带催化剂的粒子过滤器制造技术

堆积在催化剂层(7)上的粒子在快速燃烧域和缓慢燃烧域的燃烧都效率良好地进行下去。负载Pt的掺Rh含Ce复合氧化物粒子材料和负载Pt的复合粒子材料相混合着存在于过滤器1的尾气通路壁的催化剂层(7)中。该复合粒子由不含Ce的含Zr复合氧化物粒子和活性氧化铝粒子相混合凝结而成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】堆积在催化剂层(7)上的粒子在快速燃烧域和缓慢燃烧域的燃烧都效率良好地进行下去。负载Pt的掺Rh含Ce复合氧化物粒子材料和负载Pt的复合粒子材料相混合着存在于过滤器1的尾气通路壁的催化剂层(7)中。该复合粒子由不含Ce的含Zr复合氧化物粒子和活性氧化铝粒子相混合凝结而成。【专利说明】带催化剂的粒子过滤器
本专利技术涉及一种捕捉从稀薄燃烧式发动机排出的粒子并且通过燃烧来除去该已捕捉粒子的催化剂由尾气通路壁负载的带催化剂的粒子过滤器。
技术介绍
存在以下情况,捕捉尾气中的粒子(粒子状物质:Particulate matter)的过滤器(DPF =Diesel Particulate Filter)设置在柴油发动机车的尾气通路上，催化剂设置在该过滤器中。当过滤器中粒子堆积量增多时，为了再生该过滤器，由该催化剂促进通过燃烧来除去该粒子时的该燃烧。有关上述带催化剂的粒子过滤器，专利文献I中所记载的
技术实现思路
如下:通过采用负载Pt的活性氧化铝粒子材料、CeZr系复合氧化物粒子材料以及ZrNd系复合氧化物粒子材料混合而成的催化剂，来谋求提高粒子的燃烧性。专利文献2中所记载的
技术实现思路
如下:通过由负载材来负载催化剂金属来促进粒子的燃烧，其中，在负载材中活性氧化铝的一次粒子、Ce系复合氧化物的一次粒子以及Zr系复合氧化物的一次粒子相混合而形成有二次粒子。专利文献3中所记载的
技术实现思路
如下:通过将Rh和Pt设置在具有Ce和Zr的复合氧化物粒子的晶格或者原子之间，并且让该Pt的一部分暴露在粒子表面上，来谋求粒子燃烧温度下降，谋求燃烧开始温度下降，同时防止催化剂贵金属烧结。【专利文献I】日本公开特许公报特开2009-39632号公报【专利文献2】日本公开特许公报特开2009-90238号公报【专利文献 3】日本公开特许公报特开2005-329318号公报
技术实现思路
-专利技术要解决的技术问题-在现有的粒子燃烧催化剂的情况下，当堆积在过滤器的催化剂层表面上的粒子的堆积量较少时，能够通过燃烧而效率较好地除去该粒子。但是如果该堆积量增多，则有通过燃烧除去粒子需要花时间这样的倾向。根据本申请专利技术人通过实验、研究所得到的见解，其理由如下。也就是说，图1的曲线示意地示出堆积在催化剂层上的烟灰(粒子)燃烧时，烟灰的残留比例随时间的变化情况。一开始，烟灰的燃烧快速进行，但是在过了该快速燃烧域(例如，烟灰的残留比例从100%降到50%的燃烧前期)以后，会转移到烟灰的燃烧缓慢的缓慢燃烧域(烟灰的残留比例从50%降到0%的燃烧后期)。这一点以下详述。如图2中的照片所示，燃烧一开始时，烟灰与由过滤器基材表面薄薄地负载的催化剂层接触。因此，在例如催化剂层含有Ce系复合氧化物粒子的情况下，该Ce系复合氧化物粒子会将周围的氧吸进粒子内，产生从内部释放出活性氧的氧交换反应，所以如图3示意所示，内部氧以高活性状态供向与粒子表面接触的烟灰。其结果是，粒子表面的烟灰快速地燃烧下去。但是，如上所述，催化剂粒子表面的烟灰通过燃烧除去的结果为在催化剂层和烟灰堆积层之间产生了间隙，如图4的照片所示。因此，如图5示意所示，由于氧交换反应而从粒子内部释放出来的活性氧在极短的时间内会维持活性，在通过间隙的那段时间内其活性下降，例如成为与气相中的氧一样的正常氧。其结果是，烟灰的燃烧缓慢。当然，图5左上和左下所示，虽然尾气中的氧对于烟灰的燃烧也有帮助，但是与利用上述活性氧进行的燃烧相比，该燃烧缓慢。因此，本专利技术在堆积在催化剂层的粒子的快速燃烧域和缓慢燃烧域，该燃烧都会效率良好地进行下去。-用以解决技术问题的技术方案-为解决上述问题，本专利技术利用由含Zr复合氧化物和活性氧化铝的复合粒子负载Pt而成的载Pt复合粒子材料、负载Pt的掺Rh含Ce复合氧化物粒子材料来促进粒子的燃Jyti o也就是说，这里所公开的带催化剂的粒子过滤器，在捕捉尾气中的粒子的过滤器的尾气通路壁上设置有催化剂层，该催化剂层中含有含Ce复合氧化物、不含Ce的含Zr复合氧化物、活性氧化铝和催化剂金属。作为上述催化剂金属含有Rh和Pt。上述含Ce复合氧化物作为掺杂有上述Rh的掺Rh含Ce复合氧化物粒子存在于上述催化剂层中，且该掺Rh含Ce复合氧化物粒子负载上述Pt。上述含Zr复合氧化物和上述活性氧化铝，作为含Zr复合氧化物粒子和活性氧化铝粒子相互混合凝结而成的复合粒子存在于上述催化剂层中，且该复合粒子负载上述Pt。上述掺Rh含Ce复合氧化物粒子材料和上述复合粒子材料相混合，以使上述含Zr复合氧化物、上述活性氧化铝和上述掺Rh含Ce复合氧化物的质量比，在含Zr复合氧化物、活性氧化铝和掺Rh含Ce复合氧化物的三成分相图中在由A(18+3/4、6+1/4,75)点、B(6+l/4、18+3/4、75)点、C(22+2/9、66+6/9、ll+l/9)点和 D(66+6/9、22+2/9、11+1/9)点包围起来的范围内。上述含Ce复合氧化物具有在氧过剩环境中储存氧、当环境中的氧浓度下降时又会将所储存的氧释放出来的氧储放能力，并且具有上述的发生氧交换反应的性质，释放出对粒子的燃烧起有效作用的活性氧。而且，通过将Rh掺杂在该含Ce复合氧化物中来促进上述氧储放和氧交换反应。另一方面，上述含Zr复合氧化物具有较高的氧离子导电性，同样能够发生氧交换反应，释放活性较高的氧。虽然具体的机理尚不清楚，但是就上述带催化剂的粒子过滤器可以这样考虑:在粒子与催化剂层接触的条件下，主要是含Zr复合氧化物和活性氧化铝的复合粒子负载Pt而成的载Pt复合粒子材料对粒子的燃烧起作用，上述掺Rh含Ce复合氧化物对该燃烧有帮助。而且，还可以这样考虑:在与催化剂层接触的粒子的燃烧进行下去而在催化剂层和粒子堆积层之间形成了间隙以后的非接触条件下，负载Pt的掺Rh含Ce复合氧化物促进粒子的燃烧。在该情况下，因为上述复合粒子是含Zr复合氧化物粒子和活性氧化铝粒子均匀地混合凝结而成，所以不管粒子与该复合粒子的哪一个部位接触，上述含Zr复合氧化物的氧化效果都会促进该燃烧，有利于快速地通过燃烧来除去来自过滤器的粒子。虽然可以说燃烧活性较低的活性氧化铝粒子不存在，对于粒子的燃烧是有好处的，但是要想具有将由于燃烧时的不完全燃烧所产生的CO氧化成CO2，将靠氧化催化剂没有被完全氧化的、HC、CO这些气体成分氧化的功能，活性氧化铝粒子又是必不可少的。在该前提下，含Zr复合氧化物和活性氧化铝粒子均匀混合的状态为佳。而且，优选将构成上述复合粒子的上述含Zr复合氧化物粒子和上述活性氧化铝粒子各自的平均粒径定为20?lOOnm。这样一来，能够谋求实现上述复合粒子中的含Zr复合氧化物粒子和活性氧化铝粒子的高分散化，粒子与含Zr复合氧化物粒子和活性氧化铝粒子二者的接触几率升高，对于粒子的早期燃烧除去是有利的。因为负载上述Pt的掺Rh含Ce复合氧化物粒子材料和负载上述Pt的复合粒子材料混合着存在于催化剂层，所以不管粒子与催化剂层的哪一个部位接触，都能够利用上述载Pt复合粒子材料促进粒子的燃烧，而且，上述载Pt掺Rh含Ce复合氧化物粒子材料对于该燃烧有帮助。当催化剂层和粒子堆积层变成非接触状态时，在该非接触部位上述载Pt掺Rh含Ce复合氧化物会对粒子的燃烧起良好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带催化剂的粒子过滤器，在捕捉尾气中的粒子的过滤器的尾气通路壁上设置有催化剂层，该催化剂层中含有含Ce复合氧化物、不含Ce的含Zr复合氧化物、活性氧化铝和催化剂金属，其特征在于：作为上述催化剂金属含有Rh和Pt，上述含Ce复合氧化物作为掺杂有上述Rh的掺Rh含Ce复合氧化物粒子存在于上述催化剂层中，且该掺Rh含Ce复合氧化物粒子负载上述Pt，上述含Zr复合氧化物和上述活性氧化铝，作为含Zr复合氧化物粒子和活性氧化铝粒子相互混合凝结而成的复合粒子存在于上述催化剂层中，且该复合粒子负载上述Pt，上述掺Rh含Ce复合氧化物粒子材料和上述复合粒子材料相混合，以使上述含Zr复合氧化物、上述活性氧化铝和上述掺Rh含Ce复合氧化物的质量比，在含Zr复合氧化物、活性氧化铝和掺Rh含Ce复合氧化物的三成分相图中在由A(18+3/4、6+1/4、75)点、B(6+1/4、18+3/4、75)点、C(22+2/9、66+6/9、11+1/9)点和D(66+6/9、22+2/9、11+1/9)点包围起来的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马场誉士，原田浩一郎，山田启司，重津雅彦，高见明秀，
申请(专利权)人：马自达汽车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP