JP4742899B2 - Exhaust gas purification filter - Google Patents

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JP4742899B2 JP2006039023A JP2006039023A JP4742899B2 JP 4742899 B2 JP4742899 B2 JP 4742899B2 JP 2006039023 A JP2006039023 A JP 2006039023A JP 2006039023 A JP2006039023 A JP 2006039023A JP 4742899 B2 JP4742899 B2 JP 4742899B2
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Description

本発明は、ディーゼルエンジンなどの排ガスに含まれるPM(ParticulateMatter)を燃焼して、排ガスを浄化する排ガス浄化フィルタに関するものである。   The present invention relates to an exhaust gas purification filter that purifies exhaust gas by burning PM (Particulate Matter) contained in exhaust gas such as a diesel engine.

ディーゼルエンジンなどの排ガスに含まれるPM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。また、PMは発癌性物質を含んでおり、ディーゼルエンジンからのPMの排出には、厳しい規制が実施されている。   PM contained in exhaust gas from a diesel engine or the like has a particle size of approximately 1 μm or less, tends to float in the atmosphere, and is easily taken into the human body during breathing. Further, PM contains a carcinogenic substance, and strict regulations are imposed on the emission of PM from a diesel engine.

PMを除去する方法に、耐熱性のセラミックスなどからなる排ガス浄化フィルタでPMを捕集し、ヒーターなどでフィルタを加熱してPMを燃焼させ、ガスに変えて放出する方法がある。また、排ガス浄化フィルタに金属酸化物などを含む排ガス浄化触媒を担持することで、通常のPM燃焼温度より低温で燃焼させることができる。   As a method for removing PM, there is a method in which PM is collected by an exhaust gas purification filter made of heat-resistant ceramics, the filter is heated by a heater or the like, PM is burned, and is converted into gas and released. Further, by supporting an exhaust gas purification catalyst containing a metal oxide or the like on the exhaust gas purification filter, combustion can be performed at a temperature lower than the normal PM combustion temperature.

排ガス浄化触媒としては、CuやVなどの金属の酸化物を含むものが、高い活性を持つことが知られている。例えば、特許文献1には、CuやVを含む金属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2には、VやMoなどの酸化物にハロゲン化アルカリなどの金属塩を添加した排ガス浄化触媒が開示されている。また、特許文献3には、Cu、Mn、Moなどの酸化物に、アルカリ金属の酸化物と貴金属とを添加した排ガス浄化触媒およびこれを担持した排ガス浄化フィルタが開示されている。
特開昭58−143840号公報 特開昭58−174236号公報 特公平4−42063号公報
As an exhaust gas purification catalyst, a catalyst containing a metal oxide such as Cu or V is known to have high activity. For example, Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification catalyst of a metal oxide containing Cu or V. Patent Document 2 discloses an exhaust gas purification catalyst in which a metal salt such as an alkali halide is added to an oxide such as V or Mo. Patent Document 3 discloses an exhaust gas purification catalyst in which an alkali metal oxide and a noble metal are added to an oxide such as Cu, Mn, and Mo, and an exhaust gas purification filter carrying the same.
JP 58-143840 A JP 58-174236 A Japanese Examined Patent Publication No. 4-42063

しかし、従来の排ガス浄化触媒を担持した排ガス浄化フィルタには、以下の課題があった。   However, the conventional exhaust gas purification filter carrying the exhaust gas purification catalyst has the following problems.

特許文献1に記載の排ガス浄化触媒を担持した排ガス浄化フィルタは、排ガス温度でPMを十分に燃焼することが困難であった。   The exhaust gas purification filter carrying the exhaust gas purification catalyst described in Patent Document 1 has difficulty in sufficiently burning PM at the exhaust gas temperature.

特許文献2および3に記載の排ガス浄化触媒を担持した排ガス浄化フィルタは、アルカリ金属塩の耐熱性が低いため、長時間の使用により性能が低下するおそれがあった。   Since the exhaust gas purification filter carrying the exhaust gas purification catalyst described in Patent Documents 2 and 3 has low heat resistance of the alkali metal salt, there is a possibility that the performance may be deteriorated by long-term use.

