JPH03118811A - 排ガス浄化材及び排ガス浄化方法 - Google Patents
排ガス浄化材及び排ガス浄化方法Info
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- JPH03118811A JPH03118811A JP1258567A JP25856789A JPH03118811A JP H03118811 A JPH03118811 A JP H03118811A JP 1258567 A JP1258567 A JP 1258567A JP 25856789 A JP25856789 A JP 25856789A JP H03118811 A JPH03118811 A JP H03118811A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は排ガス浄化材及びこの排ガス浄化材を使用して
排ガスを浄化する方法に係り、更に詳しくは触媒を担持
したフィルタからなる排ガス浄化材と、この浄化材を使
用してディーゼルエンジン等の排ガスを浄化する方法に
関する。
排ガスを浄化する方法に係り、更に詳しくは触媒を担持
したフィルタからなる排ガス浄化材と、この浄化材を使
用してディーゼルエンジン等の排ガスを浄化する方法に
関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕近年、
ディーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子状物質(主と
して固体状炭素微粒子と液体乃至固体状の高分子量炭化
水素微粒子などよりなる)が環境衛生上問題化している
。というのは、これらの炭素系微粒子は、平均粒径が0
.1〜1虜で、大気中に浮遊しやすいだけでなく、また
、呼吸により人体内に取り込まれやすく、また最近の臨
床試験結果では、発ガン性物質をも含んでいることが確
認されたためである。
ディーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子状物質(主と
して固体状炭素微粒子と液体乃至固体状の高分子量炭化
水素微粒子などよりなる)が環境衛生上問題化している
。というのは、これらの炭素系微粒子は、平均粒径が0
.1〜1虜で、大気中に浮遊しやすいだけでなく、また
、呼吸により人体内に取り込まれやすく、また最近の臨
床試験結果では、発ガン性物質をも含んでいることが確
認されたためである。
これらの微粒子の除去方法としては、大別して以下の2
つの方法が検討されている。その一つは、耐熱フィルタ
を用いて排ガスを濾過することにより微粒子を捕捉し、
これによる圧損失が上昇したらバーナ、電気ヒータ等に
よって、捕捉した微粒子を燃焼せしめてフィルタを再生
する方法である。
つの方法が検討されている。その一つは、耐熱フィルタ
を用いて排ガスを濾過することにより微粒子を捕捉し、
これによる圧損失が上昇したらバーナ、電気ヒータ等に
よって、捕捉した微粒子を燃焼せしめてフィルタを再生
する方法である。
こうしたフィルタとしては、金属ワイヤメツシュ、セラ
ミック発泡体、蜂の巣状を呈するセラミックモノリス等
が挙げられる。他の一つは、触媒物質を担持させた耐熱
フィルタに濾過操作と共に燃焼操作をも行わせて、前記
の微粒子燃焼とフィルタ再生の頻度を少なくするとか、
再生の必要のない程に上記触媒の燃焼活性を高める方法
である。
ミック発泡体、蜂の巣状を呈するセラミックモノリス等
が挙げられる。他の一つは、触媒物質を担持させた耐熱
フィルタに濾過操作と共に燃焼操作をも行わせて、前記
の微粒子燃焼とフィルタ再生の頻度を少なくするとか、
再生の必要のない程に上記触媒の燃焼活性を高める方法
である。
また、これらの方法において、排ガス中の可燃成分を増
加したり、燃料中に炭素酸化促進剤を添加して、微粒子
の着火温度を下げる試みもなされている。
加したり、燃料中に炭素酸化促進剤を添加して、微粒子
の着火温度を下げる試みもなされている。
前者の場合、微粒子の除去効果を高めれば高めるほど圧
損失上昇が速く、再生頻度も多くなり、再生に高い信頼
性が要求され、しかも経済的にも不利になると考えられ
る。
損失上昇が速く、再生頻度も多くなり、再生に高い信頼
性が要求され、しかも経済的にも不利になると考えられ
る。
これに対して、後者の方法は、ディーゼルエンジン排気
ガスの排出条件(ガス組成及び温度)において触媒活性
を維持しつる触媒があればはるかに優れた方法と考えら
れる。しかし、ディーゼルエンジンの排気ガス温度はガ
ソリンエンジンの場合と比較して低く、しかも燃料とし
て軽油を用いるために排ガス中に802量も多い。この
