(57)【要約】【課題】原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化触媒とその製造方法、および、排ガス浄化フィルタとその製造方法、および、排ガス浄化装置を提供することを目的とする。【解決手段】銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒と、アルカリ金属元素を含む第２触媒と、アルカリ土類金属元素を含む第３触媒とを、耐熱性を有する無機酸化物に担持することにより、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた触媒を得ることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒と、アルカリ金属元素を含む第２触媒と、アルカリ土類金属元素を含む第３触媒とを、耐熱性を有する無機酸化物に担持することを特徴とする排ガス浄化触媒。
【請求項２】
第３触媒がアルカリ土類金属の硫酸塩を含むことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項３】
アルカリ土類金属の硫酸塩が硫酸マグネシウムを含むことを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項４】
耐熱性を有する無機酸化物に、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒を担持する第１工程と、アルカリ金属元素を含む第２触媒とアルカリ土類金属元素を含む第３触媒とを担持する第２工程と、からなることを特徴とする排ガス浄化触媒の製造方法。
【請求項５】
銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１溶液に、耐熱性を有する無機酸化物を含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより第１触媒を担持する第１工程と、アルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素とを含む第２溶液に、前記第１工程で調製した粉体を含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより、第２触媒と第３触媒とを担持する第２工程と、からなることを特徴とする請求項４に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
【請求項６】
第２溶液がアルカリ土類金属の硫酸塩を含むことを特徴とする請求項５に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
【請求項７】
アルカリ土類金属の硫酸塩が硫酸マグネシウムを含むことを特徴とする請求項６に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
【請求項８】
耐熱性を有する無機酸化物を触媒担体とし、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒と、アルカリ金属元素を含む第２触媒と、アルカリ土類金属元素を含む第３触媒と、からなる排ガス浄化触媒を、三次元構造体に担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項９】
第３触媒がアルカリ土類金属の硫酸塩を含むことを特徴とする請求項８に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１０】
アルカリ土類金属の硫酸塩が硫酸マグネシウムを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１１】
三次元構造体に耐熱性を有する無機酸化物を担持する第１工程と、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒を担持する第２工程と、アルカリ金属元素を含む第２触媒とアルカリ土類金属元素を含む第３触媒とを担持する第３工程と、からなることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１２】
耐熱性を有する無機酸化物を含むスラリーに三次元構造体を含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより耐熱性を有する無機酸化物を担持する第１工程と、銅元素とバナジウム元素とを含む水溶液に、前記第１工程で得られた三次元構造体を含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより第１触媒を担持する第２工程と、セシウム元素とマグネシウム元素とを含む水溶液に、前記第２工程で得られた三次元構造体を含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより第２触媒と第３触媒とを担持する第３工程と、からなることを特徴とする請求項１１に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１３】
