废气净化过滤器制造技术

本发明专利技术提供一种可发挥出比以往更优异的三元净化功能的GPF。一种GPF(32)是设于发动机(1)的废气管(3)、捕捉并净化废气中的PM的GPF(32)，其具备过滤器基材(320)以及负载于隔壁(323)的TWC(33)，该过滤器基材(320)中，从废气的流入侧端面(32a)延伸到流出侧端面(32b)的多个孔道(321,322)由多孔质的隔壁(323)划分形成、且这些孔道(321,322)的流入侧端面(32a)的开口与流出侧端面(32b)的开口被交错地封孔；三元催化剂(33)包含至少含Rh的催化剂金属、以及具有氧吸藏释放能力且在晶体结构中具有Nd和Pr的复合氧化物来构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废气净化过滤器
本专利技术涉及具备三元催化剂的废气净化过滤器。
技术介绍
以往，在搭载于汽车等的汽油发动机中，从提高燃烧效率等方面出发，采用了直喷汽油发动机。但是，利用该直喷汽油发动机会生成颗粒状物质(ParticulateMatter，下文中称为“PM”)，因而随着近年来排出管制的增强，进行了在汽油发动机的废气通路中设置捕捉PM的废气净化过滤器(GasolineParticulateFilter(下文中称为“GPF”)的技术的研究。另外，在汽油发动机的废气通路中，用于净化废气中含有的CO、HC和NOx的三元催化剂(下文中有时称为“TWC”)以负载于蜂窝支撑体的状态进行设置。特别是近年来，为了满足所要求的净化性能，在废气通路中串联配置多个TWC。因此，从压力损失和成本的方面出发，除了这些多个TWC以外还在废气通路中新增设GPF的技术是不优选的。因此有人提出了一种使TWC负载于GPF、使GPF除了具有PM捕捉功能以外还对其赋予三元净化功能的技术(例如，参见专利文献1)。利用该技术，通过将GPF与TWC一体化，据称可以解决压力损失和成本的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2013-500857号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在专利文献1的技术中，在使用包含Rh作为催化剂金属的三元催化剂的情况下，特别可能会大幅降低NOx净化性能。例如，作为具有优异的三元净化功能的TWC，具有Rh层和Pd层的2层结构的TWC是公知的，但若将该TWC负载于GPF，则会招致很大的压力损失，因而认为可将Rh与Pd混合并负载于GPF。但是，在这种情况下，为了抑制Pd的劣化和提高NOx吸附性而通常添加到Pd层中的Ba会接触或接近Rh。于是，Rh由于Ba的给电子作用而被氧化形成氧化物，Rh的NOx还原能力降低，结果具有NOx净化性能大幅降低的问题。本专利技术是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供一种可发挥出比以往优异的三元净化功能的GPF。解决课题的手段(1)为了实现上述目的，本专利技术提供一种废气净化过滤器，其是设于内燃机(例如后述的发动机1)的废气通路(例如后述的废气管3)、捕捉并净化上述内燃机的废气中的颗粒状物质(PM)的废气净化过滤器(例如后述的GPF32)，其具备过滤器基材(例如后述的过滤器基材320)以及三元催化剂(例如后述的TWC33)，该过滤器基材中，从废气的流入侧端面(例如后述的流入侧端面32a)延伸到流出侧端面(例如后述的流出侧端面32b)的多个孔道(例如后述的流入侧孔道321、流出侧孔道322)由多孔质的隔壁(例如后述的隔壁323)划分形成、且这些孔道的流入侧端面的开口与流出侧端面的开口被交错地封孔，所述三元催化剂负载于上述隔壁；上述三元催化剂包含至少含Rh的催化剂金属、以及具有氧吸藏释放能力且在晶体结构中具有Nd和Pr的复合氧化物来构成。在(1)的专利技术中，在所谓壁流式的GPF中，使负载于隔壁的三元催化剂包含至少含Rh的催化剂金属、以及具有氧吸藏释放能力且在晶体结构中具有Nd和Pr的复合氧化物来构成。此处，在能够结合在具有氧吸藏释放能力(OxygenStorageCapacity，下文中称为“OSC”)的复合氧化物的晶体结构中的元素之中，如下文详细说明，Nd和Pr具有酸点的量多的特性。因此，在晶体结构中具有Nd和Pr的复合氧化物由于酸点的量多因而HC吸附能力高，在HC和水的存在下进行的水蒸气重整反应可效率良好地进行。这样，由于该水蒸气重整反应的进行而生成氢，在所生成的氢的作用下，构成TWC的Rh的氧化物化受到抑制。即，由于能够避免Rh的NOx还原能力的降低，因而能够发挥出高NOx净化性能。从而，根据本专利技术，能够提供可发挥出比以往优异的三元净化功能的GPF。另外，如在下文中详细说明，在因水蒸气重整反应所致的氢的生成量的方面Nd比Pr高，但Pr具有可吸收空燃比的变动的效果。从而，根据本专利技术，通过使用在晶体结构中具有Nd和Pr的复合氧化物，能够在抑制空燃比的变动的同时发挥出高三元净化功能。(2)在(1)的专利技术中，优选上述隔壁的平均细孔径为15μm以上，上述三元催化剂在粒度分布中从小粒径侧起的累积分布为90％时的粒径D90为5μm以下。在(2)的专利技术中，隔壁的平均细孔径为15μm以上，同时使TWC的粒径D90为5μm以下进行微粒化。由此能够将微粒化的TWC导入到隔壁的细孔内，能够使TWC负载于该细孔内表面。从而，根据本专利技术，能够避免由于仅在隔壁的表层负载TWC而产生的GPF的压力损失的增大，进而能够发挥出更高的三元净化功能。(3)在(1)或(2)的专利技术中，优选上述三元催化剂包含Rh和Pd作为上述催化剂金属、且以这些Rh和Pd混合的状态被负载于上述隔壁内的细孔内表面。在(3)的专利技术中，三元催化剂包含Rh和Pd来构成、并且以这些Rh和Pd混合的状态被负载于隔壁内的细孔内表面。如上所述，以往在将Rh和Pd混合并负载于GPF的情况下，以往添加到Pd层中的Ba接触或接近Rh，结果Rh由于Ba的给电子作用而被氧化形成氧化物，NOx净化性能大幅降低。与之相对，根据本专利技术，可显著发挥(1)的专利技术的效果，结果能够避免Rh的NOx净化性能的降低，能够提供可发挥出比以往优异的三元净化功能的GPF。另外，具有Rh层和Pd层的2层结构的现有的TWC难以负载于隔壁的细孔内表面，但根据本专利技术，即使在Rh与Pd混合的状态下，也发挥出高三元净化功能，因而成为对于负载于隔壁的细孔内表面来说优选的催化剂组成。(4)在(1)至(3)中任一项的专利技术中，优选上述三元催化剂以不含Ba的方式来构成。在(4)的专利技术中，三元催化剂以不含Ba的方式来构成。根据本专利技术，由于在TWC中不含Ba，因而能够避免如上所述由Ba促进Rh的氧化物化从而降低NOx净化性能的情况。(5)在(1)至(4)中任一项的专利技术中，优选上述复合氧化物中含有的Nd和Pr的总含量为10质量％以上。在(5)的专利技术中为Nd和Pr在复合氧化物的晶体结构中含有10质量％以上的构成。根据本专利技术，可发挥出更优异的三元净化性能。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供可发挥出比以往优异的三元净化功能的GPF。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施方式的内燃机的废气净化装置的构成的图。图2是上述实施方式的GPF的截面示意图。图3是上述实施方式的GPF的隔壁的放大示意图。图4是示出Rh基于CO-TPR的还原容易性的图。图5是示出各复合氧化物基于NH3-TPD的酸点的量的图。图6是示出各复合氧化物基于水蒸气重整反应的氢生成量的图。图7是示出实施例1和比较例1中的温度与NOx净化率的关系的图。图8是示出实施例1和比较例2、3中的温度与空燃比吸收率的关系的图。图9是示出实施例6的TWC的粒径分布的图。图10是示出实施例1的GPF的隔壁内的TWC的负载状态的图。图11是示出实施例1～7中的TWC的D90与压力损失的关系的图。图12是示出实施例1和实施例8、9中的GPF的隔壁的平均细孔径与压力损失的关系的图。图13是示出实施例1和实施例10～13中的TWC的洗涂量与压力损失的关系的图。图14是示出实施例1和实施例17、18中的GPF的壁厚与压力损失的关系的图。图15A是示出实施例1的GPF中的空燃比与净化率的关系的图。图15B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气净化过滤器，其设于内燃机的废气通路，捕捉并净化所述内燃机的废气中的颗粒状物质，其中，该废气净化过滤器具备：过滤器基材，该过滤器基材中，从废气的流入侧端面延伸到流出侧端面的多个孔道由多孔质的隔壁划分形成、且这些孔道的流入侧端面的开口与流出侧端面的开口被交错地封孔；以及三元催化剂，其被负载于所述隔壁，所述三元催化剂包含催化剂金属和复合氧化物来构成，所述催化剂金属至少含有Rh，所述复合氧化物具有氧吸藏释放能力且在晶体结构中具有Nd和Pr。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种废气净化过滤器，其设于内燃机的废气通路，捕捉并净化所述内燃机的废气中的颗粒状物质，其中，该废气净化过滤器具备：过滤器基材，该过滤器基材中，从废气的流入侧端面延伸到流出侧端面的多个孔道由多孔质的隔壁划分形成、且这些孔道的流入侧端面的开口与流出侧端面的开口被交错地封孔；以及三元催化剂，其被负载于所述隔壁，所述三元催化剂包含催化剂金属和复合氧化物来构成，所述催化剂金属至少含有Rh，所述复合氧化物具有氧吸藏释放能力且在晶体结构中具有Nd和Pr。2.如权利要求1所述的废气净化过滤器...

【专利技术属性】
技术研发人员：大塚真一郎，增满仙考，山田亮子，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP