(57)【要約】【課題】  触媒層による通気孔の閉塞が抑制されたフィルタ触媒を製造することができるフィルタ触媒の製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明のフィルタ触媒の製造方法は、コーティングスラリーを触媒担体基材に塗布する工程と、過剰なコーティングスラリーを除去する工程と、コーティングスラリーを乾燥・焼成する工程と、を有するフィルタ触媒の製造方法において、過剰なコーティングスラリーの除去が、触媒担体基材の軸方向の一方の端部と他方の端部との間に圧力差を付与した状態で保持する工程と、触媒担体基材の一方の端部と他方の端部とを同じ圧力で状態で保持する工程と、を繰り返し施すことで行われることを特徴とする。本発明の製造方法は、十分な通気性が確保され、圧損の上昇を生じさせなくなっているフィルタ触媒を製造できる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機酸化物粉末を分散したコーティングスラリーを調製し、該コーティングスラリーを軸方向にのびる複数のセルを有する多孔質の触媒担体基材に塗布する工程と、
該コーティングスラリーが塗布された該触媒担体基材から過剰な該コーティングスラリーを除去する工程と、
該コーティングスラリーを乾燥・焼成する工程と、
を有するフィルタ触媒の製造方法において、
過剰な該コーティングスラリーの除去が、
該触媒担体基材の軸方向の一方の端部と他方の端部との間に圧力差を付与した状態で保持する工程と、
該触媒担体基材の一方の該端部と他方の該端部とを同じ圧力状態で保持する工程と、
を繰り返し施すことで行われることを特徴とするフィルタ触媒の製造方法。
【請求項２】
前記触媒担体基材の両端部に圧力差を付与した状態で保持する工程において、該触媒担体基材の該両端部に付与される圧力差は、１ＫＰａ以上である請求項１記載のフィルタ触媒の製造方法。
【請求項３】
前記コーティングスラリーに分散した前記無機酸化物粉末は、粒径累積分布の７０％粒径値（Ｄ７０）が１μｍ以下である請求項１記載のフィルタ触媒の製造方法。
【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等の内燃機関から排出されるガスに含まれている物質のうち少なくともパティキュレートを除去し、排気ガスを浄化するフィルタ触媒の製造方法に関する。
【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気ガスには、パティキュレートが含まれている。パティキュレートには、人体に有害な物質が含まれており、これを除去することが環境上の課題となっている。
【０００３】
パティキュレートの除去には、フィルタ触媒が用いられている。従来のフィルタ触媒は、連続した細孔を有する多孔質セラミックスよりなる触媒担体基材上にアルミナ等よりなる担持層と担持層に担持された触媒金属とからなる触媒層を形成した構造を有している。そして、触媒担体基材の連続した細孔により形成された通気孔を排気ガスが通過するときに、パティキュレートを捕捉している。多孔質セラミックス上にもうけられた触媒層が捕捉したパティキュレートを分解する。このとき、フィルタ触媒に排気ガスが通過するだけの通気孔が形成されていないと、捕捉したパティキュレートが堆積し、排気ガスの通過時に圧損が生じる。圧損を抑えるために通気孔を大きくすると、パティキュレートを捕捉できなくなる。
【０００４】
従来のフィルタ触媒は、アルミナ等のコーティングスラリーを調製し、このコーティングスラリーを触媒担体基材に塗布し、乾燥・焼成させること（コーティング）で担持層を形成し、その後触媒成分を担持させることで製造されている。たとえば、特許文献１〜２に記載されている。
【０００５】
特許文献１には、触媒担体基材をアルミナスラリー中に浸漬して引き上げた後、エアークリーナーで過剰なアルミナスラリーを吸引するあるいは圧縮エアーで吹き払うことでコーティングを行う製造方法が示されている。
【０００６】
特許文献２には、軸方向を鉛直方向に配設した触媒担体基材の上端からコーティングスラリーを流し込むあるいは下端からコーティングスラリーを押し上げることでスラリーを塗布し、下端側を減圧して過剰なスラリーを吸引するあるいは上端側を加圧してコーティングスラリーを押し流すことでコーティングを行う製造方法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、上記各特許文献に記載の製造方法では、製造された触媒層が通気孔の開口径が狭くなったり、触媒担体基材の細孔が閉塞するという問題があった。具体的には、コーティングスラリーが塗布された触媒担体基材からの過剰なコーティングスラリーの除去が触媒担体基材の両端部に一度に強力な圧力差を付与することで行われており、このような場合には、コーティングスラリーを構成する粒子が触媒担体基材の細孔内で不均一に分布することとなり、乾燥・焼成したときに触媒層の通気孔を閉塞するようになる。
