パティキュレートの高効率除去を可能にするディーゼル用触媒システムの開発

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本研究は,高効率にパティキュレートを除去するディーゼル用触媒システムの開発の為に,高活性なPM酸化触媒の探索と触媒とPMの接触状態の影響の解明を研究課題としている.本年度は(1)実用条件に近い触媒とPMの接触条件で高活性を示す触媒の探索,及び(2)La-K-Mn系ペロブスカイトの実用条件下での燃焼特性向上に注力した.(1)実用条件下での高活性触媒の探索:近年Ag担持触媒,La-K-Mn系ペロブスカイト(La_<0.8>K_<0.2>MnO_3;LKM82)等がPM酸化に対し高性能であることが報告されている.そこで、実用条件を模擬した触媒/PMの接触条件で,各触媒のPM燃焼特性を熱重量分析(TG)よって比較し,その反応の活性化エネルギー(ΔE)の転化率依存性と合わせて評価した.その結果,Ag担持触媒は着火活性に優れるが触媒上で直接燃焼できるPM量が少ないこと,LKM82は着火活性はAgに劣るが触媒上で燃焼できるPM量が多く総合的には高い燃焼特性を示すことが明らかとなった.(2)触媒被覆方法の確立:LKM82の更なる燃焼特性向上のため,様々な調製条件で同触媒を調製し,触媒の比表面積(Sa),触媒表面のK濃度(C(K))を変化させた.(Sa=1〜17m^2g^<-1>,C(K)=3〜22mol%)また,調製時に有機酸を添加することで直径200nm程度の細孔が形成された.TGによって燃焼特性を評価した結果,PM燃焼特性はSaとC(K)の増加に伴って低下し,特にPM燃焼に有効に利用できる実効表面K量に相当する"SaとC(K)の積"と良好な相関を示した,更に,直径200nmの細孔を有する触媒がより高特性を示した.触媒の比表面積,表面K濃度の増加,モルフォロジーの制御(細孔の形成)によってより多くのPMが触媒表面の活性サイトに直接接触して燃焼されたことから,これら三因子が燃焼特性の制御因子であることを明らかにした.