従来の排ガス浄化触媒を担持した排ガス浄化フィルタは、排ガス中の酸素濃度が低い場合、あるいはPMなどの燃焼によって局所的に酸素濃度が低下した場合、触媒活性を十分に発揮できないおそれがあった。   A conventional exhaust gas purification filter carrying an exhaust gas purification catalyst may not be able to fully exhibit catalytic activity when the oxygen concentration in the exhaust gas is low or when the oxygen concentration is locally reduced by combustion of PM or the like.

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、優れた耐熱性を有し、かつ、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でPMを燃焼除去できる排ガス浄化フィルタの提供を目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides an exhaust gas purification filter that has excellent heat resistance and can burn and remove PM at about the exhaust gas temperature even when the oxygen concentration in the exhaust gas is low. With the goal.

上記目的を達成するために、本発明の排ガス浄化フィルタは、金属酸化物と、Li、Na、K、Rb、Csのいずれかの1族の金属で構成される硫酸塩および/またはBe、Mg、Ca、Sr、Baのいずれかの2族の金属で構成される硫酸塩と、酸素貯蔵能を有する助触媒とを、耐熱性の三次元構造体に担持し、酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化チタンに担持された酸化セリウムであることを特徴としている。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purification filter of the present invention is a sulfate and / or Be, Mg composed of a metal oxide and a metal of any one of Li, Na, K, Rb, and Cs. , Ca, Sr, Ba, a sulfate composed of a group 2 metal, and a promoter having an oxygen storage ability, supported on a heat-resistant three-dimensional structure, and having an oxygen storage ability Is characterized by being cerium oxide supported on titanium oxide .

この構成により、優れた耐熱性を有し、かつ、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でPMを燃焼除去できる排ガス浄化フィルタの提供が可能である。   With this configuration, it is possible to provide an exhaust gas purification filter that has excellent heat resistance and can burn and remove PM at about the exhaust gas temperature even when the oxygen concentration in the exhaust gas is low.

本発明によれば、優れた耐熱性を有し、かつ、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でPMを燃焼除去できる排ガス浄化フィルタの提供が可能である。   According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification filter having excellent heat resistance and capable of burning and removing PM at about the exhaust gas temperature even when the oxygen concentration in the exhaust gas is low.

本発明の請求項1に記載の発明は、金属酸化物と、Li、Na、K、Rb、Csのいずれかの1族の金属で構成される硫酸塩および/またはBe、Mg、Ca、Sr、Baのいずれかの2族の金属で構成される硫酸塩と、酸素貯蔵能を有する助触媒とを、耐熱性の三次元構造体に担持し、酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化チタンに担持された酸化セリウムであることを特徴とする、排ガス浄化フィルタである。 The invention according to claim 1 of the present invention is a sulfate and / or Be, Mg, Ca, Sr composed of a metal oxide and a metal of any one of Li, Na, K, Rb, and Cs. , A sulfate composed of any one of the two metals of Ba and a promoter having an oxygen storage ability are supported on a heat-resistant three-dimensional structure, and the promoter having the ability to store oxygen is titanium oxide. An exhaust gas purification filter, characterized in that the exhaust gas purification filter is cerium oxide supported on the surface.

金属酸化物と硫酸塩とが共存することで、金属酸化物の触媒活性が向上するとともに、触媒が優れた耐熱性を持つ。よって、これらを担持した排ガス浄化フィルタは優れたPM浄化能力と耐熱性を発揮することができる。   The coexistence of the metal oxide and the sulfate improves the catalytic activity of the metal oxide, and the catalyst has excellent heat resistance. Therefore, the exhaust gas purification filter carrying these can exhibit excellent PM purification ability and heat resistance.

また、金属酸化物と硫酸塩とに、酸素貯蔵能を有する助触媒が共存することで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に酸素を供給して、PMの燃焼を助けることができる。   Further, the co-catalyst having oxygen storage ability coexists with the metal oxide and the sulfate, so that oxygen can be supplied when the oxygen concentration in the exhaust gas is low, and PM combustion can be assisted.

