JP2009178673A - Exhaust gas cleaning apparatus - Google Patents
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Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化装置に関し、より詳しくは、排ガス中に含有される粒子状物質を酸化して除去する排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device, and more particularly to an exhaust gas purification device that oxidizes and removes particulate matter contained in exhaust gas.
ガソリンエンジンについては、排気の厳しい規制とそれに対処できる技術の進歩とにより、排気中の有害成分は確実に減少している。しかし、ディーゼルエンジンについては、PM(粒子状物質:パティキュレート マター)が含まれていることから、排気浄化のための技術的課題が多く残されている。そこで、近年では、PM、なかでもスート成分を低温から酸化して除去することが可能な排ガス浄化装置の開発が行われてきた。 As for gasoline engines, harmful components in the exhaust are steadily reduced due to strict regulations on exhaust and technological advances that can cope with it. However, since diesel engines contain PM (particulate matter: particulate matter), many technical problems for exhaust purification remain. Therefore, in recent years, exhaust gas purification apparatuses capable of oxidizing and removing PM, particularly soot components, from low temperatures have been developed.
例えば、特開2004−42021号公報(特許文献1)においては、銀(Ag)及び/又はコバルト(Co)で安定化されたセリア(CeO2)を5〜90mol%の範囲のAg当量で有する白金族金属非含有触媒が開示されている。また、特開2006−177346号公報(特許文献2)においては、内燃機関から排出される粒子状物質を捕集可能な基材と、前記基材に含まれ又は前記基材上に存在する、酸性化合物を吸着する酸性化合物吸着手段と、前記酸性化合物吸着手段に吸着した酸性化合物を脱離させる酸性化合物脱離手段とからなり、前記酸性化合物吸着手段がCeとAgを含む組成物である排ガス浄化装置が開示されている。 For example, JP-A-2004-42021 (Patent Document 1) has ceria (CeO 2 ) stabilized with silver (Ag) and / or cobalt (Co) at an Ag equivalent in the range of 5 to 90 mol%. A platinum group metal-free catalyst is disclosed. In JP-A-2006-177346 (Patent Document 2), a base material capable of collecting particulate matter discharged from an internal combustion engine, and included in or present on the base material, An exhaust gas comprising an acidic compound adsorbing means for adsorbing an acidic compound and an acidic compound desorbing means for desorbing the acidic compound adsorbed on the acidic compound adsorbing means, wherein the acidic compound adsorbing means is a composition containing Ce and Ag. A purification device is disclosed.
しかしながら、特許文献1〜2に記載のような従来の排ガス浄化装置においては、硫黄成分に被毒された場合に排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO:還元性ガス)を利用した再生処理を施しても粒子状物質の酸化活性を必ずしも十分に回復させることができなかった。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質を低温の温度領域で効率的に酸化することができ、硫黄被毒後においても排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)を利用した再生処理を施すことで酸化活性を十分に再生させることが可能な排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can efficiently oxidize particulate matter in exhaust gas discharged from an internal combustion engine in a low temperature range, and after sulfur poisoning. The purpose of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of sufficiently regenerating the oxidation activity by applying a regeneration treatment using carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、セリア、チタニア及びジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種を含有する触媒担体並びに該触媒担体に担持された貴金属を備えるCOシフト反応用触媒と、銀を含有する粒子状物質浄化用触媒とを用い、且つ、記排ガスが流通するガス流路の上流側に前記COシフト反応用触媒を配置し、前記ガス流路の下流側に前記粒子状物質浄化用触媒を配置した排ガス浄化装置により、内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質を低温の温度領域で効率的に酸化することができ、硫黄被毒後においても排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO:還元性ガス)を利用した再生処理を施すことで酸化活性を十分に再生させることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors comprise a catalyst support containing at least one selected from the group consisting of ceria, titania and zirconia, and a noble metal supported on the catalyst support. A CO shift reaction catalyst and a particulate matter purification catalyst containing silver, and the CO shift reaction catalyst is disposed upstream of the gas flow path through which the exhaust gas flows, By the exhaust gas purification device in which the particulate matter purification catalyst is arranged on the downstream side, the particulate matter in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine can be efficiently oxidized in a low temperature range, and after sulfur poisoning In addition, it has been found that the oxidation activity can be sufficiently regenerated by performing a regeneration treatment using carbon monoxide (CO: reducing gas) contained in the exhaust gas, and the present invention has been completed. It was.
すなわち、本発明の排ガス浄化装置は、排ガス中に含有される粒子状物質を酸化して除去する排ガス浄化装置であって、
セリア、チタニア及びジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種を含有する触媒担体並びに該触媒担体に担持された貴金属を備えるCOシフト反応用触媒と、銀を含有する粒子状物質浄化用触媒とを備え、且つ、
前記排ガスが流通するガス流路の上流側に前記COシフト反応用触媒が配置され、前記ガス流路の下流側に前記粒子状物質浄化用触媒が配置されていること、
を特徴とするものである。
That is, the exhaust gas purification apparatus of the present invention is an exhaust gas purification apparatus that oxidizes and removes particulate matter contained in exhaust gas,
A catalyst carrier containing at least one selected from the group consisting of ceria, titania and zirconia, a CO shift reaction catalyst comprising a noble metal supported on the catalyst carrier, and a particulate matter purification catalyst containing silver Prepared, and
The CO shift reaction catalyst is disposed upstream of the gas flow path through which the exhaust gas flows, and the particulate matter purification catalyst is disposed downstream of the gas flow path;
It is characterized by.
上記本発明の排ガス浄化装置においては、前記粒子状物質浄化用触媒が、核となる銀粒子と、前記銀粒子の周囲を覆っている平均一次粒径が1〜100nmのセリア微粒子とからなる凝集体を備えることが好ましい。なお、ここにいう「セリア微粒子」とは、CeO2又はCeを含む複合酸化物からなる金属酸化物微粒子をいう。 In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the particulate matter purification catalyst comprises agglomerates comprising silver particles as nuclei and ceria fine particles having an average primary particle diameter of 1 to 100 nm covering the periphery of the silver particles. It is preferable to provide a collection. Here, “ceria fine particles” refer to metal oxide fine particles made of a complex oxide containing CeO 2 or Ce.
また、上記本発明の排ガス浄化装置においては、前記粒子状物質浄化用触媒が、基材と、前記凝集体とを備えることがより好ましく、前記基材が1〜300μmの細孔を有するものであり且つ前記細孔内に前記凝集体の平均粒径の0.5〜50倍の平均厚さを有するコート層が前記凝集体により形成されていることが更に好ましい。 Moreover, in the exhaust gas purification apparatus of the present invention, it is more preferable that the particulate matter purification catalyst includes a base material and the aggregate, and the base material has pores of 1 to 300 μm. More preferably, a coat layer having an average thickness of 0.5 to 50 times the average particle diameter of the aggregate is formed in the pores.
また、上記本発明の排ガス浄化装置においては、前記基材の気孔率が30〜70%であることが好ましい。 Moreover, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the substrate preferably has a porosity of 30 to 70%.
さらに、上記本発明の排ガス浄化装置においては、前記触媒担体がセリアを含有することが好ましく、セリアとアルミナとがnmスケールで分散している混合物を含有することがより好ましい。 Furthermore, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the catalyst carrier preferably contains ceria, and more preferably contains a mixture in which ceria and alumina are dispersed on the nm scale.
なお、本発明の排ガス浄化装置によって内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質を低温の温度領域で効率的に酸化することができ、硫黄被毒後においても排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO:還元性ガス)を利用した再生処理を施すことで酸化活性を十分に再生させることが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明においては、銀(Ag)を含有する粒子状物質浄化用触媒を備えている。このような粒子状物質浄化用触媒によりPMを酸化する機構は以下のような機構であると推察される。すなわち、先ず、Agにより比較的低温でも含酸素物質から酸素が遊離される。次に、遊離されて生成した活性酸素種(O*:例えば酸素イオン)がPMの表面に移動し、そこで表面酸化物が形成される。なお、このような表面酸化物のCとOの結合は、主にC=O、C=C及びC−Oに分類できることが知られている(Applied Catalysis B,50,185−194(2004))。次いで、このようにして形成された表面酸化物が気相の酸素等により酸化される。このようにして、PMの周囲から酸化された部分が除去、縮小されていき、最終的に完全に酸化されて消失させることが可能であると推察される。そして、このようなAgを含有する粒子状物質浄化用触媒によって、比較的低温の温度領域においても粒子状物質を効率的に酸化することが可能となるものと推察される。 In addition, the particulate matter in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine can be efficiently oxidized in the low temperature range by the exhaust gas purification apparatus of the present invention, and carbon monoxide contained in the exhaust gas even after sulfur poisoning The reason why the oxidation activity can be sufficiently regenerated by performing a regeneration process using (CO: reducing gas) is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, in the present invention, a particulate matter purification catalyst containing silver (Ag) is provided. It is assumed that the mechanism for oxidizing PM by such a particulate matter purification catalyst is as follows. That is, first, oxygen is released from the oxygen-containing substance by Ag even at a relatively low temperature. Next, the active oxygen species (O * : for example, oxygen ions) generated by liberation move to the surface of the PM, where a surface oxide is formed. In addition, it is known that the bond of C and O in such a surface oxide can be classified mainly into C═O, C═C, and C—O (Applied Catalysis B, 50, 185-194 (2004)). ). Next, the surface oxide thus formed is oxidized by gas phase oxygen or the like. In this way, it is presumed that the oxidized portion is removed and reduced from the periphery of the PM, and finally it can be completely oxidized and disappear. And, it is presumed that the particulate matter purification catalyst containing Ag can efficiently oxidize the particulate matter even in a relatively low temperature range.
また、一般に、Agを含有する触媒においては、触媒が硫黄成分を含有する排ガスに曝されて多量の硫黄成分が付着した場合に、触媒中の銀と前記硫黄成分とにより硫酸銀が生成される。そして、このような硫酸銀が生成されると、銀の酸素活性種生成性能が低下して触媒の酸化活性が低下してしまう。そのため、銀を含有する触媒においては、一般に、硫黄成分供給が一定量になった段階で触媒に還元性ガスを供給する硫黄再生処理が施される。そして、このような還元性ガスは主としてCOが利用されている。しかしながら、還元性ガスとしてCOを用いた場合には、触媒中で生成された硫酸銀は十分に分解されず、硫黄成分はほとんど脱離しない。そのため、従来のAgを含有する触媒においては、硫黄被毒後に十分に酸化活性を回復させることができなかった。そこで、本発明においては、前記粒子状物質浄化用触媒の上流側に、セリア、チタニア及びジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種を含有する触媒担体並びに該触媒担体に担持された貴金属を備えるCOシフト反応用触媒を備える。このようにCOシフト反応用触媒がガス流路の上流側に配置されると、ガス流路の上流側において排ガス中にH2を添加することが可能となる。すなわち、このようなCOシフト反応用触媒によって、排ガス中のCOとH2O(水蒸気)からCOシフト反応によりH2が生成され(CO+H2O→CO2+H2)、ガス流路の上流側において排ガス中にH2を添加することが可能となる。そのため、ガス流路の下流側に配置された粒子状物質浄化用触媒には、H2が添加された排ガスが接触することとなる。そして、H2は粒子状物質浄化用触媒の中に生成された硫酸銀を効率よく分解することができる還元性ガスであることから、本発明においては、触媒に堆積した硫黄成分を十分に脱離させることが可能となる。従って、本発明の排ガス浄化装置においては、硫黄成分が含有されている排ガスに接触した場合においても、排ガス中のCOを利用してガス流路の上流側でH2を生成し、そのH2により下流側の粒子状物質浄化用触媒の酸化活性を効率よく回復させることが可能であり、十分に高い粒子状物質の酸化活性を保持できるものと本発明者らは推察する。 In general, in a catalyst containing Ag, when the catalyst is exposed to an exhaust gas containing a sulfur component and a large amount of the sulfur component adheres, silver sulfate is generated by the silver in the catalyst and the sulfur component. . And when such silver sulfate is produced | generated, the oxygen active species production | generation performance of silver will fall and the oxidation activity of a catalyst will fall. Therefore, a catalyst containing silver is generally subjected to a sulfur regeneration process for supplying a reducing gas to the catalyst when the supply of the sulfur component reaches a certain amount. Such reducing gas mainly uses CO. However, when CO is used as the reducing gas, the silver sulfate produced in the catalyst is not sufficiently decomposed and the sulfur component is hardly desorbed. Therefore, in the conventional catalyst containing Ag, the oxidation activity could not be sufficiently recovered after sulfur poisoning. Accordingly, in the present invention, a catalyst carrier containing at least one selected from the group consisting of ceria, titania and zirconia and a noble metal supported on the catalyst carrier are provided upstream of the particulate matter purification catalyst. A CO shift reaction catalyst is provided. When the CO shift reaction catalyst is thus arranged on the upstream side of the gas flow path, H 2 can be added to the exhaust gas on the upstream side of the gas flow path. That is, by such a CO shift reaction catalyst, H 2 is generated from CO and H 2 O (water vapor) in the exhaust gas by a CO shift reaction (CO + H 2 O → CO 2 + H 2 ), and upstream of the gas flow path. In this case, H 2 can be added to the exhaust gas. Therefore, the exhaust gas to which H 2 is added comes into contact with the particulate matter purification catalyst arranged on the downstream side of the gas flow path. Since H 2 is a reducing gas capable of efficiently decomposing silver sulfate produced in the particulate matter purification catalyst, in the present invention, the sulfur component deposited on the catalyst is sufficiently removed. Can be separated. Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, even when it comes into contact with the exhaust gas containing the sulfur component, H 2 is generated on the upstream side of the gas flow path using CO in the exhaust gas, and the H 2 Thus, the present inventors speculate that the oxidation activity of the particulate matter purification catalyst on the downstream side can be efficiently recovered and the oxidation activity of the particulate matter can be kept sufficiently high.
本発明によれば、内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質を低温の温度領域で効率的に酸化することができ、硫黄被毒後においても排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO:還元性ガス)を利用した再生処理を施すことで酸化活性を十分に再生させることが可能な排ガス浄化装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, particulate matter in exhaust gas discharged from an internal combustion engine can be efficiently oxidized in a low temperature range, and carbon monoxide (CO :) contained in exhaust gas even after sulfur poisoning. It is possible to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of sufficiently regenerating the oxidation activity by performing a regeneration process using a reducing gas.
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.
本発明の排ガス浄化装置は、排ガス中に含有される粒子状物質を酸化して除去する排ガス浄化装置であって、
セリア、チタニア及びジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種を含有する触媒担体並びに該触媒担体に担持された貴金属を備えるCOシフト反応用触媒と、銀を含有する粒子状物質浄化用触媒とを備え、且つ、
前記排ガスが流通するガス流路の上流側に前記COシフト反応用触媒が配置され、前記ガス流路の下流側に前記粒子状物質浄化用触媒が配置されていること、
を特徴とするものである。
The exhaust gas purification apparatus of the present invention is an exhaust gas purification apparatus that oxidizes and removes particulate matter contained in exhaust gas,
A catalyst carrier containing at least one selected from the group consisting of ceria, titania and zirconia, a CO shift reaction catalyst comprising a noble metal supported on the catalyst carrier, and a particulate matter purification catalyst containing silver Prepared, and
The CO shift reaction catalyst is disposed upstream of the gas flow path through which the exhaust gas flows, and the particulate matter purification catalyst is disposed downstream of the gas flow path;
It is characterized by.
先ず、本発明にかかるCOシフト反応用触媒について説明する。このようなCOシフト反応用触媒は、セリア、チタニア及びジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種を含有する触媒担体と、前記触媒担体に担持された貴金属を備える。このようなCOシフト反応用触媒はCOシフト反応に対する活性が十分に高い。なお、このようなCOシフト反応用触媒によって十分に高いCOシフト反応活性が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、セリア、チタニア及びジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種を含有する触媒担体は、親水性が高く、水蒸気(H2O)の吸着性が高い。また、前記触媒担体に担持されている貴金属は、COを吸着し易い。そのため、これらを備える前記COシフト反応用触媒によれば、触媒表面に多くのCOとH2Oとを吸着させることが可能であり、触媒表面でCOとH2Oが反応する確率を向上させることができる。そのため、本発明にかかるCOシフト反応用触媒においては、十分に高いCOシフト反応活性を有するものと本発明者らは推察する。そして、本発明においては、このようなCOシフト反応用触媒をガス流路の上流側に配置することで、下流側に流通する排ガス中に効率よくH2を添加することを可能とし、下流側に配置された前記粒子状物質浄化用触媒の酸化活性を十分に保持することを可能とする。 First, the CO shift reaction catalyst according to the present invention will be described. Such a catalyst for CO shift reaction includes a catalyst support containing at least one selected from the group consisting of ceria, titania and zirconia, and a noble metal supported on the catalyst support. Such a catalyst for CO shift reaction has a sufficiently high activity for the CO shift reaction. The reason why a sufficiently high CO shift reaction activity can be obtained by such a catalyst for CO shift reaction is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, first, a catalyst carrier containing at least one selected from the group consisting of ceria, titania and zirconia has high hydrophilicity and high water vapor (H 2 O) adsorption. Further, the noble metal supported on the catalyst carrier easily adsorbs CO. Therefore, according to the CO shift reaction catalyst comprising these, it is possible to adsorb a large amount of CO and H 2 O on the catalyst surface, and improve the probability that CO and H 2 O react on the catalyst surface. be able to. Therefore, the present inventors speculate that the CO shift reaction catalyst according to the present invention has a sufficiently high CO shift reaction activity. In the present invention, by arranging such a CO shift reaction catalyst on the upstream side of the gas flow path, it is possible to efficiently add H 2 to the exhaust gas flowing downstream, It is possible to sufficiently maintain the oxidation activity of the particulate matter purification catalyst disposed in the column.
また、このような触媒担体としては、セリア、チタニア及びジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種を含有するものであればよく、例えば、セリアの単体、チタニアの単体、ジルコニアの単体、これらの複合酸化物(例えばセリア−ジルコニア複合酸化物等)が挙げられ、中でも、担体中の金属酸化物の熱安定性及び担持される貴金属の粒成長の抑制効果の向上の観点から、セリアを含有するものを用いることが好ましい。 Further, as such a catalyst carrier, any catalyst carrier may be used as long as it contains at least one selected from the group consisting of ceria, titania and zirconia. For example, ceria alone, titania alone, zirconia alone, these Examples include composite oxides (for example, ceria-zirconia composite oxide). Among them, ceria is contained from the viewpoint of improving the thermal stability of the metal oxide in the support and the effect of suppressing the grain growth of the supported noble metal. It is preferable to use one.
また、このような触媒担体においては、セリア、チタニア及びジルコニアの他に、セリア、チタニア及びジルコニアと固溶しない金属酸化物を含有することが好ましい。このような金属酸化物を更に含有させることによって、触媒担体中において、セリア、チタニア及びジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種と、前記金属酸化物とが互いの拡散の障壁となるため、同種の酸化物どうしの凝集が抑制されるばかりか、担持させた貴金属の粒成長も抑制することができる傾向にある。このようなセリア、チタニア及びジルコニアと固溶しない金属酸化物としては特に制限されず、例えば、アルミナ、シリカ等が挙げられ、中でも、担体中の金属酸化物の熱安定性の向上の観点から、アルミナが好ましい。 In addition to ceria, titania and zirconia, such a catalyst carrier preferably contains a metal oxide which does not dissolve in ceria, titania and zirconia. By further containing such a metal oxide, in the catalyst support, at least one selected from the group consisting of ceria, titania and zirconia, and the metal oxide serve as a diffusion barrier between each other, There is a tendency that not only the aggregation of the same kind of oxides is suppressed but also the grain growth of the supported noble metal can be suppressed. Such metal oxides that do not form a solid solution with ceria, titania and zirconia are not particularly limited, and examples thereof include alumina, silica, etc., among others, from the viewpoint of improving the thermal stability of the metal oxide in the carrier. Alumina is preferred.
また、このような触媒担体の中でも、高温に晒された後においてもより高いCOシフト反応活性を発現させることが可能であるという観点から、セリアとアルミナとがnmスケールで分散している混合物(複合酸化物)を含有する触媒担体が好ましい。また、このような混合物においては、セリアとアルミナとがnmスケールで分散されていることが好ましい。このようにしてnmスケールで各粒子が分散された複合酸化物を用いることで、触媒活性をより十分に維持できる傾向にある。また、セリアとアルミナとがnmスケールで分散されている触媒担体としては、例えば、特開2002−211908号公報に記載されているようなセリアとアルミナとがnmスケールで分散した複合酸化物が挙げられる。なお、nmスケールの分散とは、1nm程度の高分解能を有するミクロ分析装置を用いて測定しても、独立した粒子として観察されないレベルの分散状態のことをいう。このようなミクロ分析装置としては、例えば日立製作所(株)製の「HD−2000」などのFE−STEM走査形透過電子顕微鏡を用いてもよい。 Among such catalyst supports, a mixture in which ceria and alumina are dispersed in nm scale from the viewpoint that higher CO shift reaction activity can be expressed even after being exposed to high temperature ( A catalyst carrier containing a composite oxide) is preferred. Moreover, in such a mixture, it is preferable that ceria and alumina are dispersed on the nm scale. By using the composite oxide in which each particle is dispersed on the nm scale in this way, the catalytic activity tends to be more sufficiently maintained. Examples of the catalyst carrier in which ceria and alumina are dispersed in nm scale include, for example, composite oxides in which ceria and alumina are dispersed in nm scale as described in JP-A No. 2002-21908. It is done. Note that nm-scale dispersion refers to a dispersion state at a level that is not observed as independent particles even when measured using a microanalyzer having a high resolution of about 1 nm. As such a microanalyzer, for example, an FE-STEM scanning transmission electron microscope such as “HD-2000” manufactured by Hitachi, Ltd. may be used.
さらに、このような触媒担体の形態は特に制限されないが粉末状であることが好ましい。このような触媒担体が粉末状である場合には、含有されている各金属酸化物の一次粒子の平均粒子径が2〜50nmであることが好ましく、5〜20nmであることがより好ましい。このような平均粒子径が前記下限未満では、担体中の金属酸化物の熱安定性が低下し、粒成長し易くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、担持する貴金属の分散性が低下する傾向にある。 Furthermore, the form of such a catalyst carrier is not particularly limited, but is preferably in the form of a powder. When such a catalyst carrier is in a powder form, the average particle diameter of the primary particles of each metal oxide contained is preferably 2 to 50 nm, and more preferably 5 to 20 nm. If the average particle size is less than the lower limit, the thermal stability of the metal oxide in the support tends to be reduced and the grains tend to grow.On the other hand, if the upper limit is exceeded, the dispersibility of the noble metal to be supported is reduced. It tends to decrease.
また、このような触媒担体の製造方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。このような触媒担体の製造方法の一例として、以下において、セリアとアルミナとがnmスケールで分散されている混合物(複合酸化物)を含有する触媒担体を製造する方法を説明する。 Further, the method for producing such a catalyst carrier is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. As an example of a method for producing such a catalyst carrier, a method for producing a catalyst carrier containing a mixture (composite oxide) in which ceria and alumina are dispersed on the nm scale will be described below.
このような複合酸化物を含有する触媒担体を製造する方法においては、セリウムの化合物と、アルミニウムの化合物とが溶解した水溶液又は水を含む溶液からセリウムの酸化物前駆体及びアルミニウムの酸化物前駆体又はそれらの前駆体の化合物の沈殿を析出させる。また、前記セリウムの化合物又はアルミニウムの化合物としては、特に制限されず、セリウム又はアルミニウムの塩が用いられる。このような塩としては、硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩、酢酸塩などが利用できる。また、沈殿を析出させる方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができ、例えば、アンモニア水等の添加によってpHを調節しながら沈殿を析出させる方法等を採用してもよい。 In a method for producing a catalyst carrier containing such a composite oxide, a cerium oxide precursor and an aluminum oxide precursor are prepared from an aqueous solution or a solution containing water in which a cerium compound and an aluminum compound are dissolved. Alternatively, precipitates of the precursor compounds are deposited. The cerium compound or aluminum compound is not particularly limited, and a cerium or aluminum salt is used. As such salts, sulfates, nitrates, hydrochlorides, acetates and the like can be used. Moreover, the method in particular of depositing precipitation is not restrict | limited, A well-known method can be employ | adopted, For example, you may employ | adopt the method of depositing precipitation, etc., adjusting pH by addition, such as aqueous ammonia.
また、前記触媒担体に担持させる貴金属としては、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)が挙げられ、CO吸着能力が高いという観点から、少なくともPtを用いることが好ましい。このような貴金属の担持量としては特に制限されないが、前記触媒担体100質量部に対して0.05〜30質量部であることが好ましく、0.1〜10質量部であることがより好ましい。このような貴金属の担持量が前記下限未満では十分な触媒活性が得られなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、触媒活性が飽和し、経済性が低下する傾向にある。なお、このような貴金属は1種を単独であるいは2種以上を併用して用いてもよい。また、貴金属を担持する方法としては特に制限されず、例えば、貴金属の塩(例えば、ジニトロジアミン塩)や錯体(例えば、テトラアンミン錯体)を含有する水溶液を前記触媒担体に接触させた後に乾燥し、焼成する方法を採用することができる。 Examples of the noble metal supported on the catalyst carrier include platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), and ruthenium (Ru). From the viewpoint of high CO adsorption capability, at least Pt is preferably used. The amount of such noble metal supported is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 30 parts by mass, and more preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the catalyst carrier. When the amount of the noble metal supported is less than the lower limit, sufficient catalytic activity tends to be not obtained. On the other hand, when the amount exceeds the upper limit, the catalytic activity is saturated and economy tends to be lowered. In addition, you may use such a noble metal individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Further, the method for supporting the noble metal is not particularly limited. For example, the aqueous solution containing a noble metal salt (for example, a dinitrodiamine salt) or a complex (for example, a tetraammine complex) is contacted with the catalyst support and then dried. A method of firing can be employed.
さらに、COシフト反応用触媒の形態としては特に制限されず、ハニカム形状のモノリス触媒、ペレット形状のペレット触媒等の形態とすることができる。ここで用いることが可能なCOシフト反応用の触媒基材も特に制限されず、パティキュレートフィルタ基材(DPF基材)、モノリス状基材、ペレット状基材、プレート状基材等が好適に採用することができる。また、このような触媒基材の材質も特に制限されないが、コーディエライト、炭化ケイ素、ムライト等のセラミックスからなる基材や、クロム及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属からなる基材を好適に採用することができる。なお、このような形態のCOシフト反応用触媒の製造方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、前記触媒担体を前記基材にウォッシュコートした後、前記触媒担体に貴金属を担持する方法等を採用することができる。 Further, the form of the catalyst for CO shift reaction is not particularly limited, and it can be in the form of a honeycomb-shaped monolith catalyst, a pellet-shaped pellet catalyst, or the like. The catalyst substrate for CO shift reaction that can be used here is not particularly limited, and a particulate filter substrate (DPF substrate), a monolith substrate, a pellet substrate, a plate substrate, and the like are preferable. Can be adopted. The material of such a catalyst substrate is not particularly limited, but a substrate made of a ceramic such as cordierite, silicon carbide, mullite, or a substrate made of a metal such as stainless steel including chromium and aluminum is preferably used. Can be adopted. In addition, the manufacturing method of the catalyst for CO shift reaction in such a form is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. For example, after the catalyst carrier is wash-coated on the substrate, the catalyst carrier For example, a method of supporting a noble metal can be employed.
なお、このような触媒基材にCOシフト反応用触媒を担持する場合には、前記触媒担体を触媒基材1Lあたり10〜400g担持することが好ましく、50〜200g担持することが好ましい。前記触媒担体の担持量が前記下限未満では、効率よくCOシフト反応を行うことが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、モノリス状基材等の基材のセル(通気孔)が閉塞され、排ガスの圧力損失が大きくなる傾向にある。さらに、このような触媒基材にCOシフト反応用触媒を担持する場合には、触媒活性と経済性の観点から、前記貴金属を触媒基材1Lあたり0.05〜30g担持することが好ましく、0.1〜10g担持することがより好ましい。 When a catalyst for CO shift reaction is supported on such a catalyst base, it is preferable to support 10 to 400 g, preferably 50 to 200 g, of the catalyst carrier per 1 L of the catalyst base. When the supported amount of the catalyst carrier is less than the lower limit, it tends to be difficult to perform the CO shift reaction efficiently. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the cell (vent hole) of a substrate such as a monolith substrate Is blocked and the pressure loss of the exhaust gas tends to increase. Further, when a catalyst for CO shift reaction is supported on such a catalyst base, it is preferable to support 0.05 to 30 g of the noble metal per liter of the catalyst base from the viewpoint of catalyst activity and economy. It is more preferable to carry 1 to 10 g.
次に、本発明にかかる粒子状物質浄化用触媒について説明する。本発明にかかる粒子状物質浄化用触媒は銀(Ag)を含有する触媒である。このようなAgを含有することで、含酸素物質から酸素を遊離させ酸素活性種を効率良く生成することが可能である。また、このような粒子状物質浄化用触媒としては、金属担体中にAgを含有させ、その金属担体上に、第一金属の酸化物からなる平均一次粒径が1〜400nmの金属酸化物微粒子を更に備えるものが好ましい。 Next, the particulate matter purification catalyst according to the present invention will be described. The particulate matter purifying catalyst according to the present invention is a catalyst containing silver (Ag). By containing such Ag, it is possible to liberate oxygen from the oxygen-containing substance and efficiently generate oxygen active species. In addition, as such a particulate matter purification catalyst, metal oxide fine particles containing Ag in a metal carrier and having an average primary particle size of 1 to 400 nm made of an oxide of a first metal are formed on the metal carrier. Are preferably further provided.
