catalyst metal is provided on the exhaust gas passage wall of the filter that collects the particulates in the exhaust gas. In particulate filter with catalyst,
The content of Nd 2 O 3 in the ZrNd composite oxide is 5 mol% or more and 30 mol% or less, and the content of Pr 2 O 3 in the ZrNdPr composite oxide is 10 mol% or more and 35 mol% or less. And the mixing ratio of the ZrNd composite oxide and the ZrNdPr composite oxide is in the range of 70:30 to 10:90 by mass ratio.

本発明者の実験・研究によれば、ZrNd複合酸化物及びZrNdPr複合酸化物は共に、高い酸素イオン伝導性を持ち、酸素交換反応によって周囲から酸素を内部に取り込んで活性な酸素を放出する。特に、ZrNdPr複合酸化物は酸素が多い雰囲気での酸素交換反応特性が優れ、活性な酸素を多量に放出する。これに対して、ZrNd複合酸化物は、ZrNdPr複合酸化物に比べると、単独では活性な酸素の放出量が少ないものの、活性酸素を利用したPMの燃焼、特にPMが酸化物表面に接触している状態での燃焼に優れている。   According to the experiment and research by the present inventor, both the ZrNd composite oxide and the ZrNdPr composite oxide have high oxygen ion conductivity, and oxygen is taken into the inside by an oxygen exchange reaction to release active oxygen. In particular, the ZrNdPr composite oxide has excellent oxygen exchange reaction characteristics in an oxygen-rich atmosphere and releases a large amount of active oxygen. On the other hand, the ZrNd composite oxide, compared with the ZrNdPr composite oxide, has a small amount of active oxygen released by itself, but PM combustion using active oxygen, in particular, PM is in contact with the oxide surface. It excels in combustion in a state where

具体的なメカニズムは定かでないが、本発明の触媒付パティキュレートフィルタにおけるPMの燃焼は次のように考えられる。   Although the specific mechanism is not clear, PM combustion in the particulate filter with a catalyst of the present invention is considered as follows.

ZrNd複合酸化物とZrNdPr複合酸化物とが混合され、その結果、両者が部分的に接触しているため、酸素放出量が多いZrNdPr複合酸化物がZrNd複合酸化物に対する酸素供給源となり易い。すなわち、ZrNdPr複合酸化物から放出される酸素がZrNd複合酸化物に取り込まれる。或いはZrNdPr複合酸化物から放出される酸素がZrNd複合酸化物の粒子表面にスピルオーバーして供給される。その結果、PMが触媒に接触している条件下(急速燃焼域)では、ZrNd複合酸化物粒子表面において活性酸素によるPMの燃焼が効率良く進む。   Since the ZrNd composite oxide and the ZrNdPr composite oxide are mixed and as a result, both are in partial contact, the ZrNdPr composite oxide having a large oxygen release amount is likely to be an oxygen supply source for the ZrNd composite oxide. That is, oxygen released from the ZrNdPr composite oxide is taken into the ZrNd composite oxide. Alternatively, oxygen released from the ZrNdPr composite oxide is supplied by spilling over the particle surface of the ZrNd composite oxide. As a result, under conditions where PM is in contact with the catalyst (rapid combustion region), combustion of PM by active oxygen proceeds efficiently on the surface of the ZrNd composite oxide particles.

一方、PM堆積層と触媒層との間に部分的に隙間を生じてくる上述の緩慢燃焼域になると、PMとZrNd複合酸化物との接触が少なくなる。しかし、少ないながらも、その接触界面では、ZrNdPr複合酸化物が酸素供給源となる上述の効果によって、ZrNd複合酸化物の粒子表面においてPMの燃焼が進む。さらに、ZrNdPr複合酸化物はZrNd複合酸化物に対し比較的、酸化物表面との接触が乏しいPMに対しても活性な酸素を供給する能力を有しており、上述の如く隙間を生じても、急速燃焼域からの継続的なPMの燃焼が確保される。   On the other hand, in the above-described slow combustion region in which a gap is partially generated between the PM deposition layer and the catalyst layer, the contact between PM and the ZrNd composite oxide is reduced. However, although it is small, at the contact interface, PM proceeds on the particle surface of the ZrNd composite oxide due to the above-described effect that the ZrNdPr composite oxide becomes an oxygen supply source. Furthermore, the ZrNdPr composite oxide has the ability to supply active oxygen to PM, which is relatively poor in contact with the oxide surface, with respect to the ZrNd composite oxide. Continuous PM combustion from the rapid combustion zone is ensured.

ここに、ZrNd複合酸化物はNdの含有率が5モル%以上30モル%以下であるときに、ZrNdPr複合酸化物はPrの含有率が10モル%以上35モル%以下であるときにそれぞれPMを効率良く燃焼する。そして、上述の如く、ZrNdPr複合酸化物がZrNd複合酸化物に対する酸素供給源となるところ、このZrNd複合酸化物とZrNdPr複合酸化物との混合割合が質量比で70:30から10:90の範囲であるときに、PMの燃焼が効率良く進む。 Here, when the ZrNd composite oxide has a Nd 2 O 3 content of 5 mol% or more and 30 mol% or less, the ZrNdPr composite oxide has a Pr 2 O 3 content of 10 mol% or more and 35 mol% or less. When it is, PM is burned efficiently. As described above, when the ZrNdPr composite oxide serves as an oxygen supply source for the ZrNd composite oxide, the mixing ratio of the ZrNd composite oxide and the ZrNdPr composite oxide is in the range of 70:30 to 10:90 by mass ratio. In this case, PM combustion proceeds efficiently.

