JP2019118857A - 排ガス浄化触媒 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、排ガス浄化性能が確保され、且つ圧損上昇が抑制された排ガス浄化触媒を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、ウォールフロー構造の基材の多孔質のフィルタ壁に、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材及び触媒金属を含む触媒材料がコートされている排ガス浄化触媒であって、前記触媒材料がコートされたフィルタ壁について、Ｘ線ＣＴにより計測した３次元形状データから３次元モデルを構築し、フィルタ壁を物理的に干渉せず通過することのできる最大径の球の軌跡を、距離が最短となるように抽出し、軌跡が重複することなく繰り返し経路探索することで求め、そこから連通孔径４μｍ以上となっている連通孔の単位面積当たりの密度を求めたとき、フィルタ壁内の連通孔径４μｍ以上の連通孔の単位面積当たりの密度が１００本／ｍｍ２〜１０００本／ｍｍ２である、排ガス浄化触媒に関する。【選択図】図５

Description

本発明は、排ガス浄化触媒に関し、より詳しくは排ガス浄化用フィルタ触媒に関する。

自動車等の内燃機関から排出される排ガスには、大気汚染の原因となる炭素を主成分とする粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）が含まれており、この粒子状物質は、フィルタを通すことで排ガスから捕集して除去することができる。このようなフィルタとしては、ウォールフロー構造のフィルタが広く用いられており、ディーゼルエンジン用のディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）や、ディーゼルエンジンよりは少ないものの一定量の粒子状物質を排ガスとともに排出するガソリンエンジン用のガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）等が開発されている。

例えば、特許文献１には、内燃機関の排ガスの浄化に用いられるセラミックフィルタにおいて、前記セラミックフィルタは、外周壁と、該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた多孔質の隔壁と、該隔壁により仕切られていると共に少なくとも部分的に両端面に貫通してなる複数のセルとを有し、前記セラミックフィルタの前記隔壁の断層面をＸ線ＣＴスキャンにより所定の間隔で撮影し、得られる各断層面において、複数の前記断層面に渡って存在し、且つ前記隔壁の一方の表面から他方の表面までを貫通する細孔を連通孔とし、各断層面毎に前記連通孔の数を測定し合計した連通孔数を算出し、単位体積当たりの前記連通孔数が７．５×１０⁴本／ｍｍ³以上であることを特徴とするセラミックフィルタが記載されている。

ここで、排ガスには、粒子状物質の他にも、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分が含まれており、これらの有害成分は、貴金属触媒等の触媒をフィルタにコートすることによって排ガスから除去することができる。特許文献１に記載されるフィルタには、このような触媒がコートされておらず、排ガス浄化性能を向上させるために触媒をコートすると、隔壁内のガス流路が閉塞するか又は内径が小さくなり、隔壁のガス透過性が悪化するため、圧損が上昇する。

また、特許文献２には、セラミック多孔体からなるフィルタ基材に、平均粒径が０．８μｍ以下である粉末を含む、触媒コート層を形成するためのスラリーを、フィルタ基材１Ｌ当たり６０〜１４０ｇのコート量でコートして、平均開口率が、式：−０．１２ｘ＋２２．９０（ｘはコート量（ｇ／フィルタ基材１Ｌ）である。）により算出される値以上となるフィルタ触媒を製造する方法が記載されている。

特許文献２では、基材のフィルタ壁の平均開口率を前記の式から算出されるある値以上とすることで圧損上昇を抑制するとしているが、フィルタ壁の平均開口率はその表面の形状によって決まるため、同じ平均開口率を有していても、フィルタ壁内部の排ガス流路が閉塞するか又は内径が小さい場合、ガス透過性が低くなってしまい、圧損上昇を抑制する観点からは改善の余地があった。

特開２０１０−１３８７７０号公報 特開２０１７−１４０６０２号公報

前記のように、従来の触媒がコートされたフィルタ触媒には、排ガス浄化性能を確保しつつ、出力低下につながる圧損上昇を抑制するという点において改善の余地があった。それ故、本発明は、排ガス浄化性能が確保され、且つ圧損上昇が抑制された排ガス浄化触媒を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題を解決するための手段を種々検討した結果、触媒材料がコートされたフィルタ壁内の連通孔径４μｍ以上の連通孔密度を所定の範囲とすることで、排ガス浄化性能を確保しつつ圧損上昇を抑制できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）ウォールフロー構造の基材の多孔質のフィルタ壁に、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材及び触媒金属を含む触媒材料がコートされている排ガス浄化触媒であって、
前記触媒材料がコートされたフィルタ壁について、Ｘ線ＣＴにより計測した３次元形状データから３次元モデルを構築し、フィルタ壁を物理的に干渉せず通過することのできる最大径の球の軌跡を、距離が最短となるように抽出し、軌跡が重複することなく繰り返し経路探索することで求め、そこから連通孔径４μｍ以上となっている連通孔の単位面積当たりの密度を求めたとき、フィルタ壁内の連通孔径４μｍ以上の連通孔の単位面積当たりの密度が１００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２である、排ガス浄化触媒。
（２）前記触媒材料のコート量が、基材容量に対して３０ｇ／Ｌ〜２００ｇ／Ｌである、前記（１）に記載の排ガス浄化触媒。

本発明により、排ガス浄化性能が確保され、且つ圧損上昇が抑制された排ガス浄化触媒を提供することが可能となる。

図１は、本発明の排ガス浄化触媒の一実施形態を模式的に示す斜視図である。 図２は、本発明の排ガス浄化触媒の一実施形態について、軸方向に切断した断面の一部を拡大した模式図である。 図３は、連通孔密度の測定方法の概略を示す図である。 図４は、本発明の排ガス浄化触媒の一実施形態について得られた、２値化処理を行ったスライス画像の一例を示す図である。 図５は、実施例１−７及び比較例１−７のフィルタ触媒について、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度と圧損上昇率の関係を示す図である。 図６は、実施例１、２、７及び比較例１、６のフィルタ触媒について、コート量とＣｍａｘの関係を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

本発明の排ガス浄化触媒は、フィルタ基材に触媒材料がコートされたフィルタ触媒であり、内燃機関の排気通路に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する。より詳しくは、本発明の排ガス浄化触媒は、ウォールフロー構造の基材の多孔質のフィルタ壁に、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材及び触媒金属を含む触媒材料がコートされている。ウォールフロー構造とは、一方の端面から他方の端面まで軸方向に延びる複数のセルと、各セルを仕切るフィルタ壁（隔壁ともいう）とを有するハニカム構造を有し、ハニカム構造体のセルの一方の端部と他方の端部が、目封止部により交互に目封止された構造である。本発明の排ガス浄化触媒において、フィルタ壁は多孔質であり、内部に多数の細孔を有しており、細孔表面に触媒材料がコートされている。

本発明の排ガス浄化触媒の一実施形態を、図１及び図２に示す。図１は排ガス浄化触媒１０を模式的に示す斜視図であり、図２は排ガス浄化触媒１０を軸方向Ｘに切断した断面の一部を拡大した模式図である。排ガス浄化触媒１０において、基材１は、入口端面側の端部が開口し、出口端面側の端部が封止部５により目封じされた入側セル２と、該入側セル２に隣接し、出口端面側の端部が開口し、入口端面側の端部が封止部５により目封じされた出側セル３と、入側セル２と出側セル３とを仕切る多孔質のフィルタ壁４とを有する。図示していないが、フィルタ壁４の内部の細孔表面には触媒材料がコートされている。排ガス浄化触媒１０において、排ガスは、フィルタ壁４内をフィルタ壁４の一方の表面から他方の表面へと通過する。

基材の材質は、例えばコーディエライト、アルミニウムチタネート、ＳｉＣ、Ｓｉ結合ＳｉＣ及びムライトであり、コストの観点からコーディエライトが好ましい。

触媒材料のコート前の基材のフィルタ壁は、圧損抑制及び十分な強度の確保の観点から、通常４０％〜８０％、好ましくは５０％〜７０％の気孔率を有する。

触媒材料のコート前の基材のフィルタ壁の平均細孔径は、粒子状物質の捕集性能の観点から、通常５μｍ〜４０μｍ、好ましくは１５μｍ〜２５μｍである。

本発明の排ガス浄化触媒は、基材のフィルタ壁に触媒材料がコートされている。すなわち、本発明の排ガス浄化触媒は、基材のフィルタ壁内に触媒コート層が形成されている。触媒コート層は、１層でもよく、２層以上であってもよいが、好ましくは１層又は２層である。なお、触媒コート層は、全体が同じ構成である必要はなく、例えば、軸方向の所定の範囲毎に１層又は２層構造であってもよい。

触媒材料は、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材及び触媒金属を含む。

触媒金属としては、排ガス浄化触媒について従来公知の触媒貴金属を用いることができ、例えば白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）及びオスミウム（Ｏｓ）等の貴金属が好ましく、パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）がより好ましい。触媒金属は、１種のみを用いてもよいが、好ましくは２種以上の組み合わせを用いる。触媒金属の組み合わせとしては、Ｐｄ及びＲｈの組み合わせが好ましい。この場合、各触媒金属は別々の層に含まれることが好ましい。

触媒金属は、好ましくは担体に担持されている。触媒金属を担持する担体としては、特に限定されずに、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ジルコニア：ＺｒＯ_２）、酸化ケイ素（シリカ：ＳｉＯ_２）及びこれらの酸化物を主成分とした複合酸化物を挙げることができるが、酸化アルミニウムが好ましい。

ＯＳＣ材は、酸素吸蔵能（ＯＳＣ：Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ）を有する無機材料であり、リーン排ガスが供給された際に酸素を吸蔵し、リッチ排ガスが供給された際に吸蔵した酸素を放出し、排ガス中の酸素濃度の変動に対して排ガス浄化性能を高めることができる。ＯＳＣ材としては、例えば、酸化セリウム（セリア：ＣｅＯ_２）や該セリアを含む複合酸化物（例えば、セリア−ジルコニア複合酸化物（ＣＺ又はＺＣ複合酸化物））等が挙げられる。前記のＯＳＣ材の中でも、高い酸素吸蔵能を有しており、且つ、比較的安価であるため、セリア−ジルコニア複合酸化物を用いることが好ましい。ＯＳＣ材は、触媒金属を担持しない形態で用いることが好ましい。

本発明の排ガス浄化触媒は、フィルタ壁についてＸ線ＣＴにより計測して求めた、フィルタ壁内の連通孔径４μｍ以上の連通孔の単位面積当たりの密度（すなわち、連通孔径４μｍ以上の連通孔の単位面積当たりの本数、以下、連通孔密度とも記載する）が、１００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２であり、好ましくは２００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２であり、より好ましくは５００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２である。フィルタ壁内の連通孔径４μｍ以上の太い連通孔の密度が１００本／ｍｍ^２以上であると、十分に低い圧損を確保しつつ有意に高い排ガス浄化性能及びＯＳＣ性能を有する。一方、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度が１０００本／ｍｍ^２以下であると、十分に高い排ガス浄化性能及びＯＳＣ性能を確保しつつ有意に低い圧損を有する。したがって、本発明の排ガス浄化触媒は、フィルタ壁内の連通孔径４μｍ以上の連通孔密度を１００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２とすることにより、排ガス浄化性能と粒子捕集性能を確保しながら、圧損上昇を抑制することができる。なお、触媒材料をコートする前の基材のフィルタ壁における連通孔径４μｍ以上の連通孔密度は、通常１５００本／ｍｍ^２〜２５００本／ｍｍ^２であるが、触媒材料のコートにより、フィルタ壁内の連通孔が閉塞するか又は内径が小さくなるため、触媒材料のコート後には、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度は低下する。