排ガス中の酸素濃度が低い場合とは、排ガス中の酸素の体積濃度(以下、酸素濃度と称する)が10%以下の場合を示す。また、酸化セリウムを用いることで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に、効果的に酸素を供給することができ、従って、PMの燃焼を助けることができる。また、酸化チタンに担持された酸化セリウムに、さらに触媒を担持することで、触媒の熱による劣化が抑制されると考えられる。また、酸化チタンに担持された酸化セリウムに、さらに触媒を担持することで、触媒とPMとの接触面積を増加させることができる。よって、PMを効率的に燃焼することができると考えられる。また、酸化チタンは触媒成分との反応性が低いので、触媒が劣化しにくい。よって、触媒活性を十分に発揮することができる。 The case where the oxygen concentration in the exhaust gas is low indicates a case where the volume concentration of oxygen in the exhaust gas (hereinafter referred to as oxygen concentration) is 10% or less. Further, by using cerium oxide, oxygen can be effectively supplied when the oxygen concentration in the exhaust gas is low, and therefore combustion of PM can be assisted. Moreover, it is thought that deterioration by the heat | fever of a catalyst is suppressed by carrying | supporting a catalyst further to the cerium oxide carry | supported by titanium oxide. Further, by further supporting the catalyst on cerium oxide supported on titanium oxide, the contact area between the catalyst and PM can be increased. Therefore, it is thought that PM can be burned efficiently. Further, since titanium oxide has low reactivity with the catalyst component, the catalyst is hardly deteriorated. Therefore, the catalytic activity can be sufficiently exhibited.

本発明の請求項2に記載の発明は、金属酸化物が、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sn、Pbのいずれかの金属を含むことを特徴とする、請求項1に記載の排ガス浄化フィルタである。   According to a second aspect of the present invention, the metal oxide is any one of V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sn, and Pb. The exhaust gas purifying filter according to claim 1, comprising a metal.

これにより、排ガス浄化フィルタが優れたPM浄化能力を発揮することができる。   Thereby, the exhaust gas purification filter can exhibit excellent PM purification ability.

本発明の請求項3に記載の発明は、金属酸化物が、V、Mn、Cuの酸化物および/または複合酸化物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である。   The invention according to claim 3 of the present invention is the exhaust gas purification filter according to claim 1 or 2, wherein the metal oxide is an oxide of V, Mn, Cu and / or a composite oxide. It is.

これにより、排ガス浄化フィルタが優れたPM浄化能力を発揮することができる。   Thereby, the exhaust gas purification filter can exhibit excellent PM purification ability.

本発明の請求項4に記載の発明は、硫酸塩が、硫酸セシウム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である。   The invention according to claim 4 of the present invention is the exhaust gas purifying filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the sulfate is cesium sulfate.

これにより、排ガス浄化フィルタが優れたPM浄化能力と耐熱性を発揮することができる。   Thereby, the exhaust gas purification filter can exhibit excellent PM purification ability and heat resistance.

本発明の請求項に記載の発明は、三次元構造体が、コージェライト、炭化珪素、金属のいずれかからなるハニカムであることを特徴とする、請求項1乃至のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタである。 The invention described in claim 5 of the present invention, the three-dimensional structure, cordierite, silicon carbide, characterized in that it is a honeycomb made of any metal, according to any one of claims 1 to 4 This is an exhaust gas purification filter.

これにより、耐熱性に優れ、PMを高い捕集率で捕集できる排ガス浄化フィルタが、容易に得られる。   Thereby, the exhaust gas purification filter which is excellent in heat resistance and can collect PM at a high collection rate can be easily obtained.

以下、本発明の実施例を説明する。
参考例1)
純水3Lに、酸化硫酸バナジウム44.7gと、酢酸マンガン四水和物0.171gと、硫酸銅五水和物34.3gと、硫酸セシウム64.6gと、硝酸セリウム六水和物137gとを、溶解させ、触媒成分を含む水溶液を調製した。
Examples of the present invention will be described below.
( Reference Example 1)
To 3 L of pure water, 44.7 g of vanadium oxide sulfate, 0.171 g of manganese acetate tetrahydrate, 34.3 g of copper sulfate pentahydrate, 64.6 g of cesium sulfate, 137 g of cerium nitrate hexahydrate, Was dissolved to prepare an aqueous solution containing a catalyst component.