ような排ガス条件下で蓄積した微粒子を良好に着火燃焼
し、しかも二次公害を起こさない再生方法はまだ確立さ
れていない。
ガスの排出条件(ガス組成及び温度)において触媒活性
を維持しつる触媒があればはるかに優れた方法と考えら
れる。しかし、ディーゼルエンジンの排気ガス温度はガ
ソリンエンジンの場合と比較して低く、しかも燃料とし
て軽油を用いるために排ガス中に802量も多い。この
ような排ガス条件下で蓄積した微粒子を良好に着火燃焼
し、しかも二次公害を起こさない再生方法はまだ確立さ
れていない。
例えば、卑金属だけを担持した耐熱性フィルタでの微粒
子の燃焼反応は通常、約350 を以上の温度で起こる
。通常運転時の多くは、排ガス温度がそれ以下であり燃
焼反応は起こらないで微粒子は−H触媒担持フィルタに
捕捉され、やがて温度が上昇したときに燃え出すという
プロセスでフィルタが再生される。この場合は、所定の
温度に達するまでは圧損失上昇が速く、バーナ、電気ヒ
ータなどによる燃焼再生の頻度が高くなり、実用性に欠
ける。また、貴金属を添加した触媒を用いた場合は、よ
り低温で微粒子の燃焼反応が起こりゃすく、圧損失上昇
はゆるやかにはなる。しかし、同時に排ガス中の802
の酸化も起こり、このため非常に有害なSO,や硫酸ミ
ストを生成し、二次公害を生むことになる。
子の燃焼反応は通常、約350 を以上の温度で起こる
。通常運転時の多くは、排ガス温度がそれ以下であり燃
焼反応は起こらないで微粒子は−H触媒担持フィルタに
捕捉され、やがて温度が上昇したときに燃え出すという
プロセスでフィルタが再生される。この場合は、所定の
温度に達するまでは圧損失上昇が速く、バーナ、電気ヒ
ータなどによる燃焼再生の頻度が高くなり、実用性に欠
ける。また、貴金属を添加した触媒を用いた場合は、よ
り低温で微粒子の燃焼反応が起こりゃすく、圧損失上昇
はゆるやかにはなる。しかし、同時に排ガス中の802
の酸化も起こり、このため非常に有害なSO,や硫酸ミ
ストを生成し、二次公害を生むことになる。
このように、ディーゼルエンジン等の排ガス中の微粒子
を効率的に除去する方法は未だ見出されておらず、その
うえ、酸素濃度が2〜20%の広範囲に変化する排ガス
中の窒素酸化物の除去は大変困難であり、大きな問題と
して残されている。
を効率的に除去する方法は未だ見出されておらず、その
うえ、酸素濃度が2〜20%の広範囲に変化する排ガス
中の窒素酸化物の除去は大変困難であり、大きな問題と
して残されている。
それに対して、特開昭63−242346号において、
主としてアルカリ金属と遷移金属を含有する触媒を耐熱
フィルタに担持させることによって、排ガス中の炭素系
微粒子と窒素酸化物を除去する方法が開示されている。
主としてアルカリ金属と遷移金属を含有する触媒を耐熱
フィルタに担持させることによって、排ガス中の炭素系
微粒子と窒素酸化物を除去する方法が開示されている。
しかし、その方法によっても、300℃前後の排ガス温
度における窒素酸化物の除去率は20%以下であり、満
足できる効果は得られていなかった。
度における窒素酸化物の除去率は20%以下であり、満
足できる効果は得られていなかった。
従って本発明の目的は、ディーゼルエンジン等の排出す
る比較的低温であって酸素濃度変化の大きい排ガス中に
含まれる炭素系微粒子を効率的に燃焼除去し、同時に窒
素酸化物をも効果的に除去できる排ガス浄化材及び排ガ
ス浄化方法を提供することである。
る比較的低温であって酸素濃度変化の大きい排ガス中に
含まれる炭素系微粒子を効率的に燃焼除去し、同時に窒
素酸化物をも効果的に除去できる排ガス浄化材及び排ガ
ス浄化方法を提供することである。
上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、炭素系微
粒子、酸素及び窒素酸化物との触媒の反応を詳細に検討
した結果、周期表のIA族(アルカリ金属)、IB族(
遷移金属)の中の特定の元素と、希土類金属の中の特定
の元素とを同時に含有する触媒を耐熱フィルタに担持さ
せることによって、排ガスの浄化を効率的に行うことが
できることを発見し、本発明を完成させた。
粒子、酸素及び窒素酸化物との触媒の反応を詳細に検討
した結果、周期表のIA族(アルカリ金属)、IB族(
遷移金属)の中の特定の元素と、希土類金属の中の特定
の元素とを同時に含有する触媒を耐熱フィルタに担持さ
せることによって、排ガスの浄化を効率的に行うことが
できることを発見し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の排ガス浄化材は、耐熱フィルタを担
体とする排ガス浄化材であって、前記フィルタにはCs