触媒金属としては、貴金属を採用することが好ましく、特にPtを採用することが好ましい。   As the catalyst metal, it is preferable to employ a noble metal, and it is particularly preferable to employ Pt.

請求項2に係る発明は、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタの排ガス通路壁に触媒層が設けられている触媒付パティキュレートフィルタにおいて、
前記触媒層は、触媒金属を担持したZrNdPr複合酸化物を含有し前記排ガス通路壁の上に設けられた下層と、触媒金属を担持したZrNd複合酸化物を含有し前記下層の上に設けられた上層とを備え、
前記ZrNd複合酸化物中のNdの含有率が5モル%以上30モル%以下であり、前記ZrNdPr複合酸化物中のPrの含有率が10モル%以上35モル%以下であることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is a particulate filter with catalyst, wherein a catalyst layer is provided on an exhaust gas passage wall of a filter that collects particulates in exhaust gas.
The catalyst layer contains a ZrNdPr composite oxide carrying a catalyst metal and provided on the exhaust gas passage wall, and a ZrNd composite oxide carrying a catalyst metal and provided on the lower layer. With an upper layer,
The content of Nd 2 O 3 in the ZrNd composite oxide is 5 mol% or more and 30 mol% or less, and the content of Pr 2 O 3 in the ZrNdPr composite oxide is 10 mol% or more and 35 mol% or less. It is characterized by being.

本発明の場合、触媒金属を担持したZrNd複合酸化物が上層に含まれているから、排ガス中のPMはZrNd複合酸化物に接触した状態でフィルタに堆積し易い。先に説明したように、ZrNd複合酸化物が放出する酸素は該ZrNd複合酸化物に接触しているPMとの反応性が高いから、本発明の層構成によれば、PMの効率的な燃焼に有利になる。この場合も、下層のZrNdPr複合酸化物が上層のZrNd複合酸化物に対する酸素供給源となり、PMとの反応性が高い活性な酸素がZrNd複合酸化物から活発に放出されることになる。そして、ZrNd複合酸化物はNdの含有率が5モル%以上30モル%以下であるときに、ZrNdPr複合酸化物はPrの含有率が10モル%以上35モル%以下であるときに、それぞれPM燃焼性が良いから、PMの燃焼が効率良く進むことになる。 In the case of the present invention, since the ZrNd composite oxide supporting the catalyst metal is contained in the upper layer, PM in the exhaust gas is likely to be deposited on the filter in contact with the ZrNd composite oxide. As described above, oxygen released from the ZrNd composite oxide is highly reactive with PM in contact with the ZrNd composite oxide. Therefore, according to the layer configuration of the present invention, efficient combustion of PM is achieved. To be advantageous. Also in this case, the lower ZrNdPr composite oxide becomes an oxygen supply source for the upper ZrNd composite oxide, and active oxygen having high reactivity with PM is actively released from the ZrNd composite oxide. When the ZrNd composite oxide has a Nd 2 O 3 content of 5 mol% or more and 30 mol% or less, the ZrNdPr composite oxide has a Pr 2 O 3 content of 10 mol% or more and 35 mol% or less. At a certain time, since PM combustibility is good, PM combustion proceeds efficiently.

触媒金属としては、貴金属を採用することが好ましく、特にPtを採用することが好ましい。   As the catalyst metal, it is preferable to employ a noble metal, and it is particularly preferable to employ Pt.

請求項1に係る発明によれば、フィルタの排ガス通路壁に、Nd含有率が5モル%以上30モル%以下であるZrNd複合酸化物と、Pr含有率が10モル%以上35モル%以下であるZrNdPr複合酸化物と、触媒金属とを含む触媒層が設けられ、ZrNd複合酸化物とZrNdPr複合酸化物との混合割合が質量比で70:30から10:90の範囲であるから、また、請求項2に係る発明によれば、排ガス通路壁の触媒層が下層と上層とを備え、下層ではPr含有率が10モル%以上35モル%以下であるZrNdPr複合酸化物に触媒金属が担持され、上層ではNd含有率が5モル%以上30モル%以下であるZrNd複合酸化物に触媒金属が担持されているから、ZrNd複合酸化物とZrNdPr複合酸化物とが相俟ってPMの燃焼が効率良く進むという効果が得られる。 According to the first aspect of the present invention, the exhaust gas passage wall of the filter has a ZrNd composite oxide having a Nd 2 O 3 content of 5 mol% or more and 30 mol% or less, and a Pr 2 O 3 content of 10 mol%. A catalyst layer containing a ZrNdPr composite oxide of 35 mol% or less and a catalyst metal is provided, and the mixing ratio of the ZrNd composite oxide and the ZrNdPr composite oxide is in the range of 70:30 to 10:90 by mass ratio. Therefore, according to the invention according to claim 2, the catalyst layer of the exhaust gas passage wall includes a lower layer and an upper layer, and in the lower layer, the ZrNdPr content of Pr 2 O 3 is 10 mol% or more and 35 mol% or less. catalytic metal is supported on composite oxide, because the catalytic metal ZrNd composite oxide Nd 2 O 3 content is less than 5 mol% to 30 mol% in the top layer is supported, ZrNd composite oxide and ZrN Pr mixed oxide and the combustion of the PM I coupled with the effect that proceeds efficiently obtained.

