JPH05115789A - 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

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JPH05115789A
JPH05115789A JP3308416A JP30841691A JPH05115789A JP H05115789 A JPH05115789 A JP H05115789A JP 3308416 A JP3308416 A JP 3308416A JP 30841691 A JP30841691 A JP 30841691A JP H05115789 A JPH05115789 A JP H05115789A
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JP
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exhaust gas
catalyst
filter
purification
nox
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JP3308416A
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Akira Abe
晃 阿部
Akira Muramatsu
暁 村松
Seiji Makino
誠二 牧野
Kiyohide Yoshida
清英 吉田
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸素濃度が高く、パティキュレート、炭化水
素（以下ＨＣと呼ぶ）、NOx が混在するような排ガス中
に対して有効に作用し、パティキュレートとNOxとを効
率良く除去し、またＨＣやCOを良好に除去することがで
きる排ガス浄化材を提供する。 【構成】 入口側に、ＨＣを還元剤としてNOx を還元除
去する浄化材部材を用いるとともに、出口側に、パティ
キュレート、ＨＣ及びCOを酸化除去する浄化材部材とを
用いてなる排ガス浄化材。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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た排ガス浄化方法に関し、更に詳し
くは、ディーゼルエンジン等の排ガス中の窒素酸化物
（以下NOx と呼ぶ）と微粒子状炭素物質（以下パティキ
ュレートと呼ぶ）などの有害成分を同時に除去すること
ができる排ガス浄化材、及びその排ガス浄化材を使用し
た排ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【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等から排出される排ガス中のパティ
キュレートやNOX 等が環境衛生上有害なものとして問題
化している。特に、パティキュレートは、平均粒径が0.
1 〜１μｍで大気中に浮遊しやすいため、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てい
る。
【０００３】パティキュレート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、耐熱性フィルタを用いて排ガスを濾過することによ
りパティキュレートを捕捉し、これによる圧力損失が上
昇したらバーナ、電気ヒータ等によって、捕捉したパテ
ィキュレートを燃焼せしめてフィルタを再生する方法で
ある。用いられる耐熱フィルタとしては、ハニカム型セ
ラミックフィルタ、三次元網目構造を持つフォーム型セ
ラミックフィルタ、スチールウール、ワイヤメッシュ等
がある。他の一つは、上述したようなフィルタに担持し
た触媒の作用で、パティキュレートの濾過操作とともに
これを自己燃焼させる方法である。
【０００４】前者の場合、パティキュレートの除去効果
を高めれば高めるほど圧力損失の上昇が速く、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の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保持しうる触媒が
あれば、はるかに優れた方法と考えられる。
【０００５】しかしながら、ディーゼルエンジンは燃料
として軽油を用いるため、排ガス中にSO2 を多く含み、
また、ディーゼルエンジンの運転状況によって、排ガス
中の酸素濃度が５〜15％の広範囲に変化する。貴金属系
や卑金属系の酸化触媒付フィルタを用いて、パティキュ
レートを低温着火する方法が提案されているが、酸素濃
度が高い排ガス条件下で、パティキュレートを良好に着
火燃焼し、しかも二次公害を起こさない排ガス浄化フィ
ルタの再生方法はまだ確立されていない。
