排ガス浄化用酸化触媒装置
【課題】内燃機関の排ガス中のパティキュレートを短時間で酸化、燃焼することができる排ガス浄化用酸化触媒装置を提供する。
【解決手段】排ガス浄化用酸化触媒装置１は、複合金属酸化物を構成する複数の金属の化合物の水溶液を、スプレードライ法、噴霧熱分解法、凍結乾燥法のいずれか１種の方法により、多孔質フィルタ基材２の表面４ｃに塗布し、焼成することにより形成され、排ガス流入部４ａから流入した排ガスが導入される該フィルタ基材２の表面４ｃを被覆するとともに、該フィルタ基材２の細孔よりも孔径が小さい細孔を有する多孔質体からなる酸化触媒３を備える。酸化触媒３は、化学式ＹＭｎＯ３、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０）、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０かつ０．００５≦ｙ≦０．３０、ＡはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｆｅのいずれか１種の金属）で表されるいずれか１種の複合金属酸化物からなる。
【解決手段】排ガス浄化用酸化触媒装置１は、複合金属酸化物を構成する複数の金属の化合物の水溶液を、スプレードライ法、噴霧熱分解法、凍結乾燥法のいずれか１種の方法により、多孔質フィルタ基材２の表面４ｃに塗布し、焼成することにより形成され、排ガス流入部４ａから流入した排ガスが導入される該フィルタ基材２の表面４ｃを被覆するとともに、該フィルタ基材２の細孔よりも孔径が小さい細孔を有する多孔質体からなる酸化触媒３を備える。酸化触媒３は、化学式ＹＭｎＯ３、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０）、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０かつ０．００５≦ｙ≦０．３０、ＡはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｆｅのいずれか１種の金属）で表されるいずれか１種の複合金属酸化物からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質フィルタ基材と、該多孔質フィルタ基材に担持された酸化触媒とを備える排ガス浄化用酸化触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、パティキュレートが含まれている。前記パティキュレートは、人体に対する悪影響が懸念されており、大気中への放出を抑制する必要がある。そこで、従来、ディーゼル車の排気系には、パティキュレートを捕集する多孔質フィルタ基材を備える排ガス浄化装置が設けられている。
【０００３】
前記排ガス浄化装置では、排気ガスが多孔質フィルタ基材を通過すると、排ガス中に含まれるパティキュレートが該多孔質フィルタ基材に捕集される。しかし、その過程でパティキュレートが多孔質フィルタ基材に堆積して圧力損失を生じることにより、燃費が悪化する。そこで、定期的に或いは連続的に、多孔質フィルタ基材からパティキュレートを除去する必要がある。
【０００４】
前記パティキュレートは、主として燃料に由来し、易燃焼成分である可溶性有機成分（ＳＯＦ）と、難燃焼成分である煤（ｓｏｏｔ）とからなる。排ガス温度は一般的に２００〜４５０℃の範囲であるので、燃焼開始温度が２００〜５００℃の範囲である可溶性有機成分は効率よく除去される一方、燃焼開始温度が５５０〜７００℃の範囲である煤は殆ど除去されない。
【０００５】
そこで、排気系に定期的に燃料を噴射して燃焼させ、その際に発生する燃焼熱で多孔質フィルタ基材を煤の燃焼温度まで昇温させ、強制的に再生する処理が行われている。しかし、前記処理では、多孔質フィルタ基材に堆積されたパティキュレートを燃焼除去するために、約６００℃という高温状態を１０〜２０分間維持する必要があり、該多孔質フィルタ基材の溶損が懸念される。したがって、パティキュレート、特に煤の燃焼開始温度を低下させる必要がある。
【０００６】
そこで、パティキュレートの燃焼開始温度を低下させるために、多孔質フィルタ基材と、該多孔質フィルタ基材に担持された酸化触媒とを備える排ガス浄化用酸化触媒装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の酸化触媒は、銀、銅、及びこれらの酸化物と、セリアとからなる。前記酸化触媒は、触媒金属の化合物とバインダーとを含む水性スラリー中に多孔質フィルタ基材を浸漬し、乾燥、焼成することにより形成される。
【０００７】
また、本発明者らにより、多孔質フィルタ基材に担持された酸化触媒を備える前記排ガス浄化用酸化触媒装置として、該酸化触媒が複合金属酸化物Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｒｕ０．０５Ｏ３からなるものが提案されている（特願２００７−３１６３３７明細書参照）。前記明細書記載の酸化触媒は、前記複合金属酸化物を構成する各化合物を焼成してなる焼成物と水とバインダーとを混合粉砕して調製されたスラリーを、多孔質フィルタ基材に塗布し焼成することにより形成される。
【０００８】
前記各排ガス浄化用酸化触媒装置によれば、パティキュレートの燃焼温度を４５０〜５２０℃の範囲に低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−７３７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記各排ガス浄化用酸化触媒装置では、依然として前記燃焼時間を１０〜２０分間維持する必要があり、多孔質フィルタ基材の溶損を十分に防ぐことができないという不都合がある。
【００１１】
本発明は、かかる不都合を解消して、内燃機関の排ガス中のパティキュレートを短時間で酸化、燃焼することができる排ガス浄化用酸化触媒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明は、一方の端部を排ガス流入部とし、他方の端部を排ガス流出部とするウォールフロー構造を有する多孔質フィルタ基材と、該多孔質フィルタ基材に担持され複合金属酸化物からなる酸化触媒とを備える排ガス浄化用酸化触媒装置において、該複合金属酸化物を構成する複数の金属の化合物の水溶液を、スプレードライ法、噴霧熱分解法、凍結乾燥法のいずれか１種の方法により、該多孔質フィルタ基材の表面に塗布し、焼成することにより形成され、該排ガス流入部から流入した排ガスが導入される該多孔質フィルタ基材の表面を被覆するとともに、該多孔質フィルタ基材の細孔よりも孔径が小さい細孔を有する多孔質体からなる該酸化触媒を備え、該酸化触媒は、化学式ＹＭｎＯ３、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０）、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０かつ０．００５≦ｙ≦０．３０、ＡはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｆｅからなる群から選択される１種の金属）で表されるいずれか１種の複合金属酸化物からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置は、多孔質フィルタ基材に担持され複合金属酸化物からなる酸化触媒を備えている。前記酸化触媒は、前記複合金属酸化物を構成する各金属の化合物の水溶液を、スプレードライ法、噴霧熱分解法、凍結乾燥法のいずれか１種の方法で前記多孔質フィルタ基材の表面に塗布し、焼成することにより、該多孔質フィルタ基材の細孔よりも孔径が小さい細孔を有する多孔質体となっている。
【００１４】
本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置によれば、前記酸化触媒が、前記多孔質フィルタ基材よりも小さい細孔径を有する多孔質体からなる前記複合金属酸化物であることにより、内燃機関の排ガス中のパティキュレートを短時間で酸化、燃焼することができる。
【００１５】
前記化学式Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３で表される前記複合金属酸化物は、化学式ＹＭＯ３で表される前記複合金属酸化物において、第１の金属であるＹの一部を第３の金属であるＡｇで置換したものである。前記化学式Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３で表される前記複合金属酸化物において、ｘが０．０１未満では、酸化触媒活性を高める効果が不十分であり、ｘが０．３０を超えると、酸化触媒の耐熱性が低下し十分な性能を得ることができない。
【００１６】
また、前記化学式Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３で表される前記複合金属酸化物は、化学式ＹＭＯ３で表される前記複合金属酸化物において、第１の金属であるＹの一部を第３の金属であるＡｇで置換するとともに、第２の金属であるＭｎの一部を第４の金属であるＲｕで置換したものである。前記化学式Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３で表される前記複合金属酸化物は、その結晶構造が六方晶、或いは六方晶とペロブスカイト構造との混晶となり、高い触媒活性を有することとなる。
【００１７】
前記化学式Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３で表される前記複合金属酸化物において、ｘが０．０１未満では、酸化触媒活性を高める効果が不十分であり、ｘが０．３０を超えると、酸化触媒の耐熱性が低下し十分な性能を得ることができない。また、ｙが０．００５未満では、酸化触媒活性を高める効果が不十分であり、ｙが０．３０を超えると、該複合金属酸化物の結晶構造中に六方晶を十分に得ることができない。
【００１８】
また、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置においては、前記酸化触媒は、前記複合金属酸化物に対して５〜２０質量％の範囲の酸化ジルコニウムを含むことが好ましい。前記構成によれば、内燃機関の排ガス中のパティキュレートの燃焼温度をさらに低下させることができる。
【００１９】
前記酸化ジルコニウムの含有量が５質量％未満の場合には、前記燃焼温度を十分に低下させることができないことがあり、該酸化ジルコニウムの含有量が２０質量％を超えても、それ以上の効果を得ることができないことがある。
【００２０】
また、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置においては、前記多孔質体は、前記細孔の全数の９５％以上が１０μｍ未満の孔径を備えることが好ましい。前記構成によれば、内燃機関の排ガス中のパティキュレートの燃焼温度をさらに低下させることができる。
【００２１】
前記多孔質体において、全数の５％を超える細孔が１０μｍ以上の孔径を備える場合には、前記排ガス中のパティキュレートが該細孔の表面に十分に接触することができなくなり、該パティキュレートの燃焼温度を低下させる効果を十分に得られないことがある。
【００２２】
また、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置においては、前記多孔質フィルタ基材及び前記多孔質体全体の気孔率が５０〜８０体積％の範囲であることが好ましい。前記構成によれば、内燃機関の排ガス中のパティキュレートの燃焼温度をさらに低下させることができる。
【００２３】
前記多孔質フィルタ基材及び前記多孔質体全体の気孔率が５０体積％未満である場合には、前記排ガスが該多孔質体の細孔を通過する際に圧力損失が増大することがある。一方、前記多孔質フィルタ基材及び前記多孔質体全体の気孔率が８０体積％を超える場合には、前記排ガスと該多孔質体を形成している酸化触媒との接触確率が低下し、該パティキュレートの燃焼温度を低下させる効果が十分に得られないことがある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置の説明図。
【図２】実施例１の排ガス浄化用酸化触媒装置の流入セル表面の断面画像であり、図２（ａ）は倍率５０倍の断面画像、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部を拡大して示す倍率５００倍の断面画像。
【図３】実施例１の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図４】実施例１〜１０の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒全体の気孔率を示すグラフ。
【図５】実施例１〜１０の排ガス浄化用酸化触媒装置によるパティキュレート燃焼時間を示すグラフ。
【図６】比較例２の排ガス浄化用酸化触媒装置の流入セル表面の断面画像であり、図６（ａ）は倍率５０倍の断面画像、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ部を拡大して示す倍率５００倍の断面画像。