請求項８乃至１０いずれかに記載の排ガス浄化フィルタを配置したことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１４】
三次元構造体がディーゼルパティキュレートフィルタであることを特徴とする請求項１３に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１５】
三次元構造体の材質が耐熱性を有するセラミック、または、耐熱性を有する金属であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１６】
貴金属元素を有する排ガス酸化フィルタをさらに配置したことを特徴とする請求項１３乃至１５いずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項１７】
排ガス酸化フィルタを排ガス浄化フィルタの前段に配置したことを特徴とする請求項１３乃至１６いずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項１８】
排ガス酸化フィルタがフロースルーのハニカム構造であることを特徴とする請求項１６または１７に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１９】
排ガス酸化フィルタの材質が耐熱性を有するセラミック、または、耐熱性を有する金属であることを特徴とする請求項１６乃至１８いずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項２０】
貴金属元素が白金、パラジウム、ロジウムからから選ばれる少なくとも一種以上の元素を含むことを特徴とする請求項１６乃至１９いずれかに記載の排ガス浄化装置。
【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の排ガスに含まれる粒子状物質（以下ＰＭと記す）を燃焼するための排ガス浄化触媒とその製造方法、および、排ガス浄化フィルタとその製造方法、および、排ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被処理ガスと触媒とを接触させて空気を浄化する方法において、固定床式の場合の触媒金属飛散対策は、特許文献１に開示されているように、触媒の後段に触媒飛散防止網を設けて飛散した触媒粒子を捕集するという方法が取られている。また、移動層式の場合は、特許文献２に開示されているように、ガス処理能力が低下してしまうがガス処理速度を１．５ｍ／ｓ以下に下げて触媒飛散量を低減させる方法が取られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５９−２９２８６号公報（第４頁、第４図および第５図）
【特許文献２】特開平８−２４６２３号公報（第６頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の触媒飛散対策は、飛散してしまった触媒粒子を網やフィルタで物理的に捕集することは可能であるが、網やフィルタでは捕集できないようなイオン状態の金属などの原子または分子レベルでの飛散対策はなされていなかったため、空気とともに金属イオンなどが大気へ放出されてしまうという課題があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化触媒とその製造方法、および、排ガス浄化フィルタとその製造方法、および、排ガス浄化装置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】
【０００６】
そして、この目的を達成するために、本発明は、耐熱性を有する無機酸化物を触媒担体とし、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒と、アルカリ金属元素を含む第２触媒と、アルカリ土類金属元素を含む第３触媒と、からなる排ガス浄化触媒としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒と、アルカリ金属元素を含む第２触媒と、アルカリ土類金属元素を含む第３触媒とを、耐熱性を有する無機酸化物に担持することにより、第１触媒は強固な結合を有する酸化物となり、第３触媒を添加することにより第２触媒を固定化することができるため、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減できるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明実施の形態２に記載の排ガス浄化装置の概念図
【図２】本発明実施例に記載の金属飛散試験の評価方法の概念図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の排ガス浄化触媒は、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒と、アルカリ金属元素を含む第２触媒と、アルカリ土類金属元素を含む第３触媒とを、耐熱性を有する無機酸化物に担持することを特徴とする排ガス浄化触媒である。
【００１０】
これにより、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化触媒を得ることができる。
【００１１】
また、ここに示す排ガス浄化触媒は、触媒に含まれている酸素原子をＰＭに与えてＰＭを酸化させ、酸素原子が欠乏した触媒は排ガス中の酸素によって容易に酸化されて元の状態に戻るサイクルを繰り返して、ＰＭを連続的に酸化燃焼することができる。
【００１２】
第１触媒は銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む酸化物とすることにより、触媒に含まれている酸素原子の放出と、排ガス中の酸素によって酸化されて元の状態に戻るサイクルとを繰り返して、第２触媒がＰＭを連続的に酸化燃焼する効果を促進させることができる。
【００１３】
第２触媒はアルカリ金属元素を含むことにより、ＰＭに対して高い燃焼活性を有する。
【００１４】
第３触媒はアルカリ土類金属元素を含むことにより、第２触媒を固定化することができる効果を有する。
【００１５】
また、銅は２価と１価の価数をとり、銅の酸化物としては、ＣｕＯ（２価）とＣｕ２Ｏ（１価）が存在し、２価から１価へ変化する際に原子間の酸素をＰＭに与えて酸化させることができる。１価へと還元された酸化銅は排ガス中の酸素によって容易に酸化され２価の状態に戻るため、この繰り返しによってＰＭを連続的に酸化燃焼することができるようになる。
【００１６】
また、バナジウムは１価、２価、３価、４価、５価と多くの価数をとり、バナジウムの酸化物としては、Ｖ２Ｏ（１価）、Ｖ２Ｏ２（２価）、Ｖ２Ｏ３（３価）、Ｖ２Ｏ４（４価）、Ｖ２Ｏ５（５価）が存在し、低価数へ変化する際に原子間の酸素をＰＭに与えて酸化させることができる。低価数へと還元された酸化バナジウムは排ガス中の酸素によって容易に酸化されるため、この繰り返しによってＰＭを連続的に酸化燃焼することができるようになる。
【００１７】
また、モリブデンは２価、３価、４価、５価、６価と多くの価数をとり、モリブデンの酸化物としては、ＭｏＯ（２価）、Ｍｏ２Ｏ３（３価）、ＭｏＯ２（４価）、Ｍｏ２Ｏ５（５価）、ＭｏＯ３（６価）が存在し、低価数へ変化する際に原子間の酸素をＰＭに与えて酸化させることができる。低価数へと還元された酸化モリブデンは排ガス中の酸素によって容易に酸化されるため、この繰り返しによってＰＭを連続的に酸化燃焼することができるようになる。
【００１８】
また、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも二種以上の金属元素からなる複合酸化物は、第２触媒の活性を高める作用を有するので、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、第１触媒は強固な結合を有する複合酸化物となるため金属原子が固定化され、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化触媒となる。
【００１９】
また、銅とバナジウムとの複合酸化物は種々存在するが、特にＣｕＶ２Ｏ６の結晶構造は非常に安定化するため、原子間の酸素を安定的にＰＭに与えて酸化させることができるようになる。
【００２０】
また、触媒の担体としては、耐熱性を有する無機酸化物が好ましく、アルミナ、チタニア、シリカ、セリア、または、ジルコニアなどを用いることができる。これらは比表面積が大きいため、無機酸化物表面に担持される排ガス浄化触媒の表面積が増大し、ＰＭとの接触確率を向上させることができるため、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、耐熱性が高いため長期間高温排ガスに暴露されても排ガス浄化触媒が安定化した状態を維持できるようになる。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の排ガス浄化触媒は、第３触媒がアルカリ土類金属の硫酸塩を含むことを特徴とする排ガス浄化触媒である。
【００２２】
アルカリ土類金属の硫酸塩にはアルカリ金属、特にその硫酸塩を固定化する効果があるため、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化触媒を得ることができる。
【００２３】
本発明の請求項３に記載の排ガス浄化触媒は、アルカリ土類金属の硫酸塩が硫酸マグネシウムを含むことを特徴とする排ガス浄化触媒である。
【００２４】
アルカリ土類金属の硫酸塩の中でも硫酸マグネシウムは、アルカリ金属、特にその硫酸塩を固定化する効果があるため、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化触媒を得ることができる。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の排ガス浄化触媒製造方法は、耐熱性を有する無機酸化物に、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒を担持する第１工程と、アルカリ金属元素を含む第２触媒とアルカリ土類金属元素を含む第３触媒とを担持する第２工程と、からなることを特徴とする排ガス浄化触媒製造方法である。
【００２６】
これにより、耐熱性を有する無機酸化物の表面に第１触媒が担持され、さらにそこに第２触媒および第３触媒が担持された排ガス浄化フィルタとなるので、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化触媒を得ることができる。
【００２７】
本発明の請求項５に記載の排ガス浄化触媒製造方法は、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１溶液に、耐熱性を有する無機酸化物を含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより第１触媒を担持する第１工程と、アルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素とを含む第２溶液に、前記第１工程で調製した粉体を含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより、第２触媒と第３触媒とを担持する第２工程と、からなることを特徴とする排ガス浄化触媒製造方法である。
【００２８】
これにより、耐熱性を有する無機酸化物の表面に第１触媒が担持され、さらにそこに第２触媒および第３触媒が担持された排ガス浄化触媒を製造することができるので、ＰＭに対して高い燃焼活性を有する第２触媒と、第２触媒の活性を高める作用を有する第１触媒との組み合わせとなり、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、第３触媒を添加することにより第２触媒を固定化することができるため、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化触媒を得ることができる。
【００２９】
また、各工程の焼成温度としては、排ガス浄化触媒は６００℃程度の排ガスに曝される可能性があるため、製造時に６００℃以上で焼成するのが好ましく、さらには、あまり高温で焼成すると触媒の表面積が小さくなり触媒活性が低下してしまうので８００℃以下で焼成するのが好ましい。
【００３０】
本発明の請求項６に記載の排ガス浄化触媒製造方法は、第２溶液がアルカリ土類金属の硫酸塩を含むことを特徴とする排ガス浄化触媒製造方法である。
【００３１】
アルカリ土類金属の硫酸塩にはアルカリ金属、特にその硫酸塩を固定化する効果があるため、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化触媒を得ることができる。
【００３２】
本発明の請求項７に記載の排ガス浄化触媒製造方法は、アルカリ土類金属の硫酸塩が硫酸マグネシウムを含むことを特徴とする排ガス浄化触媒製造方法である。
【００３３】
アルカリ土類金属の硫酸塩の中でも硫酸マグネシウムは、アルカリ金属、特にその硫酸塩を固定化する効果があるため、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化触媒を得ることができる。
【００３４】
本発明の請求項８に記載の排ガス浄化フィルタは、耐熱性を有する無機酸化物を触媒担体とし、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒と、アルカリ金属元素を含む第２触媒と、アルカリ土類金属元素を含む第３触媒と、からなる排ガス浄化触媒を、三次元構造体に担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００３５】
これにより、耐熱性を有する無機酸化物の表面に第１触媒が担持され、さらにそこに第２触媒および第３触媒が担持された排ガス浄化フィルタとなるので、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化フィルタを得ることができる。
【００３６】
また、ここに示す三次元構造体とは、三次元構造を有するものであり、触媒を含む液体などを付着させることができるものであれば特に限定されるものではないが、ＰＭを効率良く酸化燃焼するためには、触媒を担持する面積を増やす必要があるので、表面積の大きなハニカム構造体などを用いることが好ましい。
【００３７】
また、三次元構造体の材質としては、排ガス温度が６００℃を超える場合もあるので、耐熱性を有するセラミック、例えば、コージェライト、アルミナ、炭化珪素など、または、耐熱性を有する金属、例えば、ステンレスを用いるのが好ましい。
【００３８】
これにより、長期に渡って排ガスに暴露されることになる排ガス浄化フィルタの耐熱性が確保できる。
【００３９】
本発明の請求項９に記載の排ガス浄化フィルタは、第３触媒がアルカリ土類金属の硫酸塩を含むことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００４０】
アルカリ土類金属の硫酸塩にはアルカリ金属、特にその硫酸塩を固定化する効果があるため、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化フィルタを得ることができる。
【００４１】
本発明の請求項１０に記載の排ガス浄化フィルタは、アルカリ土類金属の硫酸塩が硫酸マグネシウムを含むことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００４２】
アルカリ土類金属の硫酸塩の中でも硫酸マグネシウムは、アルカリ金属、特にその硫酸塩を固定化する効果があるため、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化フィルタを得ることができる。