また、このようなAgを含有する金属担体としてはAgを含有するものであればよく特に制限されないが、その金属担体中にAg以外の金属を更に含有していてもよく、例えば、AgとAg以外の金属との合金を利用してもよい。このような金属担体に用いることが可能なAg以外の金属としては、含酸素物質から酸素を遊離させ酸素活性種を効率良く生成するという観点から、Pt、Rh、Pd、Ru、Ir、Os、Au及びCuからなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。また、このような金属担体がAg以外の成分を含有する場合、Agの含有率が0.3質量%以上であることが好ましい。また、このような金属担体中の金属の大きさは、電子状態がメタルとしての性質(例えば酸化物になっていないこと)を維持できるようにある程度大きいことが好ましい。イオン化傾向が小さい金属ほど、金属が小さくてもメタルとしての性質を維持しやすい傾向にある。このようにAgやAg以外の金属がメタルとしての性質を維持することにより、吸着酸素種をより効率的に生成することが可能となる傾向にある。 Further, such a metal carrier containing Ag is not particularly limited as long as it contains Ag, but the metal carrier may further contain a metal other than Ag. For example, Ag and Ag Alloys with other metals may be used. Examples of metals other than Ag that can be used for such metal carriers include Pt, Rh, Pd, Ru, Ir, Os, from the viewpoint of efficiently generating oxygen active species by releasing oxygen from oxygen-containing substances. At least one selected from the group consisting of Au and Cu is preferable. Moreover, when such a metal support | carrier contains components other than Ag, it is preferable that the content rate of Ag is 0.3 mass% or more. Further, the size of the metal in such a metal carrier is preferably large to some extent so that the electronic state can maintain the properties as a metal (for example, it is not an oxide). A metal having a smaller ionization tendency tends to maintain its properties as a metal even if the metal is smaller. Thus, it is in the tendency which can produce | generate adsorption | suction oxygen seed | species more efficiently, when metals other than Ag and Ag maintain the property as a metal.
また、このような金属担体の形状は特に限定されず、膜状であっても粒子状であってもよい。このような金属担体が膜状の場合、その厚さは3nm以上であることが好ましく、コスト低減の観点から3〜1000nmであることがより好ましい。また、このような金属担体が粒子状である場合、その平均一次粒径は7nm以上であることが好ましく、コスト低減の観点から7〜1000nmであることがより好ましい。なお、このような金属担体は、複数の粒子が接触した状態で存在することにより形成されていてもよい。 Further, the shape of such a metal carrier is not particularly limited, and may be a film shape or a particle shape. When such a metal carrier is in the form of a film, the thickness is preferably 3 nm or more, and more preferably 3 to 1000 nm from the viewpoint of cost reduction. Moreover, when such a metal support is a particulate form, the average primary particle size is preferably 7 nm or more, and more preferably 7 to 1000 nm from the viewpoint of cost reduction. Such a metal carrier may be formed by the presence of a plurality of particles in contact with each other.
また、前記第一金属としては、酸素活性種を移動及び/又は貯蔵することが可能な酸素活性種移動材であるという観点から、価数変動可能な金属が好適に用いられる。このような第一金属の酸化物としては、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Zr、Fe、Ti、Al、Mg、Co、Ni、Mn、Cr、Mo、W及びVの酸化物、これらの固溶体、並びにこれらの複合酸化物からなる群から選択される少なくとも一種が好ましく、CeO2、Fe2O3、ZrO2、Y2O3、TiO2、Al2O3、MgO、Co3O4、Pr2O3、Nd2O3、これらの固溶体、及びこれらの複合酸化物からなる群から選択される少なくとも一種がより好ましく、中でもCeO2及びCeを含む複合酸化物が特に好ましい。また、第一金属の酸化物においては、酸素活性種を移動させるためにある程度の欠陥を有するものが好ましい。 In addition, as the first metal, a metal capable of changing its valence is suitably used from the viewpoint of being an oxygen active species transfer material capable of transferring and / or storing oxygen active species. Such first metal oxides include La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, Zr, Fe, Ti, At least one selected from the group consisting of oxides of Al, Mg, Co, Ni, Mn, Cr, Mo, W and V, solid solutions thereof, and composite oxides thereof is preferable. CeO 2 , Fe 2 O 3 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, Co 3 O 4 , Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , a solid solution thereof, and a composite oxide thereof In particular, a composite oxide containing CeO 2 and Ce is particularly preferable. Further, the oxide of the first metal preferably has a certain amount of defects in order to move the oxygen active species.
なお、このようなCeO2又はCeを含む複合酸化物からなる金属酸化物微粒子(以下、単に「セリア微粒子」という。)は、前記金属担体(酸素遊離材)により生成された酸素活性種を移動させることが可能なものであり、触媒中において酸素活性種移動材として機能するものと推察される。このようなセリア微粒子中のCeの酸化物は、その価数変化等を通じて酸素活性種(例えば酸素イオン)を移動することを可能とする。そのため、前記Ag粒子(酸素遊離材)により生成された酸素活性種をセリア微粒子が受け取ると、酸素活性種はセリア微粒子(酸素活性種移動材)を移動して接触しているPMに到達する。このような酸素活性種が移動する経路は、セリア微粒子のバルク内部を通る必要はなく、例えば、前記微粒子の表面を移動できればよい。 It should be noted that such metal oxide fine particles (hereinafter simply referred to as “ceria fine particles”) composed of a complex oxide containing CeO 2 or Ce move oxygen active species generated by the metal carrier (oxygen release material). It is speculated that it functions as an oxygen active species transfer material in the catalyst. Such an oxide of Ce in the ceria fine particles can move oxygen active species (for example, oxygen ions) through its valence change or the like. Therefore, when the ceria fine particles receive the oxygen active species generated by the Ag particles (oxygen release material), the oxygen active species move to the ceria fine particles (oxygen active species transfer material) and reach the contacting PM. Such a route for the oxygen active species to move does not need to pass through the inside of the bulk of the ceria fine particles. For example, the oxygen active species may move on the surface of the fine particles.
また、前記第一金属の酸化物がCeO2又はCeを含む複合酸化物の場合には、酸素活性種の移動度を高めると共に前記セリア微粒子の粗大化をより確実に防止するために、La、Nd、Pr、Sm、Y、Ca、Ti、Fe、Zr及びAlからなる群から選択される少なくとも一種(特に好ましくはLa及び/又はNd)を添加金属として更に含有していることがより好ましい。なお、このような添加成分を前記セリア微粒子に含有させる場合、Ceと添加成分の合計量に対して添加成分の含有量が1〜30mol%程度が好ましく、5〜20mol%程度がより好ましい。 Further, when the oxide of the first metal is a complex oxide containing CeO 2 or Ce, in order to increase the mobility of oxygen active species and more reliably prevent the ceria fine particles from coarsening, La, It is more preferable to further contain at least one selected from the group consisting of Nd, Pr, Sm, Y, Ca, Ti, Fe, Zr and Al (particularly preferably La and / or Nd) as an additional metal. In addition, when such an additional component is contained in the ceria fine particles, the content of the additional component is preferably about 1 to 30 mol%, and more preferably about 5 to 20 mol% with respect to the total amount of Ce and the additional component.
このような第一金属の酸化物からなる金属酸化物微粒子の平均一次粒径は、1〜400nmであることが必要であり、1〜100nmであることがより好ましい。前記金属酸化物微粒子の平均一次粒径が1nm未満では、微粒子の空隙を含酸素物質が通過しにくくなり、前記金属担体における活性酸素種の生成が阻害される。他方、前記金属酸化物微粒子の平均一次粒径が400nmを超えると、微粒子の空隙を粒子状物質が通過し易くなり、金属酸化物微粒子と粒子状物質の接触性が低下し、活性酸素種の粒子状物質への供給が阻害される。 The average primary particle size of the metal oxide fine particles made of such an oxide of the first metal needs to be 1 to 400 nm, and more preferably 1 to 100 nm. When the average primary particle size of the metal oxide fine particles is less than 1 nm, it becomes difficult for oxygen-containing substances to pass through the voids of the fine particles, and the generation of active oxygen species in the metal carrier is inhibited. On the other hand, when the average primary particle size of the metal oxide fine particles exceeds 400 nm, the particulate matter easily passes through the voids of the fine particles, the contact property between the metal oxide fine particles and the particulate matter decreases, and the active oxygen species Supply to particulate matter is hindered.
また、第一金属の酸化物からなる金属酸化物微粒子は、大気中500℃で5時間焼成した後の平均粒径が2〜100nm(より好ましくは10〜50nm)であることが好ましく、また、酸素10容量%及び窒素90容量%からなる雰囲気中800℃で5時間焼成した後の平均粒径が2〜400nm(より好ましくは10〜80nm)であることが好ましい。前記金属酸化物微粒子の上記平均粒径が上記下限未満ではスート等の粒子状物質との接触が阻害される傾向にあり、他方、上記上限を超えると微粒子の空隙を粒子状物質が通過し易くなり、金属酸化物微粒子と粒子状物質の接触性が低下し、活性酸素種の粒子状物質への供給が阻害される傾向にある。 In addition, the metal oxide fine particles made of the oxide of the first metal preferably have an average particle diameter of 2 to 100 nm (more preferably 10 to 50 nm) after being fired at 500 ° C. in the air for 5 hours. It is preferable that the average particle size after baking for 5 hours at 800 ° C. in an atmosphere consisting of 10 volume% oxygen and 90 volume% nitrogen is 2 to 400 nm (more preferably 10 to 80 nm). If the average particle size of the metal oxide fine particles is less than the lower limit, contact with particulate matter such as soot tends to be inhibited. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the particulate matter easily passes through the voids of the fine particles. Therefore, the contact property between the metal oxide fine particles and the particulate matter is lowered, and the supply of the active oxygen species to the particulate matter tends to be hindered.
また、前記金属担体上に配置される前記第一金属の酸化物微粒子からなる層は、微粒子の空隙をO2等の含酸素物質が通過して金属担体に到達可能な構造であることが必要である。このような構造になっているか否かは、電子顕微鏡により確認できるほか、金属担体中の金属に対する露出金属量測定(O2及びH2による酸化還元滴定)によっても確認可能である。 In addition, the layer made of oxide fine particles of the first metal disposed on the metal support must have a structure that allows oxygen-containing substances such as O 2 to pass through the voids of the fine particles and reach the metal support. It is. Whether or not it has such a structure can be confirmed by an electron microscope, or by measuring the amount of exposed metal with respect to the metal in the metal support (oxidation-reduction titration with O 2 and H 2 ).
このような第一金属の酸化物微粒子からなる層の厚さは、特に限定されないが、粒子状物質への活性酸素種の効率的な供給の観点、及び粒子状物質の酸化時に生じた電子の金属担体への効率的な移動の観点から、10μm以下であることが好ましく、400nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることがさらにより好ましく、30nm以下であることが特に好ましく、10nm以下であることがさらに特に好ましい。他方、前記第一金属の酸化物微粒子からなる層の厚さが1nm未満となると、粒子同士が成長して金属担体とO2の接触が阻害されるとともに、活性酸素種の貯蔵量が少なくなるため好ましくない。 The thickness of the layer made of the fine particles of the first metal oxide is not particularly limited. From the viewpoint of efficient supply of active oxygen species to the particulate matter, and the amount of electrons generated during oxidation of the particulate matter. From the viewpoint of efficient transfer to the metal support, it is preferably 10 μm or less, more preferably 400 nm or less, even more preferably 100 nm or less, particularly preferably 30 nm or less, and 10 nm or less. More particularly preferably. On the other hand, when the thickness of the first metal oxide fine particle layer is less than 1 nm, the particles grow to inhibit contact between the metal carrier and O 2 and reduce the amount of active oxygen species stored. Therefore, it is not preferable.
また、本発明にかかる粒子状物質浄化用触媒としては、前記金属担体が粒子状のものである場合、核となる銀粒子(金属担体)と、前記金属担体の周囲を覆っている前記第一金属の酸化物からなる平均一次粒径が1〜100nmの金属酸化物微粒子とからなる凝集体であることが好ましい。なお、このような凝集体中において、銀(Ag)粒子及び金属酸化物微粒子そのものは一次粒子であり、前者が後者により覆われてなる二次粒子を「凝集体(又は一次凝集体)」と称する。また、ここにいう「銀粒子(Ag粒子)」は上述の金属担体が粒子状となったものを示し、Ag以外にも他の金属を含有していてもよい。 Further, as the particulate matter purifying catalyst according to the present invention, when the metal support is in the form of particles, the first silver particle (metal support) serving as a nucleus and the periphery of the metal support are covered. An aggregate composed of metal oxide fine particles having an average primary particle diameter of 1 to 100 nm made of a metal oxide is preferable. In such an aggregate, silver (Ag) particles and metal oxide fine particles themselves are primary particles, and secondary particles formed by the former being covered by the latter are referred to as “aggregates (or primary aggregates)”. Called. Further, the “silver particles (Ag particles)” referred to here indicate particles in which the above-described metal carrier is formed, and may contain other metals in addition to Ag.
また、前記凝集体中の金属酸化物微粒子としては、前述のセリア微粒子がより好ましい。このような凝集体中における前記セリア微粒子の粒径は特に限定されないが、大気中500℃で5時間焼成した後の平均粒径が2〜75nm(より好ましくは8〜20nm、更に好ましくは8〜15nm)であることが好ましく、また、酸素10容量%及び窒素90容量%からなる雰囲気中800℃で5時間焼成した後の平均粒径が8〜100nm(より好ましくは8〜60nm、更に好ましくは8〜40nm)であることが好ましい。前記セリア微粒子の上記平均粒径が上記下限未満ではスート等のPMとの接触が阻害される傾向にあり、他方、上記上限を超えるとAg粒子(酸素遊離材粒子)を覆うことが困難となる傾向にある。 Further, as the metal oxide fine particles in the aggregate, the above-mentioned ceria fine particles are more preferable. The particle size of the ceria fine particles in such an aggregate is not particularly limited, but the average particle size after baking for 5 hours at 500 ° C. in the air is preferably 2 to 75 nm (more preferably 8 to 20 nm, still more preferably 8 to 15 nm), and the average particle size after baking for 5 hours at 800 ° C. in an atmosphere of 10% oxygen and 90% nitrogen by volume is more preferably 8 to 100 nm (more preferably 8 to 60 nm, still more preferably 8 to 40 nm). If the average particle size of the ceria fine particles is less than the lower limit, contact with PM such as soot tends to be inhibited. On the other hand, if the upper limit is exceeded, it is difficult to cover the Ag particles (oxygen free material particles). There is a tendency.
また、このような凝集体中の金属酸化物微粒子が前記セリア粒子である場合には、大気中500℃で5時間焼成した後、並びに、酸素10容量%及び窒素90容量%からなる雰囲気中800℃で5時間焼成した後のいずれにおいても、前記Ag粒子の平均粒径が前記金属酸化物微粒子の平均粒径の1.3倍以上であることが好ましく、2.0倍以上であることがより好ましい。Ag粒子及びセリア微粒子の平均粒径が上記条件を満たさないと、Ag粒子の周囲が十分にセリア微粒子により覆われず、PMや、HC、CO又はNO等の成分を酸化する能力が低下する傾向にある。 Further, when the metal oxide fine particles in the aggregate are the ceria particles, after baking for 5 hours at 500 ° C. in the atmosphere, and in an atmosphere composed of 10 vol% oxygen and 90 vol% nitrogen. In any case after calcination at 5 ° C. for 5 hours, the average particle diameter of the Ag particles is preferably 1.3 times or more, more preferably 2.0 times or more of the average particle diameter of the metal oxide fine particles. More preferred. If the average particle size of Ag particles and ceria fine particles does not satisfy the above conditions, the periphery of the Ag particles is not sufficiently covered with ceria fine particles, and the ability to oxidize components such as PM, HC, CO, or NO tends to decrease. It is in.
