特表 2023-539494 微粒子フィルター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-14

(54)【発明の名称】微粒子フィルター

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/94 20060101AFI20230907BHJP

   B01J 35/04 20060101ALI20230907BHJP

   B01J 23/78 20060101ALI20230907BHJP

   B01J 23/02 20060101ALI20230907BHJP

   B01J 23/34 20060101ALI20230907BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20230907BHJP

   F01N 3/022 20060101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

B01D53/94 222

B01J35/04 301E

B01J23/78 A ZAB

B01J23/02 A

B01J23/34 A

B01D53/94 228

B01D53/94 245

B01D53/94 280

F01N3/24 E

F01N3/022 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023513625

(86)(22)【出願日】2021-08-06

(85)【翻訳文提出日】2023-04-24

(86)【国際出願番号】 US2021044862

(87)【国際公開番号】W WO2022046389

(87)【国際公開日】2022-03-03

(31)【優先権主張番号】PCT/CN2020/111092

(32)【優先日】2020-08-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】505470786

【氏名又は名称】ビーエーエスエフ コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100100354

【弁理士】

【氏名又は名称】江藤 聡明

(74)【代理人】

【識別番号】100167106

【弁理士】

【氏名又は名称】倉脇 明子

(74)【代理人】

【識別番号】100194135

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 修

(74)【代理人】

【識別番号】100206069

【弁理士】

【氏名又は名称】稲垣 謙司

(74)【代理人】

【識別番号】100185915

【弁理士】

【氏名又は名称】長山 弘典

(72)【発明者】

【氏名】チヤン，チュン ツォン

(72)【発明者】

【氏名】ウー，イエ フイ

(72)【発明者】

【氏名】ヴァルツ，フロリアン

(72)【発明者】

【氏名】シアニ，アッティリオ

(72)【発明者】

【氏名】シュミッツ，トマス

(72)【発明者】

【氏名】チェン，シャオ リン

【テーマコード（参考）】

3G091

3G190

4D148

4G169

【Ｆターム（参考）】

3G091CA26

3G190BA01

3G190CA03

3G190CA13

4D148AA06

4D148AA08

4D148AA13

4D148AA18

4D148AB01

4D148AB02

4D148AB09

4D148BA03X

4D148BA06X

4D148BA07X

4D148BA08X

4D148BA10X

4D148BA11Y

4D148BA14Y

4D148BA15X

4D148BA16Y

4D148BA18Y

4D148BA19X

4D148BA23Y

4D148BA24Y

4D148BA26Y

4D148BA27Y

4D148BA28Y

4D148BA30X

4D148BA31X

4D148BA33X

4D148BA34Y

4D148BA36X

4D148BA41X

4D148BA42Y

4D148BB01

4D148BB02

4D148BB17

4D148CD05

4D148DA03

4D148DA11

4D148EA04

4G169AA01

4G169BA01A

4G169BA01B

4G169BA02A

4G169BA02B

4G169BA04A

4G169BA04B

4G169BB06A

4G169BB06B

4G169BC09B

4G169BC10A

4G169BC10B

4G169BC13A

4G169BC31A

4G169BC43A

4G169BC51A

4G169BC62B

4G169BC66A

4G169BC66B

4G169CA03

4G169CA09

4G169CA18

4G169DA06

4G169EA18

4G169EA27

4G169EB18X

4G169EC02X

4G169EC21X

4G169FC08

(57)【要約】

本発明は、微粒子フィルター、特に内燃機関の排出処理システムに使用するための微粒子フィルターに関する。微粒子フィルターは、高い未使用時のろ過効率を提供し、且つ背圧への影響が最小～無しである。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

（１）入口側と出口側とを有するフィルター、
（２）前記フィルターの前記入口側、前記出口側、又は両側にコーティングされた機能性材料層
を備え、
前記機能性材料層がカルシウムアルミネートを含む、内燃機関からの排気ガス処理のための微粒子フィルター。

【請求項2】

前記カルシウムアルミネートが、未使用の状態で１０ｍ^２／ｇ以下の比表面積を有する、請求項１に記載の微粒子フィルター。

【請求項3】

前記カルシウムアルミネートが、空気中１０００℃で４時間か焼した後で１０ｍ^２／ｇ以下の比表面積を有する、請求項１又は２に記載の微粒子フィルター。

【請求項4】

前記カルシウムアルミネートが、６～４００μｍ、好ましくは１０～２００μｍのＤ_９０を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の微粒子フィルター。

【請求項5】

前記カルシウムアルミネートが、０．２～３．０ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．３～１．８ｇ／ｃｍ^３のかさ密度を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の微粒子フィルター。

【請求項6】

酸化アルミニウムと酸化カルシウムとの質量比が、前記カルシウムアルミネート中１．１～９、好ましくは１．５～５である、請求項１から５のいずれか一項に記載の微粒子フィルター。

【請求項7】

前記カルシウムアルミネートが、その酸化物として計算して、２０％質量以下、好ましくは１５％質量以下、より好ましくは１０％質量以下の無機不純物を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の微粒子フィルター。

【請求項8】

前記無機不純物は、シリコン、チタン、マグネシウム、鉄、銅、ジルコニウム、セリウム、バリウムの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の微粒子フィルター。

【請求項9】

前記機能性材料層が、微粒子の形態でコーティングされる、好ましくは気相担体を介して微粒子の形態でコーティングされる、請求項１から８のいずれか一項に記載の微粒子フィルター。

【請求項10】

前記機能性材料層の装填量が、０．１～１００ｇ／Ｌの間、好ましくは１～７５ｇ／Ｌの間、及びより好ましくは１０～５０ｇ／Ｌの間である、請求項１から９のいずれか一項に記載の微粒子フィルター。

【請求項11】

前記微粒子フィルターが、複数の細孔を含む多孔質体、及び前記複数の細孔の少なくとも一部内に触媒ウォッシュコートをさらに含み、前記触媒ウォッシュコートが、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、三元変換（ＴＷＣ）触媒、ＡＭＯｘ触媒、ＮＯｘトラップ、ＮＯｘ吸収触媒、炭化水素トラップ触媒の１つ以上を含み、該触媒ウォッシュコートが、前記機能性材料層の適用の前に前記微粒子フィルターに適用される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の微粒子フィルター。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の微粒子フィルターと、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒、三元変換（ＴＷＣ）触媒、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、アンモニア酸化（ＡＭＯｘ）触媒、ＮＯｘトラップ、ＮＯｘ吸収触媒、炭化水素トラップ触媒の１つ以上とを含む、内燃機関からの排気ガス処理のためのシステム。