【０００６】一方、排ガス中のNOx を除去する方法とし
ては、たとえばガソリンエンジン等の排ガスについては
いわゆる３元触媒が用いられており、NOx を無害なＮ2
に還元する方法が採られている。しかしながら、一般
に、酸素濃度が高い雰囲気下ではNOx の還元反応が進行
しにくく、そのため、ディーゼルエンジン等から排出さ
れる酸素濃度の高い排ガス中のNOx を還元除去するに
は、この３元触媒を用いた方法では不十分と言える。
【０００７】このような状況下で、最近、ガス状や液状
の炭化水素、軽油、アルコール等の添加によりNOx を除
去する方法が提案する方法が提案されている（SAE Pape
r 900496 (1990) 、特開昭63−100919号等) 。しかしな
がら、排ガス中のパティキュレートとNOx を同時に効率
的に除去できる方法は得られていない。
【０００８】たとえば、特開平３-47589号は、耐熱多孔
性フィルタに、(a) アルカリ金属と、(b) 周期表のＩＢ
族、IIＢ族、ＶＡ族、VIＡ族、VII Ａ族、白金族元素を
除いたVIII族の遷移金属及びSnからなる群から選ばれた
１種又は２種以上の元素と(c) 希土類元素からなる触媒
を担持した排ガス浄化材を開示している。この排ガス浄
化材を用いた方法では、排ガス中のパティキュレートを
還元剤として作用させてNOx を還元除去し、排ガス中の
パティキュレートとNOx を同時に除去することができる
が、必ずしも充分に効率的であるとは言い難い。
【０００９】従って本発明の目的は、酸素濃度が高く、
パティキュレート、炭化水素（以下ＨＣと呼ぶ）、NOx
が混在するような排ガス中に対して有効に作用し、パテ
ィキュレートとNOx とを効率良く除去し、またＨＣやCO
を良好に除去することが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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、パティキ
ュレートと、ＨＣと、NOx とが混在する組成の排ガスの
浄化について鋭意研究の結果、入口側に、ＨＣを還元剤
としてNOx を還元除去する浄化材部材を用いるととも
に、出口側に、パティキュレート、ＨＣ及びCOを酸化除
去する浄化材部材とを用いれば、すなわち異なる機能を
有する二種の浄化材部材を組み合わせれば、良好な排ガ
ス浄化性能が得られることを発見し、本発明を完成し
た。
【００１１】すなわち、本発明の排ガス浄化材は、主と
して多孔質のセラミックスからなる基体上に第一の触媒
を担持してなる第一の浄化材部材を入口側に設置し、耐
熱多孔性フィルタ上に設けた多孔質のセラミック層に第
二の触媒を担持してなる第二の浄化材部材を出口側に設
置してなる排ガス浄化材であって、前記第一の触媒が
(a) アルカリ金属元素の１種又は２種以上と、(b)Cu、C
o、Mn、Mo及びＶからなる群から選ばれた元素の１種又
は２種以上とからなり、前記第二の触媒が(a) アルカリ
金属元素の１種又は２種以上と、(b) Cu、Co、Mn、Mo及
びＶからなる群から選ばれた元素の１種又は２種以上
と、(c) 希土類元素の１種又は２種以上とからなるとと
もに、前記第一の触媒が前記基体の0.05〜6.0 重量％で
あり、前記第二の触媒が前記多孔質のセラミック層の6.
0 重量％以上であることを特徴とする。
【００１２】また本発明の排ガス浄化方法は、前記排ガ
ス浄化材を用いて排気ガスを浄化する方法であって、前
記第一の浄化材部材内で、第一の触媒の作用により、主
として排ガス中の炭化水素を還元剤として作用させて窒
素酸化物を還元するとともに、前記第二の浄化材部材内
で、第二の触媒によって、主として排ガス中のパティキ
ュレートと残存炭化水素とCOとを酸化することを特徴と
する。
【００１３】以下、本発明を詳細に説明する。第一の浄
化材部材の基体を形成する材料としては、γ−アルミナ
及びその酸化物（γ−アルミナ−チタニア、γ−アルミ
ナ−シリカ、γ−アルミナ−ジルコニア等）、ジルコニ
ア、チタニア−ジルコニアなどの多孔質で表面積の大き
い耐熱性のセラミックスが挙げられる。また第一の浄化
材部材は圧力損失が小さいことが好ましいため、このよ
うなセラミックスを用いて、圧力損失が小さい形状であ
るハニカム型やフォーム型の成形体とし、又はペレット
状や球状のものをケーシングに入れるのが好ましい。
【００１４】また耐熱性、特に耐熱衝撃特性を高めるた
めに、上述した多孔質のセラミックスを、耐熱多孔性フ
ィルタにコートして用いるのが実用的である。
【００１５】第一の浄化材部材において、耐熱多孔性フ
ィルタ（以下第一のフィルタと呼ぶ）を用いる場合、そ
のようなフィルタの形成材料としては、コージェライ
ト、ムライト等のセラミックスが挙げられる。第一のフ
ィルタとしては、圧力損失が小さいことが好ましいた
め、その形状は、ハニカム型やフォーム型のものを使用
するのが好ましい。また、第一のフィルタの形状と大き