また、このような凝集体中のAg粒子と前記セリア微粒子との比率は特に限定されないが、Ag粒子とセリア微粒子との比率(モル比)が4:1〜1:9であることが好ましく、35:65〜60:40であることがより好ましく、40:60〜60:40であることが特に好ましい。Ag粒子の量が上記下限より少ないと、気相から遊離される活性酸素種の量が低下してPMや、HC、CO又はNO等の成分を酸化する能力が低下する傾向にあり、他方、CeO2微粒子の量が上記下限より少ないと、PMや、HC、CO又はNO等の成分に移動できる活性酸素種の量が低下してPMを酸化する能力が低下する傾向にある。そして、上記の比率が40:60〜60:40であると、Ag粒子の周囲をセリア微粒子が覆い易く、且つ、それらの凝集体を形成しない両成分の割合が低下するため特に好ましい。 Further, the ratio of Ag particles to the ceria fine particles in such an aggregate is not particularly limited, but the ratio (molar ratio) of Ag particles to ceria fine particles is preferably 4: 1 to 1: 9. It is more preferable that it is 35: 65-60: 40, and it is especially preferable that it is 40: 60-60: 40. If the amount of Ag particles is less than the above lower limit, the amount of active oxygen species liberated from the gas phase tends to decrease and the ability to oxidize components such as PM, HC, CO or NO tends to decrease, If the amount of CeO 2 fine particles is less than the above lower limit, the amount of active oxygen species that can move to components such as PM, HC, CO, or NO tends to decrease, and the ability to oxidize PM tends to decrease. And it is especially preferable that said ratio is 40: 60-60: 40, since ceria microparticles | fine-particles are easy to cover the circumference | surroundings of Ag particle | grains, and the ratio of both components which do not form those aggregates falls.
また、このような粒子状物質浄化用触媒においては、前記第一金属からなる金属酸化物微粒子の表面に担持されている第二金属超微粒子を更に備えていてもよい。かかる第二金属超微粒子が存在すると、価数変動可能な金属と吸着酸素種と金属超微粒子との間での電荷のやり取りによりさらに吸着酸素種が生成し、さらに被酸化物への吸着酸素種の供給が容易になる傾向にある。 In addition, such a particulate matter purification catalyst may further include second metal ultrafine particles supported on the surface of the metal oxide fine particles made of the first metal. When such second metal ultrafine particles are present, adsorbed oxygen species are further generated by exchange of charges between the metal whose valence is variable, the adsorbed oxygen species, and the metal ultrafine particles, and further the adsorbed oxygen species to the oxide. It tends to be easier to supply.
このような第二金属超微粒子を構成する第二金属としては、Hのイオン化傾向より小さいイオン化傾向を有するもの(例えば、Au,Pt,Pd,Rh,Ru,Ag,Hg,Cu,Bi,Sb,Ir,Os)であることが好ましく、Agのイオン化傾向以下のイオン化傾向を有するもの(貴金属:例えば、Au,Ag,Cu,Pt,Pd,Rh,Ru,Ir,Os)であることがより好ましく、前記金属担体中の金属と同一のものであることが特に好ましい。また、第二金属超微粒子は、1〜1000個の原子からなることが好ましい。 The second metal constituting such second metal ultrafine particles has an ionization tendency smaller than that of H (for example, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Ag, Hg, Cu, Bi, Sb). , Ir, Os), and those having an ionization tendency equal to or less than the ionization tendency of Ag (noble metals: for example, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, Os) are more preferable. It is particularly preferable that the metal is the same as the metal in the metal carrier. Moreover, it is preferable that a 2nd metal ultrafine particle consists of 1-1000 atoms.
このような第二金属超微粒子としては、FE−TEM観察によっても粒子として観察できないものが好ましく、Agの場合には孤立して存在し、価数変動可能な金属との間で電荷をやり取りしてAg2+として検出されるものが例示される。 As such second metal ultrafine particles, those that cannot be observed as particles even by FE-TEM observation are preferable. In the case of Ag, charges are exchanged with a metal that exists in isolation and has a variable valence. What is detected as Ag 2+ is exemplified.
また、このような粒子状物質浄化用触媒においては、HC、CO及びNOの酸化との両立を目的として、通常の含浸法等によりPt、Rh、Pd等の貴金属を更に担持していてもよい。 Further, in such a particulate matter purification catalyst, a noble metal such as Pt, Rh, Pd may be further supported by a normal impregnation method or the like for the purpose of coexistence with oxidation of HC, CO and NO. .
また、このような粒子状物質浄化用触媒の形態としては特に制限されず、例えばハニカム形状に成型した触媒、ペレット形状のペレット触媒等の形態とすることができるが、基材と、前記凝集体とを備えるものがより好ましい。このような基材としては特に制限されず、DPF基材、モノリス状基材、ハニカム状基材、ペレット状基材、プレート状基材、発泡状セラミック基材等が好適に採用される。また、このような基材の材質も特に制限されないが、コージエライト、炭化ケイ素、ムライト等のセラミックスからなる基材や、クロム及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属からなる基材が好適に採用される。 Further, the form of such a particulate matter purification catalyst is not particularly limited, and may be in the form of, for example, a catalyst formed into a honeycomb shape, a pellet-shaped pellet catalyst, or the like. It is more preferable to include Such a substrate is not particularly limited, and a DPF substrate, a monolith substrate, a honeycomb substrate, a pellet substrate, a plate substrate, a foamed ceramic substrate, and the like are suitably employed. Further, the material of such a base material is not particularly limited, but a base material made of a ceramic such as cordierite, silicon carbide, mullite, or a base material made of a metal such as stainless steel including chromium and aluminum is suitably employed. .
また、このような粒子状物質浄化用触媒において、前記基材に付与する凝集体の量は特に制限されず、対象とする内燃機関等に応じてその量を適宜調整することができるが、基材体積1リットルに対して凝集体の量が10〜300g程度となる量が好ましい。 Further, in such a particulate matter purification catalyst, the amount of aggregate to be applied to the substrate is not particularly limited, and the amount can be appropriately adjusted according to the target internal combustion engine or the like. The amount of the aggregate is preferably about 10 to 300 g per 1 liter of material volume.
また、このような粒子状物質浄化用触媒においては、前記基材が1〜300μmの細孔を有するものであり、前記細孔内に前記凝集体の平均粒径の0.5〜50倍の平均厚さを有するコート層が前記凝集体により形成されていることが好ましい。なお、このような粒子状物質浄化用触媒においては、その効果を損なわない限りにおいて、前記凝集体とともに他の成分を更に備えていてもよい。このような他の成分としては、核となるPt、Rh、Pd、Ru、Ir、Os、Au等の金属粒子と、前記金属粒子の周囲を覆っている平均一次粒径が1〜100nmのLa、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd等の金属酸化物微粒子とからなる他の凝集体であってもよい。 In such a particulate matter purification catalyst, the base material has pores of 1 to 300 μm, and 0.5 to 50 times the average particle size of the aggregates in the pores. It is preferable that the coat layer having an average thickness is formed of the aggregate. In addition, such a particulate matter purification catalyst may further include other components together with the aggregate as long as the effect is not impaired. Such other components include core metal particles such as Pt, Rh, Pd, Ru, Ir, Os, Au, and La having an average primary particle size of 1 to 100 nm covering the periphery of the metal particles. , Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd and other aggregates made of metal oxide fine particles may be used.
また、このような粒子状物質浄化用触媒においては、前記基材の気孔率が30〜70%(より好ましくは50〜65%)であることが好ましい。ここにいう「気孔率」とは、基材内部の空洞部分の体積率をいう。また、このような気孔率が前記下限未満では、排ガス中の粒子状物質により閉塞し易くなるとともに前記凝集体のコート層を形成しにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、排ガス中の粒子状物質を捕集しにくくなるとともに基材の強度が低下する傾向にある。 Moreover, in such a particulate matter purification catalyst, the base material preferably has a porosity of 30 to 70% (more preferably 50 to 65%). Here, the “porosity” refers to the volume ratio of the hollow portion inside the substrate. Further, if the porosity is less than the lower limit, it tends to be clogged with particulate matter in the exhaust gas and tends to make it difficult to form the coat layer of the aggregate. On the other hand, if the upper limit is exceeded, It is difficult to collect the particulate matter, and the strength of the base material tends to decrease.
このような粒子状物質浄化用触媒の製造方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。例えば、前記金属担体を形成する方法としては、金属板、めっき、ペースト、蒸着法(例えば、化学蒸着法、物理蒸着法、スパッタ蒸着法)等を用いることにより形成する方法を採用してもよい。また、金属担体の表面上に金属酸化物微粒子の層を形成する方法も特に限定されず、金属酸化物微粒子又はその前駆体の分散液やゾルを用いて被覆(その後必要に応じて焼成)する方法や、蒸着法(例えば、化学蒸着法、物理蒸着法、スパッタ蒸着法)等を用いることにより形成する方法を採用してもよい。以下、本発明の粒子状物質浄化用触媒を製造するための方法の一例として、本発明において好適に用いられる前記凝集体を製造するための方法を説明する。 A method for producing such a particulate matter purification catalyst is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. For example, as a method of forming the metal carrier, a method of forming by using a metal plate, plating, paste, a vapor deposition method (for example, chemical vapor deposition method, physical vapor deposition method, sputter vapor deposition method) or the like may be employed. . Further, the method for forming a layer of metal oxide fine particles on the surface of the metal carrier is not particularly limited, and coating is performed using a dispersion or sol of metal oxide fine particles or a precursor thereof (after that, firing is performed if necessary). You may employ | adopt the method of forming by using a method, a vapor deposition method (For example, a chemical vapor deposition method, a physical vapor deposition method, a sputter vapor deposition method) etc. Hereinafter, as an example of a method for producing the particulate matter purification catalyst of the present invention, a method for producing the agglomerates suitably used in the present invention will be described.
このような凝集体を製造するための好適な方法としては、Agの塩と第一金属の塩とを含有する溶液から、Agの塩に由来するAg粒子が第一金属の塩に由来する第一金属の化合物微粒子により覆われている凝集体前駆体を生成せしめる工程と、得られた凝集体前駆体を焼成することによって、核となるAg粒子と、前記Ag粒子の周囲を覆っている平均一次粒径が1〜100nmの第一金属の酸化物微粒子とからなる凝集体を得る工程とを含む方法が挙げられる
このようなAgや第一金属の塩としては、Agや第一金属の硝酸塩、酢酸塩、塩化物、硫酸塩、亜硫酸塩、無機錯塩等の水溶性の塩が挙げられ、中でも硝酸塩(例えば、硝酸銀や硝酸セリウム)が好適に用いられる。また、Agの塩と第一金属の塩とを含有する溶液を調製するための溶媒としては、特に制限されず、水、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコール等の単独又は混合系溶媒)等の各種溶媒が挙げられるが、水が特に好ましい。
As a suitable method for producing such an aggregate, Ag particles derived from the Ag salt are derived from the solution containing the Ag salt and the first metal salt. A step of generating an aggregate precursor covered with monometallic compound fine particles, and an average particle covering the periphery of the Ag particles by firing the obtained aggregate precursor And a step of obtaining an aggregate comprising primary metal oxide fine particles having a primary particle diameter of 1 to 100 nm. Examples of such Ag and first metal salts include Ag and first metal nitrates. , Acetates, chlorides, sulfates, sulfites, inorganic complex salts, and the like, and nitrates (for example, silver nitrate and cerium nitrate) are preferably used. Further, the solvent for preparing the solution containing the salt of Ag and the salt of the first metal is not particularly limited, and water, alcohol (for example, methanol, ethanol, ethylene glycol alone or a mixed solvent) Among them, water is particularly preferable.
なお、Agの塩と第一金属の塩との配合量(仕込み量)は、得られるAg粒子と第一金属の酸化物微粒子(例えばCeO2微粒子)との比率と完全には一致する必要はなく、得ようとする凝集体におけるAg粒子と第一金属の酸化物微粒子との組み合わせや比率の好適条件に応じてAgの塩と第一金属の塩との組み合わせや配合量の条件が適宜設定される。また、第一金属の塩に対してAgの塩が過剰に存在するようにすると、溶液中に生成する第一金属の酸化物微粒子を全て凝集体の一部とさせ易くなる傾向にあり、凝集体以外の成分が溶液中に生成しないので好ましい。 It should be noted that the blending amount (preparation amount) of the Ag salt and the first metal salt needs to completely match the ratio of the obtained Ag particles to the first metal oxide fine particles (for example, CeO 2 fine particles). The combination of the Ag salt and the first metal salt and the condition of the blending amount are appropriately set according to the suitable conditions of the combination and ratio of the Ag particles and the first metal oxide fine particles in the aggregate to be obtained. Is done. Further, if an excessive amount of Ag salt is present with respect to the salt of the first metal, the oxide fine particles of the first metal generated in the solution tend to be easily made part of the aggregate, and the agglomeration tends to occur. It is preferable because components other than the aggregate are not formed in the solution.
また、このような凝集体の製造方法においては、前記凝集体前駆体を生成せしめる工程において、pH調整剤の存在下で第一金属の化合物微粒子を生成せしめ、前記第一金属の化合物微粒子の還元作用によって前記Ag粒子を析出させることによって前記凝集体前駆体を生成せしめることが好ましい。 Further, in such an aggregate production method, in the step of producing the aggregate precursor, first metal compound fine particles are produced in the presence of a pH adjuster, and the first metal compound fine particles are reduced. It is preferable to produce the aggregate precursor by precipitating the Ag particles by action.
酸化還元反応が起きるための要件はAgと第一金属との電位で説明することができるが、電位はpH依存性がある。一般的に、pHが大きくなるほど電位は低下する。したがって、このような凝集体の製造方法においては、適宜pH調整剤を添加して酸化還元反応を制御することが好ましい。また、pH調整剤を添加することによって、活性化エネルギーも変化することから、酸化還元反応を最適条件にすることが可能である。このようなpH調製剤としては、NaOH、KOH、NH3、HNO3、H2SO4が例示されるが、一般的な酸やアルカリを用いれば足りる。 The requirement for the oxidation-reduction reaction can be explained by the potential between Ag and the first metal, but the potential is pH-dependent. In general, the potential decreases as the pH increases. Therefore, in such an aggregate production method, it is preferable to control the oxidation-reduction reaction by adding a pH adjuster as appropriate. Further, since the activation energy is changed by adding the pH adjuster, the oxidation-reduction reaction can be made the optimum condition. Examples of such a pH adjuster include NaOH, KOH, NH 3 , HNO 3 , and H 2 SO 4, but it is sufficient to use a general acid or alkali.
なお、Agは酸性側では、電位が高く反応が早く進行し過ぎるため粗大なAgが析出し易くなる傾向があることから、塩基の存在下でアルカリ性とすることが好ましい。その際、pH調整剤としてNaOHを用いると沈殿が生じてしまうことから、アンモニアでアルカリ性とすることが好ましい。この場合には、アンモニアは錯化剤としても機能している。また、このような塩基の濃度は特に限定されないが、塩基としてアンモニアを用いる場合には一般的には1〜50%程度のアンモニア濃度を有する溶液を用いることが好ましい。さらに、この場合における第一金属の化合物微粒子は、第一金属の水酸化物であると考えられる。 In addition, since Ag has a high potential on the acidic side and the reaction proceeds too quickly and coarse Ag tends to precipitate, it is preferable to make it alkaline in the presence of a base. At that time, if NaOH is used as a pH adjuster, precipitation occurs, and therefore it is preferable to make it alkaline with ammonia. In this case, ammonia also functions as a complexing agent. Further, the concentration of such a base is not particularly limited, but when ammonia is used as the base, it is generally preferable to use a solution having an ammonia concentration of about 1 to 50%. Further, the fine particles of the first metal in this case are considered to be hydroxides of the first metal.
また、このような凝集体の製造方法においては、前記凝集体前駆体を生成せしめる工程において、錯化剤の存在下で前記Agの塩に由来する第一の金属化合物を生成せしめ、前記第一金属の化合物微粒子の還元作用によって前記第一の金属化合物を還元して前記銀粒子を析出させることがより好ましい。 Further, in such a method for producing an aggregate, in the step of generating the aggregate precursor, the first metal compound derived from the salt of Ag is generated in the presence of a complexing agent, and the first More preferably, the first metal compound is reduced by the reducing action of the metal compound fine particles to precipitate the silver particles.
さらに、酸化還元反応を最適な条件にするためには、上記のようにpH調整剤を添加することが好ましいが、その場合、特にpHによっては沈殿物を生じることがある。そこで、錯化剤を用いない場合に沈殿物が生成する条件であっても、錯化剤を添加することにより、金属塩の状態とすることができる。このようにすることにより、電位や活性化エネルギーも変化するため、適宜条件を合わせることが可能となる。例えば、Agを[Ag(NH3)2]+とすることが好ましい。このような錯化剤としては、アンモニア、有機酸(グリコール酸、クエン酸、酒石酸等)のアルカリ塩、チオグリコール酸、ヒドラジン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、グリシン、ピリジン、シアン化物が例示される。 Furthermore, in order to make the redox reaction optimal, it is preferable to add a pH adjuster as described above. In this case, however, a precipitate may be generated depending on the pH. Therefore, even when the precipitate is generated when the complexing agent is not used, the metal salt can be obtained by adding the complexing agent. By doing so, the potential and the activation energy also change, so that the conditions can be appropriately adjusted. For example, Ag is preferably [Ag (NH 3 ) 2 ] + . Examples of such a complexing agent include ammonia, alkali salts of organic acids (such as glycolic acid, citric acid, and tartaric acid), thioglycolic acid, hydrazine, triethanolamine, ethylenediamine, glycine, pyridine, and cyanide.
また、このような凝集体の製造方法においては、前記凝集体前駆体を生成せしめる工程において、温度調整することが好ましい。反応溶液の温度条件は、酸化還元反応を支配する重要な因子である。溶媒が液体として機能している範囲で溶液の温度を適宜調整することが好ましい。例えば、30℃以上とすることが好ましく、60℃以上とすることがより好ましい。そして、1〜3気圧、100〜150℃程度の条件とすると確実に反応を起こすことができる傾向にあり、また反応時間を短縮できることから産業への応用上も好ましい。 In such a method for producing an aggregate, it is preferable to adjust the temperature in the step of producing the aggregate precursor. The temperature condition of the reaction solution is an important factor governing the redox reaction. It is preferable to appropriately adjust the temperature of the solution within a range in which the solvent functions as a liquid. For example, it is preferable to set it as 30 degreeC or more, and it is more preferable to set it as 60 degreeC or more. And if it is the conditions of about 1-3 atmospheres and about 100-150 degreeC, it exists in the tendency which can raise | generate reaction reliably, and since reaction time can be shortened, it is preferable also on the application to industry.
なお、前記凝集体前駆体を生成せしめる工程において、Ag及び第一金属の塩溶液にpH調整剤含有溶液(例えば塩基性溶液)を添加・混合するいわゆる「沈殿法」であっても、pH調整剤含有溶液(例えば塩基性溶液)にAg及び第一金属の塩溶液を添加・混合するいわゆる「逆沈殿法」であってもよい。この場合において、Agの塩、第一金属の塩の順、又はその逆の順序で逐次添加・混合してもよい。また、反応時間は特に限定されないが、好ましくは0.1〜24時間程度、より好ましくは0.1〜3時間程度かけて凝集させることが好ましい。また、錯化剤を用いる場合には、予め錯化剤により金属塩としてから上記操作を行ってもよい。 Even in the so-called “precipitation method” in which a pH adjusting agent-containing solution (for example, a basic solution) is added to and mixed with the salt solution of Ag and the first metal in the step of forming the aggregate precursor, the pH is adjusted. A so-called “reverse precipitation method” in which Ag and a salt solution of the first metal are added to and mixed with an agent-containing solution (for example, a basic solution) may be used. In this case, you may add and mix sequentially in the order of the salt of Ag, the salt of a 1st metal, or the reverse order. The reaction time is not particularly limited, but it is preferably about 0.1 to 24 hours, more preferably about 0.1 to 3 hours for aggregation. Moreover, when using a complexing agent, you may perform the said operation, after previously making a metal salt with a complexing agent.
また、このような前記凝集体前駆体を生成せしめる工程における反応溶液中の固形分濃度は特に制限されないが、1質量%〜50質量%であることが好ましく、10質量%〜40質量%であることがより好ましく、15〜30質量%であることが更に好ましい。固形分濃度が前記下限未満では、凝集処理の促進効果が低下する傾向にあり、他方、上記上限を超えると銀粒子を核とした凝集体を得ることが困難となる傾向にある。このように凝集処理を行うことで、前述のように銀粒子が第一金属の化合物微粒子により覆われている凝集体前駆体が効率良く且つ確実に得られるようになる。 Further, the solid content concentration in the reaction solution in the step of producing such an aggregate precursor is not particularly limited, but is preferably 1% by mass to 50% by mass, and is preferably 10% by mass to 40% by mass. It is more preferable, and it is still more preferable that it is 15-30 mass%. If the solid content concentration is less than the lower limit, the accelerating effect of the agglomeration treatment tends to decrease. On the other hand, if the solid content concentration exceeds the upper limit, it tends to be difficult to obtain an aggregate having silver particles as nuclei. By performing the aggregation treatment in this manner, an aggregate precursor in which the silver particles are covered with the fine particles of the first metal as described above can be obtained efficiently and reliably.
さらに、このような凝集体前駆体の平均粒径は特に制限されないが、0.05〜0.5μmであることが好ましく、0.07〜0.2μmであることがより好ましい。また、かかる凝集体前駆体の均一性が高いことが好ましく、全凝集体前駆体のうちの60容量%以上のものが前記平均粒径±50%の範囲内の粒径を有していることが好ましい。凝集体前駆体の均一性がこのように高いと、得られる凝集体の均一性が高くなり、DPF等の基材により均一に担持させることが可能となる傾向にある。 Furthermore, the average particle diameter of such an aggregate precursor is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 0.5 μm, and more preferably 0.07 to 0.2 μm. Moreover, it is preferable that the homogeneity of the aggregate precursor is high, and 60% by volume or more of all the aggregate precursors have a particle size in the range of the average particle size ± 50%. Is preferred. When the homogeneity of the aggregate precursor is high as described above, the homogeneity of the obtained aggregate becomes high, and it tends to be supported uniformly by a substrate such as DPF.
そして、このような凝集処理によって得られた凝集体前駆体を、必要に応じて洗浄した後に、焼成することによって、前述の凝集体を得ることができる。かかる焼成の際の条件は特に限定されないが、一般的には酸化雰囲気(例えば、空気)中において300〜600℃で1〜5時間程度かけて焼成することが好ましい。 And the above-mentioned aggregate can be obtained by baking, after wash | cleaning the aggregate precursor obtained by such an aggregation process as needed. The conditions for such firing are not particularly limited, but in general, firing in an oxidizing atmosphere (for example, air) at 300 to 600 ° C. for about 1 to 5 hours is preferable.
さらに、このような凝集体の製造方法においては、前記第一金属の化合物微粒子又は前記第一金属の酸化物微粒子の表面に第二金属超微粒子を担持せしめる工程が更に含まれていてもよい。このように第二金属超微粒子を担持せしめる方法としては、(i)前記凝集処理によって得られた凝集体前駆体を焼成した後に第一金属の酸化物微粒子の表面に第二金属超微粒子を担持せしめる方法と、(ii)前記凝集処理と同時に第一金属の化合物微粒子の表面に第二金属超微粒子を析出させる方法が例示される。 Furthermore, the method for producing an aggregate may further include a step of supporting the second metal ultrafine particles on the surface of the first metal compound fine particles or the first metal oxide fine particles. The method for supporting the second metal ultrafine particles in this way is as follows: (i) the second metal ultrafine particles are supported on the surface of the oxide fine particles of the first metal after firing the aggregate precursor obtained by the aggregation treatment. And (ii) a method of precipitating the second metal ultrafine particles on the surface of the first metal compound fine particles simultaneously with the aggregation treatment.
方法(i)においては、前述の第二金属の硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、アンモニウム塩等を用いて、いわゆる含浸担持させる方法、或いは、金属酸化物表面での酸化還元反応を利用する方法を採用することができる。前者の含浸担持法は、触媒等を得る際に用いられる一般的な金属超微粒子の担持法である。 In the method (i), a method of impregnating and supporting the above-mentioned second metal nitrate, sulfate, acetate, ammonium salt or the like, or a method of utilizing a redox reaction on the surface of the metal oxide. Can be adopted. The former impregnation supporting method is a general supporting method of ultrafine metal particles used for obtaining a catalyst or the like.
一方、後者の方法は、例えばAg+を第一金属の酸化物微粒子中の欠陥サイト(例えば、第一金属がCeである場合、CeO2が部分的にCe3+となっている部分)により還元させることにより金属超微粒子を析出させる方法である。その際、析出反応速度を制御して金属超微粒子の粒径を制御するために、必要に応じて錯化剤を添加することが好ましい。例えば、AgNO3にアンモニア水を滴下することにより[Ag(NH3)2]+を生成させると、酸化還元電位が変化して析出速度が低下するため、より微細な金属超微粒子が得られる傾向にある。 On the other hand, in the latter method, for example, Ag + is reduced by a defect site in the oxide fine particles of the first metal (for example, when the first metal is Ce, CeO 2 is partially Ce 3+ ). This is a method for precipitating ultrafine metal particles. At that time, it is preferable to add a complexing agent as necessary in order to control the precipitation reaction rate to control the particle size of the ultrafine metal particles. For example, when [Ag (NH 3 ) 2 ] + is produced by dropping ammonia water into AgNO 3 , the oxidation-reduction potential changes and the deposition rate decreases, so that finer metal ultrafine particles tend to be obtained. It is in.
また、方法(ii)は、前述の凝集処理時の酸化還元反応を利用するものであり、第三の金属がAgである場合に特に好ましい方法である。この方法においては、前述の凝集体前駆体を生成せしめる工程において、第一金属の化合物微粒子によりAg粒子が析出されると同時に、第一金属の化合物微粒子の表面にも第三の金属超微粒子が析出されるものである。 The method (ii) uses the oxidation-reduction reaction at the time of the above-described aggregation treatment, and is a particularly preferable method when the third metal is Ag. In this method, in the step of generating the above-mentioned aggregate precursor, Ag particles are precipitated by the first metal compound fine particles, and at the same time, third metal ultrafine particles are also formed on the surface of the first metal compound fine particles. It is what is deposited.
また、このような凝集体を基材上に配置する方法は特に限定されず、例えば、以下に説明する第一の凝集体分散液又は第二の凝集体分散液を基材に接触させた後に焼成する方法が好適に挙げられる。 In addition, a method for arranging such an aggregate on the substrate is not particularly limited. For example, after the first aggregate dispersion or the second aggregate dispersion described below is brought into contact with the substrate. The method of baking is mentioned suitably.
第一の凝集体分散液は、前記凝集体と、分散媒とを含有するものである。このような第一の凝集体分散液は、バインダーを更に含有していることが好ましい。ここで用いるバインダーとしては特に制限されず、例えばセリアゾル等が好適に用いられる。また、凝集体とバインダーとの混合比率も特に制限されず、凝集体とバインダーとの混合比率が重量比で99:1〜80:20程度であることが好ましい。例えば、バインダーを用いた場合であっても、超音波処理により容易に分散性の高い分散液(スラリー)を得ることができる。 The first aggregate dispersion liquid contains the aggregate and a dispersion medium. Such a first aggregate dispersion preferably further contains a binder. The binder used here is not particularly limited, and for example, ceria sol is preferably used. Further, the mixing ratio of the aggregate and the binder is not particularly limited, and the mixing ratio of the aggregate and the binder is preferably about 99: 1 to 80:20 by weight ratio. For example, even when a binder is used, a highly dispersible dispersion (slurry) can be easily obtained by ultrasonic treatment.
また、第二の凝集体分散液は、上記凝集体の製造方法の過程で得られた凝集体前駆体と、分散媒とを含有するものである。このような第二の凝集体分散液においては、上述の凝集体の製造過程で得られた凝集体前駆体を含有する溶液から、系中の残存イオンを50〜99.9%分離して得られた凝集体前駆体を含有していることが好ましい。凝集する段階でもある程度の分散性はあるが、塩や錯化剤に起因する残存イオンを除去することにより非常に分散性の高い分散液を得ることができるようになる。 The second aggregate dispersion liquid contains an aggregate precursor obtained in the course of the aggregate manufacturing method and a dispersion medium. Such a second aggregate dispersion is obtained by separating 50 to 99.9% of residual ions in the system from a solution containing the aggregate precursor obtained in the above-described aggregate production process. It is preferable to contain the obtained aggregate precursor. Although there is a certain degree of dispersibility even at the stage of agglomeration, a dispersion with very high dispersibility can be obtained by removing residual ions caused by salts and complexing agents.
ここで、前記第一及び第二の凝集体分散液を基材に接触させる方法は特に制限されないが、例えばDPF等のフィルタ基材の細孔内に入り込ませる際には超音波をかけながら接触させることが好ましい。また、この場合の焼成条件は、前述の焼成条件と同様の条件が好ましい。なお、第二の凝集体分散液を用いた方法によれば、粒子状物質を酸化できる成分が凝集体自身であるゆえ、それ自身がバインダーの役割を果たし、より効果的な粒子状物質浄化用触媒を提供できる傾向にある。 Here, the method for bringing the first and second aggregate dispersions into contact with the base material is not particularly limited. For example, when entering the pores of the filter base material such as DPF, contact is made while applying ultrasonic waves. It is preferable to make it. In addition, the firing conditions in this case are preferably the same conditions as the aforementioned firing conditions. In addition, according to the method using the second aggregate dispersion liquid, the component capable of oxidizing the particulate matter is the aggregate itself. Therefore, the component itself serves as a binder, and more effective for particulate matter purification. There is a tendency to provide a catalyst.
以上、本発明の排ガス浄化装置に用いられるCOシフト反応用触媒と粒子状物質浄化用触媒とについて説明したが、本発明においては、前記COシフト反応用触媒が、排ガスが流通するガス流路の上流側に配置され、前記粒子状物質浄化用触媒が前記ガス流路の下流側に配置される。このようにしてガス流路の上流側に前記COシフト反応用触媒を配置し、ガス流路の下流側に前記粒子状物質浄化用触媒を配置することで、排ガスをCOシフト反応用触媒に接触させた後に粒子状物質浄化用触媒に接触させることが可能となり、粒子状物質浄化用触媒の接触する排ガス中にCOシフト反応により生成されたH2を添加することができる。そのため、本発明においては、粒子状物質浄化用触媒を硫黄被毒から効率よく再生させることができ、十分に高い粒子状物質酸化活性を保持することが可能となる。 As described above, the CO shift reaction catalyst and the particulate matter purification catalyst used in the exhaust gas purification apparatus of the present invention have been described. In the present invention, the CO shift reaction catalyst has a gas flow path through which exhaust gas flows. Arranged on the upstream side, the particulate matter purification catalyst is arranged on the downstream side of the gas flow path. In this way, the CO shift reaction catalyst is disposed on the upstream side of the gas flow path, and the particulate matter purification catalyst is disposed on the downstream side of the gas flow path, so that the exhaust gas contacts the CO shift reaction catalyst. After that, it is possible to contact the particulate matter purification catalyst, and H 2 generated by the CO shift reaction can be added to the exhaust gas in contact with the particulate matter purification catalyst. Therefore, in the present invention, the particulate matter purification catalyst can be efficiently regenerated from sulfur poisoning, and sufficiently high particulate matter oxidation activity can be maintained.