触媒層に堆積したPMが燃焼していくときのPM残存割合の経時変化を模式的に示すグラフ図である。It is a graph which shows typically a time-dependent change of PM residual ratio when PM deposited on the catalyst layer burns. 触媒層にPM堆積層が接触している状態(図1の急速燃焼域における状態)を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the state (state in the rapid combustion area of FIG. 1) where PM deposit layer is contacting the catalyst layer. 急速燃焼域におけるPMの燃焼メカニズムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the combustion mechanism of PM in a rapid combustion area. 触媒層と煤の堆積層との間に隙間ができた状態(図1の緩慢燃焼域における状態)を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the state (state in the slow combustion area of FIG. 1) where the clearance gap was made between the catalyst layer and the soot deposition layer. 緩慢燃焼域におけるPMの燃焼メカニズムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the combustion mechanism of PM in a slow combustion area. パティキュレートフィルタをエンジンの排ガス通路に配置した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has arrange | positioned the particulate filter in the exhaust gas path of an engine. 同フィルタを模式的に示す正面図である。It is a front view which shows the same filter typically. 同フィルタを模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the same filter typically. 同フィルタの排ガス通路壁を模式的に示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing typically the exhaust gas passage wall of the filter. カーボン堆積用の器具を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the instrument for carbon deposition. ZrNd複合酸化物のNd含有率とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。Is a graph showing the relationship between the Nd 2 O 3 content of ZrNd composite oxide and the carbon burning rate. ZrNdPr複合酸化物のPr含有率とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the Pr 2 O 3 content of ZrNdPr composite oxide and the carbon burning rate. ZrNd複合酸化物とZrNdPr複合酸化物との混合割合とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the mixing rate of ZrNd complex oxide and ZrNdPr complex oxide, and a carbon combustion rate.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.

<パティキュレートフィルタの構造>
図6はディーゼルエンジンの排ガス通路11に配置されたパティキュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」という。)1を示す。フィルタ1よりも排ガス流の上流側の排ガス通路11には、活性アルミナ等のサポート材にPt、Pd等に代表される触媒金属を担持した酸化触媒(図示省略)を配置することができる。このような酸化触媒をフィルタ1の上流側に配置するときは、該酸化触媒によって排ガス中のHC、COを酸化させ、その酸化燃焼熱でフィルタ1に流入する排ガス温度を高めてフィルタ1を加熱することができ、PMの燃焼除去に有利になる。また、NOが酸化触媒でNOに酸化され、該NOがフィルタ1にPMを燃焼させる酸化剤として供給されることになる。
<Particulate filter structure>
FIG. 6 shows a particulate filter (hereinafter simply referred to as “filter”) 1 arranged in the exhaust gas passage 11 of the diesel engine. In the exhaust gas passage 11 on the upstream side of the exhaust gas flow from the filter 1, an oxidation catalyst (not shown) in which a catalytic metal typified by Pt, Pd or the like is supported on a support material such as activated alumina can be disposed. When such an oxidation catalyst is disposed on the upstream side of the filter 1, the HC and CO in the exhaust gas are oxidized by the oxidation catalyst, and the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 1 is increased by the oxidation combustion heat to heat the filter 1. This is advantageous for PM removal by combustion. Further, NO is oxidized to NO 2 by the oxidation catalyst, and the NO 2 is supplied to the filter 1 as an oxidant for burning PM.

図7及び図8に模式的に示すように、フィルタ1は、ハニカム構造をなしており、互いに平行に延びる多数の排ガス通路2,3を備えている。すなわち、フィルタ1は、下流端が栓4により閉塞された排ガス流入路2と、上流端が栓4により閉塞された排ガス流出路3とが交互に設けられ、排ガス流入路2と排ガス流出路3とは薄肉の隔壁5を介して隔てられている。なお、図7においてハッチングを付した部分は排ガス流出路3の上流端の栓4を示している。   As schematically shown in FIGS. 7 and 8, the filter 1 has a honeycomb structure and includes a large number of exhaust gas passages 2 and 3 extending in parallel with each other. That is, in the filter 1, the exhaust gas inflow passage 2 whose downstream end is closed by the plug 4 and the exhaust gas outflow passage 3 whose upstream end is closed by the plug 4 are alternately provided. Is separated by a thin partition wall 5. In FIG. 7, hatched portions indicate the plugs 4 at the upstream end of the exhaust gas outflow passage 3.

フィルタ1は、前記隔壁5を含むフィルタ本体がコージェライト、SiC、Si、サイアロンのような無機多孔質材料から形成されている。排ガス流入路2内に流入した排ガスは図8において矢印で示したように周囲の隔壁5を通って隣接する排ガス流出路3内に流出する。すなわち、図9に示すように、隔壁5は排ガス流入路2と排ガス流出路3とを連通する微小な細孔(排ガス通路)6を有し、この細孔6を排ガスが通る。PMは主に排ガス流入路2と細孔6の壁部に捕捉され堆積する。 In the filter 1, the filter body including the partition walls 5 is formed of an inorganic porous material such as cordierite, SiC, Si 3 N 4 , or sialon. The exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 2 flows out into the adjacent exhaust gas outflow passage 3 through the surrounding partition walls 5 as indicated by arrows in FIG. That is, as shown in FIG. 9, the partition wall 5 has minute pores (exhaust gas passages) 6 that connect the exhaust gas inflow passage 2 and the exhaust gas outflow passage 3, and the exhaust gas passes through the pores 6. PM is trapped and accumulated mainly in the exhaust gas inflow passage 2 and the wall portions of the pores 6.

上記フィルタ本体の排ガス通路(排ガス流入路2、排ガス流出路3及び細孔6)を形成する壁面には触媒層7が形成されている。なお、排ガス流出路3側の壁面に触媒層を形成することは必ずしも要しない。   A catalyst layer 7 is formed on the wall surface forming the exhaust gas passage (exhaust gas inflow passage 2, exhaust gas outflow passage 3 and pore 6) of the filter body. It is not always necessary to form a catalyst layer on the wall surface on the exhaust gas outflow passage 3 side.