さは、目的に応じて種々変更することができる。
【００１６】第一の浄化材部材において、フィルタを用
いる場合、多孔性セラミックスのコート量は、第一のフ
ィルタに対して５重量％以上、特に10〜15重量％とする
のが好ましい。
【００１７】上記の多孔質のセラミックスからなる基体
に担持する第一の触媒としては、(a) アルカリ金属(Li
、Na、K 、Cs等）と、(b) Cu、Co、Mn及びＶから選ば
れた元素の１種又は２種以上とからなるものを用いる。
(a) アルカリ金属としては、特にナトリウム、カリウ
ム、及びセシウムのうちの少なくとも１種を用いるのが
好ましい。中でもセシウムを用いると、プロパンなどの
飽和炭化水素を含め、多くの未燃焼のＨＣもNOx と反応
し、その結果非常に良好なNOx の除去を行うことができ
る。これは、セシウムの存在によりNOx と炭化水素の反
応選択性が高くなり、排ガス中の酸素と炭化水素との反
応が抑制されるためであると考えられる。また、(b) 成
分としては、Cu、Co、Mn、Mo及びＶの５種の遷移元素の
うちの少なくとも１種を用いるが、特に、Ｖ元素を(b)
成分における必須成分とし、これにCu、Co、Mn及びMoの
うちの少なくとも１種を加えた構成とすると、長期にわ
たって安定したNOx の除去が得られる。
【００１８】また、上記の(a) 及び(b) 成分に、さらに
(c) 希土類元素(Ce 、La、Nd、Sm等) を加えた構成の第
一の触媒を用いることができる。このように第一の触媒
中に(c) 希土類元素を加えると、排ガス中に存在するパ
ティキュレートも還元剤として作用し、NOx を還元除去
することができる。(c) 希土類金属としては、セリウ
ム、ランタン、ネオジウム等を用いるのが好ましく、ま
た、希土類金属の混合物であるミッシュメタルを用いる
こともできる。
【００１９】なお、本明細書において、触媒成分(a) 〜
(c) 及び後述する触媒成分(d) は金属元素として表示し
ているが、通常の浄化材の使用温度条件では触媒成分
(a) 〜(d) は酸化物の状態で存在する。
【００２０】上記の第一の触媒各成分(a) 、(b) 及び
(c)の配合量は、以下の通りとするのがよい。まず、第
一の触媒が(a) 成分と(b) 成分とからなる場合には、そ
れぞれの金属分に換算して、(a) が10〜50重量部、(b)
が30〜90重量部とする。(a) が10重量部未満の場合、及
び50重量部を超す場合には、NOx とＨＣの反応特性が低
下する。特に(b) としてCu、Co、Mn及びMoのうちの少な
くとも１種と、Ｖとを選択する場合には、Ｖ以外の金属
元素とＶ元素との比率を重量比で５／１〜１／15程度と
するのがよい。
【００２１】また、第一の触媒が(a) 、(b) 及び(c) か
らなる場合には、(a) が10〜50重量部、(b) が30〜90重
量部、(c) は50重量部以下とするのがよい。(a) が10重
量部未満、又は50重量部を超えるとNOxとＨＣの反応特
性が低下する。(b) が30重量部未満、又は90重量部を超
すと、ＨＣとNOx の反応特性が低下する。さらに、(c)
については、50重量部を超すとNOx のＨＣによる還元反
応が効率的に進まなくなるので上限を50重量部とする。
【００２２】第一の触媒の量（(a) ＋(b) の合計量又は
(a) ＋(b) ＋(c) の合計量) は、上述の多孔質のセラミ
ックスからなる基体を基準(100重量％) として0.05〜6.
0 重量％とし、好ましくは0.1 〜5.0 重量％とする。第
一の触媒の量が前記基体に対して0.05重量％未満では触
媒を担持した効果が顕著ではなく、NOx 低減特性は低下
する。一方、6.0重量％を超す触媒担持量とするとＨＣ
の酸化燃焼のみ進み、NOx の低減特性は低下することに
なるので上限を6.0 重量％とする。
【００２３】第二の浄化材部材の基材となるフィルタ
（以下第二のフィルタと呼ぶ）としては、多孔性で耐熱
性、特に耐熱衝撃特性の高いものを用いる。そのような
フィルタ形成材料としては、コージェライト、ムライ
ト、アルミナ及びその酸化物（アルミナ−チタニア、ア
ルミナ−シリカ、アルミナ−ジルコニア等）、ジルコニ
ア、チタニア−ジルコニア等のセラミックスが挙げられ
る。
【００２４】また、第二のフィルタとしては、圧力損失
が許容範囲内であり、かつパティキュレート捕集性能を
保有することが好ましいため、ハニカム型やフォーム型
のものを使用するのが好ましい。また、第二のフィルタ
の形状と大きさは、目的に応じて種々変更することがで
きる。
【００２５】上述した第二のフィルタ上に多孔質のセラ
ミック層を形成する。この多孔質のセラミック層は、第
二のフィルタより多孔性で表面積の大きいセラミックス
からなり、触媒の担持面積を大きくための担体層として
機能する。そのような多孔質のセラミック層を形成する
材料としては、アルミナ及びその酸化物（アルミナ−チ
タニア、アルミナ−シリカ、アルミナ−ジルコニア