【図７】実施例２の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の孔径を示すグラフ。
【図８】実施例３の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図９】実施例４の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図１０】実施例５の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の孔径を示すグラフ。
【図１１】実施例６の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図１２】実施例７の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図１３】実施例８の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図１４】実施例９の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図１５】実施例１０の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１に示すように、本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、多孔質フィルタ基材２と、多孔質フィルタ基材２に担持された酸化触媒３とからなる。
【００２６】
多孔質フィルタ基材２は、例えば直方体形状であり、軸方向に貫通する複数の貫通孔が断面格子状に配設されてウォールフロー構造を形成している。多孔質フィルタ基材２は、前記ウォールフロー構造の一方の端部が排ガス流入部１ａとなっていて、他方の端部が排ガス流出部１ｂとなっている。多孔質フィルタ基材２は、前記貫通孔からなる複数の流入セル４と複数の流出セル５とを備えている。
【００２７】
流入セル４は、排ガス流入部１ａ側の端部４ａが開放されると共に排ガス流出部１ｂ側の端部４ｂが閉塞されている。排ガスは、流入セル４を介して、排ガス浄化用酸化触媒装置１に導入される。
【００２８】
一方、流出セル５は、排ガス流入部１ａ側の端部５ａが閉塞されると共に排ガス流出部１ｂ側の端部５ｂが開放されている。排ガスは、流出セル５を介して、多孔質フィルタ基材２から排出される。
【００２９】
流入セル４及び流出セル５は、断面市松格子状となるように交互に配設されていて、各セル４，５の境界部を形成するセル隔壁６により相互に隔てられている。尚、図示しないが、最外層のセル隔壁６の外周部には、排ガスの流出を規制する金属からなる規制部材が設けられている。
【００３０】
多孔質フィルタ基材２は、例えばＳｉＣからなる多孔質体であって、複数の細孔（図示せず）を備えている。多孔質フィルタ基材２は、例えば平均孔径１１．２μｍの前記細孔を備えている。また、多孔質フィルタ基材２は、それ自体２０〜６０体積％の範囲の気孔率を備えている。
【００３１】
酸化触媒３は、化学式ＹＭｎＯ３、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０）、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０かつ０．００５≦ｙ≦０．３０、ＡはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｆｅからなる群から選択される１種の金属）で表されるいずれか１種の複合金属酸化物からなる。
【００３２】
酸化触媒３は、前記複合金属酸化物を構成する複数の金属の化合物の水溶液を、スプレードライ法、噴霧熱分解法、凍結乾燥法のいずれか１種の方法により、多孔質フィルタ基材２の表面に塗布し、焼成することにより形成されたものである。
【００３３】
ここで、前記スプレードライ法は、前記複数の金属の化合物の水溶液を、超音波式ネブライザ等を用いて霧状化し、熱風中に噴出させて瞬間的に流入セル４上に前記複数の金属の化合物からなる乾燥物を堆積させることにより行うことができる。
【００３４】
また、前記噴霧熱分解法は、前記スプレードライ法により流入セル４上に堆積された前記複数の金属の化合物からなる乾燥物を、１２０〜１２００℃の範囲の温度に加熱することにより行うことができる。
【００３５】
また、前記凍結乾燥法は、前記複数の金属の化合物の水溶液を多孔質フィルタ基材２の流入セル４に凍結させ、減圧下で該水溶液に含まれる水分を昇華させて、流入セル４上に前記複数の金属の化合物からなる乾燥物を堆積させることにより行うことができる。
【００３６】
尚、前記スプレードライ法及び前記凍結乾燥法の場合には、その後で前記水溶液が塗布された多孔質フィルタ基材２を焼成する必要があるが、前記噴霧熱分解法では前記水溶液の塗布及び焼成が同時に行われるため、別途焼成を行う必要がない。
【００３７】
酸化触媒３は、上記のようにして形成されたことにより、流入セル４の表面４ｃを被覆するとともに、多孔質フィルタ基材２の細孔よりも小さい孔径の細孔（図示せず）を有する多孔質体を形成している。
【００３８】
前記多孔質体は、前記細孔の全数の９５％以上が１０μｍ未満の孔径を備えている。また、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３は、両者を合わせた全体の気孔率が５０〜８０体積％の範囲となっている。
【００３９】
排ガス浄化用酸化触媒装置１では、多孔質フィルタ基材２として、ＳｉＣからなる多孔質体を用いているが、Ｓｉ−ＳｉＣからなる多孔質体を用いてもよい。
【００４０】
次に、図１を参照して本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置１の作動について説明する。まず、排ガス浄化用酸化触媒装置１を、排ガス流入部１ａが内燃機関の排ガスの流路に対して上流側となるように設置する。このようにすると、流出セル５は端部５ａが閉塞されているので、前記排ガスは、図１に矢示するように、端部４ａから流入セル４内へ導入される。
【００４１】
このとき、流入セル４は排ガス流出部１ｂ側の端部４ｂが閉塞されているので、流入セル４内へ導入された前記排ガスは、流入セル４の表面４ｃに付着し、セル隔壁６の細孔を介して流出セル５内へ流通せしめられる。流入セル４の表面４ｃには、前記多孔質体からなる酸化触媒３が担持されている。そこで、前記排ガスが流通せしめられる間に、該排ガス中のパティキュレートが、酸化触媒３に接触し、該酸化触媒３の作用により酸化、燃焼され、除去される。
【００４２】
この結果、前記パティキュレートが燃焼除去された前記排ガスが、流出セル５の排ガス流出部１ｂ側の端部５ｂから、外部に排出される。
【００４３】
本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、孔径が小さい細孔を有する多孔質体からなる酸化触媒３を備え、該酸化触媒３は前記複合金属酸化物からなる。また、前記多孔質体の細孔の全数の９５％以上が１０μｍ未満の孔径を備えている。また、多孔質フィルタ基材２及び前記多孔質体全体の気孔率が５０〜８０体積％の範囲となっている。したがって、本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置１によれば、内燃機関の排ガス中のパティキュレートを短時間で酸化、燃焼することができる。
【００４４】
本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、酸化触媒３は、前記複合金属酸化物に対して５〜２０質量％の範囲の酸化ジルコニウムを含んでいることが好ましい。この場合には、内燃機関の排ガス中のパティキュレートの燃焼温度をさらに低下させることができる。
【００４５】
次に、本発明の実施例及び比較例を示す。
【実施例１】
【００４６】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、硝酸ルテニウムとを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合し、混合物を得た。次に、得られた混合物を、イットリウム濃度が０．０４ｍｏｌ／Ｌとなるように純水に溶解し、水溶液を得た。
【００４７】
次に、軸方向に貫通する複数の貫通孔が断面格子状に配設された多孔質フィルタ基材２（日本碍子株式会社製ＳｉＣ多孔質体、商品名：ＭＳＣ１４）を用意した。多孔質フィルタ基材２は、３４×３４×５０ｍｍの寸法を備える見かけ体積５７８００ｍｍ３の直方体形状であり、細孔の平均孔径が１１．２μｍである。
【００４８】
次に、多孔質フィルタ基材２の前記貫通孔の一端部を一つ置きに（すなわち、断面市松格子状となるように）、シリカを主成分とするセラミックス接着剤にて閉塞することにより、流出セル５を形成した。また、多孔質フィルタ基材２のうち、一端部を閉塞していない前記貫通孔の他端部を、前記セラミックス接着剤にて閉塞することにより、流入セル４を形成した。
【００４９】
次に、流出セル５及び流入セル４が形成された多孔質フィルタ基材２に対して、噴霧熱分解法により、流入セル４の表面４ｃに前記水溶液を塗布し、焼成した。前記噴霧熱分解法は、次のようにして行った。
【００５０】
まず、多孔質フィルタ基材２の質量を測定した。次に、超音波式ネブライザ（オムロン株式会社製、商品名：オムロン超音波式ネブライザＮＥ−Ｕ１７）を用いて前記水溶液を霧状化した。次に、得られた前記水溶液の霧を大気雰囲気のキャリヤガスに分散させ、該キャリヤガスを流入セル４に導入した。この結果、前記混合物に含まれる複数の金属の化合物が、流入セル４の表面４ｃに堆積された。このとき、前記キャリヤガスが多孔質フィルタ基材２に滞留することを防ぐために、排ガス流出部１ｂ側の端部に接続したポンプを稼動し、流出セル５を介して該キャリヤガスを外部へ流出させた。
【００５１】
前記キャリヤガスの導入の間、セラミックヒータにより多孔質フィルタ基材２を８００℃の温度に保持して加熱した。そして、多孔質フィルタ基材２の質量が２．４５ｇ増加した後、前記キャリヤガスの導入を終了した。
【００５２】
この結果、多孔質フィルタ基材２の流入セル４の表面４ｃに塗布された前記水溶液が焼成され、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｒｕ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒３が形成された。以上により、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１が得られた。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【００５３】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、まず、電子顕微鏡を用いて、流入セル４の表面４ｃの断面画像を撮影した。図２（ａ），（ｂ）に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１の断面画像を示す。図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１では、流入セル４の表面４ｃが多孔質体からなる酸化触媒３で均一に被覆されていることが明らかである。
【００５４】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、水銀ポロシメトリ法により、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図３に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００５５】
図３に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０９〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０９〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【００５６】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、６５．５体積％であることが明らかである。
【００５７】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、次のようにして酸化触媒性能評価試験を行った。まず、排ガス浄化用酸化触媒装置１を、エンジンベンチ内に設置したディーゼルエンジンの排気系に搭載した。前記ディーゼルエンジンは、排気量が２．２Ｌであった。
【００５８】
次に、前記ディーゼルエンジンを運転することにより、排ガス浄化用酸化触媒装置１に、排ガス浄化用酸化触媒装置１の見かけ体積１Ｌあたり４ｇのパティキュレートを捕集させた。前記ディーゼルエンジンの運転条件は、排ガス浄化用酸化触媒装置１への流入ガス温度３００℃、エンジン回転数１５００回転／分、トルク８０Ｎ・ｍであった。
【００５９】
次に、パティキュレートが捕集された排ガス浄化用酸化触媒装置１を前記排気系から取り出し、触媒評価装置内の石英管に固定した。次に、排ガス浄化用酸化触媒装置１を、前記石英管の一端部から窒素を供給しながら加熱し、６００℃の温度まで昇温させた。前記加熱は、前記石英管の周囲に設けられた加熱炉により行われた。次に、６００℃の温度に達した時点で、窒素に代えて、酸素と窒素との体積比が１５：８５である混合ガスを、流速１２．８Ｌ／分で供給した。
【００６０】
そして、排ガス浄化用酸化触媒装置１に捕集されたパティキュレートの酸化、燃焼により生じた一酸化炭素及び二酸化炭素を、前記石英管の他端部（排出口）に接続したガス分析装置（株式会社堀場製作所製、商品名：ＭＷＸＡ−７５００Ｄ）に導入した。次に、前記ガス分析装置により、一酸化炭素及び二酸化炭素の濃度を測定し、排ガス浄化用酸化触媒装置１に捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間を計測した。結果を図５に示す。
【００６１】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、２６９秒であることが明らかである。
【００６２】
〔比較例１〕
本比較例では、本実施例１で用いた多孔質フィルタ基材（日本碍子株式会社製ＳｉＣ多孔質体、商品名：ＭＳＣ１４）そのものを、排ガス浄化用酸化触媒装置とした。本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置には、酸化触媒が一切担持されていない。
【００６３】
次に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置に対して、実施例１と全く同一にして、前記多孔質フィルタ基材の細孔の孔径と、該多孔質フィルタ基材の気孔率とを測定した。前記多孔質フィルタ基材の細孔の孔径の測定結果を図３に示す。前記多孔質フィルタ基材の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００６４】
図３に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、前記多孔質フィルタ基材の細孔の孔径は、５〜１００μｍの範囲にあることが明らかである。
【００６５】
また、図４に示すように、比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、前記多孔質フィルタ基材の気孔率は、４３．４体積％であることが明らかである。
【００６６】
次に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【００６７】
図５に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、７００秒であることが明らかである。
【００６８】
〔比較例２〕
本比較例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、硝酸ルテニウムとを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合し、混合物を得た。次に、前記混合物を混合粉砕した後、８００℃の温度に１時間保持して一次焼成を行った。次に、前記一次焼成で得られた結果物を、水と混合し粉砕した後、回転式ボールミルを用いて１００回転／分で５時間混合粉砕し、スラリーを調製した。
【００６９】
次に、本実施例１で用いた多孔質フィルタ基材（日本碍子株式会社製ＳｉＣ多孔質体、商品名：ＭＳＣ１４）を用意し、実施例１と全く同一にして、該多孔質フィルタ基材の貫通孔の一端部を一つ置きに閉塞することにより、流出セルを形成した。
【００７０】
次に、前記流出セルが形成された多孔質フィルタ基材に、前記端部が閉塞されている側から前記スラリーを流し込むことにより、端部が閉塞されていない貫通孔（すなわち、前記流出セル以外のセル）内に該スラリーを流入させた。次に、前記スラリーが流入された多孔質フィルタ基材から過剰な前記スラリーを除去した。
【００７１】
次に、前記スラリーが付着された多孔質フィルタ基材を、８００℃の温度に１時間保持して二次焼成を行った。この結果、前記流入セルの表面に、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｔｉ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒が形成された。以上により、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置が得られた。前記酸化触媒は、前記多孔質フィルタ基材の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計８０ｇとなっている。
【００７２】
次に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置に対して、実施例１と全く同一にして、流入セルの表面の断面画像を撮影した。図６（ａ），（ｂ）に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置の断面画像を示す。図６（ａ），（ｂ）に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置では、流入セルの表面は、実施例１の排ガス浄化用酸化触媒装置１の酸化触媒３を形成する多孔質体と比較して、細孔の数が少ない酸化触媒で被覆されていることが明らかである。
【００７３】
次に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置に対して、実施例１と全く同一にして、前記多孔質フィルタ基材及び前記酸化触媒の細孔の孔径と、該多孔質フィルタ基材及び該酸化触媒を合わせた全体の気孔率とを測定した。前記多孔質フィルタ基材及び前記酸化触媒の細孔の孔径の測定結果を図３に示す。前記多孔質フィルタ基材及び前記酸化触媒を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００７４】
図３に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、前記多孔質フィルタ基材及び前記酸化触媒の細孔の孔径は、５〜１００μｍの範囲にあった。ここで、前記多孔質フィルタ基材の細孔の孔径の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、前記酸化触媒の細孔の孔径は２０〜１００μｍの範囲にあると考えられる。
【００７５】
また、図４に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、前記多孔質フィルタ基材及び前記酸化触媒を合わせた全体の気孔率は、３７．６体積％であることが明らかである。
【００７６】
次に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【００７７】
図５に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、１３２０秒であることが明らかである。
【実施例２】
【００７８】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、チタン（ＩＶ）メトキシドとを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合した以外は、実施例１と全く同一にして、水溶液を得た。
【００７９】
次に、本実施例で得られた水溶液を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｔｉ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【００８０】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図７に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００８１】
図７に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．１〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【００８２】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、５４．０体積％であることが明らかである。
【００８３】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【００８４】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、２７２秒であることが明らかである。
【実施例３】
【００８５】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、硝酸鉄９水和物とを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合した以外は、実施例１と全く同一にして、水溶液を得た。
【００８６】
次に、本実施例で得られた水溶液を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｆｅ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【００８７】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図８に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００８８】
図８に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０２〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０２〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【００８９】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、６０．２体積％であることが明らかである。
【００９０】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【００９１】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、３００秒であることが明らかである。
【実施例４】
【００９２】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸マンガン６水和物とを、１：１のモル比で混合した以外は、実施例１と全く同一にして、水溶液を得た。
【００９３】
次に、本実施例で得られた水溶液を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式ＹＭｎＯ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【００９４】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図９に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００９５】
図９に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０２〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０２〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【００９６】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、６２．３体積％であることが明らかである。
【００９７】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【００９８】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、３４８秒であることが明らかである。
【実施例５】
【００９９】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物とを、０．９５：０．０５：１のモル比で混合した以外は、実施例１と全く同一にして、水溶液を得た。
【０１００】
次に、本実施例で得られた水溶液を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５ＭｎＯ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１０１】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１０に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１０２】
