JP3872354B2 - Filter type catalyst for diesel exhaust gas purification - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンからの排ガス中に含まれるパティキュレート(粒子状物質)を補集するとともに、排ガス中の有害成分を浄化するディーゼル排ガス浄化用触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガソリンエンジンについては、排ガスの厳しい規制とそれに対処できる技術の進歩とにより、排ガス中の有害成分は確実に減少されてきている。しかし、ディーゼルエンジンについては、有害成分がパティキュレート(粒子状物質:炭素微粒子、サルフェート等の硫黄系微粒子、高分子量炭化水素微粒子)として排出されるという特異な事情から、規制も技術の進歩もガソリンエンジンに比べて遅れている。
【0003】
現在までに開発されているディーゼルエンジン用排ガス浄化装置としては、大きく分けてトラップ型の排ガス浄化装置(ウォールフロー)と、オープン型の排ガス浄化装置(ストレートフロー)とが知られている。このうちトラップ型の排ガス浄化装置としては、セラミック製の目封じタイプのハニカム体(ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下DPFとする))が知られてる。このDPFは、セラミックハニカム構造体のセル下流端の開口部を目詰めしたガス流入側セルと、セル上流端の開口部を目詰めしたガス流出側セルと、ガス流入側セルとガス流出側セルを区画し、ガス流通の際のフィルタとなるセル隔壁、つまりフィルタ隔壁を持つものである。このDPFによると排ガスはフィルタ隔壁の細孔で濾過され、パティキュレートはこのフィルタ隔壁に捕集されることで排出が抑制される。
【0004】
しかしDPFでは、パティキュレートの堆積によって圧損が上昇するため、何らかの手段で堆積したパティキュレートを定期的に除去して再生する必要がある。
【0005】
従来は、圧損が上昇した場合にバーナあるいは電気ヒータ等で堆積したパティキュレートを燃焼させることでDPFを再生することが行われている。しかしながらこの場合には、パティキュレートの堆積量が多いほど燃焼時の温度が上昇し、それによる熱応力でDPFが破損する場合もある。
【0006】
そこで近年では、DPFのセル隔壁にアルミナなどからコート層を形成し、そのコート層にPtなどの貴金属からなる酸化触媒を担持させた連続再生式DPFが開発されている。この連続再生式DPFによれば、捕集されたパティキュレートが酸化触媒によって比較的低温で酸化・燃焼されるため、パティキュレートを捕集と同時にあるいは捕集と連続して燃焼させることでDPFを再生することができる。この連続再生式DPFは、触媒反応が比較的低温で生じること、およびパティキュレート捕集量が比較的少ないうちに燃焼できることから、DPFに作用する熱応力が小さく、熱による破損が防止されるという利点がある。
【0007】
しかしこのような連続再生式DPFにおいても、フィルタ本体の径方向の外周部は、排ガスの流通が少なくまた外気への放熱が大きいために、温度が下がり易い傾向にある。このことから、この部分においてはパティキュレートの酸化・燃焼が良好に行われ難く、DPFを再生した後でもパティキュレートの燃え残りが生じ、フィルタ隔壁に目詰まりを起こすこともある。
【0008】
さらに、フィルタ本体の排ガス流れの下流部は、パティキュレートが燃焼する際にもっとも高温となる部分である。このため、このフィルタ本体の排ガス流れの下流部でのパティキュレートの堆積が進行すると、パティキュレート燃焼の際にこの部分はより高温となり、DPF溶損の起点となることもある。
【0009】
このようにパティキュレートがDPF内で偏った堆積をすることにより目詰まりや溶損をおこしたDPFは、排ガスの浄化能が低下するために交換する必要があるが、DPFを頻繁に交換することはコスト面から好ましくない。
【0010】
一方、溶損を起こさないためにはパティキュレートの堆積量が溶損が生じる量に達する前にDPFの再生処理を行うことが必要である。その方法としてDPF前後の排ガス圧力から圧損を検知してDPFの再生処理のタイミングを見極める方法が用いられている。
【0011】
しかしDPF内でパティキュレートが偏って堆積すると、DPF全体の圧損はさほど上昇しない場合でも、部分的なパティキュレート堆積量は溶損が生じる量に達している場合があり、このため、DPF溶損が生じるパティキュレートの堆積量を感度良く検知することは困難であった。
【0012】
また、DPFにコートする触媒層のコート量を単に多くして、圧損の上昇によるパティキュレート堆積を検知する感度である、圧損感度を向上させると、DPFの初期圧損が増大するという問題が生じる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、初期圧損の増大を抑制しつつ圧損感度を高めたディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒を得ることを目的とした。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、セラミックハニカム構造体であって、セル下流端の開口部を目詰めしたガス流入孔と、セル上流端の開口部を目詰めしたガス流出孔と、該ガス流入孔と該ガス流出孔を区画しガス流通の際のフィルタとなるフィルタ隔壁とを持つフィルタ本体と、多孔質酸化物と貴金属とを含む触媒層とを有するディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒であり、該触媒層は少なくとも該フィルタ本体の特定部位の該フィルタ隔壁上に粒径1μm以下の該多孔質酸化物を主成分とするコート部を有し、該特定部位は該フィルタ本体の径方向の外周部であることを特徴とする。
また、前記課題を解決する本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、セラミックハニカム構造体であって、セル下流端の開口部を目詰めしたガス流入孔と、セル上流端の開口部を目詰めしたガス流出孔と、該ガス流入孔と該ガス流出孔を区画しガス流通の際のフィルタとなるフィルタ隔壁とを持つフィルタ本体と、多孔質酸化物と貴金属とを含む触媒層とを有するディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒であり、該触媒層は少なくとも該フィルタ本体の特定部位の該フィルタ隔壁上に粒径1μm以下の該多孔質酸化物を主成分とするコート部を有し、該特定部位は該フィルタ本体の排ガス流れ下流部であることを特徴とする。
【0015】
少なくとも該フィルタ本体の特定部位の該フィルタ隔壁上に粒径1μm以下の該多孔質酸化物を主成分とするコート部を有する触媒層は、フィルタ隔壁の細孔径10μm以下の細孔に優先的に充填される。従って、本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒においては、この細孔径10μm以下の細孔は、多孔質酸化物によって充填されているか、あるいは細孔径が更に小さい状態になっている。このため、フィルタ隔壁にパティキュレートが堆積した場合には圧損が上昇し易くなり、このことから圧損の上昇によってパティキュレートの堆積を堆積初期に検知することができ、圧損感度が向上する。
【0016】
上記特定部位におけるフィルタ隔壁上の上記触媒層のコート量は、上記特定部位を除く部分のフィルタ隔壁上のコート量より多くすることができる。
【0017】
上記特定部位のガス流出孔を区画するフィルタ隔壁上の前記触媒層は、平均粒径1μm以下の多孔質酸化物からなる第1コート部と、第1コート部表面に形成され平均粒径1〜5μmの多孔質酸化物からなる第2コート部とから構成することができる。
【0018】
また、上記触媒層には、さらに、NOX吸蔵材が含まれることが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、フィルタ本体と、触媒層とを有する。
【0020】
フィルタ本体は多孔質セラミックハニカム構造体であって、ガス流入孔と、ガス流出孔と、これらを区画し、ガス流通の際のフィルタとなるフィルタ隔壁とを有する。ここで多孔質セラミックハニカム構造体は、1〜1.5mm程度のセル径を有する蜂の巣状のセル複合体からなるものであり、該セル複合体の各セルはセル孔がフィルタ隔壁によって囲まれて形成される。フィルタ隔壁は0.2〜0.4mm程度の壁厚を持つ。
【0021】
またガス流入孔とは、排ガスがフィルタ本体に進入する際の入口となるセル孔であり、排ガス上流側に位置するセル上流端が開口し、排ガス下流側に位置するセル下流端が目詰めされて閉口したセル孔である。また、ガス流出孔とは、排ガスがフィルタ本体を流通する際に排ガスの出口となるセル孔であり、セル上流端が目詰めされて閉口し、セル下流端が開口したセル孔である。ガス流入孔からフィルタ本体に進入した排ガスはフィルタ隔壁を通過し、浄化されてガス流出孔から排出される。ここで、フィルタ隔壁はその内部および/または表面にガス流通の際のガス流路となる細孔を有する。このフィルタ隔壁における細孔の割合、つまり気孔率は50〜80%の範囲であることが好ましく、この細孔は平均細孔径10μm〜40μmの範囲であることが好ましい。
【0022】
フィルタ本体は耐熱性セラミックスで形成されており、押出し成形等の従来の方法で作られたものを使用できる。具体的には市販の多孔質ハニカム型セラミック製DPFを使用することもでき、原料としては一般的に使用される耐熱性セラミックス原料を用いることができる。また、良好な排ガスの浄化を行うためにはガス流出孔およびガス流入孔からなるセル密度が45cells/cm2以上であることが好ましい。
【0023】
触媒層は、多孔質酸化物と貴金属とを含む。
【0024】
ここで多孔質酸化物とは、比表面積が大きい酸化物であり、この多孔質酸化物としては一般に使用されるものを用いることができるが、Al2O3、ZrO2、CeO2、TiO2、SiO2などの酸化物あるいはこれらの複数種からなる複合酸化物を使用することが好ましい。
【0025】
貴金属としては、触媒反応によってパティキュレートの酸化を促進する、酸化触媒となり得る貴金属であれば用いることができるが、Pt、Rh、Pd、Ir、Ruなどの白金族の貴金属から選ばれた一種あるいは複数種を用いることが好ましい。
【0026】
本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒において、触媒層は少なくとも該フィルタ本体の特定部位の該フィルタ隔壁上に粒径1μm以下の該多孔質酸化物を主成分とするコート部を有する。
【0027】
ここで、触媒層は通常の方法で形成することができる。つまり、フィルタ隔壁に多孔質酸化物をコートしてコート層を形成し、そのコート層に貴金属を担持させても良いし、多孔質酸化物に貴金属を担持させた触媒粉末をフィルタ隔壁にコートしてもよい。
【0028】
平均粒径1μm以下の多孔質酸化物をフィルタ隔壁にコートする場合、多孔質酸化物はフィルタ隔壁の細孔径10μm以下の細孔に優先的に充填され、細孔径が40〜100μmの細孔は残存する割合が高い。
【0029】
したがって、触媒層が粒径1μm以下の多孔質酸化物を主成分とするコート部を有することで、フィルタ隔壁の細孔径10μm以下の細孔の大部分には触媒層が充填され、あるいは触媒層によって細孔径が更に小さい状態となる。このような触媒層が形成されたフィルタ隔壁は気孔率が45〜60%となり、平均細孔径が15〜20μmとなる。
【0030】
平均粒径3μmの触媒粉末をフィルタ本体の体積1リットルあたり75gコートしたDPFの電子顕微鏡写真を図1に示し、平均粒径0.6μmの触媒粉末をフィルタ本体の体積1リットルあたり75gコートしたDPFの電子顕微鏡写真を図2に示す。図中で白色の部分が触媒層である。図1の平均粒径3μmの触媒粉末がコートされたDPFと比較して図2の平均粒径0.6μmの触媒粉末がコートされたDPFは、細孔径の小さい細孔に触媒粉末が充填されていることが判る。
【0031】
一般的なディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒では、細孔径10μm以下の細孔が残存している。このようなディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒において、細孔径10μm以下の細孔はパティキュレートの捕集にあまり関与しないがガスの流路となり得る。このため、細孔径の大きな他の細孔がパティキュレートを捕集して目詰まりしている場合でも、この細孔径10μm以下の細孔によってガスの流通が行われるために圧損はあまり上昇せず、従って圧損感度はあまり高くない。
【0032】