<実施形態1>
実施形態1は、図9の触媒層7が、Nd含有率が5モル%以上30モル%以下のZrNd複合酸化物と、Pr含有率が10モル%以上35モル%以下のZrNdPr複合酸化物と、触媒金属とを含有し、ZrNd複合酸化物とZrNdPr複合酸化物との混合割合が、質量比で70:30から10:90の範囲であることを特徴とする。
<Embodiment 1>
In the first embodiment, the catalyst layer 7 of FIG. 9 includes a ZrNd composite oxide having an Nd 2 O 3 content of 5 mol% to 30 mol%, and a Pr 2 O 3 content of 10 mol% to 35 mol%. The ZrNdPr composite oxide and the catalytic metal are contained, and the mixing ratio of the ZrNd composite oxide and the ZrNdPr composite oxide is in the range of 70:30 to 10:90 by mass ratio.

触媒層7は次の方法で形成することができる。すなわち、ZrNd複合酸化物粉末とZrNdPr複合酸化物粉末とを均一に混合する。触媒金属としてPtを採用する場合、当該混合物に所定のPt担持量となるようにジニトロジアミン白金硝酸溶液をイオン交換水で希釈した溶液を加え、蒸発乾固を行なう。この乾固物を大気中において150℃で乾燥させ、粉砕後、大気中において500℃で2時間焼成することにより、触媒粉末を得る。この触媒粉末及びバインダを含むスラリーをミリングした後にフィルタにコーティングし、乾燥及び焼成を施す。以上により触媒層7が形成される。この触媒層7では、触媒金属を担持したZrNd複合酸化物粒子と触媒金属を担持したZrNdPr複合酸化物粒子とが混ざり合った状態になっている。   The catalyst layer 7 can be formed by the following method. That is, the ZrNd composite oxide powder and the ZrNdPr composite oxide powder are mixed uniformly. When adopting Pt as the catalyst metal, a solution obtained by diluting a dinitrodiamine platinum nitrate solution with ion-exchanged water so as to have a predetermined Pt carrying amount is added to the mixture, followed by evaporation to dryness. The dried product is dried at 150 ° C. in the air, pulverized, and calcined at 500 ° C. for 2 hours in the air to obtain a catalyst powder. The slurry containing the catalyst powder and binder is milled and then coated on the filter, followed by drying and firing. Thus, the catalyst layer 7 is formed. In the catalyst layer 7, the ZrNd composite oxide particles supporting the catalyst metal and the ZrNdPr composite oxide particles supporting the catalyst metal are mixed.

ZrNd複合酸化物粉末は共沈法によって調製することができる。すなわち、オキシ硝酸ジルコニル溶液と硝酸ネオジム6水和物とイオン交換水とを混合した硝酸溶液に、塩基性溶液として28質量%アンモニア水の8倍希釈液を混合することにより、中和によって共沈物を得る。この共沈物を含む溶液を遠心分離器にかけて上澄み液を除去する(脱水)、そこにさらにイオン交換水を加えて撹拌する(水洗)、という脱水・水洗の操作を必要回数繰り返すことで、余剰な塩基性溶液を除去する。最終的に脱水を行なった後の共沈物について、大気中において150℃で乾燥させ、粉砕後、大気中において500℃で2時間焼成する。これにより、ZrNd複合酸化物粉末を得ることができる。ZrNdPr複合酸化物粉末も、オキシ硝酸ジルコニル溶液と硝酸ネオジム6水和物と硝酸プラセオジウムとを含有する硝酸溶液から、上述の共沈法によって得ることができる。   The ZrNd composite oxide powder can be prepared by a coprecipitation method. That is, by co-precipitation by neutralization by mixing an 8-fold diluted solution of 28% by mass ammonia water as a basic solution into a nitric acid solution obtained by mixing a zirconyl oxynitrate solution, neodymium nitrate hexahydrate and ion-exchanged water. Get things. The solution containing this coprecipitate is centrifuged to remove the supernatant (dehydration), and ion-exchanged water is further added and stirred (water washing). Remove basic solution. The coprecipitate after the final dehydration is dried at 150 ° C. in the air, pulverized, and fired at 500 ° C. for 2 hours in the air. Thereby, ZrNd composite oxide powder can be obtained. A ZrNdPr composite oxide powder can also be obtained from a nitric acid solution containing a zirconyl oxynitrate solution, neodymium nitrate hexahydrate, and praseodymium nitrate by the coprecipitation method described above.

以下、本実施形態を実施例等に基いて具体的に説明する。   Hereinafter, the present embodiment will be specifically described based on examples.

[テスト1;ZrNd複合酸化物の好適Nd含有率の策定]
−テストサンプルの調製−
Nd含有率が異なる複数のZrNd複合酸化物を調製し、各々にPtを2.4質量%となるように担持した。得られた各触媒粉末をフィルタにコーティングすることよってサンプルフィルタ(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。フィルタとしては、セル壁厚さ16mil(4.064×10−1mm)、1平方インチ(645.16mm)当たりのセル数178個のSiC製ハニカム状フィルタ(容量11.3mL(直径17mm×長さ50mm)を採用した。フィルタ1L当たりの触媒粉末のコーティング量は20.5g/L(そのうちのPt量が約0.5g/L)とした。また、サンプルフィルタの上流端及び下流端には図7及び図8に示す栓4による目封じを施した。
[Test 1: Formulation of preferred Nd 2 O 3 content of ZrNd composite oxide]
-Test sample preparation-
A plurality of ZrNd composite oxides having different Nd 2 O 3 contents were prepared, and Pt was supported at 2.4% by mass in each. A sample filter (particulate filter with catalyst) was obtained by coating the obtained catalyst powder on a filter. As the filter, a SiC honeycomb filter having a cell wall thickness of 16 mil (4.064 × 10 −1 mm) and 178 cells per square inch (645.16 mm 2 ) (capacity 11.3 mL (diameter 17 mm × diameter) The coating amount of the catalyst powder per 1 L of the filter was 20.5 g / L (of which the Pt amount was about 0.5 g / L), and at the upstream and downstream ends of the sample filter. Was plugged with the stopper 4 shown in FIGS.