等）、ジルコニア、チタニア−ジルコニア等のセラミッ
クスが挙げられる。
【００２６】多孔質のセラミック層の量は、セラミック
フィルタの場合、第二のフィルタの５〜20重量％、特に
10〜15重量％とするのが好ましい。
【００２７】上記の第二のフィルタ上に設けた多孔質の
セラミック層上に担持する第二の触媒としては、(a) ア
ルカリ金属(Li 、Na、K 、Cs等）と、(b) Cu、Co、Mn、
Mo及びＶから選ばれた元素の１種又は２種以上と、(c)
希土類元素(Ce、La、Nd、Sm等) とからなるものを用い
る。好ましい各触媒成分(a) 、(b) 及び(c) は上述の第
一の浄化材部材の基体に担持する第一の触媒のものと同
様である。
【００２８】上記の第二の触媒各成分(a) 、(b) 及び
(c)の配合量は、それぞれの金属分に換算して、(a) が1
0〜50重量部、(b) が30〜90重量部、(c) が10〜50重量
部とするのがよい。
【００２９】また、第二の触媒の量（(a) ＋(b) ＋(c)
の合計量) は、上述の多孔質のセラミック層を基準(100
重量％) として6.0 重量％以上とし、好ましくは８〜20
0 重量％とする。触媒の担持量が多孔質のセラミック層
に対して6.0 重量％未満では触媒を担持した効果が顕著
ではなく、パティキュレート、残留炭化水素及びCOの酸
化特性は低下する。
【００３０】なお、上述したように、第二の触媒の成分
は第一の触媒の成分とほぼ同様であるが、担持量を変え
ることにより、目的毎に有効に作用させることができ
る。すなわち、同様の成分からなる触媒を比較的少なく
担持した場合、NOx の還元に有効に作用し、一方、比較
的多く担持した場合、パティキュレート、ＨＣ及びCOの
酸化に有効に作用する。
【００３１】第二の触媒の酸化特性をさらに高めるため
に、上述の触媒成分(a) 、(b) 及び(c) の他に酸化能の
高い白金族元素を含む触媒成分(d) を用いることが好ま
しい。この触媒成分(d) は、Pt、PdまたはRhであっても
よいし、PtとPdの混合成分、PtとRhの混合成分、PdとRh
の混合成分、さらにはPt、Pd及びRhの混合成分としても
良い。また上記の白金族系の触媒成分の他に、さらにAu
及び／又はAgを含有することもできる。このように白金
族元素を含む触媒にさらにAu及び／又はAgを加えること
により浄化特性をさらに向上させることができる。
【００３２】また、触媒成分(d) の量（合計量) は、上
述の多孔質のセラミック層を基準(100重量％) として0.
1 〜１重量％であるのが好ましい。また、Au及び／又は
Agを含有する場合、白金族元素100 重量部当りAu及び／
又はAgを50重量部以下、特に10〜20重量部とするのが好
ましい。
【００３３】上述した第二の触媒の成分(a) 、(b) 及び
(c) と触媒成分(d) との二系統の触媒成分を第二のフィ
ルタに担持する方法として、単一の第二のフィルタを用
いて、第二のフィルタに触媒成分(a) 、(b) 及び(c) を
担持した後、重ねて触媒成分(d) を担持する方法を採用
してもよいが、二個のフィルタを用いて、二系統の触媒
成分を第二のフィルタ（その１）と、第二のフィルタ
（その２）とにそれぞれ担持した後、これらフィルタを
積層して第二の浄化材部材を形成する方法を用いること
もできる。
【００３４】なお、第一の浄化材部材で第一のフィルタ
を用いる場合、上述した第一のフィルタと第二のフィル
タとの体積比は１：４〜４：１、特に１：２〜２：１で
あるのが好ましい。
【００３５】第一の浄化材部材で、第一のフィルタを用
いる場合の多孔性セラミックスからなる層の形成は、第
二の浄化材部材で多孔質のセラミックス層（担体層）の
形成と共通にでき、また第一の浄化材部材における触媒
の担持は第二の浄化材部材における触媒の担持と共通に
できるので、以下に担体層の形成及び触媒の担持につい
てまとめて説明する。
【００３６】セラミックスからなる担体層の形成は、ウ
ォッシュコート法やゾル−ゲル法等により行うことがで
きる。ウォッシュコート法は、上記した多孔性のセラミ
ックスのスラリー中にフィルタを浸漬し、乾燥すること
によりフィルタ上に担体層を形成する方法である。
【００３７】この方法を用いる場合、触媒活性種の担持
は、担体層となるセラミックス層の形成後に含浸法等に
より行うことができるが、触媒をあらかじめ含浸したセ
ラミックス粉末を用いてウォッシュコート法を行えば、
一回の処理で触媒を担持した担体層を形成することがで
きる。
【００３８】また、ゾル−ゲル法による担体層の形成は
以下の通り行う。担体層用セラミックスを形成する金属
の有機塩（例えばアルコキシド）を加水分解し、得られ
たゾルをフィルタにコーティングし、水蒸気等との接触
によりコロイド粒子の膜を生成させた後、乾燥、焼成し
て触媒の担体層をフィルタ上に形成する。例えば、担体
層用セラミックスとしてチタニア（TiＯ2 ）を用いる場