一方、本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒では、パティキュレートの捕集にあまり関与しない細孔径10μm以下の細孔には触媒粉末が充填されているためにガス流通の経路とはならないので、細孔によるパティキュレートの捕集と、フィルタ本体の圧損の上昇との関係はより直接的なものとなり、圧損感度が向上する。
【0033】
また、本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒では細孔径10μm以下の細孔には触媒粉末が充填されているが、平均細孔径10〜100μmの細孔が残存しているので、パティキュレートが堆積していない状態ではこの細孔径10〜100μmの細孔によってガスの流通が行われ、初期圧損はあまり上昇しない。
【0034】
このことから本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、パティキュレートの捕集能を保ち、初期圧損の増大を防ぎつつパティキュレート堆積を堆積初期に感度良く検知することができる。このことによってパティキュレート堆積量が溶損が生じる量に達する前にDPFの再生を行うことが可能となるため、パティキュレートの堆積の進行に起因するDPFの劣化を防ぐことができる。
【0035】
本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒において、フィルタ隔壁にコートされる平均粒径1μm以下の多孔質酸化物の量は、フィルタ本体の体積1リットルあたり50g〜200gであることが好ましく、貴金属の量はフィルタ本体の体積1リットルあたり1g〜5gが好ましい。これより多くなるとフィルタ本体の圧損が上昇し、これより少なくなるとパティキュレートの酸化・燃焼が良好に行われない。なお、本明細書においてフィルタ本体の体積とは、フィルタ本体の嵩の量を表す。
【0036】
本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒において、触媒層には少なくともフィルタ本体の特定部位のフィルタ隔壁上に粒径1μm以下の多孔質酸化物を主成分とするコート部を有する。
【0037】
上述したように、触媒層が粒径1μm以下の多孔質酸化物を主成分とするコート部を有することで、ディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、パティキュレートの捕集能を保ち、初期圧損の増大を防ぎつつパティキュレート堆積を堆積初期に感度良く検知することができる。ここで、この粒径1μm以下の多孔質酸化物を主成分とするコート部が設けられる部位は、少なくともフィルタ本体の特定部位のフィルタ隔壁上であればよい。すなわち、フィルタ本体全体の隔壁上に設けることもできるし、フィルタ本体の特定部位のフィルタ隔壁上にのみ設けることもできる。
【0038】
本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒において、特定部位はフィルタ本体の径方向の外周部であるか、または、フィルタ本体の排ガス流れ方向の下流部である。
【0039】
そして、特定部位のフィルタ隔壁上の触媒層は、コート量が特定部位を除く部分のフィルタ隔壁上のコート量よりも多いことが望ましい。
【0040】
ここで、フィルタ本体の径方向の外周部の範囲は、フィルタ本体の径方向の内周部とフィルタ本体の径方向の外周部の体積の比率が1:2〜4:1となるような範囲である。
【0041】
また、フィルタ本体の排ガス流れの下流部の範囲は、フィルタ本体の排ガス流れの上流部とフィルタ本体の排ガス流れの下流部の体積の比率が1:2〜2:1となるような範囲である。
【0042】
一般にDPFにおいてフィルタ本体の径方向の外周部(以下、外周部と呼ぶ)は、排ガスの流通が少なく、外気への放熱が大きい。このことから、この外周部は温度が下がり易く、パティキュレートの酸化・燃焼が良好に行われ難い。その結果、この外周部はパティキュレートが堆積し易い傾向にある。
【0043】
本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒では、この外周部に位置するフィルタ隔壁に形成される触媒層が粒径1μm以下の多孔質酸化物を主成分とするコート部を有することが好ましい。
【0044】
外周部に位置するフィルタ隔壁に形成される触媒層を粒径1μm以下の多孔質酸化物を主成分とするコート部とすることでパティキュレートが堆積し易い外周部において、前述したように、パティキュレートの堆積量を感度良く検知することができ、パティキュレートが堆積した場合でも、溶損が生じる前にDPFの再生を行うことができる。
【0045】
また、外周部を特定部位とし、この外周部に位置するフィルタ隔壁上の触媒層のコート量を特定部位を除く部分のコート量より多くすることで、この部分の熱容量が増大し、外周部における温度の低下が防止されてパティキュレートの酸化・燃焼が良好に行われる。
【0046】
以下、このコート量の多い特定部位を多コート部と呼ぶ。
【0047】
フィルタ本体の径方向の内周部にコートされる平均粒径1μm以下の多孔質酸化物の量は、フィルタ本体の体積1リットルあたり50g〜200gであることが好ましく、外周部にコートする平均粒径1μm以下の多孔質酸化物の量は、フィルタ本体の体積1リットルあたり150g〜300gであることが好ましい。
【0048】
さらに、フィルタ本体のガス流れの上流部にコートする平均粒径1μm以下の多孔質酸化物の量は、フィルタ本体1リットルあたり50g〜200gであることが好ましく、下流部にコートする平均粒径1μm以下の多孔質酸化物の量は、フィルタ本体の体積1リットルあたり150g〜300gであることが好ましい。
【0049】
本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒において、DPFにまず多孔質酸化物のコート層を形成し、その後貴金属やNOX吸蔵材を担持した場合には、多コート部における貴金属やNOX吸蔵材の担持密度が下がる。このため、貴金属やNOX吸蔵材の粒成長や硫黄被毒を抑制することができ、触媒層の触媒耐久性やNOX浄化耐久性が向上する。
【0050】
本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒では、特定部位のガス流出孔を区画するフィルタ隔壁上の触媒層は平均粒径1μm以下の多孔質酸化物からなる第1コート部と、第1コート部表面に形成され平均粒径1〜5μmの多孔質酸化物からなる第2コート部とからなる。
【0051】
ここで、平均粒径1〜5μmの触媒粉末とは、貴金属と平均粒径1〜5μmの多孔質酸化物とからなる触媒粉末のことである。
【0052】
平均粒径0.6μmの触媒粉末をフィルタ本体の体積1リットルあたり150gコートしたDPFの電子顕微鏡写真を図3に示し、平均粒径0.6μmの触媒粉末をフィルタ本体の体積1リットルあたり120gコートし、その上層に平均粒径3μmの触媒粉末を30gコートしたDPFの電子顕微鏡写真を図4に示す。図中で白色の部分が触媒層である。触媒層が全面に分散している図3のDPFと比較して、図4のDPFは触媒層が図中下面に多く偏在していることから、図中下面に位置するガス流出孔を区画するフィルタ隔壁には触媒層が多く形成されていることが判る。
【0053】
この平均粒径1〜5μmの触媒粉末は、ガス流出孔を区画するフィルタ隔壁の表面付近の細孔径10μm以下の細孔に優先的にコートされる。このことから、ガス流出孔を区画するフィルタ隔壁の細孔径10μm以下の細孔に充填される触媒粉末はより多くなる。これによりパティキュレートが堆積した場合の圧損はさらに上昇するため、パティキュレートの堆積をより早く検知することができる。
【0054】
一般にDPFにおいて、パティキュレートはガス流入孔を区画するフィルタ隔壁に補集され、ガス流出孔を区画するフィルタ隔壁はパティキュレートの捕集には関与しない。本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒では、このパティキュレートの捕集に関与しないガス流出孔を区画するフィルタ隔壁のコート量を多くすることで、ガス流入孔を区画するフィルタ隔壁でのパティキュレートの捕集能を維持しつつ、圧損感度をさらに向上させることができる。
【0055】
ここで、第1コート部と第2コート部とが形成された特定部位のコート量は、特定部位を除く部分のコート量より多い量とすることもできるし、また、同じ量とすることもできる。つまり、特定部位における第1コート部のコート量を特定部位を除く部分のコート量より少なくし、その上層に第2コート部をさらにコートすることで、特定部位のコート量と特定部位以外の部分のコート量とを等しいコート量とすることもできる。また、フィルタ隔壁全体に同じコート量で第1コート部を形成し、その後に特定部位にのみ第2コート部をコートすることで特定部位のコート量を特定部位以外の部分のコート量より多くすることもできる。この場合、上述した多コート部による効果と第2コート部による効果との両方の効果が得られるため、より好ましい。
【0056】
フィルタ隔壁にコートされる平均粒径1μm以下の多孔質酸化物の量は、フィルタ本体の体積1リットルあたり50g〜200gであることが好ましく、平均粒径1〜5μmの多孔質酸化物の量は、フィルタ本体の体積1リットルあたり20g〜100gであることが好ましい。これより多くなるとフィルタ本体の圧損が上昇し、これより少なくなるとパティキュレートの酸化・燃焼が良好に行われない。
【0057】
さらに、ガス流出孔を区画するフィルタ隔壁に多くの触媒粉末がコートされることから、多孔質酸化物のコート後に貴金属とNOX吸蔵材とを担持すれば、貴金属とNOX吸蔵材との担持密度を低くして担持量を多くすることができる。このため、貴金属やNOX吸蔵材の耐久性が向上するとともに活性が向上する。
【0058】
本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒において、平均粒径1〜5μmの触媒粉末を上層に持つ多コート部は、フィルタ本体の径方向の外周部および/またはフィルタ本体の排ガス流れ方向の下流部に位置するガス流出孔を区画するフィルタ隔壁に形成することが好ましい。
【0059】
この構成において、平均粒径1〜5μmの多孔質酸化物が、外周部に位置するガス流出孔を区画するフィルタ隔壁に多くコートされる。外周部に触媒層が多く形成されることで、この部分の熱容量が上がり、温度の低下が防止される。このことからパティキュレートの堆積が起こり易い外周部においてパティキュレートの酸化・燃焼が良好に行われ、パティキュレートの堆積が抑制される。また、この構成によるとパティキュレートの堆積をより初期に検知することができ、パティキュレートの堆積量が溶損が生じる量に達することをより確実に防止することが可能となる。
【0060】
また平均粒径1〜5μmの触媒粉末を上層に持つ多コート部が、下流部に位置するガス流出孔を区画するフィルタ隔壁に形成されることで、パティキュレートの堆積を感度良く検知することができ、パティキュレートの堆積量が溶損が生じる量に達することをさらに確実に防止することが可能となる。
【0061】
外周部に位置するガス流出孔を区画するフィルタ隔壁の多コート部にコートする平均粒径1〜5μmの多孔質酸化物の量はフィルタ本体の体積1リットルあたり20g〜100gであることが好ましい。また、下流部に位置するガス流出孔を区画するフィルタ隔壁の多コート部にコートする平均粒径1〜5μmの触媒粉末の量は、フィルタ本体の体積1リットルあたり20g〜100gであることが好ましい。これより多くなるとフィルタ本体の圧損が上昇し、これより少なくなるとパティキュレートの酸化・燃焼が良好に行われない。
【0062】
また、本発明の多コート部はNOX吸蔵材を含むことができる。NOX吸蔵材を含む触媒層は、排ガス中のNOXを浄化するNOX浄化能が向上する。
【0063】
NOX吸蔵材としては、K、Na、Li、Csなどのアルカリ金属、Ba、Caなどのアルカリ土類、La、Yなどの希土類から選ばれる少なくとも一つを用いることができる。
【0064】
また、触媒層に含まれるNOX吸蔵材の量は、フィルタ本体1リットルあたり0.2〜0.5mlであることが好ましい。これより多くなると貴金属がNOX吸蔵剤で覆われるため活性が低下し、これより少なくなるとNOX浄化が良好に行われない。
【0065】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を基にして説明する。
【0066】
(実施例1)
本発明の実施例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のガス流路に平行な断面図を図5に示す。
【0067】
本実施例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、フィルタ本体1と、触媒層2とを有し、触媒層2はフィルタ本体1の径方向の外周部3に位置するフィルタ隔壁4に多く形成された多コート部2aを有している。
【0068】
