排气净化用催化剂的制作五分时时彩方法

文档序号:19185273发布日期:2019-11-20 01:25
排气净化用催化剂的制作五分时时彩方法

本发明涉及排气净化用催化剂。详细而言涉及壁流型的排气净化用催化剂。

此外,本申请基于2017年3月27日申请的日本专利申请特愿2017-061422号主张优先权,该申请的全部内容作为参照引入本说明书中。



背景技术:

从汽车发动机等的内燃机排出的排气中含有颗粒状物质(pm:particulatematter)和烃(hc)、一氧化碳(co)、氮氧化物(nox)等有害成分。为了从排气中高效地捕集、除去这些pm和有害成分,一直以来利用着排气净化用催化剂。

作为与其相关的现有技术文献,可以列举专利文献1。在专利文献1中公开了一种壁流型的排气净化用催化剂,其具有:仅排气流入侧的端部开口的入侧小室和仅排气流出侧的端部开口的出侧小室被多孔的分隔壁隔开的壁流结构的基材;设置在分隔壁的内部且与入侧小室接触的区域的第一催化剂层;和设置在分隔壁的内部且与出侧小室接触的区域的第二催化剂层。

在壁流型的排气净化用催化剂中,在排气通过分隔壁的期间,在分隔壁的表面或分隔壁的内部的细孔捕集pm。另外,在排气通过催化剂层的期间,净化有害成分。在专利文献1的排气净化用催化剂中,通过在与入侧小室接触的分隔壁的内部和与出侧小室接触的分隔壁的内部分别设置催化剂层,实现了压损的降低和有害成分的净化性能的提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开2016/133086号



技术实现要素:

然而,根据本发明的发明人的研究,从提高pm捕集性能的观点出发,确认了上述排气净化用催化剂的构成存在改善的余地。即,在上述排气净化用催化剂中,在设置有第一催化剂层的分隔壁部分,气体透过性降低。因此,流入到入侧小室的排气难以流过该分隔壁部分。换言之,流入到入侧小室的排气优先流过没有设置第一催化剂层的分隔壁部分、即优先流过靠近出侧小室的开口的分隔壁内部。其结果,在上述排气净化用催化剂中,在靠近入侧小室的开口的分隔壁部分,分隔壁内部的细孔无法充分利用于捕集pm。

本发明是鉴于上述情况而做出的,其目的在于提供一种壁流型的排气净化用催化剂,其为pm捕集性能优异的排气净化用催化剂。

根据本发明,提供配置于内燃机的排气通路并将从该内燃机排出的排气进行净化的排气净化用催化剂。该排气净化用催化剂具有:壁流结构的基材,其中排气流入侧的端部开口且排气流出侧的端部封闭的入侧小室和排气流出侧的端部开口且排气流入侧的端部封闭的出侧小室被多孔的分隔壁隔开;和第一催化剂层,其以与上述出侧小室接触且不与上述入侧小室接触的方式配置在上述分隔壁的内部,并且包含金属催化剂,该排气净化用催化剂在与上述入侧小室接触的区域不具有催化剂层。

上述排气净化用催化剂在与入侧小室接触的区域、即、与入侧小室接触的分隔壁的表面和内部不具有催化剂层。由此,能够降低排气的流入量相对于分隔壁的延伸方向的偏差。因此,即使在例如靠近入侧小室的开口的部分的分隔壁,也能够有效利用分隔壁的内部的细孔,能够实现优异的pm捕集性能。

在优选的一个方式中,上述第一催化剂层沿着上述分隔壁的延伸方向以与上述分隔壁的全长相同的长度配置。由此,排气相对于分隔壁的延伸方向更加均质地流入,能够更好地发挥上述效果。

在优选的一个方式中,还具有配置在与上述出侧小室接触的上述分隔壁的表面且包含金属催化剂的第二催化剂层。由此,能够将吹过分隔壁的未净化的pm和有害成分有效地捕集、除去。因此,能够更好地提高pm捕集性能和排气净化性能中的至少一者。

在优选的一个方式中,在将上述分隔壁的延伸方向的全长设为100%时,从上述排气流出侧的端部沿着上述分隔壁的延伸方向以上述分隔壁的全长的45%以上60%以下的长度配置有上述第二催化剂层。如果在这样的长度范围内,则能够更好地提高排气净化性能。因此,能够以更高的水平兼顾pm捕集性能和排气净化性能。

在优选的一个方式中,上述内燃机为汽油发动机。在汽油发动机中,相比于例如柴油发动机,排气的温度更高。因此,所排出的pm的粒径相对小,存在相比于排气净化用催化剂的分隔壁表面,pm更容易捕集在分隔壁内部的倾向。因此,在内燃机为汽油发动机的情况下,能够更有效地发挥上述效果。

附图说明

图1是表示一个实施方式的排气净化装置及其周边结构的示意图。

图2是示意地表示一个实施方式的排气净化用催化剂的立体图。

图3是示意表示一个实施方式的排气净化用催化剂的局部剖视图。

图4是对比较例1和例1的pm排出比例进行比较的图表。

图5是表示第二催化剂层的涂敷长度与催化剂性能的关系的图表。

具体实施方式

下面,参照附图说明本发明的优选实施方式。此外,在本说明书中特别说明的事项以外且对本发明的实施必要的事情,可以根据该领域的现有技术作为本领域技术人员的设计事项理解。本发明能够根据本说明书公开的内容和该领域中的技术常识来实施。另外,在以下的附图中,对发挥相同作用的部件、部位标注相同符号,有时省略或简化重复的说明。各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不一定反映实际的尺寸关系。此外,在本说明书中将数值范围记作a~b(这里a、b为任意的数值)时,意指a以上b以下。

图1是表示排气净化装置1及其周边的结构的示意图。排气净化装置1设置于内燃机(发动机)2的排气系统。对内燃机2供给包含氧和燃料气体的混合气体。内燃机2使该混合气体燃烧,将燃烧能转换为机械能。此时,燃烧后的混合气体成为排气被排出到排气系统。本实施方式的内燃机2以汽车的汽油发动机为主体构成。但内燃机2也可以为汽油发动机以外的发动机(例如柴油发动机等)。

排气净化装置1捕集从内燃机2排出的排气所含的颗粒状物质(pm),并且净化排气中所含的有害成分、例如烃(hc)、一氧化碳(co)、氮氧化物(nox)。排气净化装置1具有:将内燃机2与排气系统连通的排气通路、发动机控制单元(ecu)5、上游侧催化剂9和汽油微粒过滤器(gpf)10。

本实施方式的排气通路由排气歧管3和排气管4构成。即,在与内燃机2的排气系统连通的排气口(未图示)连接有排气歧管3的一端。排气歧管3的另一端与排气管4连接。此外,图中的箭头表示排气的流通方向。

在排气管4的中途配置有上游侧催化剂9和gpf10。其中,gpf10为在此公开的排气净化用催化剂的一例。上游侧催化剂9的构成可以与现有技术相同,没有特别限定。上游侧催化剂9例如可以具有载体和载持于该载体的贵金属、例如铑(rh)、钯(pd)、铂(pt)等。上游侧催化剂9例如可以为现有公知的氧化催化剂(doc)、3元催化剂、nox吸附还原催化剂(lnt)等。上游侧催化剂9例如可以具有在gpf10的再生时使流入gpf10的排气的温度上升的功能。此外,上游侧催化剂9不一定是必要的,也可以省略。另外,在gpf10的下游侧也可以配置下游侧催化剂。

ecu5控制排气净化装置1和内燃机2。ecu5的构成可以与现有技术相同,没有特别限定。ecu5例如为数字计算机。在ecu5设置有输入端口(未图示)。ecu5与设置于排气净化装置1或内燃机2的各部位的传感器(例如压力传感器8)电连接。由此,由各个传感器检测的信息经由上述输入端口,作为电信号传送到ecu5。另外,在ecu5设置有输出端口(未图示)。ecu5经由输出端口发送控制信号。ecu5例如配置为根据从内燃机2排出的排气的量等,控制排气净化装置1的启动和停止。

图2是gpf10的立体图。图3是将gpf10在筒轴方向截断的截面的一部分放大后的局部剖视图。此外,在图2、图3中,将排气的流动方向用箭头方向表示。即,图2、图3的左侧为排气管4的上游侧,右侧为排气管4的下游侧。gpf10具有捕集排气所含的颗粒状物质(pm)、或净化排气所含的有害成分的功能。gpf10具有壁流结构的基材11、第一催化剂层20和第二催化剂层30。

基材11构成gpf10的骨架。作为基材11,能够适当采用以往在这种用途中使用的各种原材料和形态的基材。例如能够优选采用由堇青石、钛酸铝、碳化硅(sic)等陶瓷或不锈钢等合金所代表的高耐热性原材料构成的基材。在本实施方式中,基材11的整体外形为圆筒形。但是基材11的整体外形没有特别限定,也可以采用例如椭圆筒形、多棱筒形等。

基材11具有入侧小室12、出侧小室14、和将入侧小室12和出侧小室14隔开的分隔壁16。入侧小室12的排气流入侧的端部开口。在入侧小室12的排气流出侧的端部配置有密封部12a。由此,入侧小室12的排气流出侧的端部被堵住。出侧小室14的排气流出侧的端部开口。在出侧小室14的排气流入侧的端部配置有密封部14a。由此,出侧小室14的排气流入侧的端部被堵住。入侧小室12和出侧小室14的形状没有特别限定。入侧小室12和出侧小室14例如可以设为正方形、平行四边形、长方形、梯形等矩形、三角形、其他多边形(例如六边形、八边形)、圆形等各种几何学形状。

分隔壁16将入侧小室12和出侧小室14隔开。分隔壁16具有排气能够通过的多孔结构。分隔壁16的气孔率没有特别限定,从pm捕集性能的提高和降低压损的观点等出发,适合为大致20~70体积%、例如为50~60体积%。分隔壁16的平均细孔孔径没有特别限定,从pm捕集性能的提高和降低压损的观点等出发,适宜为大致5~30μm、例如为10~20μm。分隔壁16的厚度、即与分隔壁16的延伸方向正交的方向的长度tw没有特别限定,从提高pm捕集性能和降低压损的观点等出发,适宜为大致1~30密尔(mil)(1密尔约为25.4μm)左右。

第一催化剂层20配置在与出侧小室14接触的分隔壁16的内部。第一催化剂层20包含金属催化剂。金属催化剂典型而言载持于载体。

作为第一催化剂层20的载体,可以适当采用以往在这种用途中使用的各种材质的载体。例如,可以优选采用由氧化铝(al2o3)、氧化铈(ceo2)、氧化锆(zro2)、二氧化硅(sio2)、氧化钛(tio2)等金属氧化物、这些的固溶体(例如氧化锆-氧化铈复合氧化物(zc复合氧化物;zro2-ceo2))构成的载体。其中,优选由氧化铝、zc复合氧化物构成的载体。

第一催化剂层20的金属催化剂例如为用于将第一催化剂层20所捕集的pm燃烧、除去或将排气中的有害成分净化(无害化)的反应催化剂。通过将金属催化剂配置在与出侧小室14接触的分隔壁16的内部,能够在gpf10的分隔壁16整体表现优异的催化剂活性。因此,能够有效净化排气中的有害成分。

作为第一催化剂层20的金属催化剂,可以适当采用各种能够发挥作为氧化催化剂或还原催化剂的功能的金属种。例如,可以优选采用铂族的铑、钯、铂等贵金属。或者可以为钌(ru)、锇(os)、铱(ir)、银(ag)、金(au)等。在优选的一个方式中,在第一催化剂层20包含氧化活性高的催化剂金属、例如钯和铂中的至少一者。由此,能够将排气中的hc和co特别良好地净化。另外,在另一优选的方式中,第一催化剂层20包含还原活性高的铑。由此,能够将排气中的nox特别良好地净化。

在第一催化剂层20除了金属催化剂和载持有该金属催化剂的载体以外,还可以适当包含任意成分。作为这样的任意成分,例如可以列举没有载持金属催化剂的助催化剂、具有氧吸留能力的osc(oxygenstoragecapacity,储氧能力)材料、具有nox吸留能力的nox吸附剂、稳定剂等。作为助催化剂,例如可以列举氧化铝、二氧化硅。作为稳定剂,例如可以列举镧(la)、钇(y)等稀土元素、钙(ca)、钡(ba)等碱土元素、其他过渡金属元素等。其中,优选包含钡。通过第一催化剂层20包含稳定剂,可以抑制金属催化剂的中毒,能够合适地提高催化剂活性。并且,金属催化剂的分散性提高,能够抑制伴随金属催化剂的晶粒生长的熔结。

第一催化剂层20的涂敷量没有特别限定,从有效利用分隔壁16的细孔、更好地提高pm捕集性能的观点出发,对于基材的体积(包括小室的容积在内的整体的视容积)每1l,适合为大致100g/l以下,优选为80g/l以下,例如为50g/l以下。另一方面,从更好地提高pm的燃烧反应性和排气净化性能的观点出发,对于基材的体积每1l,适合为大致5g/l以上,优选为10g/l以上,例如为20g/l以上。

