(57)【要約】  本発明に係る排ガス浄化用触媒１００は、入側セル１２と出側セル１４と多孔質な隔壁１６とを有するウォールフロー構造の基材１０と、隔壁１６の全体厚みＴｗの４０％以上６０％以下の厚みＴ１で、隔壁１６の内部に形成されている第１触媒層２０と、隔壁１６の厚み方向の全域に亘って、隔壁１６の内部に形成されている第２触媒層３０とを備える。
2019078096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置されて該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒であって、
排ガス流入側の端部のみが開口した入側セルと、排ガス流出側の端部のみが開口した出側セルと、前記入側セルと前記出側セルとを仕切る多孔質な隔壁と、を有するウォールフロー構造の基材と、
前記隔壁の内部であって少なくとも前記入側セルと接する領域に、前記排ガス流入側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成されている第１触媒層と、
前記隔壁の内部であって少なくとも前記出側セルと接する領域に、前記排ガス流出側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成されている第２触媒層と、
を備え、
前記延伸方向と直交する厚み方向において、前記隔壁の全体厚みをＴｗとしたときに、
前記第１触媒層は、前記Ｔｗの４０％以上６０％以下の厚みＴ１で、前記隔壁の内部に形成されており、
前記第２触媒層は、前記隔壁の厚み方向の全域に亘って、前記隔壁の内部に形成されている、排ガス浄化用触媒。
【請求項２】
前記延伸方向において、前記第１触媒層の長さＬ１が、前記隔壁の全長Ｌｗの５０％以上９０％以下である、
請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項３】
前記延伸方向において、前記第２触媒層の長さＬ２が、前記隔壁の全長Ｌｗの２０％以上８０％以下である、
請求項１または２に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項４】
前記延伸方向において、前記第１触媒層の長さをＬ１とし、前記第２触媒層の長さをＬ２とし、前記隔壁の全長をＬｗとしたとき、前記Ｌｗと前記Ｌ１と前記Ｌ２とが、次式：Ｌｗ＜（Ｌ１＋Ｌ２）＜２Ｌｗ；を満たし、前記第１触媒層と前記第２触媒層とが前記延伸方向に一部重なり合っている、
請求項１〜３の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項５】
前記第１触媒層は、貴金属としてロジウム（Ｒｈ）を含み、
前記第２触媒層は、貴金属としてパラジウム（Ｐｄ）を含む、
請求項１〜４の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項６】
前記第２触媒層におけるＰｄの含有量に対する前記第１触媒層におけるＲｈの含有量の比（Ｒｈ／Ｐｄ）が、０．１以上２以下である、
請求項５に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項７】
前記内燃機関は、ガソリンエンジンである、
請求項１〜６の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。詳しくは、ウォールフロー構造の排ガス浄化用触媒に関する。
なお、本出願は２０１７年１０月１９日に出願された日本国特許出願２０１７−２０２９０３号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関から排出される排ガスには、炭素を主成分とする粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）などが含まれ、大気汚染の原因となることが知られている。そのため、粒子状物質の排出については、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分とともに、年々規制が強化されている。そこで、粒子状物質を排ガスから捕集して除去するための技術が提案されている。【０００３】
これに関連して、従来、内燃機関の排気通路内に設けられ、粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタが知られている。例えばガソリンエンジンは、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。このため、ガソリンエンジンの排気通路内には、ガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ：Gasoline Particulate Filter）が装着される場合がある。パティキュレートフィルタとしては、多孔質からなる多数のセルから構成され、多数のセルの入口と出口が交互に閉塞された、ウォールフロー構造のものが知られている。ウォールフロー構造のパティキュレートフィルタでは、入口から流入した排ガスが、セルを仕切る多孔質なセル隔壁を通過し、出口へと排出される。そして、排ガスが多孔質なセル隔壁を通過する間に、粒子状物質が隔壁の表面や内部に捕集される。また、近年ではさらなる浄化性能向上のために、パティキュレートフィルタに貴金属触媒を担持させることが検討されている。パティキュレートフィルタに貴金属触媒を担持させたフィルタ触媒に関する従来技術として、特許文献１、２が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特許出願公開２００９−８２９１５号公報
【特許文献２】日本国特許出願公開２００７−１８５５７１号公報
【発明の概要】
【０００５】
特許文献１には、パラジウム（Ｐｄ）を含んだＰｄ層を隔壁の内部に配置し、ロジウム（Ｒｈ）を含んだＲｈ層を隔壁の表面に積層したフィルタ触媒が記載されている。しかし、かかる技術では、Ｒｈ層が隔壁の外部に形成されている。このため、排ガスが隔壁を通過する際の流路抵抗が上昇して、圧力損失（以下、「圧損」とも称する。）が大きくなる。その結果、エンジン性能などに悪影響を与える虞がある。燃費の悪化やエンジンの故障などの弊害を防止する観点からは、圧損は出来るだけ低く抑えたい。また特許文献２には、白金（Ｐｔ）を含んだＰｔ層とロジウムを含んだＲｈ層とを隔壁内部に分離担持させたフィルタ触媒が記載されている。しかし、同公報のように触媒層を隔壁内部に工夫なく配置するだけでは、触媒の使用効率が悪くなったり圧損が上昇したりする場合があり、浄化性能の更なる向上を実現するには不十分である。
【０００６】
本発明は、かかる事案に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ウォールフロー構造のパティキュレートフィルタを備えた排ガス浄化用触媒において、圧損の低減と良好な浄化性能とを両立し得る排ガス浄化用触媒を提供することである。
【０００７】
本発明に係る排ガス浄化用触媒は、内燃機関の排気通路に配置されて該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒である。この排ガス浄化用触媒は、排ガス流入側の端部のみが開口した入側セルと、排ガス流出側の端部のみが開口した出側セルと、前記入側セルと前記出側セルとを仕切る多孔質な隔壁と、を有するウォールフロー構造の基材と、前記隔壁の内部であって少なくとも前記入側セルと接する領域に、前記排ガス流入側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成されている第１触媒層と、前記隔壁の内部であって少なくとも前記出側セルと接する領域に、前記排ガス流出側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成されている第２触媒層と、を備える。前記延伸方向と直交する厚み方向において、前記隔壁の全体厚みをＴｗとしたときに、前記第１触媒層は、前記Ｔｗの４０％以上６０％以下の厚みＴ１で、前記隔壁の内部に形成されている。また、前記第２触媒層は、前記隔壁の厚み方向の全域に亘って、前記隔壁の内部に形成されている。かかる構成の排ガス浄化用触媒によると、圧損の低減と優れた浄化性能とが高いレベルで両立される。