フィルタ本体1の材料としては端面の面積130cm2、長さ150mmのコージェライト製多孔質ハニカム構造体を用いた。この多孔質ハニカム構造体は容積2リットル、気孔率60%、セル密度46.5cells/cm2、壁厚0.3mmであり、ガス流入孔5となるセル孔のセル下流端と、ガス流出孔6となるセル孔のセル上流端とを本体と同材のコージェライトよりなる目詰め栓7で目詰めしてフィルタ本体1としたものである。
【0069】
触媒層2は多孔質酸化物としての平均粒径0.5〜1μmのAl2O3と、貴金属としてのPtと、NOX吸蔵材としてのBa,K,Liとを含み、フィルタ本体1の径方向の外周部3に位置するフィルタ隔壁4に多く形成された。フィルタ本体1の径方向の外周部3の範囲は、フィルタ本体1の径方向の内周部8とフィルタ本体1の径方向の外周部3の体積の比率が1:1となる範囲である。
【0070】
本実施例1において平均粒径1μm以下のAl2O3は、フィルタ本体1の径方向の内周部7に位置するフィルタ隔壁4には、フィルタ本体の体積1リットルあたり150gコートされ、外周部3に位置するフィルタ隔壁4にはフィルタ本体の体積1リットルあたり180gコートされた。
【0071】
Ptは、フィルタ隔壁4全面に均一にコートされ、フィルタ本体1の体積1リットルあたり3gコートされた。また、Ba,K,Liも、同様にフィルタ隔壁全面に均一にコートされ、フィルタ本体1の体積1リットルあたり0.3molコートされた。
【0072】
以下に本実施例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の製作方法を示す。
【0073】
平均粒径0.5〜1μmのAl2O3粉末95重量%、アルミナバインダ5重量%を含むスラリーを調製し、このスラリーにフィルタ本体を浸漬した。浸漬後に余分なスラリーを取り除き500℃で30分間焼成した。この工程によってAl2O3をフィルタ本体のフィルタ隔壁全体に均一にコートした。
【0074】
次に平均粒径0.5〜1μmのAl2O3がコートされたフィルタ本体の径方向の内周部を樹脂板によってマスキングした。マスキングされたフィルタ本体を、平均粒径0.5〜1μmのAl2O3粉末95重量%、アルミナバインダ5重量%を含むスラリーに再度浸漬し、その後に余分なスラリーを取り除き500℃で30分間焼成した。
【0075】
以上の工程でフィルタ本体の径方向外周部に位置するフィルタ隔壁にAl2O3を多くコートした多コート部2aを形成した。
【0076】
一方、5重量%のジニトロジアミン白金水溶液を調製した。このジニトロジアミン白金水溶液を、Al2O3がコートされたフィルタ本体のガス流入孔側セルに注入し、ガス流出孔側セルから吸引することによってPtをガス流入孔を区画するフィルタ隔壁のAl2O3に吸着担持させた。また同様にジニトロジアミン白金水溶液をガス流出孔に注入して、Ptをガス流出孔を区画するフィルタ隔壁のAl2O3に吸着担持させた。その後500℃で30分間焼成してAl2O3とPtとを含む触媒層を形成した。
【0077】
さらにフィルタ本体が吸水可能な水量をあらかじめ測っておき、その水量にK,Ba,Liの硝酸塩をそれぞれ0.4mol/Lとなるように溶かした水溶液を調整し、フィルタ本体をこの水溶液に浸して吸水担持した。その後250℃で乾燥し、500℃で30分間焼成してAl2O3とPtとK,B,Liとを含む触媒層を形成した。これにより本発明の実施例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒を得た。
【0078】
(実施例2)
本発明の実施例2のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のガス流路に平行な断面図を図6に示す。
【0079】
本実施例2のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、フィルタ本体9と、触媒層10とを有し、触媒層10はフィルタ本体の排ガス流れの下流部11に位置するフィルタ隔壁12に多く形成された多コート部10aを有している。また、本実施例2のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、多コート部が形成される部分と、コート方法以外は実施例1と同様に製造された。
【0080】
本実施例2のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒はフィルタ本体9と、触媒層10と、ガス流入孔13と、ガス流出孔14と、ガス流入孔13とガス流出孔14とを区画しフィルタ本体9の排ガス流れ方向の下流部11に位置するフィルタ隔壁12と、ガス流入孔13とガス流出孔14とを区画しフィルタ本体9の排ガス流れ方向の上流部15に位置するフィルタ隔壁12と、目詰め栓16とを有する。ここで、フィルタ本体9の排ガス流れの下流部11の範囲は、フィルタ本体9の排ガス流れの上流部15とフィルタ本体9の排ガス流れの下流部11の体積の比率が2:1となるような範囲である。
【0081】
本実施例2において平均粒径0.5〜1μmのAl2O3は、フィルタ本体9の排ガス流れの上流部15に位置するフィルタ隔壁12には、フィルタ本体の体積1リットルあたり150gコートされ、下流部11に位置するフィルタ隔壁12にはフィルタ本体の体積1リットルあたり180gコートされた。
また、PtおよびKは、実施例1と同様にコートされた。
【0082】
以下に本実施例2のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の製作方法を示す。
【0083】
平均粒径0.5〜1μmのAl2O3粉末95重量%、アルミナバインダ5重量%を含むスラリーを調製し、このスラリーにフィルタ本体を浸漬した。浸漬後に余分なスラリーを取り除き500℃で30分間焼成した。この工程によってAl2O3をフィルタ本体のフィルタ隔壁全体に均一にコートした。
【0084】
次に平均粒径0.5〜1μmのAl2O3がコートされたフィルタ本体の排ガス流れ方向の下流部のみを、平均粒径0.5〜1μmのAl2O3粉末95重量%、アルミナバインダ5重量%を含むスラリーに再度浸漬し、その後に余分なスラリーを取り除き500℃で30分間焼成した。
【0085】
以上の工程でフィルタ本体の排ガス流れ方向の下流部に位置するフィルタ隔壁にAl2O3を多くコートした。
【0086】
さらに、実施例1と同様にPtとK,B,Liとをフィルタ隔壁のAl2O3に担持させてAl2O3とPtとK、B,Liとを含む触媒層を形成した。これにより本発明の実施例2のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒を得た。
【0087】
(実施例3)
本発明の実施例3のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のガス流路に平行な断面図を図7に示す。
【0088】
本実施例3のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、フィルタ本体17と、触媒層18とを有し、触媒層18はフィルタ本体の径方向の外周部19に位置するガス流出孔20を区画するフィルタ隔壁21に多く形成された多コート部18aを有している。また、本実施例3のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、多コート部の構成と、コート方法以外は実施例1と同様に製造された。
【0089】
本実施例3のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒はフィルタ本体17と、触媒層18と、フィルタ本体17の径方向の外周部19に位置するガス流出孔20を区画するフィルタ隔壁21と、フィルタ本体17の径方向の内周部22に位置するガス流出孔20を区画するフィルタ隔壁21と、ガス流入孔23と、目詰め栓24とを有する。ここで、フィルタ本体17の径方向の外周部19の範囲は、実施例1のフィルタ本体1の径方向の外周部3と同じものとした。
【0090】
本実施例3では、平均粒径0.5〜1μmのAl2O3をフィルタ隔壁21全体に均一に150g/Lコートして第1コート部を形成し、その後外周部19に位置するガス流出孔20を区画するフィルタ隔壁21にのみ平均粒径3μmのAl2O3を30g/Lコートして第2コート部を形成することで多コート部18aを形成した。また、PtおよびK,Ba,Liは、実施例1と同様にコートされた。
【0091】
以下に本実施例3のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の製作方法を示す。
【0092】
平均粒径0.5〜1μmのAl2O3粉末95重量%、アルミナバインダ5重量%を含むスラリーを調製し、このスラリーにフィルタ本体を浸漬した。浸漬後に余分なスラリーを取り除き500℃で30分間焼成した。この工程によってAl2O3をフィルタ本体のフィルタ隔壁全体に均一にコートし第1コート部を形成した。
【0093】
次に平均粒径0.5〜1μmのAl2O3がコートされたフィルタ本体の径方向の外周部に位置するガス流出孔内に、平均粒径3μmのAl2O3粉末95重量%、アルミナバインダ5重量%を含むスラリーを注入し、その後にフィルタ本体の径方向の外周部に位置するガス流出孔からこのスラリーを吸引した。その後このフィルタ本体を500℃で30分間焼成し、外周部の第1コート部上に第2コート部を形成した。
【0094】
以上の工程でフィルタ本体の径方向の外周部に第1コート部と第2コート部とからなる多コート部18aを形成した。
【0095】
さらに、実施例1と同様にPtとKとをフィルタ隔壁のAl2O3に担持させてAl2O3とPtとKとを含む触媒層を形成した。これにより本発明の実施例3のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒を得た。
【0096】
(実施例4)
本発明の実施例4のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のガス流路に平行な断面図を図8に示す。
【0097】
本実施例4のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、フィルタ本体25と、触媒層26とを有し、触媒層26はフィルタ本体25の排ガス流れの下流部27に位置するガス流出孔28を区画するフィルタ隔壁29に多く形成された多コート部26aを有している。また、本実施例4のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、多コート部の構成と、コート方法以外は実施例2と同様に製造された。
【0098】
本実施例4のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒はフィルタ本体25と、触媒層26と、フィルタ本体25の排ガス流れの下流部27に位置するガス流出孔28を区画するフィルタ隔壁29と、フィルタ本体25の排ガス流れの上流部30に位置するガス流出孔28を区画するフィルタ隔壁29と、ガス流入孔31と、目詰め栓32とを有する。ここで、フィルタ本体25の排ガス流れの下流部27の範囲は、実施例2のフィルタ本体8の排ガス流れの下流部12と同じものとした。
【0099】
本実施例4では、平均粒径0.5〜1μmのAl2O3をフィルタ隔壁29全体に均一に150g/Lコートして第1コート部を形成し、その後下流部27に位置するガス流出孔28を区画するフィルタ隔壁29にのみ、平均粒径3μmのAl2O3を30g/Lコートして第2コート部を形成することで、多コート部26aを形成した。また、PtおよびK,Ba,Liは、実施例1と同様にコートされた。
【0100】
以下に本実施例4のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の製作方法を示す。
【0101】
平均粒径0.5〜1μmのAl2O3粉末95重量%、アルミナバインダ5重量%を含むスラリーを調製し、このスラリーにフィルタ本体を浸漬した。浸漬後に余分なスラリーを取り除き500℃で30分間焼成した。この工程によってAl2O3をフィルタ本体のフィルタ隔壁全体に均一にコートし、第1コート部を形成した。
【0102】
次に平均粒径0.5〜1μmのAl2O3がコートされたフィルタ本体の排ガス流れの下流部を、平均粒径3μmのAl2O3粉末95重量%、アルミナバインダ5重量%を含むスラリーに浸漬し、その後にフィルタ本体のガス流入孔からこのスラリーを吸引した。その後、このフィルタ本体を500℃で30分間焼成し第2コート部を形成した。
【0103】
以上の工程でフィルタ本体の排ガス流れの下流部に多コート部を形成した。 さらに、実施例1と同様にPtとK,Ba,Liとをフィルタ隔壁のAl2O3に担持させてAl2O3とPtとK,Ba,Liとを含む触媒層を形成した。これにより本発明の実施例4のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒を得た。