【０００８】
また、触媒担体基材の細孔が小さいため、コーティングスラリーを構成する粒子の粒径が大きくなると、得られる触媒層の通気孔が閉塞されることとなる。さらに、コーティングスラリーを構成する粒子の粒径が大きくなると、触媒担体基材の細孔の内部にコーティングスラリーが分布しなくなり、触媒担体基材の表面に触媒層が形成されることとなる。すなわち、触媒担体基材の表面に触媒層が形成され、この触媒層が触媒担体基材の細孔を閉塞し、フィルタ触媒として十分な通気性が確保されなくなる。通気性が確保されなくなると、圧損が高くなりエンジンに負担がかかるようになる。
【特許文献１】特開平９−１７３８６６号公報
【特許文献２】特開平９−２２０４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、触媒層による通気孔の閉塞が抑制されたフィルタ触媒を製造することができるフィルタ触媒の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明者らはフィルタ触媒の製造方法について検討を重ねた結果、触媒層を形成するためのコーティングスラリーを触媒担体基材に塗布した後に過剰なコーティングスラリーを取り除くときに圧力差による吸引を繰り返すことで触媒担体基材の細孔内にも均一にコーティングスラリーをコートできることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明のフィルタ触媒の製造方法は、無機酸化物粉末を分散したコーティングスラリーを調製し、コーティングスラリーを軸方向にのびる複数のセルを有する多孔質の触媒担体基材に塗布する工程と、コーティングスラリーが塗布された触媒担体基材から過剰なコーティングスラリーを除去する工程と、コーティングスラリーを乾燥・焼成する工程と、を有するフィルタ触媒の製造方法において、過剰なコーティングスラリーの除去が、触媒担体基材の軸方向の一方の端部と他方の端部との間に圧力差を付与した状態で保持する工程と、触媒担体基材の一方の端部と他方の端部とを同じ圧力状態で保持する工程と、を繰り返し施すことで行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフィルタ触媒の製造方法は、触媒担体基材の表面に均一にコーティングスラリーを塗布することができる。これにより、触媒担体基材の表面上に均一な厚さの担持層および触媒層を形成できる。この結果、本発明の製造方法により製造されたフィルタ触媒は、十分な通気性が確保され、圧損の上昇を生じさせなくなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のフィルタ触媒の製造方法は、無機酸化物粉末を分散したコーティングスラリーを調製し、コーティングスラリーを軸方向にのびる複数のセルを有する多孔質の触媒担体基材に塗布する工程と、コーティングスラリーが塗布された触媒担体基材から過剰なコーティングスラリーを除去する工程と、コーティングスラリーを乾燥・焼成する工程と、を有する。本発明の製造方法は、多孔質の触媒担体基材の表面上に担持層が形成されこの担持層に触媒金属が担持されてなる触媒層が形成されたフィルタ触媒を製造することができる。
【００１４】
本発明の製造方法は、過剰なコーティングスラリーの除去が、触媒担体基材の軸方向の一方の端部と他方の端部との間に圧力差を付与した状態で保持する工程と、触媒担体基材の一方の端部と他方の端部とを同じ圧力状態で保持する工程と、を繰り返し施すことで行われる。すなわち、過剰なコーティングスラリーの除去を、圧力差を用いた吸引を繰り返し行うことで、コーティングスラリーが触媒担体基材の細孔の内部にも塗布されることとなる。そして、その後の工程で、乾燥焼成されることで、触媒担体基材の表面に均一な厚さで触媒層を形成できるようになる。
【００１５】
触媒担体基材の軸方向の一方の端部と他方の端部との間に圧力差を付与した状態とは、触媒担体基材の軸方向にのびる複数のセルの両端部に圧力差が生じさせた状態を示すものである。この圧力差により圧力の高い端部側から低い端部側に向かってコーティングスラリーが吸引される。なお、圧力差は、相対的な圧力差であり、両端部の圧力が大気圧より高くても、低くても何ら問題はない。好ましくは、一方の端部は大気圧に、他方の端部は大気圧から減圧したことが好ましい。
【００１６】