と、Cuと、Ce及びLaのいずれか1種又は2種が、
触媒として担持されていることを特徴とする。
体とする排ガス浄化材であって、前記フィルタにはCs
と、Cuと、Ce及びLaのいずれか1種又は2種が、
触媒として担持されていることを特徴とする。
また本発明の排ガス浄化方法は、Csと、Cuと、Ca
及びLaのいずれか1種又は2種を、触媒とじて耐熱フ
ィルタに担持させることによって、排ガス中の炭素系微
粒子を酸化すると同時に、炭素系微粒子を還元剤として
窒素酸化物を還元して排ガスを浄化することを特徴とす
る。
及びLaのいずれか1種又は2種を、触媒とじて耐熱フ
ィルタに担持させることによって、排ガス中の炭素系微
粒子を酸化すると同時に、炭素系微粒子を還元剤として
窒素酸化物を還元して排ガスを浄化することを特徴とす
る。
また、上記元素に加えて、さらにAgをフィルタに担持
させれば、よりいっそうの効果が得られる。
させれば、よりいっそうの効果が得られる。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明で使用する耐熱フィルタは、ディーゼルエンジン
の排ガス通路の途中に設置される。フィルタには触媒が
担持され、そのような触媒はCsと、Cuと、Ce及び
Laのいずれか1種又は2種を含有するものである。
の排ガス通路の途中に設置される。フィルタには触媒が
担持され、そのような触媒はCsと、Cuと、Ce及び
Laのいずれか1種又は2種を含有するものである。
フィルタ上では排ガス中の炭素系微粒子が触媒元素及び
酸素と共存することによって着火温度が下がり、300
℃以下で燃焼(酸化)される。また、それと同時に、炭
素系微粒子が還元剤として作用して窒素酸化物を還元し
、排ガスが効果的に浄化される。すなわち、Csと、C
uと、Ce及び/又はLaを触媒として用いれば、排ガ
ス中の酸素によって炭素系微粒子が300℃以下で活性
化されて窒素酸化物と反応するので、窒素酸化物はN2
に還元され、同時に、炭素系微粒子はCD2に酸化され
る。従って300℃以下での排ガスの浄化が常時可能と
なる。
酸素と共存することによって着火温度が下がり、300
℃以下で燃焼(酸化)される。また、それと同時に、炭
素系微粒子が還元剤として作用して窒素酸化物を還元し
、排ガスが効果的に浄化される。すなわち、Csと、C
uと、Ce及び/又はLaを触媒として用いれば、排ガ
ス中の酸素によって炭素系微粒子が300℃以下で活性
化されて窒素酸化物と反応するので、窒素酸化物はN2
に還元され、同時に、炭素系微粒子はCD2に酸化され
る。従って300℃以下での排ガスの浄化が常時可能と
なる。
また、触媒としてさらにAgを添加すれば、炭素系微粒
子がより低温で着火、燃焼し、窒素酸化物の還元特性も
向上する。
子がより低温で着火、燃焼し、窒素酸化物の還元特性も
向上する。
フィルタに触媒元素を含浸させるには、それらの酢酸塩
、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物などの溶液にフィルタを浸
漬して乾燥するか又は乾燥後、焼成する。
、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物などの溶液にフィルタを浸
漬して乾燥するか又は乾燥後、焼成する。
耐熱性フィルタは、補集性能及び許容範囲内の圧損失を
示すことが必要で、通常担体として用いられるアルミナ
、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ−チタニア
、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、チタニア−
ジルコニア、ムライト、コージェライト等からなるセラ
ミックファイバーセラミックフオーム、セラミックモノ
リス等や、金属ワイヤメツシュ等を挙げることができる
が、これらに限定されるものではない。
示すことが必要で、通常担体として用いられるアルミナ
、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ−チタニア
、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、チタニア−
ジルコニア、ムライト、コージェライト等からなるセラ
ミックファイバーセラミックフオーム、セラミックモノ
リス等や、金属ワイヤメツシュ等を挙げることができる
が、これらに限定されるものではない。
触媒は耐熱フィルタに直接担持されている必要はなく、
上記した多孔質のアルミナ、シリカ、チタニア等の通常
用いられている担体を介して耐熱フィルタに間接的に担