【0104】
実施例1,2に対して、実施例3,4では、外周部又は下流部のコート量を増してもガス流入孔でのガス流通抵抗が増さなかった。
【0105】
(比較例1)
本発明の比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のガス流路に平行な断面図を図9に示す。
【0106】
本比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、フィルタ本体33と、触媒層34とを有し、触媒層34はフィルタ本体33のフィルタ隔壁37全体に均一に形成された。また、本比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、Al2O3の平均粒径と、多コート部を形成しないこと以外は実施例1と同様に製造された。
【0107】
本比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒はフィルタ本体33と、触媒層34と、ガス流入孔35とガス流出孔36とを区画するフィルタ隔壁37と、目詰め栓38とを有する。
【0108】
本比較例1において、Al2O3は平均粒径3μmのものを用いた。平均粒径3μmのAl2O3は、フィルタ本体33のフィルタ隔壁37全体に均一にコートされ、フィルタ本体33の体積1リットルあたり75gコートされた。また、PtおよびK,Ba,Liは、実施例1と同様にコートされた。
【0109】
以下に本比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の製作方法を示す。
【0110】
平均粒径3μmのAl2O3粉末95重量%、アルミナバインダ5重量%を含むスラリーを調製し、このスラリーにフィルタ本体を浸漬した。浸漬後に余分なスラリーを取り除き500℃で30分間焼成した。この工程によってAl2O3をフィルタ本体のフィルタ隔壁全体に均一にコートした。
【0111】
さらに、実施例1と同様にPtとK,Ba,Liとをフィルタ隔壁のAl2O3に担持させてAl2O3とPtとK,Ba,Liとを含む触媒層を形成した。これにより本発明の実施例4のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒を得た。
【0112】
(参考例)
本参考例のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、フィルタ本体と、触媒層とを有し、触媒層はフィルタ本体のフィルタ隔壁全体に均一に形成された。また、本参考例のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、比較例1と同じ粒径のAl2O3を用い、このAl2O3がフィルタ本体の体積1リットルあたり150gコートされた以外は比較例1と同様に製造された。
【0113】
(試験・評価)
実施例1〜4および比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒について、以下の項目についての評価試験を行った。
【0114】
<パティキュレート堆積検知試験>
まず、実施例1〜4および比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒をパティキュレート発生装置に取付け、パティキュレートを20mg/m3含有するガスを150℃で各ディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒に流通させた。このときガスの温度は、パティキュレート中のすすを燃焼させる温度に満たないため、パティキュレートを含有するガスを流通させるとディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のフィルタ隔壁にはパティキュレート中のすすが堆積する。
【0115】
上記ガスを流通させた実施例1〜4および比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の圧損を測定し、圧損が5KPaまで上昇するのに要する時間を測定した。
【0116】
<パティキュレート燃焼試験>
まず、実施例1〜4および比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒をパティキュレート発生装置に取付け、パティキュレートを20mg/m3含有するガスを350℃で各ディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒に流通させた。このときガスの温度は、実際のディーゼル車の排ガス温度であるため、パティキュレートを含有するガスを流通させるとディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のフィルタ隔壁に捕集されたパティキュレートは燃焼し、燃え残りのパティキュレートが堆積する。
【0117】
上記ガスを流通させた実施例1〜4および比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の圧損を測定し、圧損が5KPaまで上昇するのに要する時間を測定した。
【0118】
以上の実験によって求められた実施例1〜4及び比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の圧損上昇に要する時間を表1に示す。また、パティキュレート燃焼試験の結果を実施例と比較例との圧損感度の違いを加味して補正したDPF性能値を表1に示す。
【0119】
【表1】
【0120】
パティキュレート堆積検知試験において、実施例1〜4のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、比較例1と比べて圧損が上昇するまでに要する時間が短い。パティキュレートはいずれのディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒にも同じ割合で堆積しているので、この結果によって本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒はパティキュレートの堆積を感度良く検知することが可能であることがわかる。
【0121】
パティキュレート燃焼試験において、実施例および比較例のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の圧損が上昇するまでに要する時間には大きな違いがみられなかった。しかし、各ディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は圧損感度が異なるため、これらの結果を単純に比較することはできない。このため、これらの結果に圧損感度を加味して補正しDPF性能値を算出した。DPF性能値を比較すると、実施例のDPF性能値は比較例のDPF性能値と比較して明らかに大きい値を示した。このことは、実施例のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は比較例のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒と比較して、良好なパティキュレートDPF性能を持つことを示す。
【0122】
<初期圧損試験>
まず、実施例1〜4,比較例1および参考例のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒をエアー吸引装置に取付け、5m3/min,20℃でエアー吸引を行った。
【0123】
上記エアー吸引を行った実施例1〜4,比較例1および参考例のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の圧損を測定した。本試験はパティキュレート堆積前の各フィルタの圧損、つまり初期圧損を測定するものである。
【0124】
以上の実験によって求められた実施例1〜4,比較例1および参考例のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の初期圧損値と、得られた圧損値を各ディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒にコートしたAl2O3のコート量を加味して補正した初期圧損値の補正値とを表2に示す。
【0125】
【表2】
【0126】
初期圧損試験において、実施例1〜4の各ディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒の初期圧損値および補正値は、実施例1〜4と同量のAl2O3をコートした参考例や、実施例1〜4の半量のAl2O3をコートした比較例と比べて低い値を示した。このことは、本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒は、通常のコートを行ったディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒と比較して初期圧損が低いディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒であることを示す。
【0127】
【発明の効果】
本発明のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒によれば、初期圧損の増大を抑制しつつ圧損感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】平均粒径3μmの触媒粉末がコートされたDPFの電子顕微鏡写真である。
【図2】平均粒径0.6μmの触媒粉末がコートされたDPFの電子顕微鏡写真である。
【図3】平均粒径0.6μmの触媒粉末をフィルタ本体の体積1リットルあたり150gコートしたDPFの電子顕微鏡写真である。
【図4】平均粒径0.6μmの触媒粉末をフィルタ本体の体積1リットルあたり120gコートし、その上層に平均粒径3μmの触媒粉末を30gコートしたDPFの電子顕微鏡写真である。
【図5】本発明の実施例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のガス流路に平行な断面図である。
【図6】本発明の実施例2のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のガス流路に平行な断面図である。
【図7】本発明の実施例3のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のガス流路に平行な断面図である。
【図8】本発明の実施例4のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のガス流路に平行な断面図である。
【図9】本発明の比較例1のディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒のガス流路に平行な断面図である。
【符号の説明】
1:フィルタ本体 2:触媒層 2a:多コート部 3:フィルタ本体の径方向の外周部 4:フィルタ隔壁 5:ガス流入孔 6:ガス流出孔 7:フィルタ本体の径方向の内周部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a diesel exhaust gas purification catalyst that collects particulates (particulate matter) contained in exhaust gas from a diesel engine and purifies harmful components in the exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
As for gasoline engines, harmful components in exhaust gas have been steadily reduced due to strict regulations on exhaust gas and advances in technology that can cope with it. However, because diesel engines emit harmful components as particulates (particulate substances: carbon fine particles, sulfur fine particles such as sulfate, and high molecular weight hydrocarbon fine particles), regulations and technological progress are both gasoline. It is late compared to the engine.
