(57)【要約】  本発明の開示は一般に、気体のＣＯ排出物の少なくとも部分的な変換のための排出処理システムに提供する。排気ガス処理システムは、様々な成分、例えば、ＬＮＴまたはＨＣおよびＣＯの削減のための酸化触媒から選択される第１の触媒成分を含み、これは、耐火性酸化物材料に含浸された白金族金属成分などの触媒組成物を含有する。排気ガス処理システム内の別の成分は、ＮＯｘの削減のためのＳＣＲ触媒であり、これは、金属イオン交換されたモレキュラーシーブなどの触媒組成物を含有し、第１の触媒成分がＬＮＴである場合、任意に存在しなくてもよい。ＣＯのさらなる削減のための第２の酸化触媒もまた排出処理システムの一部であり、担体基材上に配置された白金族金属成分、塩基金属酸化物成分、またはこれらの組合せから選択される第３の触媒組成物を含む。
2019520193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘの削減のためのリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）またはＨＣおよびＣＯの削減のための第１の酸化触媒成分から選択される第１の触媒成分であって、前記第１の酸化触媒が、担体基材上に配置された第１の触媒組成物を含み、前記第１の触媒組成物が、耐火性酸化物材料に含浸された白金族金属成分を含む、第１の触媒成分と、
ＮＯｘの削減のための選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分であって、前記ＳＣＲ成分が担体基材上に配置された第２の触媒組成物を含み、前記第２の触媒組成物が、金属イオン交換されたモレキュラーシーブを含み、前記第１の触媒成分がＬＮＴである場合、前記ＳＣＲ成分が任意に存在しない、選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分と、
ＣＯの削減のための第２の酸化触媒成分であって、前記第２の酸化触媒成分が、担体基材上に配置された第３の触媒組成物を含み、前記第３の触媒組成物が、白金族金属成分、塩基金属酸化物成分、またはこれらの組合せから選択される、第２の酸化触媒成分と
を含む排気ガス処理システムであって、前記第１の触媒成分が内燃機関の下流に位置し、前記ＳＣＲ成分が存在する場合、前記ＳＣＲ成分が前記第１の触媒成分の下流に位置し、前記ＳＣＲ成分が存在する場合、前記第２の酸化触媒成分が前記ＳＣＲ成分の下流に位置する、排気ガス処理システム。
【請求項２】
前記第３の触媒組成物が、酸素貯蔵成分に含浸された白金族金属成分を含む、請求項１に記載の排気ガス処理システム。
【請求項３】
前記白金族金属成分がパラジウムであり、前記酸素貯蔵成分がセリアである、請求項２に記載の排気ガス処理システム。
【請求項４】
前記第３の触媒組成物が、ＭｎＯｘとＣｕＯの組合せを約１：１０〜約１０：１の質量比で含む塩基金属酸化物成分である、請求項１に記載の排気ガス処理システム。
【請求項５】
前記塩基金属酸化物成分が、ＶＩＩＩ族、ＩＩＩＢ族、希土類金属、ＩＶＢ族、ＶＩＢ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族、またはこれらの組合せから選択される塩基金属酸化物をさらに含む、請求項４に記載の排気ガス処理システム。
【請求項６】
前記塩基金属酸化物成分が、耐火性酸化物担体に含浸されている、請求項４に記載の排気ガス処理システム。
【請求項７】
触媒化された煤煙フィルター（ＣＳＦ）成分をさらに含み、前記ＣＳＦ成分が、担体基材上に配置された触媒組成物を含み、前記触媒組成物が耐火性酸化物材料または酸素貯蔵成分のいずれかに含浸された白金族金属成分を含み、前記ＣＳＦ成分が、前記内燃機関の下流であって前記第２の酸化触媒成分の上流に位置する、請求項１から６のいずれか一項に記載の排気ガス処理システム。
【請求項８】
前記白金族金属成分がパラジウム、白金またはこれらの組合せであり、前記耐火性酸化物材料がアルミナである、請求項７に記載の排気ガス処理システム。
【請求項９】
第３の酸化触媒成分をさらに含み、前記第３の酸化触媒成分が担体基材上に配置された第４の触媒組成物を含み、前記第４の触媒組成物が、耐火性酸化物材料に含浸された白金族金属成分を含み、前記第３の酸化触媒成分が前記第２の酸化触媒成分の上流にこれに隣接して位置する、請求項１から６のいずれか一項に記載の排気ガス処理システム。
【請求項１０】
前記第１および／または第４の触媒組成物中に存在する前記白金族金属成分がパラジウムと白金の約１０：１〜約１：１の質量比での組合せであり、白金族金属の全充填量が少なくとも約９０ｇ／ｆｔ３である、請求項９に記載の排気ガス処理システム。
【請求項１１】
前記第１および／または第４の触媒組成物の前記耐火性酸化物材料がアルミナである、請求項１０に記載の排気ガス処理システム。
【請求項１２】
前記第１の触媒成分が、前記担体基材上に配置されたボトム触媒コーティングと、前記ボトムコーティング上に配置された前記第１の触媒組成物を含むトップ触媒コーティングとを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の排気ガス処理システム。
【請求項１３】
前記ボトム触媒コーティングが、アルミナに含浸された白金およびパラジウムを含み、前記トップ触媒コーティングがアルミナおよびゼオライトに含浸された白金およびパラジウムを含む、請求項１２に記載の排気ガス処理システム。
【請求項１４】
前記金属イオン交換されたモレキュラーシーブが、助触媒金属としての銅または鉄および少なくとも１種の追加の金属を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の排気ガス処理システム。
【請求項１５】
前記モレキュラーシーブがＣＨＡ構造型を有するアルミノシリケートゼオライトである、請求項１４に記載の排気ガス処理システム。
【請求項１６】
前記担体基材の１種または複数種がハニカム基材である、請求項１から６のいずれか一項に記載の排気ガス処理システム。
【請求項１７】
前記ハニカム基材がウォールフロー型フィルター基材である、請求項１６に記載の排気ガス処理システム。
【請求項１８】
前記内燃機関がディーゼルエンジンである、請求項１から６のいずれか一項に記載の排気ガス処理システム。
【請求項１９】
排気ガス流中に存在する一酸化炭素を還元するための方法であって、
ａ．内燃機関を脱出する排気ガスを、第１の触媒成分および選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒で処理する工程であって、前記第１の触媒成分がリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）または第１の酸化触媒から選択され、前記ＳＣＲ触媒が、前記第１の触媒成分の下流に配置され、前記第１の触媒成分がＬＮＴである場合、任意に存在しなくてもよく、この処理によって、内燃機関を脱出する排気流と比較して、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ含有量が減少した処理済み排気ガス流を形成する工程と、
ｂ．前記処理済み排気ガス流を第２の酸化触媒成分で処理する工程であって、前記第１の触媒成分単独での処理と比較して、ＣＯ、ＨＣ、およびＮＯｘがより多く還元される工程と
を含む、方法。
【請求項２０】
前記第１の酸化触媒が、耐火性酸化物材料に含浸された白金族金属成分を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記白金族金属成分が、約１０：１〜約１：１の質量比で存在するパラジウムと白金の組合せであり、前記耐火性酸化物材料がアルミナである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＳＣＲ触媒が、銅または鉄を含み、ＣＨＡ構造型を有する、金属イオン交換されたモレキュラーシーブを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の酸化触媒が、酸素貯蔵成分に含浸された白金族金属成分を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記白金族金属成分がパラジウムであり、前記酸素成分がセリアである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記処理済み排気ガス流を第３の酸化触媒で処理して、前記処理済み排気ガス流中に存在するＣＯおよびＨＣをさらに酸化させ、この処理によって、前記第１の酸化触媒を脱出する前記処理済み排気ガス流と比較して、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ含有量が減少した処理済み排気ガス流を形成する工程であって、前記第３の酸化触媒が、耐火性酸化物担持材料に含浸された白金族金属成分を含み、前記第３の酸化触媒が前記第２の酸化触媒成分の上流にこれに隣接して位置する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記白金族金属成分が約１０：１〜約１：１の質量比で存在するパラジウムおよび白金の組合せであり、前記耐火性酸化物担体がアルミナである、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、酸化触媒の分野および一酸化炭素および炭化水素を還元するための排ガス処理システムにおけるこれらを使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リーンバーンエンジン、例えばディーゼルエンジンの作動は、燃料希薄条件下、高い空気／燃料比でのこれらの作動によりユーザーに優れた燃費を提供する。しかし、ディーゼルエンジンはまた、微粒子物質（ＰＭ）、未燃の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および窒素酸化物（ＮＯｘ）を含有する排気ガス排出物を放出し、中でもＮＯｘは、一酸化窒素および二酸化窒素を含む窒素酸化物の様々な化学種を表す。