第一催化剂层20典型地从排气流出侧的端部沿着分隔壁16的延伸方向配置。第一催化剂层20的延伸方向的长度l1没有特别限定,在将分隔壁16的延伸方向的全长设为lw时,可以为大致0.5lw以上,优选为0.8lw以上,更优选为0.9lw以上。换言之,适合为分隔壁16的全长lw的大致50%以上、优选为80%以上、更优选为90%以上。特别适合以l1≒lw、即、沿着分隔壁16的延伸方向,第一催化剂层20以与分隔壁16的全长lw相同的长度配置。由此,能够使相对于分隔壁16的延伸方向的排气的流量更好地均质化。因此,能够更加有效地利用分隔壁16的细孔,更好地提高pm捕集性能。

在本实施方式中,第一催化剂层20以与出侧小室14接触且不与入侧小室12接触的方式配置。换言之,第一催化剂层20的厚度(即、从与出侧小室14接触的分隔壁16的表面向入侧小室12去的方向的长度)t1短于分隔壁16的整体的厚度tw。即,t1和tw满足t1<tw。在将分隔壁16的厚度设为tw时,第一催化剂层20的厚度t1适合为大致0.9tw以下,典型地为0.8tw以下,例如为0.6tw以下。另外,第一催化剂层20的厚度t1适合为大致0.2tw以上,典型地为0.3tw以上,例如为0.4tw以上。由此,能够提高pm与金属催化剂的接触性,能够更好地提高pm的燃烧反应性(再生率)。另外,能够提高排气中的有害成分与金属催化剂的接触性,能够更好地提高排气净化性能。

此外,在本说明书中,“催化剂层配置在分隔壁的内部”是指催化剂层主要存在于分隔壁的内部。换言之,催化剂层偏向存在(偏置)于分隔壁的内部侧。更具体而言是指,例如,在用电子显微镜观察第一催化剂层20的剖面时,将从排气流出侧的端部沿着分隔壁16的延伸方向0.1lw的长度的范围中的金属催化剂的全部量设为100质量%。此时,存在于分隔壁16的内部的金属催化剂的比例典型地为80质量%以上,例如为90质量%以上,优选为95质量%以上。因此,与例如想要将催化剂层配置在分隔壁16的外部(典型地为表面)的结果、该催化剂层的一部分非有意地侵入到分隔壁16内部的情况有明确区别。

第二催化剂层30配置在与出侧小室14接触的分隔壁16的表面。第二催化剂层30覆盖第一催化剂层20的出侧小室14侧的表面的一部分或全部。换言之,第二催化剂层30叠层在第一催化剂层20之上。即,在分隔壁16的延伸方向的一部分,第一催化剂层20和第二催化剂层30形成2层结构。第二催化剂层30包含金属催化剂。金属催化剂典型地被载持于载体。此外,作为第二催化剂层30的载体,例如,可以从作为第一催化剂层20的载体例示的物质中适当采用。另外,第二催化剂层30除了包含金属催化剂和载持有该金属催化剂的载体以外,与第一催化剂层20同样,也可以适当包含任意成分。

第二催化剂层30的金属催化剂是用于将被第二催化剂层30捕集的pm燃烧、除去或将排气中的有害成分净化(无害化)的反应催化剂。通过将金属催化剂配置在与出侧小室14接触的分隔壁16的表面,即使pm或未净化的有害成分吹过分隔壁16,也能够将它们有效地捕集或净化。

作为第二催化剂层30的金属催化剂,例如,可以从作为第一催化剂层20的金属催化剂例示的金属种中适当采用。第二催化剂层30的金属催化剂可以为与第一催化剂层20的金属催化剂相同的金属种,也可以为不同的金属种。从抑制金属催化剂的熔结并提高gpf10的耐久性的观点出发,第一催化剂层20和第二催化剂层30可以分离载持不同的金属种。在优选的一个方式中,第二催化剂层30包含还原活性高的铑。由此,能够特别良好地净化排气中的nox。另外,在另一个优选的方式中,第二催化剂层30包含氧化活性高的催化剂金属、例如钯和铂中的至少一者。由此,能够特别良好地净化排气中的hc和co。

