排ガス浄化材
【課題】ディーゼル排ガス中のパティキュレートを燃焼浄化する排ガス浄化材において、加熱手段を別途設けることなく排ガス温度程度で燃焼でき、蓄積パティキュレートの燃焼で発生する高温による亀裂や溶損を起こさせない耐熱衝撃性に優れた排ガス浄化材を提供することを目的とする。
【解決手段】金属製フィルター１表面に無機酸化物及び希土類の酸化物とアルカリ金属の硫酸塩と貴金属からなる排ガス浄化触媒を担持することによって耐熱衝撃性が高く、パティキュレートに対する燃焼活性の高い排ガス浄化材が得られる。
【解決手段】金属製フィルター１表面に無機酸化物及び希土類の酸化物とアルカリ金属の硫酸塩と貴金属からなる排ガス浄化触媒を担持することによって耐熱衝撃性が高く、パティキュレートに対する燃焼活性の高い排ガス浄化材が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレート（固体状炭素微粒子、液体あるいは固体状の高分子量炭化水素微粒子）を燃焼して排ガスを浄化する排ガス浄化材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンからの排ガスに含まれるパティキュレートは、その粒子径がほぼ１μｍ以下で大気中に浮遊しやすく、呼吸時に人体に取り込まれやすい。
【０００３】
また、このパティキュレートは発ガン性物質も含んでいることから、ディーゼルエンジンからのパティキュレートの排出に関する規制が強化されつつある。
【０００４】
排ガスからのパティキュレートを除去する方法の一つとして、耐熱性構造体からなる排ガス浄化材でパティキュレートを捕集した後、バーナーやヒーター等の加熱手段で排ガス浄化材を加熱してパティキュレートを燃焼し、炭酸ガスに変えて放出する再生方法がある。
【０００５】
排ガス浄化用触媒としては、これまでにＣｕやＶ等の金属酸化物を用いたものが比較的高い活性を有することが知られている。例えば、特許文献１には、ＣｕやＶを含む金属酸化物からなる排ガス浄化用触媒が開示されている。
【０００６】
また、排ガス浄化材としては、前述の排ガス浄化材に金属酸化物等を含む排ガス浄化触媒を担持したものが知られており、この場合捕集されたパティキュレートは排ガス浄化触媒の触媒作用によって通常のパティキュレート燃焼温度よりは低温で燃焼させることができる。
【０００７】
この排ガス浄化材は、パティキュレート燃焼時に発生する温度勾配に起因する熱応力に耐えられる様に、代表的な低熱膨張セラミックであるコージェライトを用いていた。例えば、特許文献２には主成分の化学組成が重量基準でＳｉＯ2４２〜５６％、Ａｌ2Ｏ3３０〜４５％、ＭｇＯ１２〜１６％で結晶相の主成分がコージェライトから成るハニカム構造を有し、気孔率が３０％以下で、ハニカム構造の軸方向の４０〜８００℃の間の熱膨張係数が０．８×１０6／℃以下、層方向の４０〜８００℃の間の熱膨張係数が１．０×１０-6／℃以下であることを特徴とするコージェライトハニカム構造触媒担体が開示されている。
【０００８】
また、特許文献３には主成分の化学組成がＳｉＯ2４２〜５６重量％、Ａｌ2Ｏ3３０〜４５重量％、ＭｇＯ１２〜１６重量％で結晶相の主成分がコージェライトから成る多孔質ハニカムフィルターであって、気孔率が４０％以上５５％以下で、直径２μｍ以下の細孔容積が０．０１５ｃｃ／ｇ以下であることを特徴とする多孔質セラミックハニカムフィルターが開示されている。
【特許文献１】特開昭５８―１４３８４０号公報
【特許文献２】特開昭６２−２２５２４９号公報
【特許文献３】特開平２−５２０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の排ガス浄化用触媒及びそれを担持した排ガス浄化材は以下のような課題を有していた。
【００１０】
特許文献１に記載の排ガス浄化用触媒及びそれを担持した排ガス浄化材は、パティキュレートに対する触媒活性が不十分であるため、捕集したパティキュレートを完全燃焼しきることができずに蓄積してしまい、排ガス浄化材の圧損が上昇してドライバビリティが低下したり出力が低下したりするという課題を有していた。また、パティキュレートに対する触媒活性が不十分であるために別途加熱手段を必要とするという課題を有していた。
【００１１】
また、特許文献２や特許文献３に記載の排ガス浄化材は、耐熱衝撃性が不十分であるため、排ガス温度の低い低負荷・低速走行から、排ガス温度の高い高負荷・高速走行に転じた際に、完全燃焼しきることができずに蓄積していたパティキュレートが一気に燃焼して高い燃焼温度が発生したことによって排ガス浄化材に亀裂が入ったり、最悪は溶損したりするという課題を有していた。
【００１２】
この排ガス浄化材に入る亀裂や溶損を解決するために、現在ではコージェライトより耐熱衝撃性の高い材料である炭化珪素、窒化珪素及び金属などを利用したフィルターが開発されている。その中でも金属製フィルターは耐熱衝撃性が高いためパティキュレートを捕集した後、バーナーやヒーター等の加熱手段で金属製フィルターを加熱してパティキュレートを燃焼させる手段として用いられている。このようなバーナーやヒーター等の別途加熱手段を用いることなく、排ガス温度程度でパティキュレートを燃焼させるためには金属製フィルターに、パティキュレートに対して活性の高い排ガス浄化触媒を担持して触媒作用を付与する必要がある。しかしながら、金属製フィルターはその表面の濡れ性が不十分であるため排ガス浄化触媒を均一に分散させたスラリーをはじいてしまい、従来のセラミックハニカムフィルターと同様の方法では触媒を均一に担持させることができないという課題があった。また、金属製フィルターには、金属製発泡構造や金属製不織布構造や金属製ファイバーメッシュシート構造などがあり、排ガス中のパティキュレートがこのような構造体を通過する間に捕集するメカニズムとなっている。従って、この構造が造り出す空間部分はパティキュレートを捕集するサイトとして非常に重要であると同時に、フィルター差圧の高低にも影響するサイトである。しかしながら、このような空間部分を排ガス浄化触媒で埋めてしまうことなく金属製発泡構造や金属製不織布構造やファイバーメッシュシート構造の表面にのみ均一に担持することは難しいという課題もあった。
【００１３】
本発明は、上記の従来の課題を解決するものであり、パティキュレートに対して高活性な触媒を排ガス浄化材に均一に担持することで、別途加熱手段を設けることなく排ガス温度程度でパティキュレートを完全燃焼できる排ガス浄化材を提供することを目的としている。
【００１４】
また、排ガス浄化材として金属製フィルターを用いることで、排ガス温度の低い低負荷低速走行が続きどうしても完全燃焼しきれずに蓄積してしまったパティキュレートが一気に燃焼した際に発生する高温にも耐え得る排ガス浄化材を提供することを目的としている。
【００１５】
また、金属製フィルター表面の濡れ性を改善することで、排ガス浄化触媒や無機酸化物を均一に担持し、パティキュレートに対してより高活性で、耐熱衝撃性の高い排ガス浄化材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の排ガス浄化材は、上記目的を達成するために、金属製発泡構造や金属製不織布構造や金属製ファイバーメッシュ構造を有する金属製フィルターに排ガス中のパティキュレートやガス成分に対して高活性な排ガス浄化触媒及び無機酸化物を均一に担持させた排ガス浄化材である。これによってバーナーやヒーター等の加熱手段を用いることなく、より低い温度でパティキュレートを堆積させること無く燃焼させることが可能となる。
【００１７】
また、排ガス温度が低い低負荷低速走行が続き、パティキュレートが堆積した状態から排ガス温度が高い高速走行や負荷の高い走行に転じた時に一気に堆積していたパティキュレートが燃焼して瞬間的に高温にさらされたとしても耐熱衝撃性の高い金属製フィルターを用いているため、熱衝撃に伴う排ガス浄化材の亀裂や溶損などを防ぐことが可能となる。
【００１８】
また、本発明の排ガス浄化材は、金属製フィルター表面に酸化皮膜を形成させることで排ガス浄化触媒や無機酸化物を均一に分散させたスラリーの濡れ性を改善し、均一に担持することでより高活性にすると共に焼成した後の金属製フィルターと排ガス浄化触媒や無機酸化物との密着性を向上させている。通常、排ガス浄化触媒の担体となる無機酸化物は粉末とゾルなどのバインダーを出発原料として用いているが、金属製フィルター表面への濡れ性を向上させるために粉末を用いず、ゾルのみを出発原料としている。またこのゾルに関してより高表面積にするために羽毛状構造を有するゾルを用いている。また、排ガス浄化触媒や無機酸化物を均一に分散させたスラリーに界面活性剤を添加して金属製フィルター表面に対する濡れ性を向上させ、消泡剤を添加することによってスラリー中に発生する気泡を抑制することで担持分布を無くして緻密な層を形成させている。また、排ガス浄化触媒や無機酸化物を均一二分させたスラリーを添着させた後、余剰のスラリーに遠心力を加えることによって除去することでスラリーを乾燥させないことでスラリーの移動を防止し、均一に添着させている。また、均一に添着させたスラリーを瞬間的に凍結させて固体にすることでスラリーの移動を防止している。また、凍結させたスラリーを減圧乾燥によって昇華させることによってスラリーを液体状態に戻すことなく乾燥させることでスラリーの移動を防止し最終的に無機酸化物や排ガス浄化触媒を金属製フィルター表面に均一に担持している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によればパティキュレートやガス成分に対して高活性な排ガス浄化触媒を金属製フィルター表面に均一に担持することでパティキュレートの燃焼活性の高い排ガス浄化材を提供することが可能となる。また、金属製フィルターに無機酸化物や排ガス浄化触媒を担持しているため、堆積したパティキュレートが一気に燃焼した際に発生する瞬間的な高温に対して耐熱衝撃性を確保し、熱衝撃に伴う排ガス浄化材の亀裂や溶損などを防ぐという効果のある排ガス浄化材を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の請求項１に記載の排ガス浄化材は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種のアルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから選択される少なくとも１種の貴金属を有する第２の触媒と、Ｌａ、Ｃｅから選択される少なくとも１種の希土類の酸化物を有する第３の触媒とをＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む無機酸化物に担持し、これを金属製フィルターに担持したことを特徴とする排ガス浄化材である。
【００２１】
この構成により以下の作用が得られる。
【００２２】
ディーゼル排ガス中に含まれるパティキュレートは、排ガス温度や酸素濃度などの影響で、炭化が進んだ成分と炭化があまり進んでいない成分とが存在している。アルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒によって、炭化が進んだ成分を燃焼させ、貴金属を有する第２の触媒によって炭化のあまり進んでいない成分を燃焼させることができる。また、アルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒によって排ガス中のパティキュレートを堆積させること無く逐次完全に燃焼できるため、パティキュレートの堆積に伴って発生する排ガス浄化材の圧損上昇によるドライバビリティの低下を抑制できるし、パティキュレートの堆積量が多い状態から一気に堆積していたパティキュレートが燃焼することで発生する排ガス浄化材の溶損を抑制することができる。また、貴金属を有する第２の触媒によって排ガス中のパティキュレートを完全に燃焼させると同時に、ハイドロカーボンや一酸化炭素、一酸化窒素といったガス成分をも完全に酸化燃焼させることができる。
【００２３】
また、機能の異なる触媒を複数有するためディーゼル排ガス中のパティキュレートをより低温で燃焼させ、排ガスを浄化することができる。
【００２４】
また、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む表面積の大きい無機酸化物に触媒を担持するため、触媒の表面積も大きくなり、その結果、パティキュレートとの接点が増加するので、パティキュレートの燃焼性能を効率的かつ安定的に発揮させることができる。また、バーナーやヒーター等の加熱手段を用いることなく、より低い温度でパティキュレートを燃焼させる排ガス浄化材を得ることができる。
無機酸化物としては、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアなどの無機酸化物を用いることができる
また、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む無機酸化物に希土類の酸化物を有する第３の触媒を担持するため、耐熱性が向上することが見込まれると同時に、パティキュレートを燃焼する際に第１や第２の触媒に対して必要な酸素を供給できることが見込まれる。このことによって、パティキュレートに対して極めて触媒作用の高い排ガス浄化材となる。
【００２５】
また、排ガス浄化材として金属製フィルターを用いているため、排ガス温度が低い低速走行が続いて排ガス浄化材に堆積してしまったパティキュレートが、排ガス温度が高い高速走行に切り替わった時に一気に燃焼することによる急激な温度上昇に対する耐熱衝撃性を確保し、熱衝撃に伴う排ガス浄化材の亀裂や溶損などを防ぐことができる。
【００２６】
本発明の請求項２に記載の排ガス浄化材は、無機酸化物に第３の触媒を担持した後、第１の触媒と第２の触媒との混合物を担持したことを特徴とする排ガス浄化材である。
【００２７】
この構成によって、配合している第１の触媒、第２の触媒、第３の触媒のそれぞれが最大限機能を発揮できることで、パティキュレートの燃焼に対して極めて高い触媒活性を得る作用を有する。
【００２８】
本発明の請求項３に記載の排ガス浄化材は、無機酸化物に第１の触媒と第３の触媒を担持した後、第２触媒との混合物を担持したことを特徴とする排ガス浄化材である。
【００２９】
この構成によっても、請求項２に記載の排ガス浄化触媒の組成と同様に、配合している第１、第２、第３の触媒のそれぞれが最大限機能を発揮できることで、パティキュレートの燃焼に対して極めて高い触媒活性を得る作用を有する。
【００３０】
本発明の請求項４に記載の排ガス浄化材は、第１の触媒を形成するアルカリ金属の硫酸塩が、硫酸セシウムを含有する排ガス浄化材である。
【００３１】
この構成によって、第１の触媒を形成するアルカリ金属の硫酸塩が硫酸セシウムを含有するので、パティキュレートの燃焼に対して極めて高い触媒活性を得る作用を有する。
【００３２】
また、他のアルカリ金属塩、例えば硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物に比べて硫酸塩の方が熱的な安定性に優れており、パティキュレートを燃焼する間の高温によって融解や分解が生じて飛散したり、金属酸化物と反応したりして活性が低下することを抑制する面からも、硫酸塩が最も優れている。
【００３３】
また、アルカリ金属の硫酸塩としては、硫酸セシウム、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ルビジウムなどを用いることができる。
【００３４】
本発明の請求項５に記載の排ガス浄化材は、第２の触媒を形成する貴金属が、白金を含有する排ガス浄化材である。
【００３５】
この構成によって、第２の触媒を形成する貴金属が白金を含有するので、パティキュレートにおいて炭化のあまり進んでいないカーボン成分等を最も効率的かつ安定的に燃焼させ浄化することができ、排ガスの浄化能力に極めて優れる作用を有する。
【００３６】
また、貴金属としては、白金、パラジウム、ロジウムなどを用いることができる。
【００３７】
本発明の請求項６に記載の排ガス浄化材は、第３の触媒を形成する希土類の酸化物が、セリアを含有する排ガス浄化材である。
【００３８】
この構成によって、第３の触媒を形成する希土類の酸化物がセリアを含有するので、これを担持した無機酸化物の耐熱性が向上し、無機酸化物の耐熱性が上がることで触媒の活性劣化も防止されることが見込まれると共に、第１や第２の触媒がパティキュレートを燃焼する際に必要な酸素を供給することが見込まれるのでパティキュレートの燃焼に対して極めて高い触媒活性を得る作用を有する。
【００３９】
また、希土類の酸化物としては、セリア、酸化ランタンなどを用いることができる。
【００４０】
本発明の請求項７に記載の排ガス浄化材は、無機酸化物としてアルミナを有する排ガス浄化材である。
【００４１】
この構成によって、表面積が非常に大きい無機酸化物に触媒を担持するため、触媒の表面積も非常に大きくなり、その結果、パティキュレートとの接点が増加するので、パティキュレートの燃焼性能を効率的かつ安定的に発揮させることができる。無機酸化物としては、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアなどの無機酸化物を用いることができる。
本発明の請求項８に記載の排ガス浄化材は、排ガス浄化触媒の担体であるアルミナの出発原料としてアルミナゾルを用いることを特徴とする排ガス浄化材である。
【００４２】
この構成によって、以下の作用が得られる。
【００４３】
フロースルータイプの金属製ハニカムやセラミックハニカムへのアルミナ担持において、一般的にはアルミナの出発原料としてアルミナ粒子にバインダーとしてのアルミナゾルを一部混合して用いるが、金属製発泡構造や金属製不織布構造や金属製ファイバーメッシュ構造を有する金属製フィルターにおいては、その構造の細部に至るまでアルミナ粒子を行き渡らせて均一に金属フィルター表面に担持することは難しいため、アルミナゾルのみを用いることによって金属フィルター内部の細部に至るまでアルミナを行き渡らせアルミナを担持することが可能になる。
【００４４】
また、アルミナゾルを出発原料として用いることによって、緻密で耐熱性を有するアルミナ層を金属製フィルターの表面に生成することができる。
【００４５】
本発明の請求項９に記載の排ガス浄化材は、羽毛状構造を有するアルミナゾルを用いることを特徴とする排ガス浄化材である。
【００４６】
この構成によって、以下の作用が得られる。
【００４７】
アルミナゾルには幾種類かの形態が存在するが、羽毛状構造を有するアルミナゾルを用いることによって、少ない担持回数で担持したアルミナの表面積を大きくすることが可能になる。羽毛状構造のアルミナゾルは１次粒子径が数ナノメートルであり、他のアルミナゾルの１次粒子径が数十ナノメートルであることと比較しても非常に小さく、羽毛状構造のアルミナゾルから形成されるアルミナの単位重量当りの表面積は他のアルミナゾルから形成されるアルミナと比べて非常に大きなものとなる。従って、アルミナを多量に担持することなく触媒を高表面積に担持することが可能となる。また、アルミナ担持量を少なくできるため排ガス浄化材としての圧損も低く抑えることが可能となる。
【００４８】
本発明の請求項１０に記載の排ガス浄化材は、アルミナに対する白金の割合が２ｗｔ％以上であることを特徴とする排ガス浄化材である。
【００４９】
この構成によって、以下の作用が得られる。
【００５０】
白金の担持割合が０〜２ｗｔ％未満においては、炭化のあまり進んでいないパティキュレートやガス成分の酸化性能が不十分であるが、２〜６ｗｔ％になるとほぼ酸化性能が最大となる。但し６ｗｔ％以上担持しても一酸化窒素の酸化性能は著しく上昇することは期待できずむしろコストが高くなるばかりか性能低下にもつながるためアルミナに対する白金の担持量は２〜６ｗｔ％が特に好ましい。
【００５１】
本発明の請求項１１に記載の排ガス浄化材は、白金に対する硫酸セシウム中のセシウムの割合が２５〜１００ｗｔ％、好ましくは５０ｗｔ％であることを特徴とする排ガス浄化材である。
【００５２】
この構成によって、以下の作用が得られる。
【００５３】
白金の量に対する硫酸セシウムの担持割合が２５〜１００ｗｔ％、好ましくは５０ｗｔ％にすることで、パティキュレートとガス成分の両方に対する酸化燃焼活性が最大となる排ガス浄化材となる。白金に対する硫酸セシウムの担持割合を０〜１００ｗｔ％の範囲で増やす毎にパティキュレートの酸化燃焼活性は向上していくが、炭化の進んでいないパティキュレートやガス成分の酸化燃焼活性は５０ｗｔ％の担持割合を超えた時点から急激に減少して好ましくない。
【００５４】
本発明の請求項１２に記載の排ガス浄化材は、アルミナに対するセリアの割合が０．５〜１．５ｍｏｌ％、好ましくは１．０ｍｏｌ％であることを特徴とする排ガス浄化材である。
【００５５】
この構成によって、以下の作用が得られる。
【００５６】
アルミナに対するセリアの担持量が０．５ｍｏｌ％付近であると炭化の進んでいないパティキュレートやガス成分の酸化燃焼性能が不十分であり、より高活性を期待して１．５ｍｏｌ％付近にすると炭化の進んでいないパティキュレートやガス成分の酸化燃焼性能は低下していくため好ましくない。
【００５７】
本発明の請求項１３に記載の排ガス浄化材は、金属製フィルター表面に酸化処理を施して酸化皮膜を形成させた後、排ガス浄化触媒の担体となるアルミナを担持させたことを特徴とする排ガス浄化材である。
【００５８】
この構成により以下の作用が得られる。
【００５９】
何も処理を施していない金属製フィルター表面の濡れ性は非常に悪く、無機酸化物や排ガス浄化触媒を均一に分散したスラリーをはじいてしまうため、金属製フィルター表面を酸化処理して酸化皮膜を形成させることで濡れ性を改善し、均一に無機酸化物や排ガス浄化触媒を担持することができる。
【００６０】
また、酸化皮膜を形成させることによって、金属製フィルター表面と無機酸化物や排ガス浄化触媒との密着性を向上させ、排ガス浄化材の耐久性を向上させることができる。
【００６１】
また、金属製フィルター表面に無機酸化物を均一に担持させることで、排ガス浄化触媒の表面積が大きくなり、パティキュレートとの接触性が向上し、触媒活性を高めることができる。
【００６２】
また、金属製フィルターを焼成炉等に設置して焼成するという簡便な方法によって、金属製発泡体や金属製不織布や金属製ファイバーメッシュの表面に均一に酸化皮膜を形成することができるため製造工程を簡略化できるし、製造コストを削減することも可能となる。
【００６３】
本発明の請求項１４に記載の排ガス浄化材は、金属製フィルター表面の酸化処理条件が８００℃〜１１００℃で酸化焼成することを特徴とする排ガス浄化材である。
【００６４】
この構成によって以下の作用が得られる。
【００６５】
上記範囲の温度で酸化処理を行うことによって、金属製フィルター表面に酸化皮膜を形成させることができる。８００℃より低い温度では、酸化皮膜の形成が不十分であり、金属製フィルターに対する無機酸化物や排ガス浄化触媒を均一に分散したスラリーの濡れ性改善には至らない。また、１２００℃以上の酸化処理では金属製フィルター自体の耐久性が低下し、フィルターとしての基本性能であるパティキュレートの捕集効率が低下してしまう。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００６７】
（実施例１）
金属製フィルターとして、直径９３ｍｍで高さ１８０ｍｍの円筒形である市販の金属製フィルターを用いた。この金属製フィルター内に金属製ファイバーメッシュ（直径４０μ、坪量５００ｇ／ｍ2）が積層して設置され、このファイバーメッシュによって排ガス中のパティキュレートを捕集するメカニズムである。まず始めに金属製フィルターを１１００℃で１時間酸化処理を行った。次いで、羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部にイオン交換水１５．２部を加え、非イオン系湿潤剤０．５部、非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌し、アルミナを均一に分散したスラリーを作製した。このスラリーに酸化処理した金属製フィルターを１分間含浸して引上げ、反転してさらに１分間含浸した。
【００６８】
次いで、アルミナのスラリーを添着させた金属製フィルターを横置きにしてバランスのためのダミーを対称に設置して遠心分離機を用いて２００ｒｐｍで１分間遠心分離し、さらに金属製フィルターを反転して同条件で遠心分離を行い余剰のアルミナのスラリーを除去し、液体窒素に投入して添着しているスラリーを瞬間的に凍結させ、真空乾燥機で減圧操作によって乾燥させた後、電気炉にて９００℃で５時間酸化焼成してアルミナを金属製フィルターに対して約１ｗｔ％担持した。
【００６９】
次いで、排ガス浄化触媒として希土類金属塩と、アルカリ金属硫酸塩をイオン交換水に撹拌しながら溶解させ排ガス浄化触媒スラリーを作製した。
【００７０】
排ガス浄化触媒の希土類金属塩及びアルカリ金属硫酸塩の出発原料はそれぞれ硝酸セリウム、硫酸セシウムを用いた。
【００７１】
アルミナを担持した金属製フィルターを排ガス浄化触媒スラリーに１分間含浸して引上げ、反転してさらに１分間含浸した。
【００７２】
次いで、遠心分離機を用いて余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、さらに金属製フィルターを反転して同条件で遠心分離を行い余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、真空乾燥機で減圧操作によって乾燥させ、９００℃で５時間酸化焼成して排ガス浄化触媒であるセリアと硫酸セシウムを金属製フィルターに対してそれぞれ約０．０４８ｗｔ％、約０．０７８ｗｔ％担持した。
【００７３】
次いで、排ガス浄化触媒としてＰｔの金属塩を撹拌しながらイオン交換水に溶解させ排ガス浄化触媒スラリーを作製した。
【００７４】
排ガス浄化触媒のＰｔの出発原料は白金硝酸溶液を用いた。
【００７５】
アルミナ及び排ガス浄化触媒であるセリア及び硫酸セシウムを担持した金属製フィルターを排ガス浄化触媒である白金のスラリーに１分間含浸して引上げ、反転してさらに１分間含浸した。
【００７６】
次いで、遠心分離機を用いて余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、さらに金属製フィルターを反転して同条件で遠心分離を行い余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、真空乾燥機で減圧操作によって乾燥させ、４００℃で５時間還元焼成した後、さらに６００℃で５時間酸化焼成して白金を金属製フィルターに対して約０．０５ｗｔ％担持した。