【０００３】
耐火性金属酸化物担体の上に分散された金、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムおよびオスミウムなどの貴金属を含む酸化触媒は、ディーゼルエンジンの排気処理において、炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）の気体汚染物質の酸化を触媒することによってこれらの汚染物質の両方を、二酸化炭素および水に変換するために使用されることで知られている。このような触媒は、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）に含有されていてもよく、これらのディーゼル酸化触媒は、排気ガス流を処理するために、ディーゼル駆動エンジンからの排気流路内に配置される。通常、ディーゼル酸化触媒はセラミックまたは金属担体の基材上に製造され、この基材の上に１種または複数種の触媒コーティング組成物が堆積される。気体ＨＣ、ＣＯおよび微粒子物質の溶解性有機画分の変換に加えて、耐火性酸化物担体上に分散した貴金属を含有する酸化触媒は、一酸化窒素の二酸化窒素への酸化を促進することができる。
【０００４】
当技術分野で周知の通り、エンジン排気は、排気内の有害成分の効率的な触媒転換にとって十分高い温度ではないので、内燃機関の排気を処理するために使用される触媒は、比較的低温での作動期間中、例えば、エンジン作動の最初のコールドスタート期間中などはあまり有効ではない。このため、普通は炭化水素である気体の汚染物質を吸着させ、最初のコールドスタート期間中にこれを保持するように、触媒処理系の一部として吸着剤を含めることは当技術分野で公知であり、この吸着剤はゼオライトであってよい。排気ガス温度が増加するにつれて、吸着した炭化水素は吸着剤から追い出され、より高い温度で触媒による処理に供される。
【０００５】
記述されているように、耐火性金属酸化物担体上に分散させた、貴金属を含む酸化触媒は、ディーゼルエンジンからの排気ガス排出物の処理における使用で知られている。白金（Ｐｔ）は依然として、リーン条件下での高温経年劣化後、ＤＯＣ中でＣＯおよびＨＣを酸化させるための主な白金族金属である。パラジウム（Ｐｄ）ベースの触媒を使用する主要な利点の１つは、白金と比較した場合パラジウムのコストが低いことである。しかし、白金ベースのＤＯＣへのパラジウムの添加は白金の焼結を確かに阻止し、高温経年劣化後のＣＯおよびＨＣ酸化性能を改善するが、その一方で過剰なパラジウムを有することは、特にＨＣ貯蔵材料と共に使用した場合、パラフィンを変換する、および／または、一酸化窒素を酸化する白金の活性を低減させることもあり、また触媒が硫黄毒作用の影響を受けやすくなり得る。これらの特徴により、通常、リーンバーン運転において、特に大部分の走行条件に対してエンジン温度が２５０℃未満のままである軽負荷ディーゼル用途に対しては、酸化触媒としてＰｔの代わりにＰｄを使用することができなかった。
【０００６】
加えて、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）などの新しい最先端の燃焼技術を利用する現在のディーゼルエンジンは、エンジンシリンダー内の燃焼火炎温度を減少させ、着火前の燃料装荷の均一性および混合を増加させることによって、ＮＯｘのエンジン排出量および微粒子物質（ＰＭ）排出物を減少させることができる。しかし、ＮＯｘおよびＰＭ排出物を低下させるための、燃焼プロセスを変化させるプロセスにおいて、ＣＯおよびＨＣ排出物の全体的な量が増加する可能性があり、形成されるＨＣの性質が変化する可能性があり、排気温度が低下し得る。ある場合には、最先端の燃焼ディーゼルエンジンからのＣＯおよびＨＣ排出物は、従来のディーゼルエンジンからのＨＣおよびＣＯ排出物より５０％〜約１００％多い。さらに、車両製造業者らが長期的な燃費世界水準の達成を追求するにつれて、エンジン排気温度は有意に低下することが予想され、これによってＤＯＣが、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘを酸化させるためにさらにより低い温度で機能することは困難となる。ＣＯおよびＨＣに対してより低い点火を有するＤＯＣ触媒が必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
より厳しくなりつつある排出規制と併せて、これらの所見により、低いエンジン排気温度でのＣＯおよびＨＣ排出物に対処するため、改善されたＣＯおよびＨＣ酸化能力を有する排ガス処理システムを開発する必要性が高まった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、気体ＣＯおよびＨＣ排出物の少なくとも部分的な変換のための排出処理システムを提供する。排ガス処理システムは、排気ガス排出物の処理のための１種または複数種の成分、例えば、第１のディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、第２のディーゼル酸化触媒（本明細書でＣＯ酸化触媒と呼ばれる）、および／または選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒などを含み、さらに任意の追加の成分、例えば、煤煙フィルター成分、ＬＮＴ成分および／または追加の酸化触媒などもまた含み得るが、ただし、排出処理システムの様々な成分の相対的な配置は変動し得る。この特定の酸化触媒は、ＮＯおよび高分子量ＨＣの濃度が高い未処理の排気ガス流からのＣＯおよびＨＣの除去と比較して、すでに処理済み排気ガス流からのＣＯおよびＨＣの除去がより効率的であるため、ＣＯ酸化触媒成分は、排出処理システム内でＮＯおよび高分子量ＨＣの濃度が低い場所に位置することが好ましい。特に、すでに処理済み排気ガス流に曝露される際のＣＯ酸化触媒に対する点火温度は有意に低く、したがって、未処理の排気ガス流に曝露された際の同じＣＯ酸化触媒の酸化性能と比較して、残留ＣＯおよびＨＣの酸化に対する効率の増加を実証している。
【０００９】
したがって、本発明の一態様は、
ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘの削減のためのＬＮＴまたはＨＣおよびＣＯの削減のための第１の酸化触媒成分から選択される第１の触媒成分であって、前記第１の酸化触媒が、担体基材上に配置された第１の触媒組成物を含み、前記第１の触媒組成物が、耐火性酸化物材料に含浸された白金族金属成分を含む第１の触媒成分と、
ＮＯｘの削減のためのＳＣＲ成分であって、前記ＳＣＲ成分が、担体基材上に配置された第２の触媒組成物を含み、前記第２の触媒組成物が、金属イオン交換されたモレキュラーシーブを含み、第１の触媒成分がＬＮＴである場合、ＳＣＲ成分が任意に存在しないＳＣＲ成分と、
ＣＯの削減のための第２の酸化触媒成分であって、前記第２の酸化触媒成分が、担体基材上に配置された第３の触媒組成物を含み、前記第３の触媒組成物が、白金族金属成分、塩基金属酸化物成分、またはこれらの組合せから選択される、第２の酸化触媒成分と
を含む排気ガス処理システムであって、第１の触媒成分が内燃機関の下流に位置し、ＳＣＲ成分が存在する場合、ＳＣＲ成分が第１の触媒成分の下流に位置し、ＳＣＲ成分が存在する場合、第２の酸化触媒成分がＳＣＲ成分の下流に位置する排気ガス処理システムについて記載している。
【００１０】
一部の実施形態では、第１の触媒成分は第１の酸化触媒である。他の実施形態では、第１の触媒成分はＬＮＴである。
【００１１】
一部の実施形態では、第３の触媒組成物は、酸素貯蔵成分に含浸された白金族金属成分を含む。一部の実施形態では、白金族金属成分は白金、パラジウムまたはこれらの組合せである。一部の実施形態では、酸素貯蔵成分はセリアである。
【００１２】
他の実施形態では、第３の触媒組成物は、ＭｎＯｘ、ＣｕＯ、またはこれらの組合せを含む塩基金属酸化物成分である。一部の実施形態では、塩基金属酸化物成分は、約１：１０〜約１０：１の質量比でＭｎＯｘとＣｕＯの組合せを含む。一部の実施形態では、塩基金属酸化物成分は、ＶＩＩＩ族、ＩＩＩＢ族、希土類金属、ＩＶＢ族、ＶＩＢ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族、またはこれらの組合せから選択される塩基金属酸化物をさらに含む。一部の実施形態では、塩基金属酸化物成分を耐火性酸化物担体に含浸させる。
【００１３】
一部の実施形態では、排気ガス処理システムはＣＳＦ成分をさらに含み、ＣＳＦ成分は担体基材上に配置された触媒組成物を含み、前記触媒組成物は、耐火性酸化物材料または酸素貯蔵成分のいずれかに含浸された白金族金属成分を含む。
【００１４】
一部の実施形態では、ＣＳＦ成分は、内燃機関の下流であって第２の酸化触媒成分の上流に位置する。一部の実施形態では、白金族金属成分はパラジウム、白金またはこれらの組合せである。一部の実施形態では、耐火性酸化物材料はアルミナである。
【００１５】
一部の実施形態では、排気ガス処理システムは、第３の酸化触媒成分をさらに含み、前記第３の酸化触媒成分は、担体基材上に配置された第４の触媒組成物を含み、前記第４の触媒組成物は、耐火性酸化物材料に含浸された白金族金属成分を含み、前記第３の酸化触媒成分は、第２の酸化触媒成分の上流にこれに隣接して位置する。一部の実施形態では、第１および／または第４の触媒組成物中に存在する白金族金属成分はパラジウムと白金の組合せである。一部の実施形態では、白金およびパラジウムは約１０：１〜約１：１の質量比で存在する。一部の実施形態では、第１の担体基材への第１および／または第４の触媒組成物の白金族金属の全充填量は少なくとも約９０ｇ／ｆｔ３である。一部の実施形態では、第１および／または第４の触媒組成物の耐火性酸化物材料はアルミナである。
【００１６】