触媒担体基材の両端部に圧力差を付与した状態で保持する工程において、触媒担体基材の両端部に付与される圧力差は、１ＫＰａ以上であることが好ましい。すなわち、圧力の高い側の端部の圧力と低い側の端部の圧力との差が１ＫＰａ以上であることが好ましい。圧力差が１ＫＰａ未満となると圧力差が小さく、コーティングスラリーの吸引に時間がかかるようになる。また、圧力差の上限は特に限定されないが、過剰に大きくなると、コーティングにより得られる無機酸化物の偏析の原因となる。好ましくは１００ＫＰａ以下である。
【００１７】
コーティングスラリーに分散した無機酸化物粉末は、粒径累積分布の７０％粒径値（Ｄ７０）が１μｍ以下であることが好ましい。Ｄ７０が１μｍ以下とコーティングスラリーを構成する無機酸化物粉末の粒径を規制することで、触媒層の細孔径を規制することができる。すなわち、小さな粒径の無機酸化物粉末からなるコーティングスラリーは、触媒担体基材の細孔の内部にまで分布するため、触媒担体基材の表面に均一な厚さで塗布されるようになる。本発明において無機酸化物粉末の粒径分布は、粒度分布測定装置を用いて得られる。
【００１８】
本発明の製造方法は、触媒担体基材に塗布されたコーティングスラリーから過剰なコーティングスラリーの除去を上記工程を繰り返して行う以外は、従来のフィルタ触媒の製造方法と同様にして製造することができる。
【００１９】
コーティングスラリーを構成する無機酸化物としては、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＣｅＯ2などの遷移金属酸化物、希土類元素酸化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物やこれらの複合酸化物の一種以上をあげることができる。
【００２０】
本発明の製造方法は、触媒金属を担持させる工程を有する。触媒金属は、フィルタ触媒において捕捉したパティキュレートを燃焼する物質である。触媒金属としては、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ａｇ，Ａｕ等の貴金属の少なくとも一種をあげることができる。触媒金属の担持は、触媒金属溶液を調製し、この溶液に上記各工程を施して製造された表面上に担持層が形成された触媒担体基材を浸漬し、乾燥焼成する方法や、コーティングスラリーに触媒金属を分散させて担持層とともに触媒層を形成する方法などの方法で担持することができる。
【００２１】
本発明の製造方法において、コーティングスラリーのコート量は、触媒担体基材の（見かけの）容積１リットルあたりのコート量（酸化物粒子換算）が、５０〜１５０ｇであることが好ましい。コーティングスラリーのコート量は、コーティングの前後の重量から求めた。
【００２２】
触媒担体基材は、触媒層がその表面に形成されるものであり、触媒層を形成したときに所望の細孔径の細孔を形成できる基材であれば特に限定されるものではない。触媒担体基材は、２０μｍ以上の細孔径の細孔を４０％以上の気孔率で有することが好ましく、さらに１０μｍ以上の細孔径の細孔を５０％以上の気孔率で有することが好ましい。なお、触媒担体基材の細孔の細孔径の上限は、特に限定されるものではないが、過剰に大きくなると触媒層に所望の大きさの細孔径を形成することが困難になる。
【００２３】
また、触媒担体基材は、従来のフィルタ触媒において触媒担体基材として用いられている基材を用いることができる。たとえば、コーディエライト、ＳｉＣ、その他の耐熱性のセラミックスよりなるウォールフローＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）、セラミックスフォームフィルタ、メタル不織布ＤＰＦを用いることができる。より好ましくは、コーディエライト製のウォールフローＤＰＦである。
【００２４】
コーティングスラリーの触媒担体基材の表面への塗布は、コーティングスラリーに触媒担体基材を浸漬する方法、軸方向の端部からコーティングスラリーを注入する方法等の方法を用いて行うことができる。
【００２５】
コーティングスラリーが塗布された触媒担体基材からの過剰なコーティングスラリーの除去は、触媒担体基材の両端部に圧力差を付与できる装置を用いて付与する。すなわち、少なくとも触媒担体基材の端部の少なくとも一方の圧力を変化させることができる装置を用いて過剰なコーティングスラリーの除去が行われる。
【００２６】
過剰なコーティングスラリーの除去時に、触媒担体基材の両端に圧力差を付与して保持する保持時間および圧力差を付与せずに保持する保持時間は、特に限定されるものではない。好ましくは、それぞれ５〜１８０秒であり、より好ましくは、５〜３０秒である。