【０００８】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記延伸方向において、前記第１触媒層の長さＬ１が、前記隔壁の全長Ｌｗの５０％以上９０％以下である。このような第１触媒層の長さＬ１の範囲内であると、圧損の低減と優れた浄化性能とがより高いレベルで両立される。
【０００９】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記延伸方向において、前記第２触媒層の長さＬ２が、前記隔壁の全長Ｌｗの２０％以上８０％以下である。このような第２触媒層の長さＬ２の範囲内であると、圧損の低減と優れた浄化性能とがより高いレベルで両立される。
【００１０】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記延伸方向において、前記第１触媒層の長さをＬ１とし、前記第２触媒層の長さをＬ２とし、前記隔壁の全長をＬｗとしたとき、前記Ｌｗと前記Ｌ１と前記Ｌ２とが、次式：Ｌｗ＜（Ｌ１＋Ｌ２）＜２Ｌｗ；を満たし、前記第１触媒層と前記第２触媒層とが前記延伸方向に一部重なり合っている。このように第１触媒層と第２触媒層とが延伸方向に一部重なり合っていることで、上述した浄化性能向上効果がより好適に発揮される。
【００１１】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記第１触媒層は、貴金属としてロジウム（Ｒｈ）を含み、前記第２触媒層は、貴金属としてパラジウム（Ｐｄ）を含む。このようにすれば、第１触媒層においてＮＯｘの浄化が進行しやすくなる。このため、排ガスの浄化性能をさらに向上させることができる。
【００１２】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記第２触媒層におけるＰｄの含有量に対する前記第１触媒層におけるＲｈの含有量の比（Ｒｈ／Ｐｄ）が、０．１以上２以下である。このような含有量の比（Ｒｈ／Ｐｄ）の範囲内であると、上述した効果がより良く発揮される。
【００１３】
ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、前記内燃機関は、ガソリンエンジンである。ガソリンエンジンでは、排ガスの温度が比較的高温であり、隔壁内部にＰＭが堆積しにくい。そのため、内燃機関がガソリンエンジンである場合、上述した効果がより有効に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、一実施形態に係る排ガス浄化装置を模式的に示す図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る排ガス浄化用触媒のハニカム基材を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２のハニカム基材の端部を模式的に示す図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の隔壁近傍の断面構造を模式的に示す部分拡大図である。
【図５】図５は、第１触媒層の厚みＴ１とＮＯｘ浄化比率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、第１触媒層の厚みＴ１と圧損比率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、第１触媒層の長さＬ１とＮＯｘ浄化比率との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、第１触媒層の長さＬ１と圧損比率との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、第２触媒層の長さＬ２とＮＯｘ浄化比率との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、第２触媒層の長さＬ２と圧損比率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適ないくつかの実施形態を説明する。以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚みなど）は、実際の寸法関係を必ずしも反映するものではない。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えばパティキュレートフィルタの自動車における配置に関するような一般的事項）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１６】
先ず、図１を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置の構成について説明する。ここで開示される排ガス浄化装置１は、内燃機関の排気系に設けられている。図１は、内燃機関２と、内燃機関２の排気系に設けられた排ガス浄化装置１と、を模式的に示している。
【００１７】
内燃機関（エンジン）２には、酸素と燃料ガスとを含む混合気が供給される。内燃機関２は、この混合気を燃焼させ、燃焼エネルギーを力学的エネルギーに変換する。このときに燃焼された混合気は排ガスとなって排気系に排出される。本実施形態の内燃機関２は、自動車のガソリンエンジンを主体として構成されている。
【００１８】
エンジン２の排気系について説明する。エンジン２を排気系に連通させる排気ポート（図示せず）には、エキゾーストマニホールド３の一端が接続されている。エキゾーストマニホールド３の他端は、排ガスが流通する排気管４に接続されている。エキゾーストマニホールド３と排気管４とにより本実施形態の排気通路が形成されている。図中の矢印は排ガス流通方向を示している。
【００１９】
排ガス浄化装置１は、エンジン２の排気系に設けられている。排ガス浄化装置１は、触媒部５とフィルタ部６とエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７とを備える。排ガス浄化装置１は、エンジン２から排出される排ガスに含まれる有害成分（例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ））を浄化するとともに、排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。なお、排ガス浄化装置１は、例えばフィルタ部６の下流側に配置される下流側触媒部をさらに備えていてもよい。
【００２０】
ＥＣＵ７は、エンジン２と排ガス浄化装置１との間の制御を行うユニットである。ＥＣＵ７は、例えば一般的な制御装置と同様に、デジタルコンピュータなどの電子機器を構成要素として含んでいる。典型的には、ＥＣＵ７には入力ポートが設けられている。ＥＣＵ７は、入力ポートを介して、エンジン２や排ガス浄化装置１の各部位に設置されているセンサ（例えば圧力センサ８）と電気的に接続されている。これによって、各々のセンサで検知した情報が、入力ポートを経て電気信号としてＥＣＵ７に伝達される。また、ＥＣＵ７には出力ポートも設けられている。ＥＣＵ７は、出力ポートを介して、エンジン２および排ガス浄化装置１の各部位に電気的に接続されている。ＥＣＵ７は、制御信号を送信することによって、エンジン２および排ガス浄化装置１の各部位の稼働を制御している。
【００２１】
触媒部５は、排気ガス中に含まれる三元成分（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ）を浄化可能なものとして構成されている。触媒部５は、エンジン２に連通する排気管４に設けられている。具体的には、図１に示すように、排気管４の下流側に設けられている。触媒部５の種類は特に限定されない。触媒部５は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｄ）などの触媒金属が担持された触媒であってもよい。かかる触媒部５の具体的な構成は本発明を特徴付けるものではないため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２２】
フィルタ部６は、触媒部５の下流側に設けられている。フィルタ部６は、排ガス中に含まれる粒子状物質（以下、単に「ＰＭ」と称する）を捕集して除去可能なガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）を備えている。このパティキュレートフィルタは、後述する触媒金属を含む２つの触媒層を備えており、排ガス浄化用触媒として機能する。以下、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒（フィルタ触媒）を詳細に説明する。
【００２３】
＜排ガス浄化用触媒＞
ここに開示される排ガス浄化用触媒は、ウォールフロー構造の基材と、該基材の隔壁に設けられた２つの触媒層（第１触媒層および第２触媒層）とを備えている。図２は、基材１０の一例を示す模式図である。図３は、基材１０の排ガス流入側の端部１０ａを示す模式図である。図４は、基材１０の隔壁１６近傍の断面構造を模式的に示す部分拡大図である。
【００２４】
＜基材＞
図２〜図４に示すように、ウォールフロー構造の基材１０は、排ガス流入側の端部１０ａのみが開口した入側セル１２と、該入側セル１２に隣接し、排ガス流出側の端部１０ｂのみが開口した出側セル１４と、入側セル１２と出側セル１４とを仕切る多孔質な隔壁１６とを有する。
【００２５】
基材１０としては、従来のこの種の用途に用いられる種々の素材及び形態のものが使用可能である。例えば、コージェライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのセラミックスまたは合金（例えばステンレスなど）から形成された基材を好適に採用することができる。図２および図３に示す基材１０は、外形が円筒形状のハニカム基材（ハニカム構造体）である。ただし、基材１０の全体の形状（外形）については、円筒形状に代えて、楕円筒形状、多角筒形状を採用してもよい。基材１０の容量（セルの総体積）は、概ね０．１Ｌ以上、典型的には０．５Ｌ以上であり、概ね５Ｌ以下、典型的には３Ｌ以下、例えば２Ｌ以下であるとよい。基材１０の延伸方向の全長、すなわち、隔壁１６の延伸方向の全長Ｌｗは、典型的には１０ｍｍ〜５００ｍｍ、例えば５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度であるとよい。
【００２６】
入側セル１２は、排ガス流入側の端部１０ａのみが開口している。出側セル１４は、入側セル１２に隣接し、排ガス流出側の端部１０ｂのみが開口している。この実施形態では、入側セル１２は、排ガス流出側の端部１０ｂが封止部１２ａで目封じされている。出側セル１４は、排ガス流入側の端部１０ａが封止部１４ａで目封じされている。入側セル１２および出側セル１４は、排ガス浄化用触媒１００に供給される排ガスの流量や成分を考慮して、適当な形状および大きさに設定するとよい。例えば入側セル１２および出側セル１４の形状は、正方形、平行四辺形、長方形、台形などの矩形、三角形、その他の多角形（例えば、六角形、八角形）、円形など、種々の幾何学形状であってよい。
【００２７】
入側セル１２と出側セル１４との間には、隔壁１６が形成されている。この隔壁１６によって入側セル１２と出側セル１４とが仕切られている。隔壁１６は、排ガスが通過可能な多孔質構造である。隔壁１６の気孔率は特に限定されないが、概ね４０％〜７０％、例えば５０％〜７０％であり、好ましくは５５％〜６５％である。隔壁１６の気孔率が小さすぎると、圧損が上昇してしまうことがあり、一方、隔壁１６の気孔率が大きすぎると、フィルタ１００の機械的強度が低下傾向になるため、好ましくない。隔壁１６の厚みは特に限定されないが、概ね５０μｍ〜２０００μｍ、例えば１００μｍ〜８００μｍ程度であるとよい。このような隔壁の厚みの範囲内であると、ＰＭの捕集効率を損なうことなく圧損の上昇を抑制する効果が得られる。隔壁１６の平均細孔径は、ＰＭの捕集性能の向上や圧損抑制の観点から、通常は１μｍ〜６０μｍ程度、例えば１０μｍ〜４０μｍであるとよい。
【００２８】
＜触媒層＞
ここで開示される排ガス浄化用触媒１００は、図４に示すように、第１触媒層２０と第２触媒層３０とを備えている。第１触媒層２０は、隔壁１６の内部であって少なくとも入側セル１２と接する領域に形成されている。第１触媒層２０は、排ガス流入側の端部１０ａから隔壁１６の延伸方向に沿って形成されている。第２触媒層３０は、隔壁１６の内部であって少なくとも出側セル１４と接する領域に形成されている。第２触媒層３０は、排ガス流出側の端部１０ｂから隔壁１６の延伸方向に沿って形成されている。また、延伸方向と直交する厚み方向において、第１触媒層２０は、隔壁１６の全体厚みをＴｗとしたときに、Ｔｗの４０％以上６０％以下の厚みＴ１（すなわち、０．４ＴＷ≦Ｔ１≦０．６ＴＷ）で、隔壁１６の内部に形成されている。また、第２触媒層３０は、隔壁１６の厚み方向の全域に亘って、隔壁１６の内部に形成されている。
【００２９】
なお、本明細書において、「触媒層が隔壁の内部に配置されている」とは、触媒層が隔壁の外部（典型的には表面）ではなく、隔壁の内部に主として存在することをいう。より具体的には、例えば隔壁１６の断面を電子顕微鏡で観察したときの触媒層のコート量全体を１００％とする。このとき、隔壁１６の内部に存在するコート量分が、典型的には８０％以上、例えば８５％以上、好ましくは９０％以上、さらには９５％以上、特には実質的に１００％であることをいう。したがって、例えば隔壁１６の表面に触媒層を配置しようとした際に触媒層の一部が意図せずに隔壁の内部へ浸透するような場合とは明確に区別されるものである。
【００３０】
このように、厚み方向において、排ガス流入側に配置された第１触媒層２０の厚みＴ１を隔壁１６の厚みＴＷの４０％以上６０％以下とし、かつ、排ガス流出側に配置された第２触媒層３０を隔壁１６の全域に設けることにより、低圧損と優れた浄化性能とが高いレベルで両立される。このような効果が得られる理由としては、特に限定的に解釈されるものではないが、例えば以下のように考えられる。すなわち、排ガス浄化用触媒１００に流入した排ガスの多くは、入側セル１２内を進み、隔壁１６を通って端部１０ｂに向かって移動・拡散する。そのため、隔壁１６の入側セル１２に近い部分に、０．４ＴＷ≦Ｔ１≦０．６ＴＷを満たすように第１触媒層２０を重点的に配置することで、排ガスと触媒との接触頻度が高まり、排ガスが効率よく浄化される。また、第２触媒層３０を隔壁１６の厚み方向の全域に設けることにより、隔壁１６の細孔内の流路が触媒で狭められる不都合が解消または緩和される。このことが圧損の低減および浄化性能の向上に寄与するものと考えられる。
【００３１】