図１０に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０１〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【０１０３】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、６７．５体積％であることが明らかである。
【０１０４】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１０５】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、４５１秒であることが明らかである。
【実施例６】
【０１０６】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、硝酸ルテニウムとを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合し、混合物を得た。次に、得られた混合物を、イットリウム濃度が０．０４ｍｏｌ／Ｌとなるように純水に溶解し、第１の水溶液を得た。第１の水溶液に、ジルコニア濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌとなるように水分散ジルコニア水溶液（ジルコニア濃度が２０体積％）を添加し、第２の水溶液を得た。
【０１０７】
次に、本実施例で得られた第２の水溶液を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｔｉ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物と該複合金属酸化物に対して５質量％の酸化ジルコニウムとを含む酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１０８】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１１に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１０９】
図１１に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０１〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【０１１０】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、６２．３体積％であることが明らかである。
【０１１１】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１１２】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、２５８秒であることが明らかである。
【実施例７】
【０１１３】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、チタン（ＩＶ）メトキシドとを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合した以外は、実施例６と全く同一にして、第２の水溶液を得た。
【０１１４】
次に、本実施例で得られた第２の水溶液を用いた以外は、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｔｉ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物と該複合金属酸化物に対して５質量％の酸化ジルコニウムとを含む酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１１５】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１２に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１１６】
図１２に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０１〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【０１１７】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、５９．５体積％であることが明らかである。
【０１１８】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１１９】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、２６７秒であることが明らかである。
【実施例８】
【０１２０】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、硝酸鉄９水和物とを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合した以外は、実施例６と全く同一にして、第２の水溶液を得た。
【０１２１】
次に、本実施例で得られた第２の水溶液を用いた以外は、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｆｅ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物と該複合金属酸化物に対して５質量％の酸化ジルコニウムとを含む酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１２２】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１３に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１２３】
図１３に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０２〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０２〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【０１２４】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、５６．８体積％であることが明らかである。
【０１２５】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１２６】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、２９５秒であることが明らかである。
【実施例９】
【０１２７】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸マンガン６水和物とを、１：１のモル比で混合した以外は、実施例６と全く同一にして、第２の水溶液を得た。
【０１２８】
次に、本実施例で得られた第２の水溶液を用いた以外は、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式ＹＭｎＯ３で表される複合金属酸化物と該複合金属酸化物に対して５質量％の酸化ジルコニウムとを含む酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１２９】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１４に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１３０】
図１４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０１〜１００μｍの範囲にあると考えられる。
【０１３１】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、５５．２体積％であることが明らかである。
【０１３２】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１３３】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、３３８秒であることが明らかである。
【実施例１０】
【０１３４】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物とを、０．９５：０．０５：１のモル比で混合した以外は、実施例６と全く同一にして、第２の水溶液を得た。
【０１３５】
次に、本実施例で得られた第２の水溶液を用いた以外は、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５ＭｎＯ３で表される複合金属酸化物と該複合金属酸化物に対して５質量％の酸化ジルコニウムとを含む酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１３６】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１５に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１３７】
図１５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０１〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【０１３８】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、５６．３体積％であることが明らかである。
【０１３９】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１４０】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、４４８秒であることが明らかである。
【０１４１】
図５から、実施例１〜１０の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間がいずれも４６０秒未満であることが明らかである。一方、比較例１，２の排ガス浄化用酸化触媒装置は、前記燃焼時間がいずれも７００秒以上であることが明らかである。実施例１〜１０の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、比較例１，２の排ガス浄化用酸化触媒装置と比較して、内燃機関の排ガス中のパティキュレートを短時間で酸化、燃焼することができることが明らかである。
【符号の説明】
【０１４２】
１…排ガス浄化用酸化触媒装置、 ２…多孔質フィルタ基材、 ３…酸化触媒、 ４ａ…排ガス流入部、 ４ｃ…多孔質フィルタ基材の表面、 ５ｂ…排ガス流出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質フィルタ基材と、該多孔質フィルタ基材に担持された酸化触媒とを備える排ガス浄化用酸化触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、パティキュレートが含まれている。前記パティキュレートは、人体に対する悪影響が懸念されており、大気中への放出を抑制する必要がある。そこで、従来、ディーゼル車の排気系には、パティキュレートを捕集する多孔質フィルタ基材を備える排ガス浄化装置が設けられている。
【０００３】
前記排ガス浄化装置では、排気ガスが多孔質フィルタ基材を通過すると、排ガス中に含まれるパティキュレートが該多孔質フィルタ基材に捕集される。しかし、その過程でパティキュレートが多孔質フィルタ基材に堆積して圧力損失を生じることにより、燃費が悪化する。そこで、定期的に或いは連続的に、多孔質フィルタ基材からパティキュレートを除去する必要がある。
【０００４】
前記パティキュレートは、主として燃料に由来し、易燃焼成分である可溶性有機成分（ＳＯＦ）と、難燃焼成分である煤（ｓｏｏｔ）とからなる。排ガス温度は一般的に２００〜４５０℃の範囲であるので、燃焼開始温度が２００〜５００℃の範囲である可溶性有機成分は効率よく除去される一方、燃焼開始温度が５５０〜７００℃の範囲である煤は殆ど除去されない。
【０００５】
そこで、排気系に定期的に燃料を噴射して燃焼させ、その際に発生する燃焼熱で多孔質フィルタ基材を煤の燃焼温度まで昇温させ、強制的に再生する処理が行われている。しかし、前記処理では、多孔質フィルタ基材に堆積されたパティキュレートを燃焼除去するために、約６００℃という高温状態を１０〜２０分間維持する必要があり、該多孔質フィルタ基材の溶損が懸念される。したがって、パティキュレート、特に煤の燃焼開始温度を低下させる必要がある。
【０００６】
