本发明专利技术涉及一种粒状物净化材料，其用于粒状物净化用过滤器催化剂，该过滤器催化剂设置于内燃机的排气流路内，捕捉内燃机中生成的废气中的粒状物，并通过将堆积的所述粒状物燃烧而再生。其中，该粒状物净化材料中含有氧化物，该氧化物中包含具有吸放氧功能的铈（Ｃｅ）和选自Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｎｂ及Ｎｄ中的至少１种金属（Ｍｅ），且铈和该金属的含量比以原子比计为Ｃｅ∶Ｍｅ＝６∶４～９∶１，另外，该粒状物净化材料的结晶度ＣＲ为２５～６０％，所述结晶度由下述式（１）表示。结晶度（ＣＲ）＝Ｉ／Ｉ０×１００（％）．．．（１）（式（１）中，Ｉ代表与粒状物净化材料的ＣｅＯ２相的（１１１）面相关的Ｘ射线衍射峰强度、Ｉ０代表与粒状物净化材料在空气中、１０００℃下焙烧后的ＣｅＯ２相的（１１１）面相关的Ｘ射线衍射峰强度）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够对以稀薄混合气燃烧方式运转的内燃机的废气中所含的粒状物进行高效净化的粒状物净化材料、使用该粒状物净化材料的粒状物净化用过滤器催化剂、 以及粒状物净化用过滤器催化剂的再生方法。
技术介绍
近年来，出于改善地球环境的目的，呼吁降低二氧化碳(CO2)的排放量。为此，期待实现稀薄燃烧化以达到改善汽车内燃机的燃料消耗率的目的。这里，从汽油的稀薄混合气发动机、直喷式发动机及柴油机排放的废气中含有大量的氧。因此，利用传统的三元催化剂很难对氮氧化物(NOx)进行还原及净化。另外，对于排出粒状物的情况，无法利用常规的整体催化剂进行净化。特别是，为了高效地净化由柴油机排放的废气，不仅要对NOx进行净化，对于粒状物(PM)的净化也是不可或缺的。为此，已展开了各种技术开发。作为净化PM的有效方法之一，有使用过滤器来捕捉从内燃机排放的PM的方法。此时，如果PM在过滤器中的堆积量增加，则会导致压力损失增大，因此，必须将过滤器升温， 以燃烧并除去PM。就现状而言，为了尽快除去堆积的PM以再生过滤器，须使过滤温度至少在600°C以上。进一步，为了加快PM的燃烧速度、使过滤器在短时间内再生，则要求达到 650°C以上的温度。此时，要进行向内燃机供给更多的燃料、以提高排气温度的操作。进一步，还要进行使未燃燃料从内燃机中排出，并利用设置在过滤器前段的氧化催化剂使其燃烧，从而提高排气温度的操作。这样的操作是导致燃料消耗率恶化的主要原因。另外，由于在如上所述的高温下，堆积的PM会自连锁式燃烧，因此，一旦PM过量堆积，则会引发热逸溃，并存在导致过滤器破坏的隐患。于是，为了使堆积在过滤器中的PM在尽可能低的温度下有效燃烧，已尝试在过滤器中担载催化剂成分(例如，参见专利文献1)。然而，由于担载于过滤器中的催化剂成分为固体、待除去的PM也为固体，因此，固体之间的接触概率较低，很难获得充分的反应促进效果。为此，已提出了下述尝试例如，通过为催化剂成分赋予梯度性的担载浓度，来促进PM燃烧(例如，参见专利文献2)。此外，如果出于促进PM的燃烧的目的而在过滤器中担载了尽可能多的催化剂，则会导致过滤器的微孔堵塞，压力损失增大。为此，还提出了调整过滤器的孔隙率、微孔直径及催化剂涂布量等的方案(例如，参见专利文献3)。另外，还提出了在过滤器中的PM堆积量多的情况下用以防止热逸溃的方案。例如，提出了在PM燃烧时控制大气导入量的方案(例如，参见专利文献4)。另外，还针对能够在更低温度下使PM燃烧的材料进行了探索。例如，已尝试了通过以铈为基础添加各种成分、并规定添加量的范围，从而提高低温活性的方法(例如，参见专利文献5)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特公平4-42063号公报专利文献2 日本专利第3613669号公报专利文献3 日本专利第3560408号公报专利文献4 日本特开平8-291705号公报专利文献5 日本特开2006-326573号公报
技术实现思路
然而，在所述的现有技术中，催化剂仅仅是专门为引燃PM而使用的。因此，对于堆积量多的情况，堆积的PM将进入自连锁式燃烧模式，从而助长过度升温。进一步，伴随该过度升温，会加速催化剂的热劣化，进而引发减弱催化剂的效果的问题。此外，就有关材料方面的提案而言，尽管已显示出了在将催化剂粉末与PM高度混合情况下的低温活性提高效果，但对于将催化剂粉末实际担载于过滤器时的效果尚不明确。即，由于在实际的过滤器中，PM与催化剂粒子两者均是固体，因此难以提高其接触概率， 对于能否充分发挥所述提高低温活性的效果尚不清楚。如上所述，传统过滤器催化剂技术中的催化剂是用以在更低温度引发PM的自连锁式燃烧的引燃方式。这样一来，会存在燃烧控制困难、催化剂发生热劣化的问题。