次に、直径5.66インチ、高さ6インチ、セル密度200セル/平方インチのコージェライト製ウォールスルー型ハニカム(以下、ハニカムと称する)を、調製した水溶液に5分間含浸し、引き上げた後、震盪して余剰の水溶液を除去した。次に、ハニカムを液体窒素に浸して、添着した水溶液を凍結させた後、真空凍結乾燥装置を用いて乾燥させた。次に、電気炉を用いて、ハニカムを、大気雰囲気下にて900℃で5時間焼成して、排ガス浄化触媒を担持した排ガス浄化フィルタを製造した。   Next, a cordierite wall-through honeycomb having a diameter of 5.66 inches, a height of 6 inches, and a cell density of 200 cells / square inch (hereinafter referred to as a honeycomb) is impregnated in the prepared aqueous solution for 5 minutes and then pulled up. The excess aqueous solution was removed by shaking. Next, the honeycomb was immersed in liquid nitrogen to freeze the attached aqueous solution, and then dried using a vacuum freeze-drying apparatus. Next, the honeycomb was fired at 900 ° C. for 5 hours in an air atmosphere by using an electric furnace to manufacture an exhaust gas purification filter carrying an exhaust gas purification catalyst.

これにより、V、Mn、Cuの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムと、酸化セリウムとを担持した排ガス浄化フィルタが、容易に得られた。   As a result, an exhaust gas purification filter carrying V, Mn, Cu oxides and composite oxides, cesium sulfate, and cerium oxide was easily obtained.

V、Mn、Cuの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとが共存することで、酸化物および複合酸化物の触媒活性が向上するとともに、触媒が優れた耐熱性を持つ。よって、これらを担持した排ガス浄化フィルタは優れたPM浄化能力と耐熱性を発揮することができる。   The coexistence of oxides and composite oxides of V, Mn, and Cu and cesium sulfate improves the catalytic activity of the oxides and composite oxides, and the catalyst has excellent heat resistance. Therefore, the exhaust gas purification filter carrying these can exhibit excellent PM purification ability and heat resistance.

また、V、Mn、Cuの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとに、酸化セリウムが共存することで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に酸素を供給して、PMの燃焼を助けることができる。   In addition, cerium oxide coexists with oxides and composite oxides of V, Mn, Cu, and cesium sulfate, so that oxygen is supplied when the oxygen concentration in the exhaust gas is low, thereby helping combustion of PM. Can do.

また、凍結乾燥することにより、乾燥過程において触媒成分の移動が抑制され、ハニカムに触媒を均一に担持することができる。よって、優れたPM浄化能力と耐熱性を持つ排ガス浄化フィルタが得られる。   Moreover, by freeze-drying, movement of the catalyst component is suppressed during the drying process, and the catalyst can be uniformly supported on the honeycomb. Therefore, an exhaust gas purification filter having excellent PM purification ability and heat resistance can be obtained.

参考例1では、金属酸化物に含まれる金属としてV、Mn、Cuを用いたが、他にもNb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Sn、Pbのいずれかの金属を用いてもよい。 In Reference Example 1, V, Mn, and Cu were used as metals contained in the metal oxide, but other than these, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, Sn, and Pb Any metal may be used.

また参考例1では、硫酸塩として硫酸セシウムを用いたが、他にも、Li、Na、K、Rbのいずれかの1族の金属で構成される硫酸塩および/またはBe、Mg、Ca、Sr、Baのいずれかの2族の金属で構成される硫酸塩を用いてもよい。 Further, in Reference Example 1, cesium sulfate was used as the sulfate, but in addition to this, sulfate and / or Be, Mg, Ca, which is composed of a metal belonging to any one group of Li, Na, K, and Rb. A sulfate composed of a metal belonging to Group 2 of either Sr or Ba may be used.

また参考例1では、酸素貯蔵能を有する助触媒として酸化セリウムを用いたが、他にも希土類元素の酸化物として、例えば、酸化セリウムと酸化ランタンとの固溶体などを用いてもよい。 In Reference Example 1, cerium oxide was used as a cocatalyst having oxygen storage capacity. However, for example, a solid solution of cerium oxide and lanthanum oxide may be used as the rare earth element oxide.