【請求項13】

内燃機関からの排気ガスを処理するための方法であって、
（１） 請求項１から１１のいずれか一項に記載の微粒子フィルターを提供する工程と、
（２） 前記機関からの前記排気ガスを前記微粒子フィルターに通す工程と
を含む、方法。

【請求項14】

前記排気ガスが、未燃焼の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物、及び粒子状物質を含む、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微粒子フィルター、特に内燃機関の排出処理システムに使用するための微粒子フィルターに関する。微粒子フィルターは、高い未使用時のろ過効率を提供し、且つ背圧への影響が最小～無しである。

【背景技術】

【0002】

大抵の内燃機関の排気ガスの大部分は、比較的無害な窒素（Ｎ_２）、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、及び二酸化炭素（ＣＯ_２）を含有するが、排気ガスは、比較的少ないながらも、有害な及び／又は毒性のある物質、例えば不完全燃焼による一酸化炭素（ＣＯ）、未燃燃料による炭化水素（ＨＣ）、過剰燃焼温度による窒素酸化物（ＮＯｘ）、及び粒子状物質（ＰＭ）も含有する。

【0003】

或る一定の内燃機関、例えば希薄燃焼エンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジン、発電所、焼却炉、又はガソリンエンジンは、かなりの量の煤及び他の粒子状物質を伴う排気ガスを生成する傾向がある。粒子状物質の排出は、粒子状物質（ＰＭ）を含有する排気ガスを微粒子フィルターに通すことで改善することができる。

【0004】

ＷＯ２０１２０３０５３３Ａ１は、少なくとも１つの多孔質壁を有するセラミック支持体上に多孔質識別層を形成する方法に関する。この方法は、（ａ）粒子凝集体を含有するガス流を、前記少なくとも１つの多孔質壁のガス入口側から前記少なくとも１つの多孔質壁のガス出口側へ前記少なくとも１つの多孔質壁を通すように確立する工程であって、その結果、前記凝集体の少なくとも一部が堆積して、前記少なくとも１つの多孔質壁のガス入口側に凝集体、その構成粒子又はその両方の堆積層を形成され、ここで、（１）前記粒子凝集体を構成する粒子の少なくとも一部がセラミック材料又はセラミック材料への前駆体であり、（２）前記粒子凝集体を構成する粒子が０．０１～５ミクロン（μｍ）のサイズを有し、（３）前記凝集体が１０～２００ミクロンのサイズを有し、（４）前記堆積層が前記少なくとも１つの多孔質壁の厚さを介して部分的にのみ延びている、工程、及び（ｂ）前記堆積層をか焼して識別層を形成する工程、を含む方法である。

【0005】

ＷＯ２０１８１１５９００Ａ１は、ガソリンエンジンの排出処理システムで使用するための微粒子フィルターに関し、そのフィルターは入口側と出口側とを有し、少なくとも入口側には合成灰が装填されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】ＷＯ２０１２０３０５３３Ａ１

【特許文献2】ＷＯ２０１８１１５９００Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

２０１６年１２月２３日に、中華人民共和国の環境保護部（ＭＥＰ）は、軽車両からの排出に対する中国６制限及び測定方法の最終法規（ＧＢ１８３５２．６－２０１６；以下、中国６とも称する）を発表した。これは中国５の排出基準よりもはるかに厳しい。特に中国６ｂは、粒子状物質（ＰＭ）の制限を組み込んでおり、オンボード診断（ＯＢＤ）要件を採用している。さらに、世界統一試験サイクル（World Harmonized Light-duty Vehicle Test Cycle）（ＷＬＴＣ）で車両の試験を行うことが定められている。ＷＬＴＣには多くの急加速及び長時間の高速要求が含まれ、これには高出力が要求され、リッチ条件下（ラムダ＜１）又は深いリッチ条件下（ラムダ＜０．８）で長時間（例えば５秒超）「オープンループ」状態（燃料パドルを最後まで押し込まなければならない）を引き起こす可能性がある。基準はさらに厳しくなってくるが、粒子状物質の排出を満たしながら、規制されているＨＣ、ＮＯｘ、及びＣＯの変換を達成できるように、背圧を過度に増加させずに、高い未使用時のろ過効率と向上した耐久性の有利な組み合わせを提供する、さらなる改良された微粒子フィルターの提供が望ましい。

【0008】

本発明は、微粒子フィルター、特に内燃機関の排出処理システムに使用するための微粒子フィルターに関する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

態様には、内燃機関からの排気ガス処理のための微粒子フィルターであって、入口側と出口側とを有するフィルター、及び該フィルターの入口側、出口側、又は両側にコーティングされた機能性材料層を含む微粒子フィルターが含まれ、該機能性材料層は、カルシウムアルミネートを含む。

【0010】

他の態様には、微粒子フィルターと、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒、三元変換（ＴＷＣ）触媒、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、アンモニア酸化（ＡＭＯｘ）触媒、ＮＯｘトラップ、ＮＯｘ吸収触媒、炭化水素トラップ触媒の１つ以上とを含む内燃機関からの排気ガス処理のためのシステムが含まれる。

【0011】

他の態様には、微粒子フィルターを提供することと、エンジンからの排気ガスを微粒子フィルターに通すこととを含む、内燃機関からの排気ガスを処理するための方法が含まれる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、ウォールフローフィルターの例を示す。

【図2】図２は、本発明の実施態様によるコーティングした微粒子フィルター及び比較例微粒子フィルターの背圧特性のプロットを示す。

【図3】図３は、本発明の実施態様によるコーティングしたガソリン微粒子フィルター及び比較例微粒子フィルターの濾過効率のプロットを示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の複数の例示的な実施態様を記載する前に、本発明は、以下の記載に示される構造又はプロセス工程の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施態様が可能であり、且つ様々な方法で実施する又は行うことができる。

【0014】

本開示で使用される用語に関して、以下の定義が提供される。

【0015】

特許請求の範囲を含む本明細書全体を通して、「１つを含む」又は「含む」という用語は、特に指定しない限り、「少なくとも１つを含む」という用語と同義であると理解すべきであり、「の間」又は「～（から）」は限界値を含むものと理解すべきである。

【0016】

「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」という用語は、記事の文法的対象の１つ以上（すなわち、少なくとも１つ）を指すために使用される。