合、まずTiのアルコキシド（例えば、Ti（Ｏ-isoＣ3 Ｈ
7 ）4 ）のアルコール溶液に、CH3 COOH、ＨNO3 、ＨCl
等の酸を加えたコーティング液を生成する。このコーテ
ィング液にフィルタを浸漬し、引き上げた後、水蒸気あ
るいは水と反応させてゲル化を行う。次いで、フィルタ
を乾燥、焼成すれば、フィルタの空孔表面にチタニアの
膜が形成される。ゾル−ゲル法において、ゲル化の際の
加水分解反応の触媒として酸を添加するが、酸の代わり
にアルカリを添加しても、加水分解反応を促進すること
ができる。
【００３９】なお、以上において担体層用セラミックス
としてチタニアを例に説明したが、それ以外のセラミッ
クの場合でも、同様にゾル−ゲル法により担持すること
ができる。例えば、アルミナの担体層とする場合は、ア
ルミニウムのアルコキシドを用い、上述のチタニアの場
合と同様の方法で行う。その他の多孔質担体を用いると
きも同様である。
【００４０】上述のウォッシュコート法又はゾル−ゲル
法等によりチタニア等のセラミックスからなる多孔性の
担体層をフィルタ上に形成したら、次に、触媒活性種の
炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、水酸化物などの水溶液を担体
層に含浸して、再び乾燥、焼成して触媒の担持を行う。
なお、触媒活性金属種の塩としては、水に溶解するもの
であれば、上述した通り炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、水酸
化物等、どのような種類のものでも用いることができ
る。Ｖの担持では、NH4 VO3 としゅう酸の溶液を用いる
ことができる。またアルカリのモリブデン酸塩及び／又
はバナジン酸塩を用い、アルカリ金属とMo及び／又はＶ
とを同時に担体することもできる。
【００４１】また、白金族元素の触媒成分(d) について
は、Pt、Pd、Rh等の白金族元素の塩化物やAu及び／又は
Agの塩化物の水溶液等を担体層に含浸して、乾燥及び焼
成をして触媒の担持を行う。
【００４２】さらに、Pt、Pd、Rh等の塩化物の水溶液に
浸漬したフィルタに光照射を行うと、非常に効果的に触
媒を担持できる。また、最初にチタニア系担体に光照射
で白金族元素系触媒を担持し、そのチタニア系担体をフ
ィルタにコートする方法も可能である。この光照射を用
いるとチタニア系担体に高い分散度で固定された触媒
を、フィルタに薄くコーティングすることができ、圧力
損失を小さく抑えることができる。
【００４３】上述した第一の浄化材部材を排ガス流入口
側に設置し、第二の浄化材部材を出口側に設置して排ガ
ス浄化材を製造する。
【００４４】本発明の方法では、上述した構成の第一の
浄化材部材を用いて排ガス中のNOxをＨＣにより還元除
去するが、排ガス中のＨＣは主としてメタン、エチレ
ン、アセチレン等からなるので、NOx 還元温度が２００
〜５００℃、好ましくは２５０〜４５０℃の場合、NOx
の還元が効率良く起こる。反応温度が高すぎると、ＨＣ
自身の燃焼が生じ、NOx の還元特性が低下する。なお、
本発明の方法では、排ガス中に還元剤として作用するＨ
Ｃが少ない場合には、NOx を還元するに必要十分な量の
エチレン、プロパン、プロピレン等のＨＣを第一の浄化
材部材の上流側で排ガス中に強制的に導入することも可
能である。
【００４５】上述の構成の第一の触媒を有する第一の浄
化材部材を用いることによって、NOx の除去を効果的に
行うことができる。すなわち、第一の浄化材部材内で、
ＨＣが上記第一の触媒元素及び酸素と共存すると、ＨＣ
が還元剤として作用してNOxを還元し、排ガスが効果的
に浄化される。このように比較的低温でNOx の還元が効
率よく起こるのは、ＨＣと上記の触媒成分(a) 及び(b)
が同時に存在することによる相乗効果によるものと思わ
れ、また第一の触媒の量を基体の0.05〜6.0 重量％に限
定したためと思われる。さらに、(a) 及び(b) に加えて
さらに(c) を含む触媒を用いた場合には、パティキュレ
ートが還元剤として作用し、NOx を還元することにもな
る。
【００４６】また、上述の構成の第二の触媒を有する第
二の浄化材部材を用いることによって、比較的低温で排
ガス中のパティキュレートを着火燃焼させることができ
る。すなわち、第二のフィルタ内で排ガス中のパティキ
ュレートが、上記担体層の6.0 重量％以上の量の第二の
触媒及び酸素と共存することによって着火温度が下が
り、パティキュレートが400 ℃程度又はそれ以下で燃焼
（酸化）される。また、上記担体層の6.0 重量％以上の
量の第二の触媒により、パティキュレートの他に残存Ｈ
Ｃ及びCOが効率よく酸化され、もってパティキュレー
ト、ＨＣ及びCOの除去を効率的に行うことができる。
【００４７】このように、二種類の浄化材部材を組み合
わせることにより、すなわち、入口側の第一の浄化材部
材内でＨＣを還元剤としてNOx を還元し、次いで、出口
