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JP2002119860A - Catalyst and method of manufacturing for the same - Google Patents

Catalyst and method of manufacturing for the same

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Publication number
JP2002119860A
JP2002119860A JP2000315555A JP2000315555A JP2002119860A JP 2002119860 A JP2002119860 A JP 2002119860A JP 2000315555 A JP2000315555 A JP 2000315555A JP 2000315555 A JP2000315555 A JP 2000315555A JP 2002119860 A JP2002119860 A JP 2002119860A
Authority
JP
Japan
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thin film
rare earth
alumina
catalyst
earth oxide
Prior art date
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JP2000315555A
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Japanese (ja)
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Noriyuki Taoka
紀之 田岡
Kazushige Ono
一茂 大野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lower the pressure drop of gaseous emission and to improve mechanical strength. SOLUTION: A ceramic carrier 15 containing zirconium phosphate is coated with thin alumina films 3 by each of particle units forming this carrier 15. A catalyst active component is deposited on the rugged surfaces of the thin alumina films 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスを浄化す
る触媒及びその製造方法に関する。詳しくは、ディーゼ
ルエンジンの排気ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)
や炭化水素(HC)の酸化除去、ならびに窒素酸化物
(NOx)の還元除去を効率よく行うことができる他、
圧力損失が小さくかつディーゼルパティキュレートの捕
集効率が高く、そして再生率の良好な触媒及びその製造
方法について提案する。
[0001] The present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas and a method for producing the same. Specifically, carbon monoxide (CO) contained in diesel engine exhaust gas
Removal of hydrocarbons and hydrocarbons (HC) and reduction and removal of nitrogen oxides (NOx) can be performed efficiently.
The present invention proposes a catalyst having a small pressure loss, a high collection efficiency of diesel particulates and a good regeneration rate, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、自動車の排気ガス浄化用触媒とし
て、例えば、ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化する
ものがある。図16(a),(b)に示すような排気ガ
ス通路となる各セル101を、耐熱性及び熱伝導性に優
れた多孔質炭化珪素焼結体にてハニカム状に形成し、か
つそれらのセル101を交互に目封じした触媒担持フィ
ルタ100が用いられている。そして、この触媒担持フ
ィルタ100をデイーゼルエンジンの排気側に接続し、
このフィルタ内に堆積したパティキュレート(PM:粒
子状物質)やHC,CO等を酸化分解する形式としたも
のが普通である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an exhaust gas purifying catalyst for automobiles, for example, there is a catalyst for purifying exhaust gas of a diesel engine. Each of the cells 101 serving as an exhaust gas passage as shown in FIGS. 16A and 16B is formed in a honeycomb shape from a porous silicon carbide sintered body having excellent heat resistance and heat conductivity. A catalyst-carrying filter 100 in which cells 101 are alternately sealed is used. Then, this catalyst-carrying filter 100 is connected to the exhaust side of the diesel engine,
Usually, particulates (PM: particulate matter), HC, CO, and the like deposited in the filter are oxidatively decomposed.

【0003】このような触媒担持フィルタ100として
は、例えばハニカム状に成形した耐熱性セラミック担体
105のセル壁102の表面に、γ一アルミナからなる
担持層を形成し、さらにその担持層にPt,Pd,Rh
等の貴金属からなる触媒活性成分を担持させたものがよ
く知られている。
As such a catalyst-carrying filter 100, for example, a support layer made of γ-alumina is formed on the surface of a cell wall 102 of a heat-resistant ceramic carrier 105 formed into a honeycomb shape. Pd, Rh
Those carrying a catalytically active component composed of a noble metal such as the above are well known.

【0004】このような触媒担持フィルタ100として
は、特開平5−68892号公報では、γ一アルミナに
無機質バインダを添加して混合、粉砕して得た微粉末を
スラリーとし、このスラリーをハニカム状のセラミック
担体105の壁面に均一に吹き付けて被覆する、いわゆ
るウォッシュコートして触媒コート層103を形成した
ものがある。
[0004] As such a catalyst-carrying filter 100, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-68892 discloses a fine powder obtained by adding an inorganic binder to gamma-alumina, mixing and pulverizing the slurry, and forming the slurry into a honeycomb shape. The catalyst carrier layer 103 is formed by so-called wash coating that uniformly sprays and coats the wall surface of the ceramic carrier 105.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この従来技術、即ちウ
ォッシュコートされた前記触媒コート層103(ウオッ
シコートアルミナ層)は、図17(a)に示すように、
セル壁102の壁面を均一に覆う薄膜で形成され、図1
7(b)に示した部分拡大図のような細孔構造を持って
いる。このような細孔構造における孔径は20〜500
オングストロームが主体であり、通常、50〜300m
2/gの比表面積を示すのが普通である。また、このよ
うな触媒コート層103は、表面に貴金属等の触媒活性
成分を分散支持させることから、比表面積を大きくなけ
ればならないし、ある程度の厚み(50〜100μm程
度)も必要である。
The prior art, that is, the wash-coated catalyst coat layer 103 (wash coat alumina layer) is, as shown in FIG.
1 is formed of a thin film that uniformly covers the wall surface of the cell wall 102.
It has a pore structure as shown in the partial enlarged view of FIG. 7 (b). The pore diameter in such a pore structure is 20 to 500.
Mainly Angstrom, usually 50-300m
It usually shows a specific surface area of 2 / g. In addition, such a catalyst coat layer 103 must have a large specific surface area and a certain thickness (about 50 to 100 μm) because a catalyst active component such as a noble metal is dispersed and supported on the surface.

【0006】しかしながら、ウォッシュコートした触媒
コート層103というのは、気孔径、気孔率が小さく、
排気ガスが触媒担持フィルタ100を通過する際の抵抗
が大きい。そのため、触媒コート層をもたないセラミッ
ク担体105に比べると、著しく圧力損失が増加すると
いう問題があった。なお、「圧力損失」とは、触媒担持
フィルタ100の上流側の圧力値から下流側の圧力値を
引いたものをいう。排気ガスがフィルタを通過する際に
抵抗を受けることが、圧力損失をもたらす最大の要因で
ある。従って、圧力損失が増大すると、耐熱性・機械的
強度・捕集効率が低下し、化学的に不安定となる。
However, the wash-coated catalyst coat layer 103 has a small pore diameter and small porosity.
The resistance when the exhaust gas passes through the catalyst supporting filter 100 is large. For this reason, there is a problem that the pressure loss is significantly increased as compared with the ceramic carrier 105 having no catalyst coat layer. The “pressure loss” refers to a value obtained by subtracting a downstream pressure value from an upstream pressure value of the catalyst-carrying filter 100. Exhaust gas undergoes resistance as it passes through the filter, which is the largest contributor to pressure loss. Therefore, when the pressure loss increases, heat resistance, mechanical strength, and collection efficiency decrease, and the composition becomes chemically unstable.

【0007】さらに、ウォッシュコートした触媒コート
層103は、単に、セル壁102である担体表面に万遍
なくコートされているだけなので、密着性が悪く、排気
ガスを浄化する際に堆積する灰分(アッシュ)を洗浄す
る際に剥離するおそれがあった。また、前述したよう
に、触媒コート層103は細孔構造ではあるが、孔径が
20〜500オングストロームと小さく、高温に長時間
さらされると焼結が進行し、α相に相転移して比表面積
が小さくなるため耐熱性に劣るという問題もあった。さ
らには、比表面積が小さいことから、触媒コート層10
3上に担持した触媒活性成分の粒子間距離が小さくな
り、そのために焼結が進行した場合には比表面積がます
ます小さくなり、触媒作用そのものの低下を招くという
問題があった。
Further, since the wash-coated catalyst coat layer 103 is simply uniformly coated on the surface of the carrier, which is the cell wall 102, it has poor adhesion and ash deposits when purifying exhaust gas ( (Ash) during cleaning. As described above, although the catalyst coat layer 103 has a pore structure, the pore size is as small as 20 to 500 angstroms, and sintering proceeds when exposed to a high temperature for a long time, and the phase transition to the α phase causes a specific surface area. However, there is also a problem that heat resistance is inferior due to the decrease in heat resistance. Further, since the specific surface area is small, the catalyst coat layer 10
Thus, the distance between the particles of the catalytically active component supported on the catalyst 3 becomes small, and as a result, when sintering proceeds, the specific surface area becomes smaller, resulting in a problem that the catalytic action itself is reduced.

【0008】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、排気ガスの圧力損失が小さいばか
りでなく、機械的強度に優れた触媒及びその製造方法を
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a catalyst having not only a small pressure loss of exhaust gas but also excellent mechanical strength and a method for producing the same. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に記載の発明では、4価金属酸性不溶性
塩含有セラミック担体の表面に触媒活性成分を分散担持
してなる触媒であって、そのセラミック担体は、この担
体を形成する各粒子単位毎にその表面が希土類酸化物を
含有するアルミナの薄膜にて被覆されたものであり、そ
の希土類酸化物含有アルミナ薄膜の凹凸表面に前記触媒
活性成分が担持されていることを要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the first aspect of the present invention, there is provided a catalyst comprising a catalytically active component dispersed and supported on the surface of a ceramic support containing a tetravalent metal acidic insoluble salt. The surface of the ceramic carrier is coated with a thin film of alumina containing a rare earth oxide for each particle unit forming the carrier, and the surface of the ceramic carrier is roughened on the uneven surface of the alumina thin film containing a rare earth oxide. The gist is that the catalyst active component is supported.

【0010】請求項2に記載の発明では、ジルコニウム
化合物含有セラミック担体の表面に触媒活性成分を分散
担持してなる触媒であって、そのセラミック担体は、こ
の担体を形成する各粒子単位毎にその表面が希土類酸化
物を含有するアルミナの薄膜にて被覆されたものであ
り、その希土類酸化物含有アルミナ薄膜の凹凸表面に前
記触媒活性成分が担持されていることを要旨とする。
[0010] According to a second aspect of the present invention, there is provided a catalyst comprising a zirconium compound-containing ceramic carrier having a catalytically active component dispersed and supported on a surface thereof, wherein the ceramic carrier is provided for each particle unit forming the carrier. The gist is that the surface is coated with a thin film of alumina containing a rare earth oxide, and the catalytically active component is supported on the uneven surface of the alumina thin film containing a rare earth oxide.

【0011】請求項3に記載の発明では、4価金属のリ
ン酸塩含有セラミック担体の表面に触媒活性成分を分散
担持してなる触媒であって、そのセラミック担体は、こ
の担体を形成する各粒子単位毎にその表面が希土類酸化
物を含有するアルミナの薄膜にて被覆されたものであ
り、その希土類酸化物含有アルミナ薄膜の凹凸表面に前
記触媒活性成分が担持されていることを要旨とする。
[0011] According to the third aspect of the present invention, there is provided a catalyst in which a catalytically active component is dispersed and supported on the surface of a tetravalent metal phosphate-containing ceramic carrier. The surface of each particle unit is coated with a thin film of alumina containing a rare earth oxide, and the gist is that the catalytically active component is supported on the uneven surface of the rare earth oxide containing alumina thin film. .

【0012】請求項4に記載の発明では、請求項1に記
載の触媒において、前記4価金属酸性不溶性塩含有セラ
ミック担体は、リン酸ジルコニウム、リン酸チタン、ヒ
酸ジルコニウム及びヒ酸チタンのうちいずれかを含む、
多孔質体、ファイバー成形体あるいはペレット成形体の
いずれかで構成されていることを要旨とする。
[0012] According to a fourth aspect of the present invention, in the catalyst according to the first aspect, the ceramic support containing an acidic insoluble salt of a tetravalent metal is selected from the group consisting of zirconium phosphate, titanium phosphate, zirconium arsenate and titanium arsenate. Including any,
The gist of the present invention is that it is composed of any of a porous body, a fiber molded body, and a pellet molded body.

【0013】請求項5に記載の発明では、請求項1〜4
のいずれかに記載の触媒において、前記セラミック担体
中の各粒子表面を覆う前記希土類酸化物含有アルミナ薄
膜は、ミクロ断面形状が、直径:2〜50mm、長さ:2
0〜300nmで、全長/直径の比が5〜100の形状
を有する小繊維が林立した植毛構造からなる凹凸表面を
有し、その表面の比表面積が50〜300m2/gであ
ることを要旨とする。
According to the fifth aspect of the present invention, the first to fourth aspects are provided.
In the catalyst described in any one of the above, the rare earth oxide-containing alumina thin film covering the surface of each particle in the ceramic support has a micro cross-sectional shape having a diameter of 2 to 50 mm and a length of 2
It has an irregular surface consisting of a flocking structure in which small fibers having a length / diameter ratio of 0 to 300 nm and a length / diameter ratio of 5 to 100 stand, and the specific surface area of the surface is 50 to 300 m 2 / g. And

【0014】請求項6に記載の発明では、請求項1〜5
のいずれかに記載の触媒において、前記セラミック担体
を覆う前記希土類酸化物を含有するアルミナ薄膜は、担
体に対してアルミナ量で換算して0.1〜15mass
%の割合で被覆されており、アルミナ薄膜中に含まれる
希土類酸化物の量はそのアルミナに対して10〜80m
ass%の含有量であることを要旨とする。
According to the sixth aspect of the present invention, the first to fifth aspects are provided.
In the catalyst according to any one of the above, the alumina thin film containing the rare earth oxide, which covers the ceramic carrier, is 0.1 to 15 mass in terms of an amount of alumina with respect to the carrier.
%, And the amount of the rare earth oxide contained in the alumina thin film is 10 to 80 m with respect to the alumina.
The content should be ass%.

【0015】請求項7に記載の発明では、請求項1〜6
のいずれかに記載の触媒において、前記希土類酸化物
は、少なくともそれの一部がジルコニウムとの複合酸化
物を形成しているものであることを要旨とする。
According to the seventh aspect of the present invention, the first to sixth aspects are provided.
In the catalyst according to any one of the above, the gist is that at least a part of the rare earth oxide forms a composite oxide with zirconium.

【0016】請求項8に記載の発明では、請求項7に記
載の触媒において、希土類酸化物とジルコニウムとの複
合酸化物の粒子径は、1〜30nmの大きさであること
を要旨とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the catalyst according to the seventh aspect, the composite oxide of the rare earth oxide and zirconium has a particle diameter of 1 to 30 nm.

【0017】請求項9に記載の発明では、4価金属酸性
不溶性塩含有セラミック担体を構成する各粒子の表面
に、下記入(a)〜(e)工程を経て希土類酸化物含有
アルミナ薄膜を形成し、次いでその希土類酸化物含有ア
ルミナ薄膜の凹凸表面に、貴金属などの触媒活性成分を
担持させることによって触媒を製造することができる。 (a)溶液含浸工程:前記セラミック担体をアルミニウ
ム及び希土類酸化物を含有する金属化合物の溶液中に浸
漬する。 (b)乾燥工程:前記セラミック担体を加熱乾燥する。 (c)仮焼成工程:前記セラミック担体を300〜50
0℃以上の温度に加熱焼成することにより、アモルファ
スアルミナ薄膜を形成する。 (d)熱処理工程:前記セラミック担体を100℃の熱
水中に浸漬処理したのち乾燥する。 (e)本焼成工程:500〜1200℃にて本焼成す
る。
According to the ninth aspect of the present invention, a rare earth oxide-containing alumina thin film is formed on the surface of each particle constituting the tetravalent metal acidic insoluble salt-containing ceramic support through the following steps (a) to (e). Then, a catalyst can be produced by carrying a catalytically active component such as a noble metal on the uneven surface of the rare earth oxide-containing alumina thin film. (A) Solution impregnation step: The ceramic carrier is immersed in a solution of a metal compound containing aluminum and a rare earth oxide. (B) Drying step: heating and drying the ceramic carrier. (C) Preliminary firing step: 300-50 of the ceramic carrier
By heating and firing at a temperature of 0 ° C. or more, an amorphous alumina thin film is formed. (D) Heat treatment step: The ceramic carrier is immersed in hot water at 100 ° C. and then dried. (E) Main firing step: Main firing at 500 to 1200 ° C.

【0018】請求項10に記載の発明では、4価金属酸
性不溶性塩含有セラミック担体を構成する各粒子の表面
に、下記(a)〜(f)工程を経て希土類酸化物含有ア
ルミナ薄膜を形成し、次いでその希土類酸化物含有アル
ミナ薄膜の凹凸表面に、触媒活性成分を分散担持させる
ことによって触媒を製造することができる。 (a)予備処理工程:前記セラミック担体を1000℃
〜1500℃の温度に加熱してけい化物の酸化膜を形成
する。 (b)溶液含浸工程:前記セラミック担体をアルミニウ
ム及び希土類酸化物を含有する金属化合物の溶液中に浸
漬する。 (c)乾燥工程:前記セラミック担体を加熱乾燥する。 (d)仮焼成工程:前記セラミック担体を300〜50
0℃以上の温度に加熱焼成することにより、アモルファ
スアルミナ薄膜を形成する。 (e)熱処理工程:前記セラミック担体を100℃の熱
水中に浸濱処理したのち乾燥する。 (f)本焼成工程:500〜1200℃にて本焼成す
る。
According to the tenth aspect of the present invention, a rare earth oxide-containing alumina thin film is formed on the surface of each particle constituting the tetravalent metal acidic insoluble salt-containing ceramic support through the following steps (a) to (f). Then, a catalyst can be produced by dispersing and supporting a catalytically active component on the uneven surface of the rare earth oxide-containing alumina thin film. (A) Pre-treatment step: the ceramic carrier is heated at 1000 ° C.
Heat to a temperature of ~ 1500C to form an oxide film of silicide. (B) Solution impregnation step: The ceramic support is immersed in a solution of a metal compound containing aluminum and a rare earth oxide. (C) Drying step: heating and drying the ceramic carrier. (D) Pre-baking step: the ceramic carrier is placed in the range of 300 to 50
By heating and firing at a temperature of 0 ° C. or more, an amorphous alumina thin film is formed. (E) Heat treatment step: The ceramic carrier is immersed in hot water at 100 ° C. and then dried. (F) Main firing step: Main firing at 500 to 1200 ° C.

【0019】請求項11に記載の発明では、請求項9ま
たは10に記載の触媒の製造方法において、前記4価金
属酸性不溶性塩含有セラミック担体は、リン酸ジルコニ
ウム、リン酸チタン、ヒ酸ジルコニウム及びヒ酸チタン
を含む、多孔質体、ファイバー成形体あるいペレット成
形体のいずれかで構成されていることを要旨とする。
In the invention according to claim 11, in the method for producing a catalyst according to claim 9 or 10, the ceramic support containing a tetravalent metal acid-insoluble salt comprises zirconium phosphate, titanium phosphate, zirconium arsenate and The gist of the present invention is that it is constituted by any of a porous body, a fiber molded body, and a pellet molded body containing titanium arsenate.

【0020】請求項12に記載の発明では、請求項9〜
11のいずれかに記載の触媒の製造方法において、前記
セラミック担体を覆う前記希土類酸化物を含有するアル
ミナ薄膜は、担体に対してアルミナ量で換算して0.1
〜15mass%の割合で被覆されており、アルミナ薄
膜中に含まれる希土類酸化物の量はそのアルミナに対し
て10〜80mass%の含有量であることを要旨とす
る。
According to the twelfth aspect of the present invention, the ninth to nineteenth aspects of the present invention are described below.
In the method for producing a catalyst according to any one of the first to eleventh aspects, the alumina thin film containing the rare earth oxide, which covers the ceramic carrier, is 0.1% in terms of alumina amount with respect to the carrier.
The amount of the rare earth oxide contained in the alumina thin film is in the range of 10 to 80 mass% with respect to the alumina.

【0021】請求項13に記載の発明では、請求項9〜
12のいずれかに記載の触媒の製造方法において、前記
希土類酸化物は、少なくともそれの一部がジルコニウム
との複合酸化物を形成しているものであることを要旨と
する。
According to the thirteenth aspect, in the ninth aspect,
13. The method for producing a catalyst according to any one of the above items 12, wherein at least a part of the rare earth oxide forms a composite oxide with zirconium.

【0022】請求項14に記載の発明では、請求項13
に記載の触媒の製造方法において、希土類酸化物とジル
コニウムとの複合酸化物の粒子径は、1〜30nmの大
きさであることを要旨とする。
According to the fourteenth aspect, in the thirteenth aspect,
In the method for producing a catalyst described in above, the gist is that the composite oxide of the rare earth oxide and zirconium has a particle size of 1 to 30 nm.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を、図面に基づき詳細に説明する。図1〜図3に示
すように、本実施形態にかかる触媒10は、多孔質な焼
結体からなるセラミック担体15を備えている。このセ
ラミック担体15は、4価金属酸性不溶性塩を含有した
セラミックから構成されている。本実施形態では、4価
金属酸性不溶性塩としてリン酸ジルコニウム(Zr(H
PO42・nH2O)が使用されている。セラミック担
体15にはセル壁12が形成されている。セル壁12を
構成するリン酸ジルコニウム粒子4の表面には、それぞ
れに触媒コート層2が所定の厚みで個別に被覆されてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, the catalyst 10 according to the present embodiment includes a ceramic carrier 15 made of a porous sintered body. The ceramic carrier 15 is made of a ceramic containing a tetravalent metal insoluble salt. In the present embodiment, zirconium phosphate (Zr (H
PO 4 ) 2 .nH 2 O) is used. The cell wall 12 is formed on the ceramic carrier 15. The surface of the zirconium phosphate particles 4 constituting the cell wall 12 is individually coated with a catalyst coat layer 2 with a predetermined thickness.

【0024】触媒コート層2は、サポート材上に、触媒
活性成分及び助触媒を担持させたものである。本実施形
態において、前記サポート材は、アルミナ(Al23
からなる薄膜(以下アルミナ薄膜という)3である。ア
ルミナ以外にも、ジルコニア(二酸化ジルコニウム:Z
rO2)、チタニア(酸化チタン:TiO2)、シリカ
(酸化珪素:SiO2)の中から選ばれる少なくとも1
つを含むものであれば任意に変更してもよい。
The catalyst coat layer 2 is obtained by supporting a catalytically active component and a co-catalyst on a support material. In the present embodiment, the support material is alumina (Al 2 O 3 )
(Hereinafter, referred to as an alumina thin film) 3. In addition to alumina, zirconia (zirconium dioxide: Z
rO 2 ), titania (titanium oxide: TiO 2 ), and silica (silicon oxide: SiO 2 )
The number may be arbitrarily changed as long as it includes one.

【0025】具体的にいうと、1種類の酸化物として
は、ZrO2、TiO2又はSiO2ががある。2種類の
酸化物としては、Al23/ZrO2、Al23/Ti
2、Al23/SiO2、ZrO2/TiO2又はZrO
2/SiO2がある。3種類の酸化物としては、Al23
/ZrO2/TiO2、Al23/ZrO2/SiO2、A
23/TiO2/SiO2又はZrO2/TiO2/Si
2がある。4種類の酸化物としてはAl23/ZrO2
/TiO2/SiO2がある。
More specifically, one type of oxide is ZrO 2 , TiO 2 or SiO 2 . The two types of oxides include Al 2 O 3 / ZrO 2 and Al 2 O 3 / Ti
O 2 , Al 2 O 3 / SiO 2 , ZrO 2 / TiO 2 or ZrO
2 / SiO 2 . As the three kinds of oxides, Al 2 O 3
/ ZrO 2 / TiO 2 , Al 2 O 3 / ZrO 2 / SiO 2 , A
l 2 O 3 / TiO 2 / SiO 2 or ZrO 2 / TiO 2 / Si
There is O 2. The four types of oxides are Al 2 O 3 / ZrO 2
/ There is a TiO 2 / SiO 2.

【0026】前記4価金属酸性不溶性塩含有セラミック
担体15としては、リン酸ジルコニウムの他、例えばリ
ン酸チタン、ヒ酸ジルコニウム及びヒ酸チタンを用いる
ことができる。このようにして、図1(a),(b)及
び図2に示すような、ウォールフローハニカム型フィル
タが形成される。
As the ceramic carrier 15 containing a tetravalent metal acidic insoluble salt, for example, titanium phosphate, zirconium arsenate and titanium arsenate can be used in addition to zirconium phosphate. Thus, a wall flow honeycomb type filter as shown in FIGS. 1A, 1B and 2 is formed.

【0027】以下、4価金属酸性不溶性塩含有セラミッ
ク担体15として、リン酸ジルコニウム焼結体を用いた
例について説明する。上記セラミック担体15は、複数
の貫通孔としてのセル11がその軸線方向に沿って規則
的に形成された断面略正方形状をなすリン酸ジルコニウ
ム焼結体で構成されている。前記セル11は、セル壁1
2によって互いに隔てられており、各セル11の開口部
は一方の端面側においては封止体14により封止されて
おり、該当するセル11の他方の端面は開放され、全体
としては各端面とも開放部と封止部とがそれぞれ市松模
様状を呈するように配置されている。そして、セラミッ
ク担体15には、断面四角形状をした多数のセル11が
形成されている。言い換えると、これらのセラミック担
体15はハニカム構造を有している。
An example in which a zirconium phosphate sintered body is used as the ceramic support 15 containing a tetravalent metal acidic insoluble salt will be described below. The ceramic carrier 15 is made of a zirconium phosphate sintered body having a substantially square cross section in which a plurality of cells 11 as through holes are regularly formed along the axial direction. The cell 11 has a cell wall 1
2, the opening of each cell 11 is sealed on one end face side by a sealing body 14, and the other end face of the corresponding cell 11 is opened, and as a whole, each end face is The opening portion and the sealing portion are arranged so as to have a checkered pattern, respectively. A large number of cells 11 having a rectangular cross section are formed in the ceramic carrier 15. In other words, these ceramic carriers 15 have a honeycomb structure.

【0028】なお、前記セル11の密度は200〜35
0個/平方インチである。即ち、多数あるセル11のう
ち、約半数のものは上流側端面において開口し、残りの
ものは下流側端面において開口しており、各セル11を
隔てるセル壁12の厚さは0.4mm前後に設定されて
いる。
The cell 11 has a density of 200 to 35.
0 pieces / square inch. That is, of the large number of cells 11, about half of them are open at the upstream end face, and the remaining ones are open at the downstream end face, and the thickness of the cell wall 12 separating each cell 11 is about 0.4 mm. Is set to

【0029】このように、リン酸ジルコニウムからなる
セラミック担体15は、図3(a)に示すような多孔質
のセル壁12によって仕切られた構造を有するものであ
って、その多孔質セル壁12の気孔は、水銀圧入法によ
って測定された気孔径の平均値が10μm〜500μm
の範囲内にある。この範囲以外にも、セラミック担体1
5の平均気孔径を20mm〜250mmの範囲内で任意
の値に変更してもよい。
As described above, the ceramic carrier 15 made of zirconium phosphate has a structure partitioned by the porous cell walls 12 as shown in FIG. The average pore diameter measured by the mercury intrusion method is 10 μm to 500 μm.
Within the range. In addition to this range, the ceramic carrier 1
The average pore diameter of No. 5 may be changed to any value within the range of 20 mm to 250 mm.

【0030】セル壁12がこの程度の気孔径を有すると
微細なパティキュレートの捕集にも好適である。即ち、
セル壁12の平均気孔径を上記範囲内に設定すること
で、ディーゼルパティキュレートを確実に捕集すること
ができる。一方、このセル壁12の気孔径の平均値が1
0μm未満だと、図6(a)に示すように、セル壁12
を排気ガスが通過する際の圧力損失が極端に大きくな
り、エンジンの停止を引き起こしかねない。また、気孔
径の平均値が300μmを超えると、微細なパティキュ
レートを効率よく捕集することができなくなる。
When the cell wall 12 has such a pore diameter, it is suitable for collecting fine particulates. That is,
By setting the average pore diameter of the cell wall 12 within the above range, diesel particulates can be reliably collected. On the other hand, the average value of the pore diameter of the cell wall 12 is 1
If it is less than 0 μm, as shown in FIG.
The pressure loss when the exhaust gas passes through the engine becomes extremely large, which may cause the engine to stop. On the other hand, when the average value of the pore diameter exceeds 300 μm, it becomes impossible to efficiently collect fine particulates.

【0031】また、セラミック担体15における多孔質
セル壁12の気孔率は、30〜70%に設定されてい
る。この値以外にも、セラミック担体15の気孔率を4
0〜60%の範囲内で任意の値に変更してもよい。図6
(b)に示すように気孔率が30%未満だと、セル壁1
2を排気ガスが通過する際の圧力損失が極端に大きくな
り、エンジンの停止を引き起こしかねない。また、気孔
率が70%を超えると、微細なパティキュレートを効率
よく捕集することができなくなる。なお、図6(a),
(b)の圧力損失の特性を示すデータは、いずれも排気
ガスの流速が10m/sの場合を示している。
The porosity of the porous cell wall 12 in the ceramic carrier 15 is set to 30 to 70%. In addition to this value, the porosity of the ceramic carrier 15 is set to 4
It may be changed to any value within the range of 0 to 60%. FIG.
If the porosity is less than 30% as shown in FIG.
2, the pressure loss when the exhaust gas passes through becomes extremely large, which may cause the engine to stop. On the other hand, when the porosity exceeds 70%, it is not possible to efficiently collect fine particulates. 6 (a),
The data showing the characteristics of the pressure loss in (b) all show the case where the flow rate of the exhaust gas is 10 m / s.

【0032】それとともに、図6(c)に示すように気
孔率が70%を超えると、機械的強度の低下によってセ
ラミック担体15にクラックが生じやすくなる。つま
り、セラミック担体15の気孔率と機械的強度とは反比
例の関係にある。よって、セラミック担体15のリン酸
ジルコニウム粒子4に触媒コート層2の担持量を増加さ
せようとして気孔率を70%よりも大きくすると、ハニ
カム構造体として成立しなくなる。
At the same time, when the porosity exceeds 70% as shown in FIG. 6 (c), cracks tend to occur in the ceramic carrier 15 due to a decrease in mechanical strength. That is, the porosity of the ceramic carrier 15 and the mechanical strength are in inverse proportion. Therefore, if the porosity is set to be larger than 70% in order to increase the amount of the catalyst coat layer 2 loaded on the zirconium phosphate particles 4 of the ceramic carrier 15, the honeycomb structure cannot be formed.

【0033】以上のように、セラミック担体15の平均
気孔径が10〜500μm、気孔率が30〜70%に設
定されているため、圧力損失を低くすることができると
ともに、機械的強度を向上することができる。それとと
もに、排気ガス中に含まれるパティキュレートの捕集効
率を高めることができる。
As described above, since the average pore diameter of the ceramic carrier 15 is set at 10 to 500 μm and the porosity is set at 30 to 70%, the pressure loss can be reduced and the mechanical strength is improved. be able to. At the same time, the collection efficiency of the particulates contained in the exhaust gas can be increased.

【0034】このようなセラミック担体15を製造する
場合は、例えば、原料として、10μm程度の平均粒子
径を有するリン酸ジルコニウム粉末70重量部に、0.
5μm程度の平均粒子径を有するリン酸ジルコニウム粉
末約30重量部、バインダーとしてのメチルセルロース
をリン酸ジルコニウム粉末100重量部に対して約6重
量部、その他、有機溶媒及び水からなる分散媒液をリン
酸ジルコニウム粉末100重量部に対して約25重量部
を配合したものを用いる。次いで、この配合原料を混練
したのち押し出し成形によってハニカム状に成形してか
ら、前記セル11の一部を市松模様状に封止する。次い
で、その成形体を乾燥脱脂した後、不活性雰囲気下にて
焼成をすることにより、所望のセラミック担体15とす
る。
When such a ceramic carrier 15 is produced, for example, 0.1 parts of a zirconium phosphate powder having an average particle diameter of about 10 μm is added as a raw material.
About 30 parts by weight of zirconium phosphate powder having an average particle diameter of about 5 μm, about 6 parts by weight of methylcellulose as a binder with respect to 100 parts by weight of zirconium phosphate powder, and a dispersion medium containing an organic solvent and water in phosphorus A mixture of about 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of zirconium oxide powder is used. Next, after kneading the compounded raw material, the mixture is extruded and formed into a honeycomb shape, and a part of the cell 11 is sealed in a checkered pattern. Next, the formed body is dried and degreased, and then fired in an inert atmosphere to obtain a desired ceramic carrier 15.

【0035】なお、原料に用いられるリン酸ジルコニウ
ムは、以下の表1に示すように非晶性を有するものと、
結晶性を有するものがある。非晶性のリン酸ジルコニウ
ムにすれば、リン酸ジルコニウムの比表面積を大きくす
ることができる。本実施形態では、表1に示すα−リン
酸ジルコニウムが使用されている。このα−リン酸ジル
コニウム以外にも、他の結晶構造を有するリン酸ジルコ
ニウムに変更してもよい。
The zirconium phosphate used as a raw material has an amorphous property as shown in Table 1 below.
Some have crystallinity. If amorphous zirconium phosphate is used, the specific surface area of zirconium phosphate can be increased. In the present embodiment, α-zirconium phosphate shown in Table 1 is used. In addition to the α-zirconium phosphate, zirconium phosphate having another crystal structure may be used.

【0036】[0036]

【表1】 本実施形態において最も特徴的な構成は、上記セラミッ
ク担体15を実質的に構成してなるセル壁12の表面、
とくに該セル壁12を構成する各リン酸ジルコニウム粒
子4の表面を希土類酸化物含有アルミナ薄膜3で被覆す
ることにある。このことをもっと正確に言うと、該セル
壁12を構成しているリン酸ジルコニウム焼結体の各リ
ン酸ジルコニウム粒子4を対象として、それぞれのリン
酸ジルコニウム粒子4の表面を個別に、各種の方法によ
って希土類酸化物含有アルミナ薄膜3にて被覆したこと
にある。
[Table 1] The most characteristic configuration in the present embodiment is a surface of the cell wall 12 substantially constituting the ceramic carrier 15,
In particular, the purpose is to cover the surface of each zirconium phosphate particle 4 constituting the cell wall 12 with the rare earth oxide-containing alumina thin film 3. More precisely, for each zirconium phosphate particle 4 of the zirconium phosphate sintered body constituting the cell wall 12, the surface of each zirconium phosphate particle 4 is individually subjected to various types. That is, it is covered with the rare earth oxide-containing alumina thin film 3 by the method.