また参考例1では、三次元構造体としてコージェライト製ウォールスルー型ハニカムを用いたが、他にも炭化珪素、またはステンレスなどの金属からなるハニカムを用いてもよい。 In Reference Example 1, a cordierite wall-through honeycomb is used as the three-dimensional structure, but a honeycomb made of metal such as silicon carbide or stainless steel may also be used.

また参考例1では、凍結乾燥する際にハニカムを液体窒素に浸したが、ハニカムに添着した触媒成分を含む水溶液を、速やかに凍結させることができれば、他の冷却方法でもよい。
(実施例
純水4Lに、ポリカルボン酸型高分子界面活性剤42gを溶解させ、次に、撹拌しながら、酸化セリウムを担持した酸化チタンの粉末186gを加え、懸濁液を調製した。酸化セリウムを担持した酸化チタンの粉末中において、酸化セリウムは酸化チタンの10mol%含まれている。
In Reference Example 1, the honeycomb was immersed in liquid nitrogen during freeze-drying, but other cooling methods may be used as long as the aqueous solution containing the catalyst component adhering to the honeycomb can be quickly frozen.
(Example 1 )
42 g of polycarboxylic acid type polymer surfactant was dissolved in 4 L of pure water, and then 186 g of titanium oxide powder carrying cerium oxide was added with stirring to prepare a suspension. In the powder of titanium oxide supporting cerium oxide, cerium oxide is contained in an amount of 10 mol% of titanium oxide.

次に、参考例1で用いたものと同じ仕様のハニカムを、調製した懸濁液に10分間含浸し、引き上げた後、エアブローを行って余剰の液を除去した。次に、電気炉を用いて、ハニカムを300℃で乾燥させた。懸濁液への含浸から乾燥までの工程を4回繰り返した後、電気炉を用いて、ハニカムを、大気雰囲気下にて600℃で5時間焼成した。 Next, a honeycomb having the same specifications as that used in Reference Example 1 was impregnated in the prepared suspension for 10 minutes, pulled up, and then air blown to remove excess liquid. Next, the honeycomb was dried at 300 ° C. using an electric furnace. After repeating the steps from impregnation into the suspension to drying four times, the honeycomb was fired at 600 ° C. for 5 hours in an air atmosphere using an electric furnace.

次に、純水3Lに、酸化硫酸バナジウム790gと、酢酸マンガン四水和物3gと、硫酸銅五水和物600gと、硫酸セシウム1140gとを、溶解させ、触媒成分を含む水溶液を調製した。   Next, 790 g of vanadium oxide sulfate, 3 g of manganese acetate tetrahydrate, 600 g of copper sulfate pentahydrate, and 1140 g of cesium sulfate were dissolved in 3 L of pure water to prepare an aqueous solution containing a catalyst component.

次に、焼成後のハニカムを、調製した水溶液に5分間含浸し、引き上げた後、震盪して余剰の水溶液を除去した。次に、ハニカムを液体窒素に浸して、添着した水溶液を凍結させた後、真空凍結乾燥装置を用いて乾燥させた。次に、電気炉を用いて、ハニカムを、大気雰囲気下にて700℃で5時間焼成して、排ガス浄化触媒を担持した排ガス浄化フィルタを製造した。   Next, the fired honeycomb was impregnated with the prepared aqueous solution for 5 minutes, pulled up, and then shaken to remove excess aqueous solution. Next, the honeycomb was immersed in liquid nitrogen to freeze the attached aqueous solution, and then dried using a vacuum freeze-drying apparatus. Next, the honeycomb was fired at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere by using an electric furnace to manufacture an exhaust gas purification filter carrying an exhaust gas purification catalyst.

ハニカムに担持された、酸化セリウムを担持した酸化チタンは、ハニカムの重量の6.9%であった。また、ハニカムに担持された触媒は、ハニカムの重量の18%であった。   The titanium oxide supporting cerium oxide supported on the honeycomb was 6.9% of the weight of the honeycomb. Further, the catalyst supported on the honeycomb was 18% of the weight of the honeycomb.

これにより、酸化セリウムが担持された酸化チタンを、予め担持し、その上にV、Mn、Cuの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとを担持した排ガス浄化フィルタが得られた。   As a result, an exhaust gas purification filter in which titanium oxide supporting cerium oxide was previously supported, and oxides and composite oxides of V, Mn, Cu, and cesium sulfate were supported thereon.