另外，还存在由PM在过滤器中的堆积分布而引起燃烧残余的可能性。并且，即使使用低温活性优异的催化剂材料，将其担载于实际的过滤器时，也会因作为固体的PM与催化剂材料之间的接触概率低而导致无法充分利用其作用。这样一来，则最后必须将过滤器催化剂强制地暴露于高温条件下以使PM燃尽。因此，对于现有技术中的燃料消耗率恶化及过滤器催化剂的热逸溃问题，仍存在悬念。本专利技术鉴于所述现有技术中存在的问题而完成。另外，本专利技术的目的在于提供一种具有优异的PM净化功能、能够在低温下净化PM、并且可抑制过滤器催化剂的热逸溃的粒状物净化材料，使用该粒状物净化材料的粒状物净化用过滤器催化剂，以及粒状物净化用过滤器催化剂的再生方法。本专利技术第一方面的粒状物净化材料是用于粒状物净化用过滤器催化剂的材料，所述粒状物净化用过滤器催化剂被设置于内燃机的排气流路内，捕捉所述内燃机中生成的废气中的粒状物，并通过将堆积的所述粒状物燃烧而再生。其中，所述粒状物净化材料中含有氧化物，该氧化物中包含具有吸放氧功能的铈(Ce)和选自锆(&)、钇(Y)、镧(La)、镨 (Pr)、锶(Sr)、铌(Nb)及钕(Nd)中的至少1种金属(Me)，且铈和所述金属的含量比以原子比计为Ce Me = 6 4 9 1，而且，所述粒状物净化材料的结晶度(CR)为25 60%， 所述结晶度(CR)由下述式(1)表示，结晶度(CR)= I/I0X100(% )... (1) (式中，I代表与所述粒状物净化材料的CeO2相的(111)面相关的X射线衍射峰强度、Itl代表与在空气中、1000°C焙烧后的所述粒状物净化材料的CeO2相的(111)面相关的X射线衍射峰强度)。本专利技术第二方面的粒状物净化用过滤器催化剂是设置于内燃机的排气流路内、捕捉所述内燃机中生成的废气中的粒状物、并通过将堆积的所述粒状物燃烧而再生的催化剂。其中，所述粒状物净化用过滤器催化剂具备过滤器载体和催化剂层，所述过滤器载体由具有连续微孔的多孔性陶瓷制成，所述催化剂层形成于所述过滤器载体的壁部。而且，相对于所述过滤器载体的单位容积，所述催化剂层中含有25 100g/L的所述粒状物净化材料及贵金属的混合物、且含有0. 25 1. Og/L的所述贵金属。本专利技术第三方面的粒状物净化用过滤器催化剂的再生方法包括下述步骤准备所述粒状物净化用过滤器催化剂的步骤；以及通过将所述过滤器催化剂的内部温度控制在 800°C以下，燃烧、除去堆积在所述过滤器催化剂内的粒状物的步骤。附图说明图1是示出了来自CeO2-Me类PM净化材料的活性氧释放量的图表。图2涉及CeO2-Pr复合氧化物，是示出了由( (111)面的X射线衍射特性求出的结晶度与活性氧释放量(自旋密度比)之间的关系的图表。图3为立体图及剖面图，示出了本专利技术的实施方式的过滤器催化剂的一例。图4为系统构成图，示出了搭载有本专利技术的实施方式的过滤器催化剂的废气净化系统的一例。图5是示出了粒状物净化材料的结晶度与PM氧化速度之间的关系的图表。图6是示出了铈-镨复合氧化物中的铈原子比与PM氧化速度之间的关系的图表。图7是示出了粒状物净化材料中的金属与PM氧化速度之间的关系的图表。符号说明1发动机Ie排气流路3氧化催化剂5NOx捕捉催化剂10过滤器催化剂12过滤器载体12C网眼12W网眼壁12ffp微孔20催化剂层30粒状物(PM)具体实施例方式针对本实施方式的粒状物净化材料(PM净化材料)进行详细说明。本实施方式的粒状物净化本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种粒状物净化材料，其用于粒状物净化用过滤器催化剂，该过滤器催化剂设置于内燃机的排气流路内，捕捉所述内燃机中生成的废气中的粒状物，并通过将堆积的所述粒状物燃烧而再生；其中该粒状物净化材料中含有氧化物，该氧化物中包含具有吸放氧功能的铈（Ｃｅ）和选自锆（Ｚｒ）、钇（Ｙ）、镧（Ｌａ）、镨（Ｐｒ）、锶（Ｓｒ）、铌（Ｎｂ）及钕（Ｎｄ）中的至少１种金属（Ｍｅ），且铈和所述金属的含量比以原子比计为Ｃｅ∶Ｍｅ＝６∶４～９∶１；该粒状物净化材料的结晶度（ＣＲ）为２５～６０％，所述结晶度（ＣＲ）由下述式（１）表示：结晶度（ＣＲ）＝Ｉ／Ｉ０×１００（％）．．．（１）式（１）中，Ｉ代表与所述粒状物净化材料的ＣｅＯ２相的（１１１）面相关的Ｘ射线衍射峰强度，Ｉ０代表与在空气中、１０００℃焙烧后的所述粒状物净化材料的ＣｅＯ２相的（１１１）面相关的Ｘ射线衍射峰强度。
【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：赤间弘，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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