側の第二の浄化材部材内でパティキュレートを低温燃焼
し、かつＨＣとCOを酸化することにより、NOx とパティ
キュレートの同時除去を効率的に行うことができるとと
もに、ＨＣとCOを良好に除去することができる。
【００４８】
【実施例】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。なお、以下の実施例及び比較例におい
て、各触媒成分は単に各金属元素として表示する。
【００４９】実施例１ コージェライト製フォームからなる第一のフィルタ（見
かけの体積１リットル、密度0.35g/ml）に、ウォッシュ
コート法によりγ-Aｌ2O 3 (表面積 200m 2 /g) を第
一のフィルタに対して15％（重量％、以下同じ) コート
した。γ-Aｌ2 O 3 をコートした第一のフィルタに、Cs
NO 3及びCu(NO 3 ) 2 の各水溶液を用いて、Cs及びCuを
それぞれγ-Aｌ2 O 3 に対して１％含浸し、乾燥後、70
0 ℃で焼成し、第一の浄化材部材を得た。
【００５０】一方、コージェライト製フォームからなる
第二のフィルタ（見かけの体積１リットル、密度0.65g/
ml）に、ウォッシュコート法により Ti O 2 (表面積40
m 2 /g) を第二のフィルタに対して10％コートした。 T
i O 2 をコートした第二のフィルタに、CsNO 3、CuCl 2
及びLa(NO 3 ) 3 の各水溶液及びNH4 VO 3としゅう酸の
混合水溶液を用いて、Cs、Cu、Ｖ及びlaをそれぞれTi O
2に対して３％含浸し、乾燥後、700 ℃で焼成し、第二
の浄化材部材を得た。
【００５１】得られた第一の浄化材部材を排ガス流入口
側に設置し、第二の浄化材部材を出口側に設置して浄化
材を得た。 （ Cs 、Cu／Al2 Ｏ3 − Cs 、Cu、Ｖ、La／Ti O 2: 実
施例１）
【００５２】この浄化材について、排気量500 ccのディ
ーゼルエンジンを用い、パティキュレートが着火燃焼し
てフィルタが再生されるときの温度( 圧力損失の低下す
るときの温度、以下単に「再生温度」と呼ぶ) と、再生
温度及びそれより高い温度でのNOx 浄化率を求めた。エ
ンジンの運転は、回転数を2500rpm とし、負荷80％と
し、また入口側の浄化材部材の上流側に外部からプロピ
レンを導入した。この運転条件での排ガス中のＨＣ( 外
部から導入したＨＣを含む) は全炭化水素の合計で800p
pm、COは300ppm、NOx は480 ppm 、Ｏ2 は10％及びSO2
は100 ppm であった。結果を表１に示す。
【００５３】実施例２ ゾル−ゲル法により、TiＯ2 −ZrO 2 ( 表面積 40m 2 /
g)を実施例１と同じ第一のフィルタに対して15％をコー
トした。TiＯ2 −ZrO 2 をコートした第一のフィルタ
に、CsNO 3、Cu(NO 3 ) 2 及びLa(NO 3 ) 3 の各水溶液
を用いて、Cs、Cu及びlaをそれぞれTiＯ2 −ZrO 2 に対
して１％含浸し、乾燥後、700 ℃で焼成し、第一の浄化
材部材を得た。
【００５４】一方、ウォッシュコート法により、 Ti O
2 を実施例１と同じ第二のフィルタに対して10％コート
した。 Ti O2 をコートした第二のフィルタに、CsN
O3 、CuCl2 、モリブデン酸アンモニウム及びCe(NO 3 )
3 の各水溶液を用いて、Cs、Cu、Mo及びCeをそれぞれT
i O 2に対して３％ずつ含浸した後、乾燥後、700 ℃で
焼成し、第二の浄化材部材を得た。
【００５５】得られた第一の浄化材部材と第二の浄化材
部材を実施例１と同様に設置して浄化材を得た。 （ Cs 、Cu、La／（Ti O 2−ZrO 2 ）− Cs 、Cu、Mo、
Ce／Ti O 2:実施例２） この排ガス浄化材についても、実施例１と同様にして再
生温度とNOx 浄化率を求めた。結果を表１に示す。
【００５６】実施例３ ウォッシュコート法により、γ-Aｌ2 O 3 を実施例１と
同じ第一のフィルタに対して15％をコートして第一の浄
化材部材を得た。γ-Aｌ2 O 3 をコートした第一のフィ
ルタに、CsNO 3、Cu(NO 3 ) 2 及びCe(NO 3 ) 3 の各水
溶液を用いて、Cs、Cu及びCeをそれぞれγ-Aｌ2 O 3 に
対して１％含浸し、乾燥後、700 ℃で焼成し、第一の浄
化材部材を得た。
【００５７】一方、ウォッシュコート法により、 Ti O
2 を実施例１と同じ第二のフィルタに対して15％コート
した。 Ti O 2 をコートした第二のフィルタに、K 2 CO
3 、CuCl2 及びLa(NO 3 ) 3 の各水溶液及びNH4 VO 3と
しゅう酸の混合水溶液を用いて、K 、Cu、Ｖ及びLaをそ
れぞれTi O 2に対して３％ずつ含浸し、乾燥後、700℃
で焼成し、第二の浄化材部材を得た。
【００５８】得られた第一の浄化材部材と第二の浄化材