そこで、パティキュレートの燃焼開始温度を低下させるために、多孔質フィルタ基材と、該多孔質フィルタ基材に担持された酸化触媒とを備える排ガス浄化用酸化触媒装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の酸化触媒は、銀、銅、及びこれらの酸化物と、セリアとからなる。前記酸化触媒は、触媒金属の化合物とバインダーとを含む水性スラリー中に多孔質フィルタ基材を浸漬し、乾燥、焼成することにより形成される。
【０００７】
また、本発明者らにより、多孔質フィルタ基材に担持された酸化触媒を備える前記排ガス浄化用酸化触媒装置として、該酸化触媒が複合金属酸化物Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｒｕ０．０５Ｏ３からなるものが提案されている（特願２００７−３１６３３７明細書参照）。前記明細書記載の酸化触媒は、前記複合金属酸化物を構成する各化合物を焼成してなる焼成物と水とバインダーとを混合粉砕して調製されたスラリーを、多孔質フィルタ基材に塗布し焼成することにより形成される。
【０００８】
前記各排ガス浄化用酸化触媒装置によれば、パティキュレートの燃焼温度を４５０〜５２０℃の範囲に低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−７３７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記各排ガス浄化用酸化触媒装置では、依然として前記燃焼時間を１０〜２０分間維持する必要があり、多孔質フィルタ基材の溶損を十分に防ぐことができないという不都合がある。
【００１１】
本発明は、かかる不都合を解消して、内燃機関の排ガス中のパティキュレートを短時間で酸化、燃焼することができる排ガス浄化用酸化触媒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明は、一方の端部を排ガス流入部とし、他方の端部を排ガス流出部とするウォールフロー構造を有する多孔質フィルタ基材と、該多孔質フィルタ基材に担持され複合金属酸化物からなる酸化触媒とを備える排ガス浄化用酸化触媒装置において、該複合金属酸化物を構成する複数の金属の化合物の水溶液を、スプレードライ法、噴霧熱分解法、凍結乾燥法のいずれか１種の方法により、該多孔質フィルタ基材の表面に塗布し、焼成することにより形成され、該排ガス流入部から流入した排ガスが導入される該多孔質フィルタ基材の表面を被覆するとともに、該多孔質フィルタ基材の細孔よりも孔径が小さい細孔を有する多孔質体からなる該酸化触媒を備え、該酸化触媒は、化学式ＹＭｎＯ３、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０）、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０かつ０．００５≦ｙ≦０．３０、ＡはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｆｅからなる群から選択される１種の金属）で表されるいずれか１種の複合金属酸化物からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置は、多孔質フィルタ基材に担持され複合金属酸化物からなる酸化触媒を備えている。前記酸化触媒は、前記複合金属酸化物を構成する各金属の化合物の水溶液を、スプレードライ法、噴霧熱分解法、凍結乾燥法のいずれか１種の方法で前記多孔質フィルタ基材の表面に塗布し、焼成することにより、該多孔質フィルタ基材の細孔よりも孔径が小さい細孔を有する多孔質体となっている。
【００１４】
本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置によれば、前記酸化触媒が、前記多孔質フィルタ基材よりも小さい細孔径を有する多孔質体からなる前記複合金属酸化物であることにより、内燃機関の排ガス中のパティキュレートを短時間で酸化、燃焼することができる。
【００１５】
前記化学式Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３で表される前記複合金属酸化物は、化学式ＹＭＯ３で表される前記複合金属酸化物において、第１の金属であるＹの一部を第３の金属であるＡｇで置換したものである。前記化学式Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３で表される前記複合金属酸化物において、ｘが０．０１未満では、酸化触媒活性を高める効果が不十分であり、ｘが０．３０を超えると、酸化触媒の耐熱性が低下し十分な性能を得ることができない。
【００１６】
また、前記化学式Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３で表される前記複合金属酸化物は、化学式ＹＭＯ３で表される前記複合金属酸化物において、第１の金属であるＹの一部を第３の金属であるＡｇで置換するとともに、第２の金属であるＭｎの一部を第４の金属であるＲｕで置換したものである。前記化学式Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３で表される前記複合金属酸化物は、その結晶構造が六方晶、或いは六方晶とペロブスカイト構造との混晶となり、高い触媒活性を有することとなる。
【００１７】
前記化学式Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３で表される前記複合金属酸化物において、ｘが０．０１未満では、酸化触媒活性を高める効果が不十分であり、ｘが０．３０を超えると、酸化触媒の耐熱性が低下し十分な性能を得ることができない。また、ｙが０．００５未満では、酸化触媒活性を高める効果が不十分であり、ｙが０．３０を超えると、該複合金属酸化物の結晶構造中に六方晶を十分に得ることができない。
【００１８】
また、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置においては、前記酸化触媒は、前記複合金属酸化物に対して５〜２０質量％の範囲の酸化ジルコニウムを含むことが好ましい。前記構成によれば、内燃機関の排ガス中のパティキュレートの燃焼温度をさらに低下させることができる。
【００１９】
前記酸化ジルコニウムの含有量が５質量％未満の場合には、前記燃焼温度を十分に低下させることができないことがあり、該酸化ジルコニウムの含有量が２０質量％を超えても、それ以上の効果を得ることができないことがある。
【００２０】
また、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置においては、前記多孔質体は、前記細孔の全数の９５％以上が１０μｍ未満の孔径を備えることが好ましい。前記構成によれば、内燃機関の排ガス中のパティキュレートの燃焼温度をさらに低下させることができる。
【００２１】
前記多孔質体において、全数の５％を超える細孔が１０μｍ以上の孔径を備える場合には、前記排ガス中のパティキュレートが該細孔の表面に十分に接触することができなくなり、該パティキュレートの燃焼温度を低下させる効果を十分に得られないことがある。
【００２２】
また、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置においては、前記多孔質フィルタ基材及び前記多孔質体全体の気孔率が５０〜８０体積％の範囲であることが好ましい。前記構成によれば、内燃機関の排ガス中のパティキュレートの燃焼温度をさらに低下させることができる。
【００２３】
前記多孔質フィルタ基材及び前記多孔質体全体の気孔率が５０体積％未満である場合には、前記排ガスが該多孔質体の細孔を通過する際に圧力損失が増大することがある。一方、前記多孔質フィルタ基材及び前記多孔質体全体の気孔率が８０体積％を超える場合には、前記排ガスと該多孔質体を形成している酸化触媒との接触確率が低下し、該パティキュレートの燃焼温度を低下させる効果が十分に得られないことがある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置の説明図。
【図２】実施例１の排ガス浄化用酸化触媒装置の流入セル表面の断面画像であり、図２（ａ）は倍率５０倍の断面画像、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部を拡大して示す倍率５００倍の断面画像。
【図３】実施例１の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図４】実施例１〜１０の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒全体の気孔率を示すグラフ。
【図５】実施例１〜１０の排ガス浄化用酸化触媒装置によるパティキュレート燃焼時間を示すグラフ。
【図６】比較例２の排ガス浄化用酸化触媒装置の流入セル表面の断面画像であり、図６（ａ）は倍率５０倍の断面画像、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ部を拡大して示す倍率５００倍の断面画像。
【図７】実施例２の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の孔径を示すグラフ。
【図８】実施例３の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図９】実施例４の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図１０】実施例５の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の孔径を示すグラフ。
【図１１】実施例６の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図１２】実施例７の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図１３】実施例８の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図１４】実施例９の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【図１５】実施例１０の排ガス浄化用酸化触媒装置における多孔質フィルタ基材及び酸化触媒の細孔の孔径を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１に示すように、本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、多孔質フィルタ基材２と、多孔質フィルタ基材２に担持された酸化触媒３とからなる。
【００２６】
多孔質フィルタ基材２は、例えば直方体形状であり、軸方向に貫通する複数の貫通孔が断面格子状に配設されてウォールフロー構造を形成している。多孔質フィルタ基材２は、前記ウォールフロー構造の一方の端部が排ガス流入部１ａとなっていて、他方の端部が排ガス流出部１ｂとなっている。多孔質フィルタ基材２は、前記貫通孔からなる複数の流入セル４と複数の流出セル５とを備えている。
【００２７】
流入セル４は、排ガス流入部１ａ側の端部４ａが開放されると共に排ガス流出部１ｂ側の端部４ｂが閉塞されている。排ガスは、流入セル４を介して、排ガス浄化用酸化触媒装置１に導入される。
【００２８】
一方、流出セル５は、排ガス流入部１ａ側の端部５ａが閉塞されると共に排ガス流出部１ｂ側の端部５ｂが開放されている。排ガスは、流出セル５を介して、多孔質フィルタ基材２から排出される。
【００２９】
流入セル４及び流出セル５は、断面市松格子状となるように交互に配設されていて、各セル４，５の境界部を形成するセル隔壁６により相互に隔てられている。尚、図示しないが、最外層のセル隔壁６の外周部には、排ガスの流出を規制する金属からなる規制部材が設けられている。
【００３０】
多孔質フィルタ基材２は、例えばＳｉＣからなる多孔質体であって、複数の細孔（図示せず）を備えている。多孔質フィルタ基材２は、例えば平均孔径１１．２μｍの前記細孔を備えている。また、多孔質フィルタ基材２は、それ自体２０〜６０体積％の範囲の気孔率を備えている。
【００３１】
酸化触媒３は、化学式ＹＭｎＯ３、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０）、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０かつ０．００５≦ｙ≦０．３０、ＡはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｆｅからなる群から選択される１種の金属）で表されるいずれか１種の複合金属酸化物からなる。
【００３２】
酸化触媒３は、前記複合金属酸化物を構成する複数の金属の化合物の水溶液を、スプレードライ法、噴霧熱分解法、凍結乾燥法のいずれか１種の方法により、多孔質フィルタ基材２の表面に塗布し、焼成することにより形成されたものである。
【００３３】
ここで、前記スプレードライ法は、前記複数の金属の化合物の水溶液を、超音波式ネブライザ等を用いて霧状化し、熱風中に噴出させて瞬間的に流入セル４上に前記複数の金属の化合物からなる乾燥物を堆積させることにより行うことができる。