【００７７】
以上の工程によって完成した金属製フィルターを排ガス浄化材（図１参照）は、金属製ファイバーメッシュ上にアルミナを均一に担持して、その上に排ガス浄化触媒である酸化セリウムと硫酸セシウムを担持し、さらにその上に排ガス浄化触媒である白金を担持したものであり、これを実施例１とした。アルミナゾルを出発原料とすることでを金属性フィルター表面に均一に担持することが可能となり、そのことによって触媒が担持される場が高表面積になり活性の高い排ガス浄化材が得られる。
【００７８】
（実施例２）
実施例１と同様の金属製フィルターに対して 同様の方法にてアルミナを金属製フィルターに対して約１ｗｔ％担持した。
【００７９】
次いで、排ガス浄化触媒として希土類金属塩を撹拌しながらイオン交換水に溶解させ排ガス浄化触媒スラリーを作製した。
【００８０】
排ガス浄化触媒の希土類金属塩の出発原料は硝酸セリウムを用いた。
【００８１】
アルミナを担持した金属製フィルターを排ガス浄化触媒スラリーに１分間含浸して引上げ、反転してさらに１分間含浸した。
【００８２】
次いで、遠心分離機を用いて余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、さらに金属製フィルターを反転して同条件で遠心分離を行い余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、真空乾燥機で減圧しながら乾燥させ、９００℃で５時間酸化焼成して排ガス浄化触媒であるセリアを金属製フィルターに対して約０．０４８ｗｔ％担持した。
【００８３】
次いで、排ガス浄化触媒として白金の金属塩とアルカリ金属塩を撹拌しながらイオン交換水に溶解させ排ガス浄化触媒スラリーを作製した。
【００８４】
排ガス浄化触媒の白金及びアルカリ金属の出発原料はジニトロジアンミン白金硝酸溶液及び硫酸セシウムを用いた。
【００８５】
アルミナ及び排ガス浄化触媒であるセリアを担持した金属製フィルターを排ガス浄化触媒である白金と硫酸セシウム混合スラリーに１分間含浸して引上げ、反転してさらに１分間含浸した。
【００８６】
次いで、遠心分離機を用いて余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、さらに金属製フィルターを反転して同条件で遠心分離を行い余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、真空乾燥機で減圧操作によって乾燥させ、４００℃で５時間還元焼成した後、さらに６００℃で５時間酸化焼成して白金と硫酸セシウムを金属製フィルターに対してそれぞれ約０．０５ｗｔ％、約０．０７８ｗｔ％担持した。
【００８７】
以上の工程によって完成した金属製フィルターを排ガス浄化材（図２参照）は、金属製ファイバーメッシュ上にアルミナを均一に担持して、その上に排ガス浄化触媒であるセリアを担持し、さらにその上に排ガス浄化触媒である白金と硫酸セシウムを担持したものであり、これを実施例２とした。
【００８８】
（比較例１）
実施例１と同様の金属製フィルターに対してアルミナを約１ｗｔ％、白金を約０．１６ｗｔ％担持したものを比較例１とした。製造工程は実施例１と同様の手順で行い、アルミナ及び白金の出発原料も同材料とした。
【００８９】
（評価例１）
実施例１、実施例２及び比較例１で製造した各排ガス浄化材について、以下のような排ガス浄化試験を行った。
【００９０】
排気量３，４３１ｃｃのディーゼルエンジンを使用し、ディーゼルエンジンからの排気ラインには切替え弁を設けてバイパスラインと本ラインの２ラインを設置し、本ライン側に排ガス浄化材を設置した。バイパスライン側に排気しながらディーゼルエンジンを１，５００ｒｐｍ、トルク２１ｋｇｍの条件で１時間作動させて排気を安定させた後、切替え弁によって排ガス浄化材を設置した本ライン側に排ガスを導入した。排ガス温度は、エンジン回転数を１，５００ｒｐｍ一定の状態でディーゼルエンジンへの負荷を変えていくことで２５０℃から４００℃まで３０℃刻みで昇温した。各温度を２０分キープしながら運転し、圧力センサーを用いて排ガス浄化材の前後の差圧を測定した。排ガスに含まれるパティキュレートが排ガス浄化材に捕集されるにつれて、排ガス浄化材の前後の差圧が上昇していくが、排ガス温度が上昇するに従って触媒活性が上がるため、捕集されたパティキュレートが燃焼されて排ガス浄化材の前後の差圧が下がる。このような差圧のプロファイルから各温度毎における単位時間当りの差圧変化率を算出し差圧変化率がゼロとなった時の温度をＢＰＴ（Ｂａｌａｎｃｅ Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）と定義し、このＢＰＴが低くければ低いほど触媒浄化材の触媒活性が高いものとして評価した。
【００９１】
結果を表１に示す。表１は実施例１、実施例２及び比較例１のフィルターのＢＰＴ性能を表す表である。なお、表中の排ガス浄化材の項目の説明として、例えばＡ／Ｂの記号は、Ｂ上にＡを担持したことを表している。比較例１の排ガス浄化材のＢＰＴが３６５℃付近なのに対し、実施例１と実施例２の排ガス浄化材のＢＰＴはそれぞれ３３２℃、３４５℃とより低い温度でパティキュレートを燃焼させることができ、非常に燃焼活性の高い排ガス浄化材を得られることが分かった。
【００９２】
【表１】
【００９３】
（実施例３）
金属製フィルターから金属製ファイバーメッシュを１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズで切り出し、１１００℃で１時間酸化焼成した。羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部とイオン交換水１５．２部と非イオン系湿潤剤０．５部と非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌し、アルミナを均一に分散したスラリーを作製した。作製したアルミナのスラリーに金属製ファイバーメッシュを２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸して添着しているアルミナのスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約５ｗｔ％担持したものを実施例４とした。
【００９４】
（比較例２）
実施例３と同様に準備した金属製ファイバーメッシュを、アルミナ粉末１０部と羽毛状構造を有するアルミナゾル１０部とイオン交換水９０部と非イオン系湿潤剤０．５部と非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌して作製したスラリーに含浸して、以下実施例３と同様の手順で作製し、金属製ファイバーメッシュに対して約５ｗｔ％担持したものを比較例５とした。
【００９５】
（評価例２）
実施例３及び比較例２で作製したサンプルに関して、ＳＥＭ観察及びＥＤＸ分析を行い、金属製ファイバーメッシュ表面に対してアルミナが担持している様子を確認した。ＳＥＭの条件として、加速電圧を１５ｋＶ、倍率を１００〜２０００倍に設定し金属製ファイバーメッシュ表面を観察した。ＥＤＸ分析の条件として、加速電圧を１５ｋＶ、倍率を１００００倍、スポットサイズ１２に設定して金属製ファイバーメッシュ表面におけるアルミナ由来の元素であるＡｌと金属製ファイバーメッシュ由来の元素であるＦｅの元素量をサンプル表面１０箇所にわたって測定し、それらの比（Ａｌ／Ｆｅ）を算出した。ＳＥＭ観察の結果、実施例３のサンプル表面は均一にアルミナが担持されておりしかも金属製ファイバーメッシュ間の空間にアルミナがほとんど無いことを確認できたのに対し、比較例２のサンプル表面はアルミナ粉末が担持されているところと担持されていないところが観察され、かつ金属製ファイバーメッシュ間の空間をアルミナ粉末で閉塞してしまっている箇所が多く見られた。さらに、表２に示すようにＥＤＸ分析においては、実施例３のサンプル表面のＡｌ／Ｆｅは２３．４であるのに対し、比較例２のサンプル表面のＡｌ／Ｆｅは５．９と低い値となり、アルミナが金属製ファイバーメッシュ表面にあまり担持されておらず、しかも均一に担持されていないことが分かった。
【００９６】
【表２】
【００９７】
（実施例４）
羽毛状構造を有するアルミナゾルを１１０℃で乾燥固化して、引き続き固形物を９００℃で焼成したものをメノウ乳鉢で粉砕した粉末のサンプルを実施例４とした。
【００９８】
（比較例３）
棒・粒子状構造を有するアルミナゾルの粉末のサンプルを実施例４と同様の方法で作製したものを比較例３とした。
【００９９】
（評価例３）
実施例４及び比較例３で作製したアルミナ粉末サンプルに関して、吸着装置を用いてＮ２吸着を行い、ＢＥＴ比表面積を算出した。サンプルの前処理は、１５０℃で５時間真空脱気して行った。実施例４及び比較例３で作製したサンプルのＢＥＴ比表面積の結果を表３に示す。
【０１００】
実施例４で作製したアルミナの比表面積は１１４ｍ２／ｇと高い値だったのに対し、比較例３で作製したアルミナの比表面積は１０５ｍ２／ｇと低い値となった。
【０１０１】
【表３】
【０１０２】
（実施例５）
金属製フィルターから金属製ファイバーメッシュを１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズで切り出し、１１００℃で１時間焼成した。羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部とイオン交換水１５．２部と非イオン系湿潤剤０．５部と非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌し、アルミナを均一に分散したスラリーを作製した。作製したアルミナのスラリーに金属製ファイバーメッシュを２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸してスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６％担持した。さらに、アルミナを担持した金属製ファイバーメッシュを硝酸セリウムと硫酸セシウムの混合溶液に２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸してスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してセリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％担持した。さらに、アルミナとセリアと硫酸セシウムを担持した金属製ファイバーメッシュを白金硝酸溶液に２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、減圧操作によって乾燥し、４００℃で５時間還元焼成した後、６００℃で５時間酸化焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％担持したものを実施例５とした。
【０１０３】
（実施例６）
実施例５と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、白金を約０．２４ｗｔ％担持したものを実施例６とした。
【０１０４】
（実施例７）
実施例５と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、白金を約０．３６ｗｔ％担持したものを実施例７とした。
【０１０５】
（比較例４）
実施例５と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、白金を約０．０３ｗｔ％担持したものを比較例４とした。
【０１０６】
（比較例５）
実施例５と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、白金を約０．０６ｗｔ％担持したものを比較例５とした。
【０１０７】
（評価例４）
実施例５、実施例６、実施例７及び比較例４、比較例５で作製したサンプルのガス成分に対する酸化燃焼活性を評価するために一酸化窒素の二酸化窒素への酸化率を測定した。作製したサンプルを石英管内に設置し、環状電気炉において温度を３００℃に設定した。窒素をベースに酸素濃度を１５ｖｏｌ％、一酸化窒素濃度を２１０ｐｐｍになるように設定し、ＳＶ値を３０００００ｈ−１とした。サンプルの入口と出口の一酸化窒素及びに酸化窒素の濃度を測定することによって一酸化窒素が二酸化窒素に酸化される割合を計算して一酸化窒素の酸化率とした。結果を図４に示す。その結果、白金担持量が２ｗｔ％以上で一酸化窒素の酸化率が最大となることが分かった。
【０１０８】
（実施例８）