【００４３】
本発明の請求項１１に記載の排ガス浄化フィルタ製造方法は、三次元構造体に耐熱性を有する無機酸化物を担持する第１工程と、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒を担持する第２工程と、アルカリ金属元素を含む第２触媒とアルカリ土類金属元素を含む第３触媒とを担持する第３工程と、からなることを特徴とする排ガス浄化フィルタ製造方法である。
【００４４】
これにより、三次元構造体の表面に耐熱性を有する無機酸化物が担持され、耐熱性を有する無機酸化物の表面に第１触媒が担持され、さらにそこに第２触媒および第３触媒が担持された排ガス浄化フィルタとなるので、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化フィルタを得ることができる。
【００４５】
本発明の請求項１２に記載の排ガス浄化フィルタ製造方法は、耐熱性を有する無機酸化物を含むスラリーに三次元構造体を含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより耐熱性を有する無機酸化物を担持する第１工程と、銅元素とバナジウム元素とを含む水溶液に、前記第１工程で得られた三次元構造体を含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより第１触媒を担持する第２工程と、セシウム元素とマグネシウム元素とを含む水溶液に、前記第２工程で得られた三次元構造体を含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより第２触媒と第３触媒とを担持する第３工程と、からなることを特徴とする排ガス浄化フィルタ製造方法である。
【００４６】
これにより、三次元構造体の表面に耐熱性を有する無機酸化物が担持され、耐熱性を有する無機酸化物の表面に銅とバナジウムとの複合酸化物が担持され、さらにそこへセシウム元素とマグネシウム元素を含む化合物が担持された排ガス浄化フィルタとなるので、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化フィルタを得ることができる。
【００４７】
また、各工程の焼成温度としては、排ガス浄化フィルタは６００℃程度の排ガスに曝される可能性があるため、製造時に６００℃以上で焼成するのが好ましく、さらには、あまり高温で焼成すると触媒の表面積が小さくなり触媒活性が低下してしまうので８００℃以下で焼成するのが好ましい。
【００４８】
本発明の請求項１３に記載の排ガス浄化装置は、前記排ガス浄化フィルタを配置したことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００４９】
前記の排ガス浄化フィルタは、耐熱性を有する無機酸化物を触媒担体とし、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒と、アルカリ金属元素を含む第２触媒と、アルカリ土類金属元素を含む第３触媒と、からなる排ガス浄化触媒を、三次元構造体に担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタであるので、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させた排ガス浄化装置を得ることができる。
【００５０】
本発明の請求項１４に記載の排ガス浄化装置は、三次元構造体がディーゼルパティキュレートフィルタであることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００５１】
ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦと記す）はＰＭ捕集効率が優れているため、排ガス中に含まれる粒子径の小さなＰＭまでも捕集することができ、排ガスを浄化することができる。
【００５２】
また、ＤＰＦは非常に大きな表面積を有しているため、触媒担持量を増やすことができ、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができる。
【００５３】
本発明の請求項１５に記載の排ガス浄化装置は、三次元構造体の材質が耐熱性を有するセラミック、または、耐熱性を有する金属であることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００５４】
これにより、長期に渡って排ガスに暴露されることになる排ガス浄化フィルタの耐熱性が確保できる。
【００５５】
また、排ガス温度が６００℃を超える場合もあるので、耐熱性を有するセラミックとしてはコージェライト、アルミナ、炭化珪素など、耐熱性を有する金属としてはステンレスを用いるのが好ましい。
【００５６】
本発明の請求項１６に記載の排ガス浄化装置は、貴金属元素を有する排ガス酸化フィルタをさらに配置したことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００５７】
貴金属元素を有する排ガス酸化フィルタを配置することにより、排ガスに含まれる一酸化炭素（以下ＣＯと記す）や炭化水素類（以下ＨＣと記す）などを二酸化炭素（以下ＣＯ２と記す）へ、一酸化窒素（以下ＮＯと記す）を二酸化窒素（以下ＮＯ２と記す）へと酸化することができる。