【0017】

「及び／又は」という用語には、「及び」、「又は」、そしてこの用語に関連する要素の他のあらゆる可能な組み合わせの意味が含まれる。

【0018】

すべてのパーセンテージ及び比は、特に明記されない限り、質量で言及される。

【0019】

従って、本発明の一態様によれば、下記の、
（１）入口側と出口側とを有するフィルター、
（２）このフィルターの入口側、出口側、又は両側にコーティングされた機能性材料層
を備える内燃機関からの排気ガス処理のための微粒子フィルターを提供するものであり、
その機能性材料層はカルシウムアルミネートを含む。

【0020】

以下の各節で、本発明の異なる態様をより詳細に定義する。このように定義した各態様は、明確にそれに反する記載がない限り、他の態様と組み合わせて使用できる。特に、好適である又は有利であると示された如何なる特徴も、好適である又は有利であると示された如何なる他の特徴又は複数の特徴とも組み合わせることができる。微粒子フィルターは、典型的には、多孔質基材で形成される。多孔質基材は、セラミック材料、例えば、コージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、スポジュメン、アルミナ－シリカ－マグネシア、ジルコニウムシリケート、及び／又はアルミニウムチタネート、典型的にはコージェライト又は炭化ケイ素を含んでよい。多孔質基材は、内燃機関の排出処理システムで典型的に使用される種類の多孔質基材でよい。

【0021】

内燃機関は、希薄燃焼エンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジン、発電所、焼却炉、又はガソリンエンジンでよい。

【0022】

多孔質基材は、従来のハニカム構造を呈してよい。フィルターは、従来の「スルーフローフィルター」の形態をとることができる。あるいは、従来の「ウォールフローフィルター」（ＷＦＦ）の形態をとることができる。このようなフィルターは、当技術分野で知られている。

【0023】

微粒子フィルターは、好ましくはウォールフローフィルターである。図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照すると、例としてウォールフローフィルターが提供されている。ウォールフローフィルターは、排気ガスの流れ（１３）（粒子状物質を含む）を、多孔質材料で形成された壁を強制的に通過させることで機能する。

【0024】

ウォールフローフィルターは、典型的には、第１の面と第２の面を有していて、これらの面が両面の間の長手方向を画定する。使用時には、第１の面及び第２の面のうちの一方が排気ガス（１３）の入口面となり、他方が処理後の排気ガス（１４）の出口面となる。従来のウォールフローフィルターは、長手方向に延びる第１及び第２の複数の流路（チャネル）を有している。第１の複数の流路（１１）は、入口面（０１）で開放しており、そして出口面（０２）で閉鎖している。第２の複数の流路（１２）は、出口面（０２）で開放しており、そして入口面（０１）で閉鎖している。流路は、好ましくは、流路間の壁厚を一定にするため、互いに平行である。その結果、入口面から複数の流路のうちの１つに入った気体は、モノリスを出るときには必ず、入口側（２１）から出口側（２２）に流路壁（１５）を通って他の複数の流路内に拡散する。流路は、流路の開放端部にシーラント材を導入することで閉じられている。好ましくは、第１の複数の流路の数は、第２の複数の流路の数と等しく、複数個の各々がモノリス全体に均等に分布している。好ましくは、ウォールフローフィルターは、長手方向に直交する平面内で、１平方インチ当たり１００～５００本、好ましくは２００～４００本の流路を有する。例えば、入口面（０１）では、開放流路と閉鎖流路の密度は、１平方インチ当たり２００～４００本の流路である。流路は、長方形、正方形、円形、楕円形、三角形、六角形、又は他の多角形の断面を有することができる。

【0025】

１つ以上の実施態様において、微粒子フィルターの多孔質壁の入口側（２１）を、機能性材料層でコーティングする。機能性材料層は、フィルターの多孔質壁の出口側（２２）、又は両側（２１及び２２）にコーティングしてもよい。装填は、「オン・ウォール」装填又は「イン・ウォール」装填として特徴づけられる。前者は、多孔質壁（１５）の表面上に機能性材料層が形成されることが特徴である。後者は、機能性材料の一部を多孔質壁（１５）の厚さ全体に延ばすことが特徴である。

【0026】

１つ以上の実施態様において、カルシウムアルミネートは、未使用の状態で、１０ｍ^２／ｇ以下（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）、好ましくは５ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１ｍ^２／ｇ以下の比表面積を有する。

【0027】

１つ以上の実施態様において、カルシウムアルミネートは、空気中１０００℃で４時間か焼した後に、１０ｍ^２／ｇ以下（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）、好ましくは５ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１ｍ^２／ｇ以下の比表面積を有する。

【0028】

１つ以上の実施態様において、カルシウムアルミネートは、６～４００μｍ、好ましくは１０～２００μｍのＤ_９０を有する。

【0029】

１つ以上の実施態様において、カルシウムアルミネートは、１～１００μｍ、好ましくは１．５～５０μｍのＤ_５０を有する。

【0030】

１つ以上の実施態様において、カルシウムアルミネートは、０．１～４０μｍ、好ましくは０．５～２０μｍのＤ_１０を有する。

【0031】

「Ｄ_９０」、「Ｄ_５０」及び「Ｄ_１０」は、これらの通常の意味を有し、累積粒度分布において小粒径側からの累積体積が９０％、５０％及び１０％に達する点を指す。Ｄ_９０は、それぞれ粒度分布を測定して求めた値である。粒度分布の測定は、レーザー回折式粒度分布分析器を用いて行う。

【0032】

１つ以上の実施態様において、カルシウムアルミネートは、０．２～３．０ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．３～１．８ｇ／ｃｍ^３のかさ密度を有する。

【0033】

本明細書で使用する「かさ密度」とは、単位体積あたりの材料の質量（mass）又は質量（weight）であり、考慮される体積には、粒子間の空隙が含まれる。

【0034】

１つ以上の実施態様において、酸化アルミニウムと酸化カルシウムとの質量比（mass ratio）は、カルシウムアルミネート中１．１～９、好ましくは１．５～５である。

【0035】

１つ以上の実施態様において、カルシウムアルミネートは、その酸化物として計算して、２０％質量以下、好ましくは１５％質量以下、より好ましくは１０％質量以下の無機不純物を含む。いくつかの実施態様では、無機不純物は、シリコン、チタン、マグネシウム、鉄、銅、ジルコニウム、セリウム、バリウムの少なくとも１つを含む。

【0036】

１つ以上の実施態様において、機能性材料層は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）、及びそれらの混合物からなる群より選択される第１の白金族金属（ＰＧＭ）をさらに含む。ＰＧＭは、排気ガス中のＮＯｘ、ＣＯ、及び炭化水素をＮ_２、ＣＯ_２及びＨ_２Ｏに変換し、微粒子フィルターで捕捉された粒子状物質の酸化を引き起こすのに触媒的に有効な量で存在する。

【0037】

１つ以上の実施態様において、機能性材料層は、アルミナ、ジルコニア、セリア、シリカ、チタニア、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化鉄、シリケートゼオライト、アルミノシリケートゼオライト、シリコアルミノホスフェート（ＳＡＰＯ）ゼオライトの１つ以上をさらに含む。

【0038】

１つ以上の実施態様において、機能性材料層は、少なくとも１つの有機材料、例えば酢酸、シュウ酸、クエン酸、酒石酸、フマル酸、乳酸、リンゴ酸、マレイン酸、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、デンプン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ（オキシエチレン）、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリカーボネート、又はポリウレタンを、さらに含む。

【0039】

１つ以上の実施態様において、機能性材料は微粒子の形態でコーティングしてよい。好ましい実施態様において、機能性材料は、気相担体を介して微粒子の形態でコーティングする、すなわち、いかなる液体担体も使用せずに「ドライコーティングする」。他の実施態様において、機能性材料は、液体懸濁物の形態でコーティングしてよい。

【0040】

機能性材料は、コーティングすると、充填床の形態をとる。例えば、微粒子フィルターがウォールフローフィルターである場合、機能性材料は、入口側で開放している複数の流路の壁に対して充填床の形態をとる。充填床は、入口側で開放している流路内に、流路を閉じているシーラント材に対して、すなわち入口流路の出口端に向かって、形成される。充填床は、典型的には多孔質であり、そして典型的にはガス透過性であり、その細孔サイズは、内燃排気中の粒子状物質、例えば煤を捕捉する大きさである。充填床の細孔は、典型的には、微粒子フィルターの多孔質基材の細孔よりも小さい。代替的に、又は追加的に、充填床は多孔質基材の壁よりも多孔質であってよい（すなわち、長い経路長を提供することによって高レベルの濾過をもたらす）。充填床は、入口側で開放している複数の流路の壁に沿って延びてよい。充填床は、層又は膜、例えば連続した層又は膜の形態をとることができる。充填床は、複数の流路の壁の全長に沿って、又は壁の長さの一部のみに沿って延びてよい。機能性材料は、充填床である代わりに、多孔質コーティング、例えば、ウォッシュコートスラリーとして適用される（すなわち、ウォッシュコートスラリーに由来する）コーティングの形態であってよい。その多孔質コーティングは、上述した充填床と同様の方法でウォールフローフィルターに配置できる。

【0041】

１つ以上の実施態様において、機能性材料層の装填量は、０．１～１００ｇ／Ｌの間、好ましくは１～７５ｇ／Ｌの間、及びより好ましくは１０～５０ｇ／Ｌの間である。

【0042】

１つ以上の実施態様において、フィルターは、複数の細孔を含む多孔質体をさらに含み、そして複数の細孔の少なくとも一部内に触媒ウォッシュコートをさらに含む。触媒ウォッシュコートの使用は、内燃排気ガスの成分、例えば、未燃焼炭化水素、一酸化炭素及び／又は窒素酸化物を処理するのに役立つ。触媒ウォッシュコートは、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、三元変換触媒（ＴＷＣ）、ＡＭＯｘ触媒、ＮＯｘトラップ、ＮＯｘ吸収触媒、炭化水素トラップ触媒の１つ以上を含む。触媒ウォッシュコートは、典型的には、複数の細孔の全体にわたって実質的に分布している。触媒ウォッシュコートは、機能性材料層を適用する前に微粒子フィルターに適用する。触媒ウォッシュコートは、微粒子フィルター上に別個のコーティングとして存在することができ、又は触媒ウォッシュコートは、微粒子フィルターと一体とすることができる。例えば、触媒ウォッシュコートは、溶液又はスラリーとして、未使用である微粒子フィルターの材料内に含浸させることができ、又は、触媒ウォッシュコートは、基材モノリスの構造を形成する成分と組み合わせることができる。その基材モノリスは、次にフロースルーモノリス内に押し出され、乾燥及びか焼後、基材モノリスの一端では流路の端部が交互に、チェッカーボード状の配列で封鎖され、封鎖されていない流路は、交互に、その反対端で、同様の配列で封鎖される。この後者の配置では、乾燥及びか焼後の押出物の多孔度が、ウォールフローフィルターとして機能するのに十分であること、すなわち基材モノリスの多孔率が少なくとも４０％、例えば少なくとも４５％、例えば５０％又は少なくとも５５％又は７５％以下であることが要求される。

【0043】

本明細書で使用する「選択的接触還元」及び「ＳＣＲ」という用語は、窒素系還元剤を用いて窒素の酸化物を二窒素（Ｎ_２）に還元する触媒プロセスを指す。ＳＣＲ触媒には、ＭＯＲ；ＵＳＹ；ＺＳＭ－５；ＺＳＭ－２０；ベータ－ゼオライト；ＣＨＡ；ＬＥＶ；ＡＥＩ；ＡＦＸ；ＦＥＲ；ＳＡＰＯ；ＡＬＰＯ；バナジウム；酸化バナジウム；酸化チタン；酸化タングステン；酸化モリブデン；酸化セリウム；酸化ジルコニウム；酸化ニオブ；鉄；酸化鉄；酸化マンガン；銅；モリブデン；タングステン；及びそれらの混合物より選択される少なくとも１つの材料が含まれる。ＳＣＲ触媒の活性成分の支持体構造物には、任意の好適なゼオライト、ゼオタイプ、又は非ゼオライト系化合物が含まれる。あるいは、ＳＣＲ触媒には、活性成分として、金属、金属酸化物、又は混合酸化物が含まれてもよい。遷移金属を装填したゼオライト（例えば、銅－チャバザイト、又はＣｕ－ＣＨＡ、及び銅－レビン、又はＣｕ－ＬＥＶ、及びＦｅ－ベータ）及びゼオタイプ（例えば銅－ＳＡＰＯ、又はＣｕ－ＳＡＰＯ）が好ましい。

【0044】

本明細書で使用する「三元変換」及び「ＴＷＣ」という用語は、ガソリンエンジンの排気ガスからＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを実質的に除去することができる触媒プロセスを指す。典型的には、ＴＷＣ触媒は主に、白金族金属（ＰＧＭ）、酸素貯蔵成分（ＯＳＣ）、及び耐熱性金属酸化物支持体を含む。