一部の実施形態では、排気ガス処理システムは、担体基材上に配置されたボトム触媒コーティングと、ボトムコーティングの上に配置された第１の触媒組成物を含むトップ触媒コーティングとを含む。一部の実施形態では、ボトム触媒コーティングは、アルミナに含浸された白金およびパラジウムを含む。一部の実施形態では、トップ触媒コーティングは、アルミナおよびゼオライトに含浸された白金およびパラジウムを含む。一部の実施形態では、金属イオン交換されたモレキュラーシーブは、助触媒金属および少なくとも１種の追加の金属を含む。一部の実施形態では、助触媒金属は銅または鉄である。一部の実施形態では、モレキュラーシーブはＣＨＡ構造型を含む。一部の実施形態では、ＣＨＡ結晶構造はアルミノシリケートゼオライトである。
【００１７】
一部の実施形態では、１種または複数種の担体基材はハニカムである。一部の実施形態では、ハニカムはウォールフロー型フィルター基材を含む。一部の実施形態では、少なくとも２種の触媒組成物がゾーン化構成で基材上に配置される。一部の実施形態では、第３の触媒組成物および第４の触媒組成物が基材上に配置され、前記基材はハニカムである。
【００１８】
一部の実施形態では、内燃機関はディーゼルエンジンである。
【００１９】
本発明の別の態様は、排気ガス流に存在する一酸化炭素を還元するための方法であって、
ａ．内燃機関を脱出する排気ガスを、第１の触媒成分およびＳＣＲ触媒で処理する工程であって、第１の触媒成分がＬＮＴまたは第１の酸化触媒から選択され、ＳＣＲ触媒が第１の触媒成分の下流に配置され、第１の触媒成分がＬＮＴである場合、任意に存在しなくてもよく、この処理によって、内燃機関を脱出する排気流と比較して、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ含有量が減少した処理済み排気ガス流を形成する工程と、
ｂ．処理済み排気ガス流を第２の酸化触媒成分で処理する工程であって、第１の触媒成分単独で処理した場合と比較して、ＣＯ、ＨＣ、およびＮＯｘがより還元される工程と
を含む方法について記載している。
【００２０】
一部の実施形態では、本方法は、第３の酸化触媒をさらに含み、第３の酸化触媒が、耐火性酸化物担持材料に含浸された白金族金属成分を含み、第３の酸化触媒が、第２の酸化触媒成分の上流にこれに隣接して位置し、第１の酸化触媒を脱出する処理済み排気ガス流を処理して、処理済み排気ガス流中に存在するＣＯおよびＨＣをさらに酸化し、この処理によって、第１の酸化触媒を脱出する処理済み排気ガス流と比較して、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ含有量が減少した処理済み排気ガス流を形成する。
【００２１】
本発明は、制限なしで、以下の実施形態を含む。
【００２２】
実施形態１：ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘの削減のためのリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）またはＨＣおよびＣＯの削減のための第１の酸化触媒成分から選択される第１の触媒成分であって、前記第１の酸化触媒が、担体基材上に配置された第１の触媒組成物を含み、前記第１の触媒組成物が、耐火性酸化物材料に含浸された白金族金属成分を含む第１の触媒成分と、ＮＯｘの削減のための選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分であって、前記ＳＣＲ成分が担体基材上に配置された第２の触媒組成物を含み、前記第２の触媒組成物が金属イオン交換されたモレキュラーシーブを含み、第１の触媒成分がＬＮＴである場合、ＳＣＲ成分が任意に存在しないＳＣＲ成分と、ＣＯの削減のための第２の酸化触媒成分であって、前記第２の酸化触媒成分が、担体基材上に配置された第３の触媒組成物を含み、前記第３の触媒組成物が、白金族金属成分、塩基金属酸化物成分、またはこれらの組合せから選択される第２の触媒組成物とを含む排気ガス処理システムであって、第１の触媒成分が内燃機関の下流に位置し、ＳＣＲ成分が存在する場合、ＳＣＲ成分が第１の触媒成分の下流に位置し、ＳＣＲ成分が存在する場合、第２の酸化触媒成分がＳＣＲ成分の下流に位置する、排気ガス処理システム。
【００２３】
実施形態２：第３の触媒組成物が、酸素貯蔵成分に含浸された白金族金属成分を含む、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００２４】
実施形態３：白金族金属成分がパラジウムであり、酸素貯蔵成分がセリアである、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００２５】
実施形態４：第３の触媒組成物が、ＭｎＯｘとＣｕＯの組合せを約１：１０〜約１０：１の質量比で含む塩基金属酸化物成分である、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００２６】
実施形態５：塩基金属酸化物成分が、ＶＩＩＩ族、ＩＩＩＢ族、希土類金属、ＩＶＢ族、ＶＩＢ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族、またはこれらの組合せから選択される塩基金属酸化物をさらに含む、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００２７】
実施形態６：塩基金属酸化物成分が耐火性酸化物担体に含浸されている、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００２８】
実施形態７：触媒化された煤煙フィルター（ＣＳＦ）成分をさらに含み、ＣＳＦ成分が担体基材上に配置された触媒組成物を含み、前記触媒組成物が、耐火性酸化物材料または酸素貯蔵成分のいずれかに含浸された白金族金属成分を含み、前記ＣＳＦ成分が内燃機関の下流であって第２の酸化触媒成分の上流に位置する、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００２９】
実施形態８：白金族金属成分がパラジウム、白金またはこれらの組合せであり、耐火性酸化物材料がアルミナである、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００３０】
実施形態９：第３の酸化触媒成分をさらに含み、前記第３の酸化触媒成分が担体基材上に配置された第４の触媒組成物を含み、前記第４の触媒組成物が、耐火性酸化物材料に含浸された白金族金属成分を含み、前記第３の酸化触媒成分が第２の酸化触媒成分の上流にこれに隣接して位置する、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００３１】
実施形態１０：第１および／または第４の触媒組成物中に存在する白金族金属成分がパラジウムと白金の約１０：１〜約１：１の質量比での組合せであり、白金族金属の全充填量が少なくとも約９０ｇ／ｆｔ３である、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００３２】
実施形態１１：第１および／または第４の触媒組成物の耐火性酸化物材料がアルミナである、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００３３】
実施形態１２：第１の触媒成分が担体基材上に配置されたボトム触媒コーティングと、ボトムコーティング上に配置された第１の触媒組成物を含むトップ触媒コーティングとを含む、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００３４】
実施形態１３：ボトム触媒コーティングが、アルミナに含浸された白金およびパラジウムを含み、トップ触媒コーティングが、アルミナおよびゼオライトに含浸された白金およびパラジウムを含む、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００３５】
実施形態１４：金属イオン交換されたモレキュラーシーブが、助触媒金属としての銅または鉄および少なくとも１種の追加の金属を含む、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００３６】
実施形態１５：前記モレキュラーシーブが、ＣＨＡ構造型を有するアルミノシリケートゼオライトである、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００３７】
実施形態１６：担体基材のうちの１種または複数種がハニカム基材である、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００３８】
実施形態１７：ハニカム基材がウォールフロー型フィルター基材である、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００３９】
実施形態１８：内燃機関がディーゼルエンジンである、その前または後のいずれかの実施形態に記載の排気ガス処理システム。
【００４０】
実施形態１９：排気ガス流中に存在する一酸化炭素を還元するための方法であって、内燃機関を脱出する排気ガスを、第１の触媒成分および選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒で処理する工程であって、第１の触媒成分がリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）または第１の酸化触媒から選択され、ＳＣＲ触媒が、第１の触媒成分の下流に配置され、第１の触媒成分がＬＮＴである場合、任意に存在しなくてもよく、この処理によって、内燃機関を脱出する排気流と比較して、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ含有量が減少した処理済み排気ガス流を形成する工程と、第２の酸化触媒成分で、処理済み排気ガス流を処理する工程であって、第１の触媒成分単独で処理した場合と比較して、ＣＯ、ＨＣ、およびＮＯｘがより多く還元される工程とを含む、方法。
【００４１】
実施形態２０：第１の酸化触媒が、耐火性酸化物材料に含浸された白金族金属成分を含む、その前または後のいずれかの実施形態に記載の方法。
【００４２】
実施形態２１：白金族金属成分が、約１０：１〜約１：１の質量比で存在するパラジウムと白金の組合せであり、耐火性酸化物材料がアルミナである、その前または後のいずれかの実施形態に記載の方法。
【００４３】
実施形態２２：ＳＣＲ触媒が、銅または鉄を含み、ＣＨＡ構造型を有する金属イオン交換されたモレキュラーシーブを含む、その前または後のいずれかの実施形態に記載の方法。
【００４４】
実施形態２３：第２の酸化触媒が、酸素貯蔵成分に含浸された白金族金属成分を含む、その前または後のいずれかの実施形態に記載の方法。
【００４５】
実施形態２４：白金族金属成分がパラジウムであり、酸素成分がセリアである、その前または後のいずれかの実施形態に記載の方法。
【００４６】
実施形態２５：処理済み排気ガス流を第３の酸化触媒で処理して、処理済み排気ガス流中に存在するＣＯおよびＨＣをさらに酸化し、この処理によって、第１の酸化触媒を脱出する処理済み排気ガス流と比較して、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ含有量が減少した処理済み排気ガス流を形成する工程であって、第３の酸化触媒が、耐火性酸化物担持材料に含浸された白金族金属成分を含み、第３の酸化触媒が第２の酸化触媒成分の上流にこれに隣接して位置する工程をさらに含む、その前または後のいずれかの実施形態に記載の方法。
【００４７】
実施形態２６：白金族金属成分が、約１０：１〜約１：１の質量比で存在するパラジウムと白金の組合せであり、耐火性酸化物担体がアルミナである、その前または後のいずれかの実施形態に記載の方法。
【００４８】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下に簡潔に記載されている添付の図と共に以下の詳細な記載を読むことにより明らかとなる。本発明は、このような特徴または要素が本明細書に記載の特定の実施形態で明示的に組み合わせられているかどうかに関わらず、２つ、３つ、４つ、またはそれを超える上記の実施形態の任意の組合せならびに本開示に記載の任意の２個、３個、４個、またはそれを超える特徴または要素の組合せを含む。本開示は全体的に、文脈が明確に他を指示していない限り、開示された発明の任意の分離可能な特徴または要素が、その様々な態様および実施形態のいずれかにおいて、結合可能であることを意図しているとみなされるべきであるように解釈されることを意図する。本発明の他の態様および利点は、以下から明らかとなろう。
【００４９】
本発明の実施形態の理解を得るために、添付された図について言及がなされるが、これらの図は、必ずしても一定の縮尺で描かれておらず、参照番号は、本発明の例示的実施形態の成分を指す。図は単なる例示に過ぎず、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のＤＯＣおよびＣＯ酸化触媒成分が利用される排出処理システムの実施形態の概略的描写を示している。
【図２】本発明の２種のＤＯＣおよびＣＯ酸化触媒成分が利用され、１種のＤＯＣがＣＯ酸化触媒成分のすぐ上流にある排出処理システムの実施形態の概略的描写を示している。
【図３】ＬＮＴおよびＳＣＲ成分が利用され、ＬＮＴがＳＣＲ成分のすぐ上流にあり、ＳＣＲ成分が本発明のＣＯ酸化触媒成分に隣接している排出処理システムの実施形態の概略的描写を示している。
【図４】本発明のＬＮＴおよびＣＯ酸化触媒成分が利用され、ＬＮＴがＣＯ酸化触媒成分のすぐ上流にある、排出処理システムの実施形態の概略的描写を示している。
【図５】本発明に従い使用することができる触媒組成物を含み得るハニカム型基材の透視図である。
【図６】図５よりも拡大された、図５の基材の端面に並行した平面に沿った部分断面図である。これは、モノリシック構造のフロースルー基材を表し、図５に示された複数の気体流通路の拡大図を示している。
【図７】図５よりも拡大された（および端面に垂直な）セクションの断面図である。図５のハニカム型基材はウォールフロー型フィルター基材モノリスを表している。
【図８】本発明のゾーン化された酸化触媒の断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
本発明はここで、本明細書でこれより以降より完全に記載されることになる。しかし、本発明は多くの異なる形態に実施形態化することができ、本明細書で示された実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が十分および完全であるように提供され、本発明の範囲は当業者へ完全に伝達されることになる。本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に他を指示しない限り、複数の指示対象を含む。
【００５２】
本発明は、気体ＣＯおよびＨＣの排出物の少なくとも部分的な変換のための排出処理システムを提供する。一部の実施形態では、本発明の排ガス処理システムは、排気ガス排出物の処理のための１種または複数種の成分、例えば、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ＣＯ酸化触媒、および／または選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒を含み、さらに任意の追加の成分、例えば、煤煙フィルター成分、リーンＮＯｘトラップ成分（ＬＮＴ）、および／または追加の酸化触媒なども含んでもよいが、ただし、排出処理システムの様々な成分の相対的配置は変動し得る。ＣＯ酸化触媒成分は、ＮＯおよび高分子量ＨＣの濃度が排出処理システム内で低い場所に好ましくは位置する。例えば、ＣＯ酸化触媒成分は、排出処理システム内に存在する他の成分の下流に位置し、排気ガスのＣＯ酸化触媒成分への曝露前に、排気ガスはすでに処理されている。一部の実施形態では、ＣＯ酸化触媒は、排気ガス流中に存在するＣＯおよびＨＣを酸化するＤＯＣ、および／または排気ガス流成分中に存在するＮＯｘを還元するＳＣＲ成分の下流に位置する。他の実施形態では、ＣＯ酸化触媒はＬＮＴ成分、および任意にＳＣＲ成分（排気ガス流中に存在するＮＯｘを還元する）の下流に位置する。ＣＯ酸化触媒は、ＮＯおよび高分子量ＨＣの濃度が高い未処理の排気ガス流中のＣＯおよびＨＣの除去と比較して、すでに処理済み排気ガス流中に存在する任意の残留ＣＯおよびＨＣを除去するのにより効率的である。特に、すでに処理済みの排気ガス流に曝露されたときのＣＯ酸化触媒に対する点火温度は有意に低く、したがって未処理の排気ガス流に曝露されたときのＣＯ酸化触媒の酸化性能と比較して、ＣＯおよびＨＣ酸化に対してより高い効率を実証する。一部の実施形態では、追加のＤＯＣ成分は排出処理システム内のＣＯ酸化触媒成分のすぐ上流に位置し、ＣＯ酸化触媒への曝露前の排気ガス流からの追加のＨＣ除去をもたらす。一部の実施形態では、排気ガス処理システムは、第１、第３および／または第４の触媒組成物を含み、これらはそれぞれが耐火性酸化物材料に含浸された白金族金属成分を含む。例えば、一部の実施形態では、第１、第３および／または第４の触媒組成物から選択される少なくとも２種の触媒組成物の耐火性酸化物材料は、各触媒組成物に対して異なるＰＧＭ成分を含浸させた同じ材料である。一部の実施形態では、第１、第３および／または第４の触媒組成物のＰＧＭ成分は、選択されたＰＧＭまたは存在するＰＧＭの組合せ、ＰＧＭの質量比、および耐火性酸化物材料へのＰＧＭ成分の充填量により異なる。一部の実施形態では、第１、第３および／または第４の触媒組成物の少なくとも２種のＰＧＭ成分は同じであり、耐火性酸化物材料に含浸されており、この耐火性酸化物材料は、排気ガス処理システム中に存在する少なくとも２種の触媒組成物に対して同じでも異なっていてもよい。
【００５３】
以下の用語は、本出願の目的のため、以下に示されたそれぞれの意味を有するものとする。
【００５４】
本明細書で使用される場合、「選択的触媒還元」（ＳＣＲ）という用語は、窒素性還元剤（例えば、アンモニア、ウレアなど）を使用して、窒素の酸化物を二窒素（Ｎ２）へと還元する触媒プロセスを指す。
【００５５】
本明細書で使用される場合、「触媒」または「触媒組成物」という用語は、反応を促進させる材料を指す。
【００５６】
本明細書で使用される場合、「上流」および「下流」という用語は、エンジンから排気管へのエンジンの排気ガス流の流れに従った相対的な方向を指し、エンジンは上流に配置し、排気管および任意の汚染削減物品、例えば、フィルターおよび触媒などはエンジンの下流に存在する。
【００５７】
本明細書で使用される場合、「流れ」という用語は、固体または液体の微粒子物質を含有し得る流動気体の任意の組合せを幅広く指す。「気体流」または「排気ガス流」という用語は、気体の構成物質の流れ、例えば、リーンバーンエンジンの排気などを意味し、取り込まれた非気体成分、例えば、液体小滴、固体微粒子などを含有し得る。リーンバーンエンジンの排気ガス流は通常、燃焼生成物、不完全燃焼の生成物、窒素の酸化物、硫黄の酸化物、可燃性のおよび／または炭素質の微粒子物質（煤煙）、および未反応酸素および窒素をさらに含む。
【００５８】
本明細書で使用される場合、「基材」という用語は、その上に触媒組成物が配置されるモノリシック構造材料を指し、通常その上に触媒組成物を含有する複数の粒子を含有するウォッシュコートの形態である。ウォッシュコートは、液体媒体中に粒子のある特定の固形分（例えば、１５〜６０質量％）を含有するスラリーを製造し、次いで基材上にこれをコーティングし、乾燥させて、ウォッシュコート層を得ることによって形成される。
【００５９】
本明細書で使用される場合、「ウォッシュコート」という用語は、基材材料、例えば、ハニカム型担体部材などに適用される触媒または他の材料の薄い、接着性コーティングである当技術分野におけるその通常の意味を有し、処理される気体流を通過させるのに十分多孔質である。
【００６０】