延伸方向と直交する厚み方向において、第１触媒層２０の厚み（平均厚み）Ｔ１は、通常は、隔壁１６の厚みＴｗの概ね４０％以上（すなわち、０．４Ｔｗ≦Ｔ１）にすることが適当である。第１触媒層２０の厚みＴ１は、圧損を低減するなどの観点から、好ましくはＴｗの４２％以上、より好ましくは４５％以上、さらに好ましくは５０％以上であってもよい。いくつかの態様において、第１触媒層２０の厚みＴ１は、例えばＴｗの５２％以上であってもよく、典型的には５５％以上であってもよい。第１触媒層２０の厚みＴ１の上限は、通常は、隔壁１６の厚みＴｗの概ね６０％以下（すなわち、Ｔ１≦０．６Ｔｗ）である。低圧損と浄化性能の向上とを高度に両立させるなどの観点から、第１触媒層２０の厚みＴ１は、好ましくはＴｗの５８％以下、より好ましくは５５％以下、さらに好ましくは５２％以下であってもよい。例えば、第１触媒層２０の厚みＴ１が０．４５Ｔｗ≦Ｔ１≦０．５５Ｔｗである排ガス浄化用触媒は、良好な浄化性能と圧損の低減とを高度に両立する観点から好適である。
【００３２】
延伸方向と直交する厚み方向において、第２触媒層３０は、隔壁１６の厚み方向の全域に亘って形成されている。なお、本明細書において、第２触媒層３０の厚みについて「隔壁の厚み方向の全域に亘って形成されている」とは、第２触媒層３０の厚みＴ２が、隔壁１６の全体厚みＴｗの９０％以上であることをいう。第２触媒層３０の厚みＴ２は、圧損を低減するなどの観点から、好ましくはＴｗの９２％以上、より好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９８％以上である。したがって、例えば、製造誤差やバラつきを許容し得るものである。好ましい一態様では、第２触媒層３０は、出側セル１４および入側セル１２の両方と接するように、Ｔｗの１００％の厚みＴ２で、隔壁１６の内部に形成されている。このように第２触媒層３０を隔壁１６の全域に設けることにより、圧損の低減と浄化性能の向上とがより高いレベルで両立される。
【００３３】
＜第１触媒層＞
第１触媒層２０は、隔壁１６の内部であって入側セル１２と接する領域に、排ガス流入側の端部１０ａから隔壁１６の延伸方向に沿って形成されている。第１触媒層２０の延伸方向の長さ（平均長さ）Ｌ１は特に限定されない。第１触媒層２０の長さＬ１は、隔壁１６の全長Ｌｗよりも短くてもよい。すなわち、Ｌ１＜Ｌｗでもよい。排ガスを効率よく浄化する観点、あるいは圧力損失を低減するなどの観点から、第１触媒層２０の長さＬ１は、概ねＬｗの３０％以上（すなわち、０．３Ｌｗ≦Ｌ１）、典型的には４０％以上、例えば４５％以上、好ましくは５０％以上である。いくつかの態様において、第１触媒層２０の長さＬ１は、概ねＬｗの５５％以上、典型的には６０％以上、好ましくは７０％以上、例えば８０％以上であってもよい。また、製造容易性や品質安定性を高める観点から、第１触媒層２０の長さＬ１は、概ねＬｗの９０％以下（すなわち、Ｌ１≦０．９Ｌｗ）、典型的には８５％以下、例えば８０％以下、さらには７５％以下である。ここに開示される技術は、隔壁１６の全長Ｌｗに対する第１触媒層２０の長さＬ１が、０．３Ｌｗ≦Ｌ１≦０．９Ｌｗ、０．５Ｌｗ≦Ｌ１≦０．９Ｌｗ、０．５Ｌｗ≦Ｌ１≦０．８Ｌｗ、あるいは、０．７Ｌｗ≦Ｌ１≦０．９Ｌ、０．８Ｌｗ≦Ｌ１≦０．９Ｌｗである態様で好ましく実施され得る。
【００３４】
第１触媒層２０は、酸化および／または還元触媒として機能する触媒金属と、該触媒金属を担持する担体と、を含み得る。触媒金属としては、例えば、白金族であるロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などの貴金属が挙げられる。あるいは、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの金属を使用してもよい。また、これらの金属のうち２種以上が合金化したものを用いてもよい。さらには、アルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属など、他の金属種であってもよい。触媒金属は、排ガスとの接触面積を高める観点から、十分に小さい粒径の微粒子として使用されることが好ましい。上記触媒金属粒子の平均粒子径は、通常は０．１ｎｍ〜２０ｎｍ程度であり、例えば１ｎｍ〜１０ｎｍ、７ｎｍ以下、さらには５ｎｍ以下であるとよい。なお、触媒金属粒子の平均粒子径としては、透過型電子顕微鏡観察により求められる個数基準の粒径の平均値を採用することができる。以下同じである。
【００３５】
好ましい一態様では、第１触媒層２０は、触媒金属としてＲｈを含んでいる。基材１０の体積１Ｌ当たりのＲｈの含有量は、概ね０．０５ｇ〜３ｇ、例えば０．１ｇ〜２ｇ、典型的には０．２ｇ〜１ｇであることが好ましい。上記Ｒｈの含有量が少なすぎると、Ｒｈにより得られる触媒活性が不十分となることがあり、他方、Ｒｈの担持量が多すぎると、Ｒｈが粒成長を起こしやすくなると同時にコスト面でも不利である。
【００３６】
第１触媒層２０は、通常、上記触媒金属を担体に担持させることによって形成されている。かかる担体としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、酸化チタン（チタニア：ＴｉＯ２）などの金属酸化物や、これらの固溶体（例えば、セリア−ジルコニア（ＣｅＯ２−ＺｒＯ２）複合酸化物）が挙げられる。なかでも、アルミナやセリア−ジルコニア複合酸化物の使用が好ましい。これらの二種以上を併用してもよい。なお、上記担体には、副成分として他の材料が添加されていてもよい。担体に添加し得る物質としては、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）などの希土類元素、カルシウムなどのアルカリ土類元素、その他遷移金属元素などが挙げられる。これらの元素は無機酸化物の形態であってもよい。上記のなかでも、ランタン、イットリウムなどの希土類元素は、触媒機能を阻害せずに高温における比表面積を向上できるため、安定化剤として好適に用い得る。
【００３７】
上記担体の形状（外形）は特に制限されないが、より大きい比表面積を確保できるという観点から、粉末状のものが好ましく用いられる。例えば、担体の平均粒子径は、例えば２０μｍ以下、典型的には１０μｍ以下、例えば７μｍ以下であることが好ましい。上記担体の平均粒子径が大きすぎる場合は、該担体に担持された貴金属の分散性が低下する傾向があり、触媒の浄化性能が低下するため好ましくない。上記平均粒子径は、例えば５μｍ以下、典型的には３μｍ以下であってもよい。一方、担体の平均粒子径が小さすぎると、担体自体の耐熱性が低下し、ひいては触媒全体の耐熱特性が低下するため、好ましくない。したがって、通常は、上記平均粒子径が凡そ０．１μｍ以上、例えば０．５μｍ以上であることが好ましい。なお、担体の平均粒子径としては、レーザ回折・散乱法により測定される体積基準の平均粒子径を採用することができる。以下同じである。
【００３８】
上記担体における触媒金属の担持量は特に制限されないが、第１触媒層２０の触媒金属を担持する担体の全質量に対して、概ね０．００１質量％〜１０質量％の範囲、例えば０．０１質量％〜８質量％、典型的には０．０１５質量％〜５質量％とすることが適当である。上記触媒金属の担持量が少なすぎると、触媒金属により得られる触媒活性が不十分となることがある。他方、触媒金属の担持量が多すぎると、触媒金属が粒成長を起こしやすくなると同時に、コスト面でも不利である。
【００３９】
上記担体に触媒金属粒子を担持させる方法としては特に制限されない。例えばまず、触媒金属塩（例えば硝酸塩）や触媒金属錯体（例えば、テトラアンミン錯体）を含有する水溶液に上記担体を含浸させる。その後、上記単体を水溶液から取り出して、乾燥、焼成する。これにより、担体に触媒金属粒子を担持することができる。
【００４０】
第１触媒層２０には、上述した触媒金属粒子が担持された担体のほか、触媒金属粒子を担持していない助触媒を添加することができる。助触媒としては、例えば、セリア−ジルコニア（ＣｅＯ２−ＺｒＯ２）複合酸化物や、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）などが例示される。特にセリア−ジルコニア複合酸化物やアルミナの使用が好ましい。触媒金属粒子と担体と上記助触媒との合計を１００質量％としたとき、助触媒の含有率は、通常は８０質量％以下（例えば３０質量％以上８０質量％以下）であることが適当であり、例えば７０質量％以下（例えば４０質量％以上６０質量％以下）であることが好ましい。
