JPH0629542B2 - ディーゼルパティキュレート捕集用フィルター - Google Patents

ディーゼルパティキュレート捕集用フィルター

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JPH0629542B2
JPH0629542B2 JP30014787A JP30014787A JPH0629542B2 JP H0629542 B2 JPH0629542 B2 JP H0629542B2 JP 30014787 A JP30014787 A JP 30014787A JP 30014787 A JP30014787 A JP 30014787A JP H0629542 B2 JPH0629542 B2 JP H0629542B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルパティキュレート捕集用フィルター
に係る。
〔従来の技術〕
ディーゼルパティキュレート捕集用フィルターに主とし
てカーボン微粒子からなるパティキュレートが閉塞して
フィルター機能が低下することを抑制、防止するために
フィルターに各種の触媒を担持してパティキュレートを
より低温で燃焼し、フィルターの再生性を向上させるこ
とは知られている。このフィルターの再生性の向上のた
めの触媒としては、白金族金属や卑金属等各種のものが
提案され、白金族金属では白金(Pt)、卑金属では銅
(Cu)が比較的良好な再生性を有するとされている。
またパティキュレート燃焼用を主眼とはしていないが、
複合酸化物系触媒として特公昭54-38598号公報に見られ
るCr3CuNi1.4O10や特公昭56-52619号公報に見られるCo1
6Mn12CuO10等も提案されている。さらに、フィルタ
ーの再生手段として、ヒータ・バーナ等の外部着火手段
による方法や吸・排気絞り等により排ガス温度をパティ
キュレートの燃焼温度以上に上昇させる方法等も採用さ
れる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のいずれの触媒でも、まだ着火性や
パティキュレート燃焼性の面で満足できる効果は得られ
ていない。さらに、フィルター材は再生時にパティキュ
レートの燃焼熱により1000℃程度あるいはそれ以上の高
温に曝されるが、上記触媒のいづれもこの様な高温条件
下で著しく劣化するという問題もある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を解決するためには、一般式A
1-xA′1-yB′(式中、Aは希土類元素から
選ばれた一種以上の元素、A′はアルカリ土類元素から
選ばれた一種以上の元素、B,B′はCr,Mn,F
e,Co,Ni,Cuから選ばれ、0≦x≦1、0≦y
≦1である。)で表わされるペロブスカイト型複合酸化
物をフィルター機能を有する担体にコーティングして成
ることを特徴とするディーゼルパティキュレート捕集用
フィルターを提供する。
フィルター機能を有する担体は、慣用のパティキュレー
ト捕集用フィルターの担体のいずれでもよく、例えば、
コージエライト、アルミナ、ムライト、チタン酸アルミ
ニウムなどのハニカム構造体や多孔構造のほか、単に粒
子を詰めたフィルターではその粒子も担体である。
一般式A1-xA′1-yB′Oで表わされるペロブス
カイト型複合酸化物は、A,A′,B,B′を所望の組
成で含む溶液、通常酸性溶液、代表的には硝酸溶液にア
ルカリを加えてA,A′,B,B′の水酸化物を共沈さ
せ、乾燥後、焼成して得ることができる。
複合酸化物を担体に担持することは、複合酸化物を分散
したスラリーに担体を浸漬し、含浸させた後、乾燥し、
必要に応じて焼成して行なうことができる。また、A,
A′,B,B′を含む分散体又は溶液に担体を浸漬し、
これらを含浸し、乾燥後、焼成してペロブスカイト型の
複合酸化物を担持させることも可能である。
フィルター担体への複合酸化物を担持する量は25〜150
g(フィルタ容積1あたり)、好ましくは75〜125g
程度が良い。
また、複合酸化物中に白金族金属、特に白金を分散担持
すれば着火温度、ピーク温度が低下し、好ましい。白金
族金属はフィルター担体に複合酸化物を担持した後に複
合酸化物に含浸、乾燥、焼成して担持しても複合酸化物
に含浸、乾燥、焼成後複合酸化物と共にフィルタに担持
しても良い。
〔作用〕
上記一般式で表される複合酸化物を担持したパティキュ
レート捕集用フィルターは再生性(着火温度、ピーク温
度)が向上し、かつ酸化物であることにより高温耐久性
が向上する。再生性の向上はこの複合酸化物の酸化活性
が高いことによると考えられる。
〔実施例〕