本明細書で使用される場合、「触媒物品」という用語は、所望の反応を促進させるために使用される要素を指す。例えば、触媒物品は、基材上の、触媒組成物を含有するウォッシュコートを含み得る。
【００６１】
「隣接する」という用語は、ギャップまたは他の介入組成物なしに、組成物、すなわち、触媒のすぐ隣にあることを意味する。
【００６２】
「削減」という用語は、任意の手段により引き起こされる量の低減を意味する。
【００６３】
本明細書で使用される場合、「含浸させた」または「含浸」とは、担持材料の多孔質構造へ触媒物質を透過させることを指す。
【００６４】
本明細書中に使用される場合、「偽晶」という用語は、顕微鏡下でも結晶であるようにみえるが、真の結晶性回折パターンを有さない物質を指す。
【００６５】
本明細書中に使用される場合「点火温度」という用語は、触媒反応がディーゼル酸化触媒により開始される温度を指す。
【００６６】
本明細書中に使用される場合、「〜上に配置された」という用語は、例えば、触媒組成物を含む触媒コーティング組成物の形態で、例えば「〜上に存在する」ことを意味する。
【００６７】
排出処理システム
本発明の排ガス処理システムは、ディーゼルエンジンからの排気ガス排出物の処理のための１種または複数種の成分、例えば、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ＣＯ酸化触媒（ＣＯ  Ｏｘ）、および／または選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒などを含む。排出処理システムはまた、煤煙フィルター成分、リーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）成分、および／または追加の酸化触媒をさらに含んでもよいが、ただし、排出処理システムの様々な成分の相対的配置は変動し得る。
【００６８】
本発明の排気ガス処理システムのディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）成分は、例えば、ＳＣＲ成分および／または煤煙フィルターの上流に位置してもよい。排出処理システムにおける使用に対して適切なＤＯＣ触媒成分は、ＣＯおよびＨＣの二酸化炭素（ＣＯ２）への酸化を有効に触媒することができる。好ましくは、酸化触媒は、排気ガス中に存在するＣＯまたはＨＣ成分の少なくとも５０％を変換することが可能である。
【００６９】
酸化触媒の使用を介して排気ガス排出物を処理することに加えて、本発明は、微粒子物質の除去のための煤煙フィルターを利用することができる。煤煙フィルターは、ＤＯＣの上流または下流に位置することができるが、ただし通常、煤煙フィルターはＤＯＣの下流に位置する。一実施形態では、煤煙フィルターは、触媒化された煤煙フィルター（ＣＳＦ）である。ＣＳＦは、トラップした煤煙を燃焼させ、および／または排気ガス流排出物を酸化させるための１種または複数種の触媒を含有するウォッシュコート粒子でコーティングした基材を含み得る。一般に、煤煙燃焼触媒は煤煙を燃焼するための任意の公知の触媒であってよい。例えば、ＣＳＦは、ＣＯおよび未燃の炭化水素およびある程度までの微粒子物質を燃焼させるための１種または複数種の表面積の高い耐火性酸化物（例えば、酸化アルミニウムまたはセリア−ジルコニア）でコーティングすることができる。煤煙燃焼触媒は、１種または複数種の貴金属触媒（例えば、白金、パラジウム、および／またはロジウム）を含む酸化触媒であってよい。
【００７０】
本発明の排気ガス処理システムは、選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分をさらに含み得る。ＳＣＲ成分は、ＤＯＣおよび／または煤煙フィルターの上流または下流に位置し得る。好ましくは、ＳＣＲ成分は煤煙フィルター成分の下流に位置する。排出処理システムにおける使用に対して適切なＳＣＲ触媒成分は、通常低い排気温度に伴う低い充填量の条件下でさえＮＯｘレベルの減少を達成できるように、６００℃未満の温度でＮＯｘ排気成分の還元を有効に触媒することができる。好ましくは、触媒物品は、システムに添加した還元剤の量に応じて、ＮＯｘ成分の少なくとも５０％をＮ２に変換することが可能である。組成物に対する別の望ましい特質は、ＮＨ３が大気に放出されないように、組成物が、Ｏ２と任意の過剰のＮＨ３との反応を触媒して、低レベルのＮＯｘおよびＨ２Ｏを形成する能力を保有することである。排出処理システムに使用される有用なＳＣＲ触媒組成物はまた、６５０℃より高い温度に対して熱的耐性を有するべきである。このような高温は、上流の触媒化した煤煙フィルターの再生中に遭遇し得る。
【００７１】
適切なＳＣＲ触媒組成物は、例えば、両方ともこれらの全体が参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第４，９６１，９１７号および第５，５１６，４９７号に記載されている。このシステムは、ＮＯｘ貯蔵および放出（ＮＳＲ）触媒物品をさらに含み得る。ある特定の実施形態では、ＳＣＲまたはＮＳＲ触媒物品のうちの一方または他方がシステムに含まれている。
【００７２】
さらに、本発明の排気ガス処理システムは、ＰＧＭ成分、例えば、Ｐｄ／ＣｅＯ２触媒を含浸させた酸素貯蔵成分を含むＣＯ酸化触媒成分を含む。ＣＯ酸化触媒成分は、ＤＯＣ、ＳＣＲ、および／またはＣＳＦから選択される少なくとも１種の成分で以前に処理された、排気ガス中に存在する残留ＣＯおよびＨＣをさらに酸化させる。好ましくは、ＣＯ酸化触媒は、処理された排気ガス中に存在する残留ＣＯおよびＨＣの少なくとも５０％を変換することが可能である。しかし、より重要なことに、ＣＯ酸化触媒は、必要とされる排気管排出基準を満たすために十分な残留ＣＯおよびＨＣを除去すべきである。一部の実施形態では、ＣＯ酸化触媒成分は排出処理システム内でＮＯおよび高分子量ＨＣの濃度が低い場所に位置する。例えば、ＣＯ酸化触媒成分は、ＣＯ酸化触媒成分の前に、ＨＣおよびＮＯｘをエンジン排気から除去するＤＯＣ、ＣＳＦおよび／またはＳＣＲ成分の下流に位置する。ＣＯ酸化触媒は、ＮＯおよび高分子量ＨＣの濃度が高い未処理の排気ガス流中のＣＯおよびＨＣの除去と比較して、すでに処理済みの排気ガス流中に存在する任意の残留ＣＯおよびＨＣを除去するのにより効率的である。したがって、上流ＤＯＣ、ＣＳＦ、およびＳＣＲ成分により、排気ガス中に存在するＨＣおよびＮＯ濃度を減少させることによって、下流のＣＯ酸化触媒成分、例えば、Ｐｄ／ＣｅＯ２触媒がより高い効率で機能することが可能となる。加えて、処理済み排気ガス流へ曝露されるＣＯ酸化触媒の点火温度は、未処理の排気ガス流に曝露されるＣＯ酸化触媒の点火温度と比較して有意により低い。ＣＯ酸化触媒成分活性のさらなる増強はまた、別個の成分中のまたは現存するＤＯＣ、ＣＳＦ、またはＳＣＲ成分のいずれかと組み合わせたＣＯ酸化触媒成分の上流に追加のＨＣおよびＮＯｘ吸着成分を包含することによって達成される。ＤＯＣ、ＣＳＦ、およびＳＣＲ成分の下流にＣＯ酸化触媒成分を配置することによって、ＣＯ酸化触媒成分はより低い温度に曝露され得るが、ＣＯ酸化性能は、局所的なＮＯおよびＨＣ濃度の減少により増強することになる。ＣＯ酸化は局所的ＣＯ濃度により大きく影響を受ける自己阻害反応であるため、ＤＯＣまたはＣＳＦ成分によるＣＯの任意の還元はまた、下流のＣＯ酸化触媒成分、例えば、Ｐｄ／ＣｅＯ２触媒の活性を増強することになる。排出処理システムにおける最終成分としてのＣＯ酸化触媒成分の配置が好ましいが、ＮＯおよびＨＣ濃度が低い他の位置への配置は本発明の範囲内に含まれる。加えて、ＣＯ酸化触媒成分、例えば、Ｐｄ／ＣｅＯ２触媒は、別個の成分内に配置する必要はなく、同じ成分、例えば、ＤＯＣ、ＣＳＦ、またはＳＣＲ成分などの中に含めることもでき、この場合、このような成分に対する触媒組成物はゾーン化構成で担体基材に適用される。
【００７３】
例示された排出処理システムは、本発明の本実施形態による排出処理システム３２０の概略的表示を描いている図１を参照することで、より容易に認識することができる。図１を参照すると、気体の汚染物質を含有する排気ガス流（例えば、未燃の炭化水素、一酸化炭素およびＮＯｘ）および微粒子物質は、ライン３６０を介して、エンジン３４０から、本発明の組成物であるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）３８０に送られる。ＤＯＣ３８０において、未燃の気体および非揮発性炭化水素および一酸化炭素は主として燃焼されて二酸化炭素および水を形成する。加えて、ＮＯｘ成分のある割合のＮＯはＤＯＣ内でＮＯ２へと酸化され得る。排気流は次に、ライン４００を介して、存在する場合、触媒化された煤煙フィルター（ＣＳＦ）４２０に送られ、ここで、排気ガス流内に存在する微粒子物質がトラップされる。ＣＳＦ４２０は再生性能の増強のために任意に触媒化される。ＣＳＦ４２０を介して微粒子物質を除去した後、排気ガス流は、ＮＯｘの処理および／または変換のために、ライン４４０を介して下流の選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分４６０に送られる。ＣＳＦ４２０が存在しない場合、排気流は、ライン４８０を介して直接選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分４６０へ送られてもよい。代わりに、ＳＣＲ触媒成分をＣＳＦ上にコーティングして、これにより、別個のＣＳＦおよびＳＣＲ成分を用意する必要性を排除することもできる。
【００７４】
本発明の選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分４６０は、任意のＮＯｘ種に関して排気の処理をさらに提供する。排気ガスは、触媒組成物が所与の温度で排気ガス中のＮＯｘレベルを減少させる（還元剤と組み合わせて）のに十分な時間を与える流速でＳＣＲ成分４６０を通過する。排気流は次にライン４９０を介して本発明のＣＯ酸化触媒４５０に送られて、システムを脱出する前に、排気ガス中に残留する任意の残留ＣＯおよびＨＣがさらに除去される。
【００７５】