持されておれば足り、また実用的でもある。
上記した多孔質のアルミナ、シリカ、チタニア等の通常
用いられている担体を介して耐熱フィルタに間接的に担
持されておれば足り、また実用的でもある。
本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳細に説明す
る。
る。
実施例1〜4
市販のディーゼル排ガス用コージェライト (マグネシ
ア、アルミナ及びシリカを主成分とするセラミックス)
製ハニカムフィルタ (嵩密度0.37g/crl、空
孔率86.0%、容積2.OA)にチタニアを10%
(重量%、以下同様)コートし、これにCsN0゜を含
浸して、チタニアに対してCsを2.5%担持させた。
ア、アルミナ及びシリカを主成分とするセラミックス)
製ハニカムフィルタ (嵩密度0.37g/crl、空
孔率86.0%、容積2.OA)にチタニアを10%
(重量%、以下同様)コートし、これにCsN0゜を含
浸して、チタニアに対してCsを2.5%担持させた。
次いでCuα2とCe (NOa) sを含浸して、C
uを10%、Ceを2.5%担持させた。この触媒担持
セラミックフィルタは、使用に先立って150℃以下で
乾燥し、700℃で3時間焼成した〈実施例1)。
uを10%、Ceを2.5%担持させた。この触媒担持
セラミックフィルタは、使用に先立って150℃以下で
乾燥し、700℃で3時間焼成した〈実施例1)。
(以後このような排ガス浄化材をCs/Cu/Ceのよ
うに表記する。) 実施例1と同様にして、Csを2.5%、Cuを10%
、しa (Laα3塩を使用)を2.5%担持させたC
s/Cu/La排ガス浄化材を製造した (実施例2)
。
うに表記する。) 実施例1と同様にして、Csを2.5%、Cuを10%
、しa (Laα3塩を使用)を2.5%担持させたC
s/Cu/La排ガス浄化材を製造した (実施例2)
。
同様にして、実施例1の浄化材にさらにAg(へgN0
3塩を使用)を0.5%担持させたCs/Cu/Ce/
Ag排ガス浄化材 (実施例3)、及び実施例2の浄化
材にさらにAgを0.5%担持させたCs/Cu/La
/Ag排ガス浄化材 (実施例4)を製造した。
3塩を使用)を0.5%担持させたCs/Cu/Ce/
Ag排ガス浄化材 (実施例3)、及び実施例2の浄化
材にさらにAgを0.5%担持させたCs/Cu/La
/Ag排ガス浄化材 (実施例4)を製造した。
実施例1〜4の排ガス浄化材の各々を、排気量510
cc、単気筒エンジンの排気通路に装着し、炭素系微粒
子の着火温度(背圧が低下する温度)とNOx除去率(
NOxのN2への転化率)を測定した。エンジンは回転
数1500 rpm、負荷90%で運転し、このとき排
ガス中の酸素濃度は5%、NOx濃度は約48Orpm
であった。
cc、単気筒エンジンの排気通路に装着し、炭素系微粒
子の着火温度(背圧が低下する温度)とNOx除去率(
NOxのN2への転化率)を測定した。エンジンは回転
数1500 rpm、負荷90%で運転し、このとき排
ガス中の酸素濃度は5%、NOx濃度は約48Orpm
であった。
測定結果を第1表に示す。本発明の浄化材を用いると、
微粒子の着火温度は267℃〜280℃となり、また2
0%以上のNOXの除去率が得られた。
微粒子の着火温度は267℃〜280℃となり、また2
0%以上のNOXの除去率が得られた。
比較例1
比較のために、触媒担持なしのコージェライト製ハニカ
ムフィルタについて、実施例と同じ条件で炭素系微粒子
の着火温度とNOx除去率を測定した。その結果を同じ
く第1表に示す。NOXの除去は全くS忍められなかっ
た。
ムフィルタについて、実施例と同じ条件で炭素系微粒子
の着火温度とNOx除去率を測定した。その結果を同じ
く第1表に示す。NOXの除去は全くS忍められなかっ
た。
第 1 表
手続補正書(自発)
2 発明の名称
排ガス浄化材及び排ガス浄化方法
3 補正をする者
事件との関係 特許出願人
氏 名 株式会社リケン
4代理人
住 所 東京都千代田区飯田橋」丁目8番10号〔発
明の効果〕 以上説明したように、本発明の排ガス浄化材と排ガス浄
化方法を用いれば、排ガス中の炭素系微粒子と窒素酸化
物との双方が効果的に除去され、比較的低温の排ガスで
あっても効果的に浄化される。
明の効果〕 以上説明したように、本発明の排ガス浄化材と排ガス浄
化方法を用いれば、排ガス中の炭素系微粒子と窒素酸化
物との双方が効果的に除去され、比較的低温の排ガスで
あっても効果的に浄化される。
5 補正命令の日付
平成 年 月
6 補正の対象
明細書
日
1)特許請求の範囲を以下の通り訂正する。
「(1)耐熱フィルタを担体とする排ガス浄化材におい