【００２７】
過剰なコーティングスラリーの除去された触媒担体基材は、乾燥した後に焼成することで担持層あるいは触媒層が形成できる。コーティングスラリーの乾燥は、焼成したときにコーティングスラリーの水分（あるいは分散媒）がスラリーが塗布されてなる塗布層を損傷を生じさせないようになされる。焼成は、触媒担体基材の表面のコーティングスラリーが多孔質の酸化物層（担持層あるいは触媒層）を形成できる温度および時間で行われる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００２９】
本発明の実施例としてフィルタ触媒の製造を行った。
【００３０】
（実施例１）
まず、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末１５００ｇ、水２０００ｇを秤量し、アルミナ粉末を水に投入、攪拌して分散させ、湿式ミリングを施してスラリーを調製した。なお、アルミナ粉末の粒径累積分布の７０％粒径値（Ｄ７０）は、０．９μｍであった。本発明の実施例においてＤ７０の測定は、粒度分布測定装置（堀場製作所製、商品名：ＬＡ５００）を用いて行われた。粒度分布測定装置による測定は、純水約３００ｍｌ中に０．１ｇの試料を懸濁させた懸濁液を調製し、この懸濁液に超音波を１０分間照射して測定試料を十分に分散させた後に行われた。
【００３１】
つづいて、コーティングスラリーを触媒担体基材にコーティングした。触媒担体基材１は、厚さが３００μｍのセル壁で区画されたセルを４８セル／ｃｍ2（約３００セル／ｉｎｃｈ2）で軸方向に有する略円柱状の見かけの容積が２リットルのコーディエライト製の触媒担体基材（デンソー製）である。この触媒担体基材は、２０μｍ以上の細孔径の細孔を４０％以上の気孔率で有している。この触媒担体基材１は、各セルの両端部に形成された２つの開口部のうち１つは、封止材２によって交互に封止されている。つまり、多数あるセルのうち、約半数のものは一方の端面において開口し、残りのものは他方の端面において開口している。触媒担体基材１の端面において、封止されたセル２と開口したセル３とが交互に並んでいる。従って、触媒担体基材１の端面は、市松模様状になっている。触媒担体基材１を図１に示した。
【００３２】
コーティングスラリーの触媒担体基材へのコーティングは、コーティングスラリー中に触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に過剰なコーティングスラリーを除去した後に、乾燥、焼成することで行われた。なお、本実施例において過剰なコーティングスラリーの除去は、両端の圧力差が１０ＫＰａとなるようにした状態で５〜３０秒間保持してコーティングスラリーを吸引し、その後、他方の端部側を常圧に戻し５〜３０秒間保持する圧力変動を繰り返すことでなされた。この圧力変動は、触媒担体基材にコートされたコーティングスラリーが所定の重量となるまで繰り返された。なお、本実施例の製造時における圧力変動は、両端部のそれぞれの端部側からスラリーの吸引を行ったため２回であった。また、焼成は、５００℃で１時間加熱することで行われた。
【００３３】
コーティングされた触媒担体基材の重さを測定したところ、触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり１５０ｇの担持量でアルミナが担持された。
【００３４】
そして、１．５ｇ／ＬでＰｔを含むＰｔ硝酸塩水溶液を調製し、スラリーがコートされた触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に乾燥した。乾燥は、３５０℃で１時間加熱することで行われた。触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり３ｇの担持量でＰｔが担持された。このＰｔは、触媒成分としてパティキュレートの燃焼をおこなう。
【００３５】
そして、５０ｇ／ＬでＢａを含むＢａ酢酸塩水溶液を調製し、スラリーがコートされた触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に乾燥、焼成した。焼成は、５００℃で１時間加熱することで行われた。触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり１３．７ｇ（０．１ｍｏｌ）の担持量でＢａが担持された。なお、このＢａは、フィルタ触媒においてはＮＯｘ吸蔵成分としてはたらく。
【００３６】
以上の手順により、実施例１のフィルタ触媒が製造された。
【００３７】
（実施例２）
過剰なコーティングスラリーの除去時に触媒担体基材に付与される圧力が異なる以外は、実施例１と同様にして本実施例のフィルタ触媒を製造した。