【００４１】
基材１０の体積１Ｌ当たりの第１触媒層２０のコート量、すなわち、第１触媒層２０の質量を基材１０全体の体積（セル通路の体積も含めた全体の嵩体積）で割った値は特に限定されないが、概ね１５０ｇ／Ｌ以下であるとよい。圧力損失低減などの観点から、第１触媒層２０のコート量は、好ましくは１２０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１００ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは８０ｇ／Ｌ以下である。いくつかの態様において、第１触媒層２０のコート量は、例えば５０ｇ／Ｌ以下、典型的には３０ｇ／Ｌ以下であってもよい。また、第１触媒層２０のコート量の下限は特に限定されないが、浄化性能向上などの観点から、好ましくは５ｇ／Ｌ以上、より好ましくは８ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは１０ｇ／Ｌ以上である。例えば第１触媒層２０のコート量が１２ｇ／Ｌ以上、典型的には１５ｇ／Ｌ以上であってもよい。ここに開示される技術では、基材１０の体積１Ｌ当たりの触媒層のコート量が同じであるにもかかわらず、従来に比して浄化性能を向上させることができる。この点において技術的価値が高い。
【００４２】
＜第２触媒層＞
第２触媒層３０は、隔壁１６内部の出側セル１４と接する領域に、排ガス流出側の端部１０ｂから延伸方向に沿って所定の長さで形成されている。第２触媒層３０の延伸方向の長さ（平均長さ）Ｌ２は特に限定されない。第２触媒層３０の長さＬ２は、隔壁１６の全長Ｌｗよりも短くてもよい。すなわち、Ｌ２＜Ｌｗでもよい。排ガスを効率よく浄化する観点、あるいは圧力損失を低減するなどの観点から、第２触媒層３０の長さＬ２は、概ねＬｗの２０％以上（すなわち、０．２Ｌｗ≦Ｌ２）、典型的には２５％以上、好ましくは３０％以上、例えば３５％以上である。いくつかの態様において、第２触媒層３０の長さＬ２は、例えばＬｗの４０％以上、典型的には４５％以上であってもよい。いくつかの態様において、第２触媒層３０の長さＬ２は、例えばＬｗの５０％以上、典型的には５５％以上、例えば６０％以上であってもよい。また、第２触媒層３０の長さＬ２は、製造容易性や品質安定性を高める観点から、概ねＬｗの９０％以下（すなわち、Ｌ２≦０．９Ｌｗ）、典型的には８５％以下、例えば８０％以下、さらには７０％以下（すなわち、Ｌ２≦０．７Ｌｗ）である。いくつかの態様において、第２触媒層３０の長さＬ２は、概ねＬｗの６５％以下、例えば６０％以下、典型的には５５％以下であってもよい。第２触媒層３０の長さＬ２は、例えばＬｗの５０％以下、典型的には４５％以下であってもよい。ここに開示される技術は、隔壁１６の全長Ｌｗに対する第２触媒層３０の長さＬ２が、０．２Ｌｗ≦Ｌ２≦０．８Ｌｗ、０．２Ｌｗ≦Ｌ２≦０．７Ｌｗ、０．３Ｌｗ≦Ｌ２≦０．６５Ｌｗ、０．４５Ｌｗ≦Ｌ２≦０．８Ｌｗ、さらには、０．７Ｌｗ≦Ｌ２≦０．８Ｌｗである態様で好ましく実施され得る。
【００４３】
好ましい一態様では、隔壁１６の全長Ｌｗと、第１触媒層２０の長さＬ１と、第２触媒層３０の長さＬ２とが、次式：Ｌｗ＜（Ｌ１＋Ｌ２）＜２Ｌｗ；を満たしている。言い換えれば、隔壁１６の延伸方向において、第１触媒層２０と第２触媒層３０との一部が相互に重なり合っている。第１触媒層２０と第２触媒層３０とを延伸方向に重ねることで、排ガス成分がより的確に触媒層と接触することとなる。これにより、排ガスが触媒層の形成されていない部分を通過して、未浄化のまま排出されることが未然に防止される。したがって、より効果的にエミッションを低減することできる。
【００４４】
第１触媒層２０と第２触媒層３０とが延伸方向に重なり合う長さは、通常は、上記Ｌｗの２％以上、典型的には５％以上、例えば１０％以上であって、概ね６０％以下、典型的には５０％以下、好ましくは４０％以下である。いくつかの態様において、上記重なり合う長さは、Ｌｗの３０％以下、例えば２０％以下であってもよい。なかでも、低コストと高性能とを高度に両立する観点からは、Ｌｗの５％〜６０％程度、例えば５％〜４０％であることが好ましい。
【００４５】
第２触媒層３０は、酸化および／または還元触媒として機能する触媒金属と、該触媒金属を担持する担体と、を含み得る。触媒金属としては、例えば、白金族であるロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などの貴金属が挙げられる。あるいは、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの金属を使用してもよい。また、これらの金属のうち２種以上が合金化したものを用いてもよい。さらには、アルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属など、他の金属種であってもよい。上記触媒金属粒子の平均粒子径は、通常０．１ｎｍ〜２０ｎｍ程度であり、例えば１ｎｍ〜１０ｎｍ、典型的には７ｎｍ以下、さらには５ｎｍ以下であるとよい。
【００４６】
好ましい一態様では、第２触媒層３０は、触媒金属としてＰｄを含んでいる。第２触媒層３０にＰｄを配置し、かつ、第１触媒層２０にＲｈを配置することにより、排ガスの浄化性能がより良く向上する。基材１０の体積１Ｌ当たりのＰｄの含有量は、概ね０．１ｇ〜１０ｇ、例えば０．３ｇ〜６ｇ、典型的には０．５ｇ〜３ｇであることが好ましい。上記Ｐｄの含有量が少なすぎると、Ｐｄにより得られる触媒活性が不十分となることがあり、他方、Ｐｄの担持量が多すぎると、Ｐｄが粒成長を起こしやすくなると同時にコスト面でも不利である。
【００４７】
第２触媒層３０におけるＰｄの含有量に対する第１触媒層２０におけるＲｈの含有量の比（Ｒｈ／Ｐｄ）は特に限定されないが、概ね０．１以上２以下であるとよい。上記含有量の比（Ｒｈ／Ｐｄ）は、浄化性能などの観点から、好ましくは０．１以上１．５以下、より好ましくは０．１５以上１以下、例えば０．１５以上１未満、さらに好ましくは０．２以上０．８以下、特に好ましくは０．３以上０．６以下である。このような含有量の比（Ｒｈ／Ｐｄ）の範囲内であると、上述した効果がより良く発揮され得る。
【００４８】
第２触媒層３０は、通常、上記触媒金属を担体に担持させることによって形成されている。かかる担体としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、酸化チタン（チタニア：ＴｉＯ２）などの金属酸化物や、これらの固溶体（例えばセリア−ジルコニア（ＣｅＯ２−ＺｒＯ２）複合酸化物）が挙げられる。なかでも、アルミナやセリア−ジルコニア複合酸化物の使用が好ましい。これらの二種以上を併用してもよい。なお、上記担体には、副成分として他の材料が添加されていてもよい。担体に添加し得る物質としては、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）などの希土類元素、カルシウムなどのアルカリ土類元素、その他遷移金属元素などが挙げられる。これらの元素は無機酸化物の形態であってもよい。上記のなかでも、ランタン、イットリウムなどの希土類元素は、触媒機能を阻害せずに高温における比表面積を向上できるため、安定化剤として好適に用い得る。
【００４９】