−カーボン燃焼速度の測定−
サンプルフィルタのPM燃焼性能をみるために、エージング後の各サンプルフィルタにカーボン(カーボンブラック)を堆積させてカーボン燃焼速度を測定した。エージングはサンプルフィルタを大気中で800℃の温度に24時間保持する熱処理である。
-Measurement of carbon burning rate-
In order to see the PM combustion performance of the sample filter, carbon (carbon black) was deposited on each sample filter after aging, and the carbon combustion rate was measured. Aging is a heat treatment in which the sample filter is kept at a temperature of 800 ° C. in the atmosphere for 24 hours.

図10はカーボン堆積用の器具を示す。同図において、11はカーボン粉末を入れる容器であり、これにエア供給管12とカーボン粉末圧送管13が接続されている。カーボン粉末を容器11に入れ、圧送管13の先端にサンプルフィルタ14を嵌めて、エア供給管12からエアを容器11に吹き込む。これにより、カーボン粉末が容器11中で巻き上がり拡散しながら、エアと共に圧送管13を流れてサンプルフィルタ14に堆積していく。   FIG. 10 shows an instrument for carbon deposition. In the figure, 11 is a container for containing carbon powder, to which an air supply pipe 12 and a carbon powder pressure feed pipe 13 are connected. Carbon powder is put into the container 11, a sample filter 14 is fitted to the tip of the pressure feeding pipe 13, and air is blown into the container 11 from the air supply pipe 12. As a result, the carbon powder rolls up and diffuses in the container 11 and flows along with the air through the pressure feed tube 13 and accumulates on the sample filter 14.

使用するカーボン粉末は超音波処理によって凝集した部分がなくなるように解砕しておく。また、容器11には、サンプルフィルタ1L当たりの堆積量が7g/Lとなる量のカーボン粉末を入れる。すなわち、事前にスリップ量(サンプルフィルタ14に堆積されずにすり抜けてしまうカーボン量)を把握しておき、容器11には堆積量(7g/L)とスリップ量とを合算した量のカーボン粉末を入れる。エアの吹き込みはSV=12000/hで3分間とすればよい。   The carbon powder to be used is pulverized so that there is no portion aggregated by ultrasonic treatment. In addition, the container 11 is charged with carbon powder in an amount of 7 g / L deposited per 1 L of the sample filter. That is, the amount of slip (the amount of carbon that slips through without being deposited on the sample filter 14) is grasped in advance, and the container 11 contains carbon powder in an amount that is the sum of the amount deposited (7 g / L) and the amount of slip. Put in. The air may be blown at SV = 12000 / h for 3 minutes.

得られた各サンプルフィルタを模擬ガス流通反応装置に取り付け、Nガスを流通させながらそのガス温度を上昇させた。フィルタ入口温度が580℃で安定した後、Nガスから模擬排ガス(O;7.5%,残N)に切り換え、該模擬排ガスを空間速度40000/hで流した。そして、カーボンが燃焼することにより生じるCO及びCOのガス中濃度をフィルタ出口においてリアルタイムで測定し、それらの濃度から、下記の計算式を用いて、所定時間ごとに、カーボン燃焼速度(単位時間当たりのPM燃焼量)を計算した。 Each of the obtained sample filters was attached to a simulated gas flow reactor, and the gas temperature was raised while flowing N 2 gas. After the filter inlet temperature was stabilized at 580 ° C., the simulated exhaust gas was switched from N 2 gas to simulated exhaust gas (O 2 ; 7.5%, remaining N 2 ), and flowed at a space velocity of 40000 / h. Then, the CO and CO 2 gas concentrations produced by carbon combustion are measured in real time at the filter outlet, and from these concentrations, the carbon combustion rate (unit time) is determined at predetermined intervals using the following formula. Per PM combustion amount) was calculated.

カーボン燃焼速度(g/h)
={ガス流速(L/h)×[(CO+CO)濃度(ppm)/(1×10)]}×12(g/mol)/22.4(L/mol)
Carbon burning rate (g / h)
= {Gas flow rate (L / h) x [(CO + CO 2 ) concentration (ppm) / (1 x 10 6 )]} x 12 (g / mol) /22.4 (L / mol)

上記所定時間毎のカーボン燃焼速度に基いてカーボン燃焼量積算値の経時変化を求め、カーボン燃焼率が0%から90%に達するまでに要した時間とその間のカーボン燃焼量の積算値とからカーボン燃焼速度(フィルタ1Lでの1分間当たりのPM燃焼量(mg/min-L))を求めた。結果を表1及び図11に示す。   The time-dependent change in the integrated value of the carbon combustion amount is obtained based on the carbon combustion rate for each predetermined time, and the time required for the carbon combustion rate to reach from 0% to 90% and the integrated value of the carbon combustion amount during that time are calculated. The combustion rate (PM combustion amount per minute (1 mg / min-L) in the filter 1 L) was determined. The results are shown in Table 1 and FIG.