金属製フィルターから金属製ファイバーメッシュを１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズで切り出し、１１００℃で１時間焼成した。羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部とイオン交換水１５．２部と非イオン系湿潤剤０．５部と非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌し、アルミナを均一に分散したスラリーを作製した。作製したアルミナのスラリーに金属製ファイバーメッシュを２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸してスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％担持した。さらに、アルミナを担持した金属製ファイバーメッシュを硝酸セリウムと硫酸セシウムの混合溶液に２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸してスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してセリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％担持した。さらに、アルミナとセリアと硫酸セシウムを担持した金属製ファイバーメッシュをジニトロジアンミン白金硝酸溶液に２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、減圧操作によって乾燥し、４００℃で５時間還元焼成した後、６００℃で５時間酸化焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを０．０３ｗｔ％担持したものを実施例８とした。
【０１０９】
（実施例９）
実施例８と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％担持したものを実施例９とした。
【０１１０】
（比較例６）
実施例８と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを０ｗｔ％担持したものを比較例６とした。
【０１１１】
（比較例７）
実施例８と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．１２ｗｔ％担持したものを比較例７とした。
【０１１２】
（評価例５）
実施例８、実施例９及び比較例６、比較例７で作製したサンプルの一酸化窒素の酸化率及びパティキュレートの燃焼活性を測定することによって評価した。一酸化窒素の酸化率測定は、評価例４と同様の方法で行った。また、パティキュレートの燃焼活性はＴＧ／ＤＴＡ分析計を用いて、パティキュレートが１０％燃焼したときの温度をＴ１０として評価した。結果を図４に示す。その結果、白金に対する硫酸セシウム中のセシウムの割合が増えるほどパティキュレートの燃焼活性が向上するが、１００ｗｔ％になると一酸化窒素の酸化率が低下してくるため、パティキュレートの燃焼活性と一酸化窒素の酸化率をより高く両立させるためには５０ｗｔ％であると良いことが分かった。
【０１１３】
（実施例１０）
金属製フィルターから金属製ファイバーメッシュを１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズで切り出し、１１００℃で１時間焼成した。羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部とイオン交換水１５．２部と非イオン系湿潤剤０．５部と非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌し、アルミナを均一に分散したスラリーを作製した。作製したアルミナのスラリーに金属製ファイバーメッシュを２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸してスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約５％担持した。さらに、アルミナを担持した金属製ファイバーメッシュを白金硝酸溶液に２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、減圧操作によって乾燥し、４００℃で５時間還元焼成した後、６００℃で５時間酸化焼成して金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約５％、白金を約４ｗｔ％担持した。さらに、アルミナと白金を担持した金属製ファイバーメッシュを硫酸セシウム溶液に含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％担持したものを実施例１０とした。
【０１１４】
（比較例８）
実施例１０と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、セリアを約０．０５ｗｔ％担持したものを比較例８とした。
【０１１５】
（比較例９）
実施例１０と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、セリアを約０．１５ｗｔ％担持したものを比較例９とした。
【０１１６】
（評価例６）
実施例１０及び比較例８、比較例９で作製したサンプルの一酸化窒素の酸化率を測定することによって評価した。一酸化窒素の酸化率測定は、評価例４と同様の方法で温度を２００、２５０、３００、３５０、４００℃と設定して行った。結果を図５に示す。その結果、セリアが１．０ｍｏｌ％の担持量のときに一酸化窒素の酸化率が最大となることが分かった。
【０１１７】
（実施例１１）
金属製フィルター内に設置されている金属製ファイバーメッシュと同材料の金属箔を１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさに切り出し、８００℃で１時間酸化焼成したものを実施例１１とした。
【０１１８】
（実施例１２）
実施例１１と同様の金属箔を１１００℃で１時間酸化焼成したものを実施例１２とした。
【０１１９】
（比較例１０）
実施例１１と同様の金属箔を酸化焼成していないものを比較例１０とした。
【０１２０】
（比較例１１）
実施例１１と同様の金属箔を７００℃で１時間酸化焼成したものを比較例１１とした。
【０１２１】
（比較例１２）
実施例１１と同様の金属箔を１２００℃で１時間酸化焼成したものを比較例１２とした。
【０１２２】
（評価例７）
実施例１１、実施例１２及び比較例１０、比較例１１、比較例１２で作製した金属箔に対して、羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部とイオン交換水１５．２部を混合して１時間撹拌して作製したアルミナのスラリーの濡れ性を接触角計によって評価した。接触角の測定値は３回測定した時の平均値とした。
【０１２３】
結果を表４に示す。表４は実施例１１、実施例１２及び比較例１０、比較例１１、比較例１２で作製した金属箔表面に対するアルミナスラリーの濡れ性を接触角計で評価した結果を示す。
【０１２４】
未処理の金属箔に対するアルミナスラリーの接触角が５１．０°に対して、８００℃及び１１００℃で焼成した金属箔の接触角はそれぞれ４２．５°、５１．７°と濡れ性が向上していることが分かった。また、７００℃で焼成した金属箔の接触角は５０．２°と濡れ性改善にまでは至らない結果となった。１２００℃で焼成した金属箔の接触角は４１．１°とぬれ性改善効果が得られたが、１２００℃で１時間焼成した金属製フィルターのパティキュレートの捕集効率が低下したことから１２００℃で焼成すると金属製フィルターの基本性能であるパティキュレートの捕集効率に影響を与えることが分かった。なお、７００℃〜１１００℃で１時間焼成した金属製フィルターのパティキュレートの捕集効率は酸化焼成していない金属製フィルターと同等レベルであった。
【０１２５】
【表４】
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明の排ガス浄化材は、ディーゼル排ガスに含まれるパティキュレートを別途加熱手段を必要とすることなく排ガス温度程度の温度で十分に燃焼し排ガス浄化できるため非常に有用である。また、金属製フィルターに排ガス浄化触媒を担持することで耐熱衝撃性の高い排ガス浄化材となる。ディーゼル排ガス浄化の対象としては、自動車のみならず建設機械、発電機、フォークリフト、耕運機、船舶など幅広く存在し適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の実施例１における排ガス浄化材を表す図
【図２】本発明の実施例２における排ガス浄化材を表す図
【図３】本発明の実施例５、実施例６、実施例７、比較例４、比較例５におけるアルミナ対する白金担持量と一酸化窒素の酸化率の関係を表す図
【図４】本発明の実施例８、実施例９、比較例６、比較例７における白金に対する硫酸セシウム中のセシウムの量と一酸化窒素の酸化率及びパティキュレートの酸化燃焼性能の関係を表す図
【図５】本発明の実施例１０、比較例８、比較例９における各温度におけるアルミナに対するセリア担持量と一酸化窒素の酸化率の関係を表す図
【符号の説明】
【０１２８】
１ 金属製ファイバーメッシュ
２ 酸化皮膜
３ アルミナ
４ セリア及び硫酸セシウム
５ 白金
６ セリア
７ 白金及び硫酸セシウム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレート（固体状炭素微粒子、液体あるいは固体状の高分子量炭化水素微粒子）を燃焼して排ガスを浄化する排ガス浄化材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンからの排ガスに含まれるパティキュレートは、その粒子径がほぼ１μｍ以下で大気中に浮遊しやすく、呼吸時に人体に取り込まれやすい。
【０００３】
また、このパティキュレートは発ガン性物質も含んでいることから、ディーゼルエンジンからのパティキュレートの排出に関する規制が強化されつつある。
【０００４】
排ガスからのパティキュレートを除去する方法の一つとして、耐熱性構造体からなる排ガス浄化材でパティキュレートを捕集した後、バーナーやヒーター等の加熱手段で排ガス浄化材を加熱してパティキュレートを燃焼し、炭酸ガスに変えて放出する再生方法がある。
【０００５】
排ガス浄化用触媒としては、これまでにＣｕやＶ等の金属酸化物を用いたものが比較的高い活性を有することが知られている。例えば、特許文献１には、ＣｕやＶを含む金属酸化物からなる排ガス浄化用触媒が開示されている。
【０００６】
また、排ガス浄化材としては、前述の排ガス浄化材に金属酸化物等を含む排ガス浄化触媒を担持したものが知られており、この場合捕集されたパティキュレートは排ガス浄化触媒の触媒作用によって通常のパティキュレート燃焼温度よりは低温で燃焼させることができる。
【０００７】
この排ガス浄化材は、パティキュレート燃焼時に発生する温度勾配に起因する熱応力に耐えられる様に、代表的な低熱膨張セラミックであるコージェライトを用いていた。例えば、特許文献２には主成分の化学組成が重量基準でＳｉＯ2４２〜５６％、Ａｌ2Ｏ3３０〜４５％、ＭｇＯ１２〜１６％で結晶相の主成分がコージェライトから成るハニカム構造を有し、気孔率が３０％以下で、ハニカム構造の軸方向の４０〜８００℃の間の熱膨張係数が０．８×１０6／℃以下、層方向の４０〜８００℃の間の熱膨張係数が１．０×１０-6／℃以下であることを特徴とするコージェライトハニカム構造触媒担体が開示されている。
【０００８】
また、特許文献３には主成分の化学組成がＳｉＯ2４２〜５６重量％、Ａｌ2Ｏ3３０〜４５重量％、ＭｇＯ１２〜１６重量％で結晶相の主成分がコージェライトから成る多孔質ハニカムフィルターであって、気孔率が４０％以上５５％以下で、直径２μｍ以下の細孔容積が０．０１５ｃｃ／ｇ以下であることを特徴とする多孔質セラミックハニカムフィルターが開示されている。
【特許文献１】特開昭５８―１４３８４０号公報
【特許文献２】特開昭６２−２２５２４９号公報
【特許文献３】特開平２−５２０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の排ガス浄化用触媒及びそれを担持した排ガス浄化材は以下のような課題を有していた。
【００１０】
特許文献１に記載の排ガス浄化用触媒及びそれを担持した排ガス浄化材は、パティキュレートに対する触媒活性が不十分であるため、捕集したパティキュレートを完全燃焼しきることができずに蓄積してしまい、排ガス浄化材の圧損が上昇してドライバビリティが低下したり出力が低下したりするという課題を有していた。また、パティキュレートに対する触媒活性が不十分であるために別途加熱手段を必要とするという課題を有していた。
【００１１】
また、特許文献２や特許文献３に記載の排ガス浄化材は、耐熱衝撃性が不十分であるため、排ガス温度の低い低負荷・低速走行から、排ガス温度の高い高負荷・高速走行に転じた際に、完全燃焼しきることができずに蓄積していたパティキュレートが一気に燃焼して高い燃焼温度が発生したことによって排ガス浄化材に亀裂が入ったり、最悪は溶損したりするという課題を有していた。
【００１２】