て、前記フィルタにはCsと、Cuと、Ce及びLaの
いずれか1種又は2種とが、触媒として担持されている
ことを特徴とする排ガス浄化材。
て、前記フィルタにはCsと、Cuと、Ce及びLaの
いずれか1種又は2種とが、触媒として担持されている
ことを特徴とする排ガス浄化材。
(2)請求項1に記載の排ガス浄化材において、前記フ
ィルタにはさらにAgが担持されていることを特徴とす
る排ガス浄化材。
ィルタにはさらにAgが担持されていることを特徴とす
る排ガス浄化材。
(3)耐熱フィルタに担持させた触媒によって排ガス中
の炭素系微粒子を酸化すると同時に、前記炭素系微粒子
を還元剤として窒素酸化物を還元する排ガス浄化方法に
おいて、前記フィルタにはCsと、Cuと、Ce及びL
aのいずれか1種又は2種とが触媒として担持されてい
ることを特徴とする排ガス浄化方法。
の炭素系微粒子を酸化すると同時に、前記炭素系微粒子
を還元剤として窒素酸化物を還元する排ガス浄化方法に
おいて、前記フィルタにはCsと、Cuと、Ce及びL
aのいずれか1種又は2種とが触媒として担持されてい
ることを特徴とする排ガス浄化方法。
(4)請求項3に記載の排ガス浄化方法において、前記
フィルタにはさらにAgが担持されていることを特徴と
する排ガス浄化方法。」
フィルタにはさらにAgが担持されていることを特徴と
する排ガス浄化方法。」
Claims (4)
- (1)耐熱フィルタを担体とする排ガス浄化材において
、前記フィルタにはCsと、Cuと、Ce及びLaのい
ずれか1種又は2種とが、触媒として担持されているこ
とを特徴とする排ガス浄化材。 - (2)請求項1に記載の排ガス浄化材において、前記フ
ィルタにはさらにAgが担持されていることを特徴とす
る排ガス浄化材。 - (3)耐熱フィルタに担持させた触媒によって排ガス中
の炭素系微粒子を酸化すると同時に、前記炭素系微粒子
を還元剤として窒素酸化物を還元する排ガス浄化方法に
おいて、前記フィルタにはCs、Cuのいずれか1種又
は2種と、Ce、Laのいずれか1種又は2種が触媒と
して担持されていることを特徴とする排ガス浄化方法。 - (4)請求項3に記載の排ガス浄化方法において、前記
フィルタにはさらにAgが担持されていることを特徴と
する排ガス浄化方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25856789A JP2863567B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 排ガス浄化材及び排ガス浄化方法 |
GB9021493A GB2236493B (en) | 1989-10-03 | 1990-10-03 | Exhaust gas cleaner |
DE4031385A DE4031385A1 (de) | 1989-10-03 | 1990-10-04 | Abgasreiniger und verfahren zum reinigen von abgasen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03118811A true JPH03118811A (ja) | 1991-05-21 |
JP2863567B2 JP2863567B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=17322033
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Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
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DE (1) | DE4031385A1 (ja) |
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WO2007039979A1 (ja) * | 2005-10-04 | 2007-04-12 | Ibiden Co., Ltd. | 多孔質ハニカム構造体及びそれを利用した排ガス浄化装置 |
JP2007253144A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-10-04 | Ibiden Co Ltd | ハニカム構造体及び排ガス浄化装置 |