[0003]
As exhaust gas purification devices for diesel engines that have been developed so far, a trap type exhaust gas purification device (wall flow) and an open type exhaust gas purification device (straight flow) are known. Among these, as a trap type exhaust gas purification device, a ceramic plug-type honeycomb body (diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF)) is known. This DPF includes a gas inflow side cell clogged with an opening at a cell downstream end of a ceramic honeycomb structure, a gas outflow side cell with a clogged opening at a cell upstream end, a gas inflow side cell, and a gas outflow side cell. And has a cell partition wall, that is, a filter partition wall that serves as a filter during gas flow. According to this DPF, the exhaust gas is filtered through the pores of the filter partition wall, and the particulates are collected by the filter partition wall, thereby suppressing the discharge.
[0004]
However, in the DPF, the pressure loss increases due to the accumulation of particulates. Therefore, it is necessary to periodically remove and regenerate the particulates deposited by some means.
[0005]
Conventionally, when pressure loss increases, DPF is regenerated by burning particulates accumulated by a burner or an electric heater. However, in this case, as the amount of accumulated particulates increases, the temperature at the time of combustion rises, and the DPF may be damaged by the thermal stress.
[0006]
Therefore, in recent years, a continuous regeneration type DPF has been developed in which a coating layer is formed of alumina or the like on the cell partition of the DPF, and an oxidation catalyst made of a noble metal such as Pt is supported on the coating layer. According to this continuous regeneration type DPF, the collected particulates are oxidized and burned at a relatively low temperature by the oxidation catalyst, so that the DPF is burned simultaneously with the collection or continuously with the collection. Can be played. This continuous regeneration type DPF has a catalytic reaction that occurs at a relatively low temperature and can burn while the amount of particulates collected is relatively small. Therefore, the thermal stress acting on the DPF is small, and damage due to heat is prevented. There are advantages.
[0007]
However, even in such a continuous regeneration type DPF, the temperature of the outer peripheral portion in the radial direction of the filter main body tends to decrease because the exhaust gas is less circulated and the heat radiation to the outside air is large. For this reason, in this part, particulates are not easily oxidized and burned, and the particulates remain unburned even after the DPF is regenerated, which may cause clogging of the filter partition walls.
[0008]
Furthermore, the downstream part of the exhaust gas flow of the filter body is the part where the temperature becomes highest when the particulates burn. For this reason, if the particulate deposition progresses in the downstream portion of the exhaust gas flow of the filter body, this portion becomes higher temperature during particulate combustion, which may be a starting point of DPF melting damage.
[0009]
DPFs that have been clogged or melted due to the accumulation of particulates in the DPF in this way need to be replaced because the purification ability of exhaust gas decreases, but the DPF must be replaced frequently. Is not preferable in terms of cost.
[0010]
On the other hand, in order not to cause melting damage, it is necessary to regenerate the DPF before the amount of accumulated particulate reaches the amount at which melting damage occurs. As a method for this, a method is used in which the pressure loss is detected from the exhaust gas pressure before and after the DPF to determine the timing of the regeneration process of the DPF.
[0011]
However, if the particulates are deposited unevenly in the DPF, even if the pressure loss of the DPF as a whole does not increase so much, the partial particulate accumulation amount may reach the amount that causes melting, so that It was difficult to detect with high sensitivity the amount of accumulated particulates.
[0012]
Further, if the pressure loss sensitivity, which is a sensitivity for detecting particulate deposition due to an increase in pressure loss, is simply increased by increasing the coating amount of the catalyst layer coated on the DPF, there arises a problem that the initial pressure loss of the DPF increases.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to obtain a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas that has improved pressure loss sensitivity while suppressing an increase in initial pressure loss.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The filter catalyst for diesel exhaust gas purification of the present invention that solves the above problems is a ceramic honeycomb structure, in which a gas inflow hole clogging an opening at a cell downstream end and an opening at a cell upstream end are clogged. Diesel exhaust gas having a gas outflow hole, a filter body having the gas inflow hole and a filter partition wall that partitions the gas outflow hole and serves as a filter for gas flow, and a catalyst layer containing a porous oxide and a noble metal A filter type catalyst for purification, and the catalyst layer has a coating portion mainly composed of the porous oxide having a particle size of 1 μm or less on the filter partition wall at a specific portion of the filter body.The specific portion is a radially outer peripheral portion of the filter body.It is characterized by that.
Further, the filter catalyst for diesel exhaust gas purification of the present invention that solves the above problems is a ceramic honeycomb structure, and has a gas inflow hole clogged with an opening at the cell downstream end and an opening at the cell upstream end. A filter main body having a packed gas outflow hole, a filter partition wall that partitions the gas outflow hole and the gas outflow hole and serves as a filter for gas flow, and a catalyst layer including a porous oxide and a noble metal A filter-type catalyst for purifying diesel exhaust gas, wherein the catalyst layer has a coating portion mainly composed of the porous oxide having a particle size of 1 μm or less on the filter partition wall at a specific portion of the filter body. The part is a downstream part of the exhaust gas flow of the filter body.
[0015]
At least a catalyst layer having a coating portion mainly composed of the porous oxide having a particle size of 1 μm or less on the filter partition wall at a specific part of the filter body is preferentially provided for pores having a pore diameter of 10 μm or less of the filter partition wall. Filled. Therefore, in the filter catalyst for diesel exhaust gas purification of the present invention, the pores having a pore diameter of 10 μm or less are filled with the porous oxide, or the pore diameter is still smaller. For this reason, when the particulates are deposited on the filter partition wall, the pressure loss is likely to increase. From this, the particulate deposition can be detected at the initial stage of the deposition due to the increased pressure loss, and the pressure loss sensitivity is improved.
[0016]
The coating amount of the catalyst layer on the filter partition wall in the specific part isIt can be made larger than the coating amount on the filter partition wall in the part excluding the specific part.
[0017]
The catalyst layer on the filter partition partitioning the gas outflow holes of the specific portion is formed on the surface of the first coat portion and the first coat portion made of a porous oxide having an average particle size of 1 μm or less, and an average particle size of 1 to It can comprise from the 2nd coat part which consists of 5 micrometers porous oxide.
[0018]
The catalyst layer further includes NO.XAn occlusion material is preferably included.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The filter type catalyst for purifying diesel exhaust gas of the present invention has a filter body and a catalyst layer.
[0020]
The filter main body is a porous ceramic honeycomb structure, and has a gas inflow hole, a gas outflow hole, and a filter partition wall that divides these and serves as a filter for gas flow. Here, the porous ceramic honeycomb structure is composed of a honeycomb-shaped cell composite having a cell diameter of about 1 to 1.5 mm, and each cell of the cell composite is surrounded by filter partition walls. It is formed. The filter partition has a wall thickness of about 0.2 to 0.4 mm.
[0021]
The gas inflow hole is a cell hole that serves as an inlet when the exhaust gas enters the filter body. The cell upstream end located on the exhaust gas upstream side is opened, and the cell downstream end located on the exhaust gas downstream side is clogged. This is a closed cell hole. Further, the gas outflow hole is a cell hole that becomes an outlet of the exhaust gas when the exhaust gas flows through the filter main body, and is a cell hole in which the cell upstream end is clogged and closed, and the cell downstream end is opened. The exhaust gas that has entered the filter main body from the gas inflow hole passes through the filter partition, is purified, and is discharged from the gas outflow hole. Here, the filter partition has pores serving as a gas flow path in the flow of gas inside and / or on the surface thereof. The ratio of the pores in the filter partition wall, that is, the porosity, is preferably in the range of 50 to 80%, and the pores are preferably in the range of the average pore diameter of 10 μm to 40 μm.
[0022]
The filter body is formed of heat-resistant ceramics, and a filter body made by a conventional method such as extrusion molding can be used. Specifically, a commercially available porous honeycomb ceramic DPF can also be used, and a commonly used heat-resistant ceramic raw material can be used. In order to purify the exhaust gas satisfactorily, the cell density consisting of the gas outflow holes and the gas inflow holes is 45 cells / cm.2The above is preferable.
[0023]
The catalyst layer includes a porous oxide and a noble metal.
[0024]
Here, the porous oxide is an oxide having a large specific surface area. As the porous oxide, a commonly used one can be used.2OThree, ZrO2, CeO2TiO2, SiO2It is preferable to use oxides such as these or complex oxides composed of a plurality of these.
[0025]
As the noble metal, any noble metal that can be an oxidation catalyst that promotes oxidation of particulates by catalytic reaction can be used, but one kind selected from platinum group noble metals such as Pt, Rh, Pd, Ir, and Ru, or It is preferable to use multiple types.
[0026]
In the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the present invention, the catalyst layer has a coat portion mainly composed of the porous oxide having a particle size of 1 μm or less on the filter partition wall at a specific portion of the filter body.
[0027]
Here, the catalyst layer can be formed by a usual method. That is, the filter partition may be coated with a porous oxide to form a coating layer, and the coating layer may be loaded with a noble metal, or the filter partition may be coated with a catalyst powder having a porous oxide loaded with a noble metal. May be.