【００３４】
また、前記噴霧熱分解法は、前記スプレードライ法により流入セル４上に堆積された前記複数の金属の化合物からなる乾燥物を、１２０〜１２００℃の範囲の温度に加熱することにより行うことができる。
【００３５】
また、前記凍結乾燥法は、前記複数の金属の化合物の水溶液を多孔質フィルタ基材２の流入セル４に凍結させ、減圧下で該水溶液に含まれる水分を昇華させて、流入セル４上に前記複数の金属の化合物からなる乾燥物を堆積させることにより行うことができる。
【００３６】
尚、前記スプレードライ法及び前記凍結乾燥法の場合には、その後で前記水溶液が塗布された多孔質フィルタ基材２を焼成する必要があるが、前記噴霧熱分解法では前記水溶液の塗布及び焼成が同時に行われるため、別途焼成を行う必要がない。
【００３７】
酸化触媒３は、上記のようにして形成されたことにより、流入セル４の表面４ｃを被覆するとともに、多孔質フィルタ基材２の細孔よりも小さい孔径の細孔（図示せず）を有する多孔質体を形成している。
【００３８】
前記多孔質体は、前記細孔の全数の９５％以上が１０μｍ未満の孔径を備えている。また、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３は、両者を合わせた全体の気孔率が５０〜８０体積％の範囲となっている。
【００３９】
排ガス浄化用酸化触媒装置１では、多孔質フィルタ基材２として、ＳｉＣからなる多孔質体を用いているが、Ｓｉ−ＳｉＣからなる多孔質体を用いてもよい。
【００４０】
次に、図１を参照して本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置１の作動について説明する。まず、排ガス浄化用酸化触媒装置１を、排ガス流入部１ａが内燃機関の排ガスの流路に対して上流側となるように設置する。このようにすると、流出セル５は端部５ａが閉塞されているので、前記排ガスは、図１に矢示するように、端部４ａから流入セル４内へ導入される。
【００４１】
このとき、流入セル４は排ガス流出部１ｂ側の端部４ｂが閉塞されているので、流入セル４内へ導入された前記排ガスは、流入セル４の表面４ｃに付着し、セル隔壁６の細孔を介して流出セル５内へ流通せしめられる。流入セル４の表面４ｃには、前記多孔質体からなる酸化触媒３が担持されている。そこで、前記排ガスが流通せしめられる間に、該排ガス中のパティキュレートが、酸化触媒３に接触し、該酸化触媒３の作用により酸化、燃焼され、除去される。
【００４２】
この結果、前記パティキュレートが燃焼除去された前記排ガスが、流出セル５の排ガス流出部１ｂ側の端部５ｂから、外部に排出される。
【００４３】
本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、孔径が小さい細孔を有する多孔質体からなる酸化触媒３を備え、該酸化触媒３は前記複合金属酸化物からなる。また、前記多孔質体の細孔の全数の９５％以上が１０μｍ未満の孔径を備えている。また、多孔質フィルタ基材２及び前記多孔質体全体の気孔率が５０〜８０体積％の範囲となっている。したがって、本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置１によれば、内燃機関の排ガス中のパティキュレートを短時間で酸化、燃焼することができる。
【００４４】
本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、酸化触媒３は、前記複合金属酸化物に対して５〜２０質量％の範囲の酸化ジルコニウムを含んでいることが好ましい。この場合には、内燃機関の排ガス中のパティキュレートの燃焼温度をさらに低下させることができる。
【００４５】
次に、本発明の実施例及び比較例を示す。
【実施例１】
【００４６】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、硝酸ルテニウムとを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合し、混合物を得た。次に、得られた混合物を、イットリウム濃度が０．０４ｍｏｌ／Ｌとなるように純水に溶解し、水溶液を得た。
【００４７】
次に、軸方向に貫通する複数の貫通孔が断面格子状に配設された多孔質フィルタ基材２（日本碍子株式会社製ＳｉＣ多孔質体、商品名：ＭＳＣ１４）を用意した。多孔質フィルタ基材２は、３４×３４×５０ｍｍの寸法を備える見かけ体積５７８００ｍｍ３の直方体形状であり、細孔の平均孔径が１１．２μｍである。
【００４８】
次に、多孔質フィルタ基材２の前記貫通孔の一端部を一つ置きに（すなわち、断面市松格子状となるように）、シリカを主成分とするセラミックス接着剤にて閉塞することにより、流出セル５を形成した。また、多孔質フィルタ基材２のうち、一端部を閉塞していない前記貫通孔の他端部を、前記セラミックス接着剤にて閉塞することにより、流入セル４を形成した。
【００４９】
次に、流出セル５及び流入セル４が形成された多孔質フィルタ基材２に対して、噴霧熱分解法により、流入セル４の表面４ｃに前記水溶液を塗布し、焼成した。前記噴霧熱分解法は、次のようにして行った。
【００５０】
まず、多孔質フィルタ基材２の質量を測定した。次に、超音波式ネブライザ（オムロン株式会社製、商品名：オムロン超音波式ネブライザＮＥ−Ｕ１７）を用いて前記水溶液を霧状化した。次に、得られた前記水溶液の霧を大気雰囲気のキャリヤガスに分散させ、該キャリヤガスを流入セル４に導入した。この結果、前記混合物に含まれる複数の金属の化合物が、流入セル４の表面４ｃに堆積された。このとき、前記キャリヤガスが多孔質フィルタ基材２に滞留することを防ぐために、排ガス流出部１ｂ側の端部に接続したポンプを稼動し、流出セル５を介して該キャリヤガスを外部へ流出させた。
【００５１】
前記キャリヤガスの導入の間、セラミックヒータにより多孔質フィルタ基材２を８００℃の温度に保持して加熱した。そして、多孔質フィルタ基材２の質量が２．４５ｇ増加した後、前記キャリヤガスの導入を終了した。
【００５２】
この結果、多孔質フィルタ基材２の流入セル４の表面４ｃに塗布された前記水溶液が焼成され、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｒｕ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒３が形成された。以上により、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１が得られた。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【００５３】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、まず、電子顕微鏡を用いて、流入セル４の表面４ｃの断面画像を撮影した。図２（ａ），（ｂ）に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１の断面画像を示す。図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１では、流入セル４の表面４ｃが多孔質体からなる酸化触媒３で均一に被覆されていることが明らかである。
【００５４】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、水銀ポロシメトリ法により、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図３に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００５５】
図３に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０９〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０９〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【００５６】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、６５．５体積％であることが明らかである。
【００５７】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、次のようにして酸化触媒性能評価試験を行った。まず、排ガス浄化用酸化触媒装置１を、エンジンベンチ内に設置したディーゼルエンジンの排気系に搭載した。前記ディーゼルエンジンは、排気量が２．２Ｌであった。
【００５８】
次に、前記ディーゼルエンジンを運転することにより、排ガス浄化用酸化触媒装置１に、排ガス浄化用酸化触媒装置１の見かけ体積１Ｌあたり４ｇのパティキュレートを捕集させた。前記ディーゼルエンジンの運転条件は、排ガス浄化用酸化触媒装置１への流入ガス温度３００℃、エンジン回転数１５００回転／分、トルク８０Ｎ・ｍであった。
【００５９】
次に、パティキュレートが捕集された排ガス浄化用酸化触媒装置１を前記排気系から取り出し、触媒評価装置内の石英管に固定した。次に、排ガス浄化用酸化触媒装置１を、前記石英管の一端部から窒素を供給しながら加熱し、６００℃の温度まで昇温させた。前記加熱は、前記石英管の周囲に設けられた加熱炉により行われた。次に、６００℃の温度に達した時点で、窒素に代えて、酸素と窒素との体積比が１５：８５である混合ガスを、流速１２．８Ｌ／分で供給した。
【００６０】
そして、排ガス浄化用酸化触媒装置１に捕集されたパティキュレートの酸化、燃焼により生じた一酸化炭素及び二酸化炭素を、前記石英管の他端部（排出口）に接続したガス分析装置（株式会社堀場製作所製、商品名：ＭＷＸＡ−７５００Ｄ）に導入した。次に、前記ガス分析装置により、一酸化炭素及び二酸化炭素の濃度を測定し、排ガス浄化用酸化触媒装置１に捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間を計測した。結果を図５に示す。
【００６１】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、２６９秒であることが明らかである。
【００６２】
〔比較例１〕
本比較例では、本実施例１で用いた多孔質フィルタ基材（日本碍子株式会社製ＳｉＣ多孔質体、商品名：ＭＳＣ１４）そのものを、排ガス浄化用酸化触媒装置とした。本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置には、酸化触媒が一切担持されていない。
【００６３】
次に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置に対して、実施例１と全く同一にして、前記多孔質フィルタ基材の細孔の孔径と、該多孔質フィルタ基材の気孔率とを測定した。前記多孔質フィルタ基材の細孔の孔径の測定結果を図３に示す。前記多孔質フィルタ基材の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００６４】
図３に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、前記多孔質フィルタ基材の細孔の孔径は、５〜１００μｍの範囲にあることが明らかである。
【００６５】
また、図４に示すように、比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、前記多孔質フィルタ基材の気孔率は、４３．４体積％であることが明らかである。
【００６６】
次に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【００６７】
図５に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、７００秒であることが明らかである。
【００６８】
〔比較例２〕
本比較例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、硝酸ルテニウムとを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合し、混合物を得た。次に、前記混合物を混合粉砕した後、８００℃の温度に１時間保持して一次焼成を行った。次に、前記一次焼成で得られた結果物を、水と混合し粉砕した後、回転式ボールミルを用いて１００回転／分で５時間混合粉砕し、スラリーを調製した。
【００６９】
次に、本実施例１で用いた多孔質フィルタ基材（日本碍子株式会社製ＳｉＣ多孔質体、商品名：ＭＳＣ１４）を用意し、実施例１と全く同一にして、該多孔質フィルタ基材の貫通孔の一端部を一つ置きに閉塞することにより、流出セルを形成した。
【００７０】
次に、前記流出セルが形成された多孔質フィルタ基材に、前記端部が閉塞されている側から前記スラリーを流し込むことにより、端部が閉塞されていない貫通孔（すなわち、前記流出セル以外のセル）内に該スラリーを流入させた。次に、前記スラリーが流入された多孔質フィルタ基材から過剰な前記スラリーを除去した。
【００７１】