【0037】なお、図17(b)は、前記セル壁12表
面に一様に、ウォッシュコート法によって触媒コート層
2を被覆形成した従来技術を示したもので、図3
(a),(b)は、本実施形態で用いているセラミック
担体15の説明図である。セル壁12を構成する各リン
酸ジルコニウム粒子4の表面に、希土類酸化物含有アル
ミナ薄膜3(以下、この「希土類酸化物含有アルミナ薄
膜3」を、単に「アルミナ薄膜3」と略記する)が個別
に被覆された状態のものを示している。
FIG. 17B shows a conventional technique in which the surface of the cell wall 12 is uniformly coated with the catalyst coat layer 2 by a wash coat method.
(A), (b) is explanatory drawing of the ceramic carrier 15 used by this embodiment. On the surface of each zirconium phosphate particle 4 constituting the cell wall 12, a rare earth oxide-containing alumina thin film 3 (hereinafter, this "rare earth oxide-containing alumina thin film 3" is simply abbreviated as "alumina thin film 3") is individually provided. In the state of being coated on the surface.

【0038】このように、本実施形態にかかる触媒活性
成分において特徴的な構成である(アルミナ薄膜3)
は、従来のように、単に排気ガスのセル壁12の壁面を
触媒コート層2で一様に被覆したものではない。たとえ
ば、従来のように、セル壁12を一様に被覆すると、リ
ン酸ジルコニウム粒子4間の間隙が封塞され、目封じさ
れて通気性を阻害することになる。これに対し、本実施
形態で用いるセラミック担体15の場合、セル壁12を
構成している各リン酸ジルコニウム粒子4の表面を、個
別にアルミナ薄膜3にて被覆した構造にしてある。
As described above, the catalytically active component according to the present embodiment has a characteristic configuration (alumina thin film 3).
However, unlike the prior art, the wall surface of the cell wall 12 of the exhaust gas is not simply covered with the catalyst coat layer 2 uniformly. For example, if the cell wall 12 is uniformly coated as in the conventional case, the gap between the zirconium phosphate particles 4 is closed and plugged, thereby impairing air permeability. In contrast, the ceramic carrier 15 used in the present embodiment has a structure in which the surface of each zirconium phosphate particle 4 constituting the cell wall 12 is individually coated with the alumina thin film 3.

【0039】従って、本実施形態については、セル壁1
2自体の気孔,即ち各リン酸ジルコニウム粒子4間に生
じた間隙を完全に塞ぐようなことなく、気孔は気孔とし
てそのまま維持されることになるから、従来の触媒コー
ト層2に比べると圧力損失が著しく小さい。しかも、耐
熱性にも優れ、さらにはアルミナ薄膜3が各リン酸ジル
コニウム粒子4自体を個別に被覆しているので、例え
ば、洗浄に当たって該薄膜がセル壁12から剥落するよ
うなことがなく、耐洗浄性に優れたものになる。さら
に、排気ガスが触媒活性成分に接触する面積が大きくな
る。よって、排気ガス中のCOやHCの酸化を促進する
ことができる。
Therefore, in the present embodiment, the cell wall 1
The pores 2 are maintained as pores without completely closing pores of the zirconium phosphate particles 4 themselves, that is, gaps formed between the zirconium phosphate particles 4. Is remarkably small. Moreover, since the alumina thin film 3 individually covers each zirconium phosphate particle 4 itself, for example, the thin film does not peel off from the cell wall 12 during cleaning, and thus has excellent heat resistance. It has excellent cleaning properties. Further, the area where the exhaust gas contacts the catalytically active component increases. Therefore, the oxidation of CO and HC in the exhaust gas can be promoted.

【0040】そこで以下に、本実施形態にかかる触媒活
性成分に用いられる担持膜としてのアルミナ薄膜3の圧
力損失特性、耐熱性、耐洗浄性ならびに再生特性につい
て説明する。
The pressure loss characteristics, heat resistance, washing resistance, and regeneration characteristics of the alumina thin film 3 as a support film used for the catalytically active component according to the present embodiment will be described below.

【0041】アルミナ薄膜3の圧力損失特性について;
一般に、セル壁12を排気ガスが通過するときの圧力損
失特性は、次のように考えられる。即ち、前記セラミッ
ク担体15をディーゼル排気ガスが通過するときの圧力
損失は、図4のように示すことができる。この場合、抵
抗ΔP1、ΔP2、ΔP3はそれぞれフィルタのセル構
造に依存するものであって、ディーゼルパティキュレー
トの堆積等の時間経過によらない一定の値Δpi=(Δ
P1+ΔP2+ΔP3)であり、初期圧力損失という。
また、ΔP4は堆積したディーゼルパティキュレートを
通過するときの抵抗であり、初期圧力損失の2〜3倍以
上の値となる。
Pressure drop characteristics of the alumina thin film 3;
Generally, the pressure loss characteristics when exhaust gas passes through the cell wall 12 are considered as follows. That is, the pressure loss when the diesel exhaust gas passes through the ceramic carrier 15 can be shown in FIG. In this case, the resistances ΔP1, ΔP2, and ΔP3 each depend on the cell structure of the filter, and are constant values Δpi = (Δ) independent of the passage of time such as the accumulation of diesel particulates.
P1 + ΔP2 + ΔP3), which is referred to as an initial pressure loss.
ΔP4 is the resistance when passing through the accumulated diesel particulates, and is a value that is two to three times or more the initial pressure loss.

【0042】14/200のセル構造をもつセラミック
担体15の比表面積は8.931cm2/cm3であり、
セラミック担体15の密度は0.675g/cm3であ
るので、セル壁12の比表面積は0.0013m2/g
となる。一方、セル壁12内の細孔比表面積は、水銀ポ
ロシメーターの測定によると0.12m2/gであり、
約50〜100倍の表面積をもつ。このことは、同じ重
量のアルミナ薄膜3をセル壁12の表面に形成する場
合、単にセル壁12の表面を一様に覆うように被覆する
よりも、このセル壁12を構成している各リン酸ジルコ
ニウム粒子4の表面を個別に被覆した方が、同じ効果を
得るためのアルミナ薄膜3の厚みを1/50〜1/10
0にすることができる。
The specific surface area of the ceramic carrier 15 having a cell structure of 14/200 is 8.931 cm 2 / cm 3 ,
Since the density of the ceramic carrier 15 is 0.675 g / cm 3 , the specific surface area of the cell wall 12 is 0.0013 m 2 / g.
Becomes On the other hand, the pore specific surface area in the cell wall 12 is 0.12 m 2 / g as measured by a mercury porosimeter,
It has about 50-100 times the surface area. This means that when the alumina thin film 3 having the same weight is formed on the surface of the cell wall 12, each phosphor layer constituting the cell wall 12 is formed rather than simply covering the surface of the cell wall 12 uniformly. When the surfaces of the zirconium oxide particles 4 are individually coated, the thickness of the alumina thin film 3 for obtaining the same effect can be reduced by 1/50 to 1/10.
Can be zero.

【0043】即ち、ウォッシュコートのような従来技術
の下でアルミナ薄膜3を一様に形成する場合、触媒活性
成分の活性に必要な3mass%程度のアルミナを被覆する
には、アルミナ薄膜3の厚みは50μmが必要である。
このときの圧力損失は、セル壁12内を通過する抵抗Δ
P3に加え、アルミナ薄膜3を通過する抵抗が増加す
る。さらに、開口が小さくなりΔP1も大きくなる。そ
のため、アルミナをコートをしていないフィルタに比較
して圧力損失か著しく大きくなり、その傾向は、フィル
タにパティキュレートが堆積した場合に、より一層顕著
になる。
That is, when the alumina thin film 3 is uniformly formed under a conventional technique such as a wash coat, the thickness of the alumina thin film 3 is required to cover about 3 mass% of alumina required for the activity of the catalytically active component. Needs to be 50 μm.
The pressure loss at this time is the resistance Δ passing through the cell wall 12.
In addition to P3, the resistance passing through the alumina thin film 3 increases. Further, the aperture becomes smaller and ΔP1 becomes larger. Therefore, the pressure loss is significantly higher than that of a filter not coated with alumina, and the tendency becomes more remarkable when particulates are deposited on the filter.

【0044】この点、本実施形態において用いるセラミ
ック担体15のように、セル壁12を構成するリン酸ジ
ルコニウム粒子4の表面にアルミナをコートする場合、
触媒活性成分の活性化に必要な3mass%程度のアルミナ
薄膜3にするには、その厚みは最大でも0.5μm程度
である。このときの圧力損失の増加は、抵抗ΔP3をわ
ずかに増加させるが、その他の圧力損失は実質的に無視
できる程度であり、従来のウォッシュコートによって形
成されるアルミナ層に比べると、圧力損失特性は飛躍的
に向上する。
In this respect, when the surface of the zirconium phosphate particles 4 constituting the cell wall 12 is coated with alumina like the ceramic carrier 15 used in the present embodiment,
In order to make the alumina thin film 3 of about 3 mass% necessary for activating the catalytically active component, its thickness is at most about 0.5 μm. The increase in the pressure loss at this time slightly increases the resistance ΔP3, but the other pressure losses are substantially negligible, and the pressure loss characteristics are lower than those of the alumina layer formed by the conventional wash coat. Improve dramatically.

【0045】このアルミナ薄膜3の耐熱性について;一
般に、アルミナは高い比表面積を有し、触媒活性成分の
担持膜として好適である。特に、より高温で安定に作動
する耐熱性の高い触媒10の開発が望まれている現在、
それに伴って、アルミナ薄膜3についても、より高い耐
熱性が要求されている。
Heat resistance of the alumina thin film 3; In general, alumina has a high specific surface area and is suitable as a film for supporting a catalytically active component. In particular, at present, there is a demand for the development of a high heat-resistant catalyst 10 that operates stably at higher temperatures.
Accordingly, the alumina thin film 3 is also required to have higher heat resistance.

【0046】この点について本実施形態においては、ア
ルミナの耐熱性を向上させるべく、(1)各アルミナ粒
子の形状を小繊維状にすると共に、(2)セリア(酸化
セリウム)等の希土類酸化物を含有させることにした。
In this regard, in the present embodiment, in order to improve the heat resistance of alumina, (1) the shape of each alumina particle is made into small fibers, and (2) a rare earth oxide such as ceria (cerium oxide). Was decided to be contained.

【0047】とくに、前者(1)の構成を採用すること
により、各アルミナ粒子問の接点を減らすことができ、
焼結速度の低下を通じて粒成長を抑制し、もって比表面
積を大きくすることができ、ひいては耐熱性が向上す
る。
In particular, by employing the former configuration (1), the number of contacts between the alumina particles can be reduced.
Grain growth is suppressed by lowering the sintering rate, and the specific surface area can be increased, thereby improving heat resistance.

【0048】即ち、本実施形態においては、セラミック
担体15の各リン酸ジルコニウム粒子4の表面を覆うア
ルミナ薄膜3は、各アルミナ粒子のミクロ断面形状が小
繊維状か林立した植毛構造を呈している。それ故に隣接
するアルミナ小繊維の互いの接触点が減少するため、著
しく耐熱性が向上するのである。
That is, in the present embodiment, the alumina thin film 3 covering the surface of each zirconium phosphate particle 4 of the ceramic carrier 15 has a flocked structure in which the micro cross-sectional shape of each alumina particle is small fiber or stand. . Therefore, the contact points between adjacent alumina fibrils are reduced, so that the heat resistance is remarkably improved.

【0049】次に、(2)について、セリア等の添加に
よっても耐熱性は改善される。その理由は、アルミナ薄
膜3を構成する結晶粒子の表面に新しく化合物を形成
し、アルミナ粒子同士の成長を妨げる効果によるもので
ある。
Next, regarding (2), the heat resistance can be improved by adding ceria and the like. The reason for this is that a new compound is formed on the surface of the crystal particles constituting the alumina thin film 3 to prevent the growth of the alumina particles.

【0050】アルミナ薄膜3の耐洗浄性について;セル
壁12の表面に堆積したパティキュレートの主体はカー
ボンであり、これは、燃焼等の方法により酸化除去でき
る。ところが燃焼後も灰分として残る物質がある。この
ような物質は、中和剤あるいは潤滑剤等としての役割を
持たすために、エンジンオイル中に添加してあるCa,
Mg,Zn等の化合物が酸化されたり、硫酸塩になった
りしたものがある。また、あらかじめ、燃料中にCeO
2やCuO等のカーボン燃焼のために混入してある触媒
活性成分がパティキュレートと一緒に堆積したものがあ
る。これらの灰分は、車両の長時間走行に伴って堆積し
ていき、フィルタの圧力損失を増加させていくので、高
圧水等による洗浄が必要である。このとき30kg/c
2以上の圧力で洗浄すると灰分を完全に除去できる。
Regarding the washing resistance of the alumina thin film 3: The main component of the particulates deposited on the surface of the cell wall 12 is carbon, which can be oxidized and removed by a method such as combustion. However, some substances remain as ash after combustion. Such a substance contains Ca, added to the engine oil, to have a role as a neutralizing agent or a lubricant.
Some compounds such as Mg and Zn are oxidized or turned into sulfates. In addition, CeO is contained in the fuel in advance.
Some catalyst active components such as 2 and CuO mixed for carbon combustion are deposited together with particulates. These ash components accumulate as the vehicle travels for a long time, and increase the pressure loss of the filter. Therefore, cleaning with high-pressure water or the like is necessary. At this time, 30kg / c
Washing with a pressure of at least m 2 can completely remove ash.

【0051】この点に関し、セル壁12の表面にウォッ
シュコートによって形成した従来のアルミナ薄膜の場
合、セル壁12の表面全体に物理吸着による厚いコート
層があるため、上記洗浄時に剥離することが多い。これ
に対し、本実施形態において用いる前記担持膜(アルミ
ナ薄膜3)では、アルミナがセラミック担体15を構成
する各リン酸ジルコニウム粒子4の表面に薄く個別に被
覆されており、しかも化学的にも結合していることか
ら、リン酸ジルコニウム粒子個々と硬く密着した状態と
なっている。従って、密着性が高く、それ故に洗浄に対
する抵抗も高く、被膜としての耐久性が強力である。
In this regard, in the case of the conventional alumina thin film formed by wash coating on the surface of the cell wall 12, since there is a thick coat layer by physical adsorption on the entire surface of the cell wall 12, it is often peeled off during the above-mentioned cleaning. . On the other hand, in the support film (alumina thin film 3) used in the present embodiment, alumina is thinly and individually coated on the surface of each zirconium phosphate particle 4 constituting the ceramic carrier 15, and furthermore, it is chemically bonded. Therefore, the zirconium phosphate particles are in a state of being tightly adhered to the individual particles. Therefore, the adhesiveness is high, the resistance to washing is high, and the durability as a coating is strong.

【0052】アルミナ薄膜3の再生特性について;本実
施形態においては、上記アルミナ薄膜3は、その中にセ
リア(CeO2)やランタナ(La23)の如き希土類
酸化物を、A123に対して10〜80mass%程度、好
ましくは20〜40mass%程度添加して、アルミナ薄膜
3の表面や内部にこれらの酸化物を均一分散させたもの
である。
With respect to the reproduction characteristics of the alumina thin film 3, in the present embodiment, the alumina thin film 3 contains a rare earth oxide such as ceria (CeO 2 ) or lantana (La 2 O 3 ) and A1 2 O 3. About 10 to 80 mass%, preferably about 20 to 40 mass%, to uniformly disperse these oxides on the surface and inside of the alumina thin film 3.

【0053】アルミナ薄膜3中にセリア等を添加すると
(好ましくはPt等の触媒活性成分と共に添加すること
の方が望ましい)、セリアのもつ酸素濃度調節作用によ
り、排気ガス中への酸素の供給を活発にして、フィルタ
に付着した“すす(ディーゼルパティキュレート)”の
燃焼除去効率が向上し、ひいては触媒10の再生率が著
しく向上することになる。また、触媒10の耐久性を向
上させることができる。
When ceria or the like is added to the alumina thin film 3 (preferably, it is more preferable to add it together with a catalytically active component such as Pt), the supply of oxygen into the exhaust gas is controlled by the oxygen concentration adjusting action of the ceria. When activated, the efficiency of burning and removing soot (diesel particulate) adhering to the filter is improved, and the regeneration rate of the catalyst 10 is significantly improved. Further, the durability of the catalyst 10 can be improved.

【0054】即ち、セリア等の希土類酸化物は、アルミ
ナの耐熱性を向上させるだけではなく、触媒表面での酸
素濃度を調節する役割も果たす。一般に、排気ガス中に
存在する炭化水素や一酸化炭素は酸化反応により、また
NOxは、還元反応により除去されるが、排気ガス組成
は燃料のリッチ域とリーン域との間で絶えず変動してい
るため、触媒表面の作用雰囲気も激しく変動することに
なる。ところで、触媒に添加されるセリアは、Ce3+
Ce4+の酸化還元電位が比較的小さく、次式2CeO2
⇔Ce23+1/2O2の反応が可逆的に進行する。即
ち、排気ガスがリッチ域になると上記の反応は右に進行
して雰囲気中に酸素を供給するが、逆にリーン域になる
と左に進行して雰囲気中の余剰酸素を吸蔵する。このよ
うにして、雰囲気中の酸素濃度を調節することにより、
該セリアは、炭化水素や一酸化炭素あるいはNOxを効
率よく除去できる空燃比の幅を広げる作用を担う。
That is, rare earth oxides such as ceria not only improve the heat resistance of alumina but also play a role in adjusting the oxygen concentration on the catalyst surface. In general, hydrocarbons and carbon monoxide present in the exhaust gas are removed by an oxidation reaction and NOx is removed by a reduction reaction, but the composition of the exhaust gas fluctuates constantly between a fuel rich region and a lean region. Therefore, the working atmosphere on the catalyst surface also fluctuates drastically. By the way, ceria added to the catalyst has a relatively small oxidation-reduction potential of Ce 3+ and Ce 4+ , and the following formula 2 CeO 2
反 応 The reaction of Ce 2 O 3 + 1 / 2O 2 proceeds reversibly. That is, when the exhaust gas enters a rich region, the above-described reaction proceeds to the right to supply oxygen to the atmosphere. Conversely, when the exhaust gas enters a lean region, the reaction proceeds to the left to occlude excess oxygen in the atmosphere. In this way, by adjusting the oxygen concentration in the atmosphere,
The ceria acts to widen the range of the air-fuel ratio at which hydrocarbons, carbon monoxide or NOx can be efficiently removed.

【0055】図12(a)は、セリア(CeO2)を添
加していないアルミナ薄膜3の酸化速度のメカニズムを
説明するものである。これに対して図12(b)は、セ
リアを添加した場合のアルミナ薄膜3の酸化速度のメカ
ニズムを説明するものである。同図に示すように、Ce
2が存在しない触媒は、排気ガス中の酸素を活性化す
ることにより、すす(煤)を酸化させる。この反応は、
流体中の酸素を活性化させなければならないために効率
が悪い。
FIG. 12A explains the mechanism of the oxidation rate of the alumina thin film 3 to which ceria (CeO 2 ) is not added. FIG. 12B, on the other hand, explains the mechanism of the oxidation rate of the alumina thin film 3 when ceria is added. As shown in FIG.
The catalyst free of O 2 oxidizes soot by activating oxygen in the exhaust gas. This reaction is
It is inefficient because oxygen in the fluid must be activated.

【0056】一方、CeO2が存在する触媒について
は、次のような反応; CeO2⇔CeO2x+x/2O2 によって、酸素が供給される。つまり、雰囲気中に吐き
出された酸素及び排気ガス中の酸素は、触媒活性成分
(貴金属)によって活性化されてすす(カーボン)と反
応し、CO2となる(CeO2xは、酸化して元のCe
2に戻る)。また、CeO2とすすは、直接接触するた
めに、吐き出される酸素量は少量であっても、このすす
を効率よく酸化できるのである。
On the other hand, for a catalyst in which CeO 2 is present, oxygen is supplied by the following reaction: CeO 2 ⇔CeO 2 -x + x / 2O 2 . That is, the oxygen discharged into the atmosphere and the oxygen in the exhaust gas are activated by the catalytically active component (noble metal) and react with soot (carbon) to become CO 2 (CeO 2 -x is oxidized). Original Ce
Back to O 2). In addition, since CeO 2 and soot are in direct contact, even if the amount of oxygen exhaled is small, the soot can be oxidized efficiently.

【0057】しかも、この場合のCeO2は、触媒活性
成分(貴金属)を担持することによりOSC(酸素貯蔵
機能)を増大させる。というのは、触媒活性成分は、排
気ガス中の酸素を活性化し、貴金属近傍のCeO2表面
の酸素も活性化するため、前記OSCが増大するのであ
る。
In addition, CeO 2 in this case increases the OSC (oxygen storage function) by supporting a catalytically active component (noble metal). This is because the catalytically active component activates oxygen in the exhaust gas and also activates oxygen on the surface of CeO 2 near the noble metal, so that the OSC increases.

【0058】また、図13,図14は、アルミナ薄膜3
中へのセリア等希土類酸化物の添加効果について、触媒
活性成分をPt、助触媒をCeO2、サポート材を針状
Al23とした触媒10(実施形態)、Pt/針状Al
23(比較例)及びPt/Al23(ウォッシュコー
ト)触媒の再生特性に関して実験した結果を示すもので
ある。この実験は、すすが付着したディーゼルパティキ
ュレートフィルタ(DPF,全長=150mm)を電気
炉中に収容して650℃に加熱する一方、1100rp
m,3.9Nmのディーゼルエンジンを接続し、その排
気ガス(350℃)を該フィルタに導入したときのフィ
ルタ温度(導入口より145mm位置での測温)の推移
(図13)、及び再生(燃焼)速度(上昇温度ΔTと経
過時間Δtの比、図14)を調べたものである。
FIGS. 13 and 14 show the alumina thin film 3.
Regarding the effect of adding rare earth oxides such as ceria to the inside, a catalyst 10 (embodiment) in which the catalytically active component is Pt, the co-catalyst is CeO 2 , and the support material is acicular Al 2 O 3 , Pt / acicular Al
3 shows the results of experiments on the regeneration characteristics of 2 O 3 (Comparative Example) and Pt / Al 2 O 3 (wash coat) catalysts. In this experiment, a soot-attached diesel particulate filter (DPF, total length = 150 mm) was housed in an electric furnace and heated to 650 ° C., while 1100 rpm
m, 3.9 Nm diesel engine, and the transition of the filter temperature (temperature measurement at 145 mm from the inlet) when the exhaust gas (350 ° C.) is introduced into the filter (FIG. 13), and regeneration ( (Combustion) speed (ratio of temperature rise ΔT to elapsed time Δt, FIG. 14).

【0059】図13に示すように、従来例(ウォッシュ
コートによって形成された触媒コート層2)はO2が律
速になって50sec−700℃でピーク温度を迎え、そ
して比較例(セリア(助触媒)なし)でもO2が律速に
なって、80sec−800℃でピーク温度を迎えるが、
本実施形態例では45sec−900℃という速い速度で
高いピーク温度を迎えており、すすの酸化除去効率が高
く、高い再生率を示していることがわかる。このことは
また、図14の再生(燃焼)速度の差としても明白に現
れている。
As shown in FIG. 13, in the conventional example (catalyst coat layer 2 formed by wash coat), O 2 became the rate-limiting and reached a peak temperature at 50 sec-700 ° C., and the comparative example (ceria (cocatalyst) ) None) Even though O 2 is rate-limiting and reaches a peak temperature at 80 sec-800 ° C,
In the present embodiment, the peak temperature is reached at a high rate of 45 sec-900 ° C., indicating that the soot oxidation removal efficiency is high and a high regeneration rate is exhibited. This is also evident as the difference in regeneration (combustion) rates in FIG.

【0060】また、図15は、再生率そのものを比較し
たものであるが、本実施形態(セリア含有触媒)の効果
が際立っていることが明らかである。DPFは、排気ガ
ス中のすすを濾過する。そのため、DPF内にはすすが
堆積する。その堆積したすすを除去する行為を再生と呼
ぶ。そこで、再生したすす重量と堆積したすす重量との
比を百分率で表し、これを再生率と定義する。
FIG. 15 compares the regeneration rates themselves, and it is clear that the effect of this embodiment (ceria-containing catalyst) is outstanding. DPF filters soot in the exhaust gas. Therefore, soot is deposited in the DPF. The act of removing the deposited soot is called regeneration. Thus, the ratio between the regenerated soot weight and the deposited soot weight is expressed as a percentage, and this is defined as the regeneration rate.

【0061】なお、上記希土類酸化物については、上述
した例にある単独酸化物(CeO2)の他に、例えば、
希土類元素とジルコニウムとの複合酸化物を用いること
がより好ましい。それは、希土類酸化物中にジルコニウ
ム酸化物を含有していることで、該希土類酸化物の粒成
長の抑制を通じて酸素濃度の制御特性が向上するからで
あると考えられる。
The rare earth oxides include, for example, the single oxide (CeO 2 ) in the above-described example,
It is more preferable to use a composite oxide of a rare earth element and zirconium. It is considered that the zirconium oxide contained in the rare earth oxide improves the control characteristic of the oxygen concentration through the suppression of the grain growth of the rare earth oxide.

【0062】ジルコニウムとの複合酸化物の形態をとる
前記希土類酸化物は、その粒子径を1〜30nm程度に
することが好ましく、より好ましくは2〜20mmの大
きさにすることがよい。その理由は、粒子径が1nm未
満の複合酸化物は製造上困難である。一方、粒子径が3
0nm超になると、粒子がシンタリングしやすくなり、
粒子表面積が小さくなり、ひいては排気ガスとの接触面
積が小さくなって、活性が弱まるという問題が残るから
である。しかも、排気ガス通過時の圧力損失も大きくな
ると懸念される。
The rare earth oxide in the form of a composite oxide with zirconium preferably has a particle diameter of about 1 to 30 nm, more preferably 2 to 20 mm. The reason is that complex oxides having a particle diameter of less than 1 nm are difficult to produce. On the other hand, when the particle diameter is 3
When it exceeds 0 nm, the particles are easily sintered,
This is because the particle surface area is reduced, and the contact area with the exhaust gas is reduced, and the problem that the activity is reduced remains. In addition, there is a concern that the pressure loss at the time of passing the exhaust gas increases.

【0063】アルミナ薄膜3の構造について;図5は、
各リン酸ジルコニウム粒子4の表面にアルミナ薄膜3を
被覆したセラミック担体15と、セル壁12の表面にア
ルミナの膜を均一に被覆した担体(従来技術)とを拡大
して示す図である。各リン酸ジルコニウム粒子4の表面
に針状(小繊維状)のアルミナが林立して、あたかも図
3(b)に示すような植毛構造を呈している。アルミナ
薄膜3を被覆する対象がリン酸ジルコニウム粒子4であ
るため、アルミナを針状に形成しやくなっている。
FIG. 5 shows the structure of the alumina thin film 3.
FIG. 4 is an enlarged view showing a ceramic carrier 15 in which the surface of each zirconium phosphate particle 4 is coated with an alumina thin film 3 and a carrier (prior art) in which the surface of a cell wall 12 is uniformly coated with an alumina film. Needle-like (small fibrous) aluminas stand on the surface of each zirconium phosphate particle 4, and have a flocking structure as shown in FIG. 3 (b). Since the object to be coated with the alumina thin film 3 is the zirconium phosphate particles 4, it is easy to form alumina in a needle shape.

【0064】かかるアルミナ薄膜3の構造、即ち、各リ
ン酸ジルコニウム粒子4の表面を被覆することによって
形成されたアルミナ薄膜3の結晶構造には、γ一Al2
3、δ−Al23、θ−Al23のうち少なくとも1
つが含まれている。アルミナ薄膜3を構成する小繊維突
起状アルミナの直径は、2〜50nmであり、長さが2
0〜300nmで全長/直径の比が5〜50の形状を有
するものである。そして、このような構造からなるアル
ミナ薄膜3の厚みは0.5μm以下で、アルミナ基準の
アルミナの比表面積は、50〜300m2/gであるこ
とが好ましい。
The structure of the alumina thin film 3, that is, the crystal structure of the alumina thin film 3 formed by coating the surface of each zirconium phosphate particle 4 has γ-Al 2
At least one of O 3 , δ-Al 2 O 3 and θ-Al 2 O 3
One is included. The diameter of the small fiber protruding alumina constituting the alumina thin film 3 is 2 to 50 nm, and the length is 2 to 50 nm.
It has a shape with a length / diameter ratio of 5 to 50 at 0 to 300 nm. The thickness of the alumina thin film 3 having such a structure is preferably 0.5 μm or less, and the specific surface area of alumina based on alumina is preferably 50 to 300 m 2 / g.

【0065】ここで言うアルミナ薄膜3の厚みとは、リ
ン酸ジルコニウム粒子4の表面から小繊維突起状のアル
ミナの最遠部までの距離の平均である。なお、アルミナ
の直径は5〜20nmがより望ましく、全長/直径の比
は10〜30がより望ましい。
The thickness of the alumina thin film 3 here is the average of the distance from the surface of the zirconium phosphate particles 4 to the farthest part of the small fiber protruding alumina. The diameter of alumina is more preferably 5 to 20 nm, and the ratio of the total length / diameter is more preferably 10 to 30.

【0066】上記小繊維突起状アルミナ薄膜3の特性を
上記のように限定する理由は、小繊維突起状アルミナの
長さは20nmよりも小さいと必要な比表面積を確保す
ることがむずかしくなり、一方、300nmよりも大き
いと構造的にもろくなるからである。また、直径につい
ては、これが2nmより小さいと貴金属等の触媒活性成
分の大きさと同等以下となり、触媒担持層として機能し
なくなり、一方、50nmより大きくなると望ましい大
きさの比表面積の確保が難しくなるからである。また、
全長/直径の比については、この比が5より小さいと必
要な比表面積を確保することが難しく、一方、50より
大きくなると構造的にもろくなり、洗浄作業等により小
繊維状突起が折れる場合が生じるからである。
The reason for limiting the characteristics of the fibril-projecting alumina thin film 3 as described above is that if the length of the fibril-projecting alumina is less than 20 nm, it becomes difficult to secure a required specific surface area. , 300 nm, it is structurally brittle. When the diameter is smaller than 2 nm, the diameter becomes equal to or less than the size of the catalytically active component such as a noble metal, and the catalyst does not function as a catalyst-supporting layer. It is. Also,
When the ratio of the total length / diameter is smaller than 5, it is difficult to secure a required specific surface area. On the other hand, when the ratio is larger than 50, the structure becomes brittle and the fibrous projections may be broken due to washing work or the like. This is because it occurs.

【0067】また、アルミナ薄膜3の比表面積につい
て、上記のように限定する理由は、50m2/gより小
さいと小繊維突起状アルミナのシンタリングが過剰に進
むため耐久性が劣るからである。一方、比表面積が30
0m2/gより大きくなると小繊維突起状アルミナが微
細になりすぎることを意味する。いわゆる触媒担持層と
して機能しなくなるか、構造的にもろくなる。なお、好
ましい比表面積は50〜200m2/gの範囲である。
The reason why the specific surface area of the alumina thin film 3 is limited as described above is that if the specific surface area is less than 50 m 2 / g, the sintering of alumina having small fiber protrusions proceeds excessively, resulting in poor durability. On the other hand, the specific surface area is 30
If it exceeds 0 m 2 / g, it means that the fibril-projecting alumina becomes too fine. It does not function as a so-called catalyst support layer or becomes brittle structurally. The preferred specific surface area is in the range of 50 to 200 m 2 / g.

【0068】次に、上記のようなセラミック担体15に
おいて、担持膜となるアルミナ薄膜3の量は、アルミナ
比率で0.1〜15mass%が好ましい。この理由は、
0.1mass%より小さいと耐熱性向上効果が小さく、一
方15mass%より大きいと圧力損失が増大し、フィルタ
機能が低下するからである。より好ましくは1〜4mass
%である。
Next, in the ceramic carrier 15 as described above, the amount of the alumina thin film 3 serving as a supporting film is preferably 0.1 to 15 mass% in terms of an alumina ratio. The reason for this is
If the content is less than 0.1 mass%, the effect of improving the heat resistance is small, while if it is more than 15 mass%, the pressure loss increases and the filter function deteriorates. More preferably 1-4 mass
%.

【0069】上記のリン酸ジルコニウム粒子4の各々の
表面がアルミナ薄膜3にてそれぞれ個別に被覆され、あ
たかもセラミック担体15の表面がアルミナ薄膜(担持
膜)3にて完全に被覆されているかの如き様相を呈する
上記セラミック担体15に対し、触媒活性成分である貴
金属元素、元素周期表のVIa族及び元素周期表のVIII族
の中から選ばれる元素を担持させている。この元素を具
体的にあげると、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、
ロジウム(Rh)、ニッケル(Ni)、コバルト(C
o)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、セリ
ウム(Ce)、銅(Cu)、バナジウム(V)、鉄(F
e)、金(Au)、銀(Ag)等がある。
Each surface of the zirconium phosphate particles 4 is individually coated with the alumina thin film 3, and the surface of the ceramic carrier 15 is completely covered with the alumina thin film (supporting film) 3. The above-mentioned ceramic carrier 15 exhibiting an aspect carries a noble metal element as a catalytically active component, and an element selected from the group VIa of the periodic table and the group VIII of the periodic table. Specific examples of this element include platinum (Pt), palladium (Pd),
Rhodium (Rh), nickel (Ni), cobalt (C
o), molybdenum (Mo), tungsten (W), cerium (Ce), copper (Cu), vanadium (V), iron (F
e), gold (Au), silver (Ag) and the like.

【0070】従って、触媒活性成分を貴金属元素として
のPt、Au、Ag、Cu、元素周期表VIa族の元素と
してのMo、W、元素周期表VIII族の元素としてのF
e、Co、Pd、Rh、Ni、それら以外の周期表の元
素としてのV、Ceの中から選ばれる少なくとも1つの
単体または化合物をアルミナ薄膜3に担持させてもよ
い。
Accordingly, the catalytically active components are Pt, Au, Ag, Cu as noble metal elements, Mo and W as elements of group VIa of the periodic table, and F as elements of group VIII of the periodic table.
e, Co, Pd, Rh, Ni, and at least one element or compound selected from V and Ce as elements of the periodic table other than these may be supported on the alumina thin film 3.

【0071】例えば、化合物として前記元素の組み合わ
せによる二元系合金や三元系合金が用いられる。これら
の合金は、上述したように助触媒として作用するセリア
やランタナの如き希土類酸化物とともに用いた方が有利
である。こうした触媒10は被毒劣化(鉛被毒,燐被
毒,硫黄被毒)が少なく、かつ熱劣化も小さいので耐久
性に優れる。なお、上記元素の組み合わせによる合金以
外にも、他の元素との組み合わせによる化合物(酸化
物、窒化物又は炭化物)であってもよい。
For example, a binary alloy or a ternary alloy based on a combination of the above elements is used as the compound. These alloys are more advantageously used with rare earth oxides such as ceria and lantana that act as promoters as described above. Such a catalyst 10 is less susceptible to poisoning (lead poisoning, phosphorus poisoning, sulfur poisoning) and also has a small thermal deterioration, so that it has excellent durability. It should be noted that, other than the alloy based on the combination of the above elements, a compound (oxide, nitride or carbide) based on a combination with another element may be used.

【0072】ちなみに、二元系合金としては、Pt/P
d、Pt/Rh、Pt/Ni、Pt/Co、Pt/M
o、Pt/W、Pt/Ce、Pt/Cu、Pt/V、P
t/Fe、Pt/Au、Pt/Ag、Pd/Rh、Pd
/Ni、Pd/Co、Pd/Mo、Pd/W、Pd/C
e、Pd/Cu、Pd/V、Pd/Fe、Pd/Au、
Pd/Ag、Rh/Ni、Rh/Co、Rh/Mo、R
h/W、Rh/Ce、Rh/Cu、Rh/V、Rh/F
e、Rh/Au、Rh/Ag、Ni/Co、Ni/M
o、Ni/W、Ni/Ce、Ni/Cu、Ni/V、N
i/Fe、Ni/Au、Ni/Ag、Co/Mo、Co
/W、Co/Ce、Co/Cu、Co/V、Co/F
e、Co/Au、Co/Ag、Mo/W、Mo/Ce、
Mo/Cu、Mo/V、Mo/Fe、Mo/Au、Mo
/Ag、W/Ce、W/Cu、W/V、W/Fe、W/
Au、W/Ag、Ce/Cu、Ce/V、Ce/Fe、
Ce/Au、Ce/Ag、Cu/V、Cu/Fe、Cu
/Au、Cu/Ag、V/Fe、V/Au、V/Ag、
Fe/Au、Fe/Ag、Au/Agがある。
Incidentally, binary alloys include Pt / P
d, Pt / Rh, Pt / Ni, Pt / Co, Pt / M
o, Pt / W, Pt / Ce, Pt / Cu, Pt / V, P
t / Fe, Pt / Au, Pt / Ag, Pd / Rh, Pd
/ Ni, Pd / Co, Pd / Mo, Pd / W, Pd / C
e, Pd / Cu, Pd / V, Pd / Fe, Pd / Au,
Pd / Ag, Rh / Ni, Rh / Co, Rh / Mo, R
h / W, Rh / Ce, Rh / Cu, Rh / V, Rh / F
e, Rh / Au, Rh / Ag, Ni / Co, Ni / M
o, Ni / W, Ni / Ce, Ni / Cu, Ni / V, N
i / Fe, Ni / Au, Ni / Ag, Co / Mo, Co
/ W, Co / Ce, Co / Cu, Co / V, Co / F
e, Co / Au, Co / Ag, Mo / W, Mo / Ce,
Mo / Cu, Mo / V, Mo / Fe, Mo / Au, Mo
/ Ag, W / Ce, W / Cu, W / V, W / Fe, W /
Au, W / Ag, Ce / Cu, Ce / V, Ce / Fe,
Ce / Au, Ce / Ag, Cu / V, Cu / Fe, Cu
/ Au, Cu / Ag, V / Fe, V / Au, V / Ag,
There are Fe / Au, Fe / Ag and Au / Ag.

【0073】また、三元系合金としては、Pt/Pd/
Rh、Pt/Pd/Ni、Pt/Pd/Co、Pt/P
d/Mo、Pt/Pd/W、Pt/Pd/Ce、Pt/
Pd/Cu、Pt/Pd/V、Pt/Pd/Fe、Pt
/Pd/Au、Pt/Pd/Ag、Pt/Rh/Ni、
Pt/Rh/Co、Pt/Rh/Mo、Pt/Rh/
W、Pt/Rh/Ce、Pt/Rh/Cu、Pt/Rh
/V、Pt/Rh/Fe、Pt/Rh/Au、Pt/R
h/Ag、Pt/Ni/Co、Pt/Ni/Mo、Pt
/Ni/W、Pt/Ni/Ce、Pt/Ni/Cu、P
t/Ni/V、Pt/Ni/Fe、Pt/Ni/Au、
Pt/Ni/Ag、Pt/Co/Mo、Pt/Co/
W、Pt/Co/Ce、Pt/Co/Cu、Pt/Co
/V、Pt/Co/Fe、Pt/Co/Au、Pt/C
o/Ag、Pt/Mo/W、Pt/Mo/Ce、Pt/
Mo/Cu、Pt/Mo/V、Pt/Mo/Fe、Pt
/Mo/Au、Pt/Mo/Ag、Pt/W/Ce、P
t/W/Cu、Pt/W/V、Pt/W/Fe、Pt/
W/Au、Pt/W/Ag、Pt/Ce/Cu、Pt/
Ce/V、Pt/Ce/Fe、Pt/Ce/Au、Pt
/Ce/Ag、Pt/Cu/V、Pt/Cu/Fe、P
t/Cu/Au、Pt/Cu/Ag、Pt/V/Fe、
Pt/V/Au、Pt/V/Ag、Pt/Fe/Au、
Pt/Fe/Ag、Pt/Au/Agがある。
Further, as a ternary alloy, Pt / Pd /
Rh, Pt / Pd / Ni, Pt / Pd / Co, Pt / P
d / Mo, Pt / Pd / W, Pt / Pd / Ce, Pt /
Pd / Cu, Pt / Pd / V, Pt / Pd / Fe, Pt
/ Pd / Au, Pt / Pd / Ag, Pt / Rh / Ni,
Pt / Rh / Co, Pt / Rh / Mo, Pt / Rh /
W, Pt / Rh / Ce, Pt / Rh / Cu, Pt / Rh
/ V, Pt / Rh / Fe, Pt / Rh / Au, Pt / R
h / Ag, Pt / Ni / Co, Pt / Ni / Mo, Pt
/ Ni / W, Pt / Ni / Ce, Pt / Ni / Cu, P
t / Ni / V, Pt / Ni / Fe, Pt / Ni / Au,
Pt / Ni / Ag, Pt / Co / Mo, Pt / Co /
W, Pt / Co / Ce, Pt / Co / Cu, Pt / Co
/ V, Pt / Co / Fe, Pt / Co / Au, Pt / C
o / Ag, Pt / Mo / W, Pt / Mo / Ce, Pt /
Mo / Cu, Pt / Mo / V, Pt / Mo / Fe, Pt
/ Mo / Au, Pt / Mo / Ag, Pt / W / Ce, P
t / W / Cu, Pt / W / V, Pt / W / Fe, Pt /
W / Au, Pt / W / Ag, Pt / Ce / Cu, Pt /
Ce / V, Pt / Ce / Fe, Pt / Ce / Au, Pt
/ Ce / Ag, Pt / Cu / V, Pt / Cu / Fe, P
t / Cu / Au, Pt / Cu / Ag, Pt / V / Fe,
Pt / V / Au, Pt / V / Ag, Pt / Fe / Au,
There are Pt / Fe / Ag and Pt / Au / Ag.

【0074】これらの触媒活性成分をアルミナ薄膜3に
担持するには、種々の方法が考えられるが、本実施形態
に有利に適合する方法としては、含浸法,例えば蒸発乾
固法、平衡吸着法、インシピアント・ウェットネス法あ
るいはスプレー法が適用できる。なかでもインシピアン
ト・ウェットネス法が有利である。この方法は、所定量
の触媒活性成分を含む水溶液をセラミック担体15に向
けて少しずつ滴下し、担体表面が均一にわずかに濡れは
じめた状態(インシピアント:Incipient)となった時
点で、触媒活性成分がセラミック担体15の孔中に含浸
するのを停止させ、その後、乾燥、焼成する方法であ
る。即ち、セラミック担体15の表面にビュレットや注
射器を用いて触媒活性成分含有溶液を滴下することによ
って行う。触媒活性成分の担持量は、その溶液の濃度を
調節することによって行う。
Various methods are conceivable for supporting these catalytically active components on the alumina thin film 3. Methods that are advantageously applicable to the present embodiment include impregnation methods such as an evaporation to dryness method and an equilibrium adsorption method. The incipient wetness method or the spray method can be applied. Above all, the incipient wetness method is advantageous. According to this method, an aqueous solution containing a predetermined amount of a catalytically active component is dripped little by little toward a ceramic carrier 15, and when the surface of the carrier becomes uniformly and slightly wet (incipient), the catalytically active component is dropped. Is to stop impregnating into the pores of the ceramic carrier 15 and then drying and firing. That is, it is carried out by dropping the solution containing the catalytically active component on the surface of the ceramic carrier 15 using a burette or a syringe. The amount of the catalytically active component carried is determined by adjusting the concentration of the solution.

【0075】次に、触媒10の製造方法について説明す
る。本実施形態にかかる触媒10の製造方法の特徴は、
上記リン酸ジルコニウム含有セラミック担体15の凹凸
表面に、ゾル−ゲル法によって希土類酸化物を含有する
アルミナ薄膜3を形成することにある。特に溶液の浸漬
によるセル壁12を形成するリン酸ジルコニウム粒子4
の各々の表面に対し、希土類酸化物含有アルミナ薄膜3
をそれぞれ個別に被覆する。そして仮焼成の後に、熱水
処理工程を経ることにより、前記アルミナ薄膜3のミク
ロ断面構造をセリア等が分散しているアルミナの小繊維
を林立させたような植毛構造を呈するアルミナ薄膜(担
持膜)3に変化させ、次いで、そのアルミナ薄膜3の表
面に所定量の触媒活性成分を吸着させて固定化(担持)
させる点にある。
Next, a method for producing the catalyst 10 will be described. The feature of the method for producing the catalyst 10 according to the present embodiment is as follows.
An object of the present invention is to form an alumina thin film 3 containing a rare earth oxide on the uneven surface of the zirconium phosphate-containing ceramic carrier 15 by a sol-gel method. In particular, zirconium phosphate particles 4 forming cell walls 12 by immersion in a solution
A rare earth oxide-containing alumina thin film 3
Are individually coated. After the calcination, a hydrothermal treatment step is performed to form an alumina thin film (supporting film) exhibiting a flocking structure in which the micro cross-sectional structure of the alumina thin film 3 is made up of small fibers of alumina in which ceria or the like is dispersed. 3) and then immobilize (support) by adsorbing a predetermined amount of catalytically active component on the surface of the alumina thin film 3.
It is in the point to let.

【0076】以下に各工程((1)セラミック担体15
の形成、(2)触媒活性成分の担持)について詳しく説
明する。 (1)リン酸ジルコニウム含有セラミック担体15への
アルミナ薄膜3の被覆 a.予備処理工程 この工程では、リン酸ジルコニウム粒子4の各々の表面
に、アルミナとの化学的な結合を助成するために必要な
量のリン酸ジルコニウムを提供すべく、加熱して酸化す
る処理を行う。 b.溶液含浸工程 この工程では、セル壁12を構成する各リン酸ジルコニ
ウム粒子4の表面にそれぞれ、アルミニウムと希土類元
素とを含有する金属化合物の溶液、たとえば、硝酸アル
ミニウムと硝酸セリウムとの混合水溶液等を用いてゾル
−ゲル法により含浸させることにより、希土類酸化物含
有アルミナ薄膜3を被覆する処理を行う。
The following steps ((1) ceramic carrier 15)
And (2) loading of a catalytically active component). (1) Coating of alumina thin film 3 on zirconium phosphate-containing ceramic carrier 15 a. Pretreatment Step In this step, a heating and oxidizing treatment is performed on each surface of the zirconium phosphate particles 4 so as to provide an amount of zirconium phosphate necessary to promote chemical bonding with alumina. . b. Solution Impregnation Step In this step, a solution of a metal compound containing aluminum and a rare earth element, for example, a mixed aqueous solution of aluminum nitrate and cerium nitrate is applied to the surface of each zirconium phosphate particle 4 constituting the cell wall 12. A treatment for covering the rare earth oxide-containing alumina thin film 3 is performed by impregnating the alumina thin film 3 using the sol-gel method.

【0077】上記混合水溶液のうち、アルミニウム含有
化合物の溶液については、出発金属化合物としては、金
属無機化合物と金属有機化合物とが用いられる。金属無
機化合物としては、Al(NO33、AlCl3、Al
OCl、AlPO4、Al2(SO43、Al23、Al
(OH)3、Al等が用いられる。なかでも特に、Al
(NO33やAlCl3は、アルコール、水等の溶媒に
溶解しやすく扱い易いので好適である。
In the mixed aqueous solution, for the solution of the aluminum-containing compound, as the starting metal compound, a metal inorganic compound and a metal organic compound are used. Al (NO 3 ) 3 , AlCl 3 , Al
OCl, AlPO 4 , Al 2 (SO 4 ) 3 , Al 2 O 3 , Al
(OH) 3 , Al or the like is used. In particular, Al
(NO 3 ) 3 and AlCl 3 are preferable because they are easily dissolved in solvents such as alcohol and water and are easy to handle.

【0078】金属有機化合物の例としては、金属アルコ
キシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレ
ートがある。具体例としてはAl(OCH33、Al
(OC 233、Al(iso−OC373等がある。
Examples of the metal organic compound include a metal alcohol
Oxide, metal acetylacetonate, metal carboxylate
There is a A specific example is Al (OCHThree)Three, Al
(OC TwoHThree)Three, Al (iso-OCThreeH7)ThreeEtc.

【0079】一方、上記混合水溶液のうち、セリウム含
有化合物の溶液については、Ce(NO33、CeCl
3、Ce2(SO43、CeO2、Ce(OH)3、Ce2
(CO33等が用いられる。
On the other hand, of the mixed aqueous solution, the solution of the cerium-containing compound is Ce (NO 3 ) 3 , CeCl 2
3 , Ce 2 (SO 4 ) 3 , CeO 2 , Ce (OH) 3 , Ce 2
(CO 3 ) 3 or the like is used.

【0080】上記混合溶液の溶媒としては、水、アルコ
ール、ジオール、多価アルコール、エチレングリコー
ル、エチレンオキシド、トリエタノールアミン、キシレ
ン等のうち選ばれる少なくとも1つ以上を混合して使
う。
As a solvent of the mixed solution, at least one selected from water, alcohol, diol, polyhydric alcohol, ethylene glycol, ethylene oxide, triethanolamine, xylene and the like is mixed and used.

【0081】また、溶液を作製するときに触媒活性成分
としては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、フッ酸を加えるこ
ともある。さらに、アルミナ薄膜3の耐熱性を向上させ
るために、希土類酸化物の他に、Ce、La、Pr、N
d、Ba、Ca、Li、K、Sr、Si、Zrの中から
選ばれる少なくとも1つの単体または酸化物以外の化合
物(硝酸塩、塩化物、硫酸塩、水酸化物又は炭酸塩)
を、出発原料に添加してもよい。
In preparing a solution, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, and hydrofluoric acid may be added as a catalytically active component. Further, in order to improve the heat resistance of the alumina thin film 3, Ce, La, Pr, N
d, Ba, Ca, Li, K, Sr, Si, Zr, at least one element selected from compounds or compounds other than oxides (nitrates, chlorides, sulfates, hydroxides or carbonates)
May be added to the starting material.

【0082】本実施形態において、好ましい金属化合物
の例としては、Al(NO33及びCe(NO33をあ
げることができるが、これらは比較的低温で溶媒に溶解
し、原料溶液の作製が容易である。また、好ましい溶媒
の例としては、1,3−ブタンジオールを推奨する。推
奨の第1の理由は、粘度が適当であり、ゲル状態でリン
酸ジルコニウム粒子4上に適当な厚みのゲル膜をつける
ことが可能だからである。第2の理由は、この溶媒は、
溶液中で金属アルコキシドを形成するので酸素・金属・
酸素の結合からなる金属酸化物重合体、すなわち金属酸
化物ゲルの前駆体を形成しやすいからである。
In the present embodiment, examples of preferable metal compounds include Al (NO 3 ) 3 and Ce (NO 3 ) 3, which are dissolved in a solvent at a relatively low temperature, and Easy to make. As an example of a preferable solvent, 1,3-butanediol is recommended. The first reason for the recommendation is that the viscosity is appropriate and a gel film having an appropriate thickness can be formed on the zirconium phosphate particles 4 in a gel state. The second reason is that this solvent is
Since metal alkoxide is formed in solution, oxygen, metal,
This is because it is easy to form a metal oxide polymer composed of oxygen bonds, that is, a precursor of a metal oxide gel.

【0083】かかるAl(NO33の量は、10〜50
mass%であることが望ましい。10mass%未満だと触媒
活性成分の活性を長時間維持するだけの表面積をもつア
ルミナ量を担持することができず、一方、50mass%よ
り多いと溶解時に発熱量が多くゲル化しやすくなるから
である。
The amount of Al (NO 3 ) 3 is 10 to 50
It is desirably mass%. If the amount is less than 10% by mass, the amount of alumina having a surface area enough to maintain the activity of the catalytically active component for a long period of time cannot be carried. .

【0084】また、Ce(NO33の量は1〜30mass
%であることが好ましい。その理由は、1mass%未満だ
とすすの酸化を促進することができず、30mass%より
多いと焼成後CeO2の粒成長が起こるからである。
The amount of Ce (NO 3 ) 3 is 1 to 30 mass
%. The reason is that if it is less than 1 mass%, soot oxidation cannot be promoted, and if it is more than 30 mass%, grain growth of CeO 2 occurs after firing.

【0085】一方、Al(NO33とCe(NO33
の配合割合は、10:2とすることが好ましい。その理
由は、Al(NO33をリッチにすることにより、焼成
後のCeO2粒子の分散度を向上できるからである。
On the other hand, the mixing ratio of Al (NO 3 ) 3 and Ce (NO 3 ) 3 is preferably 10: 2. The reason is that by making Al (NO 3 ) 3 rich, the degree of dispersion of CeO 2 particles after firing can be improved.

【0086】上記金属化合物の含浸溶液を作製するとき
の温度は、50〜130℃が望ましい。50℃未満だと
溶質の溶解度が低いからであり、一方130℃より高い
と反応が急激に進行しゲル化に至るため、塗布溶液とし
て使用できないからである。攪拌時間は1〜9時間が望
ましい。この理由は、前記範囲内では溶液の粘度が安定
しているからである。
The temperature for preparing the impregnating solution of the metal compound is preferably 50 to 130 ° C. When the temperature is lower than 50 ° C., the solubility of the solute is low. On the other hand, when the temperature is higher than 130 ° C., the reaction proceeds rapidly, leading to gelation, so that it cannot be used as a coating solution. The stirring time is desirably 1 to 9 hours. The reason for this is that the viscosity of the solution is stable within the above range.

【0087】上記のセリウム含有金属化合物(Al(N
33及びCe(NO33)については、上述した例の
他、ジルコニウムとの複合酸化物または固溶体を生成さ
せるために、ジルコニウム源として、例えばZrO(N
32やZrO2を用いる。そして、これらを水やエチ
レングリコールに溶解して混合溶液とし、その混合溶液
に含浸させた後、乾燥,焼成することにより、前記複合
酸化物を得るようにすることが好ましい。
The cerium-containing metal compound (Al (N
As for O 3 ) 3 and Ce (NO 3 ) 3 ), in addition to the examples described above, in order to form a composite oxide or solid solution with zirconium, for example, ZrO (N
O 3 ) 2 or ZrO 2 is used. It is preferable that the composite oxide is obtained by dissolving these in water or ethylene glycol to form a mixed solution, impregnating the mixed solution, and then drying and firing.

【0088】本実施形態において重要なことは、上記の
ようにして調整した金属化合物の溶液を、セル壁12内
の各リン酸ジルコニウム粒子4間の間隙である全ての気
孔内に行き渡らせて侵入させることである。そのため
に、例えば、容器内にセラミック担体15を入れて前記
金属化合物溶液を満たして脱気する方法や、セラミック
担体15の一方から該溶液を流し込み、他方より脱気す
る方法等を採用することが好ましい。この場合、脱気す
る装置としては、アスピレータの他に真空ポンプ等を用
いるとよい。このような装置を用いると、セル壁12内
の気孔内の空気を抜くことができ、ひいては各リン酸ジ
ルコニウム粒子4の表面に上記金属化合物の溶液をまん
べんなく行さ渡らせることができる。 c.乾燥工程 この工程では、NO2等の揮発成分を蒸発除去し、溶液
をゲル化してリン酸ジルコニウム粒子4の表面に固定す
ると同時に、余分の溶液を除去する処理であって、12
0〜170℃×2時間程度の加熱を行う。それは、加熱
温度が120℃よりも低いと揮発成分が蒸発し難く、一
方170℃よりも高いとゲル化した膜厚が不均一にな
る。 d.仮焼成工程 この工程では、残留成分を除去して、アモルファスのア
ルミナ薄膜3を形成するための仮焼成の処理を行う。具
体的には、300〜500℃の温度に加熱することが望
ましい。仮燃成の温度が300℃より低いと残留有機物
を除去し難く、一方500℃より高いとAl23が結晶
化し、その後の熱水処理により、小繊維突起状のべーマ
イトが形成できなくなるからである。 e.熱水処理工程 この工程では、上述した本実施形態に特有の構造のアル
ミナ薄膜3を形成するため、仮焼成したセラミック担体
15を熱水中へ浸漬する処理を行う。このような熱水処
理を行うと、その直後にアモルファスアルミナ薄膜3表
面の粒子が解膠作用を受けてゾル状態で溶液中に放出さ
れ、また水和によって生じたべ一マイト粒子が小繊維状
突起となって凝縮し、解膠に対して安定な状態をつく
る。
What is important in the present embodiment is that the solution of the metal compound prepared as described above spreads over all pores which are gaps between the zirconium phosphate particles 4 in the cell wall 12 and penetrates. It is to make it. For this purpose, for example, a method in which the ceramic carrier 15 is placed in a container and the metal compound solution is filled to deaerate the solution, or a method in which the solution is poured from one of the ceramic carriers 15 and deaerated from the other, may be employed. preferable. In this case, as a device for degassing, a vacuum pump or the like may be used in addition to the aspirator. By using such an apparatus, the air in the pores in the cell wall 12 can be evacuated, and the solution of the metal compound can be evenly spread over the surface of each zirconium phosphate particle 4. c. Drying Step In this step, a volatile component such as NO 2 is removed by evaporation, and the solution is gelled and fixed on the surface of the zirconium phosphate particles 4, and at the same time, an excess solution is removed.
Heating is performed at about 0 to 170 ° C. × 2 hours. If the heating temperature is lower than 120 ° C., the volatile components are difficult to evaporate, while if the heating temperature is higher than 170 ° C., the gelled film thickness becomes uneven. d. Preliminary firing step In this step, a preliminary firing process is performed to remove the residual components and form the amorphous alumina thin film 3. Specifically, it is desirable to heat to a temperature of 300 to 500C. The temperature of the provisional retardant is difficult to remove the low residual organics than 300 ° C., whereas higher than 500 ° C. is Al 2 O 3 crystallizes Subsequent hydrothermal treatment, can not be formed fibrils protruding boehmite Because. e. Hot Water Treatment Step In this step, in order to form the alumina thin film 3 having a structure unique to the above-described embodiment, a treatment of immersing the calcined ceramic carrier 15 in hot water is performed. Immediately after such hydrothermal treatment, the particles on the surface of the amorphous alumina thin film 3 are peptized and released into the solution in a sol state, and the boehmite particles generated by hydration are converted into small fibrous projections. Condensed to create a stable state against peptization.

【0089】即ち、この熱水処理により、各リン酸ジル
コニウム粒子4の表面に個別に付着した希土類酸化物含
有アルミナは、小繊維状(針状粒子)となって林立し、
いわゆる植毛構造を呈して粗い表面となる。それ故に高
い比表面積のアルミナ薄膜3が形成される。一般に、ア
ルミナの焼結は主に表面拡散で進行し、α−アルミナに
相転移するときに急激に比表面積が減少する。しかし、
前記アルミナ粒子にシリカが取り込まれているため、こ
のシリカが熱処理過程においてアルミナの空孔サイトを
埋め、あるいは針状粒子表面に移動して表面拡散や粒子
間の焼結を抑制すると考えられる。したがって、セラミ
ック担体15の焼結初期には、針状粒子間の接触点から
の焼結による粘性流動機構が支配的であるが、後期では
シリカが針状粒子間の物質移動経路を遮断するためにα
−アルミナヘの転移が阻害され、それ以上の焼結が進行
せずに高い比表面積を維持するものと考えられる。
That is, by this hot water treatment, the rare earth oxide-containing alumina individually adhered to the surface of each zirconium phosphate particle 4 becomes small fibrous (needle-like particles) and stands.
It has a so-called flocking structure and a rough surface. Therefore, the alumina thin film 3 having a high specific surface area is formed. In general, sintering of alumina proceeds mainly by surface diffusion, and the specific surface area rapidly decreases when phase transition to α-alumina occurs. But,
Since the silica is incorporated in the alumina particles, it is considered that the silica fills the pore sites of the alumina during the heat treatment process or moves to the surface of the acicular particles to suppress surface diffusion and sintering between the particles. Therefore, in the early stage of sintering of the ceramic carrier 15, the viscous flow mechanism by sintering from the contact point between the acicular particles is dominant, but in the latter stage, the silica blocks the mass transfer path between the acicular particles. To α
-It is considered that the transfer to alumina is inhibited, and a high specific surface area is maintained without further sintering.

【0090】上記熱水処理の温度は50〜100℃が望
ましい。50℃より低いとアモルファスアルミナ薄膜3
の水和が進行せず、小繊維突起状のべーマイトを形成し
ないからである。一方、100℃より高いと水が蒸発
し、工程を長時間維持しがたい。処理時間については1
時間以上が望ましい。1時間より短いとアモルファスア
ルミナの水和が不十分になるからである。 d.本焼成工程 この工程では、水和によって生じたベーマイトを膜水さ
せてアルミナ結晶とするための処理を行う。好ましい本
焼成の温度は500〜1000℃であり、好ましい本焼
成の温度は5〜20である。この温度が500℃より低
いと結晶化が進まないからであり、一方、1000℃よ
りも高いと、焼結が進行しすぎて、表面積が低下する傾
向にあるからである。
The temperature of the hot water treatment is desirably 50 to 100 ° C. If it is lower than 50 ° C, amorphous alumina thin film 3
This is because hydration does not progress and no small fiber projection-like boehmite is formed. On the other hand, when the temperature is higher than 100 ° C., water evaporates, and it is difficult to maintain the process for a long time. 1 for processing time
Desirably more than hours. If the time is shorter than 1 hour, the hydration of the amorphous alumina becomes insufficient. d. Main firing step In this step, the boehmite produced by the hydration is subjected to a process for forming a film to form alumina crystals. A preferable main firing temperature is 500 to 1000 ° C, and a preferable main firing temperature is 5 to 20. If the temperature is lower than 500 ° C., crystallization does not proceed. On the other hand, if the temperature is higher than 1000 ° C., sintering proceeds too much and the surface area tends to decrease.

【0091】(2)触媒活性成分の担持 a.溶液調整工程 セラミック担体15の表面に、図3(b)に示すような
植毛構造を有する希土類酸化物含有アルミナ薄膜(担持
膜)3を被覆し、そのアルミナ薄膜3の凹凸状表面に対
しPt等の触媒活性成分を担持させる。この場合、触媒
活性成分の担持量は、Pt等を含む水溶液をセラミック
担体15の吸水量だけ滴下して含浸させ、表面がわずか
に濡れ始める状態になるようにして決定する。
(2) Carrying of catalytically active component a. Solution Adjusting Step The surface of the ceramic carrier 15 is coated with a rare earth oxide-containing alumina thin film (supporting film) 3 having a flocking structure as shown in FIG. Is supported. In this case, the supported amount of the catalytically active component is determined such that the aqueous solution containing Pt or the like is dropped and impregnated by the amount of water absorbed by the ceramic carrier 15 so that the surface slightly wets.

【0092】例えば、セラミック担体15が保持する吸
水量というのは、乾燥担体の吸水量測定値を22.46
mass%とし、この担体の質量が110g、容積が0.1
63lを有するものであれば、この担体は24.79/
lの水を吸水する。
For example, the amount of water absorption held by the ceramic carrier 15 means that the measured value of the amount of water absorption of the dried carrier is 22.46.
mass%, the mass of the carrier is 110 g, and the volume is 0.1
If it has a volume of 63 l, this carrier is 24.79 /
Absorb 1 l of water.

【0093】ここで、Ptの出発物質としては、例えば
ジニトロジアンミン白金硝酸溶液([Pt(NH3
2(NO22]HNO3、Pt濃度4.53mass%)を使
用する。所定の量1.7g/lのPtを担持させるため
には、担体に1.7(g/l) *0.163(l)=
0.272gのPtを担持すれば良いので、蒸留水によ
りジニトロジアンミン白金硝酸溶液(Pt濃度4.53
%)を希釈する。即ち、ジニトロジアンミン白金硝酸溶
液(Pt濃度4.53mass%)/蒸留水の重量比率X
(%)は、X=0.272(Pt量g)/24.7(含
水量g)/4.53(Pt濃度mass%)で計算され、2
4.8mass%となる。 b.液含浸工程 上記のようにして調整した所定量のジニトロジアンミン
白金硝酸水溶液を、上記セラミック担体15の両端面に
ピペットにて定間隔に滴下する。例えば、片面に40〜
80滴づつ定間隔に滴下し、セラミック担体15を覆う
アルミナ薄膜3表面にPtを均一に分散固定化させる。 c.乾燥、焼成工程 水溶液の滴下が終わったセラミック担体15は、110
℃、2時間程度の処理にて乾燥して水分を除去したの
ち、デシケータの中に移し1時間放置し、電子天秤等を
用いて付着量を測定する。次いで、N2雰囲気中で、約
500℃−1時間程度の条件の下で焼成を行いPtの金
属化を図る。
Here, as a starting material of Pt, for example,
Dinitrodiammine platinum nitrate solution ([Pt (NHThree)
Two(NOTwo)Two] HNOThree, Pt concentration 4.53 mass%)
To use. To carry a predetermined amount of 1.7 g / l of Pt
Has a carrier of 1.7 (g / l) *0.163 (l) =
It is sufficient to carry 0.272 g of Pt.
Dinitrodiammine platinum nitrate solution (Pt concentration 4.53)
%). That is, dinitrodiammine platinum nitrate solution
Liquid (Pt concentration 4.53 mass%) / weight ratio of distilled water X
(%) Is X = 0.272 (Pt amount g) /24.7 (including
Water amount g) /4.53 (Pt concentration mass%)
4.8 mass%. b. Liquid impregnation process Predetermined amount of dinitrodiammine adjusted as described above
A platinum nitric acid aqueous solution is applied to both end surfaces of the ceramic carrier 15.
Drip with a pipette at regular intervals. For example, 40 to one side
80 drops are dropped at regular intervals to cover the ceramic carrier 15
Pt is uniformly dispersed and fixed on the surface of the alumina thin film 3. c. Drying and Firing Step The ceramic carrier 15 after the dripping of the aqueous solution is
At 2 ° C for about 2 hours to remove moisture
Then, move it into a desiccator and let it stand for 1 hour.
To determine the amount of adhesion. Then NTwoIn the atmosphere, about
Baking under the condition of about 500 ° C. for 1 hour, and gold of Pt
Attribution.

【0094】本実施形態にかかる触媒10は、排気ガス
浄化用フィルタとしての用途に用いられ、その1つの用
途としては、素通しハニカムセラミック担体15の例と
して、ガソリンエンジン用酸化触媒、三元触媒及びディ
ーゼルエンジン用酸化触媒である。他の用途は、ハニカ
ムを市松模様に交互に目封じしたディーゼルパティキュ
レートフィルタがある。
The catalyst 10 according to the present embodiment is used for an application as an exhaust gas purifying filter. One of the applications is an oxidation catalyst for a gasoline engine, a three-way catalyst and a three-way catalyst as an example of a transparent honeycomb ceramic carrier 15. It is an oxidation catalyst for diesel engines. Another application is a diesel particulate filter in which honeycombs are alternately plugged in a checkered pattern.

【0095】このディーゼルパティキュレートフィルタ
(以下、単に「DPF」と略記する)は、それ自体では
パティキュレート(浮遊粒子状物質:PM)をセル壁1
2)で捕集する機能しか持たないが、これに触媒活性成
分を担持することにより、排気ガス中の炭化水素、一酸
化炭素を酸化することができる。
The diesel particulate filter (hereinafter simply abbreviated as “DPF”) per se is capable of converting particulates (suspended particulate matter: PM) into the cell wall 1.
Although it has only the function of trapping in 2), by supporting a catalytically active component on it, it is possible to oxidize hydrocarbons and carbon monoxide in exhaust gas.

【0096】また、ディーゼル排気ガスのような酸化雰
囲気においても、NOxを還元できるNOx選択還元型
触媒成分や吸蔵型触媒成分を担持すれば、NOxの還元
も可能である。なお、このDPF中に捕集される前記パ
ティキュレートは、堆積とともに上記DPFの圧力損失
の増加を招くため、通常は燃焼処理等により除去して再
生する必要がある。通常のディーゼル排気ガス中に含ま
れるパティキュレートの主成分であるすす(炭素)の燃
焼が開始される温度は約550〜630℃である。この
点、触媒活性成分をDPFに担持すると、そのすすの燃
焼反応パスが変わり、エネルギー障壁を低くすることが
できる。ひいては燃焼温度を300〜400℃と大幅に
低下させることができ、再生に要するエネルギーを削減
でき、いわゆる上述したセリアの作用とも相俟って、再
生効率の高いDPFシステムを構築できるようになる。
Further, even in an oxidizing atmosphere such as diesel exhaust gas, NOx can be reduced by carrying a NOx selective reduction catalyst component or an occlusion catalyst component capable of reducing NOx. Note that the particulates collected in the DPF cause an increase in the pressure loss of the DPF together with the accumulation, and therefore it is usually necessary to remove and regenerate the particulate by a combustion treatment or the like. The temperature at which combustion of soot (carbon), which is the main component of particulates contained in ordinary diesel exhaust gas, starts is about 550 to 630 ° C. In this respect, when the catalytically active component is carried on the DPF, the combustion reaction path of the soot changes, and the energy barrier can be reduced. As a result, the combustion temperature can be significantly reduced to 300 to 400 ° C., the energy required for regeneration can be reduced, and a DPF system with high regeneration efficiency can be constructed in combination with the above-mentioned effect of ceria.

【0097】以上説明したように、本実施形態にかかる
触媒10は、とくにディーゼル排気ガス処理システムに
応用することが好ましいと言えるが、それぞれの次のよ
うな機能が期待できる。 A.ディーゼル排気ガス用酸化触媒としての機能 (1)排気ガス浄化機能…THC(全炭化水素)、CO
の酸化 (2)エンジンの運転を妨げない機能…圧力損失 B.触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタとし
ての機能 (1)排気ガス浄化機能…すすの燃焼温度、THC,C
Oの酸化 (2)エンジンの運転を妨げない機能…圧力損失
As described above, it can be said that the catalyst 10 according to the present embodiment is preferably applied to a diesel exhaust gas treatment system, but the following functions can be expected. A. Function as oxidation catalyst for diesel exhaust gas (1) Exhaust gas purification function: THC (total hydrocarbons), CO
(2) Function that does not hinder engine operation: pressure loss Function as a diesel particulate filter with catalyst (1) Exhaust gas purification function: Soot combustion temperature, THC, C
O oxidation (2) Function that does not hinder engine operation: pressure loss

【0098】[0098]

【実施例】(実施例1)この実施例は、セラミック担体
15の表面に被覆形成したセリア含有アルミナ薄膜3に
ついての作用・効果を確認するために行ったものであ
る。表2に示す条件の下に製造したセラミック担体15
(実施例1、比較例1及び比較例2)を、ディーゼル車
の排気ガス浄化装置におけるパティキュレートフィルタ
(DPF)に取付けて浄化試験を行った。この試験によ
って該フィルタの圧力損失特性、耐熱性、洗浄耐性につ
いて調査した。その調査結果を同表の中に示すと共に図
6、図7及び図8に示した。
EXAMPLE (Example 1) This example was performed to confirm the operation and effect of the ceria-containing alumina thin film 3 formed on the surface of the ceramic carrier 15. Ceramic carrier 15 manufactured under the conditions shown in Table 2
(Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2) were attached to a particulate filter (DPF) in an exhaust gas purification device for a diesel vehicle, and a purification test was performed. Through this test, pressure loss characteristics, heat resistance, and cleaning resistance of the filter were investigated. The results of the investigation are shown in the same table, and are shown in FIGS. 6, 7 and 8.

【0099】[0099]

【表2】 (a)表2に示すように、パティキュレート(浮遊粒子
状物質:PM)が蓄積する前では実施例1は、アルミナ
薄膜3がないときとほとんど同じ圧力損失特性を示し、
蓄積後も比較例1及び比較例2に比べると、同じガスを
流通させたときの圧力損失は著しく小さいことがわかっ
た。
[Table 2] (A) As shown in Table 2, before particulate matter (suspended particulate matter: PM) is accumulated, Example 1 shows almost the same pressure loss characteristics as when there is no alumina thin film 3;
Even after the accumulation, it was found that the pressure loss when the same gas was circulated was remarkably small as compared with Comparative Examples 1 and 2.

【0100】(b)また図7に示すように、比較例1に
比べると、実施例1は、同じ温度で熱処理したときのア
ルミナ比表面積の低下が小さく、耐熱性に優れているこ
とがわかった。
(B) As shown in FIG. 7, it can be seen that, in comparison with Comparative Example 1, Example 1 exhibited a smaller decrease in alumina specific surface area when heat-treated at the same temperature, and was excellent in heat resistance. Was.

【0101】(c)また、洗浄耐性については、表2に
示すように、実施例1は、比較例1及び比較例2よりも
格段に優れることが判明した。 (d)また、図15は、再生率(再フィルタから除去さ
れたC量/再生前のフィルタに付着していたC量)を示
すものである。セリアを含有するアルミナ薄膜3の場
合、45%ものカーボンが除去されているのに対し、ウ
ォッシュコートアルミナ均一膜の場合、僅か20%に止
まった。
(C) Further, as shown in Table 2, it was found that the cleaning resistance of Example 1 was remarkably superior to Comparative Examples 1 and 2. (D) FIG. 15 shows the regeneration rate (the amount of C removed from the re-filter / the amount of C attached to the filter before regeneration). In the case of the alumina thin film 3 containing ceria, as much as 45% of the carbon was removed, whereas in the case of the wash coat alumina uniform film, only 20% was removed.

【0102】(実施例2)この実施例は、ディーゼルパ
ティキュレートフィルタ(DPF)に、触媒活性成分と
して白金(Pt)をセラミック担体15に担持させたと
きの諸特性について試験した結果を示すものである。実
施の条件及び特性については表3に示す。その結果を図
8、図9、図10に示した。
(Example 2) This example shows the results of tests on various characteristics when platinum (Pt) was loaded on a ceramic carrier 15 as a catalytically active component in a diesel particulate filter (DPF). is there. Table 3 shows the implementation conditions and characteristics. The results are shown in FIGS. 8, 9, and 10.

【0103】なお、この実施例は、セラミック担体15
のリン酸ジルコニウム粒子4の表面にアルミナ担持膜
(8g/l)3を有するものである。参考例は、セラミ
ック担体15の表面にいかなる担持膜もないものであ
る。比較例は、セラミック担体15の表面にウォッシュ
コートによってアルミナ均一膜を形成したものである。
In this embodiment, the ceramic carrier 15
Has an alumina-supported film (8 g / l) 3 on the surface of the zirconium phosphate particles 4. In the reference example, there is no supporting film on the surface of the ceramic carrier 15. In the comparative example, an alumina uniform film was formed on the surface of the ceramic carrier 15 by wash coating.

【0104】[0104]

【表3】 (1)圧力損失特性;図8に示すように、実施例、参考
例、比較例とを比較すると、本実施例は担持膜をもたな
い参考例の場合とほぼ同じ圧力損失特性を示し、比較例
に比べると格段に効果が認められる。
[Table 3] (1) Pressure loss characteristics: As shown in FIG. 8, when comparing the example, the reference example, and the comparative example, the present example shows almost the same pressure loss characteristics as the reference example having no supporting membrane, A remarkable effect is recognized as compared with the comparative example.

【0105】(2)耐熱性;図9(a),(b)に示す
ように、実施例と比較例とについて、1200℃に加熱
したときのアルミナ薄膜3の比表面積の推移と、900
℃に加熱したときの平衡温度の推移を比較すると、本実
施例の効果が顕著であることがわかる。
(2) Heat resistance: As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the change in the specific surface area of the alumina thin film 3 when heated to 1200 ° C. was obtained for the example and the comparative example.
Comparing the transition of the equilibrium temperature when heated to ° C., it can be seen that the effect of this embodiment is remarkable.

【0106】(3)すす燃焼特性;触媒10のすすを燃
焼させる性能を平衡温度試験法によって評価した。この
試験方法は次のような試験である。即ち、試験装置にデ
ィーゼルエンジンを設置し、その排気管の途中に触媒
(DPF)10を挿入設置し、この状態で運転を開始す
る。すると、運転時間とともにDPFにはすすが捕集さ
れるため圧力損失が増大する。この場合に、何らかの方
法により排気温度を上昇させていくと、ある温度におい
て、すすが堆積する速度とすすの酸化反応速度が平衡す
る点(平衡温度)が現れると共に、このときの圧力(平
衡圧力)が測定できる。この平衡温度、平衡圧力共に低
いほど優れた触媒10であると言える。
(3) Soot Combustion Characteristics: The ability of the catalyst 10 to burn soot was evaluated by an equilibrium temperature test method. This test method is as follows. That is, a diesel engine is installed in the test apparatus, a catalyst (DPF) 10 is inserted and installed in the exhaust pipe, and operation is started in this state. Then, soot is collected in the DPF with the operation time, so that the pressure loss increases. In this case, when the exhaust temperature is increased by any method, a point (equilibrium temperature) where the soot deposition rate and the soot oxidation reaction rate equilibrate at a certain temperature appears, and the pressure (equilibrium pressure) ) Can be measured. It can be said that the lower the equilibrium temperature and equilibrium pressure are, the better the catalyst 10 is.

【0107】なお、この試験において、排気ガス温度を
上昇させる方法としては、ディーゼルエンジンとDPF
の間に電気ヒーターを挿入して行った。この方法では、
エンジン回転数、負荷を一定にできるので、ディーゼル
排気ガスの組成が試験中に変化せず、平衡温度、平衡圧
力が精度よく求められるという特長がある。試験条件
は、ディーゼルエンジン排気量273cc、回転数12
50rpm、負荷3Nmで定常運転を実施し、供試した
フィルタの堆積は□34×150mmLで0.16Litt
erである。
In this test, as a method for increasing the exhaust gas temperature, a diesel engine and a DPF were used.
An electric heater was inserted between them. in this way,
Since the engine speed and load can be kept constant, the composition of the diesel exhaust gas does not change during the test, and the equilibrium temperature and the equilibrium pressure can be accurately obtained. The test conditions were as follows: diesel engine displacement 273 cc, rotation speed 12
Steady-state operation was performed at 50 rpm and a load of 3 Nm. The deposited filter was □ 34 × 150 mmL and 0.16 Litt.
er.

【0108】上記試験の結果を図10に示す。図10
中、触媒活性成分を担持しないセラミック担体15の例
を参考例とした。同図よりわかるように、排気ガスの温
度上昇とともにフィルタ温度は上昇していくが、500
℃程度で平衡点が見られる。本実施例と比較例とを比較
すると、平衡温度は、それぞれ400℃、410℃でわ
ずかな優位差であったが、そのときの平衡圧力は11k
Pa、9.2kPaと20%近く向上している。
FIG. 10 shows the results of the above test. FIG.
Among them, the example of the ceramic carrier 15 not supporting the catalytically active component was used as a reference example. As can be seen from the figure, the filter temperature rises as the exhaust gas temperature rises.
An equilibrium point can be seen at about ° C. Comparing the present example with the comparative example, the equilibrium temperatures were slightly different at 400 ° C. and 410 ° C. respectively, but the equilibrium pressure at that time was 11 k
Pa and 9.2 kPa, which are almost 20% higher.

【0109】また、850℃−20時間の酸化雰囲気中
でのエージングを実施した後、同様の試験を実施したと
ころ、本実施例はほとんど平衡温度、圧力が劣化しなか
ったのに対し、比較例では触媒活性成分を担持していな
いときと同じ状態にまで劣化していた。 (4)THC,CO浄化率;この特性は、酸化触媒を評
価する場合の一般的方法である。いわゆるTHC(全炭
化水素)のCO2と水への浄化及びCOのCO2への浄化
の温度との関係を調査したものである。この特性は、低
温より転換率が高くなる方が優れた触媒システムと言え
る。測定方法としては、エンジンとフィルタとを用い、
フイルタ前後のTHC及びCOの量を排気ガス分析計に
て測定し、温度に対する浄化率を測定することにより行
った。
After aging in an oxidizing atmosphere at 850 ° C. for 20 hours, a similar test was performed. In this example, the equilibrium temperature and pressure hardly deteriorated. In this case, the state deteriorated to the same state as when no catalytically active component was supported. (4) THC, CO purification rate; This property is a general method for evaluating an oxidation catalyst. The relationship between the temperature of so-called THC (total hydrocarbon) purification to CO 2 and water and the temperature of purification of CO to CO 2 was investigated. It can be said that this characteristic is a catalyst system in which the conversion is higher than the low temperature. As a measurement method, using an engine and a filter,
The measurement was performed by measuring the amounts of THC and CO before and after the filter with an exhaust gas analyzer and measuring the purification rate with respect to the temperature.

【0110】図11に示すように、本実施例は比較例に
対してCO、THCのいずれの浄化温度も約30℃低下
しており優れた性能を示す。これは、本実施例はセル壁
12のリン酸ジルコニウム粒子4に均一に触媒活性成分
が分散されているため、ウォッシュコートを通過する時
間に対して、排気ガスがセル壁12内を通過する時間は
明らかに長く、それだけPtの活性点にCO,THCが
吸着する機会が増したためと考えられる。別の見方をす
れば、リン酸ジルコニウム粒子4に均一に触媒活性成分
が分散されているため、触媒コート層2に対する排気ガ
スの接触面積を大きくすることができる。よって、排気
ガス中のCOやHCの酸化を促進することができる。
As shown in FIG. 11, in this example, the purification temperature of both CO and THC was lowered by about 30 ° C. as compared with the comparative example, showing excellent performance. This is because, in the present embodiment, since the catalytically active component is uniformly dispersed in the zirconium phosphate particles 4 on the cell wall 12, the time when the exhaust gas passes through the cell wall 12 is compared with the time when the exhaust gas passes through the wash coat. Is clearly long, and it is considered that the chance of CO and THC adsorption to the active site of Pt has increased. From another viewpoint, since the catalytically active component is uniformly dispersed in the zirconium phosphate particles 4, the contact area of the exhaust gas with the catalyst coat layer 2 can be increased. Therefore, the oxidation of CO and HC in the exhaust gas can be promoted.

【0111】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想を以下に示す。 (1) 4価金属酸性不溶性塩含有セラミック担体の粒
子上に、触媒活性成分、助触媒及びサポート材からなる
触媒コート層を形成したことを特徴とする触媒。
Next, in addition to the technical idea described in the claims, the technical idea grasped by the above-described embodiment will be described below. (1) A catalyst, wherein a catalyst coat layer comprising a catalytically active component, a co-catalyst, and a support material is formed on particles of a ceramic support containing a tetravalent metal acid-insoluble salt.

【0112】(2) ジルコニウム化合物含有セラミッ
ク担体の粒子上に、触媒活性成分、助触媒及びサポート
材からなる触媒コート層を形成したことを特徴とする触
媒。 (3) 4価金属のリン酸塩含有セラミック担体の粒子
上に、触媒活性成分、助触媒及びサポート材からなる触
媒コート層を形成したことを特徴とする触媒。
(2) A catalyst characterized in that a catalyst coat layer comprising a catalytically active component, a co-catalyst and a support material is formed on particles of a zirconium compound-containing ceramic carrier. (3) A catalyst comprising a catalyst coat layer comprising a catalytically active component, a co-catalyst, and a support material formed on particles of a tetravalent metal phosphate-containing ceramic carrier.

【0113】(4) 請求項1〜8、前記(1)〜
(3)のいずれかにおいて、前記触媒活性成分は、貴金
属元素、元素周期表VIa族の元素、及び元素周期表VIII
族の元素の中から選ばれる元素を含むことを特徴とする
触媒。
(4) Claims 1-8, (1)-
In any one of (3), the catalytically active component includes a noble metal element, an element of Group VIa of the periodic table, and a periodic table VIII.
A catalyst comprising an element selected from the group consisting of elements.

【0114】(5) 前記(1)〜(4)のいずれかに
おいて、前記助触媒は、セリウム(Ce)、ランタン
(La)、バリウム(Ba)及びカルシウム(Ca)の
中から選ばれる少なくとも1つの単体または化合物から
なることを特徴とする触媒。
(5) In any one of the above (1) to (4), the co-catalyst is at least one selected from cerium (Ce), lanthanum (La), barium (Ba) and calcium (Ca). A catalyst comprising at least one element or a compound.

【0115】(6) 前記(1)〜(5)のいずれかに
おいて、前記サポート材は、アルミナ、ジルコニア、チ
タニア及びシリカの中から選ばれる少なくとも1つを含
むことを特徴とする触媒。
(6) The catalyst according to any one of (1) to (5), wherein the support material contains at least one selected from alumina, zirconia, titania and silica.

【0116】(7) 請求項1〜8、前記(1)〜
(6)のいずれかにおいて、前記セラミック担体は、セ
ル壁により区画されている複数の貫通孔を有するハニカ
ム構造であることを特徴とする触媒。
(7) Claims 1-8, (1)-
(6) The catalyst according to any one of (6), wherein the ceramic carrier has a honeycomb structure having a plurality of through holes defined by cell walls.

【0117】(8) 請求項1〜8、前記(1)〜
(7)のいずれかにおいて、前記セラミック担体は、そ
の両端部が封止体によって市松模様に交互に目封止され
ていることを特徴とする触媒。
(8) Claims 1-8, (1)-
(7) The catalyst according to any one of (7), wherein both ends of the ceramic carrier are alternately plugged in a checkered pattern by a sealing body.

【0118】[0118]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
排気ガスの圧力損失が小さくすることができるととも
に、機械的強度を向上することができる。また、排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートの捕集効率を高めるこ
とができる。
As described in detail above, according to the present invention,
The pressure loss of the exhaust gas can be reduced, and the mechanical strength can be improved. Further, the collection efficiency of the particulates contained in the exhaust gas can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】一実施形態における触媒担体の略線図。FIG. 1 is a schematic diagram of a catalyst carrier in one embodiment.

【図2】触媒担体の一部分を示す拡大斜視図。FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a part of a catalyst carrier.

【図3】本実施形態のアルミナ薄膜の概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram of an alumina thin film of the present embodiment.

【図4】圧力損失特性の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of pressure loss characteristics.

【図5】触媒担体のリン酸ジルコニウム粒子構造を示す
拡大模式図。
FIG. 5 is an enlarged schematic view showing a zirconium phosphate particle structure of a catalyst carrier.

【図6】(a)は気孔径と圧力損失との関係を示すグラ
フ、(b)は気孔率と圧力損失との関係を示すグラフ、
(c)は気孔率とセラミック担体の曲げ強度の関係を示
すグラフ。
6A is a graph showing a relationship between a pore diameter and a pressure loss, FIG. 6B is a graph showing a relationship between a porosity and a pressure loss,
(C) is a graph showing the relationship between the porosity and the bending strength of the ceramic carrier.

【図7】実施例1における耐熱性の比較説明図。FIG. 7 is a comparative explanatory diagram of heat resistance in Example 1.

【図8】実施例2における圧力損失特性の比較説明図。FIG. 8 is a comparative explanatory diagram of pressure loss characteristics in Example 2.

【図9】実施例2におけアルミナ薄膜と触媒の耐熱性の
比較説明図。
FIG. 9 is a comparative explanatory diagram of the heat resistance of the alumina thin film and the catalyst in Example 2.

【図10】実施例2におけるすす燃焼特性の比較説明
図。
FIG. 10 is a comparative explanatory diagram of soot combustion characteristics in Example 2.

【図11】実施例2におけるTHC、CO浄化特性の比
較説明図。
FIG. 11 is a comparative explanatory diagram of the THC and CO purification characteristics in Example 2.

【図12】CeO2添加による酸化速度向上のメカニズ
ムを説明する模式図。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a mechanism of improving the oxidation rate by adding CeO 2 .

【図13】DPFの再生特性に影響するすすの酸化特性
の比較グラフ。
FIG. 13 is a comparison graph of soot oxidation characteristics affecting regeneration characteristics of DPF.

【図14】DPFの再生特性に影響する再生(燃焼)速
度の比軟グラフ。
FIG. 14 is a graph showing a specific softness of a regeneration (combustion) rate affecting the regeneration characteristics of the DPF.

【図15】DPFの再生率の比較グラフ。FIG. 15 is a comparison graph of the regeneration rate of DPF.

【図16】従来技術における触媒担体の略線図。FIG. 16 is a schematic diagram of a catalyst carrier in the prior art.

【図17】同じくウォッシュコートアルミナ層の概念
図。
FIG. 17 is a conceptual diagram of a washcoat alumina layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3…アルミナ薄膜、4…リン酸ジルコニウム粒子、10
…触媒、15…セラミック担体。
3 ... alumina thin film, 4 ... zirconium phosphate particles, 10
... catalyst, 15 ... ceramic carrier.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/10 F01N 3/24 E 3/24 3/28 301P 3/28 301 B01D 53/36 104B Fターム(参考) 3G090 AA03 BA04 CB11 EA02 3G091 AA02 AA18 AB13 BA00 BA07 BA11 BA14 BA15 BA19 BA38 BA39 CA03 FB10 GA01 GA05 GA06 GA16 GA20 GA24 GB01W GB01X GB04W GB04X GB05W GB06W GB07W GB07X GB10X 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 AB05 BA03X BA03Y BA07Y BA08X BA08Y BA10X BA10Y BA18X BA18Y BA19X BA22Y BA44X BA44Y BB01 BB02 BB04 BB05 BB08 BB17 4G069 AA01 AA03 AA08 AA12 BA01A BA01B BA13A BA13B BB14A BB14B BC27A BC38A BC43B BC50A BC51A BC51B BD07A BD07B CA03 CA09 CA18 EA02X EA02Y EA03X EA03Y EA08 EA19 EB10 EB18X EB18Y EC02X EC03X EC03Y EC26 FA02 FB13 FB30 FB57Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) F01N 3/10 F01N 3/24 E 3/24 3/28 301P 3/28 301 B01D 53/36 104B F-term (reference) 3G090 AA03 BA04 CB11 EA02 3G091 AA02 AA18 AB13 BA00 BA07 BA11 BA14 BA15 BA19 BA38 BA39 CA03 FB10 GA01 GA05 GA06 GA16 GA20 GA24 GB01W GB01X GB04W GB04X GB05W GB06W GB07W GB07X GB10X 4D048 AA06 AABAXA13A18A14A18A14A18A14A18A14A13A18A14A13A18A14A15 BA22Y BA44X BA44Y BB01 BB02 BB04 BB05 BB08 BB17 4G069 AA01 AA03 AA08 AA12 BA01A BA01B BA13A BA13B BB14A BB14B BC27A BC38A BC43B BC50A BC51A BC51B BD07A BD07B CA03 CA03 EA02 EB02 EA02 EB02 EB02 EB02 EB02

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 4価金属酸性不溶性塩含有セラミック担
体の表面に触媒活性成分を分散担持してなる触媒であっ
て、前記セラミック担体は、この担体を形成する各粒子
単位毎にその表面が希土類酸化物を含有するアルミナの
薄膜にて被覆されたものであり、その希土類酸化物含有
アルミナ薄膜の凹凸表面に前記触媒活性成分が担持され
ていることを特徴とする触媒。
1. A catalyst in which a catalytically active component is dispersed and supported on the surface of a ceramic support containing a tetravalent metal acid-insoluble salt, wherein the surface of the ceramic support is rare earth for each particle unit forming the support. A catalyst coated with a thin film of alumina containing an oxide, wherein the catalytically active component is carried on uneven surfaces of the alumina thin film containing a rare earth oxide.
【請求項2】 ジルコニウム化合物含有セラミック担体
の表面に触媒活性成分を分散担持してなる触媒であっ
て、前記セラミック担体は、この担体を形成する各粒子
単位毎にその表面が希土類酸化物を含有するアルミナの
薄膜にて被覆されたものであり、その希土類酸化物含有
アルミナ薄膜の凹凸表面に前記触媒活性成分が担持され
ていることを特徴とする触媒。
2. A catalyst comprising a zirconium compound-containing ceramic carrier having a catalytically active component dispersedly supported on the surface thereof, wherein the surface of the ceramic carrier contains a rare earth oxide for each particle unit forming the carrier. A catalyst, characterized in that the catalyst active component is supported on the uneven surface of the rare earth oxide-containing alumina thin film.
【請求項3】 4価金属のリン酸塩含有セラミック担体
の表面に触媒活性成分を分散担持してなる触媒であっ
て、前記セラミック担体は、この担体を形成する各粒子
単位毎にその表面が希土類酸化物を含有するアルミナの
薄膜にて被覆されたものであり、その希土類酸化物含有
アルミナ薄膜の凹凸表面に前記触媒活性成分が担持され
ていることを特徴とする触媒。
3. A catalyst in which a catalytically active component is dispersed and supported on the surface of a phosphate-containing ceramic carrier of a tetravalent metal, wherein the ceramic carrier has a surface for each particle unit forming the carrier. A catalyst coated with a thin film of alumina containing a rare earth oxide, wherein the catalytically active component is carried on the uneven surface of the thin film of alumina containing a rare earth oxide.
【請求項4】 前記4価金属酸性不溶性塩含有セラミッ
ク担体は、リン酸ジルコニウム、リン酸チタン、ヒ酸ジ
ルコニウム及びヒ酸チタンのうちいずれかを含む、多孔
質体、ファイバー成形体あるいはペレット成形体のいず
れかで構成されていることを特徴とする請求項1に記載
の触媒。
4. The porous body, fiber molded body or pellet molded body, wherein the ceramic carrier containing a tetravalent metal acidic insoluble salt contains any one of zirconium phosphate, titanium phosphate, zirconium arsenate and titanium arsenate. The catalyst according to claim 1, wherein the catalyst is constituted by any of the following.
【請求項5】 前記セラミック担体中の各粒子表面を覆
う前記希土類酸化物含有アルミナ薄膜は、ミクロ断面形
状が、直径:2〜50mm、長さ:20〜300nmで、
全長/直径の比が5〜100の形状を有する小繊維が林
立した植毛構造からなる凹凸表面を有し、その表面の比
表面積が50〜300m2/gであることを特徴とする
請求項1〜4のいずれかに記載の触媒。
5. The rare earth oxide-containing alumina thin film covering the surface of each particle in the ceramic carrier has a micro cross section having a diameter of 2 to 50 mm and a length of 20 to 300 nm,
Claim ratio of the total length / diameter has an uneven surface made of flocked structure fibrils bristled having the shape of 5-100, the specific surface area of the surface is characterized by a 50 to 300 m 2 / g 1 A catalyst according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記セラミック担体を覆う前記希土類酸
化物を含有するアルミナ薄膜は、担体に対してアルミナ
量で換算して0.1〜15mass%の割合で被覆され
ており、アルミナ薄膜中に含まれる希土類酸化物の量は
そのアルミナに対して10〜80mass%の含有量で
あることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の
触媒。
6. The alumina thin film containing the rare earth oxide, which covers the ceramic carrier, is coated on the carrier at a ratio of 0.1 to 15 mass% in terms of alumina amount, and is contained in the alumina thin film. The catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of the rare earth oxide is 10 to 80 mass% based on the alumina.
【請求項7】 前記希土類酸化物は、少なくともそれの
一部がジルコニウムとの複合酸化物を形成しているもの
であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載
の触媒。
7. The catalyst according to claim 1, wherein at least a part of the rare earth oxide forms a composite oxide with zirconium.
【請求項8】 希土類酸化物とジルコニウムとの複合酸
化物の粒子径は、1〜30nmの大きさであることを特
徴とする請求項7に記載の触媒。
8. The catalyst according to claim 7, wherein the composite oxide of the rare earth oxide and zirconium has a particle size of 1 to 30 nm.
【請求項9】 4価金属酸性不溶性塩含有セラミック担
体を構成する各粒子の表面に、下記入(a)〜(e)工
程; (a)溶液含浸工程:前記セラミック担体をアルミニウ
ム及び希土類酸化物を含有する金属化合物の溶液中に浸
漬する、(b)乾燥工程:前記セラミック担体を加熱乾
燥する、(c)仮焼成工程:前記セラミック担体を30
0〜500℃以上の温度に加熱焼成することにより、ア
モルファスアルミナ薄膜を形成する、(d)熱処理工
程:前記セラミック担体を100℃の熱水中に浸漬処理
したのち乾燥する、(e)本焼成工程:500〜120
0℃にて本焼成する、工程を経て希土類酸化物含有アル
ミナ薄膜を形成し、次いでその希土類酸化物含有アルミ
ナ薄膜の凹凸表面に、触媒活性成分を分散担持させるこ
とを特徴とする触媒の製造方法。
9. The following steps (a) to (e) are carried out on the surface of each particle constituting the ceramic support containing a tetravalent metal acid-insoluble salt; (a) a solution impregnation step: the ceramic support is made of aluminum and rare earth oxides. (B) drying step: heating and drying the ceramic carrier, and (c) pre-baking step: sintering the ceramic carrier for 30 minutes.
Forming an amorphous alumina thin film by heating and baking at a temperature of 0 to 500 ° C. or more. (D) Heat treatment step: dipping the ceramic support in hot water at 100 ° C., followed by drying; Process: 500-120
A method for producing a catalyst, comprising forming a rare earth oxide-containing alumina thin film through a step of firing at 0 ° C., and then dispersing and supporting a catalytically active component on the uneven surface of the rare earth oxide-containing alumina thin film. .
【請求項10】 4価金属酸性不溶性塩含有セラミック
担体を構成する各粒子の表面に、下記(a)〜(f)工
程; (a)予備処理工程:前記セラミック担体を1000℃
〜1500℃の温度に加熱してけい化物の酸化膜を形成
する、(b)溶液含浸工程:前記セラミック担体をアル
ミニウム及び希土類酸化物を含有する金属化合物の溶液
中に浸漬する、(c)乾燥工程:前記セラミック担体を
加熱乾燥する、(d)仮焼成工程:前記セラミック担体
を300〜500℃以上の温度に加熱焼成することによ
り、アモルファスアルミナ薄膜を形成する、(e)熱処
理工程:前記セラミック担体を100℃の熱水中に浸濱
処理したのち乾燥する、(f)本焼成工程:500〜1
200℃にて本焼成する、工程を経て希土類酸化物含有
アルミナ薄膜を形成し、次いでその希土類酸化物含有ア
ルミナ薄膜の凹凸表面に、触媒活性成分を分散担持させ
てなることを特徴とする触媒の製造方法。
10. The following steps (a) to (f) on the surface of each particle constituting the ceramic support containing a tetravalent metal acidic insoluble salt;
(B) solution impregnating step: dipping the ceramic carrier in a solution of a metal compound containing aluminum and a rare earth oxide, (c) drying Step: heating and drying the ceramic support; (d) Pre-baking step: forming an amorphous alumina thin film by heating and firing the ceramic support to a temperature of 300 to 500 ° C. or higher; (e) Heat treatment step: the ceramic The carrier is immersed in hot water at 100 ° C. and then dried. (F) Main firing step: 500 to 1
Baking at 200 ° C., forming a rare earth oxide-containing alumina thin film through a process, and then dispersing and supporting a catalytically active component on the uneven surface of the rare earth oxide-containing alumina thin film. Production method.
【請求項11】 前記4価金属酸性不溶性塩含有セラミ
ック担体は、リン酸ジルコニウム、リン酸チタン、ヒ酸
ジルコニウム及びヒ酸チタンを含む、多孔質体、ファイ
バー成形体あるいペレット成形体のいずれかで構成され
ていることを特徴とする請求項9または10に記載の触
媒の製造方法。
11. The porous, fiber-formed or pellet-formed body containing the tetravalent metal acid-insoluble salt-containing ceramic carrier containing zirconium phosphate, titanium phosphate, zirconium arsenate and titanium arsenate. The method for producing a catalyst according to claim 9 or 10, wherein:
【請求項12】 前記セラミック担体を覆う前記希土類
酸化物を含有するアルミナ薄膜は、担体に対してアルミ
ナ量で換算して0.1〜15mass%の割合で被覆さ
れており、アルミナ薄膜中に含まれる希土類酸化物の量
はそのアルミナに対して10〜80mass%の含有量
であることを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記
載の触媒の製造方法。
12. The alumina thin film containing the rare earth oxide, which covers the ceramic carrier, is coated on the carrier at a ratio of 0.1 to 15 mass% in terms of an amount of alumina, and is contained in the alumina thin film. The method for producing a catalyst according to any one of claims 9 to 11, wherein the amount of the rare earth oxide is 10 to 80 mass% with respect to the alumina.
【請求項13】 前記希土類酸化物は、少なくともそれ
の一部がジルコニウムとの複合酸化物を形成しているも
のであることを特徴とする請求項9〜12のいずれかに
記載の触媒の製造方法。
13. The catalyst according to claim 9, wherein at least a part of the rare earth oxide forms a composite oxide with zirconium. Method.
【請求項14】 希土類酸化物とジルコニウムとの複合
酸化物の粒子径は、1〜30nmの大きさであることを
特徴とする請求項13に記載の触媒の製造方法。
14. The method according to claim 13, wherein the composite oxide of the rare earth oxide and zirconium has a particle size of 1 to 30 nm.
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