また、前記ガス流路の上流側と下流側にそれぞれ配置される前記COシフト反応用触媒と前記粒子状物質浄化用触媒は、それらを隣接させて配置してもよく、離間させて配置させてもよい。また、一つの触媒基材の上流側の部位をCOシフト反応用触媒用の基材として利用し、下流側の部位を粒子状物質浄化用触媒用の基材として利用して、一つの基材を用いて前記COシフト反応用触媒と前記粒子状物質浄化用触媒とをそれぞれ上流側と下流側に配置してもよい。 Further, the CO shift reaction catalyst and the particulate matter purification catalyst respectively disposed on the upstream side and the downstream side of the gas flow path may be disposed adjacent to each other or separated from each other. Also good. In addition, the upstream side portion of one catalyst base is used as a base material for a catalyst for CO shift reaction, and the downstream side portion is used as a base material for a catalyst for purifying particulate matter. The CO shift reaction catalyst and the particulate matter purification catalyst may be arranged on the upstream side and the downstream side, respectively.
また、本発明の排ガス浄化装置においては、強制再生処理が必要となる粒子状物質浄化用触媒へのPM堆積量の第一の基準(A)と、第一の基準(A)よりも低い基準であるPM堆積量の第二の基準(B)とに基づいて、
求められた粒子状物質浄化用触媒へのPM堆積量が第一の基準(A)と第二の基準(B)との間にある場合に、強制再生処理のための第一の再生処理温度よりも低い第二の再生処理温度で低温再生処理を施し、
求められた粒子状物質浄化用触媒へのPM堆積量が第一の基準(A)を超えた場合に、粒子状物質浄化用触媒への強制再生処理を施す、
ように前記排ガス浄化装置を制御する制御手段を更に備えることが好ましい。このような制御手段を備えることによって、前記粒子状物質浄化用触媒に堆積したPMを効率よく除去することができ、排ガス浄化装置を再生させて連続的に使用することが可能となる。
Further, in the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the first standard (A) of the PM deposition amount on the particulate matter purification catalyst that requires forced regeneration treatment, and the standard lower than the first standard (A) Based on the second standard (B) of PM deposition amount which is
The first regeneration processing temperature for forced regeneration processing when the amount of PM deposited on the obtained particulate matter purification catalyst is between the first criterion (A) and the second criterion (B) Lower temperature regeneration treatment at a lower second regeneration treatment temperature,
When the PM deposition amount on the obtained particulate matter purification catalyst exceeds the first standard (A), a forced regeneration process is performed on the particulate matter purification catalyst.
It is preferable to further comprise a control means for controlling the exhaust gas purification device. By providing such a control means, PM deposited on the particulate matter purification catalyst can be efficiently removed, and the exhaust gas purification apparatus can be regenerated and continuously used.
このような前記制御手段としては、例えばエンジンコントロールユニット(ECU)が挙げられる。このようなECUは、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なROM、RAM等の周辺装置を組み合わせたコンピュータとして構成されているものである。 Examples of such control means include an engine control unit (ECU). Such an ECU is configured as a computer combining a microprocessor and peripheral devices such as ROM and RAM necessary for its operation.
また、前述の第一の再生処理温度としては、600℃以上(より好ましくは600〜650℃)の温度であることが好ましい。また、第二の再生処理温度は、前記第一の再生処理温度よりも低い温度であり、200〜500℃であることが好ましく、250〜400℃程度であることが好ましい。更に、「強制再生処理」とは、前記第一の再生処理温度による熱処理をいい、「低温再生処理」とは、前記第二の再生処理温度による熱処理をいう。なお、このような熱処理の時間は、再生処理を目的として排ガス温度を上昇させる際に生じる燃費悪化を抑制するという観点から、不必要に長くすることは好ましくなく、1〜10分程度とすることが好ましい。 The first regeneration treatment temperature is preferably 600 ° C. or higher (more preferably 600 to 650 ° C.). The second regeneration treatment temperature is lower than the first regeneration treatment temperature, preferably 200 to 500 ° C, and preferably about 250 to 400 ° C. Furthermore, “forced regeneration treatment” refers to heat treatment at the first regeneration treatment temperature, and “low temperature regeneration treatment” refers to heat treatment at the second regeneration treatment temperature. It should be noted that such heat treatment time is not preferably unnecessarily long from the viewpoint of suppressing fuel consumption deterioration that occurs when the exhaust gas temperature is raised for the purpose of regeneration treatment, and should be about 1 to 10 minutes. Is preferred.
また、第一の基準(A)及び第二の基準(B)は、用いている触媒の大きさ、形態、基材の種類等に応じて適宜その値を設定することができる。また、本発明においては、第一の基準(A)の方が第二の基準(B)よりも大きな値となる。さらに、このような第二の基準(B)の好適な値は、基材の種類等によって異なるものであることから特に制限されるものではないが、例えば、気孔率が65%の基材を用いた場合には、第二の基準(B)は基材1Lあたり1.5g/L以下であることが好ましく、1.0g/L以下であることがより好ましく、0.5g/L以下であることが更に好ましい。 Further, the values of the first standard (A) and the second standard (B) can be appropriately set according to the size, form, type of base material, and the like of the catalyst used. In the present invention, the first standard (A) is larger than the second standard (B). Further, the suitable value of the second standard (B) is not particularly limited because it varies depending on the type of the base material. For example, a base material having a porosity of 65% is used. When used, the second standard (B) is preferably 1.5 g / L or less, more preferably 1.0 g / L or less, and 0.5 g / L or less per liter of the base material. More preferably it is.
このような粒子状物質浄化用触媒へのPMの堆積量を測定する方法としては特に制限されず、例えば、以下のような方法を採用できる。すなわち、このような粒子状物質浄化用触媒へのPMの堆積量を測定する方法としては、内燃機関の運転状況及び排ガス浄化装置の使用履歴等と粒子状物質浄化用触媒へのPMの堆積量とに関するマップを予め作成しておき、そのマップに基づいて粒子状物質浄化用触媒へのPMの堆積量を算出する方法、前記粒子状物質浄化用触媒を排ガス管等に配置した場合には前記粒子状物質浄化用触媒を配置した位置の前後の位置の排ガスの圧力差と粒子状物質浄化用触媒へのPMの堆積量とに関するマップを予め作成しておき、そのマップに基づいて圧力差を測定してPMの堆積量を算出する方法、圧力差を吸入空気量で補正することによりPM堆積量を算出する方法、及び、それらの方法をすべて採用する方法等を適宜採用することができる。なお、このような粒子状物質浄化用触媒へのPMの堆積量の測定においては、それに必要な各種センサーを適宜用いてもよい。 The method for measuring the amount of PM deposited on the particulate matter purification catalyst is not particularly limited, and for example, the following method can be employed. That is, as a method for measuring the amount of PM deposited on the particulate matter purification catalyst, the operating status of the internal combustion engine, the use history of the exhaust gas purification device, etc., and the amount of PM deposited on the particulate matter purification catalyst And a map for calculating the amount of PM deposited on the particulate matter purification catalyst based on the map, and when the particulate matter purification catalyst is disposed in an exhaust pipe or the like, A map relating to the pressure difference between the exhaust gas before and after the position where the particulate matter purification catalyst is disposed and the amount of PM deposited on the particulate matter purification catalyst is created in advance, and the pressure difference is calculated based on the map. A method of calculating the PM deposition amount by measurement, a method of calculating the PM deposition amount by correcting the pressure difference with the intake air amount, a method of adopting all of these methods, and the like can be appropriately employed. In the measurement of the amount of PM deposited on the particulate matter purification catalyst, various sensors necessary for the measurement may be used as appropriate.
以下、このような制御手段を用いた場合について、フローチャートを参照しながら説明する。図1は、このような制御の好適な一実施形態を示すフローチャートである。図1に示すステップ1ではコントロールユニットにおいて粒子状物質浄化用触媒へのPMの堆積量を算出し、ステップ2では、そのPMの堆積量が第二の基準(B)以上であるか否かを判断する。そして、PMの堆積量が第二の基準(B)以上であればステップ3へ進み、PMの堆積量が第二の基準(B)未満であれば再生処理を施さずにそのまま終了する。そして、ステップ3では、PM堆積量が第一の基準(A)を超えたか否かを判断する。そして、PMの堆積量が第一の基準(A)以下である場合、すなわち、PMの堆積量が第一の基準(A)と第二の基準(B)との間にある場合には、ステップ4に進み低温再生処理が施される。また、ステップ3でPMの堆積量が第一の基準(A)を超えたと判断された場合には、ステップ5に進み強制再生処理が施される。 Hereinafter, the case where such a control means is used will be described with reference to a flowchart. FIG. 1 is a flowchart showing a preferred embodiment of such control. In step 1 shown in FIG. 1, the control unit calculates the amount of PM deposited on the particulate matter purification catalyst, and in step 2, it is determined whether the amount of PM deposited is equal to or greater than the second reference (B). to decide. If the PM accumulation amount is equal to or greater than the second reference (B), the process proceeds to step 3, and if the PM accumulation amount is less than the second reference (B), the process is terminated without performing the regeneration process. In step 3, it is determined whether or not the PM accumulation amount exceeds the first reference (A). When the amount of PM deposition is equal to or less than the first reference (A), that is, when the amount of PM deposition is between the first reference (A) and the second reference (B), Proceeding to step 4, low temperature regeneration processing is performed. On the other hand, if it is determined in step 3 that the amount of accumulated PM exceeds the first reference (A), the process proceeds to step 5 where forced regeneration processing is performed.
また、このような低温再生処理等を施す場合においては、第二の再生処理温度として複数の温度条件が設定し、求められたPM堆積量が第一の基準(A)と第二の基準(B)との間にある場合に、低温側の第二の再生処理温度で低温再生処理を施し、その後のPM堆積量が第二の基準(B)未満となった場合は低温再生処理を終了し、該PM堆積量が未だ第一の基準(A)と第二の基準(B)との間にある場合は、順次高温側の第二の再生処理温度に変更して低温再生処理を繰り返すように前記排ガス浄化装置を制御することがより好ましい。 In the case of performing such low temperature regeneration processing or the like, a plurality of temperature conditions are set as the second regeneration processing temperature, and the obtained PM deposition amount is determined based on the first reference (A) and the second reference ( B), the low-temperature regeneration process is performed at the second regeneration temperature on the low temperature side, and the low-temperature regeneration process is terminated when the PM deposition amount thereafter is less than the second reference (B). If the PM accumulation amount is still between the first standard (A) and the second standard (B), the low temperature regeneration process is repeated by sequentially changing to the second regeneration process temperature on the high temperature side. It is more preferable to control the exhaust gas purification device.
このようにして繰り返して低温再生処理を施すことで、強制再生処理を施すことなく、より低温で排ガス浄化装置を再生することが可能となり、強制再生処理を施す回数を大幅に減らすことができるため、再生時の内燃機関の燃費の低下を低減することができ、更には、基材を更に備える場合に、基材の溶損、割れ等を十分に抑制することができる。なお、低温再生処理を繰り返す際には、第一の基準(A)と第二の基準(B)との間にある場合に第二の再生処理温度を順次高温側に変更していくこととなるが、複数設定されている第二の再生処理温度のうちのより低い温度で再生処理を終了させることが好ましい。なお、このような第二の再生処理温度として設定される複数の温度の条件は、特に制限されず、前述のように200〜500℃の温度範囲内にあることが好ましく、基材の種類やPMの性状等によってPMを浄化するのに最適な温度に適宜設定することができる。 By repeatedly performing the low temperature regeneration process in this manner, the exhaust gas purification device can be regenerated at a lower temperature without performing the forced regeneration process, and the number of times of performing the forced regeneration process can be greatly reduced. Further, it is possible to reduce the reduction in fuel consumption of the internal combustion engine at the time of regeneration, and further, when further including a base material, it is possible to sufficiently suppress melting damage, cracking and the like of the base material. When the low temperature regeneration process is repeated, the second regeneration process temperature is sequentially changed to the high temperature side when it is between the first standard (A) and the second standard (B). However, it is preferable to terminate the regeneration process at a lower temperature among the plurality of second regeneration process temperatures that are set. Note that the conditions of the plurality of temperatures set as the second regeneration processing temperature are not particularly limited, and are preferably in the temperature range of 200 to 500 ° C. as described above. The temperature can be appropriately set to an optimum temperature for purifying PM depending on the property of PM.
以下、このようにして繰り返して低温再生処理を施すように制御する場合の好適な例を、フローチャートを参照しながら説明する。図2は、このような制御の好適な一実施形態を示すフローチャートである。このような制御を行う場合においては、先ず、コントロールユニットにおいて粒子状物質浄化用触媒へのPMの堆積量を算出し、粒子状物質浄化用触媒へのPMの堆積量が第一の基準(A)と第二の基準(B)との間にある場合に、図2に示すステップ1に進む。このようなステップ1においては、低温再生処理の回数iが1であると認定する。次に、ステップ2に進み第二の再生処理温度をTi(iは低温再生処理の回数を示し、例えば、第二の再生処理温度がT1、T2、T3、T4と4段階に設定されていた場合であってi=1の場合にはT1が採用される。なお、温度は、T1<T2<T3<T4の関係にある。)に設定して昇温し、低温再生処理を施す。そして、低温再生処理後にステップ3に進み、粒子状物質浄化用触媒へのPMの堆積量Xi(iは低温再生処理の回数を示す)を算出する。その後、ステップ4において、このようにして算出されたPMの堆積量Xiが第二の基準(B)未満であるか否かを判定し、Xiが第二の基準(B)未満である場合には低温再生処理を終了する。そして、PMの堆積量Xiが未だ第二の基準(B)以上である場合、すなわち、未だXiが第一の基準(A)と第二の基準(B)との間にある場合には、ステップ5に進み、それまでに施された低温再生処理の回数iと、第二の再生処理温度として設定されている温度の設定数e(例えば、第二の再生処理温度がT1、T2、T3、T4と4段階に設定されていた場合にはe=4となる)とが同一であるか否かを判定し、i=eである場合には、低温再生処理を終了する。また、それまでに施された低温再生処理の回数iの値が、第二の再生処理温度の設定数e未満である場合(e>iの場合)には、ステップ6に進み、低温再生処理の回数iをi+1回と認定して、再度ステップ2に進み、i+1回目の低温再生処理を施す。なお、このようなi+1回目の低温再生処理は、i回目の処理よりも高い温度のTi+1まで昇温する再生処理である。そして、このような制御の下では、ステップ4又はステップ5において終了条件を満たすものと判断されるまで、ステップ2〜6が順次繰り返され、繰り返し低温再生処理が施される。 Hereinafter, a preferred example in the case of controlling to repeatedly perform the low-temperature regeneration process will be described with reference to a flowchart. FIG. 2 is a flowchart showing a preferred embodiment of such control. In performing such control, first, the control unit calculates the amount of PM deposited on the particulate matter purification catalyst, and the amount of PM deposition on the particulate matter purification catalyst is the first reference (A ) And the second reference (B), the process proceeds to Step 1 shown in FIG. In such a step 1, it is recognized that the number i of the low-temperature regeneration process is 1. Next, the process proceeds to step 2 where the second regeneration processing temperature is set to T i (i represents the number of times of the low temperature regeneration processing, and for example, the second regeneration processing temperature is divided into four stages: T 1 , T 2 , T 3 , T 4 In this case, T 1 is adopted when i = 1, and the temperature is set to T 1 <T 2 <T 3 <T 4 . Warm and apply low temperature regeneration treatment. Then, the process proceeds to step 3 after the low temperature regeneration process, and the amount Xi of PM deposited on the particulate matter purification catalyst (i indicates the number of low temperature regeneration processes) is calculated. Thereafter, in step 4, it is determined whether or not the PM accumulation amount Xi calculated in this way is less than the second reference (B), and when Xi is less than the second reference (B). Ends the low temperature regeneration process. When the PM accumulation amount Xi is still greater than or equal to the second reference (B), that is, when Xi is still between the first reference (A) and the second reference (B), Proceeding to step 5, the number i of the low-temperature regeneration processes performed so far and the set number e of temperatures set as the second regeneration process temperature (for example, the second regeneration process temperature is T 1 , T 2 , T 3 , T 4 and e = 4 when four stages are set), and if i = e, the low temperature regeneration process is terminated. . If the value of the number of times i of the low-temperature regeneration processing performed so far is less than the second regeneration processing temperature setting number e (if e> i), the process proceeds to step 6 to perform the low-temperature regeneration processing. The number of times i is recognized as i + 1, and the process proceeds to step 2 again to perform the i + 1th low-temperature regeneration process. Note that such i + 1-th low temperature regeneration process is a regeneration process in which the temperature is increased to Ti + 1, which is higher than the i-th process. Under such control, steps 2 to 6 are sequentially repeated until the end condition is determined to be satisfied in step 4 or step 5, and the low temperature regeneration process is repeatedly performed.
