排气净化过滤器和排气净化装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及具备使排气中所含的颗粒状物质(PM:particulate matter)燃烧的催 化剂和将氮氧化物还原为氮的选择性还原(SCR:Selective catalytic reduction)催化剂 的排气净化过滤器和排气净化装置。
【背景技术】
[0002] 在从柴油机等内燃机排出的排气中，含有PM、氮氧化物(NOx)、烃、一氧化碳等有害 成分，为了除去这些有害物质使用了各种方法。特别是从卡车、巴士等柴油车排出的Ν0χ、ΡΜ 成为城镇地区的大气污染的原因之一，因此越来越加强对这些有害物质的限制。
[0003] 对于PM，在配置于排气的流路中的蜂窝过滤器捕集PM，在PM沉积了规定量时，通过 加热过滤器使PM燃烧分解的方法等除去。但是，PM的燃烧温度高达550~650°C，因此，存在 装置变得大型并且用于加热的能量成本高这样的问题。
[0004] 为了以更低温使PM燃烧，使用载持有催化剂的蜂窝过滤器。作为这样的催化剂已 知有铂系催化剂。铂系催化剂将一氧化氮氧化，利用所得到的二氧化氮的氧化能力使PM燃 烧除去。但是，铂的生产量极少，存在需求供给平衡和价格大幅变动的风险。为此，在专利文 献1中，提出了碱金属的硅酸盐、铝酸盐和锆酸盐作为由于碱金属高的催化活性能够使PM在 低温燃烧的催化剂。
[0005] NOx通过使用SCR催化剂的方法等除去。例如，通过在配置于排气系统的蜂窝过滤 器载持沸石系催化剂，向其注入由尿素等的氨前体物质得到的还原剂或氨自身，NOx如反应 式(1)~(3)所示还原为氮。作为这样的方法，专利文献2中有提出。
[0006] 4NH3+4NO+〇2^4N2+6H20 (1)
[0007] 2NH3+NO+N〇2^2N2+3H20 (2)
[0008] 8NH3+6N〇2^7N2+12H20 (3)
[0009] 为了除去PM和NOx，以在组合上述系统得到的装置、例如除去PM的装置的下游配置 除去NOx的装置的方式，作为分别独立的装置配置于排气的流路中。但是，由于市场上小型 化的需求，希望为使除去PM的装置和除去NOx的装置一体化的装置。
[0010]现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1:日本特开平10-118490号公报
[0013] 专利文献2:日本特表2010-524677号公报
【发明内容】
[0014] 发明所要解决的课题
[0015] 如果使用于将PM燃烧除去的碱金属系催化剂和SCR催化剂共存，则碱金属系催化 剂中所含的碱金属离子与SCR催化剂反应，存在损害作为SCR催化剂的功能的问题。
[0016] 本发明的目的在于提供一种排气净化过滤器和具备该过滤器的排气净化装置，该 排气净化过滤器中，即使共存有使排气中所含的PM燃烧的催化剂和将氮氧化物还原为氮的 SCR催化剂，也不损害SCR催化剂的催化功能。
[0017] 用于解决课题的方法
[0018] 本发明提供以下的排气净化过滤器和排气净化装置。
[0019] 项1 一种排气净化过滤器，具备:含有选自碱金属中的1种或2种以上的元素和选自 Zr、Si、Al及Ti中的1种或2种以上的元素的氧化物，以及二氧化硅/氧化铝比为15以上的沸 石。
[0020] 项2如项1所述的排气净化过滤器，其中，含有上述氧化物作为使排气中所含的颗 粒状物质燃烧的催化剂，含有上述沸石作为将氮氧化物还原为氮的催化剂。
[0021] 项3如项1或2所述的排气净化过滤器，其中，上述氧化物为A2xZrxSiY03x +2Y、 AxAlxSiY〇2x+2Y、A2xTixSiY〇3x+2Y、A2xTiY〇x+2Y、A2xZrY〇x+2Y 或 AxA1yOx/2+3y/2(各式中，A表不 1 种或 2 种 以上的碱金属，X表示满足I < X < 2的正实数，Y表示满足I < Y < 6的正实数。）所示的化合物 中的1种或2种以上。
[0022] 项4如项1~3中任一项所述的排气净化过滤器，其中，上述沸石为选自丝光 (111(^(1611；^6)型沸石、八面(€31^38；^6)型沸石、4型沸石、1^型沸石、0沸石和231-5型沸石中 的1种或2种以上。
[0023] 项5如项1~4中任一项所述的排气净化过滤器，其中，上述沸石含有过渡金属。