本発明において、連通孔とは、フィルタ壁内を軸方向に対し垂直方向に貫通する細孔をいい、すなわちフィルタ壁の一方の表面から他方の表面までを貫通する細孔をいう。連通孔の形状は、特に限定されずに、例えば内部に分岐点を有さずにフィルタ壁内を貫通するものであってもよく、また、内部に分岐点を有し、フィルタ壁の一方又は両方の面において２つ以上の開口を有するものであってもよい。

本発明において、フィルタ壁内の連通孔径４μｍ以上の連通孔密度は、触媒材料がコートされたフィルタ壁について、Ｘ線ＣＴにより計測した３次元形状データから３次元モデルを構築し、フィルタ壁を物理的に干渉せず通過することのできる最大径の球の軌跡を、距離が最短となるように抽出し、軌跡が重複することなく繰り返し経路探索することで求め、そこから連通孔径４μｍ以上となっている連通孔の本数を単位面積当たりの値として求めることで決定できる。

連通孔密度の測定方法の概略を図３に示す。図３に示すように、まず、排ガス浄化触媒の任意の箇所（例えば軸方向の中央）のフィルタ壁をサンプリングして得た測定サンプルをＸ線ＣＴにより計測し、スライス画像を得る。測定サンプルは、例えば５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの大きさである。図４に、２値化処理を行ったスライス画像の一例を示す。図４において、黒色部分は触媒材料及び基材であり、白色部分は空隙である。Ｘ線ＣＴは、例えば解像度０．５μｍ〜２μｍ／ｐｉｘｅｌにて計測する。

続いて、測定サンプルをＸ線ＣＴにより計測して得られたスライス画像（３次元形状データ）から３次元モデルを構築する。ここで、構築された３次元モデルは、フィルタ壁の一方の表面から他方の表面までに相当するものである。続いて、構築された３次元モデルにおいて、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度を求める。この連通孔密度は、例えばＭａｔｈ２Ｍａｒｋｅｔ社製のソフト「ＧｅｏＤｉｃｔ」のＰｏｌｏＤｉｃｔ−ＰｅｒｃｏｌａｔｉｏｎＰａｔｈ機能を用いて、フィルタ壁を物理的に干渉せず通過することのできる最大径の球（真球）の軌跡を、距離が最短となるように抽出し、軌跡が重複することなく繰り返し経路探索することで求め、そこから連通孔径４μｍ以上となっている連通孔の本数を単位面積当たりの値として求めることで得られる。ここで、本発明の測定方法では、フィルタ壁を物理的に干渉せず通過することのできる最大径の球の軌跡を用いるため、連通孔径はこの最大径の球の直径に相当する。また、連通孔径が４μｍ以上であるとは、連通孔の横断面において、最も径が小さい部分の径が４μｍ以上であることを意味する。また、本発明の測定方法では、球の軌跡を抽出するところ、連通孔の横断面の形状は、例えば楕円形等、真円ではない場合がほとんどである。したがって、フィルタ壁を貫通する孔が見かけ上１本であったとしても、球がフィルタ壁を物理的に干渉せず通過することができる経路が他にある場合（ただし、交差することも含めて、その軌跡は重複することはない）、連通孔の本数は２本以上としてカウントされる。

フィルタ壁への触媒材料のコート量は、好ましくは基材容量当たり３０ｇ／Ｌ〜２００ｇ／Ｌであり、より好ましくは４５ｇ/Ｌ〜１００ｇ/Ｌである。コート量が３０ｇ/Ｌ以上であると、十分な排ガス浄化性能及び酸素吸蔵量を確保しつつ圧損が有意に低くなり、２００ｇ/Ｌ以下であると十分に低い圧損を確保しつつ排ガス浄化性能及び酸素吸蔵量が有意に高くなる。