本発明の排ガス処理システムの別の実施形態が図２に示されており、この図は、同様に本発明の本実施形態による排出処理システム９２０の概略的表示を表している。図２を参照すると、気体の汚染物質（例えば、未燃の炭化水素、一酸化炭素およびＮＯｘ）および微粒子物質を含有する排気ガス流は、ライン８６０を介して、エンジン８４０から、本発明の組成物であるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）８８０に送られる。次に、排気流は、ライン７００を介して、存在する場合、触媒化された煤煙フィルター（ＣＳＦ）８２０に送られ、ここで、排気ガス流内に存在する微粒子物質がトラップされる。ＣＳＦ８２０はまた再生性能の増強のために任意に触媒化される。ＣＳＦ８２０を介して微粒子物質を除去した後、排気ガス流は、ＮＯｘの処理および／または変換のために、ライン９００を介して下流の選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分９６０に送られる。ＣＳＦ８２０が存在しない場合、排気流は、ライン７８０を介して、選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分９６０へ送られてもよい。代わりに、ＳＣＲ触媒成分をＣＳＦ上にコーティングして、これにより、別個のＣＳＦおよびＳＣＲ成分を用意する必要性を排除することもできる。
【００７６】
排気ガスは、触媒組成物が所与の温度で排気ガス中のＮＯｘレベルを減少させる（例えば、還元剤と組み合わせて）のに十分な時間を与える流速でＳＣＲ成分９６０を通過する。排気流は次にライン９９０を介して本発明の第２のＤＯＣ触媒９３０に送られて、排気流９９０中に存在する任意の残留ＣＯおよびＨＣをさらに減少させる。ＤＯＣ触媒成分９３０の直後に、本発明のＣＯ酸化触媒９４０が続き、排気ガスが処理システムを出る前に、存在する任意の残留ＣＯおよびＨＣをさらに除去する。
【００７７】
ＤＯＣ成分／ＣＯ酸化触媒成分の組合せ、すなわち、図２に記載の９３０、９４０は実施例３においても調査されている。
【００７８】
実施例３は、ＤＯＣ成分／ＣＯ酸化触媒成分の組合せを用いて７５０℃で２５時間エンジンのエージングを行い、シミュレートした、典型的なディーゼル排気供給気体および気体時空間速度（ＧＨＳＶ）７０，０００／時間を用いてフロー反応器システムで試験した際に測定された、ＣＯ酸化に対する約１３６℃またはそれ未満のＴ５０を示している。ある特定の実施形態では、本発明は、上述のようにエージングし、試験した場合、ＣＯ酸化に対して、約１３０℃またはそれ未満、約１２７℃またはそれ未満、または約１２５℃またはそれ未満、または約１２３℃またはそれ未満のＴ５０を特徴とするＤＯＣ成分／ＣＯ酸化触媒成分の組合せを提供する。ある特定の実施形態では、ＤＯＣ成分／ＣＯ酸化触媒成分の組合せは、ＤＯＣ成分のみを含む比較用触媒のＣＯ酸化に対するＴ５０よりも約６℃低い（例えば、少なくとも約６℃低い）、ＣＯ酸化に対するＴ５０を特徴とすることができる。
【００７９】
本発明の排ガス処理システムの別の実施形態が図３に示されており、この図は、同様に本発明の本実施形態による排出処理システム５００の概略的表示を表している。図３を参照すると、気体の汚染物質を含有する排気ガス流（例えば、未燃の炭化水素、一酸化炭素およびＮＯｘ）および微粒子物質は、ライン５３０を介して、エンジン５２０から、ディーゼルリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）５４０に送られる。次に、排気流は、ライン５５０を介して、存在する場合、触媒化された煤煙フィルター（ＣＳＦ）５６０に送られ、ここで、排気ガス流内に存在する微粒子物質はトラップされる。ＣＳＦ５６０はまた、再生性能の増強のために任意に触媒化される。ＣＳＦ５６０を介して微粒子物質を除去した後、排気ガス流は、ＮＯｘの処理および／または変換のために、ライン５７０を介して下流の選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分５８０に送られる。ＣＳＦ５６０が存在しない場合、排気流はまた、ライン５９０を介して、選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分５８０に送られてもよい。代わりに、ＳＣＲ触媒成分をＣＳＦ上にコーティングして、これにより、別個のＣＳＦおよびＳＣＲ成分を用意する必要性を排除することもできる。ＳＣＲ触媒成分５８０の直後に、本発明のＣＯ酸化触媒６２０が続き、排気ガスが処理システムを出る前に、存在する任意の残留ＣＯおよびＨＣをさらに除去することもできる。
【００８０】
通常、ＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）システムはアルカリ土類元素を含有する。例えば、ＮＯｘ吸着剤成分は、アルカリ土類金属酸化物、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの酸化物などを含む。他のリーンＬＮＴシステムは、希土類金属酸化物、例えば、Ｃｅ、Ｌａ、ＰｒおよびＮｄの酸化物などを含有することができる。ＮＯｘ吸着剤は、内燃機関からの排気ガスの精製において、白金族金属触媒、例えば、アルミナ担体上に分散させた白金などと組み合わせて使用することができる。
【００８１】
従来のＬＮＴは通常、ＮＯｘ貯蔵のための塩基性吸着剤成分（例えば、ＢａＯ／ＢａＣＯ３および／またはＣｅＯ２）および触媒のＮＯｘ酸化および還元のための白金族金属（ＰＧＭ、すなわち、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈ）を含有する。ＬＮＴ触媒は循環リーン（トラッピングモード）およびリッチ（再生モード）排気条件下で作動し、この間エンジンアウトＮＯは方程式１〜６に示されている通りＮ２に変換される：
リーン条件：  ２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２  （１）
（トラッピングモード）  ４ＮＯ２＋２ＭＣＯ３＋Ｏ２→２Ｍ（ＮＯ３）２＋２ＣＯ２  （２）
リッチ条件（再生モード）：  Ｍ（ＮＯ３）２＋２ＣＯ→ＭＣＯ３＋ＮＯ２＋ＮＯ＋ＣＯ２  （３）
ＮＯ２＋ＣＯ→ＮＯ＋ＣＯ２  （４）
２ＮＯ＋２ＣＯ→Ｎ２＋２ＣＯ２  （５）２ＮＯ＋２Ｈ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ  （６）
【００８２】
ゼオライトなどのモレキュラーシーブは、触媒が冷たくて、炭化水素をＣＯ２に酸化することができない状態（コールドスタート）の車両スタートアップの間に、エンジン排気からの炭化水素（ＨＣ）を吸着するという目的のために、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）ならびにリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）に適用させて通常使用される。触媒中の白金族金属が活性となる時点まで排気の温度が増加したら、炭化水素はモレキュラーシーブから放出され、続いてＣＯ２に酸化される。したがって、ＬＮＴシステムはまた、排気ガス処理システムにおいてＣＯおよびＨＣを酸化させるための酸化触媒としても使用することができる。
【００８３】
また、本発明の排ガス処理システムの別の実施形態が図４に示されており、この図は、同様に本発明の本実施形態による排出処理システム７００の概略的表示を表している。図４を参照すると、以前に記載したような気体の汚染物質を含有する排気ガス流および微粒子物質は、ライン７３０を介して、エンジン７２０からディーゼルリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）７４０に送られる。次に、排気流は、ライン７５０を介して、存在する場合、触媒化された煤煙フィルター（ＣＳＦ）７６０に送られ、ここで、排気ガス流内に存在する微粒子物質がトラップされる。ＣＳＦ７６０はまた、再生性能の増強のために任意に触媒化される。ＣＳＦ７６０を介して微粒子物質を除去した後、排気ガス流は、排気ガスが処理システムを出る前に、存在する残留ＣＯおよびＨＣの処理および／または変換のために、ライン７７０を介して、本発明の下流の酸化触媒成分（ＣＯ  Ｏｘ）７８０に送られる。ＣＳＦ７６０が存在しない場合、排気流はまた、ライン７９０を介して、酸化触媒成分（ＣＯ  Ｏｘ）７８０に送られてもよい。
【００８４】
触媒組成物
ＤＯＣ、ＣＯ酸化触媒および任意にＬＮＴシステムは、多孔質耐火性酸化物担体または酸素貯蔵成分に含浸されたＰＧＭ成分を含む。本明細書で使用される場合、「白金族金属」または「ＰＧＭ」とは、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、およびこれらの混合物を含めた、白金族金属またはその酸化物を指す。ある特定の実施形態では、ＰＧＭ成分は、例えば、約１：１０〜約１０：１などの質量比の白金とパラジウム、より典型的には、白金とパラジウムとの質量比が約１：１と等しいまたはそれを超える、約１．５：１と等しいまたはそれを超える、または約２：１と等しいまたはそれを超える白金族金属の組合せを含む。他の実施形態では、ＰＧＭ成分は白金またはパラジウムを含む。ＰＧＭ成分（例えば、Ｐｔ、Ｐｄまたはこれらの組合せ）の濃度は変動し得るが、通常では、含浸させた多孔質耐火性酸化物担体または酸素貯蔵成分の質量に対して約０．１質量％〜約１０質量％（例えば、含浸させた担持材料に対して約１質量％〜約６質量％）である。
【００８５】