【００５８】
本発明の請求項１７に記載の排ガス浄化装置は、排ガス酸化フィルタを排ガス浄化フィルタの前段に配置したことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００５９】
排ガス酸化フィルタが排ガスに含まれる一酸化炭素や炭化水素類などを二酸化炭素へと酸化することにより酸化熱が発生し、後段の排ガス浄化フィルタへ流入する排ガス温度が上昇するため、排ガス浄化フィルタに堆積したＰＭがより燃焼しやすくなるという効果を奏する。
【００６０】
また、排ガス酸化フィルタの作用により生成したＮＯ２はＰＭに対して高い酸化力を有するため、排ガス浄化フィルタに堆積したＰＭがより燃焼しやすくなるという効果を奏する。
【００６１】
本発明の請求項１８に記載の排ガス浄化装置は、排ガス酸化フィルタがフロースルーのハニカム構造であることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００６２】
ハニカム構造体は非常に大きな表面積を有しているため、触媒担持量を増やすことができるので、フィルタを通過する排ガス中のＣＯやＨＣなどをＣＯ２へ、ＮＯをＮＯ２へと効率よく酸化することができる。
【００６３】
また、排ガス中のＰＭは後段の排ガス浄化フィルタで捕集して、排ガス浄化触媒の作用により酸化燃焼させるため、前段の排ガス酸化フィルタはＰＭ捕集効率の低いフロースルーのハニカム構造体を用いるのが好ましい。
【００６４】
本発明の請求項１９に記載の排ガス浄化装置は、排ガス酸化フィルタの材質が耐熱性を有するセラミック、または、耐熱性を有する金属であることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００６５】
これにより、長期に渡って排ガスに暴露されることになる排ガス酸化フィルタの耐熱性が確保できる。
【００６６】
また、排ガス温度が６００℃を超える場合もあるので、耐熱性を有するセラミックとしてはコージェライト、アルミナ、炭化珪素など、耐熱性を有する金属としてはステンレスを用いるのが好ましい。
【００６７】
本発明の請求項２０に記載の排ガス浄化装置は、貴金属元素が白金、パラジウム、ロジウムからから選ばれる少なくとも一種以上の元素を含むことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００６８】
これにより、排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯなどのガス成分を効率良く酸化することができる。
【００６９】
また、貴金属元素はアルミナ、チタニア、シリカ、セリア、または、ジルコニアなどの耐熱性を有する無機酸化物を担体とすることが好ましい。アルミナなどに貴金属を担持することにより、貴金属の劣化を抑制し、また、貴金属を高分散に担持することができるという効果を得ることができる。
【００７０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００７１】
（実施の形態１）
本発明に記載の排ガス浄化フィルタおよびその製造方法について説明する。
【００７２】
三次元構造体としてのコージェライト製ＤＰＦを、耐熱性を有する無機酸化物としてのチタニアを分散させた第１液に含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで焼成することにより製造したチタニア担持コージェライト（以下ＴｉＯ２／Ｃｄと記す）を、硫酸銅五水和物および酸化硫酸バナジウムｎ水和物を含む第２液に含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより、ＴｉＯ２／Ｃｄ表面にＣｕＶ２Ｏ６を主成分とする第１触媒を担持させた（以下ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄと記す）。次に、ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄを硫酸セシウムおよび硫酸マグネシウムを含む第３液に含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで、焼成することにより、ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄ表面に硫酸セシウムを含む第２触媒、および、硫酸マグネシウムを含む第３触媒を担持させた（以下ＣｓＭｇ／ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄと記す）。
【００７３】
前述の方法により調製されたＣｓＭｇ／ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄは、比表面積の大きなチタニアを触媒担体としているため排ガス浄化触媒の表面積が増大し、ＰＭとの接触確率が向上するため、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、チタニアは耐熱性が高いため、長期間高温排ガスに暴露されても安定した状態を維持できる。
【００７４】