部材を実施例１と同様に設置して浄化材を得た。 （Cs、Cu、Ce／Al2 Ｏ3 − K、Cu、Ｖ、La／Ti O 2: 実
施例３） この排ガス浄化材についても、実施例１と同様にして再
生温度とNOx 浄化率を求めた。結果を表１に示す。
【００５９】 表１ NOx 浄化率(1) 例Ｎo. 再生温度（℃) （再生温度） （500 ℃) 実施例１ 390 35 25 実施例２ 400 25 15 実施例３ 405 28 20 注(1) ：フィルタ通過前と、通過後の排ガス中のNOx 量から計算したNOx の浄化率（％）
【００６０】実施例４ 実施例１と同様にして第一の浄化材部材を得た。
【００６１】一方、実施例１と同様にして、Ti O 2を実
施例１と同じ第二のフィルタに対して10％コートした。
Ti O 2 をコートした第二のフィルタに、CsNO 3、CuCl
2及びLa(NO 3 ) 3 の各水溶液及びNH4 VO 3としゅう酸
の混合水溶液を用いて、Ti O2に対してCs、Cu、Ｖ及びL
aをそれぞれTi O 2に対して３％含浸した。この第二の
フィルタに、さらにＨ2 PtCl6 の水溶液を用いてPtをTi
O 2に対して0.1 ％含浸し、乾燥後、700 ℃で焼成し、
第二の浄化材部材を得た。
【００６２】得られた第一の浄化材部材と第二の浄化材
部材を実施例１と同様に設置して浄化材を得た。 （ Cs 、Cu／Al2 Ｏ3 − Cs 、Cu、Ｖ、La／Pt／Ti
O 2: 実施例４） この浄化材についても、実施例１と同様にして再生温度
を求めた。また、その再生温度でのNOx 浄化率、ＨＣ浄
化率及びCO浄化率を求めた。結果を表２に示す。
【００６３】実施例５ ゾル−ゲル法により、TiＯ2 −ZrO 2 を実施例１と同じ
第一のフィルタに対して15％をコートした。TiＯ2 −Zr
O 2 をコートした第一のフィルタに、CsNO 3及びCu(NO
3 ) 2 の各水溶液を用いて、Cs及びCuをそれぞれTiＯ2
−ZrO 2 に対して１％含浸し、乾燥後、700 ℃で焼成
し、第一の浄化材部材を得た。
【００６４】一方、ウォッシュコート法により、Ti O 2
を実施例１と同じ第二のフィルタに対して10％コートし
た。 Ti O 2 をコートした第二のフィルタに、CsNO3 、
CuCl2、モリブデン酸アンモニウム及びCe(NO 3 ) 3 の
各水溶液を用いて、Cs、Cu、Mo及びCeをそれぞれTi O 2
に対して３％ずつ含浸した。この第二のフィルタに、さ
らにＨ2 PtCl6 及び RhCl 3 の各水溶液を用いて、Ptを
0.1 ％及びRhを0.01％含浸し、乾燥後、700 ℃で焼成
し、第二の浄化材部材を得た。
【００６５】得られた第一の浄化材部材と第二の浄化材
部材を実施例１と同様に設置して浄化材を得た。 （ Cs 、Cu／（Ti O 2−ZrO 2 ）− Cs 、Cu、Mo、Ce／
Pt、Rh／Ti O 2 :実施例５） この浄化材についても、実施例４と同様にして再生温
度、NOx 浄化率、ＨＣ浄化率及びCO浄化率を求めた。結
果を表２に示す。
【００６６】実施例６ ウォッシュコート法により、γ−Al2 O 3 を実施例１と
同じ第一のフィルタに対して15％をコートした。γ−Al
2 O 3 をコートした第一のフィルタに、CsNO 3、Cu(NO
3 ) 2 及びLa(NO 3 ) 3 の各水溶液を用いて、Cs、Cu及
びLaをそれぞれγ-Aｌ2 O 3 に対して１％含浸し、乾燥
後、700 ℃で焼成し、第一の浄化材部材を得た。
【００６７】一方、ウォッシュコート法により、 Ti O
2 を実施例１と同じ第二のフィルタに対して10％コート
した。 Ti O2 をコートした第二のフィルタに、KCO
3 、CuCl 2及びLa(NO 3 ) 3 の各水溶液及びNH4 VO 3
としゅう酸の混合水溶液を用いて、K 、Cu、V 及びLaを
それぞれTi O 2に対して３％ずつ含浸し、さらにこの第
二のフィルタに PdCl 2 及び RhCl 6 の各水溶液を用い
て、Ptを0.1 ％及びRhを0.01％含浸し、乾燥後、700 ℃
で焼成し、第二の浄化材部材を得た。
【００６８】得られた第一の浄化材部材と第二の浄化材
部材を実施例１と同様に設置して浄化材を得た。 (Cs, Cu, La／Al2 Ｏ3 −K 、Cu、Ｖ、La／Pd、Rh／Ti
O 2: 実施例６） この浄化材についても、実施例４と同様にして再生温度
及びNOx 浄化率、ＨＣ浄化率及びCO浄化率を求めた。結
果を表２に示す。
【００６９】 表２ 例Ｎo. 再生温度 NOx 浄化率(1) CO 浄化率(2) HC 浄化率(3) 実施例４ 360 38 80 70 実施例５ 380 28 90 80 実施例６ 390 30 80 70
【００７０】注(1) ：フィルタ通過前と、通過後の排
ガス中のNOx 量から計算したNOxの浄化率（％） (2) ：フィルタ通過前と、通過後の排ガス中のCO量から
計算したCOの浄化率（％） (3) ：フィルタ通過前と、通過後の排ガス中のHC量から
