JP4807129B2 - ディーゼルパティキュレートフィルタ - Google Patents
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Description
ジルコニウム系複酸化物におけるカーボン燃焼速度の評価実験のために、パティキュレート酸化触媒に含まれるジルコニウム系複酸化物の成分および含有比率を変更した複数のサンプルを調製した。すなわち、ジルコニウム系複酸化物について10種類のサンプル、およびこの比較のために3種類のサンプルの触媒層表面にそれぞれ模擬PMであるカーボンブラックを堆積させ、これらについて雰囲気温度が590℃におけるカーボン燃焼速度を測定する実験を行った。
まず、各サンプルの調製方法について説明する。
こうして得られた各サンプルにつき、800℃の大気圧条件下で24時間放置するエージング処理を施し、模擬排気ガスを流通させるモデルガス流通触媒評価装置にセットした状態でカーボン燃焼性能評価を調べるカーボン燃焼速度評価実験を行った。
次に、パティキュレート酸化触媒におけるPt担持用担体としてのジルコニウム系複酸化物およびアルミナの配合比率の変化がライトオフ性能に与える影響を実験により調べた。具体的には、Pt担持ジルコニウム系複酸化物とPt担持アルミナとの配合比率を変化させたサンプルを複数個調製し、各サンプルにつき模擬排気ガスを流通させ、このときのライトオフ性能を評価した。このライトオフ性能の評価は、各サンプルについて、DPF3の下流側で検出されるガスの各成分(HC、CO)濃度が上記模擬排気ガスにおける当該成分濃度の半分になった時点(浄化率が50%になった時点)のDPF3の入口での模擬排気ガス温度(ライトオフ温度)に基づいて行っている。
続いて、パティキュレート酸化触媒におけるPt担持用担体としてのジルコニウム系複酸化物とアルミナとの配合比率を一定にして、このジルコニウム系複酸化物とアルミナとに担持させる触媒貴金属の割合を変化させ、この変化がライトオフ性能および浄化性能に与える影響を実験により調べた。具体的には、触媒貴金属としてのPtを担持させるジルコニウム系複酸化物とアルミナとの配合比率を1:1に固定し、ジルコニウム系複酸化物とアルミナとに予め担持させるPtの総担持量を一定にして各担体(ジルコニウム系複酸化物およびアルミナ)への担持量を変化させたサンプルを複数個調製し、各サンプルにつき模擬排気ガスを流通させ、このときのライトオフ性能および浄化性能を評価した。このライトオフ性能の評価は上記評価実験2と同様であり、一方、浄化性能の評価は、DPF3の入口での模擬排気ガス温度が300℃であるときのCO,HC各成分の浄化率に基づいて行っている。
・(サンプルNo.1)
アルミナへのPt担持率=0%としたもの。すなわち、0.5g/LのPtを全てジルコニウム系複酸化物に担持させ、アルミナにはPtを担持させないもの。
・(サンプルNo.2)
アルミナへのPt担持率=25%としたもの。すなわち、0.375g/LのPtをジルコニウム系複酸化物に、0.125g/LのPtをアルミナにそれぞれ担持させたもの。
・(サンプルNo.3)
アルミナへのPt担持率=50%としたもの。すなわち、0.25g/LのPtをジルコニウム系複酸化物に、0.25g/LのPtをアルミナにそれぞれ担持させたもの。
・(サンプルNo.4)
アルミナへのPt担持率=75%としたもの。すなわち、0.125g/LのPtをジルコニウム系複酸化物に、0.375g/LのPtをアルミナにそれぞれ担持させたもの。
・(サンプルNo.5)
アルミナへのPt担持率=100%としたもの。すなわち、ジルコニウム系複酸化物にはPtを担持させず、0.5g/LのPtを全てアルミナに担持させたもの。
上記評価実験3で用いた5種類のサンプル(No.1〜No.5)と同じサンプルを用いてカーボン燃焼速度評価実験を行うことにより、アルミナに対するPt担持率の変化がジルコニウム系複酸化物のPM燃焼性能に与える影響について調べた。この実験は、上記カーボン燃焼速度評価実験(評価実験1)における条件に基づいて行った。
これまでの評価実験1〜4では、アルミナおよびジルコニウム系複酸化物の各担体に、触媒貴金属としていずれも白金(Pt)を担持させたが、この評価実験5では、上記各担体のうちのアルミナに、白金(Pt)に加えてパラジウム(Pd)を担持させ、このパラジウム(Pd)の追加がライトオフ性能に与える影響について調べた。具体的には、アルミナにPtおよびPdを担持させたサンプル(ただしジルコニウム系複酸化物にはPtのみを担持させた)に対してライトオフ性能(ライトオフ温度)の測定を行い、これをアルミナおよびジルコニウム系複酸化物の各担体にこれまで通りPtのみを担持させたサンプルにおけるライトオフ性能と比較した。