また、第１触媒であるＣｕＶは、第２触媒であるＣｓＭｇの活性を高める作用を有するので、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができる。
【００７５】
また、第２触媒として硫酸セシウムを担持しているため、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができる。
【００７６】
また、第３触媒として、硫酸セシウムを固定化する効果がある硫酸マグネシウムを担持しているため、硫酸セシウムの飛散量を低減させることができる。
【００７７】
（実施の形態２）
本発明に記載の排ガス浄化装置について図１を参照しながら説明する。
【００７８】
図１に示すように、本発明に記載の排ガス浄化装置は、フィルタケース１の中に、排ガス浄化触媒が担持された炭化珪素製の排ガス浄化フィルタ２と、排ガス浄化フィルタ２の前段に、フロースルーのハニカム構造をした白金担持コージェライト製の排ガス酸化フィルタ３とが設けられている。
【００７９】
ディーゼルエンジンから排出された排ガス中のＰＭ４は排ガス浄化フィルタ２で捕集され、それと同時に排ガス浄化フィルタ２に担持された排ガス浄化触媒と接触する。捕集されて排ガス浄化触媒と接触したＰＭ４は、酸化されて二酸化炭素となって排出される。この捕集と燃焼を随時行うことによって、排ガス浄化フィルタ２はＰＭ４の堆積で目詰まりしてしまうことなく、排ガスを連続的に浄化することができる。
【００８０】
このとき、排ガス浄化フィルタ２は耐熱性を有する無機酸化物の表面に銅とバナジウムとの複合酸化物が担持され、さらにそこへセシウム元素とマグネシウム元素を含む化合物が担持された排ガス浄化フィルタとなっているので、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させたフィルタを得ることができる。
【００８１】
また、排ガス浄化フィルタ２の前段に、白金担持コージェライト製の排ガス酸化フィルタ３を配置することにより、排ガス酸化フィルタ３が排ガスに含まれるＣＯやＨＣなどをＣＯ２へと酸化することにより酸化熱が発生し、後段の排ガス浄化フィルタへ流入する排ガス温度が上昇するため、排ガス浄化フィルタに堆積したＰＭがより燃焼しやすくなる。
【００８２】
さらに、排ガス酸化フィルタ３の作用により生成したＮＯ２はＰＭに対して高い酸化力を有するため、排ガス浄化フィルタに堆積したＰＭがより燃焼しやすくなる。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００８４】
本発明に記載の排ガス浄化フィルタおよびその製造方法について説明する。
【００８５】
三次元構造体としてのコージェライト製ハニカムを、耐熱性を有する無機酸化物としてのチタニアを分散させた第１液に含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで焼成することにより製造したチタニア担持コージェライト（以下ＴｉＯ２／Ｃｄと記す）を、硫酸銅五水和物および酸化硫酸バナジウムｎ水和物を含む第２液（Ｃｕ：Ｖ＝１：２）に含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで８００℃で焼成することにより、ＴｉＯ２／Ｃｄ表面にＣｕＶ２Ｏ６を主成分とする第１触媒を担持させた（以下ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄと記す）。なお、ＣｕＶ２Ｏ６の生成はＸ線回折装置（ＸＲＤ）により確認した。次に、ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄを硫酸セシウムおよび硫酸マグネシウムを含む第３液（Ｃｓ：Ｍｇ＝１：１または１：０．５または１：０）に含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで７００℃で焼成することにより、ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄ表面に硫酸セシウムを含む第２触媒、および、硫酸マグネシウムを含む第３触媒を担持させた（以下ＣｓＭｇ／ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄと記す）。なお、硫酸セシウムおよび硫酸マグネシウムの存在はＸＲＤにより確認した。
【００８６】
前述の方法により調製されたＣｓＭｇ／ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄは、比表面積の大きなチタニアを触媒担体としているため排ガス浄化触媒の表面積が増大し、ＰＭとの接触確率が向上するため、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、チタニアは耐熱性が高いため、長期間高温排ガスに暴露されても安定した状態を維持できる。
【００８７】
また、第１触媒はほぼＣｕＶ２Ｏ６の形になっており、ＣｕＶ２Ｏ６は強固な結合を有するため、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させることができるだけでなく、第２触媒の活性を高める作用を有するので、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができる。