本発明の排ガス浄化触媒は、例えば、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材及び触媒金属を含む触媒材料のスラリーを基材のフィルタ壁にコートし、これを乾燥及び焼成することにより製造できる。すなわち、本発明の排ガス浄化触媒の製造方法は、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材及び触媒金属を含む触媒材料のスラリーを基材のフィルタ壁にコートして、該触媒材料がフィルタ壁にコートされた排ガス浄化触媒を得る工程と、触媒材料がフィルタ壁にコートされた排ガス浄化触媒を乾燥及び焼成する工程とを含む。

触媒材料のスラリーは、場合によって担体に担持した触媒金属と、ＯＳＣ材とを水等の溶媒に分散させることで得られる。触媒金属、担体及びＯＳＣ材は、粉末の形態で用いることが好ましい。触媒材料のスラリーは、用いる触媒金属の数に応じて、１種を用いてもよく、又は異なる触媒金属を含む２種以上を用いてもよいが、第１触媒コート層及び第２触媒コート層を形成するための２種のスラリーを用いることが好ましい。好ましい実施形態において、スラリーとして、場合によって担体に担持されたロジウム（Ｒｈ）及びＯＳＣ材を含む、第１触媒コート層を形成するための第１スラリーと、場合によって担体に担持されたパラジウム（Ｐｄ）及びＯＳＣ材を含む、第２触媒コート層を形成するための第２スラリーとを用いる。一実施形態において、スラリーとして、場合によって酸化アルミニウムに担持されたＲｈ及びＣＺ複合酸化物を含む、第１触媒コート層を形成するための第１スラリーと、場合によって酸化アルミニウムに担持されたＰｄ及びＣＺ複合酸化物を含む、第２触媒コート層を形成するための第２スラリーとを用いる。触媒金属は、担体粉末に予め担持しておいてもよいし、触媒材料をコートし、乾燥及び焼成した後、形成された触媒コート層に吸水担持法あるいは吸着担持法など公知の担持法で担持してもよい。

触媒材料のスラリーは、好ましくはスラリー中の粉末の平均粒径が、０．１μｍ〜２０μｍであり、より好ましくは０．５μｍ〜７μｍである。本発明において、平均粒径とは、レーザー回折散乱法により測定した５０％累積粒子径の値（Ｄ５０径）をいう。スラリー中の粉末の粒径は、例えば、スラリー成分と溶媒（例えば水）とを混合して粉砕処理（例えば湿式粉砕）することで調整できる。

スラリーのフィルタ壁へのコートは、例えば、スラリーをフィルタ壁に付与コート（スラリーを減圧して吸引コート又はエアーブローにより吹き付けコート）により行うことができる。例えば、流入側セルにスラリーを充填した後に、流出側セルから吸引する方法でコートするウォッシュコート法にて行うことができる。

触媒材料のスラリーは、所定のコート幅（軸方向における、フィルタ壁全長に対するコート幅(％)）で基材のフィルタ壁にコートする。好ましい実施形態において、第１の触媒スラリー及び第２の触媒スラリーを用いる場合、例えば第１の触媒スラリーを入口側から５０％〜１００％、好ましくは６５％〜１００％のコート幅でコートし、第２の触媒スラリーを出口側から５０％〜１００％、好ましくは６５％〜１００％のコート幅でコートする。

続いて、触媒材料がフィルタ壁にコートされた排ガス浄化触媒を乾燥及び焼成する。

本発明の排ガス浄化触媒の製造方法は、好ましくは、触媒材料がコートされたフィルタ壁について前記の連通孔密度を測定し、連通孔径４μｍ以上の連通孔の単位面積当たりの密度が１００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２であるものを合格品とする工程をさらに含む。したがって、好ましい実施形態において、本発明の排ガス浄化触媒の製造方法は、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材及び触媒金属を含む触媒材料のスラリーを基材のフィルタ壁にコートして、該触媒材料がフィルタ壁にコートされた排ガス浄化触媒を得る工程と、触媒材料がフィルタ壁にコートされた排ガス浄化触媒を乾燥及び焼成する工程と、乾燥及び焼成した排ガス浄化触媒の触媒材料がコートされたフィルタ壁について、Ｘ線ＣＴにより計測した３次元形状データから３次元モデルを構築し、フィルタ壁を物理的に干渉せず通過することのできる最大径の球の軌跡を、距離が最短となるように抽出し、軌跡が重複することなく繰り返し経路探索することで求め、そこから連通孔径４μｍ以上となっている連通孔の単位面積当たりの密度を求め、フィルタ壁内の連通孔径４μｍ以上の連通孔の単位面積当たりの密度が１００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２であるものを合格品とする工程とを含む。なお、排ガス浄化触媒について前記の通り、フィルタ壁内の連通孔径４μｍ以上の連通孔の単位面積当たりの密度は、好ましくは２００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２であり、より好ましくは５００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２である。

連通孔密度の測定工程では、触媒材料がコートされたフィルタ壁について、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度を測定し、これが１００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２である排ガス浄化触媒を合格品とする。ここで、製造した全ての触媒についてその連通孔密度を測定する必要はなく、代表サンプルとして一部を無作為に抽出して測定すればよい。例えば製造ロット毎に測定してもよく、すなわち、製造ロットのうちの少なくとも１つについて連通孔密度を測定すればよい。さらに、実質的に同じ製造方法で製造した触媒であれば同程度の連通孔径４μｍ以上の連通孔密度を有しているとみなしても構わない。

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１−７及び比較例１−７
基材として、セル数３００ｃｐｓｉ（ｃｅｌｌｓ ｐｅｒ ｓｑｕａｒｅ ｉｎｃｈ）、容量１．３Ｌ、全長１２２ｍｍ、直径１１８ｍｍφ、フィルタ壁の平均細孔径２０μｍ、フィルタ壁の気孔率６５％のコーディエライト製のウォールフロー構造のハニカム基材を用いた。

ロジウム（Ｒｈ）水溶液と酸化アルミニウム（γ−Ａｌ_２Ｏ_３）粉末と純水とを、Ｒｈとγ−Ａｌ_２Ｏ_３の質量比が１：１００になるように混合して撹拌し、混合液を乾燥し、５００℃で１時間焼成して、Ｒｈがγ−Ａｌ_２Ｏ_３に担持されたＲｈ担持粉末を作製した。次に、得られたＲｈ担持粉末と、セリア−ジルコニア複合酸化物（ＣｅＯ_２／ＺｒＯ_２＝３０／７０）を２：３の質量比で純水中に含む第１スラリーを調製した。

パラジウム（Ｐｄ）水溶液と酸化アルミニウム（γ−Ａｌ_２Ｏ_３）粉末と純水とを、Ｐｄとγ−Ａｌ_２Ｏ_３の質量比が３：１００になるように混合して撹拌し、混合液を乾燥し、５００℃で１時間焼成して、Ｐｄがγ−Ａｌ_２Ｏ_３に担持されたＰｄ担持粉末を作製した。次に、得られたＰｄ担持粉末とセリア−ジルコニア複合酸化物（ＣｅＯ_２／ＺｒＯ_２＝３０／７０）を２：３の質量比で純水中に含む第２スラリーを調製した。

表１に示す所定のコート量及びフィルタ壁内コート幅（軸方向における、フィルタ壁全長に対するコート幅(％)）になるように、第１スラリーを基材の入口側から、第２スラリーを基材の出口側からウォッシュコートによりフィルタ壁にコートし、その後、１５０℃で１時間乾燥し、５００℃で１時間焼成することでフィルタ触媒を作製した。なお、比較例７は基材である。

評価
実施例１−７及び比較例１−７のフィルタ触媒について、連通孔密度、圧損及び酸素吸蔵能を評価した。評価は以下のようにして行った。

連通孔密度
フィルタ触媒の軸方向中央のフィルタ壁を５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍのサイズでサンプリングし、これを測定サンプルとした。この測定サンプルについて、Ｘ線ＣＴ計測（ＺＥＩＳＳ製のＸｒａｄｉａ ４１０ Ｖｅｒｓａ）を行い、Ｘ線ＣＴ計測により得られたスライス画像を、Ｍａｔｈ２Ｍａｒｋｅｔ社製のソフト「ＧｅｏＤｉｃｔ」のＰｏｌｏＤｉｃｔ−ＰｅｒｃｏｌａｔｉｏｎＰａｔｈ機能を用いて、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度（単位面積当たりの本数）を求めた。Ｘ線ＣＴは、解像度（２μｍ／ｐｉｘｅｌ）にて計測した。