また、本発明の排ガス浄化装置においては、前記粒子状物質浄化用触媒を配置した後の位置(粒子状物質浄化用触媒が配置された位置よりもガス流路の下流側の位置)にNOx浄化触媒を更に配置させてもよい。このようにしてNOx浄化触媒を配置することで、排ガス浄化の際に、粒子状物質(PM)が十分に除去された排ガスがNOx浄化触媒に接触することとなるため、NOx浄化触媒のPMによる被毒劣化を十分に抑制できる。 In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the NOx purification is performed at a position after the particulate matter purification catalyst is arranged (a position on the downstream side of the gas flow path from the position where the particulate matter purification catalyst is arranged). A catalyst may be further arranged. By arranging the NOx purification catalyst in this way, the exhaust gas from which particulate matter (PM) has been sufficiently removed comes into contact with the NOx purification catalyst during exhaust gas purification. Poisoning deterioration can be sufficiently suppressed.
なお、このような本発明の排ガス浄化装置は、内燃機関から排出される排ガスを接触させることで、PMを含む排ガスを十分に浄化することができる。そして、このような排ガス浄化装置により、気相中の酸素を酸化剤としてPMを除去することが可能となり、より低温の温度領域で十分にPMを酸化することができる。また、PMが堆積した場合においても比較的低温の再生処理で排ガス浄化装置を十分に再生させることが可能である。更に、本発明の排ガス浄化装置は、前記制御手段を更に備えた場合には、触媒活性の劣化を防止しながら、より長期間の使用が可能となる。 In addition, such an exhaust gas purifying apparatus of the present invention can sufficiently purify exhaust gas containing PM by contacting exhaust gas discharged from an internal combustion engine. Such an exhaust gas purification apparatus can remove PM using oxygen in the gas phase as an oxidizing agent, and can sufficiently oxidize PM in a lower temperature range. Further, even when PM is deposited, the exhaust gas purification device can be sufficiently regenerated by a relatively low temperature regeneration process. Furthermore, when the exhaust gas purification apparatus of the present invention further includes the control means, it can be used for a longer period of time while preventing deterioration of the catalyst activity.
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
以下のようにして、COシフト反応用触媒及び粒子状物質浄化用触媒を調製した後、排ガス管(直径30mm)のガス流路の上流側(ガスを流通させた際に上流となる部位)にCOシフト反応用触媒を配置し、その下流側に粒子状物質浄化用触媒を配置して、COシフト反応用触媒及び粒子状物質浄化用触媒を直列に連結させた形態の本発明の排ガス浄化装置を製造した。
Example 1
After preparing the CO shift reaction catalyst and the particulate matter purification catalyst as follows, on the upstream side of the gas flow path of the exhaust gas pipe (diameter 30 mm) (site upstream when the gas is circulated) An exhaust gas purification apparatus of the present invention in which a CO shift reaction catalyst is disposed, a particulate matter purification catalyst is disposed downstream thereof, and the CO shift reaction catalyst and the particulate matter purification catalyst are connected in series. Manufactured.
〈COシフト反応用触媒の調製方法〉
先ず、硝酸アルミニウム9水和物0.37モル(139g)を2000mlのイオン交換水に混合して得られた混合液に、濃度28質量%の硝酸セリウム水溶液202g(CeO2換算で0.33モル相当)を更に混合し、5分間撹拌して混合水溶液を得た。次に、得られた混合水溶液に、濃度25質量%のアンモニア水177gを加えて10分間撹拌し、沈殿物を含む水溶液を得た。その後、前記沈殿物を含む水溶液を、2気圧の加圧下にて、120℃の温度条件で2時間熱処理し(熟成工程)、沈殿物を熟成させた。次いで、このようにして熟成された沈殿物を含む水溶液を100℃/時間の昇温速度で加熱した後、400℃で5時間仮焼成し、更に600℃で5時間焼成してCeO2−Al2O3からなる複合酸化物粉末を得た。なお、このようにして得られた複合酸化物粉末は、約75質量%のCeO2と約25質量%のAl2O3から構成されており、その比表面積は125m2/gであった。また、前記複合酸化物粉末をFE−STEM走査形透過電子顕微鏡(日立製作所製の「HD−2000」)により直径0.5nmのビーム径で微少範囲のEDS分析(組成分析)を行った結果、各分析点の90%以上でCeO2とAl2O3とが仕込み組成の±20%以内の組成比で検出され、独立した粒子として観察されなかった。このような結果から、前記前記複合酸化物粉末において、CeO2とAl2O3とがnmスケールで分散していることが分かった。
<Method for Preparing CO Shift Reaction Catalyst>
First, to a mixed solution obtained by mixing 0.37 mol (139 g) of aluminum nitrate nonahydrate with 2000 ml of ion-exchanged water, 202 g of an aqueous cerium nitrate solution having a concentration of 28% by mass (0.33 mol in terms of CeO 2 ). The mixture was further mixed and stirred for 5 minutes to obtain a mixed aqueous solution. Next, 177 g of ammonia water having a concentration of 25% by mass was added to the obtained mixed aqueous solution and stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. Thereafter, the aqueous solution containing the precipitate was heat-treated at a temperature of 120 ° C. for 2 hours under a pressure of 2 atm (aging step) to age the precipitate. Next, the aqueous solution containing the precipitate thus aged is heated at a heating rate of 100 ° C./hour, then calcined at 400 ° C. for 5 hours, and further calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain CeO 2 —Al. A composite oxide powder made of 2 O 3 was obtained. The composite oxide powder thus obtained was composed of about 75% by mass of CeO 2 and about 25% by mass of Al 2 O 3 and had a specific surface area of 125 m 2 / g. The composite oxide powder was subjected to EDS analysis (composition analysis) in a very small range with a beam diameter of 0.5 nm by a FE-STEM scanning transmission electron microscope (“HD-2000” manufactured by Hitachi, Ltd.). CeO 2 and Al 2 O 3 were detected at a composition ratio within ± 20% of the charged composition at 90% or more of each analysis point, and were not observed as independent particles. From these results, it was found that CeO 2 and Al 2 O 3 were dispersed on the nm scale in the composite oxide powder.
次に、上述のようにして得られた複合酸化物粉末180gと、セリアゾルバインダ(固形分15質量%)133gとイオン交換水70gとを混合し、ボールミルを用いて粒度が3μmとなるまで粉砕してスラリーを得た。次いで、得られたスラリーを、直径30mm、長さ15mm、体積10.5mlのコージェライト製ハニカムモノリス基材に、基材体積1L当たり100gの割合でコーティングした後、500℃で3時間焼成して触媒担体担持基材を得た。その後、前記触媒担体担持基材に対して、Pt担持量が基材体積1L当たり2gとなるようにしてPt(NO2)2(NH3)2水溶液を含浸させ、300℃で3時間焼成することによりPtを担持し、COシフト反応用触媒を得た。 Next, 180 g of the composite oxide powder obtained as described above, 133 g of ceria sol binder (solid content: 15% by mass) and 70 g of ion-exchanged water are mixed and pulverized using a ball mill until the particle size becomes 3 μm. Thus, a slurry was obtained. Next, the obtained slurry was coated on a cordierite honeycomb monolith substrate having a diameter of 30 mm, a length of 15 mm, and a volume of 10.5 ml at a rate of 100 g per liter of the substrate volume, and then fired at 500 ° C. for 3 hours. A catalyst carrier-supporting substrate was obtained. Thereafter, the catalyst carrier-supporting substrate is impregnated with a Pt (NO 2 ) 2 (NH 3 ) 2 aqueous solution so that the amount of Pt supported is 2 g per liter of the substrate volume, and is fired at 300 ° C. for 3 hours. Thus, Pt was supported and a catalyst for CO shift reaction was obtained.
〈粒子状物質浄化用触媒の調製方法〉
Ceと添加成分の合計量に対する添加成分(La)の含有率(mol%)がLa10mol%となるようにCe、Ag及び添加成分を含有する硝酸塩溶液を調製し、以下のようにして、CeO2−Ag−La凝集体がDPF基材にコートされた粒子状物質浄化用触媒を得た。すなわち、先ず、50.46gのCe(NO3)3・6H2Oと、5.59gのLa(NO3)3と、29.62gのAgNO3とを120mLの水で溶解せしめた溶液を調製した。次に、25%アンモニア水38.21gを水100gに希釈したアンモニア水を調製した。そして、上記アンモニア水を撹拌しているところに前述のようにして調製した溶液を投入し(逆沈殿)、10分間撹拌を継続した後、水の存在下、閉鎖系において2気圧の条件下にて120℃に加熱して2時間の凝集処理を行って凝集体を調製した。
<Method for preparing catalyst for purification of particulate matter>
The content of Ce and the additive component to the total amount of additive component (La) (mol%) is prepared nitrate solution containing Ce, Ag and the additive component such that La10mol%, as follows, CeO 2 A particulate matter purifying catalyst having a DPF substrate coated with -Ag-La aggregates was obtained. That is, first, a solution in which 50.46 g of Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, 5.59 g of La (NO 3 ) 3 and 29.62 g of AgNO 3 were dissolved in 120 mL of water was prepared. did. Next, ammonia water was prepared by diluting 38.21 g of 25% aqueous ammonia into 100 g of water. Then, the solution prepared as described above is put into the place where the aqueous ammonia is being stirred (reverse precipitation), and the stirring is continued for 10 minutes, and then under the condition of 2 atm in the closed system in the presence of water. Then, the mixture was heated to 120 ° C. and subjected to an aggregation treatment for 2 hours to prepare an aggregate.
次に、上述のようにして得られた凝集体を、テストピースサイズ(直径30mm、長さ50mm、35ml)のDPF(コージェライト製、気孔率65%、平均細孔径30μm)に、以下のコート方法で被覆せしめて、粒子状物質浄化用触媒を得た。すなわち、逆沈殿、凝集処理後の沈殿(凝集体)を遠心分離により回収し、水を加えることによって15質量%濃度のスラリーを得た。次いで、そのスラリーをDPFの細孔内に入り込むように接触させ、その状態で吸引した後、大気中500℃で1時間の焼成を施す工程を凝集体の担持量(被覆量)が75g/Lとなるまで繰り返した。この方法のメリットは、焼成時に沈殿自身が焼結してバインダーの役割を果たすため、スート酸化に有効な成分のみからなる被覆を十分に形成できる点にある。また、上記のスラリーの粒度分布を測定したところ、約0.1μmの凝集体が安定に分散していたことから、DPFへの被覆が容易であることが確認された。 Next, the agglomerates obtained as described above were applied to a DPF (made by cordierite, porosity: 65%, average pore diameter: 30 μm) having a test piece size (diameter: 30 mm, length: 50 mm, 35 ml) as follows: It was coated by the method to obtain a particulate matter purification catalyst. That is, the precipitate (aggregate) after reverse precipitation and aggregation treatment was collected by centrifugation, and water was added to obtain a slurry having a concentration of 15% by mass. Next, the slurry is brought into contact with the pores of the DPF, sucked in that state, and then baked at 500 ° C. for 1 hour in the air. The aggregate loading amount (coating amount) is 75 g / L. Repeat until The merit of this method is that the precipitate itself sinters at the time of firing and acts as a binder, so that a coating composed only of components effective for soot oxidation can be sufficiently formed. Further, when the particle size distribution of the above slurry was measured, it was confirmed that about 0.1 μm aggregates were stably dispersed, so that coating on DPF was easy.
(比較例1)
実施例1で採用されている粒子状物質浄化用触媒の調製方法と同様の方法を採用して粒子状物質浄化用触媒を製造し、排ガス管のガス流路に前記粒子状物質浄化用触媒を配置して比較のための排ガス浄化装置を得た。
(Comparative Example 1)
A particulate matter purification catalyst is manufactured by adopting the same method as the method for preparing the particulate matter purification catalyst employed in Example 1, and the particulate matter purification catalyst is disposed in the gas flow path of the exhaust gas pipe. An exhaust gas purification device for comparison was obtained.
(比較例2)
前記COシフト反応用触媒の代わりに、以下に示す調製方法を採用して得られた比較のためのCOシフト反応用触媒を用いた以外は実施例1と同様にして、比較のためのCOシフト反応用触媒が上流側に配置され、粒子状物質浄化用触媒が下流側に配置された比較のための排ガス浄化装置を得た。
(Comparative Example 2)
A CO shift for comparison was performed in the same manner as in Example 1 except that a comparative CO shift reaction catalyst obtained by employing the following preparation method was used instead of the CO shift reaction catalyst. An exhaust gas purification apparatus for comparison was obtained in which the reaction catalyst was arranged on the upstream side and the particulate matter purification catalyst was arranged on the downstream side.