[0028]
When the filter partition is coated with a porous oxide having an average particle diameter of 1 μm or less, the porous oxide is preferentially filled into pores having a pore diameter of 10 μm or less in the filter partition, and pores having a pore diameter of 40 to 100 μm are The remaining ratio is high.
[0029]
Therefore, the catalyst layer has a coating portion mainly composed of a porous oxide having a particle diameter of 1 μm or less, so that most of the pores having a pore diameter of 10 μm or less of the filter partition wall are filled with the catalyst layer, or the catalyst layer As a result, the pore diameter is further reduced. The filter partition wall on which such a catalyst layer is formed has a porosity of 45 to 60% and an average pore diameter of 15 to 20 μm.
[0030]
An electron micrograph of DPF coated with 75 g of catalyst powder with an average particle size of 3 μm per liter of filter body is shown in FIG. 1, and DPF coated with 75 g of catalyst powder with an average particle size of 0.6 μm per liter of filter body. The electron micrograph of is shown in FIG. In the figure, the white portion is the catalyst layer. Compared with the DPF coated with a catalyst powder having an average particle diameter of 3 μm in FIG. 1, the DPF coated with the catalyst powder having an average particle diameter of 0.6 μm in FIG. You can see that
[0031]
In a general diesel exhaust gas purifying filter type catalyst, pores having a pore diameter of 10 μm or less remain. In such a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas, pores having a pore diameter of 10 μm or less do not contribute much to the collection of particulates but can serve as gas flow paths. For this reason, even when other pores having a large pore diameter collect clogged particulates, the pressure loss does not increase so much because gas flows through the pores having a pore diameter of 10 μm or less. Therefore, the pressure loss sensitivity is not so high.
[0032]
On the other hand, in the filter catalyst for purification of diesel exhaust gas according to the present invention, the catalyst powder is filled in the pores having a pore diameter of 10 μm or less that are not so much involved in the collection of the particulates, so that it does not become a gas flow path. The relationship between the collection of particulates by the pores and the increase in the pressure loss of the filter body becomes more direct, and the pressure loss sensitivity is improved.
[0033]
In the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas of the present invention, the catalyst powder is filled in the pores having a pore diameter of 10 μm or less, but the pores having an average pore diameter of 10 to 100 μm remain. In the non-deposited state, gas is circulated through the pores having a pore diameter of 10 to 100 μm, and the initial pressure loss does not increase so much.
[0034]
Therefore, the filter catalyst for purification of diesel exhaust gas of the present invention can detect particulate deposition with good sensitivity at the initial stage of deposition while maintaining the ability to collect particulates and preventing an increase in initial pressure loss. As a result, it is possible to regenerate the DPF before the amount of particulate deposition reaches the amount at which melting occurs, so that it is possible to prevent the deterioration of the DPF due to the progress of particulate deposition.
[0035]
In the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas of the present invention, the amount of the porous oxide having an average particle diameter of 1 μm or less coated on the filter partition wall is preferably 50 g to 200 g per liter volume of the filter body. The amount is preferably 1 to 5 g per liter volume of the filter body. When the amount is larger than this, the pressure loss of the filter body increases, and when the amount is less than this, the oxidation and combustion of the particulates are not performed well. In this specification, the volume of the filter body represents the volume of the filter body.
[0036]
In the diesel exhaust gas purifying filter catalyst of the present invention, the catalyst layer has at least a coat portion mainly composed of a porous oxide having a particle size of 1 μm or less on a filter partition wall at a specific portion of the filter body.
[0037]
As described above, the catalyst layer has a coating portion mainly composed of a porous oxide having a particle diameter of 1 μm or less, so that the diesel exhaust gas purification filter-type catalyst maintains the ability to collect particulates and reduces the initial pressure loss. It is possible to detect particulate deposition with high sensitivity at the initial stage of deposition while preventing increase. Here, the portion where the coat portion mainly composed of a porous oxide having a particle size of 1 μm or less is provided at least on the filter partition wall of a specific portion of the filter body. That is, it can be provided on the partition wall of the entire filter body, or can be provided only on the filter partition wall of a specific part of the filter body.
[0038]
In the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the present invention, the specific portion is the outer peripheral portion of the filter body in the radial directionOrDownstream part of the filter body in the exhaust gas flow directionIs.
[0039]
And it is desirable for the catalyst layer on the filter partition of a specific part to have a coat amount larger than the coat amount on the filter partition of a part except a specific part.
[0040]
Here, the range of the outer peripheral portion in the radial direction of the filter main body is a range in which the ratio of the volume of the inner peripheral portion in the radial direction of the filter main body to the outer peripheral portion in the radial direction of the filter main body is 1: 2 to 4: 1. It is.
[0041]
The range of the downstream part of the exhaust gas flow of the filter body is such that the ratio of the volume of the upstream part of the exhaust gas flow of the filter body and the downstream part of the exhaust gas flow of the filter body is 1: 2 to 2: 1. .
[0042]
In general, in the DPF, the outer peripheral portion of the filter body in the radial direction (hereinafter referred to as the outer peripheral portion) has a small amount of exhaust gas flow and a large amount of heat released to the outside air. For this reason, the temperature of the outer peripheral portion is likely to decrease, and the particulates are not easily oxidized and burned. As a result, the outer peripheral portion tends to deposit particulates.
[0043]
In the diesel exhaust gas purifying filter catalyst of the present invention, it is preferable that the catalyst layer formed on the filter partition located on the outer peripheral portion has a coat portion mainly composed of a porous oxide having a particle size of 1 μm or less.
[0044]
As described above, the catalyst layer formed on the filter partition located at the outer peripheral portion is a coating portion mainly composed of a porous oxide having a particle size of 1 μm or less, and the particulates are easily deposited as described above. The amount of curate deposited can be detected with high sensitivity, and even when particulate is deposited, the DPF can be regenerated before melting damage occurs.
[0045]
In addition, by setting the outer peripheral portion as a specific portion and increasing the coating amount of the catalyst layer on the filter partition located in the outer peripheral portion more than the coating amount of the portion excluding the specific portion, the heat capacity of this portion increases, The temperature is prevented from lowering and the particulates are oxidized and burned well.
[0046]
Hereinafter, the specific part with a large amount of coating is referred to as a multi-coated part.
[0047]
The amount of the porous oxide having an average particle diameter of 1 μm or less coated on the inner peripheral part in the radial direction of the filter main body is preferably 50 g to 200 g per liter of the volume of the filter main body, and the average particle coated on the outer peripheral part The amount of the porous oxide having a diameter of 1 μm or less is preferably 150 to 300 g per liter of the filter body.
[0048]
Further, the amount of the porous oxide having an average particle size of 1 μm or less coated on the upstream portion of the gas flow of the filter body is preferably 50 g to 200 g per liter of the filter body, and the average particle size of 1 μm coated on the downstream portion. The amount of the following porous oxide is preferably 150 to 300 g per liter volume of the filter body.
[0049]
In the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas of the present invention, a porous oxide coating layer is first formed on the DPF, and then noble metal or NOXWhen the occlusion material is supported, noble metals and NO in the multi-coat partXThe loading density of the occlusion material decreases. For this reason, precious metals and NOXIt can suppress the grain growth and sulfur poisoning of the occlusion material.XImproves purification durability.
[0050]
In the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the present invention, the catalyst layer on the filter partition wall defining the gas outflow hole at the specific portion includes a first coat portion made of a porous oxide having an average particle size of 1 μm or less, and a first coat portion. It consists of a second coat part formed of a porous oxide having an average particle diameter of 1 to 5 μm formed on the surface.
[0051]
Here, the catalyst powder having an average particle diameter of 1 to 5 μm is a catalyst powder composed of a noble metal and a porous oxide having an average particle diameter of 1 to 5 μm.
[0052]
An electron micrograph of DPF coated with 150 g of catalyst powder with an average particle size of 0.6 μm per liter of filter body is shown in FIG. FIG. 4 shows an electron micrograph of a DPF whose upper layer is coated with 30 g of catalyst powder having an average particle size of 3 μm. In the figure, the white portion is the catalyst layer. Compared with the DPF in FIG. 3 in which the catalyst layer is dispersed on the entire surface, the DPF in FIG. It turns out that many catalyst layers are formed in the filter partition.
[0053]
The catalyst powder having an average particle diameter of 1 to 5 μm is preferentially coated on pores having a pore diameter of 10 μm or less near the surface of the filter partition wall defining the gas outflow holes. For this reason, the catalyst powder filled in the pores having a pore diameter of 10 μm or less of the filter partition walls defining the gas outflow holes is increased. As a result, the pressure loss when the particulates are accumulated further increases, so that the particulate accumulation can be detected earlier.
[0054]
In general, in the DPF, the particulates are collected by a filter partition that partitions the gas inflow hole, and the filter partition that partitions the gas outflow hole does not participate in the collection of the particulates. In the diesel exhaust gas purifying filter type catalyst of the present invention, by increasing the coating amount of the filter partition wall that partitions the gas outflow hole that does not participate in the particulate collection, the particulates in the filter partition wall that partitions the gas inflow hole The pressure loss sensitivity can be further improved while maintaining the collection ability.
[0055]
Here, the coating amount of the specific portion where the first coating portion and the second coating portion are formed can be larger than the coating amount of the portion excluding the specific portion, or can be the same amount. it can. In other words, the coating amount of the first part in the specific part is less than the coating amount of the part excluding the specific part, and the second coat part is further coated on the upper layer, so that the part other than the coating amount of the specific part and the specific part The coating amount can be equal to the coating amount. In addition, the first coat portion is formed with the same coating amount on the entire filter partition wall, and then the second coat portion is coated only on the specific portion, so that the coating amount on the specific portion is larger than the coating amount on the portion other than the specific portion. You can also In this case, since both the effect by the multicoat part mentioned above and the effect by a 2nd coat part are acquired, it is more preferable.
[0056]
The amount of the porous oxide having an average particle size of 1 μm or less coated on the filter partition wall is preferably 50 to 200 g per liter of the volume of the filter body, and the amount of the porous oxide having an average particle size of 1 to 5 μm is The volume of the filter body is preferably 20 to 100 g per liter. When the amount is larger than this, the pressure loss of the filter body increases, and when the amount is less than this, the oxidation and combustion of the particulates are not performed well.