カーボン燃焼速度は、Nd含有率が増大するにつれて増大し、15モル%で最大となり、その後は低下していく傾向を示している。これは、ZrNd複合酸化物では、4価のZrに対する3価のNdの割合が増えるに従って酸素欠陥が増え酸素イオン伝導性が高くなっていくところ、酸素欠陥が増えすぎると、その酸素欠陥が逆に酸素イオンの移動を妨げるためと考えられる。表1及び図11から、ZrNd複合酸化物中のNd含有率を5モル%以上30モル%以下にするとZrOよりもカーボン燃焼速度が大きくなることがわかる。より好適なNd含有率は10モル%以上25モル%以下である。 The carbon burning rate increases as the Nd 2 O 3 content increases, reaches a maximum at 15 mol%, and then decreases. This is because, in the ZrNd composite oxide, as the ratio of trivalent Nd to tetravalent Zr increases, oxygen defects increase and oxygen ion conductivity increases. If oxygen defects increase excessively, the oxygen defects are reversed. This is thought to be due to hindering the movement of oxygen ions. From Table 1 and FIG. 11, it can be seen that when the Nd 2 O 3 content in the ZrNd composite oxide is 5 mol% or more and 30 mol% or less, the carbon burning rate becomes larger than ZrO 2 . A more preferable Nd 2 O 3 content is 10 mol% or more and 25 mol% or less.

[テスト2;ZrNdPr複合酸化物の好適Pr含有率の策定]
Pr含有率が異なる複数のZrNdPr複合酸化物(Nd含有率はいずれも15モル%)を調製し、各々にPtを2.4質量%となるように担持した。得られた各触媒粉末をテスト1と同様のフィルタにコーティングすることよってサンプルフィルタ(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。テスト1と同じく、触媒粉末のコーティング量は20.5g/L(そのうちのPt量が約0.5g/L)であり、サンプルフィルタの上流端及び下流端には目封じを施した。そうして、テスト1と同じ方法でエージング後の各サンプルフィルタにカーボンを堆積させてカーボン燃焼速度を測定した。結果を表2及び図12に示す。
[Test 2: Formulation of preferred Pr 2 O 3 content of ZrNdPr composite oxide]
A plurality of ZrNdPr composite oxides having different Pr 2 O 3 contents (Nd 2 O 3 contents were all 15 mol%) were prepared, and Pt was supported on each so as to be 2.4 mass%. A sample filter (particulate filter with catalyst) was obtained by coating the obtained catalyst powder on the same filter as in Test 1. As in Test 1, the coating amount of the catalyst powder was 20.5 g / L (of which the Pt amount was about 0.5 g / L), and the upstream and downstream ends of the sample filter were sealed. Then, carbon was deposited on each sample filter after aging by the same method as in Test 1, and the carbon burning rate was measured. The results are shown in Table 2 and FIG.

ZrNdPr複合酸化物の場合、カーボン燃焼速度は、Pr含有率が増大するにつれて増大して20モル%で最大となり、その後は低下していく傾向を示している。表2及び図12から、ZrNdPr複合酸化物中のPr含有率を5モル%以上40モル%以下にすると、Nd含有率を15モル%のZrNd複合酸化物よりもカーボン燃焼速度が大きくなることがわかる。好適なPr含有率は10モル%以上35モル%以下である。 In the case of the ZrNdPr composite oxide, the carbon burning rate increases as the Pr 2 O 3 content increases, reaches a maximum at 20 mol%, and then tends to decrease. From Table 2 and FIG. 12, when the Pr 2 O 3 content in the ZrNdPr composite oxide is 5 mol% or more and 40 mol% or less, the Nd 2 O 3 content is more carbon than the 15 mol% ZrNd composite oxide. It can be seen that the speed increases. A suitable Pr 2 O 3 content is 10 mol% or more and 35 mol% or less.

[テスト3;ZrNd複合酸化物とZrNdPr複合酸化物の好適混合割合の策定]
テスト1及びテスト2の結果を踏まえて、Nd含有率15モル%のZrNd複合酸化物粉末と、Nd含有率15モル%、Pr含有率20モル%のZrNdPr複合酸化物粉末とを準備した。そして、ZrNd複合酸化物とZrNdPr複合酸化物の混合割合が異なる複数の混合粉末を調製し、各々にPtを2.4質量%となるように担持した。得られた各触媒粉末をテスト1と同様のフィルタにコーティングすることよってサンプルフィルタ(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。
[Test 3: Formulation of suitable mixing ratio of ZrNd composite oxide and ZrNdPr composite oxide]
Based on the results of Test 1 and Test 2, Nd 2 O 3 and ZrNd composite oxide powder content of 15 mol%, Nd 2 O 3 content of 15 mol%, Pr 2 O 3 content of 20 mol% of ZrNdPr composite An oxide powder was prepared. A plurality of mixed powders having different mixing ratios of the ZrNd composite oxide and the ZrNdPr composite oxide were prepared, and Pt was supported on each so as to be 2.4% by mass. A sample filter (particulate filter with catalyst) was obtained by coating the obtained catalyst powder on the same filter as in Test 1.

テスト1と同じく、触媒粉末のコーティング量は20.5g/L(そのうちのPt量が約0.5g/L)であり、サンプルフィルタの上流端及び下流端には目封じを施した。そうして、テスト1と同じ方法でエージング後の各サンプルフィルタにカーボンを堆積させてカーボン燃焼速度を測定した。その結果を、先のテスト1のZrNd複合酸化物単独のケース及びテスト2のZrNdPr複合酸化物単独のケースの結果と併せて、表3及び図13に示す。   As in Test 1, the coating amount of the catalyst powder was 20.5 g / L (of which the Pt amount was about 0.5 g / L), and the upstream and downstream ends of the sample filter were sealed. Then, carbon was deposited on each sample filter after aging by the same method as in Test 1, and the carbon burning rate was measured. The results are shown in Table 3 and FIG. 13 together with the results of the case of the ZrNd composite oxide alone in Test 1 and the case of the ZrNdPr composite oxide alone in Test 2.