一部の実施形態では、ＣＯ酸化触媒は塩基金属酸化物成分を含む。塩基金属酸化物は以前、ディーゼル排気ガスにおいて、ＣＯ、ＨＣ、およびＮＯの酸化のための触媒組成物に使用されていた。本明細書で使用される場合、「塩基金属成分」とは、銅、鉛、鉄、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、スズ、タングステン、モリブデン、タンタル、コバルト、ビスマス、カドミウム、チタニウム、ジルコニウム、アンチモン、マンガン、ベリリウム、クロム、ゲルマニウム、バナジウム、ガリウム、ハフニウム、インジウム、ニオブ、レニウム、タリウム、およびこれらの組合せから選択される塩基金属酸化物を指す。一部の実施形態では、塩基金属成分は、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、またはこれらの組合せの金属酸化物を含む。Ｍｎは、その環境に応じて、その酸化物形態でのいくつか可能な酸化状態（例えば、＋２、＋３、および＋４）を示し、したがってＭｎＯｘ（式中、ｘは金属の酸化状態の代表である）と呼ばれる。酸化物形態のＣｕは一般に、＋２の酸化状態を示すが、ただし、＋１もまた公知である。ある特定の実施形態では、塩基金属酸化物成分は、約１：１０〜約１０：１などの質量比でのＭｎＯｘとＣｕＯの組合せを含む。
【００８６】
一部の実施形態では、塩基金属酸化物成分は、ＶＩＩＩ族、ＩＩＩＢ族、希土類金属、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族、およびこれらの組合せから選択される金属酸化物と組み合わせた塩基金属酸化物ＭｎＯｘおよび／またはＣｕＯを含む。一部の実施形態では、塩基金属酸化物は、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、チタニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、クロム、モリブデンタングステン、およびこれらの組合せから選択される金属酸化物と組み合わせる。一部の実施形態では、塩基金属酸化物成分中に存在するすべての個々の金属酸化物の割合は変動し得る。例えば、一部の実施形態では、ＭｎＯｘおよび／またはＣｕＯは、全金属酸化物成分の少なくとも約１質量％〜約９５質量％の量で、塩基金属酸化物成分中に存在する。
【００８７】
本明細書で使用される場合、「多孔質耐火性酸化物」とは、高温で、例えば、ディーゼルエンジン排気に伴う温度などで、化学的および物理的安定性を示す多孔質金属含有の酸化物材料を指す。例示的な耐火性酸化物として、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、ならびに原子的にドープした組合せを含めたこれらの物理的混合物または化学的組合せが挙げられ、高い表面積または活性化した化合物、例えば、活性化したアルミナなどが含まれる。例示的アルミナとして、大きな細孔のベーマイト、ガンマアルミナ、およびデルタ／シータアルミナが挙げられる。有用な市販のアルミナとして、活性化アルミナ、例えば、高いかさ密度のガンマアルミナ、低いまたは中程度のかさ密度の大きな細孔のガンマアルミナ、および低いかさ密度の大きな細孔のベーマイトおよびガンマアルミナなどが挙げられる。
【００８８】
高い表面積の耐火性酸化物担体、例えば、アルミナ担持材料などは、「ガンマアルミナ」または「活性化アルミナ」とも呼ばれ、６０ｍ２／ｇを超える、多くの場合約２００ｍ２／ｇまで、またはこれより高いＢＥＴ表面積を通常示す。このような活性化アルミナは普通、アルミナのガンマとデルタ相の混合物であるが、相当量のイータ、カッパおよびシータアルミナ相を含有してもよい。「ＢＥＴ表面積」は、Ｎ２吸着により表面積を判定するためのＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒ法を参照するというその通常の意味を有する。望ましくは、活性のあるアルミナは、６０〜３５０ｍ２／ｇ、典型的には９０〜２５０ｍ２／ｇの比表面積を有する。
【００８９】
本明細書で使用する場合、「ＯＳＣ」は、酸素貯蔵成分を指し、この酸素貯蔵成分は、多価の酸化状態を有し、酸化条件下で酸素（Ｏ２）もしくは一酸化窒素（ＮＯ２）などの酸化剤と活発に反応することができる、または還元条件下で、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、もしくは水素（Ｈ２）などの還元剤と反応する単位である。ある特定の例示的なＯＳＣは、希土類金属酸化物であり、これは、元素周期表で定義されたスカンジウム、イットリウム、およびランタン系の１種または複数種の酸化物を指す。適切な酸素貯蔵成分の例として、セリアおよびプラセオジムおよびこれらの組合せが挙げられる。
【００９０】
本発明のＳＣＲ成分は、金属イオン交換されたモレキュラーシーブ（例えば、助触媒金属を含有するモレキュラーシーブ）を含む。一部の実施形態では、金属交換されたモレキュラーシーブは少なくとも１種の追加の金属を含浸している。ある特定の実施形態では、モレキュラーシーブに含浸された助触媒金属と追加の金属の組合せは、対応する金属酸化物の質量比として表現され、約１：１０〜約１０：１の範囲である。金属イオン交換されたモレキュラーシーブ内に存在する助触媒金属の濃度は変動し得るが、典型的には、金属酸化物として計算したイオン交換されたモレキュラーシーブの質量に対して、約０．１質量％〜約１０質量％である。同様に、改変された金属イオン交換されたモレキュラーシーブ内に存在する追加の金属の濃度は変動し得るが、典型的には、金属酸化物として計算したイオン交換されたモレキュラーシーブの質量に対して、約０．１質量％〜約１０質量％である。一部の実施形態では、銅または鉄が金属として選択される（例えば、助触媒金属）。一部の実施形態では、アルミニウムが追加の金属として選択される。さらなる実施形態では、モレキュラーシーブは菱沸石（ＣＨＡ）ゼオライト担体である。
【００９１】
助触媒金属は、モレキュラーシーブに意図的に添加されることによって、金属が意図的に添加されていないモレキュラーシーブと比較して、モレキュラーシーブの触媒活性を増強させる。したがって、１つまたは複数の実施形態のモレキュラーシーブは、１種または複数種の助触媒金属、例えば、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ランタン（Ｌａ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、銀（Ａｇ）、およびセリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、イットリウム（Ｙ）、およびタングステン（Ｗ）などとイオン交換することができる。特定の実施形態では、モレキュラーシーブ成分はＣｕで助触媒される。
【００９２】
追加の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびＩＩＩＢ族、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、およびＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族の元素、ＩＶＡ族の元素、ランタニド、アクチニドならびにこれらの組合せからなる群から選択することができる。一実施形態では、追加の金属は、アルミニウム、鉄、銅、ジルコニウム、およびこれらの組合せから選択される。一部の実施形態では、助触媒金属および追加の金属は同じ金属ではない。
【００９３】
本発明のモレキュラーシーブは、ゼオライトおよび他のフレームワーク材料（例えば、同形置換された材料）などの担持材料を指し、微粒子形態であってもよいし、触媒として使用される１種または複数種の助触媒金属と組み合わせてもよい。
【００９４】
１つまたは複数の実施形態では、本発明のモレキュラーシーブは、例えば、ＡＢＷ、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＥＮ、ＡＥＴ、ＡＦＧ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＯ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＦＹ、ＡＨＴ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＳＴ、ＡＳＶ、ＡＴＮ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＡＴＴ、ＡＴＶ、ＡＷＯ、ＡＷＷ、ＢＣＴ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＩＫ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＲＥ、ＣＡＮ、ＣＡＳ、ＳＣＯ、ＣＦＩ、ＳＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＡ、ＣＨＩ、ＣＬＯ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＦＯ、ＤＦＴ、ＤＯＨ、ＤＯＮ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＥＳＶ、ＥＴＲ、ＥＵＯ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＦＲＡ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＦＲ、ＩＨＷ、ＩＳＶ、ＩＴＥ、ＩＴＨ、ＩＴＷ、ＩＷＲ、ＩＷＷ、ＪＢＷ、ＫＦＩ、ＬＡＵ、ＬＥＶ、ＬＩＯ、ＬＩＴ、ＬＯＳ、ＬＯＶ、ＬＴＡ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＡＲ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＥＬ、ＭＥＰ、ＭＥＲ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＯＮ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＮＰＯ、ＮＳＩ、ＯＢＷ、ＯＦＦ、ＯＳＩ、ＯＳＯ、ＯＷＥ、ＰＡＲ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＰＯＮ、ＲＨＯ、ＲＯＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＲＷＲ、ＲＷＹ、ＳＡＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＥ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＦＨ、ＳＦＮ、ＳＦＯ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＯＳ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＨＯ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＵＯＺ、ＵＳＩ、ＵＴＬ、ＶＥＴ、ＶＦＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＩＥ、ＷＥＮ、ＹＵＧ、ＺＯＮなどの構造型、またはこれらの組合せなどの任意の構造型を含むゼオライトを使用することができる。