[0057]
Furthermore, since a large amount of catalyst powder is coated on the filter partition walls that define the gas outflow holes, noble metals and NO are coated after the porous oxide coating.XSupports precious metals and NO if it supports the storage materialXThe carrying amount with the occlusion material can be lowered to increase the carrying amount. For this reason, precious metals and NOXThe durability of the occlusion material is improved and the activity is improved.
[0058]
In the filter type catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the present invention, the multi-coat portion having a catalyst powder having an average particle diameter of 1 to 5 μm in the upper layer is a radially outer portion of the filter body and / or a downstream portion of the filter body in the exhaust gas flow direction. It is preferable to form in the filter partition which divides the gas outflow hole located in this.
[0059]
In this configuration, a large amount of porous oxide having an average particle diameter of 1 to 5 μm is coated on the filter partition walls that define gas outflow holes located on the outer peripheral portion. By forming a large number of catalyst layers on the outer peripheral portion, the heat capacity of this portion is increased, and a decrease in temperature is prevented. For this reason, particulates are favorably oxidized and burned at the outer peripheral portion where the particulates are likely to be deposited, and the particulates are prevented from being deposited. Further, according to this configuration, it is possible to detect the accumulation of particulates at an early stage, and it is possible to more reliably prevent the amount of particulate deposition from reaching the amount at which melting occurs.
[0060]
In addition, the multi-coat part having the catalyst powder with an average particle diameter of 1 to 5 μm in the upper layer is formed in the filter partition wall that partitions the gas outflow holes located in the downstream part, so that the accumulation of particulates can be detected with high sensitivity. It is possible to more reliably prevent the amount of particulates from reaching the amount that causes melting.
[0061]
The amount of the porous oxide having an average particle diameter of 1 to 5 μm coated on the multi-coat part of the filter partition wall defining the gas outflow holes located on the outer peripheral part is preferably 20 to 100 g per liter of the volume of the filter body. Further, the amount of the catalyst powder having an average particle diameter of 1 to 5 μm coated on the multi-coat part of the filter partition wall defining the gas outflow hole located in the downstream part is preferably 20 to 100 g per liter volume of the filter body. . When the amount is larger than this, the pressure loss of the filter body increases, and when the amount is less than this, the oxidation and combustion of the particulates are not performed well.
[0062]
The multi-coat part of the present invention is NO.XOcclusion material can be included. NOXThe catalyst layer containing the occlusion material is used for NO in exhaust gas.XNO to purifyXPurifying ability is improved.
[0063]
NOXAs the occlusion material, at least one selected from alkali metals such as K, Na, Li and Cs, alkaline earths such as Ba and Ca, and rare earths such as La and Y can be used.
[0064]
NO contained in the catalyst layerXThe amount of the occlusion material is preferably 0.2 to 0.5 ml per liter of the filter body. If it exceeds this, precious metals will be NOXSince it is covered with a storage agent, its activity is reduced.XPurification is not good.
[0065]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0066]
Example 1
FIG. 5 shows a cross-sectional view parallel to the gas flow path of the diesel exhaust gas purifying filter catalyst of Example 1 of the present invention.
[0067]
The filter catalyst for diesel exhaust gas purification of the first embodiment has a filter body 1 and a
[0068]
The material of the filter body 1 is an end face area of 130 cm.2A cordierite porous honeycomb structure having a length of 150 mm was used. This porous honeycomb structure has a volume of 2 liters, a porosity of 60%, and a cell density of 46.5 cells / cm.2A
[0069]
The
[0070]
In Example 1, Al having an average particle size of 1 μm or less2OThreeThe filter partition 4 located in the radially
[0071]
Pt was uniformly coated on the entire surface of the filter partition 4, and 3 g was coated per liter of the volume of the filter body 1. Similarly, Ba, K, and Li were also uniformly coated on the entire surface of the filter partition, and 0.3 mol per liter of the volume of the filter body 1 was coated.
[0072]
A method for producing a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the first embodiment will be described below.
[0073]
Al with an average particle size of 0.5-1 μm2OThreeA slurry containing 95% by weight of powder and 5% by weight of alumina binder was prepared, and the filter body was immersed in this slurry. After the immersion, excess slurry was removed and baked at 500 ° C. for 30 minutes. By this process, Al2OThreeWas uniformly coated on the entire filter partition wall of the filter body.
[0074]
Next, Al having an average particle size of 0.5 to 1 μm2OThreeThe filter body coated with is masked with a resin plate on the inner periphery in the radial direction. The masked filter body is made of Al having an average particle size of 0.5 to 1 μm.2OThreeIt was dipped again in a slurry containing 95% by weight of powder and 5% by weight of alumina binder, and then the excess slurry was removed and baked at 500 ° C. for 30 minutes.
[0075]
The filter partition located on the outer periphery in the radial direction of the filter body is made of Al by the above process.2OThreeA
[0076]
On the other hand, a 5% by weight dinitrodiamine platinum aqueous solution was prepared. This dinitrodiamine platinum aqueous solution was mixed with Al.2OThreeIs injected into the gas inflow hole side cell of the filter body coated with Pt, and sucked from the gas outflow hole side cell, Pt is divided into the Al gas in the filter partition wall.2OThreeTo be adsorbed and supported. Similarly, an aqueous solution of dinitrodiamine platinum is injected into the gas outflow hole, and Pt is Al in the filter partition wall defining the gas outflow hole.2OThreeTo be adsorbed and supported. Then baked at 500 ° C for 30 minutes and Al2OThreeAnd a catalyst layer containing Pt.
[0077]
Further, the amount of water that can be absorbed by the filter body is measured in advance, an aqueous solution in which nitrates of K, Ba, and Li are each adjusted to 0.4 mol / L is prepared in the amount of water, and the filter body is immersed in this aqueous solution. Water absorption was carried. After that, it is dried at 250 ° C. and baked at 500 ° C. for 30 minutes.2OThreeAnd Pt, and a catalyst layer containing K, B, and Li was formed. As a result, a diesel exhaust gas purifying filter catalyst of Example 1 of the present invention was obtained.
[0078]
(Example 2)
FIG. 6 shows a sectional view parallel to the gas flow path of the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the second embodiment of the present invention.
[0079]
The filter catalyst for diesel exhaust gas purification of the second embodiment has a
[0080]
The filter type catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the second embodiment has a filter
[0081]
In Example 2, Al having an average particle diameter of 0.5 to 1 μm2OThreeThe
Pt and K were coated in the same manner as in Example 1.
[0082]
A method for manufacturing a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the second embodiment will be described below.
[0083]
Al with an average particle size of 0.5-1 μm2OThreeA slurry containing 95% by weight of powder and 5% by weight of alumina binder was prepared, and the filter body was immersed in this slurry. After the immersion, excess slurry was removed and baked at 500 ° C. for 30 minutes. By this process, Al2OThreeWas uniformly coated on the entire filter partition wall of the filter body.
[0084]
Next, Al having an average particle size of 0.5 to 1 μm2OThreeOnly the downstream part of the filter main body coated with NOx in the exhaust gas flow direction is made of Al having an average particle diameter of 0.5 to 1 μm.2OThreeIt was dipped again in a slurry containing 95% by weight of powder and 5% by weight of alumina binder, and then the excess slurry was removed and baked at 500 ° C. for 30 minutes.
[0085]
The filter partition located in the downstream part of the filter body in the exhaust gas flow direction is2OThreeI coated a lot.
[0086]
Further, in the same manner as in Example 1, Pt, K, B, and Li are used as the filter partition walls.2OThreeSupported on Al2OThreeThen, a catalyst layer containing Pt, K, B, and Li was formed. As a result, a diesel exhaust gas purifying filter catalyst of Example 2 of the present invention was obtained.
[0087]
(Example 3)
FIG. 7 shows a cross-sectional view parallel to the gas flow path of the diesel exhaust gas purifying filter type catalyst of Example 3 of the present invention.
[0088]
The filter catalyst for diesel exhaust gas purification of the third embodiment has a filter
[0089]
The diesel exhaust gas purifying filter type catalyst according to the third embodiment includes a filter
[0090]
In Example 3, Al having an average particle diameter of 0.5 to 1 μm2OThreeThe
[0091]
A method for manufacturing a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the third embodiment will be described below.
[0092]
Al with an average particle size of 0.5-1 μm2OThreeA slurry containing 95% by weight of powder and 5% by weight of alumina binder was prepared, and the filter body was immersed in this slurry. After the immersion, excess slurry was removed and baked at 500 ° C. for 30 minutes. By this process, Al2OThreeWas uniformly coated on the entire filter partition wall of the filter body to form a first coating portion.
[0093]
Next, Al having an average particle size of 0.5 to 1 μm2OThreeIn the gas outflow hole located in the radial outer periphery of the filter main body coated with Al, Al having an average particle diameter of 3 μm2OThreeA slurry containing 95% by weight of powder and 5% by weight of alumina binder was injected, and then the slurry was sucked from a gas outflow hole located in the outer peripheral portion of the filter body in the radial direction. Thereafter, the filter main body was baked at 500 ° C. for 30 minutes to form a second coat portion on the first coat portion on the outer peripheral portion.
[0094]
The
[0095]
Further, in the same manner as in Example 1, Pt and K were used as filter partition walls.2OThreeSupported on Al2OThreeAnd a catalyst layer containing Pt and K was formed. Thus, a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to Example 3 of the present invention was obtained.
[0096]
(Example 4)
FIG. 8 shows a sectional view parallel to the gas flow path of the diesel exhaust gas purifying filter type catalyst of Example 4 of the present invention.
[0097]
The diesel exhaust gas purifying filter type catalyst of the fourth embodiment has a
[0098]
The filter catalyst for diesel exhaust gas purification of the fourth embodiment includes a filter
[0099]
In Example 4, Al having an average particle diameter of 0.5 to 1 μm2OThreeThe
[0100]
A method for producing a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the fourth embodiment will be described below.
[0101]
Al with an average particle size of 0.5-1 μm2OThreeA slurry containing 95% by weight of powder and 5% by weight of alumina binder was prepared, and the filter body was immersed in this slurry. After the immersion, excess slurry was removed and baked at 500 ° C. for 30 minutes. By this process, Al2OThreeWas uniformly coated on the entire filter partition wall of the filter body to form a first coating portion.