カーボン燃焼速度は、ZrNd複合酸化物とZrNdPr複合酸化物の混合割合が30:70で最大となっている。その混合割合を70:30から10:90の範囲にすると、ZrNd複合酸化物単独及びZrNdPr複合酸化物単独の場合よりも、カーボン燃焼速度が大きくなることがわかる。ZrNdPr複合酸化物が酸素供給源となってZrNd複合酸化物からの活性酸素の放出が活発になった結果と考えられる。より好適な混合割合は50:50から10:90の範囲である。   The carbon burning rate is maximum when the mixing ratio of the ZrNd composite oxide and the ZrNdPr composite oxide is 30:70. It can be seen that when the mixing ratio is in the range of 70:30 to 10:90, the carbon burning rate is higher than in the case of the ZrNd composite oxide alone and the ZrNdPr composite oxide alone. This is considered to be a result of the active release of active oxygen from the ZrNd composite oxide using the ZrNdPr composite oxide as an oxygen supply source. A more preferred mixing ratio is in the range of 50:50 to 10:90.

<実施形態2>
実施形態2は、図9の触媒層7が下層と上層を備え、下層は触媒金属を担持したPr含有率が10モル%以上35モル%以下のZrNdPr複合酸化物を含有し、上層は触媒金属を担持したNd含有率5モル%以上30モル%以下のZrNd複合酸化物を含有することを特徴とする。
<Embodiment 2>
In the second embodiment, the catalyst layer 7 in FIG. 9 includes a lower layer and an upper layer, and the lower layer contains a ZrNdPr composite oxide having a Pr 2 O 3 content of 10 to 35 mol% supporting a catalyst metal, Is characterized in that it contains a ZrNd composite oxide having a Nd 2 O 3 content of 5 to 30% by mole supporting a catalyst metal.

触媒層7は次の方法で形成することができる。すなわち、触媒金属としてPtを採用する場合、ZrNd複合酸化物粉末及びZrNdPr複合酸化物粉末各々に所定のPt担持量となるようにジニトロジアミン白金硝酸溶液をイオン交換水で希釈した溶液を加え、蒸発乾固を行なう。この乾固物を大気中において150℃で乾燥させ、粉砕後、大気中において500℃で2時間焼成することにより、Pt担持ZrNd複合酸化物粉末及びPt担持ZrNdPr複合酸化物粉末を得る。そうして、まず、Pt担持ZrNdPr複合酸化物粉末及びバインダを含むスラリーをフィルタにコーティングし、乾燥及び焼成を施し、次いで、Pt担持ZrNd複合酸化物粉末及びバインダを含むスラリーをコーティングし、乾燥及び焼成を施すことにより触媒層7を形成する。   The catalyst layer 7 can be formed by the following method. That is, when adopting Pt as a catalyst metal, a solution obtained by diluting a dinitrodiamine platinum nitrate solution with ion-exchanged water so as to have a predetermined Pt loading amount is added to each of the ZrNd composite oxide powder and the ZrNdPr composite oxide powder, and evaporated. Dry to dryness. The dried product is dried at 150 ° C. in the air, pulverized, and calcined at 500 ° C. for 2 hours in the air to obtain a Pt-supported ZrNd composite oxide powder and a Pt-supported ZrNdPr composite oxide powder. Thus, first, the filter is coated with the slurry containing the Pt-supported ZrNdPr composite oxide powder and the binder, dried and fired, and then the slurry containing the Pt-supported ZrNd composite oxide powder and the binder is coated, dried and The catalyst layer 7 is formed by baking.

以下、本実施形態を実施例に基いて具体的に説明する。   Hereinafter, the present embodiment will be specifically described based on examples.

テスト1及びテスト2の結果を踏まえて、Nd含有率15モル%のZrNd複合酸化物粉末と、Nd含有率15モル%、Pr含有率20モル%のZrNdPr複合酸化物粉末とを準備した。それら複合酸化物粉末の各々にPtを2.4質量%となるように担持してPt担持ZrNd複合酸化物粉末及びPt担持ZrNdPr複合酸化物粉末を得た。 Based on the results of Test 1 and Test 2, Nd 2 O 3 and ZrNd composite oxide powder content of 15 mol%, Nd 2 O 3 content of 15 mol%, Pr 2 O 3 content of 20 mol% of ZrNdPr composite An oxide powder was prepared. Pt was supported on each of these composite oxide powders at 2.4% by mass to obtain Pt-supported ZrNd composite oxide powder and Pt-supported ZrNdPr composite oxide powder.

まず、Pt担持ZrNdPr複合酸化物粉末をバインダと共にフィルタにコーティングし、乾燥・焼成することよって下層を形成した。次いで、Pt担持ZrNd複合酸化物粉末をバインダと共にフィルタにコーティングし、乾燥・焼成することよって上層を形成した。これにより、実施例に係るサンプルフィルタ(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。下層及び上層各々のコーティング量は10.25g/L(そのうちのPt量が約0.25g/L)である。サンプルフィルタの上流端及び下流端には目封じを施した。そうして、テスト1と同じ方法でエージング後のサンプルフィルタにカーボンを堆積させてカーボン燃焼速度を測定した。   First, a filter was coated with Pt-supported ZrNdPr composite oxide powder together with a binder, dried and fired to form a lower layer. Next, the Pt-supported ZrNd composite oxide powder was coated on a filter together with a binder, dried and fired to form an upper layer. This obtained the sample filter (particulate filter with a catalyst) which concerns on an Example. The coating amount of each of the lower layer and the upper layer is 10.25 g / L (of which the Pt amount is about 0.25 g / L). Sealing was applied to the upstream and downstream ends of the sample filter. Then, carbon was deposited on the sample filter after aging by the same method as in Test 1, and the carbon burning rate was measured.