・(サンプルNo.6)
0.250g/LのPtをジルコニウム系複酸化物に、0.750g/LのPtをアルミナにそれぞれ担持させたもの。すなわち、上記評価実験3におけるサンプルNo.4と比較して、ジルコニウム系複酸化物およびアルミナに担持させるPtの量をそれぞれ2倍に増やしたもの。
・(サンプルNo.7)
0.125g/LのPtをジルコニウム系複酸化物に担持させる一方、アルミナには0.375g/LのPtおよび0.3g/LのPdを担持させたもの。すなわち、上記評価実験3におけるサンプルNo.4と比較して、アルミナに担持させる触媒貴金属として0.3g/LのPdをさらに追加したもの。
上記評価実験5では、触媒貴金属としてのPtとPdとを同じアルミナに担持(共存担持)させたサンプルを用いて実験を行ったが、この評価実験6では、PtとPdとを異なるアルミナに別々に担持(分離担持)させたサンプルを用いて実験を行うことにより、PtおよびPdの担持形態の相違がライトオフ性能に与える影響について調べた。
・(サンプルNo.8)
Pt担持アルミナとPd担持アルミナとの質量比を3:1としたもの。
・(サンプルNo.9)
Pt担持アルミナとPd担持アルミナとの質量比を1:1としたもの。
・(サンプルNo.10)
Pt担持アルミナとPd担持アルミナとの質量比を1:3としたもの。
この評価実験7では、上記評価実験3〜6におけるサンプルNo.1〜No.10を用いて、PM燃焼時に発生する一酸化炭素(CO)の量について調べた。具体的には、各サンプルの触媒層表面に模擬PMであるカーボンブラックをそれぞれ堆積させ、模擬排気ガス(成分等は上記評価実験1と同様)を流通させながら上記カーボンを雰囲気温度590℃下で燃焼させるとともに、当該燃焼に伴って発生するCOの量をDPF3の出口部直後において測定した。
3 DPF
6 フィルタ本体
7 酸化触媒層
15 目封止部
Claims (7)
- ディーゼルエンジンの排気通路に配設され、パティキュレートを燃焼させるための触媒貴金属を有するパティキュレート酸化触媒が設けられたディーゼルパティキュレートフィルタにおいて、
上記パティキュレート酸化触媒は、ジルコニウムを主成分とするジルコニウム系複酸化物とアルミナとを含み、
上記ジルコニウム系複酸化物は、セリウムを含まない一方、セリウムを除く希土類金属を含み、
上記ジルコニウム系複酸化物およびアルミナはそれぞれ上記触媒貴金属を担持していることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。 - 上記ジルコニウム系複酸化物には、イットリウムを含まない一方、イットリウムを除く希土類金属が含まれていることを特徴とする請求項1記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
- 上記アルミナにおける触媒貴金属の担持量は、触媒貴金属の総質量に対して40質量%以上90質量%以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
- 上記アルミナにおける触媒貴金属の担持量は、触媒貴金属の総質量に対して50質量%以上80質量%以下に設定されていることを特徴とする請求項3記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
- 上記アルミナに担持される触媒貴金属は、少なくともPtを含むことを特徴とする請求項3または請求項4記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
- 上記アルミナに担持される触媒貴金属は、さらにPdを含むことを特徴とする請求項5記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
- 上記触媒貴金属としてのPtとPdとは、異なるアルミナに別々に担持されていることを特徴とする請求項6記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
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