この排ガス浄化材に入る亀裂や溶損を解決するために、現在ではコージェライトより耐熱衝撃性の高い材料である炭化珪素、窒化珪素及び金属などを利用したフィルターが開発されている。その中でも金属製フィルターは耐熱衝撃性が高いためパティキュレートを捕集した後、バーナーやヒーター等の加熱手段で金属製フィルターを加熱してパティキュレートを燃焼させる手段として用いられている。このようなバーナーやヒーター等の別途加熱手段を用いることなく、排ガス温度程度でパティキュレートを燃焼させるためには金属製フィルターに、パティキュレートに対して活性の高い排ガス浄化触媒を担持して触媒作用を付与する必要がある。しかしながら、金属製フィルターはその表面の濡れ性が不十分であるため排ガス浄化触媒を均一に分散させたスラリーをはじいてしまい、従来のセラミックハニカムフィルターと同様の方法では触媒を均一に担持させることができないという課題があった。また、金属製フィルターには、金属製発泡構造や金属製不織布構造や金属製ファイバーメッシュシート構造などがあり、排ガス中のパティキュレートがこのような構造体を通過する間に捕集するメカニズムとなっている。従って、この構造が造り出す空間部分はパティキュレートを捕集するサイトとして非常に重要であると同時に、フィルター差圧の高低にも影響するサイトである。しかしながら、このような空間部分を排ガス浄化触媒で埋めてしまうことなく金属製発泡構造や金属製不織布構造やファイバーメッシュシート構造の表面にのみ均一に担持することは難しいという課題もあった。
【００１３】
本発明は、上記の従来の課題を解決するものであり、パティキュレートに対して高活性な触媒を排ガス浄化材に均一に担持することで、別途加熱手段を設けることなく排ガス温度程度でパティキュレートを完全燃焼できる排ガス浄化材を提供することを目的としている。
【００１４】
また、排ガス浄化材として金属製フィルターを用いることで、排ガス温度の低い低負荷低速走行が続きどうしても完全燃焼しきれずに蓄積してしまったパティキュレートが一気に燃焼した際に発生する高温にも耐え得る排ガス浄化材を提供することを目的としている。
【００１５】
また、金属製フィルター表面の濡れ性を改善することで、排ガス浄化触媒や無機酸化物を均一に担持し、パティキュレートに対してより高活性で、耐熱衝撃性の高い排ガス浄化材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の排ガス浄化材は、上記目的を達成するために、金属製発泡構造や金属製不織布構造や金属製ファイバーメッシュ構造を有する金属製フィルターに排ガス中のパティキュレートやガス成分に対して高活性な排ガス浄化触媒及び無機酸化物を均一に担持させた排ガス浄化材である。これによってバーナーやヒーター等の加熱手段を用いることなく、より低い温度でパティキュレートを堆積させること無く燃焼させることが可能となる。
【００１７】
また、排ガス温度が低い低負荷低速走行が続き、パティキュレートが堆積した状態から排ガス温度が高い高速走行や負荷の高い走行に転じた時に一気に堆積していたパティキュレートが燃焼して瞬間的に高温にさらされたとしても耐熱衝撃性の高い金属製フィルターを用いているため、熱衝撃に伴う排ガス浄化材の亀裂や溶損などを防ぐことが可能となる。
【００１８】
また、本発明の排ガス浄化材は、金属製フィルター表面に酸化皮膜を形成させることで排ガス浄化触媒や無機酸化物を均一に分散させたスラリーの濡れ性を改善し、均一に担持することでより高活性にすると共に焼成した後の金属製フィルターと排ガス浄化触媒や無機酸化物との密着性を向上させている。通常、排ガス浄化触媒の担体となる無機酸化物は粉末とゾルなどのバインダーを出発原料として用いているが、金属製フィルター表面への濡れ性を向上させるために粉末を用いず、ゾルのみを出発原料としている。またこのゾルに関してより高表面積にするために羽毛状構造を有するゾルを用いている。また、排ガス浄化触媒や無機酸化物を均一に分散させたスラリーに界面活性剤を添加して金属製フィルター表面に対する濡れ性を向上させ、消泡剤を添加することによってスラリー中に発生する気泡を抑制することで担持分布を無くして緻密な層を形成させている。また、排ガス浄化触媒や無機酸化物を均一二分させたスラリーを添着させた後、余剰のスラリーに遠心力を加えることによって除去することでスラリーを乾燥させないことでスラリーの移動を防止し、均一に添着させている。また、均一に添着させたスラリーを瞬間的に凍結させて固体にすることでスラリーの移動を防止している。また、凍結させたスラリーを減圧乾燥によって昇華させることによってスラリーを液体状態に戻すことなく乾燥させることでスラリーの移動を防止し最終的に無機酸化物や排ガス浄化触媒を金属製フィルター表面に均一に担持している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によればパティキュレートやガス成分に対して高活性な排ガス浄化触媒を金属製フィルター表面に均一に担持することでパティキュレートの燃焼活性の高い排ガス浄化材を提供することが可能となる。また、金属製フィルターに無機酸化物や排ガス浄化触媒を担持しているため、堆積したパティキュレートが一気に燃焼した際に発生する瞬間的な高温に対して耐熱衝撃性を確保し、熱衝撃に伴う排ガス浄化材の亀裂や溶損などを防ぐという効果のある排ガス浄化材を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の請求項１に記載の排ガス浄化材は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種のアルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから選択される少なくとも１種の貴金属を有する第２の触媒と、Ｌａ、Ｃｅから選択される少なくとも１種の希土類の酸化物を有する第３の触媒とをＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む無機酸化物に担持し、これを金属製フィルターに担持したことを特徴とする排ガス浄化材である。
【００２１】
この構成により以下の作用が得られる。
【００２２】
ディーゼル排ガス中に含まれるパティキュレートは、排ガス温度や酸素濃度などの影響で、炭化が進んだ成分と炭化があまり進んでいない成分とが存在している。アルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒によって、炭化が進んだ成分を燃焼させ、貴金属を有する第２の触媒によって炭化のあまり進んでいない成分を燃焼させることができる。また、アルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒によって排ガス中のパティキュレートを堆積させること無く逐次完全に燃焼できるため、パティキュレートの堆積に伴って発生する排ガス浄化材の圧損上昇によるドライバビリティの低下を抑制できるし、パティキュレートの堆積量が多い状態から一気に堆積していたパティキュレートが燃焼することで発生する排ガス浄化材の溶損を抑制することができる。また、貴金属を有する第２の触媒によって排ガス中のパティキュレートを完全に燃焼させると同時に、ハイドロカーボンや一酸化炭素、一酸化窒素といったガス成分をも完全に酸化燃焼させることができる。
【００２３】
また、機能の異なる触媒を複数有するためディーゼル排ガス中のパティキュレートをより低温で燃焼させ、排ガスを浄化することができる。
【００２４】
また、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む表面積の大きい無機酸化物に触媒を担持するため、触媒の表面積も大きくなり、その結果、パティキュレートとの接点が増加するので、パティキュレートの燃焼性能を効率的かつ安定的に発揮させることができる。また、バーナーやヒーター等の加熱手段を用いることなく、より低い温度でパティキュレートを燃焼させる排ガス浄化材を得ることができる。
無機酸化物としては、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアなどの無機酸化物を用いることができる
また、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む無機酸化物に希土類の酸化物を有する第３の触媒を担持するため、耐熱性が向上することが見込まれると同時に、パティキュレートを燃焼する際に第１や第２の触媒に対して必要な酸素を供給できることが見込まれる。このことによって、パティキュレートに対して極めて触媒作用の高い排ガス浄化材となる。
【００２５】
また、排ガス浄化材として金属製フィルターを用いているため、排ガス温度が低い低速走行が続いて排ガス浄化材に堆積してしまったパティキュレートが、排ガス温度が高い高速走行に切り替わった時に一気に燃焼することによる急激な温度上昇に対する耐熱衝撃性を確保し、熱衝撃に伴う排ガス浄化材の亀裂や溶損などを防ぐことができる。
【００２６】
本発明の請求項２に記載の排ガス浄化材は、無機酸化物に第３の触媒を担持した後、第１の触媒と第２の触媒との混合物を担持したことを特徴とする排ガス浄化材である。
【００２７】
この構成によって、配合している第１の触媒、第２の触媒、第３の触媒のそれぞれが最大限機能を発揮できることで、パティキュレートの燃焼に対して極めて高い触媒活性を得る作用を有する。
【００２８】
本発明の請求項３に記載の排ガス浄化材は、無機酸化物に第１の触媒と第３の触媒を担持した後、第２触媒との混合物を担持したことを特徴とする排ガス浄化材である。
【００２９】
この構成によっても、請求項２に記載の排ガス浄化触媒の組成と同様に、配合している第１、第２、第３の触媒のそれぞれが最大限機能を発揮できることで、パティキュレートの燃焼に対して極めて高い触媒活性を得る作用を有する。
【００３０】
本発明の請求項４に記載の排ガス浄化材は、第１の触媒を形成するアルカリ金属の硫酸塩が、硫酸セシウムを含有する排ガス浄化材である。
【００３１】
この構成によって、第１の触媒を形成するアルカリ金属の硫酸塩が硫酸セシウムを含有するので、パティキュレートの燃焼に対して極めて高い触媒活性を得る作用を有する。
【００３２】
また、他のアルカリ金属塩、例えば硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物に比べて硫酸塩の方が熱的な安定性に優れており、パティキュレートを燃焼する間の高温によって融解や分解が生じて飛散したり、金属酸化物と反応したりして活性が低下することを抑制する面からも、硫酸塩が最も優れている。
【００３３】
また、アルカリ金属の硫酸塩としては、硫酸セシウム、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ルビジウムなどを用いることができる。
【００３４】
本発明の請求項５に記載の排ガス浄化材は、第２の触媒を形成する貴金属が、白金を含有する排ガス浄化材である。
【００３５】
この構成によって、第２の触媒を形成する貴金属が白金を含有するので、パティキュレートにおいて炭化のあまり進んでいないカーボン成分等を最も効率的かつ安定的に燃焼させ浄化することができ、排ガスの浄化能力に極めて優れる作用を有する。
【００３６】
また、貴金属としては、白金、パラジウム、ロジウムなどを用いることができる。
【００３７】
本発明の請求項６に記載の排ガス浄化材は、第３の触媒を形成する希土類の酸化物が、セリアを含有する排ガス浄化材である。
【００３８】
この構成によって、第３の触媒を形成する希土類の酸化物がセリアを含有するので、これを担持した無機酸化物の耐熱性が向上し、無機酸化物の耐熱性が上がることで触媒の活性劣化も防止されることが見込まれると共に、第１や第２の触媒がパティキュレートを燃焼する際に必要な酸素を供給することが見込まれるのでパティキュレートの燃焼に対して極めて高い触媒活性を得る作用を有する。
【００３９】
また、希土類の酸化物としては、セリア、酸化ランタンなどを用いることができる。
【００４０】
本発明の請求項７に記載の排ガス浄化材は、無機酸化物としてアルミナを有する排ガス浄化材である。
【００４１】
この構成によって、表面積が非常に大きい無機酸化物に触媒を担持するため、触媒の表面積も非常に大きくなり、その結果、パティキュレートとの接点が増加するので、パティキュレートの燃焼性能を効率的かつ安定的に発揮させることができる。無機酸化物としては、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアなどの無機酸化物を用いることができる。
本発明の請求項８に記載の排ガス浄化材は、排ガス浄化触媒の担体であるアルミナの出発原料としてアルミナゾルを用いることを特徴とする排ガス浄化材である。
【００４２】
この構成によって、以下の作用が得られる。
【００４３】
フロースルータイプの金属製ハニカムやセラミックハニカムへのアルミナ担持において、一般的にはアルミナの出発原料としてアルミナ粒子にバインダーとしてのアルミナゾルを一部混合して用いるが、金属製発泡構造や金属製不織布構造や金属製ファイバーメッシュ構造を有する金属製フィルターにおいては、その構造の細部に至るまでアルミナ粒子を行き渡らせて均一に金属フィルター表面に担持することは難しいため、アルミナゾルのみを用いることによって金属フィルター内部の細部に至るまでアルミナを行き渡らせアルミナを担持することが可能になる。
【００４４】
また、アルミナゾルを出発原料として用いることによって、緻密で耐熱性を有するアルミナ層を金属製フィルターの表面に生成することができる。
【００４５】
本発明の請求項９に記載の排ガス浄化材は、羽毛状構造を有するアルミナゾルを用いることを特徴とする排ガス浄化材である。
【００４６】
この構成によって、以下の作用が得られる。
【００４７】
アルミナゾルには幾種類かの形態が存在するが、羽毛状構造を有するアルミナゾルを用いることによって、少ない担持回数で担持したアルミナの表面積を大きくすることが可能になる。羽毛状構造のアルミナゾルは１次粒子径が数ナノメートルであり、他のアルミナゾルの１次粒子径が数十ナノメートルであることと比較しても非常に小さく、羽毛状構造のアルミナゾルから形成されるアルミナの単位重量当りの表面積は他のアルミナゾルから形成されるアルミナと比べて非常に大きなものとなる。従って、アルミナを多量に担持することなく触媒を高表面積に担持することが可能となる。また、アルミナ担持量を少なくできるため排ガス浄化材としての圧損も低く抑えることが可能となる。
【００４８】
本発明の請求項１０に記載の排ガス浄化材は、アルミナに対する白金の割合が２ｗｔ％以上であることを特徴とする排ガス浄化材である。
【００４９】
この構成によって、以下の作用が得られる。
【００５０】
白金の担持割合が０〜２ｗｔ％未満においては、炭化のあまり進んでいないパティキュレートやガス成分の酸化性能が不十分であるが、２〜６ｗｔ％になるとほぼ酸化性能が最大となる。但し６ｗｔ％以上担持しても一酸化窒素の酸化性能は著しく上昇することは期待できずむしろコストが高くなるばかりか性能低下にもつながるためアルミナに対する白金の担持量は２〜６ｗｔ％が特に好ましい。
【００５１】
本発明の請求項１１に記載の排ガス浄化材は、白金に対する硫酸セシウム中のセシウムの割合が２５〜１００ｗｔ％、好ましくは５０ｗｔ％であることを特徴とする排ガス浄化材である。
【００５２】
この構成によって、以下の作用が得られる。
【００５３】
白金の量に対する硫酸セシウムの担持割合が２５〜１００ｗｔ％、好ましくは５０ｗｔ％にすることで、パティキュレートとガス成分の両方に対する酸化燃焼活性が最大となる排ガス浄化材となる。白金に対する硫酸セシウムの担持割合を０〜１００ｗｔ％の範囲で増やす毎にパティキュレートの酸化燃焼活性は向上していくが、炭化の進んでいないパティキュレートやガス成分の酸化燃焼活性は５０ｗｔ％の担持割合を超えた時点から急激に減少して好ましくない。
【００５４】
本発明の請求項１２に記載の排ガス浄化材は、アルミナに対するセリアの割合が０．５〜１．５ｍｏｌ％、好ましくは１．０ｍｏｌ％であることを特徴とする排ガス浄化材である。
【００５５】
この構成によって、以下の作用が得られる。
【００５６】
アルミナに対するセリアの担持量が０．５ｍｏｌ％付近であると炭化の進んでいないパティキュレートやガス成分の酸化燃焼性能が不十分であり、より高活性を期待して１．５ｍｏｌ％付近にすると炭化の進んでいないパティキュレートやガス成分の酸化燃焼性能は低下していくため好ましくない。
【００５７】
本発明の請求項１３に記載の排ガス浄化材は、金属製フィルター表面に酸化処理を施して酸化皮膜を形成させた後、排ガス浄化触媒の担体となるアルミナを担持させたことを特徴とする排ガス浄化材である。
【００５８】
この構成により以下の作用が得られる。
【００５９】
何も処理を施していない金属製フィルター表面の濡れ性は非常に悪く、無機酸化物や排ガス浄化触媒を均一に分散したスラリーをはじいてしまうため、金属製フィルター表面を酸化処理して酸化皮膜を形成させることで濡れ性を改善し、均一に無機酸化物や排ガス浄化触媒を担持することができる。
【００６０】
また、酸化皮膜を形成させることによって、金属製フィルター表面と無機酸化物や排ガス浄化触媒との密着性を向上させ、排ガス浄化材の耐久性を向上させることができる。
【００６１】
また、金属製フィルター表面に無機酸化物を均一に担持させることで、排ガス浄化触媒の表面積が大きくなり、パティキュレートとの接触性が向上し、触媒活性を高めることができる。
【００６２】
また、金属製フィルターを焼成炉等に設置して焼成するという簡便な方法によって、金属製発泡体や金属製不織布や金属製ファイバーメッシュの表面に均一に酸化皮膜を形成することができるため製造工程を簡略化できるし、製造コストを削減することも可能となる。
【００６３】
本発明の請求項１４に記載の排ガス浄化材は、金属製フィルター表面の酸化処理条件が８００℃〜１１００℃で酸化焼成することを特徴とする排ガス浄化材である。
【００６４】
この構成によって以下の作用が得られる。
【００６５】
上記範囲の温度で酸化処理を行うことによって、金属製フィルター表面に酸化皮膜を形成させることができる。８００℃より低い温度では、酸化皮膜の形成が不十分であり、金属製フィルターに対する無機酸化物や排ガス浄化触媒を均一に分散したスラリーの濡れ性改善には至らない。また、１２００℃以上の酸化処理では金属製フィルター自体の耐久性が低下し、フィルターとしての基本性能であるパティキュレートの捕集効率が低下してしまう。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００６７】
（実施例１）
金属製フィルターとして、直径９３ｍｍで高さ１８０ｍｍの円筒形である市販の金属製フィルターを用いた。この金属製フィルター内に金属製ファイバーメッシュ（直径４０μ、坪量５００ｇ／ｍ2）が積層して設置され、このファイバーメッシュによって排ガス中のパティキュレートを捕集するメカニズムである。まず始めに金属製フィルターを１１００℃で１時間酸化処理を行った。次いで、羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部にイオン交換水１５．２部を加え、非イオン系湿潤剤０．５部、非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌し、アルミナを均一に分散したスラリーを作製した。このスラリーに酸化処理した金属製フィルターを１分間含浸して引上げ、反転してさらに１分間含浸した。
【００６８】
次いで、アルミナのスラリーを添着させた金属製フィルターを横置きにしてバランスのためのダミーを対称に設置して遠心分離機を用いて２００ｒｐｍで１分間遠心分離し、さらに金属製フィルターを反転して同条件で遠心分離を行い余剰のアルミナのスラリーを除去し、液体窒素に投入して添着しているスラリーを瞬間的に凍結させ、真空乾燥機で減圧操作によって乾燥させた後、電気炉にて９００℃で５時間酸化焼成してアルミナを金属製フィルターに対して約１ｗｔ％担持した。
【００６９】
次いで、排ガス浄化触媒として希土類金属塩と、アルカリ金属硫酸塩をイオン交換水に撹拌しながら溶解させ排ガス浄化触媒スラリーを作製した。
【００７０】
排ガス浄化触媒の希土類金属塩及びアルカリ金属硫酸塩の出発原料はそれぞれ硝酸セリウム、硫酸セシウムを用いた。
【００７１】
アルミナを担持した金属製フィルターを排ガス浄化触媒スラリーに１分間含浸して引上げ、反転してさらに１分間含浸した。
【００７２】
次いで、遠心分離機を用いて余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、さらに金属製フィルターを反転して同条件で遠心分離を行い余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、真空乾燥機で減圧操作によって乾燥させ、９００℃で５時間酸化焼成して排ガス浄化触媒であるセリアと硫酸セシウムを金属製フィルターに対してそれぞれ約０．０４８ｗｔ％、約０．０７８ｗｔ％担持した。
【００７３】
次いで、排ガス浄化触媒としてＰｔの金属塩を撹拌しながらイオン交換水に溶解させ排ガス浄化触媒スラリーを作製した。
【００７４】
排ガス浄化触媒のＰｔの出発原料は白金硝酸溶液を用いた。
【００７５】
アルミナ及び排ガス浄化触媒であるセリア及び硫酸セシウムを担持した金属製フィルターを排ガス浄化触媒である白金のスラリーに１分間含浸して引上げ、反転してさらに１分間含浸した。
【００７６】
次いで、遠心分離機を用いて余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、さらに金属製フィルターを反転して同条件で遠心分離を行い余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、真空乾燥機で減圧操作によって乾燥させ、４００℃で５時間還元焼成した後、さらに６００℃で５時間酸化焼成して白金を金属製フィルターに対して約０．０５ｗｔ％担持した。
【００７７】
以上の工程によって完成した金属製フィルターを排ガス浄化材（図１参照）は、金属製ファイバーメッシュ上にアルミナを均一に担持して、その上に排ガス浄化触媒である酸化セリウムと硫酸セシウムを担持し、さらにその上に排ガス浄化触媒である白金を担持したものであり、これを実施例１とした。アルミナゾルを出発原料とすることでを金属性フィルター表面に均一に担持することが可能となり、そのことによって触媒が担持される場が高表面積になり活性の高い排ガス浄化材が得られる。
【００７８】
（実施例２）
実施例１と同様の金属製フィルターに対して 同様の方法にてアルミナを金属製フィルターに対して約１ｗｔ％担持した。
【００７９】
次いで、排ガス浄化触媒として希土類金属塩を撹拌しながらイオン交換水に溶解させ排ガス浄化触媒スラリーを作製した。
【００８０】
排ガス浄化触媒の希土類金属塩の出発原料は硝酸セリウムを用いた。
【００８１】
アルミナを担持した金属製フィルターを排ガス浄化触媒スラリーに１分間含浸して引上げ、反転してさらに１分間含浸した。
【００８２】
次いで、遠心分離機を用いて余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、さらに金属製フィルターを反転して同条件で遠心分離を行い余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、真空乾燥機で減圧しながら乾燥させ、９００℃で５時間酸化焼成して排ガス浄化触媒であるセリアを金属製フィルターに対して約０．０４８ｗｔ％担持した。
【００８３】
次いで、排ガス浄化触媒として白金の金属塩とアルカリ金属塩を撹拌しながらイオン交換水に溶解させ排ガス浄化触媒スラリーを作製した。
【００８４】
排ガス浄化触媒の白金及びアルカリ金属の出発原料はジニトロジアンミン白金硝酸溶液及び硫酸セシウムを用いた。
【００８５】
アルミナ及び排ガス浄化触媒であるセリアを担持した金属製フィルターを排ガス浄化触媒である白金と硫酸セシウム混合スラリーに１分間含浸して引上げ、反転してさらに１分間含浸した。
【００８６】
次いで、遠心分離機を用いて余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、さらに金属製フィルターを反転して同条件で遠心分離を行い余剰の排ガス浄化触媒スラリーを除去し、真空乾燥機で減圧操作によって乾燥させ、４００℃で５時間還元焼成した後、さらに６００℃で５時間酸化焼成して白金と硫酸セシウムを金属製フィルターに対してそれぞれ約０．０５ｗｔ％、約０．０７８ｗｔ％担持した。
【００８７】
以上の工程によって完成した金属製フィルターを排ガス浄化材（図２参照）は、金属製ファイバーメッシュ上にアルミナを均一に担持して、その上に排ガス浄化触媒であるセリアを担持し、さらにその上に排ガス浄化触媒である白金と硫酸セシウムを担持したものであり、これを実施例２とした。
【００８８】
（比較例１）
実施例１と同様の金属製フィルターに対してアルミナを約１ｗｔ％、白金を約０．１６ｗｔ％担持したものを比較例１とした。製造工程は実施例１と同様の手順で行い、アルミナ及び白金の出発原料も同材料とした。
【００８９】
（評価例１）
実施例１、実施例２及び比較例１で製造した各排ガス浄化材について、以下のような排ガス浄化試験を行った。
【００９０】
排気量３，４３１ｃｃのディーゼルエンジンを使用し、ディーゼルエンジンからの排気ラインには切替え弁を設けてバイパスラインと本ラインの２ラインを設置し、本ライン側に排ガス浄化材を設置した。バイパスライン側に排気しながらディーゼルエンジンを１，５００ｒｐｍ、トルク２１ｋｇｍの条件で１時間作動させて排気を安定させた後、切替え弁によって排ガス浄化材を設置した本ライン側に排ガスを導入した。排ガス温度は、エンジン回転数を１，５００ｒｐｍ一定の状態でディーゼルエンジンへの負荷を変えていくことで２５０℃から４００℃まで３０℃刻みで昇温した。各温度を２０分キープしながら運転し、圧力センサーを用いて排ガス浄化材の前後の差圧を測定した。排ガスに含まれるパティキュレートが排ガス浄化材に捕集されるにつれて、排ガス浄化材の前後の差圧が上昇していくが、排ガス温度が上昇するに従って触媒活性が上がるため、捕集されたパティキュレートが燃焼されて排ガス浄化材の前後の差圧が下がる。このような差圧のプロファイルから各温度毎における単位時間当りの差圧変化率を算出し差圧変化率がゼロとなった時の温度をＢＰＴ（Ｂａｌａｎｃｅ Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）と定義し、このＢＰＴが低くければ低いほど触媒浄化材の触媒活性が高いものとして評価した。
【００９１】