上記担体の形状（外形）は特に制限されないが、より大きい比表面積を確保できるという観点から、粉末状のものが好ましく用いられる。例えば、担体の平均粒子径は、例えば２０μｍ以下、典型的には１０μｍ以下、例えば７μｍ以下であることが好ましい。上記担体の平均粒子径が大きすぎる場合は、該担体に担持された貴金属の分散性が低下する傾向があり、触媒の浄化性能が低下するため好ましくない。上記平均粒子径は、例えば５μｍ以下、典型的には３μｍ以下であってもよい。一方、担体の平均粒子径が小さすぎると、担体自体の耐熱性が低下し、ひいては触媒の耐熱特性が低下するため、好ましくない。したがって、通常、上記平均粒子径が凡そ０．１μｍ以上、例えば０．５μｍ以上であることが好ましい。
【００５０】
上記担体における触媒金属の担持量は特に制限されないが、第２触媒層３０の触媒金属を担持する担体の全質量に対して、概ね０．０１質量％〜１０質量％の範囲、例えば０．１質量％〜８質量％、典型的には０．２質量％〜５質量％とすることが適当である。上記触媒金属の担持量が少なすぎると、触媒金属により得られる触媒活性が不十分となることがある。他方、触媒金属の担持量が多すぎると、触媒金属が粒成長を起こしやすくなると同時に、コスト面でも不利である。
【００５１】
上記担体に触媒金属粒子を担持させる方法としては特に制限されない。例えばまず、触媒金属塩（例えば硝酸塩）や触媒金属錯体（例えば、テトラアンミン錯体）を含有する水溶液に上記担体を含浸させる。その後、上記単体を水溶液から取り出して、乾燥、焼成する。これにより、担体に触媒金属粒子を担持することができる。
【００５２】
第２触媒層３０には、上述した触媒金属粒子が担持された担体のほか、触媒金属粒子を担持していない助触媒を添加することができる。助触媒としては、例えば、セリア−ジルコニア（ＣｅＯ２−ＺｒＯ２）複合酸化物や、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）などが例示される。特にセリア−ジルコニア複合酸化物やアルミナの使用が好ましい。触媒金属粒子と担体と上記助触媒との合計を１００質量％としたとき、助触媒の含有率は、通常は８０質量％以下（例えば３０質量％以上８０質量％以下）であることが適当であり、例えば７０質量％以下（例えば４０質量％以上６０質量％以下）であることが好ましい。
【００５３】
好ましい一態様では、第２触媒層３０に、バリウムが添加されている。バリウムを添加することにより、触媒金属の被毒が抑えられ、触媒活性の向上が図られる。また触媒金属の分散性が向上し、高温における触媒金属の粒成長にともなうシンタリングがより良く抑えられる。その結果、触媒の耐久性を向上させることができる。バリウムの添加量は、ＢａＳＯ４に換算して、第２触媒層３０の全質量に対し、０．５質量％以上１０質量％以下であってもよい。バリウムの添加量は、好ましくは１質量％以上８質量％以下、より好ましくは２質量％以上６質量％以下、さらに好ましくは３質量％以上５質量％以下である。バリウムを含む第２触媒層３０は、例えば、水溶性のバリウム塩（例えば硫酸バリウム）を水（典型的にはイオン交換水）に溶かしたバリウム水溶液を調製し、このバリウム水溶液を担体などに付加して焼成することにより作製することができる。
【００５４】
基材１０の体積１Ｌ当たりの第２触媒層３０のコート量、すなわち、第２触媒層３０の質量を基材１０全体の体積（セル通路の体積も含めた嵩体積）で割った値は特に限定されないが、概ね２００ｇ／Ｌ以下であるとよい。圧力損失低減などの観点から、第１触媒層２０のコート量は、好ましくは１８０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１５０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１２０ｇ／Ｌ以下である。いくつかの態様において、第１触媒層２０のコート量は、例えば１００ｇ／Ｌ以下であってもよく、典型的には８０ｇ／Ｌ以下（例えば６０ｇ／Ｌ以下）であってもよい。また、第２触媒層３０のコート量の下限は特に限定されないが、浄化性能向上などの観点から、好ましくは２０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは２５ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは３０ｇ／Ｌ以上である。例えば第２触媒層３０のコート量が３５ｇ／Ｌ以上、典型的には４０ｇ／Ｌ以上であってもよい。ここに開示される技術では、基材１０の体積１Ｌ当たりの触媒層のコート量が同じであるにもかかわらず、従来に比して浄化性能を向上させることができる。この点において技術的価値が高い。
【００５５】
第１触媒層２０および第２触媒層３０は、異なるスラリーを基に形成するとよい。例えば、第１触媒層２０を形成するための第１触媒層形成用スラリーと、第２触媒層３０を形成するための第２触媒層形成用スラリーとを用意する。第１触媒層形成用スラリーには、第１触媒層２０を構成する各成分（例えばＲｈなどの触媒金属塩や担体粉末）が含まれる。第２触媒層形成用スラリーには、第２触媒層３０を構成する各成分（例えばＰｄなどの触媒金属塩や担体粉末）が含まれる。第１触媒層形成用スラリーおよび第２触媒層形成用スラリーには、上記触媒金属塩および担体粉末に加えて、従来公知のバインダ、酸素吸放出材、添加剤などの任意の添加成分を適宜含ませることができる。酸素吸放出材としては、担体または非担持体としてのセリア−ジルコニア複合酸化物を好適に採用し得る。また、バインダとしては、アルミナゾル、シリカゾルなどを採用し得る。
【００５６】
上記調製した第１触媒層形成用スラリーを、基材１０の排ガス流入側の端部１０ａから入側セル１２内に供給し、隔壁１６の細孔内であって第１触媒層２０が形成される部分に塗布する。具体的には、基材の端部１０ａから端部１０ｂ側に向かって長さＬ１までに当たる部分にスラリーがコートされるように、出側セル１４の側からスラリーを減圧吸引する。かつ、隔壁１６の入側セル１２と接する側の表面から隔壁１６の厚さＴｗの４０％以上６０％以下までの領域にスラリーがコートされるように、出側セル１４の側からスラリーを減圧吸引する。また、上記調製した第２触媒層形成用スラリーを、基材１０の排ガス流出側の端部１０ｂから出側セル１４内に供給し、隔壁１６の細孔内であって第２触媒層３０が形成される部分に塗布する。具体的には、基材の端部１０ｂから端部１０ａ側に向かって長さＬ２までに当たる部分にスラリーがコートされるように、入側セル１２の側からスラリーを減圧吸引する。かつ、隔壁１６の出側セル１４と接する側の表面から隔壁１６の厚さＴｗの９０％以上の領域にスラリーがコートされるように、入側セル１２の側からスラリーを減圧吸引する。
【００５７】
上記スラリーを付与した後のハニカム基材１０は、所定の温度および時間で乾燥、焼成する。スラリーの乾燥条件は、基材または担体の形状及び寸法により左右されるが、典型的には８０〜３００℃程度（例えば１００〜２５０℃）で１〜１０時間程度である。また、焼成条件は、典型的には４００〜１０００℃程度（例えば５００〜７００℃）で１〜４時間程度である。これにより、排ガス浄化用触媒１００を製造することができる。
【００５８】
図４に矢印で示すように、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１００では、基材１０の排ガス流入側の端部１０ａから入側セル１２内に排ガスが流入する。入側セル１２に流入した排ガスは、隔壁１６を通過して出側セル１４に到達する。このとき、隔壁１６は多孔質構造を有しているので、排ガスがこの隔壁１６を通過する間に、ＰＭが隔壁１６の表面や隔壁１６の内部の細孔内に捕集される。また、排ガス流入側の隔壁１６の表層部には第１触媒層２０が設けられ、排ガス流出側の隔壁１６の略全域には第２触媒層３０が設けられているので、排ガスが隔壁１６の内部を通過する間に、排ガス中の有害成分が浄化され得る。隔壁１６を通過して出側セル１４に到達した排ガスは、排ガス流出側の開口からフィルタの外部へと排出される。
【００５９】