【００３８】
まず、アルミナ粉末１５００ｇ、水２０００ｇを秤量し、アルミナ粉末を水に投入、攪拌して分散させ、湿式ミリングを施してスラリーを調製した。なお、アルミナ粉末の粒径累積分布の７０％粒径値（Ｄ７０）は、０．９μｍであった。
【００３９】
コーティングスラリーを実施例１において用いられたものと同じ触媒担体基材にコーティングした。コーティングスラリーの触媒担体基材へのコーティングは、コーティングスラリー中に触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に過剰なコーティングスラリーを除去した後に、乾燥、焼成することで行われた。なお、本実施例において過剰なコーティングスラリーの除去は、一方の端部側を開放した状態で他方の端部側を１．５ａｔｍに加圧した状態で５〜３０秒間保持してコーティングスラリーを吐出し、その後、他方の端部側を常圧に戻し５〜３０秒間保持する圧力変動を繰り返すことでなされた。この圧力変動は、触媒担体基材にコートされたコーティングスラリーが所定の重量となるまで繰り返された。なお、本実施例の製造時には、圧力変動は３回であった。また、焼成は、５００℃で１時間加熱することで行われた。
【００４０】
コーティングされた触媒担体基材の重さを測定したところ、コーティングスラリーのコート前の重さより３００ｇ増加していた。すなわち、触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり１５０ｇの担持量でアルミナが担持された。
【００４１】
そして、１．５ｇ／ＬでＰｔを含むＰｔ硝酸塩水溶液を調製し、スラリーがコートされた触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に乾燥した。乾燥は、３５０℃で１時間加熱することで行われた。触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり３ｇの担持量でＰｔが担持された。このＰｔは、触媒成分としてパティキュレートの燃焼をおこなう。
【００４２】
そして、５０ｇ／ＬでＢａを含むＢａ酢酸塩水溶液を調製し、スラリーがコートされた触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に乾燥、焼成した。焼成は、５００℃で１時間加熱することで行われた。触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり１３．７ｇ（０．１ｍｏｌ）の担持量でＢａが担持された。なお、このＢａは、フィルタ触媒においてはＮＯｘ吸蔵成分としてはたらく。
【００４３】
以上の手順により、実施例２のフィルタ触媒が製造された。
【００４４】
（比較例１）
過剰なスラリーの除去をエアーブローとした以外は実施例１と同様にして本比較例のフィルタ触媒を製造した。
【００４５】
まず、アルミナ粉末１５００ｇ、水２０００ｇを秤量し、アルミナ粉末を水に投入、攪拌して分散させ、湿式ミリングを施してスラリーを調製した。なお、アルミナ粉末の粒径累積分布の７０％粒径値（Ｄ７０）は、０．９μｍであった。
【００４６】
コーティングスラリーを実施例１において用いられたものと同じ触媒担体基材にコーティングした。コーティングスラリーの触媒担体基材へのコーティングは、コーティングスラリー中に触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に過剰なコーティングスラリーを除去した後に、乾燥、焼成することで行われた。なお、本実施例において過剰なコーティングスラリーの除去は、一方の端部側から加圧したエアーを５ａｔｍで吹き付けることで行われた。このエアーブローは、触媒担体基材にコートされたコーティングスラリーが所定の重量となるまで繰り返された。また、焼成は、５００℃で１時間加熱することで行われた。
【００４７】
コーティングされた触媒担体基材の重さを測定したところ、コーティングスラリーのコート前の重さより３００ｇ増加していた。すなわち、触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり１５０ｇの担持量でアルミナが担持された。
【００４８】
そして、１．５ｇ／ＬでＰｔを含むＰｔ硝酸塩水溶液を調製し、スラリーがコートされた触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に乾燥した。乾燥は、３５０℃で１時間加熱することで行われた。触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり３ｇの担持量でＰｔが担持された。このＰｔは、触媒成分としてパティキュレートの燃焼をおこなう。