第二催化剂层30的涂敷量没有特别限定,从降低压损的观点出发,优选少于第一催化剂层20的涂敷量。具体而言,对于基材的体积每1l,适合为大致80g/l以下,优选为50g/l以下,例如为30g/l以下。另一方面,从更好地提高排气净化性能的观点出发,对于基材的体积每1l,适合为大致5g/l以上,优选为10g/l以上,例如为15g/l以上。由此,能够以高水平平衡压损的降低和净化性能的提高。

第二催化剂层30与第一催化剂层20同样,典型地从排气流出侧的端部沿着分隔壁16的延伸方向配置。第二催化剂层30的延伸方向的长度l2没有特别限定。在优选的一个方式中,从将相对于分隔壁16的延伸方向的排气流量均质化、更好地提高pm捕集性能的观点出发,在将分隔壁16的延伸方向的全长设为lw时,第二催化剂层30的延伸方向的长度l2适合为大致0.6lw以上,优选为0.8lw以上,更优选为0.9lw以上。换言之,适合为分隔壁16的全长lw的大致60%以上、优选为80%以上、更优选为90%以上。例如,可以以l2≒lw、即第二催化剂层30可以沿着分隔壁16的延伸方向以与分隔壁16的全长lw相同的长度配置。

在另一优选的方式中,从更好地提高排气净化性能的观点出发,将分隔壁16的延伸方向的全长设为lw时,第二催化剂层30的延伸方向的长度l2适合为大致0.3lw~0.8lw,优选为0.3lw~0.6lw,更优选为0.45lw~0.6lw。换言之,适合为分隔壁16的全长lw的大致30~80%,优选为30~60%,更优选为45~60%。

第二催化剂层30配置在出侧小室14的表面。第二催化剂层30的厚度t2可以与第一催化剂层20的厚度t1相同也可以不同。从更好地降低压损的观点出发,优选第二催化剂层30的厚度t2小于第一催化剂层20的厚度t1。具体而言,在将分隔壁16的厚度设为tw时,第二催化剂层30的厚度t2适合为大致0.8tw以下,典型地为0.6tw以下,例如为0.5tw以下。另外,第二催化剂层30的厚度t2适合为大致0.1tw以上,典型地为0.2tw以上,例如为0.3tw以上。由此,能够更好地平衡压损的降低和催化剂性能(即pm捕集性能、排气净化性能)。

在gpf10中,适合将第一催化剂层20和第二催化剂层30中的至少一者以与分隔壁16的全长lw相同的长度配置。由此,能够以更高的概率从排气中去除pm和有害成分。换言之,能够更好地抑制排气穿过没有配置催化剂层的部分以未净化状态排出的情况。

在gpf10中,分隔壁16的全长lw、第一催化剂层20的长度l1和第二催化剂层30的长度l2适宜为满足下式:lw<(l1+l2)≤2lw。换言之,在分隔壁16的延伸方向上,优选第一催化剂层20和第二催化剂层30相互重合。由此,能够以更高的水平兼顾pm捕集性能和排气净化性能。第一催化剂层20和第二催化剂层30在延伸方向上重合的长度没有特别限定,适宜为分隔壁16的全长lw的大致50%以上,优选为80%以上,例如为90%以上。

本实施方式的gpf10在与入侧小室12接触的区域不具有催化剂层。换言之,gpf10在与入侧小室12接触的分隔壁16的表面和与入侧小室12接触的分隔壁16的内部不具有催化剂层。gpf10在与入侧小室12接触的区域实质上不具有金属催化剂。由此,在分隔壁16的延伸方向上,能够使排气的流量均匀化。

此外,在本说明书中“在与入侧小室12接触的区域不具有催化剂层”是指在与入侧小室12接触的区域不积极地形成催化剂层。换言之,是指在与入侧小室12接触的区域不积极地配置金属催化剂。例如,在将gpf10的催化剂层(例如第一催化剂层20和第二催化剂层30)的整体设为100质量%时,大致95质量%以上、例如98质量%以上、优选为99.5质量%以上配置在不与入侧小室12接触的区域。因此,例如,可以容许由于制造工序等,本应该配置在不与入侧小室12接触的区域的催化剂层的一部分不可避免地或者非有意地侵入到与入侧小室12接触的区域的情况。

在如上那样构成的gpf10中,从内燃机2排出的排气从排气流入侧的开口流入到入侧小室12。流入了入侧小室12的排气通过多孔结构的分隔壁16到达出侧小室14。此时,排气中的pm主要在分隔壁16的入侧小室12的表面、分隔壁16的内部的细孔被捕集。本实施方式的gpf10在与入侧小室12接触的区域不具有催化剂层。因此,在分隔壁16的延伸方向,排气均等地遍布。换言之,在分隔壁16的延伸方向上气体流动的偏差少。由此,能够有效地利用分隔壁16的内部的细孔,高效地捕集pm。

另外,在与gpf10的出侧小室14接触的区域中,在分隔壁16的内部配置有第一催化剂层20,在分隔壁16的表面配置有第二催化剂层30。排气中的有害成分在排气通过第一催化剂层20和/或第二催化剂层30的期间被净化。通过分隔壁16到达出侧小室14的排气以pm和有害成分被去除的状态从排气流出侧的开口向gpf10的外部排出。

下面,说明关于本发明的试验例,但并不是要将本发明限定于以下的试验例所示的方案。

《试验例i:关于入侧催化剂层的有无的研究》

作为比较例1,制作在与入侧小室接触的分隔壁内部具有入侧催化剂层、并且在与出侧小室接触的分隔壁内部具有出侧催化剂层的排气净化用催化剂。

具体而言,首先,将硝酸钯、氧化铝粉末(γ-al2o3)、zc复合氧化物(zro2-ceo2)粉末、硫酸钡(baso4)和al2o3系粘合剂在离子交换水中混合,制备浆料a。其中,浆料a以相对于基材的容量,pd为0.59g/l、al2o3为12.25g/l、zro2-ceo2为31.85g/l、baso4为1.8g/l的方式制备。

然后,将硝酸铑、氧化铝粉末、zc复合氧化物粉末和al2o3系粘合剂在离子交换水中混合,制备浆料b。其中,浆料b以相对于基材的容量,rh为0.15g/l、al2o3为6.53g/l、zro2-ceo2为11.25g/l的方式制备。

接着,准备如图2、图3所示的壁流型的堇青石基材。然后,将上述制备得到的浆料a通过减压抽吸,从堇青石基材的排气流入侧的端部,沿着分隔壁的延伸方向,涂敷在相当于基材的全长lw的45%(0.45lw)的部分的分隔壁内部,进行干燥和烧制。由此,在与入侧小室接触的分隔壁内部形成入侧催化剂层。其中,将基材的每单位体积的入侧催化剂层的涂敷量设为46.5g/l。然后,将上述制备得到的浆料b通过减压抽吸,从堇青石基材的排气流出侧的端部,沿着分隔壁的延伸方向,涂敷在相当于基材的全长lw的70%(0.7lw)的部分的分隔壁内部,进行干燥和烧制。由此,在与出侧小室接触的分隔壁内部形成出侧催化剂层。其中,将基材的每单位体积的出侧催化剂层的涂敷量设为17.9g/l。

这样制作比较例1的排气净化用催化剂。

另外,作为例1,形成如图3所示构成的催化剂层。换言之,制作在与入侧小室接触的区域不具有催化剂层、在与出侧小室接触的分隔壁内部和分隔壁表面分别具有催化剂层的排气净化用催化剂。具体而言,将上述制备得到的浆料a,通过减压抽吸,从堇青石基材的排气流出侧的端部,沿着分隔壁的延伸方向,以小于分隔壁16的厚度tw的方式,涂敷在相当于基材的全长lw的100%(全体)的部分的分隔壁内部,进行干燥和烧制。由此,在与出侧小室接触的分隔壁内部形成第一催化剂层。然后,将上述制备得到的浆料b通过减压抽吸,从堇青石基材的排气流出侧的端部,沿着分隔壁的延伸方向,涂敷在相当于基材的全长lw的90%(0.9lw)的部分的分隔壁表面,进行干燥和烧制。由此,在与出侧小室接触的分隔壁表面形成第二催化剂层。

(pm捕集性能的评价)

关于上述制作得到的排气净化用催化剂,评价pm捕集性能。具体而言,首先,使汽油直喷车辆以规定的模式行驶,测定从发动机排出的pm颗粒数a(个/km)。另外,将各例的排气净化用催化剂在600℃以上进行热处理。然后,将各例的排气净化用催化剂设置在上述车辆的排气通路,以与上述相同的模式行驶。此时,测定从配置在排气净化用催化剂的下游的尾管排出的pm颗粒数b(个/km)。然后,从以下的式子:pm排出比例(%)=(b/a)×100算出pm排出比例。将结果表示于图4。

图4是对比较例1和例1的pm排出比例进行比较的图表。在图4中,以比较例1的pm排出比例为100%(基准),表示了相对值。如图4所示,例1的pm排出比例降低至比较例1的大约一半。即,在例1中,与比较例1相比,pm捕集性能相对提高。作为其理由,考虑如下。

即,在比较例1中,在与入侧小室接触的分隔壁内部且从排气流入侧的端部起到相当于基材的全长lw的45%的分隔壁部分,形成有入侧催化剂层。由此,在形成了入侧催化剂层的分隔壁部分,分隔壁内部的细孔被狭小化。因此,排气优先流过没有形成入侧催化剂层的分隔壁部分、即、靠近排气流出侧的端部的分隔壁部分。其结果,可以认为在靠近排气流入侧的端部的分隔壁部分,不能有效利用分隔壁内部的细孔,排气与分隔壁的接触频度降低。另一方面,在与入侧小室接触的区域不具有催化剂层的例1中,在分隔壁的延伸方向上不容易发生排气流动的偏移。其结果,可以认为能够将分隔壁全体充分用于pm的捕集,排气与分隔壁的接触频度提高。

《试验例ii:关于第二催化剂层的长度的研究》

将浆料b从排气流出侧的端部,沿着分隔壁的延伸方向,涂敷在基材的全长lw的30~80%(0.3lw~0.8lw)的部分,除此以外,与例1同样,制作例2~5的排气净化用催化剂。

(排气净化性能评价)

关于上述制作得到的排气净化用催化剂,利用车辆评价来评价净化性能。具体而言,首先,将各排气净化用催化剂设置在汽油直喷车辆的排气通路,使用热交换器使催化剂入气温度以升温速度10℃/min从100℃升温到520℃。从此时的入气浓度与出气浓度的比,连续测定nox成分的净化率,评价nox成分的净化率达到50%时的催化剂入气温度(t50/nox)。将结果表示于表1和图5。此外,t50/nox的数值越小,表示净化性能越良好。

另外,与上述的试验例i.同样,关于例2~例4的排气净化用催化剂也进行pm捕集性能的评价。将评价结果(pm排出比例)表示于表1和图5。

[表1]

表1

*:将基材的全长lw设为100%。

**:将比较例1的pm排出比例设为100%。

图5是表示第二催化剂层的涂敷长度与催化剂性能的关系的图表。如表1和图5所示,与比较例1相比,例1~5的pm排出比例都相对低,pm捕集性能优异。其中,第二催化剂层的延伸方向的长度l2越长,pm排出比例越降低,pm捕集性能优异。因此,可以说从pm捕集性能的观点出发,在将分隔壁的延伸方向的全长lw设为100%时,第二催化剂层的延伸方向的长度l2适合为大致45%以上,优选为60%以上,更优选为80%以上,特别为90%以上。

另一方面,对例1~5的排气净化性能进行比较时,在第二催化剂层的延伸方向的长度l2为90%的情况下,t50/nox略高。因此,从nox净化性能的观点出发,可以说在将分隔壁的延伸方向的全长lw设为100%时,第二催化剂层的延伸方向的长度l2适宜为30~80%、30~60%。根据以上的研究,从平衡pm捕集性能与排气净化性能的观点出发,可以说第二催化剂层的延伸方向的长度l2适宜为大致45~80%、特别为45~60%。

以上,详细地说明了本发明的具体例,但是这些不过为例示,并不限定请求保护的范围。请求保护的范围所记载的技术中包括将以上例示的具体例进行各种变形、变更的方案。

例如,在上述实施方式中,gpf10具有第一催化剂层20和第二催化剂层30,但并不限定于此。gpf10也可以不具有第二催化剂层30。另外,在第一催化剂层20和第二催化剂层30以外,还可以具有其他催化剂层。

例如,在上述实施方式中,排气净化用催化剂为gpf10,但不限定于此。例如在内燃机2为柴油发动机的情况下,排气净化用催化剂可以为柴油微粒过滤器(dpf:dieselparticulatefilter)。

符号说明

1:排气净化装置;2:内燃机;10:gpf(排气净化用催化剂);11:基材;12:入侧小室;14:出侧小室;16:分隔壁;20:第一催化剂层;30:第二催化剂层。

再多了解一些
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