比較例として、上層と下層を実施例とは逆にした、つまり、上層がPt担持ZrNdPr複合酸化物を含有し、下層がPt担持ZrNd複合酸化物を含有するサンプルフィルタを調製し、実施例と同様の条件・方法でカーボン燃焼速度を測定した。下層及び上層各々のコーティング量は10.25g/L(そのうちのPt量が約0.25g/L)である。   As a comparative example, the upper layer and the lower layer were reversed from the examples, that is, a sample filter in which the upper layer contained a Pt-supported ZrNdPr composite oxide and the lower layer contained a Pt-supported ZrNd composite oxide was prepared. The carbon burning rate was measured under the same conditions and method. The coating amount of each of the lower layer and the upper layer is 10.25 g / L (of which the Pt amount is about 0.25 g / L).

実施例及び比較例の結果を、先のテスト1のZrNd複合酸化物単独のケース、テスト2のZrNdPr複合酸化物単独のケース、及びテスト3のPt担持ZrNd複合酸化物・Pt担持ZrNdPr複合酸化物混合ケース(混合割合50:50)の結果と併せて、表4に示す。   The results of Examples and Comparative Examples are shown in the case of the ZrNd composite oxide alone in Test 1, the case of the ZrNdPr composite oxide alone in Test 2, and the Pt-supported ZrNd composite oxide / Pt-supported ZrNdPr composite oxide in Test 3. It shows in Table 4 together with the result of a mixing case (mixing ratio 50:50).

カーボン燃焼速度は実施例のサンプルフィルタ(ZN上層+ZNP下層)が最も大きくなっている。上層と下層とが実施例とは逆になった比較例は、混合ケース(ZN+ZNP混合)よりもカーボン燃焼速度が低くなっている。実施例(ZN上層+ZNP下層)の場合、カーボンが上層のZrNd複合酸化物に接触した状態で堆積され、その結果、ZrNd複合酸化物が放出する酸素がカーボンの燃焼に効果的に働いたと考えられる。   The sample combustion filter (ZN upper layer + ZNP lower layer) of the example has the highest carbon burning rate. In the comparative example in which the upper layer and the lower layer are opposite to those of the example, the carbon burning rate is lower than that of the mixing case (ZN + ZNP mixing). In the case of the example (ZN upper layer + ZNP lower layer), carbon was deposited in contact with the upper ZrNd composite oxide, and as a result, oxygen released from the ZrNd composite oxide was considered to have worked effectively on carbon combustion. .

本発明は、ディーゼルエンジンに限らず、希薄燃焼ガソリンエンジンの排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタにも適用することができる。   The present invention can be applied not only to a diesel engine but also to a filter that collects particulates in exhaust gas of a lean burn gasoline engine.

1 フィルタ
2 排ガス流入路(排ガス通路)
3 排ガス流出路(排ガス通路)
5 隔壁
6 細孔(排ガス通路)
7 触媒層
1 Filter 2 Exhaust gas inflow passage (exhaust gas passage)
3 Exhaust gas outflow passage (exhaust gas passage)
5 Bulkhead 6 Fine pore (exhaust gas passage)
7 Catalyst layer

Claims (2)

排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタの排ガス通路壁に、ZrNd複合酸化物と、ZrNdPr複合酸化物と、触媒金属とを含む触媒層が設けられている触媒付パティキュレートフィルタにおいて、
前記ZrNd複合酸化物中のNdの含有率が5モル%以上30モル%以下であり、前記ZrNdPr複合酸化物中のPrの含有率が10モル%以上35モル%以下であり、前記ZrNd複合酸化物と前記ZrNdPr複合酸化物との混合割合が質量比で70:30から10:90の範囲であることを特徴とする触媒付パティキュレートフィルタ。
In the particulate filter with catalyst, in which the catalyst layer containing ZrNd composite oxide, ZrNdPr composite oxide, and catalytic metal is provided on the exhaust gas passage wall of the filter that collects particulates in the exhaust gas,
The content of Nd 2 O 3 in the ZrNd composite oxide is 5 mol% or more and 30 mol% or less, and the content of Pr 2 O 3 in the ZrNdPr composite oxide is 10 mol% or more and 35 mol% or less. A catalytic particulate filter, wherein a mixing ratio of the ZrNd composite oxide and the ZrNdPr composite oxide is in a range of 70:30 to 10:90 by mass ratio.
排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタの排ガス通路壁に触媒層が設けられている触媒付パティキュレートフィルタにおいて、
前記触媒層は、触媒金属を担持したZrNdPr複合酸化物を含有し前記排ガス通路壁の上に設けられた下層と、触媒金属を担持したZrNd複合酸化物を含有し前記下層の上に設けられた上層とを備え、
前記ZrNd複合酸化物中のNdの含有率が5モル%以上30モル%以下であり、前記ZrNdPr複合酸化物中のPrの含有率が10モル%以上35モル%以下であることを特徴とする触媒付パティキュレートフィルタ。
In the particulate filter with catalyst, in which the catalyst layer is provided on the exhaust gas passage wall of the filter that collects particulates in the exhaust gas,
The catalyst layer contains a ZrNdPr composite oxide carrying a catalyst metal and provided on the exhaust gas passage wall, and a ZrNd composite oxide carrying a catalyst metal and provided on the lower layer. With an upper layer,
The content of Nd 2 O 3 in the ZrNd composite oxide is 5 mol% or more and 30 mol% or less, and the content of Pr 2 O 3 in the ZrNdPr composite oxide is 10 mol% or more and 35 mol% or less. Particulate filter with catalyst characterized by being.
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