計算したHCの浄化率（％）
【００７１】表１及び表２から明らかなように、実施例
１〜６の排ガス浄化材は、良好な排ガス浄化性能を有す
る。
【００７２】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の排ガス浄化
材を使用すると、パティキュレートとNOx とを効率良く
除去することができる。また、COやHCの浄化にも優れた
作用を示す。このような排ガス浄化材は、ディーゼルエ
ンジン等の比較的酸素濃度の大きな排ガスの浄化に好適
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 23/85 Ａ 8017−4Ｇ 23/89 Ａ 8017−4Ｇ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｂ 7910−3Ｇ Ｅ 7910−3Ｇ 3/10 Ａ 7910−3Ｇ (72)発明者 吉田 清英 埼玉県熊谷市末広四丁目14番１号 株式会 社リケン熊谷事業所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主として多孔質のセラミックスからなる
    基体上に第一の触媒を担持してなる第一の浄化材部材を
    入口側に設置し、耐熱多孔性フィルタ上に設けた多孔質
    のセラミック層に第二の触媒を担持してなる第二の浄化
    材部材を出口側に設置してなる排ガス浄化材であって、
    前記第一の触媒が(a) アルカリ金属元素の１種又は２種
    以上と、(b) Cu、Co、Mn、Mo及びＶからなる群から選ば
    れた元素の１種又は２種以上とからなり、前記第二の触
    媒が(a) アルカリ金属元素の１種又は２種以上と、(b)
    Cu、Co、Mn、Mo及びＶからなる群から選ばれた元素の１
    種又は２種以上と、(c) 希土類元素の１種又は２種以上
    とからなるとともに、前記第一の触媒が前記基体の0.05
    〜6.0 重量％であり、前記第二の触媒が前記多孔質のセ
    ラミック層の6.0 重量％以上であることを特徴とする排
    ガス浄化材。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の排ガス浄化材におい
    て、前記第一の触媒がさらに(c) 希土類元素の１種又は
    ２種以上を含有することを特徴とする排ガス浄化材。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の排ガス浄化材に
    おいて、前記第二の触媒がさらに(d) 白金族元素を含有
    することを特徴とする排ガス浄化材。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガ
    ス浄化材において、前記多孔質のセラミックスがAl2 Ｏ
    3 、Al2 Ｏ3 系複合酸化物、TiＯ2 、ZrＯ2 、又はTiＯ
    2 −ZrＯ2 のいずれかからなることを特徴とする排ガス
    浄化材。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガ
    ス浄化材を用いて排気ガスを浄化する方法であって、前
    記第一の浄化材部材内で、第一の触媒によって、主とし
    てガス中の炭化水素を還元剤として作用させて窒素酸化
    物を還元するとともに、前記第二の浄化材部材内で、第
    二の触媒によって、主として排ガス中のパティキュレー
    トと残存炭化水素とCOとを酸化することを特徴とする排
    ガス浄化方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の排ガス浄化方法におい
    て、前記第一の浄化材部材の上流側で排ガス中に外部か
    ら炭化水素を導入することを特徴とする排ガス浄化方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001321671A (ja) * 2000-05-17 2001-11-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 排ガス浄化材とその調製方法及びこれを用いた排ガス浄化装置
JP2007503977A (ja) * 2003-08-29 2007-03-01 ズード−ヘミー・インコーポレイテッド 改善された熱安定性を有する触媒を担持したディーゼル粒子状物質フィルター
JP2009513335A (ja) * 2005-10-28 2009-04-02 エスケー エナジー シーオー．， エルティーディー． ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置

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