[0102]
Next, Al having an average particle size of 0.5 to 1 μm2OThreeThe downstream part of the exhaust gas flow of the filter body coated with is coated with Al with an average particle diameter of 3 μm.2OThreeThe slurry was immersed in a slurry containing 95% by weight of powder and 5% by weight of an alumina binder, and then the slurry was sucked from the gas inlet hole of the filter body. Thereafter, the filter main body was baked at 500 ° C. for 30 minutes to form a second coat portion.
[0103]
The multi-coat part was formed in the downstream part of the exhaust gas flow of a filter main body by the above process. Further, in the same manner as in Example 1, Pt, K, Ba, and Li are used as the filter partition walls.2OThreeSupported on Al2OThreeAnd a catalyst layer containing Pt and K, Ba, Li were formed. As a result, a diesel exhaust gas purifying filter catalyst of Example 4 of the present invention was obtained.
[0104]
In contrast to Examples 1 and 2, in Examples 3 and 4, the gas flow resistance at the gas inflow hole did not increase even when the coating amount of the outer peripheral part or the downstream part was increased.
[0105]
(Comparative Example 1)
FIG. 9 shows a sectional view parallel to the gas flow path of the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas of Comparative Example 1 of the present invention.
[0106]
The diesel exhaust gas purifying filter catalyst of Comparative Example 1 has a filter main body 33 and a
[0107]
The diesel exhaust gas purifying filter catalyst of the first comparative example includes a filter body 33, a
[0108]
In this comparative example 1, Al2OThreeUsed were those having an average particle diameter of 3 μm. Al with an average particle size of 3 μm2OThreeWas uniformly coated on the entire
[0109]
Hereinafter, a method for producing a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to Comparative Example 1 will be described.
[0110]
Al with an average particle size of 3 μm2OThreeA slurry containing 95% by weight of powder and 5% by weight of alumina binder was prepared, and the filter body was immersed in this slurry. After the immersion, excess slurry was removed and baked at 500 ° C. for 30 minutes. By this process, Al2OThreeWas uniformly coated on the entire filter partition wall of the filter body.
[0111]
Further, in the same manner as in Example 1, Pt, K, Ba, and Li are used as the filter partition walls.2OThreeSupported on Al2OThreeAnd a catalyst layer containing Pt and K, Ba, Li were formed. As a result, a diesel exhaust gas purifying filter catalyst of Example 4 of the present invention was obtained.
[0112]
(Reference example)
The filter type catalyst for purifying diesel exhaust gas of the present reference example had a filter body and a catalyst layer, and the catalyst layer was uniformly formed on the entire filter partition wall of the filter body. Further, the filter type catalyst for purifying diesel exhaust gas of this reference example is Al having the same particle size as that of Comparative Example 1.2OThreeUsing this Al2OThreeWas manufactured in the same manner as Comparative Example 1 except that 150 g was coated per liter of the filter body.
[0113]
(Examination / Evaluation)
About the filter type | mold catalyst for diesel exhaust gas purification of Examples 1-4 and the comparative example 1, the evaluation test about the following items was done.
[0114]
<Particulate deposition detection test>
First, the diesel exhaust gas purifying filter catalysts of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were attached to a particulate generator, and the particulates were 20 mg / m.ThreeThe contained gas was circulated at 150 ° C. through each diesel exhaust gas purifying filter catalyst. At this time, the temperature of the gas is less than the temperature at which the soot in the particulates is combusted. Therefore, when a gas containing particulates is circulated, the soot in the particulates accumulates on the filter partition walls of the diesel exhaust gas purifying filter catalyst. To do.
[0115]
The pressure loss of the diesel exhaust gas purifying filter catalyst of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 in which the gas was circulated was measured, and the time required for the pressure loss to rise to 5 KPa was measured.
[0116]
<Particulate combustion test>
First, the diesel exhaust gas purifying filter catalysts of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were attached to a particulate generator, and the particulates were 20 mg / m.ThreeThe contained gas was circulated at 350 ° C. to each diesel exhaust gas filter type catalyst. At this time, since the gas temperature is the exhaust gas temperature of the actual diesel vehicle, when the gas containing particulates is circulated, the particulates collected in the filter partition walls of the diesel exhaust gas purification filter catalyst burn and burn. The remaining particulates accumulate.
[0117]
The pressure loss of the diesel exhaust gas purifying filter catalyst of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 in which the gas was circulated was measured, and the time required for the pressure loss to rise to 5 KPa was measured.
[0118]
Table 1 shows the time required for increasing the pressure loss of the diesel exhaust gas purifying filter catalysts of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 obtained by the above experiment. Table 1 shows the DPF performance values obtained by correcting the results of the particulate combustion test in consideration of the difference in pressure loss sensitivity between the example and the comparative example.
[0119]
[Table 1]
[0120]
In the particulate accumulation detection test, the filter type catalyst for purifying diesel exhaust gas of Examples 1 to 4 has a shorter time required for the pressure loss to increase than that of Comparative Example 1. Since particulates are deposited in the same proportion in any diesel exhaust filter-type catalyst, this result allows the diesel exhaust filter-type catalyst of the present invention to detect particulate deposition with high sensitivity. I know that there is.
[0121]
In the particulate combustion test, there was no significant difference in the time required for the pressure loss of the diesel exhaust gas purifying filter catalyst of the example and the comparative example to increase. However, each diesel exhaust gas purifying filter type catalyst has a different pressure drop sensitivity, so these results cannot be simply compared. Therefore, the DPF performance value was calculated by correcting the pressure loss sensitivity in consideration of these results. Comparing the DPF performance values, the DPF performance values of the examples were clearly larger than the DPF performance values of the comparative examples. This indicates that the diesel exhaust gas purifying filter type catalyst of the example has better particulate DPF performance as compared with the diesel exhaust gas purifying filter type catalyst of the comparative example.
[0122]
<Initial pressure loss test>
First, the filter catalysts for purifying diesel exhaust gas of Examples 1 to 4, Comparative Example 1 and Reference Example are attached to an air suction device, and 5 mThree/ Min, air suction was performed at 20 ° C.
[0123]
The pressure loss of the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas of Examples 1 to 4, Comparative Example 1 and Reference Example in which the air was sucked was measured. This test measures the pressure loss of each filter before particulate deposition, that is, the initial pressure loss.
[0124]
Each diesel exhaust gas purification filter type catalyst was coated with the initial pressure loss value of the diesel exhaust gas purification filter type catalyst of Examples 1 to 4, Comparative Example 1 and Reference Example obtained by the above experiment, and the obtained pressure loss value. Al2OThreeTable 2 shows the correction values of the initial pressure loss values corrected in consideration of the coating amount.
[0125]
[Table 2]
[0126]
In the initial pressure loss test, the initial pressure loss value and the correction value of each diesel exhaust gas purifying filter catalyst of Examples 1 to 4 are the same amount of Al as in Examples 1 to 4.2OThreeExample of coating with a half amount of Al in Examples 1-42OThreeThe value was lower than that of the comparative example coated with No .. This indicates that the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the present invention is a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas having a low initial pressure loss as compared with the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas subjected to normal coating.
[0127]
【The invention's effect】
According to the diesel exhaust gas purifying filter catalyst of the present invention, it is possible to increase the pressure loss sensitivity while suppressing an increase in the initial pressure loss.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electron micrograph of DPF coated with catalyst powder having an average particle size of 3 μm.
FIG. 2 is an electron micrograph of DPF coated with catalyst powder having an average particle size of 0.6 μm.
FIG. 3 is an electron micrograph of a DPF coated with 150 g of catalyst powder having an average particle size of 0.6 μm per liter volume of a filter body.
FIG. 4 is an electron micrograph of a DPF in which 120 g of a catalyst powder having an average particle diameter of 0.6 μm is coated per 120 liter of filter body volume and 30 g of a catalyst powder having an average particle diameter of 3 μm is coated on the upper layer.
FIG. 5 is a sectional view parallel to the gas flow path of the filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view parallel to a gas flow path of a diesel exhaust gas purifying filter catalyst according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view parallel to a gas flow path of a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view parallel to the gas flow path of a filter catalyst for purifying diesel exhaust gas according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view parallel to the gas flow path of the diesel exhaust gas purifying filter catalyst of Comparative Example 1 of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Filter body 2:
Claims (5)
該触媒層は少なくとも該フィルタ本体の特定部位の該フィルタ隔壁上に粒径1μm以下の該多孔質酸化物を主成分とするコート部を有し、
該特定部位は該フィルタ本体の径方向の外周部であることを特徴とするディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒。A ceramic honeycomb structure, wherein a gas inflow hole clogging an opening at a cell downstream end, a gas outflow hole clogging an opening at a cell upstream end, and the gas inflow hole and the gas outflow hole are partitioned. A filter type catalyst for purifying diesel exhaust gas, having a filter body having a filter partition wall that serves as a filter during gas flow, and a catalyst layer containing a porous oxide and a noble metal,
The catalyst layer has at least a coat portion mainly composed of the porous oxide having a particle size of 1 μm or less on the filter partition wall at a specific portion of the filter body ,
The filter-type catalyst for purifying diesel exhaust gas, wherein the specific portion is an outer peripheral portion in a radial direction of the filter body .
該触媒層は少なくとも該フィルタ本体の特定部位の該フィルタ隔壁上に粒径1μm以下の該多孔質酸化物を主成分とするコート部を有し、
該特定部位は該フィルタ本体の排ガス流れ下流部であることを特徴とするディーゼル排ガス浄化用フィルタ型触媒。A ceramic honeycomb structure, wherein a gas inflow hole clogging an opening at a cell downstream end, a gas outflow hole clogging an opening at a cell upstream end, and the gas inflow hole and the gas outflow hole are partitioned. A filter type catalyst for purifying diesel exhaust gas, having a filter body having a filter partition wall that serves as a filter during gas flow, and a catalyst layer containing a porous oxide and a noble metal,
The catalyst layer has at least a coat portion mainly composed of the porous oxide having a particle size of 1 μm or less on the filter partition wall at a specific portion of the filter body ,
The filter part catalyst for purifying diesel exhaust gas, wherein the specific part is a downstream part of the exhaust gas flow of the filter body .
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