次に、前記スラリーが付着された多孔質フィルタ基材を、８００℃の温度に１時間保持して二次焼成を行った。この結果、前記流入セルの表面に、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｔｉ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒が形成された。以上により、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置が得られた。前記酸化触媒は、前記多孔質フィルタ基材の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計８０ｇとなっている。
【００７２】
次に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置に対して、実施例１と全く同一にして、流入セルの表面の断面画像を撮影した。図６（ａ），（ｂ）に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置の断面画像を示す。図６（ａ），（ｂ）に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置では、流入セルの表面は、実施例１の排ガス浄化用酸化触媒装置１の酸化触媒３を形成する多孔質体と比較して、細孔の数が少ない酸化触媒で被覆されていることが明らかである。
【００７３】
次に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置に対して、実施例１と全く同一にして、前記多孔質フィルタ基材及び前記酸化触媒の細孔の孔径と、該多孔質フィルタ基材及び該酸化触媒を合わせた全体の気孔率とを測定した。前記多孔質フィルタ基材及び前記酸化触媒の細孔の孔径の測定結果を図３に示す。前記多孔質フィルタ基材及び前記酸化触媒を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００７４】
図３に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、前記多孔質フィルタ基材及び前記酸化触媒の細孔の孔径は、５〜１００μｍの範囲にあった。ここで、前記多孔質フィルタ基材の細孔の孔径の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、前記酸化触媒の細孔の孔径は２０〜１００μｍの範囲にあると考えられる。
【００７５】
また、図４に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、前記多孔質フィルタ基材及び前記酸化触媒を合わせた全体の気孔率は、３７．６体積％であることが明らかである。
【００７６】
次に、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【００７７】
図５に示すように、本比較例の排ガス浄化用酸化触媒装置において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、１３２０秒であることが明らかである。
【実施例２】
【００７８】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、チタン（ＩＶ）メトキシドとを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合した以外は、実施例１と全く同一にして、水溶液を得た。
【００７９】
次に、本実施例で得られた水溶液を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｔｉ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【００８０】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図７に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００８１】
図７に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．１〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【００８２】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、５４．０体積％であることが明らかである。
【００８３】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【００８４】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、２７２秒であることが明らかである。
【実施例３】
【００８５】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、硝酸鉄９水和物とを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合した以外は、実施例１と全く同一にして、水溶液を得た。
【００８６】
次に、本実施例で得られた水溶液を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｆｅ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【００８７】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図８に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００８８】
図８に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０２〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０２〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【００８９】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、６０．２体積％であることが明らかである。
【００９０】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【００９１】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、３００秒であることが明らかである。
【実施例４】
【００９２】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸マンガン６水和物とを、１：１のモル比で混合した以外は、実施例１と全く同一にして、水溶液を得た。
【００９３】
次に、本実施例で得られた水溶液を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式ＹＭｎＯ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【００９４】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図９に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【００９５】
図９に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０２〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０２〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【００９６】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、６２．３体積％であることが明らかである。
【００９７】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【００９８】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、３４８秒であることが明らかである。
【実施例５】
【００９９】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物とを、０．９５：０．０５：１のモル比で混合した以外は、実施例１と全く同一にして、水溶液を得た。
【０１００】
次に、本実施例で得られた水溶液を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５ＭｎＯ３で表される複合金属酸化物からなる酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１０１】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１０に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１０２】
図１０に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０１〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【０１０３】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、６７．５体積％であることが明らかである。
【０１０４】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１０５】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、４５１秒であることが明らかである。
【実施例６】
【０１０６】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、硝酸ルテニウムとを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合し、混合物を得た。次に、得られた混合物を、イットリウム濃度が０．０４ｍｏｌ／Ｌとなるように純水に溶解し、第１の水溶液を得た。第１の水溶液に、ジルコニア濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌとなるように水分散ジルコニア水溶液（ジルコニア濃度が２０体積％）を添加し、第２の水溶液を得た。
【０１０７】
次に、本実施例で得られた第２の水溶液を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｔｉ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物と該複合金属酸化物に対して５質量％の酸化ジルコニウムとを含む酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１０８】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１１に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１０９】
図１１に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０１〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【０１１０】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、６２．３体積％であることが明らかである。
【０１１１】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例１と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１１２】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、２５８秒であることが明らかである。
【実施例７】
【０１１３】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、チタン（ＩＶ）メトキシドとを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合した以外は、実施例６と全く同一にして、第２の水溶液を得た。
【０１１４】
次に、本実施例で得られた第２の水溶液を用いた以外は、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｔｉ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物と該複合金属酸化物に対して５質量％の酸化ジルコニウムとを含む酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１１５】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１２に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１１６】
