(57)【要約】      （修正有）【課題】低コスト化を図ることができ、燃焼温度を比較的低温化することができる、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ）を燃焼させるためのＰＭ燃焼触媒の提供。【解決手段】酸化セリウムを担持した酸化チタン等のセリウム及びチタンを含有する耐熱性酸化物を触媒とする。該耐熱性酸化物は、セリウムの含有量を、耐熱性酸化物の総量に対して０．１〜１５質量％の酸化セリウムを担持した酸化チタンであるＰＭ燃焼触媒。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を燃焼させるための粒子状物質燃焼触媒であって、
セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物からなり、
セリウムの含有量が、耐熱性酸化物の総量に対して、０．１質量％以上１５質量％以下である
ことを特徴とする、粒子状物質燃焼触媒。
【請求項２】
セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物が、
酸化セリウムを担持した酸化チタンであることを特徴とする、請求項１に記載の粒子状物質燃焼触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質燃焼触媒に関し、詳しくは、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を燃焼させるための粒子状物質燃焼触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスには、煤、ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction：可溶性炭化水素）、サルフェートなどが含まれる粒子状物質（Particulate Matter（以下、ＰＭと称する場合がある。））が含有されている。
【０００３】
このようなＰＭは大気汚染を惹起するため、ディーゼルエンジンの使用においては、排ガス中のＰＭをフィルターなどにより捕集し、燃料を噴射してＰＭを燃焼（浄化）させることが要求されている。
【０００４】
また、近年では、浄化時に使用する燃料の節約などの観点から、ＰＭ燃焼温度を低下させることが要求されており、そのため、ＰＭを捕集するためのフィルターに、ＰＭ燃焼触媒を塗布することが検討されている。そのような触媒として、具体的には、ＴｉＯ２上にＡｇが担持されている排ガス浄化触媒が、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７５７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、特許文献１に記載の排ガス浄化触媒には、Ａｇが用いられているため、比較的高価である。そのため、低コスト化の観点から、Ａｇなどの比較的高価な金属を含有していないＰＭ燃焼触媒が要求されている。
【０００７】
この点、例えば、特許文献１に記載のＡｇが担持されているＴｉＯ２から、Ａｇを取り除き、ＴｉＯ２のみをＰＭ燃焼触媒として用いることも検討されるが、そのような場合には、ＰＭ燃焼温度が比較的高くなるという不具合がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、低コスト化を図ることができるとともに、ＰＭ燃焼温度を比較的低温化することができる粒子状物質燃焼触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の粒子状物質燃焼触媒は、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を燃焼させるための粒子状物質燃焼触媒であって、セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物からなり、セリウムの含有量が、耐熱性酸化物の総量に対して、０．１質量％以上１５質量％以下であることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の粒子状物質燃焼触媒では、セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物が、酸化セリウムを担持した酸化チタンであることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の粒子状物質燃焼触媒は、セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物からなり、Ａｇなどの比較的高価な金属を含有していないため、低コスト性に優れる。
【００１２】
また、本発明の粒子状物質燃焼触媒では、セリウムの含有量が、耐熱性酸化物の総量に対して、０．１質量％以上１５質量％以下であるため、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を比較的低温において燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、各実施例および各比較例の粒子状物質燃焼触媒の粒子状物質燃焼試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の粒子状物質燃焼触媒は、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ）を燃焼させるための触媒であって、セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物からなる。
【００１５】
セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物としては、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）を担持した酸化チタン（二酸化チタン、ＴｉＯ２）が挙げられる。
【００１６】
酸化チタンとしては、特に制限されず、例えば、アナターゼ型結晶質酸化チタン、ルチル型結晶質酸化チタン、ブルッカイト型結晶質酸化チタンなど、公知の酸化チタンが挙げられる。
【００１７】
これら酸化チタンは、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００１８】
酸化チタンにセリウム酸化物を担持させるには、特に制限されず、公知の方法を用いることができる。
【００１９】
より具体的には、例えば、まず、セリウムを含む塩の溶液を調製し、この含塩溶液を酸化チタンに含浸させた後、必要により乾燥させ、焼成する。
【００２０】
セリウムを含む塩としては、セリウムの、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、りん酸塩などの無機塩、例えば、酢酸塩、しゅう酸塩などの有機酸塩などが挙げられる。
【００２１】
セリウムを含む塩の溶液は、例えば、上記の塩を、所定の化学量論比となるような割合で水に加えて、攪拌混合することにより調製することができる。
【００２２】
セリウムを含む塩の溶液として、実用的には、例えば、硝酸セリウム溶液（硝酸セリウム・６水和物の水溶液など）、塩化セリウム溶液などが挙げられる。
【００２３】
そして、このようなセリウムを含む塩の溶液の使用量やセリウム濃度（セリウム含有量）を調整することにより、粒子状物質燃焼触媒におけるセリウムの担持濃度を、調整することができる。
【００２４】
また、酸化チタンに、セリウムを含む塩の溶液を含浸させた後の焼成温度は、例えば、３５０〜１０００℃、好ましくは、４００〜８００℃であり、焼成時間が、例えば、０．５〜５時間、好ましくは、０．５〜３時間である。
【００２５】
これにより、酸化セリウムを担持した酸化チタンが得られる。
【００２６】
また、セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物は、上記のほか、例えば、酸化チタンと酸化セリウムとの混合物として、調製することもできる。
【００２７】
酸化チタンとしては、上記した公知の酸化チタンが挙げられる。
【００２８】
酸化セリウムとしては、特に制限されず、公知の酸化セリウムが挙げられる。
【００２９】
酸化チタンと酸化セリウムとの混合割合は、セリウム（金属換算）の含有割合が後述する範囲となるよう、適宜調整される。
【００３０】
混合方法としては、例えば、乾式混合、湿式混合などが挙げられ、好ましくは、乾式混合が挙げられる。
【００３１】
これにより、酸化セリウムと酸化チタンとの混合物として、セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物を得ることができる。
【００３２】
セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物として、好ましくは、酸化セリウムを担持した酸化チタンが挙げられる。酸化セリウムを担持した酸化チタンによれば、酸化セリウムと酸化チタンとの混合物に比べ、粒子状物質の燃焼温度を、さらに低下させることができる。
【００３３】
そして、セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物において、セリウム（金属換算）の含有量は、耐熱性酸化物の総量（酸化セリウムおよび酸化チタンの合計量）に対して、０．１質量％以上、好ましくは、２質量％以上であり、１５質量％以下、好ましくは、１０質量％以下である。
【００３４】
また、酸化チタンの含有量は、セリウム（金属換算）の含有量を超過しており、耐熱性酸化物の総量（酸化セリウムおよび酸化チタンの合計量）に対して、例えば、８５質量％以上、好ましくは、９０質量％以上であり、例えば、９９．９質量％以下、好ましくは、９８質量％以下である。
【００３５】
なお、セリウムの含有量および酸化チタンの含有量は、セリウムの使用量（すなわち、セリウムを含む塩の溶液の濃度および使用量、酸化セリウムの使用量）と、酸化チタンの使用量とから、算出することができる。
【００３６】
また、セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物として、低コスト性の観点から、好ましくは、貴金属を含有しないセリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物が挙げられ、より好ましくは、セリウム、チタンおよび酸素からなる耐熱性酸化物が挙げられる。
【００３７】
このような粒子状物質燃焼触媒（セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物）は、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を燃焼させるため、ディーゼル微粒子捕集フィルター（Diesel particulate filter、ＤＰＦ）などに備えられる。
【００３８】
これにより、ディーゼル微粒子捕集フィルターにおいて捕集された粒子状物質（ＰＭ）が、粒子状物質燃焼触媒の存在下、燃料の噴射などにより加熱され、燃焼される。
【００３９】
このようなディーゼル微粒子捕集フィルターに用いられる上記の粒子状物質燃焼触媒は、セリウムおよびチタンを含有する耐熱性酸化物からなり、Ａｇなどの比較的高価な金属を含有していないため、低コスト性に優れる。
【００４０】
また、上記の粒子状物質燃焼触媒では、セリウムの含有量が、耐熱性酸化物の総量に対して、０．１質量％以上１５質量％以下であるため、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ）を比較的低温において燃焼させることができる。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。また、以下の説明において特に言及がない限り、「部」および「％」は質量基準である。なお、以下に示す実施例の数値は、実施形態において記載される対応する数値（すなわち、上限値または下限値）に代替することができる。
【００４２】
比較例１
酸化チタン（ＴｉＯ２）を、比較例１の粒子状物質燃焼触媒とした。
【００４３】
実施例１
酸化チタン（ＴｉＯ２）１．８質量部と、酸化セリウム（ＣｅＯ２）０．２質量部とを混合（質量比９：１）し、酸化チタンおよび酸化セリウムの混合物からなる粒子状物質燃焼触媒２．０質量部を得た。
【００４４】
この粉末の、酸化セリウムおよび酸化チタンの総量に対する、セリウム（金属換算）の含有量は、８．１質量％であった。
【００４５】
実施例２
酸化チタン（ＴｉＯ２）１．８４質量部に、硝酸セリウム水溶液（詳しくは、硝酸セリウム・６水和物（セリウム含有量３２．２７質量％）０．５質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３０．５質量部を含浸させ、１１０℃で１昼夜乾燥させた後、電気炉にて、大気中において６５０℃で１時間熱処理（焼成）することにより、酸化セリウムを担持した酸化チタンからなる粒子状物質燃焼触媒２．０質量部を得た。
【００４６】
この粉末の、酸化セリウムおよび酸化チタンの総量に対する、セリウム（金属換算）の含有量は、８．１質量％であった。
【００４７】
実施例３
酸化チタン（ＴｉＯ２）１．９６質量部に、硝酸セリウム水溶液（詳しくは、硝酸セリウム・６水和物（セリウム含有量３２．２７質量％）０．１２質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３０．１質量部を含浸させ、１１０℃で１昼夜乾燥させた後、電気炉にて、大気中において６５０℃で１時間熱処理（焼成）することにより、酸化セリウムを担持した酸化チタンからなる粒子状物質燃焼触媒２．０質量部を得た。
【００４８】
この粉末の、酸化セリウムおよび酸化チタンの総量に対する、セリウム（金属換算）の含有量は、１．９質量％であった。
【００４９】
実施例４
酸化チタン（ＴｉＯ２）１．８質量部に、硝酸セリウム水溶液（詳しくは、硝酸セリウム・６水和物（セリウム含有量３２．２７質量％）０．６２質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３０．６質量部を含浸させ、１１０℃で１時間乾燥させた後、電気炉にて、大気中において６５０℃で１時間熱処理（焼成）することにより、酸化セリウムを担持した酸化チタンからなる粒子状物質燃焼触媒２．１質量部を得た。
【００５０】
この粉末の、酸化セリウムおよび酸化チタンの総量に対する、セリウム（金属換算）の含有量は、９．５質量％であった。
【００５１】
実施例５
酸化チタン（ＴｉＯ２）１．７質量部に、硝酸セリウム水溶液（詳しくは、硝酸セリウム・６水和物（セリウム含有量３２．２７質量％）０．９３質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３０．９質量部を含浸させ、１１０℃で１時間乾燥させた後、電気炉にて、大気中において６５０℃で１時間熱処理（焼成）することにより、酸化セリウムを担持した酸化チタンからなる粒子状物質燃焼触媒２．１質量部を得た。
【００５２】
この粉末の、酸化セリウムおよび酸化チタンの総量に対する、セリウム（金属換算）の含有量は、１４．３質量％であった。
【００５３】
評価
１）粒子状物質燃焼試験
粒子状物質（ＰＭ）としてカーボンブラックを用い、粒子状物質燃焼触媒の存在下におけるカーボンブラックの燃焼開始温度を、以下の方法により測定した。
【００５４】
すなわち、まず、各実施例および各比較例において得られた粒子状物質燃焼触媒０．１ｇと、カーボンブラック０．０２ｇとを乾式（物理）混合し、サンプルを調製した。
【００５５】
次いで、得られたサンプルを示唆熱天秤（示差熱熱重量同時測定装置、ＴＧ−ＤＴＡ、リガク製  ＴＧ８１２０）によって下記条件で加熱し、重量変化の開始温度を測定した。
【００５６】
そして、重量変化の開始温度を、カーボンブラックの燃料開始温度として評価した。
【００５７】
また、粒子状物質燃焼触媒を用いることなく、カーボンブラックのみでも燃焼開始温度を測定した。
【００５８】
（測定条件）
サンプル重量： 
雰囲気条件  ：１０％Ｏ２／９０％Ｎ２、２００ｍＬ／ｍｉｎ流通下
温度条件    ：室温〜８００℃まで１０℃／ｍｉｎで昇温
その結果を、図１に示す。
【図１】
2016049488.tif 000002