実施例1 A1-xA′1-yB′で示される複合酸化物を合
成するため、A元素としてLa,A′元素としてSr,
B,B′元素としてCo,Mn,Fe,Cr,Ni,C
uの硝酸塩を用意し、表1に示した目的とする組成とな
る様に濃度を調整した混合水溶液を調製した。次に、こ
の混合溶液を攪拌しながらNaCO3水溶液を徐々に滴下
し、これらの元素を水酸化物として共沈させた。得られ
た沈澱物は十分に水洗後濾別し、乾燥、粉砕、800℃大
気中で焼成を経て、第1表に示す組成のペロブスカイト
型複合酸化物粉末を得た。
生成物はX線回折を用いて同定し、それぞれペロブスカ
イト型の複合酸化物が形成されていることを確認した。
実施例2 実施例1で得られたLa0.8Sr0.2CoO3の組成を有する粉末
にPdCl2溶液を含浸し、乾燥後600℃大気中3時間焼成し
てPdを0.15wt%含有するPd/La0.8Sr0.2CoO3粉末を
得た。また同様の操作でHPtcl6溶液を用いてPt/L
a0.8Sr0.2CoO3粉末も得た。
比較例1 平均粒径約10μmの活性アルミナ粉末にCu(NO3)2
溶液を含浸し、乾燥、焼成工程を経てCuを5wt%含有
する活性アルミナ粉末を調製した。
比較例2 平均粒径約10μmの活性アルミナ粉末にPdcl2水溶液
を含浸し、乾燥、焼成工程を経てPdを0.25wt%含有す
る活性アルミナ粉末を調製した。
試験例1 実施例1,2で調製したペロブスカイト型複合酸化物粉
末(詳細は第1表参照)及び比較例1,2で調製した触
媒粉末を市販のカーボンブラック粉末と混合し、熱分析
装置によりカーボンブラックの着火温度を測定した。な
おこのときのカーボンブラックの混合量は10wt%、熱
分析装置の昇温速度は10℃/minであり、最も高性能
であったサンプルについては熱処理(1000℃,10時
間)により耐久後の着火温度も測定した。結果を第1表
に示す。
第1表より、本発明に於けるペロブスカイト型複合酸化
物はディーゼル排気中のパティキュレートの主成分であ
るカーボン微粒子の燃焼温度を著しく低下させることが
可能であること、B,B′位置にCo,Cu,Mn,F
e,Cr,Ni等のいずれの遷移金属を配しても従来の
構成であるCuO,PdO触媒に比べて良好な性能を有すこと
がわかる。またAとA′との割合を変えた例も一部紹介
しているが、従来触媒よりも良好な性能を有すること、
本ペロブスカイト型酸化物に白金族触媒、特にPdを共
存させることにより更に性能向上が可能であることがわ
かる。またこのペロブスカイト型酸化物は1000℃で熱処
理を行ってもほとんどカーボンブラツクの燃焼性が低下
しないことから耐久性にも優れるといえる。
なお、第1表の実施例1においてLa0.8Sr0.2CrO3及びLa
NiO3は、着火温度及びピーク温度が比較例1と同等の結
果となっている。しかしながら、第1表の比較例1のPd
OやCuOは調製時の焼成温度が600℃と低く、実質的に全
く劣化していない状態での性能を示している。PdO及びC
uOは1000℃程度の熱を受けると急激に着火性能が悪化す
る。これに対し、La0.8Sr0.2CrO3やLaNiO3は高温で安定
であり、高温耐久性の面で従来の触媒であるPdOやCuOよ
りも優れている。
試験例2 本発明の効果をより実機に近い形で確認するため、以下
の実験を行った。具体的操作は次の通りである。
(1)良好な性能を示したLa0.8Sr0.2CoO3粉末をエチルア
ルコール1ml中に1gの割合で分散させ、スラリー状に
した。
(2)調製したスラリーに市販のコージエライト製ハニカ
ムフィルター(直径30mm、長さ50mm、気孔率60
%)を浸漬し、フィルター材にスラリーを付着させた。
(3)スラリー中よりこのフィルターを取り出し、圧縮空
気により余分のスラリーを吹き払った後乾燥する操作を
数回くり返し、800℃×3h焼成してLa0.8Sr0.2CoO3
フィルター容積1あたり約100gコーティングしたフ
ィルターAを得た。
(4)市販のコージエライト製ハニカムフィルター(前述
と同じもの)を用意し、活性アルミナ粉末、硝酸アルミ
ニウム、アルミナゾル、蒸留水とから成るスラリーを用
いて、フィルター上に活性アルミナコート層を形成し
た。コート量はフィルター容積1あたり約75gであ
る。
(5)次にそのフィルターをPdCl2溶液に浸漬し、乾燥、焼
成工程を経てフィルター溶積1あたり1gのPdが担
持されたフィルターBを得た。
(6)得られたフィルターA及びBを2.4渦流窒式ディー
ゼルエンジンの排気系に取り付け、2,000rpmトルク3kg
・mで2時間運転して、フィルター1ケあたり0.6〜0.6
5gのパティキュレートを捕集した。
(7)このフィルターを第1図に示す評価装置に取り付
け、ガス温(N−Oガス,O10vol%,流量;
10/min)を30℃/minで上昇させながら着火温度
を測定した。第1図中、1が反応管、2が排気管、3が
−Oガス導入管、4がフィルター、5が整流器、
6が電気炉である。着火温度の判定はフィルター内温度
の上昇曲線を用いて行い、フィルター再生操作終了後は
重量法によりパティキュレートの燃焼率も算出した。結
果を第2表に示す。
第2表から本発明によるペロブスカイト型複合酸化物
は、実際のフィルター材にコーティングされた場合でも
従来の触媒よりも低温でパティキュレートを燃焼させう
ることがわかった。なお、本実施例、試験例では、A,
A′としてそれぞれLa,Srを代表として紹介した
が、この様なパティキュレートの燃焼特性はA,A′元
素間に生ずる酸素欠陥とB,B′に配する遷移金属によ
り得られる酸化活性によるものと考えられ、従って、A
に配する元素としてCe,Pr,Nd,Y他の希土類元
素、A′に配する元素としてBa,Mg,Ca他のアル
カリ土類を用いても同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明の特定のペロブスカイト型複合酸化物を担持した
パティキュレート捕集用フィルターは、従来品と比べ
て、フィルターの再生性(パティキュレートの燃焼温度
等)が向上し、かつ耐久性がより優れている。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例のフィルターの特性評価用装置の概略図
である。 1……反応管、2……排気管、 3……N−Oガス導入管、 4……フィルター、5……整流器、 6……電気炉。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 希夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 鈴木 正 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−43214(JP,A) 特開 昭61−129030(JP,A) 特開 昭61−146314(JP,A) 特開 昭63−65927(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式A1-xA′1-yB′(式
    中、Aは希土類元素から選ばれた一種以上の元素、A′
    はアルカリ土類元素から選ばれた一種以上の元素、B,
    B′はCr,Mn,Fe,Co,Ni,Cuから選ば
    れ、0≦x≦1,0≦y≦1である。)で表わされるペ
    ロブスカイト型複合酸化物をフィルター機能を有する担
    体にコーティングして成ることを特徴とするディーゼル
    パティキュレート捕集用フィルター。
  2. 【請求項2】前記複合酸化物中に白金族金属を分散担持
    した特許請求の範囲第1項記載のフィルター。
JP30014787A 1987-11-30 1987-11-30 ディーゼルパティキュレート捕集用フィルター Expired - Lifetime JPH0629542B2 (ja)

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EP1829609A1 (en) * 2004-12-24 2007-09-05 Dowa Mining Co., Ltd. Pm combustion catalyst and filter
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JP5233026B2 (ja) * 2006-03-06 2013-07-10 Dowaエレクトロニクス株式会社 Dpfの製造法
FR3087833B1 (fr) * 2018-10-26 2021-02-19 Psa Automobiles Sa Filtre a particules autoregenerant et producteur de reducteur pour la reduction de nox
FR3103117A1 (fr) * 2019-11-20 2021-05-21 Psa Automobiles Sa Procédé de traitement des NOx par l’ammoniac produit in-situ dans un filtre à particules de véhicule automobile et dispositif pour la mise en œuvre du procédé

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