圧損
圧力測定器を用い、フィルタ触媒に室温の大気を流速７ｍ^３／分で流通させた際の差圧を測定して圧損とし、触媒材料のコートによる圧損上昇率を、コート前の基材の圧損値に対するコート後の圧損値の上昇率として求めた。
圧損上昇率（％）＝（コート後の圧損−コート前の圧損）／コート前の圧損

酸素吸蔵能
２ＡＲ−ＦＥエンジン（トヨタ自動車社製）にフィルタ触媒を装着し、吸入空気量（Ｇａ）１０ｇ／秒の条件で、１４．１と１５．１を目標に空燃比（Ａ／Ｆ）のフィードバック制御を行った。ストイキ点とＡ／Ｆセンサ出力の差分より、酸素の過不足を以下の式から算出し、最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）を酸素吸蔵能として評価した。
Ｃｍａｘ（ｇ）＝０．２３×ΔＡ／Ｆ×噴射燃料量

実施例１−７及び比較例１−７のフィルタ触媒について、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度、圧損上昇率及び最大酸素吸蔵量の結果を表１に示す。また、図５に、実施例１−７及び比較例１−７のフィルタ触媒について、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度と圧損上昇率の関係を示し、図６に、実施例１、２、７及び比較例１、６のフィルタ触媒について、コート量とＣｍａｘの関係を示す。なお、図６では、各フィルタ触媒のＣｍａｘは、実施例１を基準にした際の相対値（％）として示している。

表１及び図５より、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度が高い（連通孔径４μｍ以上の連通孔の単位面積当たりの本数が多い）と、圧損が低い傾向があった。そして、表１、図５及び図６より、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度が１００本／ｍｍ^２未満であると、触媒材料のコートによりフィルタ壁内の細孔が閉塞するか又は内径が小さくなるため、急激に圧損が上昇し、一方、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度が１０００本／ｍｍ^２超であると、圧損は低いものの、触媒材料のコート量が十分でないため、酸素吸蔵能が低く、よって排ガス浄化性能が低かった。したがって、連通孔径４μｍ以上の連通孔密度が１００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２の範囲において、圧損と、排ガス浄化性能及び酸素吸蔵能とを両立できる。また、表１及び図６より、触媒材料のコート量が４５ｇ／Ｌ以上であると酸素吸蔵能が十分に高くなり、また、高い酸素吸蔵能及び低い圧損という観点から、コート量は４５ｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌであることがより好ましい。

１０：排ガス浄化触媒
１：基材
２：入側セル
３：出側セル
４：フィルタ壁
５：封止部

Claims (2)

1. ウォールフロー構造の基材の多孔質のフィルタ壁に、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材及び触媒金属を含む触媒材料がコートされている排ガス浄化触媒であって、
   前記触媒材料がコートされたフィルタ壁について、Ｘ線ＣＴにより計測した３次元形状データから３次元モデルを構築し、フィルタ壁を物理的に干渉せず通過することのできる最大径の球の軌跡を、距離が最短となるように抽出し、軌跡が重複することなく繰り返し経路探索することで求め、そこから連通孔径４μｍ以上となっている連通孔の単位面積当たりの密度を求めたとき、フィルタ壁内の連通孔径４μｍ以上の連通孔の単位面積当たりの密度が１００本／ｍｍ^２〜１０００本／ｍｍ^２である、排ガス浄化触媒。
2. 前記触媒材料のコート量が、基材容量に対して３０ｇ／Ｌ〜２００ｇ／Ｌである、請求項１に記載の排ガス浄化触媒。