【0045】

本明細書で使用する「白金族金属」及び「ＰＧＭ」という用語は、白金、パラジウム、ロジウム、オスミウム、イリジウム、及びルテニウム、及びそれらの混合物を含む、元素周期表で定義される１つ以上の化学元素を指す。

【0046】

いくつかの実施態様では、ＴＷＣ触媒の白金族金属成分は、白金、パラジウム、ロジウム、又はそれらの混合物より選択される。具体的な実施態様では、ＴＷＣ触媒の白金族金属成分は、パラジウムを含む。

【0047】

いくつかの実施態様においては、ＴＷＣ触媒は、追加の白金族金属を含まない（すなわち、ＴＷＣは１つの白金族金属のみを含む）。他の実施態様では、ＴＷＣ触媒は、追加の白金族金属を含む。１つ以上の実施態様において、追加の白金族金属は、存在する場合、白金、ロジウム、及びそれらの混合物より選択される。具体的な実施態様では、追加の白金族金属成分は、ロジウムを含む。１つ以上の具体的な実施態様では、ＴＷＣ触媒は、パラジウムとロジウムの混合物を含む。他の実施態様では、ＴＷＣ触媒は、白金、パラジウム、及びロジウムの混合物を含む。

【0048】

本明細書で使用する「酸素貯蔵成分」及び「ＯＳＣ」という用語は、多価の状態を有し、還元条件下でＣＯ又は水素などの還元剤と活発に反応し、それから酸化条件下で酸素又は窒素酸化物などの酸化剤と反応することができる実体を指す。酸素貯蔵成分の例には、希土類酸化物、特にセリア、ランタナ、プラセオジミア、ネオジミア、ニオビア、ユーロピア、サマリア、イッテルビア、イットリア、ジルコニア、及びそれらの混合物が、セリアに加え、含まれる。希土類酸化物は、バルク（例えば、微粒子）の形態であってよい。酸素貯蔵成分には、酸素貯蔵特性を呈する形態のセリアが含まれるとすることができる。セリアの格子酸素は、リッチＡ／Ｆ条件下で一酸化炭素、水素、又は炭化水素と反応することができる。１つ以上の実施態様において、ＴＷＣ触媒のための酸素貯蔵成分は、セリア－ジルコニア複合体又は希土類安定化セリア－ジルコニアを含む。

【0049】

本明細書で使用する「耐熱性金属酸化物支持体」及び「支持体」という用語は、下にある高表面積の材料を指し、その上に追加の化学的化合物又は元素が担持される。その支持体粒子は、２０Ａよりも大きな細孔を有し、細孔分布が広い。本明細書で定義するように、そのような支持体、例えば、金属酸化物支持体は、モレキュラーシーブ、具体的には、ゼオライトを除く。ある特定の実施態様では、高表面積耐熱性金属酸化物支持体、例えば、「ガンマアルミナ」又は「活性化アルミナ」とも呼ばれるアルミナ支持体材料を利用することができ、かかる材料は、典型的には６０平方メートル／グラム（「ｍ^２／ｇ」）を超える、しばしば約２００ｍ^２／ｇ以下、又はそれより高いＢＥＴ表面積を呈する。このような活性化アルミナは、通常、アルミナのガンマ相とデルタ相の混合物であるが、エータ、カッパ、及びシータアルミナ相の実質的な量も含有する。活性化アルミナ以外の耐熱性金属酸化物は、所与の触媒における触媒成分の少なくとも一部の支持体として使用することができる。例えば、バルクセリア、ジルコニア、アルファアルミナ、シリカ、チタニア、及び他の材料が、このような使用に知られている。

【0050】

いくつかの実施態様では、ＴＷＣ触媒のための耐熱性金属酸化物支持体は、独立して、アルミナ、ジルコニア、アルミナ－ジルコニア、ランタナ－アルミナ、ランタナ－ジルコニア－アルミナ、アルミナ－クロミア、セリア、アルミナ－セリア、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される、活性化した、安定化した、又はその両方の性質を有する化合物を含む。

【0051】

本明細書で使用する「ディーゼル酸化触媒」及び「ＤＯＣ」という用語は、当技術分野で周知のディーゼル酸化触媒を指す。ディーゼル酸化触媒は、ＣＯをＣＯ_２と気相ＨＣとに、及びディーゼル微粒子の有機画分（可溶性有機画分）をＣＯ_２とＨ_２Ｏとに酸化するように設計されている。典型的なディーゼル酸化触媒には、アルミナ、シリカ－アルミナ、チタニア、シリカ－チタニア、及びゼオライトなどの高表面積の無機酸化物支持体上の白金及び任意のパラジウムが含まれる。本明細書で使用する当該用語には、発熱を生じさせるＤＥＣ（Diesel Exotherm Catalyst（ディーゼル発熱触媒））が含まれる。

【0052】

本明細書で使用する「アンモニア酸化触媒」及び「ＡＭＯｘ」という用語は、１つ以上の白金族金属（ＰＧＭ）などの、少なくとも１つの支持された貴金属成分を含む触媒を指し、これは排気ガス流からアンモニアを除去するのに有効である。具体的な実施態様では、貴金属には、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、銀又は金が含まれる。具体的な実施態様では、貴金属成分には、貴金属の物理的混合物、又は化学的組み合わせ又は原子でドープされた組み合わせが含まれる。

【0053】

貴金属成分は、典型的には、高表面積の耐熱性金属酸化物支持体上に堆積される。好適な高表面積の耐熱性金属酸化物の例には、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、及びジルコニア、マグネシア、酸化バリウム、酸化マンガン、酸化タングステン、及び希土類金属酸化物、卑金属酸化物、及びそれらの物理的混合物、化学的組み合わせ及び／又は原子でドープされた組み合わせが含まれる。

【0054】

本明細書で使用する「ＮＯｘ吸着触媒」及び「ＮＯｘトラップ（リーンＮＯｘトラップ、略称ＬＮＴともいう）」という用語は、希薄燃焼内燃機関からの窒素の酸化物（ＮＯ及びＮＯ_２）排出物を吸着により低減するための触媒を指す。典型的なＮＯｘトラップには、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの酸化物などのアルカリ土類金属酸化物、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓの酸化物などのアルカリ金属酸化物、及び、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄの酸化物などの希土類金属酸化物が含まれ、アルミナ支持体に分散した白金などの貴金属触媒と組み合わせて、内燃機関の排気ガス浄化に使用されている。ＮＯｘの貯蔵には、バリアが通常は好ましい。バリアは、希薄エンジン運転時にニトレートを形成し、リッチ条件下では比較的容易にそのニトレートを放出するからである。

