[发明专利]带催化剂的微粒子过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及一种捕捉发动机尾气中所含的微粒子，并通过燃烧去除已捕捉的微粒子的带催化剂的微粒子过滤器。 

背景技术

已知：在使用以柴油为主要成份的燃料的柴油发动机中、或者使用以汽油为主要成份的燃料让该燃料进行稀薄燃烧的汽油发动机中，在废气中含有微粒子(含有碳粒子的悬浮粒子状物质)。为抑制该微粒子排出到大气中，在发动机的废气通路中设置了捕捉该废气中的微粒子的过滤器。因为若该过滤器的微粒子堆积量增多，则会导致发动机的输出、燃料效率下降，所以需要让已堆积起来的微粒子适当地燃烧，从而将这些微粒子从过滤器中除去。 

为让所述微粒子有效地燃烧(微粒子在较低的温度下起火且燃烧在短时间内完成)，在过滤器主体的废气通路壁面上形成含有已承载催化剂金属的氧化铝的催化剂层。该已承载了催化剂金属的氧化铝对微粒子的燃烧很有效，但是近年来，开发研究出了让微粒子更加有效地燃烧的过滤器用催化剂材料。 

例如，在日本公开专利公报特开2006-326573号公报中公开了将催化剂材料用在过滤器上的技术，该催化剂材料，是通过让由从镨、钕以及镧中选出的稀土金属R、铈以及锆形成的复合氧化物承载催化剂金属而构成的。优选该复合氧化物中的所述R的含有率以摩尔百分比计2％以上且11％以下。因为这样的复合氧化物含有铈，具有储存、释放氧的能力，所以该复合氧化物所释放出的氧有助于微粒子的起火与燃烧。 

在日本公开专利公报特开2007-54713号公报中也公开了将催化剂材料用在过滤器上的技术，该催化剂材料，是通过让以下复合氧化物粒子承载催化剂金属而构成的，这些复合氧化物粒子含有复合氧化物ZrRO粒子(R含有率以摩尔百分比计18％)和复合氧化物CeMO粒子。复合氧化物 ZrRO粒子是从镱、钕以及钪中选出的稀土金属R与锆的复合氧化物粒子；CeMO粒子是从钐与钆中选出的稀土金属M与铈的复合氧化物粒子。上述ZrRO粒子具有氧离子传导性，放出活性氧，但该氧释放机理与特开2006-326573号公报中所公开的CeZr系列复合氧化物不同。 

也就是说，CeZr系列复合氧化物具有很高的储氧能力，是借助铈离子的价数变化来释放活性氧。另一方面，ZrRO粒子具有氧离子传导性，即具有所谓的氧输送功能，所以，当在该粒子表面存在氧浓度高的部分和氧浓度低的部分的时候，该ZrRO粒子将氧离子从氧浓度高的部分输送到氧浓度低的部分，并作为活性氧释放出来。 

因此，在上述ZrRO粒子的情况下，会在ZrRO粒子的表面上出现让微粒子燃烧的小火种，若该火种部位陷入氧不足的状态，则氧就被从别的氧浓度高的部分输送来，所以燃烧继续下去，燃烧区域很容易从该火种部位扩大到周围。 

再就是，在日本公开专利公报特开2007-83224号公报中公开的也是将催化剂用在过滤器上的技术。该催化剂，是包含上述的具有氧离子传导性的ZrRO和氧化铝，且让它们承载催化剂金属而构成的。 

发明内容

在发动机废气的后处理(after treatment)系统中，不仅要求高效地进行所述微粒子的捕捉与燃烧去除，还要求对废气中的碳化氢(HC)、一氧化碳(CO)进行转化等。特别要求提高在废气温度低的低温时的废气转化性能。因此，一般情况下，将催化剂布置在微粒子过滤器的设置位置的上游一侧的废气通路中，由催化剂对碳化氢与一氧化碳进行氧化，或者将废气中的一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO₂)。 

但是，近年来，对废气的转化率的要求比以前更高了，因此，对提高上游一侧的催化剂的性能的要求变得更加严格了，而出现了导致成本上升、尺寸增大的倾向。 

本发明的目的在于，使设在微粒子过滤器中的催化剂不仅具有促进微粒子燃烧的功能，还具有对废气的低温转化功能，做到：在将催化剂设在微粒子过滤器的上游一侧的情况下，也能够减轻上游侧催化剂的负担。 

本发明为实现上述目的，以适当的比率将活性氧化铝、铈锆系列复合 氧化物、以及锆钕系列复合氧化物混合在一起，来构成微粒子过滤器用催化剂。 

也就是说，本发明是一种含有含锆和除铈以外的稀土金属的锆系列复合氧化物粒子和催化剂金属的催化剂由捕捉从发动机排出的微粒子的过滤器主体的废气通道壁面承载的带催化剂的微粒子过滤器。 

所述锆系列复合氧化物粒子是含锆、钕以及除铈和钕以外的稀土金属M的锆钕系列复合氧化物粒子，