V、Mn、Cuの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとが共存することで、酸化物および複合酸化物の触媒活性が向上するとともに、触媒が優れた耐熱性を持つ。よって、これらを担持した排ガス浄化フィルタは優れたPM浄化能力と耐熱性を発揮することができる。   The coexistence of oxides and composite oxides of V, Mn, and Cu and cesium sulfate improves the catalytic activity of the oxides and composite oxides, and the catalyst has excellent heat resistance. Therefore, the exhaust gas purification filter carrying these can exhibit excellent PM purification ability and heat resistance.

また、V、Mn、Cuの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとに、酸化セリウムが共存することで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に酸素を供給して、PMの燃焼を助けることができる。   In addition, cerium oxide coexists with oxides and composite oxides of V, Mn, Cu, and cesium sulfate, so that oxygen is supplied when the oxygen concentration in the exhaust gas is low, thereby helping combustion of PM. Can do.

また、酸化セリウムが担持された酸化チタンを、予め担持し、その上にV、Mn、Cuの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとを担持することで、触媒の熱による劣化を抑制することができる。同時に、触媒とPMとの接触面積が増加し、PMを効率的に燃焼することができる。同時に、酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとがより表面に担持され、PMと接触しやすくなり、従って、PMを効率的に燃焼することができる。   In addition, titanium oxide supporting cerium oxide is supported in advance, and oxides and composite oxides of V, Mn, Cu, and cesium sulfate are supported thereon, thereby suppressing deterioration of the catalyst due to heat. be able to. At the same time, the contact area between the catalyst and PM increases, and PM can be burned efficiently. At the same time, oxides and composite oxides and cesium sulfate are supported on the surface more easily and come into contact with PM, and therefore PM can be burned efficiently.

また、酸化チタンは触媒成分との反応性が低いので、触媒が劣化しにくい。よって、触媒活性を十分に発揮することができる。   Further, since titanium oxide has low reactivity with the catalyst component, the catalyst is hardly deteriorated. Therefore, the catalytic activity can be sufficiently exhibited.

また、触媒成分を担持する前にセリウムが酸化セリウムとして担持されているので、触媒成分を担持した後の焼成温度が、より低温でよい。よって、触媒の劣化が抑制され、触媒活性を十分に発揮することができる。   Further, since cerium is supported as cerium oxide before supporting the catalyst component, the firing temperature after supporting the catalyst component may be lower. Therefore, deterioration of the catalyst is suppressed, and the catalytic activity can be sufficiently exhibited.

また、凍結乾燥することにより、乾燥過程において触媒成分の移動が抑制され、ハニカムに触媒を均一に担持することができる。よって、優れたPM浄化能力と耐熱性を持つ排ガス浄化フィルタが得られる。   Moreover, by freeze-drying, movement of the catalyst component is suppressed during the drying process, and the catalyst can be uniformly supported on the honeycomb. Therefore, an exhaust gas purification filter having excellent PM purification ability and heat resistance can be obtained.

実施例では、金属酸化物に含まれる金属としてV、Mn、Cuを用いたが、他にもNb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Sn、Pbのいずれかの金属を用いてもよい。 In Example 1 , V, Mn, and Cu were used as the metals contained in the metal oxide. However, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, Sn, and Pb were also used. Any metal may be used.

また実施例では、硫酸塩として硫酸セシウムを用いたが、他にも、Li、Na、K、Rbのいずれかの1族の金属で構成される硫酸塩および/またはBe、Mg、Ca、Sr、Baのいずれかの2族の金属で構成される硫酸塩を用いてもよい。 Further, in Example 1 , cesium sulfate was used as a sulfate, but in addition, a sulfate composed of a metal of any one of Li, Na, K, and Rb and / or Be, Mg, Ca, A sulfate composed of a metal belonging to Group 2 of either Sr or Ba may be used.

また実施例では、酸素貯蔵能を有する助触媒として酸化セリウムを担持した酸化チタンを用いたが、他にも無機酸化物に担持された希土類元素の酸化物として、例えば、酸化セリウムと酸化ランタンとの固溶体を担持した酸化チタン、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体などを用いてもよい。 Further, in Example 1 , titanium oxide supporting cerium oxide was used as a cocatalyst having oxygen storage capacity, but other rare earth element oxides supported on inorganic oxides include, for example, cerium oxide and lanthanum oxide. Alternatively, a titanium oxide supporting a solid solution of cerium oxide, a solid solution of cerium oxide and zirconium oxide, or the like may be used.

また実施例では、三次元構造体としてコージェライト製ウォールスルー型ハニカムを用いたが、他にも炭化珪素、またはステンレスなどの金属からなるハニカムを用いてもよい。 In Example 1 , a cordierite wall-through honeycomb is used as the three-dimensional structure, but a honeycomb made of metal such as silicon carbide or stainless steel may also be used.

また実施例では、凍結乾燥する際にハニカムを液体窒素に浸したが、ハニカムに添着した触媒成分を含む水溶液を、速やかに凍結させることができれば、他の冷却方法でもよい。
(評価例1)
実施例の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。
In Example 1 , the honeycomb was immersed in liquid nitrogen during freeze-drying, but other cooling methods may be used as long as the aqueous solution containing the catalyst component adhering to the honeycomb can be quickly frozen.
(Evaluation example 1)
Using the exhaust gas purification filter of Example 1 , the following exhaust gas test was conducted.

行った排ガス試験を、図1を参照しながら説明する。   The exhaust gas test conducted will be described with reference to FIG.

排気量3431cc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、バイパスライン3と本ライン4を設置し、本ライン4側に排ガス浄化フィルタ5を設置した。   A diesel engine 1 having a displacement of 3431 cc was used, a switching valve 2 was provided on the exhaust line from the diesel engine 1, a bypass line 3 and a main line 4 were installed, and an exhaust gas purification filter 5 was installed on the main line 4 side.

バイパスライン3に排気しながら、ディーゼルエンジン1を、1500rpm、トルク21kgで、1時間運転させた。排気が安定した後、切替え弁2によって、排ガス浄化フィルタ5を設置した本ライン4に排ガスを導入した。エンジン回転数は1500rpmで維持し、排ガス温度を、ディーゼルエンジン1への負荷を変えることで、250℃から490℃まで、30℃刻みで昇温した。各排ガス温度を20分間維持しながら運転し、圧力センサー6を用いて、排ガス浄化フィルタ5前後の差圧を測定した。また、酸素センサー7を用いて、排ガス浄化フィルタ5に流入する排ガスの酸素濃度を測定した。   While exhausting to the bypass line 3, the diesel engine 1 was operated for 1 hour at 1500 rpm and a torque of 21 kg. After the exhaust became stable, exhaust gas was introduced into the main line 4 where the exhaust gas purification filter 5 was installed by the switching valve 2. The engine speed was maintained at 1500 rpm, and the exhaust gas temperature was increased from 250 ° C. to 490 ° C. in increments of 30 ° C. by changing the load on the diesel engine 1. Each exhaust gas temperature was maintained for 20 minutes, and the pressure sensor 6 was used to measure the differential pressure across the exhaust gas purification filter 5. Further, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter 5 was measured using the oxygen sensor 7.

PMが排ガス浄化フィルタ5に捕集されるのにともなって、排ガス浄化フィルタ5前後の差圧は大きくなるが、排ガス温度が上昇するのにともなって触媒活性が高まり、捕集されたPMが燃焼することで、排ガス浄化フィルタ5前後の差圧は小さくなる。取得した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求め、差圧変化率がゼロとなったときの温度をBPT(Balance Point of Temperature)と定義し、BPTが低いほど排ガス浄化フィルタのPM浄化能力が優れているとした。結果を図2に示す。   As the PM is collected by the exhaust gas purification filter 5, the differential pressure across the exhaust gas purification filter 5 increases, but as the exhaust gas temperature rises, the catalytic activity increases, and the collected PM burns. By doing so, the differential pressure before and after the exhaust gas purification filter 5 becomes small. From the acquired differential pressure profile, the differential pressure change rate per unit time at each temperature is obtained, and the temperature when the differential pressure change rate becomes zero is defined as BPT (Balance Point of Temperature), and the lower the BPT is, the lower the BPT is. The PM purification ability of the exhaust gas purification filter is assumed to be excellent. The results are shown in FIG.

見積もられたBPTは328℃であり、実施例2の排ガス浄化フィルタが優れたPM浄化能力を持つことが確認できた。   The estimated BPT was 328 ° C., and it was confirmed that the exhaust gas purification filter of Example 2 had an excellent PM purification capacity.

また、排ガス浄化フィルタ5に流入する排ガスの酸素濃度を図3に示す。   Moreover, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter 5 is shown in FIG.

酸素濃度は排ガス温度の上昇にともなって低下し、430℃で10%を下回った。また、PMの燃焼中は、局所的に酸素濃度がさらに低下していたと推測される。しかし差圧変化率は、排ガス温度328℃以上で0以下を維持することができた。よって、実施例2の排ガス浄化フィルタが、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でPMを燃焼除去できることが確認できた。   The oxygen concentration decreased with increasing exhaust gas temperature, and was below 10% at 430 ° C. Further, it is presumed that the oxygen concentration was further reduced locally during PM combustion. However, the differential pressure change rate was maintained at 0 or less at an exhaust gas temperature of 328 ° C. or higher. Therefore, it was confirmed that the exhaust gas purification filter of Example 2 could burn and remove PM at about the exhaust gas temperature even when the oxygen concentration in the exhaust gas was low.

本発明の排ガス浄化フィルタは、優れた耐熱性を有し、かつ、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でPMを燃焼除去できるため、有用である。排ガス浄化の対象は、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、船舶など幅広く存在し、適用が可能である。   The exhaust gas purification filter of the present invention is useful because it has excellent heat resistance and can burn and remove PM at about the exhaust gas temperature even when the oxygen concentration in the exhaust gas is low. Exhaust gas purification is applicable not only to automobiles but also to construction machines, generators, forklifts, cultivators, ships, etc. and can be applied.

本発明の評価例1の排ガス試験の概要を示す図The figure which shows the outline | summary of the exhaust gas test of the evaluation example 1 of this invention 本発明の評価例1の排ガス試験の結果を示す図The figure which shows the result of the exhaust gas test of the evaluation example 1 of this invention 本発明の評価例1の排ガス試験における酸素濃度を示す図The figure which shows the oxygen concentration in the exhaust gas test of the evaluation example 1 of this invention

符号の説明Explanation of symbols

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 排ガス浄化フィルタ
6 圧力センサー
7 酸素センサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine 2 Switching valve 3 Bypass line 4 This line 5 Exhaust gas purification filter 6 Pressure sensor 7 Oxygen sensor

Claims (5)

金属酸化物と、Li、Na、K、Rb、Csのいずれかの1族の金属で構成される硫酸塩および/またはBe、Mg、Ca、Sr、Baのいずれかの2族の金属で構成される硫酸塩と、酸素貯蔵能を有する助触媒とを、耐熱性の三次元構造体に担持し、酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化チタンに担持された酸化セリウムであることを特徴とする、排ガス浄化フィルタ。 It is composed of a metal oxide and a sulfate composed of a group 1 metal of Li, Na, K, Rb, or Cs and / or a group 2 metal of any of Be, Mg, Ca, Sr, or Ba. And a promoter having an oxygen storage capacity is supported on a heat-resistant three-dimensional structure, and the promoter having an oxygen storage capacity is cerium oxide supported on titanium oxide. Exhaust gas purification filter. 金属酸化物が、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sn、Pbのいずれかの金属を含むことを特徴とする、請求項1に記載の排ガス浄化フィルタ。 The metal oxide contains any metal selected from V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sn, and Pb. The exhaust gas purification filter according to 1. 金属酸化物が、V、Mn、Cuの酸化物および/または複合酸化物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 metal oxide is an oxide of V, Mn, Cu and / or a composite oxide. 硫酸塩が、硫酸セシウム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 sulfate is cesium sulfate. 三次元構造体が、コージェライト、炭化珪素、金属のいずれかからなるハニカムであることを特徴とする、請求項1乃至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 three-dimensional structure is a honeycomb made of any one of cordierite, silicon carbide, and metal.
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