[0024] 项6如项1~5中任一项所述的排气净化过滤器，其中，上述氧化物和上述沸石载持 于载体。
[0025] 项7如项6所述的排气净化过滤器，其中，上述载体为蜂窝过滤器。
[0026] 项8-种排气净化装置，其具备项1~7中任一项所述的排气净化过滤器。
[0027]发明的效果
[0028]根据本发明，能够以低温使捕集的PM燃烧，并且能够将NOx还原除去。
【具体实施方式】
[0029]以下，对实施本发明的优选实施方式的一例进行说明。但是，下述的实施方式仅用 于例示。本发明不受下述实施方式任何限定。
[0030] (氧化物）
[0031] 本发明中所使用的氧化物特征在于，含有选自碱金属中的1种或2种以上的元素和 选自Zr、Si、Al和Ti中的1种或2种以上的元素。可以认为，根据该构成，利用碱金属高的催化 活性，能够使从内燃机等排出的PM以低温燃烧，并且抑制碱金属的溶出。
[0032]优选的实施方式的本发明中所使用的氧化物，更具体而言，能够以A2xZrxSiY0 3x+2Y、 AxAlxSiY〇2x+2Y、A2xTixSiY〇3x+2Y、A2xTiY〇x+2Y、A2xZrY〇x+2Y、AxAlY〇x/2+3Y/2 等通式表不。式中，A表不 碱金属，X表示满足I 2的正实数，Y满足I SYS 6的正实数。更优选Y为满足I SYS 4的正 实数。作为碱金属，有1^、他、1(、1^工8、？6其中，从经济上有利的观点考虑，优选1^、似、1(、 Cs0
[0033]作为A2xZrxSi γ03χ+2γ，例如，能够例示Li2ZrSiO5、Na 2ZrSi05、Na4Zr2Si3012、 Na2ZrSi2〇7、Na2ZrSi3〇9、K2ZrSi〇5、K2ZrSi2〇7、K2ZrSi3〇9、Cs4Zr2Si3〇i2、Cs2ZrSi2〇7、Cs2ZrSi3〇9 等。
[0034] 作为AxAlxSiY〇2x+2Y，例如，能够例示LiAlSi〇4、LiAlSi2〇6、LiAlSi 3〇8、NaAlSi〇4、 NaAlSi2〇6、NaAlSi3〇8、KAlSi〇4、KAlSi2〇6、KAlSi3〇8#。
[0035] 作为 A2xTixSiY〇3x+2Y，例如，能够例示 Li2TiSi05、Li2TiSi2〇7、Li 2TiSi309、Na2TiSi05、 Na2TiSi2〇7、Na2TiSi3〇9、K2TiSi〇5、K2TiSi2〇7、K2TiSi3〇9#。
[0036] 作为 A2xTiY〇x+2Y，例如，能够例示 Na2TiO3 Ja2Ti2OhNa2Ti4OhNa2Ti 6O1LNa2Ti8Om K2Ti〇3、K2Ti2〇5、K2Ti4〇9、K2Ti6〇13、K 2Ti8〇17#。
[0037] 作为A2xZrY〇x+2Y，例如，能够例示 Na2Zr〇3、K2Zr〇3等。
[0038] 作为AxA1y0x/2+3Y/2,例如，能够例不似厶1〇2、他厶15〇8、1(厶1〇2、1^15〇8等。
[0039] 优选本发明中所使用的氧化物为A2xZrxSiY〇3x+2Y、AxAlxSiY〇2x+2Y、A2xTixSiY〇3x+2Y、 Α2χΤ?υ0χ+2Υ〇
[0040] 本发明中所使用的氧化物能够在不损害其优异特性的范围内含有其它元素。例 如，能够例示?6、&1、恥、〇6、〇3、]\%、3广83、￥、]\111、？、1^、3111等。其它元素的含有比例优选为0.1 ~30.0摩尔％的范围。
[0041 ]本发明中所使用的氧化物的制造方法没有特别限定，例如，能够根据目标化合物 的组成从碱金属盐、锆源、硅源、铝源、钛源中适当选择作为原料，通过将这些原料混合烧制 来制造。烧制温度优选为700~1300°C的范围，更优选为800~1200°C的范围。
[0042]作为碱金属盐，有碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物、乙酸盐等有机酸盐、硫酸 盐、硝酸盐等，优选碳酸盐。
[0043] 作为锆源，只要是含有锆元素、不抑制通过烧制的氧化物的生成的原材料即可，没 有特别限定，例如，有通过在空气中烧制得到氧化锆的化合物等。作为这样的化合物，例如， 可以列举氧化锆、碳酸锆水合物、硫酸锆水合物等，优选氧化锆。
[0044] 作为硅源，只要是含有硅元素、不抑制通过烧制的氧化物的生成的原材料即可，没 有特别限定，例如，有通过在空气中烧