【0055】

本明細書で使用する「炭化水素トラップ」という用語は、低温運転期間中に炭化水素を捕捉し、より高温の運転期間中に炭化水素を放出して酸化させるための触媒を指す。炭化水素トラップは、種々の炭化水素（ＨＣ）を吸着するための１つ以上の炭化水素（ＨＣ）貯蔵成分によってもたらされてもよい。典型的には、貴金属との相互作用が最小である炭化水素貯蔵材料が使用でき、例えば、ゼオライト又はゼオライト様材料などの微多孔質材料が使用できる。好ましくは、炭化水素貯蔵材料はゼオライトである。ベータゼオライトが特に好ましい。ベータゼオライトの細孔の開口が大きく、ディーゼル由来の種の炭化水素分子を効果的に捕捉することが可能だからである。冷間始動運転でのＨＣ貯蔵量を向上させるため、ベータゼオライトに加えて、フォージャサイト、チャバザイト、クリノプチロライト、モルデナイト、シリカライト、ゼオライトＸ、ゼオライトＹ、ウルトラステーブルゼオライトＹ、ＺＳＭ－５ゼオライト、オフレタイト等の他のゼオライトを使用することが可能である。

【0056】

他の態様には、微粒子フィルターと、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒、三元変換（ＴＷＣ）触媒、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、アンモニア酸化（ＡＭＯｘ）触媒、ＮＯｘトラップ、ＮＯｘ吸収触媒、炭化水素トラップ触媒の１つ以上とを含む内燃機関からの排気ガス処理のためのシステムが含まれる。

【0057】

他の態様には、微粒子フィルターを提供することと、エンジンからの排気ガスを微粒子フィルターに通すこととを含む、内燃機関からの排気ガスを処理するための方法が含まれる。典型的には、排気ガスは、未燃焼の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物、及び粒子状物質を含む。

【0058】

１つ以上の実施態様において、微粒子フィルターは缶詰されている。別の実施態様では、フィルターは缶詰されていない。「缶詰されている」とは、排出処理システムに組み込むために、微粒子フィルターが筐体内に組み込まれていることを意味する。

【0059】

「缶詰されていない」とは、排出処理システムに組み込むために、微粒子フィルターが筐体内にまだ組み込まれておらず、依然として機能性材料層でコーティングされていることを意味する。典型的な缶詰にするプロセスでは、微粒子フィルターは、典型的にはセラミック繊維又はアルミナ繊維で形成された支持マットにスリーブされて、その後金属筐体内に組み込まれる。金属筐体に微粒子フィルターを組み込む方法には、例えば、「クラムシェル」、「スタッフィング」及び「ターニケット」技術が含まれる。このような技術は、当技術分野で知られている。

【0060】

微粒子フィルターは、内燃機関の排出処理システムに組み込む時に、未使用時の（fresh）濾過効率が高く、且つ、背圧増加が抑制されるという組み合わせを示すことが分かった。これは驚くべきことである。

【実施例】

【0061】

本発明を、以下の実施例によってより完全に説明するが、これは本発明を説明するために記載されるものであり、その限定として解釈されるものではない。特に明記されない限り、あらゆる部及びパーセンテージは質量によるものであり、特に明記されない限り、あらゆる質量パーセンテージは、水含有量を除くことを意味する乾燥ベースで表す。各実施例において、担体はコージエライトであった。

【0062】

実施例１－比較例
触媒層を有するガソリン微粒子フィルターを、Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）から購入したフィルター基材の入口側から単一被覆を用いて調製した。フィルター基材は、寸法が１４３．８ｍｍ（Ｄ）×１５２．４ｍｍ（Ｌ）、体積が２．４７Ｌ、セル密度が１平方インチ当たり３００セル、壁厚が約２００μｍ、水銀圧入測定による多孔度が６５％及び平均細孔径が１８μｍであった。

【0063】

基材上の触媒層は、先行技術の三元変換触媒（ＴＷＣ）複合体を含有し、この複合体は、パラジウム及びロジウムを、７ｇ／ｆｔ^３の合計貴金属装填量及び０／２／５のＰｔ／Ｐｄ／Ｒｈ比率で含有していた。被覆は以下のように調製した。

【0064】

入口側から適用した成分は、高表面積のガンマアルミナ、酸素貯蔵成分として、セリア４０質量％のセリア－ジルコニア複合体、パラジウム、ロジウム、酸化バリウム及び酸化ジルコニアであり、濃度は触媒のか焼質量に基づいて、それぞれ約２４．８質量％、６８．７質量％、０．１質量％、０．２質量％、５．０質量％及び１．３質量％であった。酸化バリウムは水酸化物溶液として導入した。酸化ジルコニウムはニトレート溶液として導入した。被覆の合計装填量は１．２３ｇ／ｉｎ^３であった。

【0065】

ロジウムニトレート溶液の形態のロジウムを、プラネタリーミキサー（Ｐ－ｍｉｘｅｒ）によって高表面積のガンマアルミナ及びセリアジルコニア複合体に含浸させ、湿潤粉末を形成する一方で初期湿潤を達成した。パラジウムニトレート溶液の形態のパラジウムを、プラネタリーミキサー（Ｐ－ｍｉｘｅｒ）によって高表面積のガンマアルミナ及びセリアジルコニア複合体に含浸させ、湿潤粉体を形成する一方で初期湿潤を達成した。水性スラリーが形成された。バリウム溶液及びジルコニウム溶液を加えた。このスラリーを、粒子径の９０％が５ミクロンになるまで粉砕した。次にこのスラリーを、当技術分野で知られている堆積法を用いて、ウォールフローコーディエライトフィルターの入口側に被覆した。コーティング後、フィルターと入口被覆とを乾燥させてから、５５０℃の温度で約１時間か焼した。得られた触媒化ガソリン微粒子フィルターを、比較実施例として使用した。

【0066】

実施例２－比較例
実施例１による触媒化したガソリン微粒子フィルターであり、その上に機能性層がフィルターの入口側内へ適用されていた。

【0067】

適用された機能性材料層は、高表面積のガンマアルミナであった。アルミナは、９０％が５ミクロン、５０％が２．５ミクロン、及び１０％が１ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態で１４７ｍ^２・ｇ^－１、及び空気中１０００℃で４時間か焼した後で７０ｍ^２・ｇ^－１であった。高表面積のガンマアルミナを、粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。機能性材料層の装填量は０．０４９ｇ／ｉｎ^３であった。