結果を表１に示す。表１は実施例１、実施例２及び比較例１のフィルターのＢＰＴ性能を表す表である。なお、表中の排ガス浄化材の項目の説明として、例えばＡ／Ｂの記号は、Ｂ上にＡを担持したことを表している。比較例１の排ガス浄化材のＢＰＴが３６５℃付近なのに対し、実施例１と実施例２の排ガス浄化材のＢＰＴはそれぞれ３３２℃、３４５℃とより低い温度でパティキュレートを燃焼させることができ、非常に燃焼活性の高い排ガス浄化材を得られることが分かった。
【００９２】
【表１】
【００９３】
（実施例３）
金属製フィルターから金属製ファイバーメッシュを１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズで切り出し、１１００℃で１時間酸化焼成した。羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部とイオン交換水１５．２部と非イオン系湿潤剤０．５部と非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌し、アルミナを均一に分散したスラリーを作製した。作製したアルミナのスラリーに金属製ファイバーメッシュを２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸して添着しているアルミナのスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約５ｗｔ％担持したものを実施例４とした。
【００９４】
（比較例２）
実施例３と同様に準備した金属製ファイバーメッシュを、アルミナ粉末１０部と羽毛状構造を有するアルミナゾル１０部とイオン交換水９０部と非イオン系湿潤剤０．５部と非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌して作製したスラリーに含浸して、以下実施例３と同様の手順で作製し、金属製ファイバーメッシュに対して約５ｗｔ％担持したものを比較例５とした。
【００９５】
（評価例２）
実施例３及び比較例２で作製したサンプルに関して、ＳＥＭ観察及びＥＤＸ分析を行い、金属製ファイバーメッシュ表面に対してアルミナが担持している様子を確認した。ＳＥＭの条件として、加速電圧を１５ｋＶ、倍率を１００〜２０００倍に設定し金属製ファイバーメッシュ表面を観察した。ＥＤＸ分析の条件として、加速電圧を１５ｋＶ、倍率を１００００倍、スポットサイズ１２に設定して金属製ファイバーメッシュ表面におけるアルミナ由来の元素であるＡｌと金属製ファイバーメッシュ由来の元素であるＦｅの元素量をサンプル表面１０箇所にわたって測定し、それらの比（Ａｌ／Ｆｅ）を算出した。ＳＥＭ観察の結果、実施例３のサンプル表面は均一にアルミナが担持されておりしかも金属製ファイバーメッシュ間の空間にアルミナがほとんど無いことを確認できたのに対し、比較例２のサンプル表面はアルミナ粉末が担持されているところと担持されていないところが観察され、かつ金属製ファイバーメッシュ間の空間をアルミナ粉末で閉塞してしまっている箇所が多く見られた。さらに、表２に示すようにＥＤＸ分析においては、実施例３のサンプル表面のＡｌ／Ｆｅは２３．４であるのに対し、比較例２のサンプル表面のＡｌ／Ｆｅは５．９と低い値となり、アルミナが金属製ファイバーメッシュ表面にあまり担持されておらず、しかも均一に担持されていないことが分かった。
【００９６】
【表２】
【００９７】
（実施例４）
羽毛状構造を有するアルミナゾルを１１０℃で乾燥固化して、引き続き固形物を９００℃で焼成したものをメノウ乳鉢で粉砕した粉末のサンプルを実施例４とした。
【００９８】
（比較例３）
棒・粒子状構造を有するアルミナゾルの粉末のサンプルを実施例４と同様の方法で作製したものを比較例３とした。
【００９９】
（評価例３）
実施例４及び比較例３で作製したアルミナ粉末サンプルに関して、吸着装置を用いてＮ２吸着を行い、ＢＥＴ比表面積を算出した。サンプルの前処理は、１５０℃で５時間真空脱気して行った。実施例４及び比較例３で作製したサンプルのＢＥＴ比表面積の結果を表３に示す。
【０１００】
実施例４で作製したアルミナの比表面積は１１４ｍ２／ｇと高い値だったのに対し、比較例３で作製したアルミナの比表面積は１０５ｍ２／ｇと低い値となった。
【０１０１】
【表３】
【０１０２】
（実施例５）
金属製フィルターから金属製ファイバーメッシュを１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズで切り出し、１１００℃で１時間焼成した。羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部とイオン交換水１５．２部と非イオン系湿潤剤０．５部と非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌し、アルミナを均一に分散したスラリーを作製した。作製したアルミナのスラリーに金属製ファイバーメッシュを２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸してスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６％担持した。さらに、アルミナを担持した金属製ファイバーメッシュを硝酸セリウムと硫酸セシウムの混合溶液に２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸してスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してセリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％担持した。さらに、アルミナとセリアと硫酸セシウムを担持した金属製ファイバーメッシュを白金硝酸溶液に２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、減圧操作によって乾燥し、４００℃で５時間還元焼成した後、６００℃で５時間酸化焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％担持したものを実施例５とした。
【０１０３】
（実施例６）
実施例５と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、白金を約０．２４ｗｔ％担持したものを実施例６とした。
【０１０４】
（実施例７）
実施例５と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、白金を約０．３６ｗｔ％担持したものを実施例７とした。
【０１０５】
（比較例４）
実施例５と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、白金を約０．０３ｗｔ％担持したものを比較例４とした。
【０１０６】
（比較例５）
実施例５と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、白金を約０．０６ｗｔ％担持したものを比較例５とした。
【０１０７】
（評価例４）
実施例５、実施例６、実施例７及び比較例４、比較例５で作製したサンプルのガス成分に対する酸化燃焼活性を評価するために一酸化窒素の二酸化窒素への酸化率を測定した。作製したサンプルを石英管内に設置し、環状電気炉において温度を３００℃に設定した。窒素をベースに酸素濃度を１５ｖｏｌ％、一酸化窒素濃度を２１０ｐｐｍになるように設定し、ＳＶ値を３０００００ｈ−１とした。サンプルの入口と出口の一酸化窒素及びに酸化窒素の濃度を測定することによって一酸化窒素が二酸化窒素に酸化される割合を計算して一酸化窒素の酸化率とした。結果を図４に示す。その結果、白金担持量が２ｗｔ％以上で一酸化窒素の酸化率が最大となることが分かった。
【０１０８】
（実施例８）
金属製フィルターから金属製ファイバーメッシュを１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズで切り出し、１１００℃で１時間焼成した。羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部とイオン交換水１５．２部と非イオン系湿潤剤０．５部と非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌し、アルミナを均一に分散したスラリーを作製した。作製したアルミナのスラリーに金属製ファイバーメッシュを２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸してスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％担持した。さらに、アルミナを担持した金属製ファイバーメッシュを硝酸セリウムと硫酸セシウムの混合溶液に２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸してスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してセリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％担持した。さらに、アルミナとセリアと硫酸セシウムを担持した金属製ファイバーメッシュをジニトロジアンミン白金硝酸溶液に２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、減圧操作によって乾燥し、４００℃で５時間還元焼成した後、６００℃で５時間酸化焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを０．０３ｗｔ％担持したものを実施例８とした。
【０１０９】
（実施例９）
実施例８と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％担持したものを実施例９とした。
【０１１０】
（比較例６）
実施例８と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを０ｗｔ％担持したものを比較例６とした。
【０１１１】
（比較例７）
実施例８と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．１２ｗｔ％担持したものを比較例７とした。
【０１１２】
（評価例５）
実施例８、実施例９及び比較例６、比較例７で作製したサンプルの一酸化窒素の酸化率及びパティキュレートの燃焼活性を測定することによって評価した。一酸化窒素の酸化率測定は、評価例４と同様の方法で行った。また、パティキュレートの燃焼活性はＴＧ／ＤＴＡ分析計を用いて、パティキュレートが１０％燃焼したときの温度をＴ１０として評価した。結果を図４に示す。その結果、白金に対する硫酸セシウム中のセシウムの割合が増えるほどパティキュレートの燃焼活性が向上するが、１００ｗｔ％になると一酸化窒素の酸化率が低下してくるため、パティキュレートの燃焼活性と一酸化窒素の酸化率をより高く両立させるためには５０ｗｔ％であると良いことが分かった。
【０１１３】
（実施例１０）
金属製フィルターから金属製ファイバーメッシュを１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズで切り出し、１１００℃で１時間焼成した。羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部とイオン交換水１５．２部と非イオン系湿潤剤０．５部と非イオン系消泡剤０．５部を添加して１時間撹拌し、アルミナを均一に分散したスラリーを作製した。作製したアルミナのスラリーに金属製ファイバーメッシュを２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、液体窒素に含浸してスラリーを瞬間的に凍結させた後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約５％担持した。さらに、アルミナを担持した金属製ファイバーメッシュを白金硝酸溶液に２分間含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、減圧操作によって乾燥し、４００℃で５時間還元焼成した後、６００℃で５時間酸化焼成して金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約５％、白金を約４ｗｔ％担持した。さらに、アルミナと白金を担持した金属製ファイバーメッシュを硫酸セシウム溶液に含浸して、余剰スラリーを遠心分離機で１分間除去し、反転して１分間除去後、減圧操作によって乾燥し、９００℃で５時間焼成して最終的に金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、セリアを約０．１ｗｔ％担持したものを実施例１０とした。
【０１１４】
（比較例８）
実施例１０と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、セリアを約０．０５ｗｔ％担持したものを比較例８とした。
【０１１５】
（比較例９）
実施例１０と同様の方法によって金属製ファイバーメッシュに対してアルミナを約６ｗｔ％、白金を約０．１２ｗｔ％、硫酸セシウムを約０．０６ｗｔ％、セリアを約０．１５ｗｔ％担持したものを比較例９とした。
【０１１６】
（評価例６）
実施例１０及び比較例８、比較例９で作製したサンプルの一酸化窒素の酸化率を測定することによって評価した。一酸化窒素の酸化率測定は、評価例４と同様の方法で温度を２００、２５０、３００、３５０、４００℃と設定して行った。結果を図５に示す。その結果、セリアが１．０ｍｏｌ％の担持量のときに一酸化窒素の酸化率が最大となることが分かった。
【０１１７】
（実施例１１）
金属製フィルター内に設置されている金属製ファイバーメッシュと同材料の金属箔を１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさに切り出し、８００℃で１時間酸化焼成したものを実施例１１とした。
【０１１８】
（実施例１２）
実施例１１と同様の金属箔を１１００℃で１時間酸化焼成したものを実施例１２とした。
【０１１９】
（比較例１０）
実施例１１と同様の金属箔を酸化焼成していないものを比較例１０とした。
【０１２０】
（比較例１１）
実施例１１と同様の金属箔を７００℃で１時間酸化焼成したものを比較例１１とした。
【０１２１】
（比較例１２）
実施例１１と同様の金属箔を１２００℃で１時間酸化焼成したものを比較例１２とした。
【０１２２】
（評価例７）
実施例１１、実施例１２及び比較例１０、比較例１１、比較例１２で作製した金属箔に対して、羽毛状構造を有するアルミナゾル１００部とイオン交換水１５．２部を混合して１時間撹拌して作製したアルミナのスラリーの濡れ性を接触角計によって評価した。接触角の測定値は３回測定した時の平均値とした。
【０１２３】
結果を表４に示す。表４は実施例１１、実施例１２及び比較例１０、比較例１１、比較例１２で作製した金属箔表面に対するアルミナスラリーの濡れ性を接触角計で評価した結果を示す。
【０１２４】
未処理の金属箔に対するアルミナスラリーの接触角が５１．０°に対して、８００℃及び１１００℃で焼成した金属箔の接触角はそれぞれ４２．５°、５１．７°と濡れ性が向上していることが分かった。また、７００℃で焼成した金属箔の接触角は５０．２°と濡れ性改善にまでは至らない結果となった。１２００℃で焼成した金属箔の接触角は４１．１°とぬれ性改善効果が得られたが、１２００℃で１時間焼成した金属製フィルターのパティキュレートの捕集効率が低下したことから１２００℃で焼成すると金属製フィルターの基本性能であるパティキュレートの捕集効率に影響を与えることが分かった。なお、７００℃〜１１００℃で１時間焼成した金属製フィルターのパティキュレートの捕集効率は酸化焼成していない金属製フィルターと同等レベルであった。
【０１２５】
【表４】
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明の排ガス浄化材は、ディーゼル排ガスに含まれるパティキュレートを別途加熱手段を必要とすることなく排ガス温度程度の温度で十分に燃焼し排ガス浄化できるため非常に有用である。また、金属製フィルターに排ガス浄化触媒を担持することで耐熱衝撃性の高い排ガス浄化材となる。ディーゼル排ガス浄化の対象としては、自動車のみならず建設機械、発電機、フォークリフト、耕運機、船舶など幅広く存在し適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の実施例１における排ガス浄化材を表す図
【図２】本発明の実施例２における排ガス浄化材を表す図
【図３】本発明の実施例５、実施例６、実施例７、比較例４、比較例５におけるアルミナ対する白金担持量と一酸化窒素の酸化率の関係を表す図
【図４】本発明の実施例８、実施例９、比較例６、比較例７における白金に対する硫酸セシウム中のセシウムの量と一酸化窒素の酸化率及びパティキュレートの酸化燃焼性能の関係を表す図
【図５】本発明の実施例１０、比較例８、比較例９における各温度におけるアルミナに対するセリア担持量と一酸化窒素の酸化率の関係を表す図
【符号の説明】
【０１２８】
１ 金属製ファイバーメッシュ
２ 酸化皮膜
３ アルミナ
４ セリア及び硫酸セシウム
５ 白金
６ セリア
７ 白金及び硫酸セシウム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製フィルターに、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種のアルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから選択される少なくとも１種の貴金属を有する第２の触媒と、Ｌａ、Ｃｅから選択される少なくとも１種の希土類の酸化物を有する第３の触媒と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む無機酸化物とを担持したことを特徴とする排ガス浄化材。
【請求項２】
金属製フィルターに、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む無機酸化物を担持した後、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種のアルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒と、Ｌａ、Ｃｅから選択される少なくとも１種の希土類の酸化物を有する第３の触媒とを混合担持し、さらにＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから選択される少なくとも１種の貴金属を有する第２の触媒を担持したことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化材。
【請求項３】
金属製フィルターに、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む無機酸化物を担持した後、Ｌａ、Ｃｅから選択される少なくとも１種の希土類の酸化物を有する第３の触媒を担持し、さらにＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種のアルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから選択される少なくとも１種の貴金属を有する第２の触媒を混合担持したことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化材。
【請求項４】
第１の触媒を形成するアルカリ金属の硫酸塩が、硫酸セシウムを含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項５】
第２の触媒を形成する貴金属が、白金を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項６】
第３の触媒を形成する希土類の酸化物が、セリアを含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項７】
無機酸化物がアルミナを含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項８】
アルミナの出発原料がアルミナゾルであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項９】
アルミナゾルが羽毛状構造であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１０】
アルミナに対する白金の割合が２ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１１】
白金に対する硫酸セシウム中のセシウムの割合が５０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１２】
アルミナに対するセリアの割合が１．０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１３】
金属製フィルター表面に酸化処理を施して酸化皮膜を形成させた後、触媒や無機酸化物を担持させたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１４】
請求項１３に記載の酸化処理が８００〜１１００℃であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１】
金属製フィルターに、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種のアルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから選択される少なくとも１種の貴金属を有する第２の触媒と、Ｌａ、Ｃｅから選択される少なくとも１種の希土類の酸化物を有する第３の触媒と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む無機酸化物とを担持したことを特徴とする排ガス浄化材。
【請求項２】
金属製フィルターに、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む無機酸化物を担持した後、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種のアルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒と、Ｌａ、Ｃｅから選択される少なくとも１種の希土類の酸化物を有する第３の触媒とを混合担持し、さらにＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから選択される少なくとも１種の貴金属を有する第２の触媒を担持したことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化材。
【請求項３】
金属製フィルターに、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒから選択される少なくとも１種の元素を含む無機酸化物を担持した後、Ｌａ、Ｃｅから選択される少なくとも１種の希土類の酸化物を有する第３の触媒を担持し、さらにＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種のアルカリ金属の硫酸塩を有する第１の触媒と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕから選択される少なくとも１種の貴金属を有する第２の触媒を混合担持したことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化材。
【請求項４】
第１の触媒を形成するアルカリ金属の硫酸塩が、硫酸セシウムを含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項５】
第２の触媒を形成する貴金属が、白金を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項６】
第３の触媒を形成する希土類の酸化物が、セリアを含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項７】
無機酸化物がアルミナを含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項８】
アルミナの出発原料がアルミナゾルであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項９】
アルミナゾルが羽毛状構造であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１０】
アルミナに対する白金の割合が２ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１１】
白金に対する硫酸セシウム中のセシウムの割合が５０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１２】
アルミナに対するセリアの割合が１．０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１３】
金属製フィルター表面に酸化処理を施して酸化皮膜を形成させた後、触媒や無機酸化物を担持させたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【請求項１４】
請求項１３に記載の酸化処理が８００〜１１００℃であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の排ガス浄化材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−９５４７４（Ｐ２００６−９５４７４Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８７０４４（Ｐ２００４−２８７０４４）
【出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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