図１２に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０１〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【０１１７】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、５９．５体積％であることが明らかである。
【０１１８】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１１９】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、２６７秒であることが明らかである。
【実施例８】
【０１２０】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物と、硝酸鉄９水和物とを、０．９５：０．０５：０．９５：０．０５のモル比で混合した以外は、実施例６と全く同一にして、第２の水溶液を得た。
【０１２１】
次に、本実施例で得られた第２の水溶液を用いた以外は、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５Ｍｎ０．９５Ｆｅ０．０５Ｏ３で表される複合金属酸化物と該複合金属酸化物に対して５質量％の酸化ジルコニウムとを含む酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１２２】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１３に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１２３】
図１３に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０２〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０２〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【０１２４】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、５６．８体積％であることが明らかである。
【０１２５】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１２６】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、２９５秒であることが明らかである。
【実施例９】
【０１２７】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸マンガン６水和物とを、１：１のモル比で混合した以外は、実施例６と全く同一にして、第２の水溶液を得た。
【０１２８】
次に、本実施例で得られた第２の水溶液を用いた以外は、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式ＹＭｎＯ３で表される複合金属酸化物と該複合金属酸化物に対して５質量％の酸化ジルコニウムとを含む酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１２９】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１４に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１３０】
図１４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０１〜１００μｍの範囲にあると考えられる。
【０１３１】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、５５．２体積％であることが明らかである。
【０１３２】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１３３】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、３３８秒であることが明らかである。
【実施例１０】
【０１３４】
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸銀と、硝酸マンガン６水和物とを、０．９５：０．０５：１のモル比で混合した以外は、実施例６と全く同一にして、第２の水溶液を得た。
【０１３５】
次に、本実施例で得られた第２の水溶液を用いた以外は、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２に該水溶液を塗布し、焼成することにより、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１を製造した。本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、化学式Ｙ０．９５Ａｇ０．０５ＭｎＯ３で表される複合金属酸化物と該複合金属酸化物に対して５質量％の酸化ジルコニウムとを含む酸化触媒３を備えている。酸化触媒３は、多孔質フィルタ基材２の見かけ体積１Ｌあたりの担持量が合計４０ｇとなっている。
【０１３６】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径と、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率とを測定した。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径の測定結果を図１５に示す。多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率の測定結果を図４に示す。
【０１３７】
図１５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３の細孔の孔径は、０．０１〜１００μｍの範囲にあった。ここで、多孔質フィルタ基材２の細孔の平均孔径が１１．２μｍであることを考慮すると、酸化触媒３の細孔の孔径は０．０１〜１０μｍの範囲にあると考えられる。
【０１３８】
また、図４に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、多孔質フィルタ基材２及び酸化触媒３を合わせた全体の気孔率は、５６．３体積％であることが明らかである。
【０１３９】
次に、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１に対して、実施例６と全く同一にして、酸化触媒性能評価試験を行った。結果を図５に示す。
【０１４０】
図５に示すように、本実施例の排ガス浄化用酸化触媒装置１において、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間は、４４８秒であることが明らかである。
【０１４１】
図５から、実施例１〜１０の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、捕集されたパティキュレートのうちの９０質量％が燃焼されるまでに要した時間がいずれも４６０秒未満であることが明らかである。一方、比較例１，２の排ガス浄化用酸化触媒装置は、前記燃焼時間がいずれも７００秒以上であることが明らかである。実施例１〜１０の排ガス浄化用酸化触媒装置１は、比較例１，２の排ガス浄化用酸化触媒装置と比較して、内燃機関の排ガス中のパティキュレートを短時間で酸化、燃焼することができることが明らかである。
【符号の説明】
【０１４２】
１…排ガス浄化用酸化触媒装置、 ２…多孔質フィルタ基材、 ３…酸化触媒、 ４ａ…排ガス流入部、 ４ｃ…多孔質フィルタ基材の表面、 ５ｂ…排ガス流出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部を排ガス流入部とし、他方の端部を排ガス流出部とするウォールフロー構造を有する多孔質フィルタ基材と、該多孔質フィルタ基材に担持され複合金属酸化物からなる酸化触媒とを備える排ガス浄化用酸化触媒装置において、
該複合金属酸化物を構成する複数の金属の化合物の水溶液を、スプレードライ法、噴霧熱分解法、凍結乾燥法のいずれか１種の方法により、該多孔質フィルタ基材の表面に塗布し、焼成することにより形成され、該排ガス流入部から流入した排ガスが導入される該多孔質フィルタ基材の表面を被覆するとともに、該多孔質フィルタ基材の細孔よりも孔径が小さい細孔を有する多孔質体からなる該酸化触媒を備え、
該酸化触媒は、化学式ＹＭｎＯ３、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０）、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０かつ０．００５≦ｙ≦０．３０、ＡはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｆｅからなる群から選択される１種の金属）で表されるいずれか１種の複合金属酸化物からなることを特徴とする排ガス浄化用酸化触媒装置。
【請求項２】
前記酸化触媒は、前記複合金属酸化物に対して５〜２０質量％の範囲の酸化ジルコニウムを含むことを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
【請求項３】
前記多孔質体は、前記細孔の全数の９５％以上が１０μｍ未満の孔径を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
【請求項４】
前記多孔質フィルタ基材及び前記多孔質体全体の気孔率が５０〜８０体積％の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
【請求項１】
一方の端部を排ガス流入部とし、他方の端部を排ガス流出部とするウォールフロー構造を有する多孔質フィルタ基材と、該多孔質フィルタ基材に担持され複合金属酸化物からなる酸化触媒とを備える排ガス浄化用酸化触媒装置において、
該複合金属酸化物を構成する複数の金属の化合物の水溶液を、スプレードライ法、噴霧熱分解法、凍結乾燥法のいずれか１種の方法により、該多孔質フィルタ基材の表面に塗布し、焼成することにより形成され、該排ガス流入部から流入した排ガスが導入される該多孔質フィルタ基材の表面を被覆するとともに、該多孔質フィルタ基材の細孔よりも孔径が小さい細孔を有する多孔質体からなる該酸化触媒を備え、
該酸化触媒は、化学式ＹＭｎＯ３、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０）、Ｙ１−ｘＡｇｘＭｎ１−ｙＡｙＯ３（０．０１≦ｘ≦０．３０かつ０．００５≦ｙ≦０．３０、ＡはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｆｅからなる群から選択される１種の金属）で表されるいずれか１種の複合金属酸化物からなることを特徴とする排ガス浄化用酸化触媒装置。
【請求項２】
前記酸化触媒は、前記複合金属酸化物に対して５〜２０質量％の範囲の酸化ジルコニウムを含むことを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
【請求項３】
前記多孔質体は、前記細孔の全数の９５％以上が１０μｍ未満の孔径を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
【請求項４】
前記多孔質フィルタ基材及び前記多孔質体全体の気孔率が５０〜８０体積％の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
【図１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
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【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２８４５８３（Ｐ２０１０−２８４５８３Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３９５２０（Ｐ２００９−１３９５２０）
【出願日】平成２１年６月１０日（２００９．６．１０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１０日（２００９．６．１０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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