【0068】

コーティング後、フィルターと入口の機能性材料層とを乾燥させてから、４５０℃の温度で約３０分か焼した。

【0069】

実施例３－比較例
実施例１による触媒化したガソリン微粒子フィルターであり、その上に機能性層がフィルターの入口側内へ適用されていた。

【0070】

適用された機能性材料層は、高表面積の５質量％シリカドープされたガンマアルミナであった。アルミナは、９０％が５．５ミクロン、５０％が２．４ミクロン、及び１０％が０．９ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態で１５５ｍ^２・ｇ^－１、及び空気中１０００℃で４時間か焼した後で９５ｍ^２・ｇ^－１であった。高表面積のガンマアルミナを、粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。機能性材料層の装填量は０．０４９ｇ／ｉｎ^３であった。

【0071】

コーティング後、フィルターと入口の機能性材料層とを乾燥させてから、４５０℃の温度で約３０分か焼した。

【0072】

実施例４－比較例
実施例１による触媒化したガソリン微粒子フィルターであり、その上に機能性層がフィルターの入口側内へ適用されていた。

【0073】

適用された機能性材料層は、高表面積の５質量％シリカドープされたガンマアルミナであった。アルミナは、９０％が５．５ミクロン、５０％が２．４ミクロン、及び１０％が０．９ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態で１５５ｍ^２・ｇ^－１、及び空気中１０００℃で４時間か焼した後で９５ｍ^２・ｇ^－１であった。高表面積のガンマアルミナを、粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。機能性材料層の装填量は０．２４５ｇ／ｉｎ^３であった。

【0074】

コーティング後、フィルターと入口の機能性材料層とを乾燥させてから、４５０℃の温度で約３０分か焼した。

【0075】

実施例５－比較例
実施例１によるガソリン微粒子フィルターであり、その上に機能性層がフィルターの入口側内へ適用されていた。

【0076】

適用された機能性材料層は、高表面積のガンマアルミナ及び酸化カルシウムの混合物であった。混合物は、６３質量％のアルミナ及び３７質量％の酸化カルシウムそれぞれで作られていた。混合物中のアルミナは、９０％が５ミクロン、５０％が２．５ミクロン、及び１０％が１ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態で１４７ｍ^２・ｇ^－１、及び空気中１０００℃で４時間か焼した後で７０ｍ^２・ｇ^－１であった。そして混合物中の酸化カルシウムは、９０％が９０ミクロン、５０％が３２ミクロン、及び１０％が１．５ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態及び空気中１０００℃で４時間か焼した後の両方で＜１ｍ^２・ｇ^－１であった。混合物材料を粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。機能性材料層の装填量は０．２９４ｇ／ｉｎ^３であった。

【0077】

コーティング後、フィルターと入口の機能性材料層とを高湿度条件下で処理し、乾燥させてから、４５０℃の温度で約３０分か焼した。

【0078】

実施例６
実施例１によるガソリン微粒子フィルターであり、その上に機能性層がフィルターの入口側内へ適用されていた。

【0079】

適用された機能性材料層は、カルシウムアルミネート複合体材料であり、５６質量％のアルミナ、３３質量％の酸化カルシウム、５．０質量％のシリカ、３．０質量％のチタニア、１．７質量％の酸化マグネシウム及び１．４質量％の酸化鉄を有していた。このカルシウムアルミネート複合体材料は、９０％が１０３ミクロン、５０％が２８ミクロン、及び１０％が３．０ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態及び空気中１０００℃で４時間か焼した後の両方で＜１ｍ^２・ｇ^－１であった。カルシウムアルミネート複合体材料を粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。機能性材料層の装填量は０．２４５ｇ／ｉｎ^３であった。

【0080】

コーティング後、フィルターと入口の機能性材料層とを高湿度条件下で処理し、乾燥させてから、４５０℃の温度で約３０分か焼した。

【0081】

実施例７
実施例１によるガソリン微粒子フィルターであり、その上に機能性層がフィルターの入口側内へ適用されていた。

【0082】

適用された機能性材料層は、高表面積のガンマアルミナ及びカルシウムアルミネート複合体材料の混合物であった。混合物は、１６．７質量％のアルミナ及び８３．３質量％のカルシウムアルミネート複合体材料それぞれで作られていた。カルシウムアルミネート複合体材料は、５６質量％のアルミナ、３３質量％の酸化カルシウム、５．０質量％のシリカ、３．０質量％のチタニア、１．７質量％の酸化マグネシウム、及び１．４質量％の酸化鉄で構成されていた。混合物中のアルミナは、９０％が５ミクロン、５０％が２．５ミクロン、及び１０％が１ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態で１４７ｍ^２・ｇ^－１、及び空気中１０００℃で４時間か焼した後で７０ｍ^２・ｇ^－１であった。そしてカルシウムアルミネート複合体材料は、９０％が１０３ミクロン、５０％が２８ミクロン、及び１０％が３．０ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態及び空気中１０００℃で４時間か焼した後の両方で＜１ｍ^２・ｇ^－１であった。混合物材料を粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。機能性材料層の装填量は０．２９４ｇ／ｉｎ^３であった。

【0083】

実施例８
実施例６によるガソリン微粒子フィルターであり、その上に第２の機能性層がフィルターの出口側から適用されていた。

【0084】

この適用された第２の機能性材料層は、カルシウムアルミネート複合体材料であり、５６質量％のアルミナ、３３質量％の酸化カルシウム、５．０質量％のシリカ、３．０質量％のチタニア、１．７質量％の酸化マグネシウム及び１．４質量％の酸化鉄を有していた。このカルシウムアルミネート複合体材料は、９０％が１０３ミクロン、５０％が２８ミクロン、及び１０％が３．０ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態及び空気中１０００℃で４時間か焼した後の両方で＜１ｍ^２・ｇ^－１であった。カルシウムアルミネート複合体材料を粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。第２の機能性材料層の装填量は０．２４５ｇ／ｉｎ^３であった。
第１及び第２の機能性材料層の合計装填量は０．４９ｇ／ｉｎ^３であった。

【0085】

コーティング後、フィルターと出口の機能性材料層とを高湿度条件下で処理し、乾燥させてから、４５０℃の温度で約３０分か焼した。

【0086】

実施例９
実施例１によるガソリン微粒子フィルターであり、その上に機能性層がフィルターの入口側内へ適用されていた。

【0087】

適用された機能性材料層は、カルシウムアルミネート複合体材料であり、５６質量％のアルミナ、３３質量％の酸化カルシウム、５．０質量％のシリカ、３．０質量％のチタニア、１．７質量％の酸化マグネシウム及び１．４質量％の酸化鉄を有していた。このカルシウムアルミネート複合体材料は、９０％が３５ミクロン、５０％が３．４ミクロン、及び１０％が０．８７ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態及び空気中１０００℃で４時間か焼した後の両方で＜１ｍ^２・ｇ^－１であった。カルシウムアルミネート複合体材料を粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。機能性材料層の装填量は０．２４５ｇ／ｉｎ^３であった。