〈比較のためのCOシフト反応用触媒の調製方法)〉
先ず、γ−アルミナ粉末(日揮ユニバーサル社製の商品名「TN−4」、比表面積150m2/g)150g、濃度40質量%硝酸アルミニウム水溶液60g、ベーマイト3.0gおよびイオン交換水50gを混合し、ボールミルを用いて粒度が3μmとなるまで粉砕してスラリーを得た。次に、得られたスラリーを、直径30mm、長さ15mm、体積10.5mlのコージェライト製ハニカムモノリス基材に、基材体積1L当たり120gの割合でコーティングした後、500℃で3時間焼成して、アルミナ担持基材を得た。その後、前記アルミナ担持基材に対して、Pt担持量が基材体積1L当たり2gとなるようにしてPt(NO2)2(NH3)2水溶液を含浸させ、300℃で3時間焼成することによりPtを担持し、比較のためのCOシフト反応用触媒を得た。
<Method for preparing catalyst for CO shift reaction for comparison>
First, 150 g of γ-alumina powder (trade name “TN-4” manufactured by JGC Universal Co., Ltd., specific surface area 150 m 2 / g), 60 g concentration 40% by weight aluminum nitrate aqueous solution, 3.0 g boehmite and 50 g ion-exchanged water were mixed. The slurry was pulverized using a ball mill until the particle size became 3 μm. Next, the obtained slurry was coated on a cordierite honeycomb monolith substrate having a diameter of 30 mm, a length of 15 mm, and a volume of 10.5 ml at a rate of 120 g per liter of the substrate volume, and then fired at 500 ° C. for 3 hours. Thus, an alumina-supporting base material was obtained. Thereafter, the alumina-supported base material is impregnated with a Pt (NO 2 ) 2 (NH 3 ) 2 aqueous solution so that the Pt support amount is 2 g per liter of the base material volume, and is fired at 300 ° C. for 3 hours. Thus, a catalyst for CO shift reaction for comparison was obtained.
[実施例1及び比較例1〜2で得られた排ガス浄化装置の特性の評価]
<硫黄再生試験>
実施例1及び比較例1〜2で得られた排ガス浄化装置を用い、先ず、各装置に対して排ガス管内に空気を流通させながら750℃の温度条件で5時間保持する処理(熱処理)を行った。次に、前記熱処理後の各排ガス浄化装置の排ガス管内に、SO2(32ppm)、O2(10%)、CO2(10%)、H2O(3%)及びN2(残部)からなる混合ガス(入りガス)を、350℃(入りガス温度)、20時間、ガス流量1.3L/分の条件で供給した(硫黄被毒処理)。なお、このような硫黄被毒処理において供給された硫黄成分の全供給量は2.0g/Lである。
[Evaluation of characteristics of exhaust gas purification apparatus obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2]
<Sulfur regeneration test>
Using the exhaust gas purification devices obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, first, each device was subjected to a treatment (heat treatment) that was maintained for 5 hours at a temperature of 750 ° C. while circulating air in the exhaust gas pipe. It was. Next, from the SO 2 (32 ppm), O 2 (10%), CO 2 (10%), H 2 O (3%) and N 2 (remainder) into the exhaust gas pipe of each exhaust gas purifier after the heat treatment. The gas mixture (entered gas) was supplied at 350 ° C. (entered gas temperature) for 20 hours under a gas flow rate of 1.3 L / min (sulfur poisoning treatment). In addition, the total supply amount of the sulfur component supplied in such a sulfur poisoning process is 2.0 g / L.
次に、硫黄被毒処理後の排ガス浄化装置の排ガス管内に、O2(10%)、CO2(10%)、H2O(10%)及びN2(残部)からなる混合ガスをガス流量30L/分の条件で供給し、粒子状物質浄化用触媒の触媒床温度が550℃になるまで昇温した後、供給するガス種をCO(1.4%)、O2(0.4%)、CO2(8%)、H2O(10%)及びN2(残部)からなるリッチ雰囲気混合ガスに切り替えて、前記触媒床温度を550℃に保持しながら前記リッチ雰囲気混合ガスを10分間供給する処理を行った(硫黄被毒再生処理)。そして、リッチ雰囲気混合ガスの供給開始から10分間、各排ガス浄化装置の排ガス管から排出される出ガス中に含まれる全硫黄成分の濃度を測定した。このようなリッチ雰囲気混合ガスの供給時間と出ガス中の硫黄成分の濃度(図中、「S濃度」と示す。)との関係を示すグラフを図3に示す。また、実施例1及び比較例2で得られた排ガス浄化装置においては、リッチ雰囲気混合ガスの供給開始から10分間の出ガス中に含まれているH2とCOの平均濃度をそれぞれ測定した。実施例1及び比較例2で得られた排ガス浄化装置からの出ガス中に含まれているH2とCOの平均濃度のグラフを図4に示す。 Next, a mixed gas composed of O 2 (10%), CO 2 (10%), H 2 O (10%) and N 2 (remainder) is gas-filled into the exhaust gas pipe of the exhaust gas purification apparatus after sulfur poisoning treatment. After supplying at a flow rate of 30 L / min and raising the temperature until the catalyst bed temperature of the particulate matter purification catalyst reaches 550 ° C., the gas species to be supplied are CO (1.4%), O 2 (0.4 %), CO 2 (8%), H 2 O (10%) and N 2 (remainder), and the rich atmosphere mixed gas is maintained while maintaining the catalyst bed temperature at 550 ° C. A process of supplying for 10 minutes was performed (sulfur poisoning regeneration process). And the density | concentration of all the sulfur components contained in the outgas discharged | emitted from the exhaust gas pipe | tube of each exhaust gas purification apparatus was measured for 10 minutes from the supply start of rich atmosphere mixed gas. A graph showing the relationship between the supply time of such a rich atmosphere mixed gas and the concentration of the sulfur component in the outgas (shown as “S concentration” in the figure) is shown in FIG. Moreover, in the exhaust gas purifying apparatus obtained in Example 1 and Comparative Example 2, the average concentrations of H 2 and CO contained in the outgas for 10 minutes from the start of supply of the rich atmosphere mixed gas were measured. FIG. 4 shows a graph of the average concentrations of H 2 and CO contained in the output gas from the exhaust gas purification apparatus obtained in Example 1 and Comparative Example 2.
図3に示す結果からも明らかなように、本発明の排ガス浄化装置(実施例1)においては、リッチ雰囲気混合ガスの供給により硫黄成分を多量に脱離させることが可能であることが分かる。一方、比較のための排ガス浄化装置(比較例1〜2)においては、リッチ雰囲気混合ガスを供給してもほとんど硫黄成分を脱離させることができなかった。また、図4に示す結果からも明らかなように、本発明の排ガス浄化装置(実施例1)においては、出ガス中のH2の濃度が十分に高いのに対して、比較のための排ガス浄化装置(比較例2)においては、H2の濃度が十分なものではないことが確認された。このような結果から、本発明の排ガス浄化装置(実施例1)においては、上流側のCOシフト反応用触媒によって効率よくH2を生成でき、下流側の粒子状物質浄化触媒から硫黄成分を十分に除去でるものと推察される。 As is apparent from the results shown in FIG. 3, in the exhaust gas purification apparatus (Example 1) of the present invention, it is understood that a large amount of sulfur components can be desorbed by supplying the rich atmosphere mixed gas. On the other hand, in the exhaust gas purification apparatus for comparison (Comparative Examples 1 and 2), the sulfur component was hardly desorbed even when the rich atmosphere mixed gas was supplied. Further, as is apparent from the results shown in FIG. 4, in the exhaust gas purifying apparatus (Example 1) of the present invention, the H 2 concentration in the outgas is sufficiently high, whereas the exhaust gas for comparison is used. In the purification device (Comparative Example 2), it was confirmed that the concentration of H 2 was not sufficient. From these results, in the exhaust gas purification apparatus (Example 1) of the present invention, H 2 can be efficiently generated by the upstream side CO shift reaction catalyst, and the sulfur component from the downstream particulate matter purification catalyst is sufficiently obtained. It is assumed that it can be removed.
<PM酸化性能評価試験>
上述の熱処理のみを行った前記硫黄被毒処理前の実施例1及び比較例1〜2で得られた排ガス浄化装置と、上述の硫黄再生試験後の実施例1及び比較例1〜2で得られた排ガス浄化装置のそれぞれに対して、以下のようなPM酸化性能評価試験を行った。すなわち、先ず、モデルPMであるカーボン粉末(デグサ製の商品名「Printex−U」)0.10gを特級エタノール50mlに混合し、超音波洗浄機を用いて十分に分散させて分散液を得た。次いで、各排ガス浄化装置の上流側を上方にして、前記分散液を流し込んだ後、通過した分散液を回収し、通過した分散液を再び上方から流し込む工程を、分散液がほぼ透明になるまで繰り返し、その後、乾燥させて前記カーボン粉末を排ガス浄化装置内の触媒に付着せしめた(PM付着処理)。なお、このようなPM付着処理によって、前記分散液中のほぼ全量のカーボン粉末がDPFに濾過され、各排ガス浄化装置におけるカーボン付着量は2.8g/Lとなった。
<PM oxidation performance evaluation test>
Obtained in the exhaust gas purifying apparatus obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 before the above-mentioned sulfur poisoning treatment in which only the above heat treatment was performed, and in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 after the above-described sulfur regeneration test. The following PM oxidation performance evaluation test was performed on each of the obtained exhaust gas purification apparatuses. That is, first, 0.10 g of carbon powder (trade name “Printex-U” manufactured by Degussa) as model PM was mixed with 50 ml of special grade ethanol, and sufficiently dispersed using an ultrasonic washer to obtain a dispersion. . Next, with the upstream side of each exhaust gas purifying apparatus facing upward, the process of collecting the dispersion liquid after pouring the dispersion liquid and pouring the passed dispersion liquid again from above is performed until the dispersion liquid becomes almost transparent. Repeatedly, after that, the carbon powder was allowed to adhere to the catalyst in the exhaust gas purification device (PM adhesion treatment). By the PM adhesion treatment, almost the entire amount of carbon powder in the dispersion was filtered to DPF, and the carbon adhesion amount in each exhaust gas purification device was 2.8 g / L.
次に、PM付着処理後の各排ガス浄化装置に対してN2(入りガス)を500℃(入りガス温度)、15分間、ガス流量30L/分の条件で供給して加熱した後、N2ガスを供給しながら200℃になるまで排ガス管内を自然冷却した。次いで、各排ガス浄化装置に対して、O2(10%)、H2O(10%)およびN2(残部)からなる混合ガス(入りガス)を、ガス温度を20℃/分の昇温速度で200℃から740℃まで昇温しながら、ガス流量30L/分の条件で供給した。そして、前記混合ガスの供給開始から供給終了までの間に、各排ガス浄化装置の排ガス供給管から排出される出ガス中に含まれるCO2の濃度を測定した。そして、このような出ガス中のCO2の濃度と、入りガスの温度とに基づいて、各排ガス浄化装置に付着したカーボンの80%が酸化されるのに必要な混合ガスの温度(80%PM酸化温度)を算出し、PM酸化活性の指標とした(80%PM酸化温度が低いほど、PM酸化活性が高いと言える)。図5に硫黄被毒処理前及び硫黄再生試験後の各排ガス浄化装置の80%PM酸化温度のグラフを示す。 Then, N 2 (incoming gas) 500 ° C. for each exhaust gas purification apparatus after PM deposition process (incoming gas temperature), 15 minutes after heating was supplied at a gas flow rate 30L / min of conditions, N 2 While supplying the gas, the inside of the exhaust pipe was naturally cooled to 200 ° C. Next, for each exhaust gas purifying device, a mixed gas (entering gas) composed of O 2 (10%), H 2 O (10%) and N 2 (remainder) is heated to 20 ° C./min. While the temperature was increased from 200 ° C. to 740 ° C. at a rate, the gas was supplied under conditions of a gas flow rate of 30 L / min. Then, until completion supply starting supply of the mixed gas to determine the concentration of CO 2 contained in the output gas discharged from the exhaust gas supply pipe of each exhaust gas purifying apparatus. Then, based on the CO 2 concentration in the output gas and the temperature of the incoming gas, the temperature of the mixed gas (80%) required to oxidize 80% of the carbon adhering to each exhaust gas purification device. (PM oxidation temperature) was calculated and used as an index of PM oxidation activity (it can be said that the lower the 80% PM oxidation temperature, the higher the PM oxidation activity). FIG. 5 shows a graph of the 80% PM oxidation temperature of each exhaust gas purification device before the sulfur poisoning treatment and after the sulfur regeneration test.
図5に示す結果からも明らかなように、硫黄再生試験後の本発明の排ガス浄化装置(実施例1)のPM酸化活性が、比較のための排ガス浄化装置(比較例1〜2)よりもはるかに高いものであることが確認された。このような結果は、図3に示すように、本発明の排ガス浄化装置(実施例1)においては、硫黄再生試験によって粒子状物質浄化用触媒に付着した硫黄成分を十分に除去して酸化活性を十分に生成することが可能であるのに対して、比較のための排ガス浄化装置(比較例1〜2)においては、硫黄再生試験によっても付着した硫黄成分を十分に除去できず、酸化活性を十分に再生できないことに起因するものと推察される。また、このような結果から、本発明の排ガス浄化装置(実施例1)は、粒子状物質を低温の温度領域で効率的に酸化することができ、硫黄被毒後においてもガス中に含まれるCOを利用した硫黄被毒再生処理を施すことで、PMの酸化活性を十分に再生させることが可能であることが分かった。 As is clear from the results shown in FIG. 5, the PM oxidation activity of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention (Example 1) after the sulfur regeneration test is higher than that of the exhaust gas purifying apparatus for comparison (Comparative Examples 1 and 2). It was confirmed to be much higher. As shown in FIG. 3, in the exhaust gas purification apparatus (Example 1) of the present invention, such a result is obtained by sufficiently removing the sulfur component adhering to the particulate matter purification catalyst by the sulfur regeneration test and oxidizing activity. Can be sufficiently produced, but in the exhaust gas purification apparatus for comparison (Comparative Examples 1 and 2), the sulfur component adhering thereto cannot be sufficiently removed even in the sulfur regeneration test, and the oxidation activity This can be attributed to the inability to fully reproduce Moreover, from such a result, the exhaust gas purification apparatus (Example 1) of the present invention can efficiently oxidize particulate matter in a low temperature range, and is contained in the gas even after sulfur poisoning. It was found that the oxidation activity of PM can be sufficiently regenerated by performing sulfur poisoning regeneration treatment using CO.
以上説明したように、本発明によれば、内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質を低温の温度領域で効率的に酸化することができ、硫黄被毒後においても排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)を利用した再生処理を施すことで酸化活性を十分に再生させることが可能な排ガス浄化装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the particulate matter in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine can be efficiently oxidized in a low temperature range, and is contained in the exhaust gas even after sulfur poisoning. It is possible to provide an exhaust gas purification apparatus capable of sufficiently regenerating the oxidation activity by performing a regeneration process using carbon monoxide (CO).
したがって、本発明の排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンからの排ガスを浄化するための排ガス浄化装置等として特に有用である。 Therefore, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is particularly useful as an exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas from a diesel engine.
Claims (7)
セリア、チタニア及びジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種を含有する触媒担体並びに該触媒担体に担持された貴金属を備えるCOシフト反応用触媒と、銀を含有する粒子状物質浄化用触媒とを備え、且つ、
前記排ガスが流通するガス流路の上流側に前記COシフト反応用触媒が配置され、前記ガス流路の下流側に前記粒子状物質浄化用触媒が配置されていること、
を特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust gas purification apparatus that oxidizes and removes particulate matter contained in exhaust gas,
A catalyst carrier containing at least one selected from the group consisting of ceria, titania and zirconia, a CO shift reaction catalyst comprising a noble metal supported on the catalyst carrier, and a particulate matter purification catalyst containing silver Prepared, and
The CO shift reaction catalyst is disposed upstream of the gas flow path through which the exhaust gas flows, and the particulate matter purification catalyst is disposed downstream of the gas flow path;
An exhaust gas purification device characterized by the above.
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