【００４９】
そして、５０ｇ／ＬでＢａを含むＢａ酢酸塩水溶液を調製し、スラリーがコートされた触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に乾燥、焼成した。焼成は、５００℃で１時間加熱することで行われた。触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり１３．７ｇ（０．１ｍｏｌ）の担持量でＢａが担持された。なお、このＢａは、フィルタ触媒においてはＮＯｘ吸蔵成分としてはたらく。
【００５０】
以上の手順により、比較例１のフィルタ触媒が製造された。
【００５１】
（比較例２）
本比較例は、コーティングスラリーのアルミナ粉末の粒度が大きい以外は実施例１と同様にして本比較例のフィルタ触媒を製造した。
【００５２】
まず、アルミナ粉末１５００ｇ、水２０００ｇを秤量し、アルミナ粉末を水に投入、攪拌して分散させ、湿式ミリングを施してスラリーを調製した。なお、アルミナ粉末の粒径累積分布の７０％粒径値（Ｄ７０）は、５μｍであった。
【００５３】
コーティングスラリーを実施例１において用いられたものと同じ触媒担体基材にコーティングした。コーティングスラリーの触媒担体基材へのコーティングは、コーティングスラリー中に触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に過剰なコーティングスラリーを除去した後に、乾燥、焼成することで行われた。なお、本実施例において過剰なコーティングスラリーの除去は、両端の圧力差が１０ＫＰａとなるようにした状態で５〜３０秒間保持してコーティングスラリーを吸引し、その後、他方の端部側を常圧に戻し５〜３０秒間保持する圧力変動を繰り返すことでなされた。この圧力変動は、触媒担体基材にコートされたコーティングスラリーが所定の重量となるまで繰り返された。なお、本比較例の製造時には、圧力変動は５回であった。また、焼成は、５００℃で１時間加熱することで行われた。
【００５４】
コーティングされた触媒担体基材の重さを測定したところ、コーティングスラリーのコート前の重さより３００ｇ増加していた。すなわち、触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり１５０ｇの担持量でアルミナが担持された。
【００５５】
そして、１．５ｇ／ＬでＰｔを含むＰｔ硝酸塩水溶液を調製し、スラリーがコートされた触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に乾燥した。乾燥は、３５０℃で１時間加熱することで行われた。触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり３ｇの担持量でＰｔが担持された。このＰｔは、触媒成分としてパティキュレートの燃焼をおこなう。
【００５６】
そして、５０ｇ／ＬでＢａを含むＢａ酢酸塩水溶液を調製し、スラリーがコートされた触媒担体基材を浸漬し、引き出した後に乾燥、焼成した。焼成は、５００℃で１時間加熱することで行われた。触媒担体基材の見かけの容積１リットルあたり１３．７ｇ（０．１ｍｏｌ）の担持量でＢａが担持された。なお、このＢａは、フィルタ触媒においてはＮＯｘ吸蔵成分としてはたらく。
【００５７】
以上の手順により、比較例２のフィルタ触媒が製造された。
【００５８】
（評価）
実施例および比較例のフィルタ触媒の細孔構造を水銀ポロシメータ（島津製作所製、商品名：オートポアー９２００）を用いて測定した。測定結果を表１に示した。なお、細孔構造の測定における水銀ポロシメータの操作は、０〜２００ＭＰａの間で水銀圧入圧力を上昇させていくことで行われた。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
表１において示された実施例および比較例のフィルタ触媒の気孔率を２０μｍ以下と２０μｍ以上で分け、図２および３に示した。図２には１〜２０μｍの細孔径の気孔率を、図３には２０〜７０μｍの細孔径の気孔率を示した。
【００６１】
表１および両図から、各実施例のフィルタ触媒は１〜２０μｍの径の細孔が多く存在し、２０〜７０μｍの径の細孔が少ないことがわかる。
【００６２】
具体的には、各実施例のフィルタ触媒は、図４に示したように、触媒担体基材の細孔の大きさによらずに、細孔の内部にまで均一な厚さの触媒層が形成されている。これにより、触媒担体基材の１〜２０μｍの径の細孔は触媒層により細孔径が小さくなり、触媒担体基材の２０μｍ以上の径の細孔は触媒層により細孔径が小さくなり２０μｍ以下の径の細孔となった。