【0088】

コーティング後、フィルターと入口の機能性材料層とを高湿度条件下で処理し、乾燥させてから、４５０℃の温度で約３０分か焼した。

【0089】

実施例１０
実施例１によるガソリン微粒子フィルターであり、その上に機能性層がフィルターの入口側内へ適用されていた。

【0090】

適用された機能性材料層は、カルシウムアルミネート複合体材料であり、８１質量％のアルミナ、１７質量％の酸化カルシウム、０．７質量％のシリカ、０．６質量％の酸化マグネシウム及び０．７質量％のジルコニアを有していた。このカルシウムアルミネート複合体材料は、９０％が２９ミクロン、５０％が８．８ミクロン、及び１０％が２．０ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態及び空気中１０００℃で４時間か焼した後の両方で＜１ｍ^２・ｇ^－１であった。カルシウムアルミネート複合体材料を粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。機能性材料層の装填量は０．２４５ｇ／ｉｎ^３であった。

【0091】

コーティング後、フィルターと入口の機能性材料層とを高湿度条件下で処理し、乾燥させてから、４５０℃の温度で約３０分か焼した。

【0092】

実施例１１
実施例１によるガソリン微粒子フィルターであり、その上に機能性層がフィルターの入口側内へ適用されていた。

【0093】

適用された機能性材料層は、カルシウムアルミネート複合体材料及び高表面積のガンマアルミナの混合物であった。混合物は、８３質量％のカルシウムアルミネート複合体材料及び１７質量％の高表面積のガンマアルミナそれぞれで作られていた。カルシウムアルミネート複合体材料は、８１質量％のアルミナ、１７質量％の酸化カルシウム、０．７質量％のシリカ、０．６質量％の酸化マグネシウム及び０．７質量％のジルコニアからなっていた。このカルシウムアルミネート複合体材料は、９０％が２９ミクロン、５０％が８．８ミクロン、及び１０％が２．０ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態及び空気中１０００℃で４時間か焼した後の両方で＜１ｍ^２・ｇ^－１であった。高表面積のガンマアルミナは、９０％が５ミクロン、５０％が２．５ミクロン、及び１０％が１ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態で１４７ｍ^２・ｇ^－１、及び空気中１０００℃で４時間か焼した後で７０ｍ^２・ｇ^－１であった。混合物材料を粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。機能性材料層の装填量は０．２９４ｇ／ｉｎ^３であった。

【0094】

コーティング後、フィルターと入口の機能性材料層とを高湿度条件下で処理し、乾燥させてから、４５０℃の温度で約３０分か焼した。

【0095】

実施例１２
実施例１によるガソリン微粒子フィルターであり、その上に機能性層がフィルターの入口側内へ適用されていた。

【0096】

適用された機能性材料層は、カルシウムアルミネート複合体材料及び高表面積の酸化マンガンドープされたガンマアルミナの混合物であった。混合物は、８３質量％のカルシウムアルミネート複合体及び１７質量％の高表面積の酸化マンガンドープされたガンマアルミナそれぞれで作られていた。カルシウムアルミネート複合体材料は、８１質量％のアルミナ、１７質量％の酸化カルシウム、０．７質量％のシリカ、０．６質量％の酸化マグネシウム及び０．７質量％のジルコニアからなっていた。このカルシウムアルミネート複合体材料は、９０％が２９ミクロン、５０％が８．８ミクロン、及び１０％が２．０ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態及び空気中１０００℃で４時間か焼した後の両方で＜１ｍ^２・ｇ^－１であった。高表面積の酸化マンガンドープされたガンマアルミナは、５０質量％のガンマアルミナ、５０質量％の酸化マンガンからなっていた。このマンガンドープされたアルミナ材料は、９０％が８ミクロン、５０％が２．８ミクロン、及び１０％が１．２ミクロンの粒径となるまで乾燥粉砕し、その比表面積（ＢＥＴモデル、７７Ｋ窒素吸着測定）は、未使用の状態で１２１ｍ^２・ｇ^－１、及び空気中１０００℃で４時間か焼した後で５２ｍ^２・ｇ^－１であった。混合物材料を粉末形態で気体担体と混合し、室温で部品に吹き込んだ。気体担体の流量は７５０ｋｇ／ｈｒであった。機能性材料層の装填量は０．２９４ｇ／ｉｎ^３であった。

【0097】

コーティング後、フィルターと入口の機能性材料層とを高湿度条件下で処理し、乾燥させてから、４５０℃の温度で約３０分か焼した。

【0098】

実施例１３－水処理
上記のコーティングされたガソリン微粒子フィルターの実施例（実施例１～例１２）の水処理は、次のように行った：フィルターを横に寝かせて１時間水に浸し、その間、水深を４０～５０ｍｍの間に保った。次いでフィルター部分を入口側を上にして立て、吸収された水の過剰量を排出し、フィルターを通して入口側から出口側へ熱風を強制的に流して（入口温度１８０℃及び流量５０ｋｇ／ｈ）乾燥させ、温度４５０℃で約３０分間か焼した。

【0099】

実施例１４－試験
上記コーティングしたガソリン微粒子フィルター実施例（実施例１～１２）の背圧特性を、冷気流下６００立方メートル／時（ｃｍｈ）で調査した。結果を図２に示す。機能性材料層が適用されたフィルター（実施例２～１２）は、水処理後、先行技術の触媒化ガソリン微粒子フィルター（実施例１）と比較すると、背圧に大きな差異はないか、又は背圧のわずかな上昇があった。

【0100】

上記のコーティングしたガソリン微粒子フィルター実施例の濾過効率を、未使用の状態（０ｋｍ、又はボックス外（out-of-box）状態）で、第１番目の近位連結位置（ＳＧＥ１．５Ｌターボガソリン直噴エンジン；ＷＬＴＣ試験；ＰＮエンジン出力＝４．０×１０^１２＃／ｋｍ）で測定した。その結果を図３に示す。目に見えて、水処理後、機能性材料としてカルシウムアルミネートを有する実施例（実施例６～１２）のみが、先行技術の触媒化ガソリン微粒子フィルター（実施例１）と比較すると、濾過効率のより高い増加を示した。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】