以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。
【００６０】
試験例Ｉ：（実施例１）
硝酸Ｒｈ溶液と、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末と、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末と、アルミナ系のバインダと、イオン交換水と、を混合して、スラリーＡを調製した。次いで、このスラリーＡを、コーディエライト製のハニカム基材の排ガス流入側の端部から入側セル内に供給し、隔壁の入側セルと接する細孔内にコートし、乾燥および焼成することにより、隔壁の内部に第１触媒層を形成した。基材の体積１Ｌ当たりについて、Ｒｈの含有量は０．３ｇ／Ｌ、アルミナの含有量は６．５３ｇ／Ｌ、セリア−ジルコニア複合酸化物の含有量は１１．２５ｇ／Ｌとなるように調整した。第１触媒層の延伸方向の長さ（コート幅）Ｌ１は隔壁の全長Ｌｗの７０％、厚みＴ１は隔壁の全体厚みＴｗの６０％とした。
また、硝酸Ｐｄ溶液と、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末と、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末と、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）と、アルミナ系のバインダと、イオン交換水と、を混合して、スラリーＢを調製した。次いで、このスラリーＢを、上記基材の排ガス流出側の端部から出側セル内に供給し、隔壁の出側セルと接する細孔内にコートし、乾燥および焼成することにより、隔壁の内部に第２触媒層を形成した。基材の体積１Ｌ当たりについて、Ｐｄの含有量は０．６ｇ／Ｌ、アルミナの含有量は１２．２５ｇ／Ｌ、セリア−ジルコニア複合酸化物の含有量は３１．８５ｇ／Ｌ、硫酸バリウムの含有量は１．８ｇ／Ｌとなるように調整した。第２触媒層の延伸方向の長さ（コート幅）Ｌ２は隔壁の全長Ｌｗの４５％、厚みＴ２は隔壁の全体厚みＴｗの１００％とした。このようにして隔壁の内部に第１触媒層および第２触媒層が配置されたフィルタ触媒を作製した。
【００６１】
（実施例２）
第１触媒層の厚みＴ１をＴｗの４０％に変更したこと以外は、実施例１と同じ手順でフィルタ触媒を作製した。
【００６２】
（比較例１）
第２触媒層におけるＰｄの含有量を１．５ｇ／Ｌに変更し、かつ、第２触媒層の厚みＴ２をＴｗの６０％に変更したこと以外は、実施例１と同じ手順でフィルタ触媒を作製した。
【００６３】
（比較例２）
第２触媒層の厚みＴ２をＴｗの６０％に変更したこと以外は、実施例１と同じ手順でフィルタ触媒を作製した。
【００６４】
（比較例３）
第１触媒層におけるＲｈの含有量を０．１５ｇ／Ｌに変更し、第２触媒層におけるＰｄの含有量を１．５ｇ／Ｌに変更し、かつ、第２触媒層の厚みＴ２をＴｗの６０％に変更したこと以外は、実施例１と同じ手順でフィルタ触媒を作製した。
【００６５】
（比較例４）
第１触媒層の厚みＴ１をＴｗの３０％に変更したこと以外は、実施例１と同じ手順でフィルタ触媒を作製した。
【００６６】
（比較例５）
第１触媒層の厚みＴ１をＴｗの８０％に変更したこと以外は、実施例１と同じ手順でフィルタ触媒を作製した。
【００６７】
各例のフィルタ触媒について、第１触媒層の厚みＴ１、第２触媒層の厚みＴ２、第１触媒層におけるＲｈの含有量および第２触媒層におけるＰｄの含有量を表１に纏めて示す。ここでは、各例のＲｈの含有量は、比較例１のＲｈの含有量を１００％したときの相対値で示してある。また、各例のＰｄの含有量は、比較例１のＰｄの含有量を１００％したときの相対値で示してある。
【００６８】
【表１】
2019078096.tif 000003
【００６９】
＜ＮＯｘ浄化比率の測定＞
各例のフィルタ触媒をエンジンの排気系に設置し、熱交換器を用いて触媒の入りガス温度を１００℃から５２０℃まで昇温速度１０℃／ｍｉｎで上昇させながら排ガスを流入させた。このときの入ガス濃度と出ガス濃度との比から、ＮＯｘ成分の浄化率を連続的に測定し、ＮＯｘ成分の浄化率が５０％に達したときの触媒入ガス温度（Ｔ５０−ＮＯｘ）を評価した。そして、各例につき、比較例１のＴ５０−ＮＯｘを基準（１．０００）とした相対値を逆数にして、その値をＮＯｘ浄化比率として算出した。結果を表１および図５に示す。図５は、実施例１、２および比較例４、５について、第１触媒層の厚みＴ１とＮＯｘ浄化比率との関係を示すグラフである。なお、ＮＯｘ浄化比率は、値が大きいほどＮＯｘ浄化性能に優れることを示唆している。
【００７０】
＜圧損比率の測定＞
各例のフィルタ触媒をブロワ式の圧損測定器に設置し、前後の静圧差から圧損を測定した。ここでは空気の流量を３ｍ３／ｍｉｎに設定した。結果を表１および図６に示す。図６は、実施例１、２および比較例４、５について、第１触媒層の厚みＴ１と圧損比率との関係を示すグラフである。ここでは、各例の圧損比率は、比較例１の圧損を１．００としたときの相対値で示している。
【００７１】
表１および図５、図６に示すように、第１触媒層の厚みＴ１をＴＷの４０％以上６０％以下とし、かつ、第２触媒層３０を隔壁の厚み方向の全域に形成した実施例１、２のフィルタ触媒によると、比較例１〜５に比べてＮＯｘ浄化比率で良好な結果が得られた。また、実施例１、２のフィルタ触媒によると、比較例１〜４に比べて圧損が大きく改善した。この結果から、第１触媒層の厚みＴ１をＴＷの４０％以上６０％以下とし、かつ、第２触媒層３０を隔壁の厚み方向の全域に形成することにより、圧損を改善しつつ浄化性能を向上させ得ることが確認できた。
【００７２】
試験例ＩＩ：（実施例３〜５）
第１触媒層の長さＬ１および第２触媒層の長さＬ２を表２のように変更し、かつ、第２触媒層におけるＰｄの含有量を１．５ｇ／Ｌに変更したこと以外は、実施例１と同じ手順でフィルタ触媒を作製した。そして、試験例Ｉと同様に、ＮＯｘ浄化比率および圧損比率を測定した。結果を表２および図７、図８に示す。なお、ＮＯｘ浄化比率は、各例につき、実施例３のＴ５０−ＮＯｘを基準（１．０００）としたときの相対値で示している。また、圧損比率は、実施例３の圧損を１．００としたときの相対値で示している。また、厳密に言えば、実施例１は、第２触媒層の長さＬ２と第２触媒層におけるＰｄの含有量が他の実施例とは異なっているが、あわせて同じ図表に記載している。
【００７３】
【表２】
2019078096.tif 000004
【００７４】
表１および図７、図８に示すように、今回の結果からは、第１触媒層の厚みＴ１、第２触媒層の厚みＴ２の上記規定に加えて、第１触媒層の長さＬ１をＬＷの５０％以上９０％以下、好ましくは７０％以上９０％以下、さらには８０％以上９０％以下とすることにより、より一層高いレベルで、圧損を改善しつつ浄化性能を向上させ得ることが確認できた。
【００７５】
試験例ＩＩＩ：（実施例６〜８）
第１触媒層の長さＬ１および第２触媒層の長さＬ２を表３のように変更し、かつ、第２触媒層におけるＰｄの含有量を１．５ｇ／Ｌに変更したこと以外は、実施例１と同じ手順でフィルタ触媒を作製した。そして、試験例Ｉと同様に、ＮＯｘ浄化比率および圧損比率を測定した。結果を表３および図９、図１０に示す。なお、ＮＯｘ浄化比率は、各例につき、実施例６のＴ５０−ＮＯｘを基準（１．０００）としたときの相対値で示している。また、圧損比率は、実施例６の圧損を１．００としたときの相対値で示している。また、厳密に言えば、実施例１は、第２触媒層の長さＬ２と第２触媒層におけるＰｄの含有量が他の実施例とは異なっているが、あわせて同じ図表に記載している。
【００７６】
【表３】
2019078096.tif 000005
【００７７】
表１および図９、図１０に示すように、今回の結果からは、第１触媒層の厚みＴ１、第２触媒層の厚みＴ２の上記規定に加えて、第２触媒層の長さＬ２をＬＷの２０％以上８０％以下、好ましくは４５％以上８０％以下、さらには７０％以上８０％以下とすることにより、より一層高いレベルで、圧損を改善しつつ浄化性能を向上させ得ることが確認できた。
【００７８】
以上、排ガス浄化用触媒１００について種々の改変例を例示したが、排ガス浄化用触媒１００の構造は、上述した何れの実施形態にも限定されない。
【００７９】
例えば、上述した実施形態では、第１触媒層２０および第２触媒層３０は何れも単層構造であるが、複数（例えば２〜５）の層が積層された積層構造であってもよい。例えば、第１触媒層２０および第２触媒層３０は、隔壁内部の細孔表面において、細孔表面に近い方を下層とし相対的に遠い方を上層とする上下層を有する積層構造に形成されていてもよい。
【００８０】
また、排ガス浄化装置１の各部材、部位の形状や構造についても変更してもよい。例えば図１では、フィルタ部６の上流側に触媒部５を設けているが、触媒部５は省略しても構わない。排ガス浄化装置１は、例えば、ガソリンエンジンなど、排気温度が比較的高い排ガス中の有害成分を浄化する装置として特に好適である。ただし、本発明に係る排ガス浄化装置１は、ガソリンエンジンの排ガス中の有害成分を浄化する用途に限らず、他のエンジン（例えばディーゼルエンジン）から排出された排ガス中の有害成分を浄化する種々の用途にて用いることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０    基材
１２    入側セル
１４    出側セル
１６    隔壁
２０    第１触媒層
３０    第２触媒層
１００  排ガス浄化用触媒
【図１】
2019078096.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月3日(2020.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
入側セル１２と出側セル１４との間には、隔壁１６が形成されている。この隔壁１６によって入側セル１２と出側セル１４とが仕切られている。隔壁１６は、排ガスが通過可能な多孔質構造である。隔壁１６の気孔率は特に限定されないが、概ね４０％〜７０％、例えば５０％〜７０％であり、好ましくは５５％〜６５％である。隔壁１６の気孔率が小さすぎると、圧損が上昇してしまうことがあり、一方、隔壁１６の気孔率が大きすぎると、排ガス浄化用触媒１００の機械的強度が低下傾向になるため、好ましくない。隔壁１６の厚みは特に限定されないが、概ね５０μｍ〜２０００μｍ、例えば１００μｍ〜８００μｍ程度であるとよい。このような隔壁の厚みの範囲内であると、ＰＭの捕集効率を損なうことなく圧損の上昇を抑制する効果が得られる。隔壁１６の平均細孔径は、ＰＭの捕集性能の向上や圧損抑制の観点から、通常は１μｍ〜６０μｍ程度、例えば１０μｍ〜４０μｍであるとよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
＜第１触媒層＞
第１触媒層２０は、隔壁１６の内部であって入側セル１２と接する領域に、排ガス流入側の端部１０ａから隔壁１６の延伸方向に沿って形成されている。第１触媒層２０の延伸方向の長さ（平均長さ）Ｌ１は特に限定されない。第１触媒層２０の長さＬ１は、隔壁１６の全長Ｌｗよりも短くてもよい。すなわち、Ｌ１＜Ｌｗでもよい。排ガスを効率よく浄化する観点、あるいは圧力損失を低減するなどの観点から、第１触媒層２０の長さＬ１は、概ねＬｗの３０％以上（すなわち、０．３Ｌｗ≦Ｌ１）、典型的には４０％以上、例えば４５％以上、好ましくは５０％以上である。いくつかの態様において、第１触媒層２０の長さＬ１は、概ねＬｗの５５％以上、典型的には６０％以上、好ましくは７０％以上、例えば８０％以上であってもよい。また、製造容易性や品質安定性を高める観点から、第１触媒層２０の長さＬ１は、概ねＬｗの９０％以下（すなわち、Ｌ１≦０．９Ｌｗ）、典型的には８５％以下、例えば８０％以下、さらには７５％以下である。ここに開示される技術は、隔壁１６の全長Ｌｗに対する第１触媒層２０の長さＬ１が、０．３Ｌｗ≦Ｌ１≦０．９Ｌｗ、０．５Ｌｗ≦Ｌ１≦０．９Ｌｗ、０．５Ｌｗ≦Ｌ１≦０．８Ｌｗ、あるいは、０．７Ｌｗ≦Ｌ１≦０．９Ｌｗ、０．８Ｌｗ≦Ｌ１≦０．９Ｌｗである態様で好ましく実施され得る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
上記担体に触媒金属粒子を担持させる方法としては特に制限されない。例えばまず、触媒金属塩（例えば硝酸塩）や触媒金属錯体（例えば、テトラアンミン錯体）を含有する水溶液に上記担体を含浸させる。その後、上記担体を水溶液から取り出して、乾燥、焼成する。これにより、担体に触媒金属粒子を担持することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
上記担体に触媒金属粒子を担持させる方法としては特に制限されない。例えばまず、触媒金属塩（例えば硝酸塩）や触媒金属錯体（例えば、テトラアンミン錯体）を含有する水溶液に上記担体を含浸させる。その後、上記担体を水溶液から取り出して、乾燥、焼成する。これにより、担体に触媒金属粒子を担持することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
基材１０の体積１Ｌ当たりの第２触媒層３０のコート量、すなわち、第２触媒層３０の質量を基材１０全体の体積（セル通路の体積も含めた嵩体積）で割った値は特に限定されないが、概ね２００ｇ／Ｌ以下であるとよい。圧力損失低減などの観点から、第２触媒層３０のコート量は、好ましくは１８０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１５０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１２０ｇ／Ｌ以下である。いくつかの態様において、第２触媒層３０のコート量は、例えば１００ｇ／Ｌ以下であってもよく、典型的には８０ｇ／Ｌ以下（例えば６０ｇ／Ｌ以下）であってもよい。また、第２触媒層３０のコート量の下限は特に限定されないが、浄化性能向上などの観点から、好ましくは２０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは２５ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは３０ｇ／Ｌ以上である。例えば第２触媒層３０のコート量が３５ｇ／Ｌ以上、典型的には４０ｇ／Ｌ以上であってもよい。ここに開示される技術では、基材１０の体積１Ｌ当たりの触媒層のコート量が同じであるにもかかわらず、従来に比して浄化性能を向上させることができる。この点において技術的価値が高い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
表２および図７、図８に示すように、今回の結果からは、第１触媒層の厚みＴ１、第２触媒層の厚みＴ２の上記規定に加えて、第１触媒層の長さＬ１をＬＷの５０％以上９０％以下、好ましくは７０％以上９０％以下、さらには８０％以上９０％以下とすることにより、より一層高いレベルで、圧損を改善しつつ浄化性能を向上させ得ることが確認できた。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
表３および図９、図１０に示すように、今回の結果からは、第１触媒層の厚みＴ１、第２触媒層の厚みＴ２の上記規定に加えて、第２触媒層の長さＬ２をＬＷの２０％以上８０％以下、好ましくは４５％以上８０％以下、さらには７０％以上８０％以下とすることにより、より一層高いレベルで、圧損を改善しつつ浄化性能を向上させ得ることが確認できた。
【国際調査報告】
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