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FR2720405B1 (fr) * | 1994-05-25 | 1996-07-26 | Rhone Poulenc Chimie | Procédé pour réduire l'émission de suies d'un moteur à combustion interne, composés du lanthane et leur usage pour réduire la pollution. |
US5580535A (en) * | 1994-07-07 | 1996-12-03 | Engelhard Corporation | System and method for abatement of food cooking fumes |
EP0710499A3 (en) * | 1994-11-04 | 1997-05-21 | Agency Ind Science Techn | Exhaust gas purifier and method for purifying an exhaust gas |
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IT1307693B1 (it) | 1999-05-14 | 2001-11-14 | Fiat Ricerche | Procedimento per la produzione di un filtro di particolato per motoridiesel, utilizzante una schiuma ceramica ad alte prestazioni |
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AU9156701A (en) | 2000-09-18 | 2002-04-02 | Rothmans Benson | Low sidestream smoke cigarette with combustible paper |
DE10115485A1 (de) * | 2001-03-29 | 2002-10-10 | Daimler Chrysler Ag | Partikelfilter |
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EP1378289A3 (en) * | 2002-04-18 | 2004-02-04 | Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company | Platinum-group-metal free catalytic washcoats for particulate exhaust gas filter applications |
GB0318776D0 (en) | 2003-08-09 | 2003-09-10 | Johnson Matthey Plc | Lean NOx catalyst |
GB0523135D0 (en) | 2005-11-14 | 2005-12-21 | Johnson Matthey Plc | Reducing coking over Ag/A1203 HC-SCR catalyst |
EP1990082B1 (en) | 2007-05-11 | 2011-08-17 | Ford Global Technologies, LLC | PGM-free DPF catalyst for soot oxidation |
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-
1989
- 1989-10-03 JP JP25856789A patent/JP2863567B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-10-03 GB GB9021493A patent/GB2236493B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-04 DE DE4031385A patent/DE4031385A1/de not_active Withdrawn
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---|---|
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GB9021493D0 (en) | 1990-11-14 |
GB2236493A (en) | 1991-04-10 |
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