【００８８】
また、第２触媒として、アルカリ金属の硫酸塩のうちＰＭに対して最も高い燃焼活性を示す硫酸セシウムを担持しているため、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができる。
【００８９】
また、第３触媒として、アルカリ金属の硫酸塩を固定化する効果がある硫酸マグネシウムを担持しているため、硫酸セシウムの飛散量を低減させることができる。
【００９０】
（比較例）
三次元構造体としてのコージェライト製ハニカムを、耐熱性を有する無機酸化物としてのチタニアを分散させた第１液に含浸し、余剰液を除去した後、乾燥、次いで焼成することにより製造したチタニア担持コージェライト（以下ＴｉＯ２／Ｃｄと記す）を、硫酸セシウム、硫酸銅五水和物および酸化硫酸バナジウムｎ水和物を含む溶液（Ｃｓ：Ｃｕ：Ｖ＝０．７５：１：２）に含浸した後に、乾燥、次いで８００℃で焼成することにより、ＴｉＯ２／Ｃｄ表面にセシウム、銅およびバナジウムからなる複合酸化物を担持させた（以下ＣｓＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄと記す）。
【００９１】
（評価例１）
次に、本発明に記載の排ガス浄化フィルタの金属飛散試験を行った。その評価方法の概念図を図２に示す。
【００９２】
実施例に記載した方法で作製したハニカム形状のＣｓＭｇ／ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄを、直径２０ｍｍ、長さ２０ｍｍにカットしたものを排ガス浄化フィルタサンプル５とし、内径２０ｍｍのガラス管６の中に入れ、排ガス浄化フィルタサンプル５の後方に約０．４ｇの石英ウール７を詰め、排ガス浄化フィルタサンプル５が中心にくるように加熱管状炉８にセットした。排ガス浄化フィルタサンプル５の中心付近のセルに熱電対９を差し込み、排ガス浄化フィルタサンプル５の表面温度を測定できるようにした後、排ガス浄化フィルタサンプル５表面が６００℃になるように加熱した。
【００９３】
次に、一酸化炭素１５０ｐｐｍ、プロピレン５０ｐｐｍ、一酸化窒素５００ｐｐｍ、二酸化硫黄１ｐｐｍ、酸素８ｖｏｌ％、二酸化炭素８ｖｏｌ％、水分１０ｖｏｌ％となるように混合ガスを調製し、サンプル１に対してＳＶ値５００００ｈ―１で１４時間ガスを流通させた。
【００９４】
次に、１４時間のガス流通操作後の石英ウール７を取り出し、石英ウール７に付着した成分を王水により溶解させ、その溶液中の金属イオン濃度を誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）により測定し、そこから金属飛散量（μｇ／ｍ３）を算出した。その結果を表１に示す。
【００９５】
【表１】
2010158669.tif 000002
【００９６】
表１の結果より、バナジウムの飛散量は４９から３１μｇ／ｍ３となり約４０％低減され、セシウムの飛散量は２３０から６１μｇ／ｍ３となり約７５％低減された。
【００９７】
このセシウム飛散量の低減は硫酸マグネシウムによる効果であり、第３触媒として、アルカリ金属の硫酸塩を固定化する効果がある硫酸マグネシウムを担持したため、特に硫酸セシウムの飛散量を低減させることができたと考えられる。
【００９８】
（評価例２）
次に、本発明に記載の排ガス浄化フィルタのカーボン燃焼活性試験を行った。その試験方法を説明する。
【００９９】
実施例に記載した方法で作製したＣｓＭｇ／ＣｕＶ／ＴｉＯ２／Ｃｄを０．０４ｇと、カーボンブラック０．０１ｇとを乳鉢で１時間粉砕混合した粉末を、示差熱熱重量同時測定装置（ＴＧ−ＤＴＡ）を用いて５℃／ｍｉｎで昇温したときの重量変化を測定した。カーボン燃焼活性は、２００℃のときの重量を１００％とし、１０％重量減少時の温度を比較することにより評価した。その結果を表２に示す。
【０１００】
【表２】
2010158669.tif 000003
【０１０１】
表２の結果より、Ｍｇ／Ｃｓ比が０〜１の範囲ではカーボン燃焼活性にはほとんど差がないことがわかり、いずれも高いカーボン燃焼活性を有していることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明にかかる排ガス浄化触媒は、銅、バナジウム、または、モリブデンから選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含む第１触媒と、アルカリ金属元素を含む第２触媒と、アルカリ土類金属元素を含む第３触媒とを、耐熱性を有する無機酸化物に担持することを特徴とする排ガス浄化触媒とすることにより、ＰＭを効率良く酸化燃焼することができるようになるだけでなく、原子または分子レベルでの触媒金属飛散を低減させることができる排ガス浄化触媒として有用である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  フィルタケース
２  排ガス浄化フィルタ
３  排ガス酸化フィルタ
４  ＰＭ
５  排ガス浄化フィルタサンプル
６  ガラス管
７  石英ウール
８  加熱管状炉
９  熱電対
【図１】
2010158669.tif 000004
【図２】
2010158669.tif 000005