【００６３】
これに対して、各比較例のフィルタ触媒は、１〜２０μｍの径の細孔が少なく、かつ２０〜７０μｍの径の細孔が多く存在している。
【００６４】
具体的には、比較例１のフィルタ触媒は、図５に示したように、触媒担体基材の１〜２０μｍの径の細孔は触媒層により細孔が閉塞し、触媒担体基材の２０μｍ以上の径の細孔は触媒層が薄く２０μｍ以上の径の細孔として残存した。さらに、比較例２のフィルタ触媒は、図６に示したように、触媒担体基材の１〜２０μｍの径の細孔はその開口部に形成された触媒層により細孔が閉塞し、触媒担体基材の２０μｍ以上の径の細孔はその開口部に触媒層が存在するが２０μｍ以上の径の細孔として残存した。なお、図５および図６は、図４のセル壁の拡大断面図と同じ断面を示した図である。
【００６５】
（圧損の測定）
つづいて、実施例および比較例のフィルタ触媒の圧損の測定を行った。
【００６６】
まず、排気量が２リットルの加給式直噴ディーゼルエンジンを有する車両の排気系に（圧損を測定される）フィルタ触媒を設置した。このとき、排気系のフィルタ触媒の前後には圧力センサが取り付けられている。そして、２０００ｒｐｍの回転数でトルクが３０Ｎ・ｍの定常運転を２時間行った。この条件におけるパティキュレートの堆積量はフィルタ触媒の見かけの堆積１リットルあたり３ｇである。２時間後、すなわちフィルタ触媒の見かけの体積１リットルあたり３ｇのパティキュレートが堆積した時点での圧損を測定し、測定結果を図７に示した。なお、圧損は、フィルタ触媒の前後の二つの圧力センサにおいて測定された圧力の差から求めた。
【００６７】
図７より、各実施例のフィルタ触媒は、各比較例のフィルタ触媒と比較して圧損が低くなっていることが確認された。すなわち、各実施例のフィルタ触媒は、細孔が連続してなる排気ガスが通過する連通孔が残存している。これに対して、各比較例のフィルタ触媒は、連通孔が触媒層により閉塞し、さらに堆積したパティキュレートが連通孔を閉塞させて圧損を上昇させている。
【００６８】
この圧損の測定結果とフィルタ触媒の細孔の細孔径ごとの気孔率との関係を表２および図８に示した。
【００６９】
【表２】
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【００７０】
図８に示したように、全ての細孔の気孔率がわずかに上昇しても、フィルタ触媒の圧損が大幅に上昇している。すなわち、フィルタ触媒の全体の気孔率と圧損とは相関関係を有していないことがわかる。
【００７１】
そして、フィルタ触媒の２０〜７０μｍの径の細孔の気孔率および７０〜２００μｍの径の細孔の気孔率が上昇し、かつ１〜２０μｍの径の細孔の気孔率が減少するにつれて圧損が高くなっている。すなわち、２０μｍ以上の径の細孔の気孔率が上昇し２０μｍ未満の径の細孔の気孔率が減少することで圧損が上昇しており、２０μｍ未満の径の細孔の気孔率と圧損とが相関関係を有していることがわかる。すなわち、実施例１および２のフィルタ触媒は、１〜２０μｍの径の細孔が存在していることから、触媒担体基材の細孔内の表面にも触媒層が形成されたことがわかる。すなわち、触媒担体基材の細孔内も含む表面にコーティングスラリーを均一な厚さでコートできていることがわかる。この結果、触媒担体基材の細孔が閉塞されずに通気性が十分に確保されたフィルタ触媒となっている。
【００７２】
各実施例のフィルタ触媒は、パティキュレートの堆積による圧損の上昇が小さいことから、ディーゼルエンジンに高い負荷をかけることなくパティキュレートを捕捉することができる。このため、より多くの量のパティキュレートを捕捉、処理できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】触媒担体基材の端面を示した上面図である。
【図２】１〜２０μｍの細孔径の気孔率を示したグラフである。
【図３】２０〜７０μｍの細孔径の気孔率を示したグラフである。
【図４】実施例１のフィルタ触媒の拡大断面図である。
【図５】比較例１のフィルタ触媒の拡大断面図である。
【図６】比較例２のフィルタ触媒の拡大断面図である。
【図７】実施例および比較例のフィルタ触媒の圧損の測定結果を示したグラフである。
【図８】実施例および比較例のフィルタ触媒の細孔と圧損との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１…触媒担体基材
２…封止されたセル
３…開口したセル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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