【００９５】
１つまたは複数の実施形態では、モレキュラーシーブは、菱沸石（ＣＨＡ）結晶構造ゼオライトを含み、アルミノシリケートゼオライト、ボロシリケート、ガロシリケート、ＳＡＰＯ、およびＡＬＰＯ、ＭｅＡＰＳＯ、およびＭｅＡＰＯから選択される。一部の実施形態では、ＣＨＡ構造を有するゼオライトが使用され、これらには、ＳＳＺ−１３、ＳＳＺ−６２、天然菱沸石、ゼオライトＫ−Ｇ、Ｌｉｎｄｅ  Ｄ、Ｌｉｎｄｅ  Ｒ、ＬＺ−２１８、ＬＺ−２３５、ＬＺ−２３６、ＺＫ−１４、ＳＡＰＯ−３４、ＳＡＰＯ−４４、ＳＡＰＯ−４７、ＣｕＳＡＰＯ−３４、ＣｕＳＡＰＯ−４４、ＣｕＳＡＰＯ−４７、およびＺＹＴ−６が含まれるがこれらに限定されない。
【００９６】
ゼオライトの粒径は変動し得る。一般には、ＣＨＡゼオライトの粒径は、約１０〜約４０ミクロン、好ましくは約１０〜約３０ミクロン、より好ましくは１０ミクロン〜約２０ミクロンのＤ９０粒径を特徴とすることができる。Ｄ９０とは、９０％がこれより微細な粒径を有する粒子の粒径として定義される。
【００９７】
ゼオライト担持材料は通常、６０ｍ２／ｇを超える、多くの場合約２００ｍ２／ｇまで、またはこれより高いＢＥＴ表面積を示す。「ＢＥＴ表面積」は、Ｎ２吸着により表面積を判定するためのＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒ法を参照するというその通常の意味を有する。１つまたは複数の実施形態では、ＢＥＴ表面積は少なくとも約２００ｍ２／ｇ、または少なくとも約４００ｍ２／ｇ、または少なくとも約６００ｍ２／ｇである。
【００９８】
アルミノシリケートモレキュラーシーブに対して、このようなモレキュラーシーブのシリカとアルミナとの比は、幅広い範囲にわたり変動し得る。１つまたは複数の実施形態では、モレキュラーシーブは、５〜２５０；５〜２００；５〜１００；および５〜５０を含めた、２〜３００の範囲のシリカとアルミナとのモル比（ＳＡＲ）を有する。１つまたは複数の特定の実施形態では、モレキュラーシーブは、１０〜２００、１０〜１００、１０〜７５、１０〜６０、および１０〜５０；１５〜１００、１５〜７５、１５〜６０、および１５〜５０；２０〜１００、２０〜７５、２０〜６０、および２０〜５０の範囲のシリカとアルミナとのモル比（ＳＡＲ）を有する。
【００９９】
基材
１つまたは複数の実施形態によると、ＤＯＣ、ＳＣＲ、ＣＳＦ、ＬＮＴおよびＣＯ酸化触媒成分の組成物のための基材は、自動車触媒を製造するために通常使用される任意の材料で構築することができ、通常金属またはセラミックハニカム構造を含むことになる。基材は通常複数の壁表面を提供し、この上にウォッシュコート組成物が適用および接着されて、触媒組成物用の担体基材として作用する。
【０１００】
例示的な金属の基材として、熱抵抗性金属および金属合金、例えば、チタニウムおよびステンレススチールならびに鉄が実質的成分または主成分である他の合金などが挙げられる。このような合金は、ニッケル、クロム、および／またはアルミニウムの１種または複数種を含有していてもよく、これらの金属の総量は、有利には少なくとも１５質量％の合金、例えば、１０〜２５質量％のクロム、３〜８質量％のアルミニウム、および２０質量％までのニッケルを含んでもよい。合金はまた、少量または微量の１種または複数種の他の金属、例えば、マンガン、銅、バナジウム、チタニウムなどを含有してもよい。表面または金属担体は、高温、例えば、１０００℃およびそれより高い温度で酸化することによって、基材の表面に酸化物層を形成してもよく、これによって、合金の耐食性を改善し、ウォッシュコート層の金属表面への接着性を促進させる。
【０１０１】
基材を構築するために使用されるセラミック材料として、任意の適切な耐火性材料、例えば、コーディエライト、ムライト、コーディエライト−αアルミナ、窒化ケイ素、ジルコンムライト、リチア輝石、アルミナ−シリカ苦土、ジルコンケイ酸塩、珪線石、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、葉長石、αアルミナ、アルミノシリケートなどを挙げることができる。
【０１０２】
任意の適切な基材設計、例えば、通路が流体流に開かれるように、基材の入口面から出口面に延びる複数の微細な、並行した気体流通路を有するモノリシック構造のフロースルー基材などを利用することができる。入口から出口まで本質的には直線経路である通路は、通路を介して流動する気体が触媒材料と接触するように、触媒材料がウォッシュコートとしてコーティングされた壁により境界が規定される。モノリシック構造の基材の流路は、任意の適切な断面形状、例えば、台形、長方形、正方形、正弦波、六方晶形、楕円形、円形などにすることができる薄壁のチャネルである。このような構造は、断面１平方インチ当たり（ｃｐｓｉ）約６０〜約１２００個またはそれを超える、さらに普通、約３００〜６００ｃｐｓｉの気体入口の開口（すなわち、「セル」）を含有し得る。フロースルー基材の壁厚は変動してもよく、典型的な範囲は０．００２〜０．１インチの間である。代表的な市販のフロースルー基材は、４００ｃｐｓｉおよび壁厚６ｍｉｌ、または６００ｃｐｓｉおよび壁厚４ｍｉｌを有するコーディエライト基材である。しかし、本発明は特定の基材型、材料、または形状に限定されないことを理解されたい。
【０１０３】
代替の実施形態では、基材は壁流基材であってよく、この場合各通路は、非多孔質プラグで基材本体の１個の末端が遮断され、通路は交互に反対側の端面が遮断されている。これにより、出口に到達するためには、気体は、壁流基材の多孔質の壁を介して流れなくてはならない。このようなモノリシック構造の基材は、約７００ｃｐｓｉまでまたはそれより多く、例えば、約１００〜４００ｃｐｓｉ、およびより典型的には約２００〜約３００ｃｐｓｉを含有し得る。セルの断面形状は上に記載されているように変動し得る。壁流基材は、通常０．００２〜０．１インチの間の壁厚を有する。代表的な市販の壁流基材は、多孔質コーディエライトから構築され、この例は、２００ｃｐｓｉおよび１０ｍｉｌの壁厚または３００ｃｐｓｉと８ｍｉｌの壁厚、および４５〜６５％の間の壁多孔度を有する。他のセラミック材料、例えば、アルミニウム−チタネート、炭化ケイ素および窒化ケイ素などもまた壁流フィルター基材に使用される。しかし、本発明は特定の基材型、材料、または形状に限定されないことを理解されたい。基材が壁流基材である場合、触媒組成物は、壁の表面上に配置されることに加えて、多孔質壁の細孔構造に浸透させることができる（すなわち、細孔開口を部分的または完全に閉塞する）ことに注目されたい。
【０１０４】
図５および６は、本明細書に記載のウォッシュコート組成物でコーティングしたフロースルー基材の形態の例示的基材２を例示している。図５を参照すると、例示的基材２は円柱状の形状および円柱状の外面４、上流の端面６、ならびに端面６と同一である、対応する下流の端面８を有する。基材２は、その中に形成された複数の微細な、並行した気体流通路１０を有する。図６に見られるように、流路１０は壁１２により形成され、担体２を介して、上流端面６から下流の端面８に延び、通路１０は、流体の流動、例えば、その気体流通路１０を介し、担体２を通じて縦方向に流れる気体流の流動を可能にするために、妨げられていない。図６においてより簡単に見ることができる通り、壁１２は、気体流通路１０が実質的に規則的な多角形の形状を有するように、寸法がとられ、設計されている。示されている通り、ウォッシュコート組成物は、所望する場合、複数の、異なる層に適用することができる。例示された実施形態では、ウォッシュコートは、担体部材の壁１２に接着された、別個のボトムウォッシュコート層１４と、ボトムウォッシュコート層１４上にコーティングされた、第２の別個のトップウォッシュコート層１６との両方からなる。本発明は、１種または複数種の（例えば、２、３、または４種の）ウォッシュコート層を用いて実施することができ、例示された２層の実施形態に限定されない。
【０１０５】
代わりに、図５および７は、本明細書に記載のウォッシュコート組成物をコーティングしたウォールフロー型フィルター基材の形態の例示的基材２を例示することができる。図５に見られるように、例示的な基材２は、複数の通路５２を有する。通路はフィルター基材の内壁５３に管状に封入されている。基材は、入口端５４および出口端５６を有する。通路は、交互に、入口プラグ５８で入口端が閉塞され、出口プラグ６０で出口端が閉塞されて、入口５４および出口５６において対向するチェッカーボードパターンを形成している。気体流６２は、閉塞されていないチャネル入口６４を介して入り、出口プラグ６０により停止し、チャネル壁５３（多孔質である）を介して出口側６６へと拡散する。気体は、入口プラグ５８があるため壁の入口側に戻ることができない。本発明に使用される多孔質ウォールフロー型フィルターは、前記要素の壁がその上に１種もしくは複数種の触媒の材料を有する、またはその中に１種もしくは複数種の触媒の材料を含有するという意味で、触媒化されている。触媒材料は、要素の壁の入口側のみ、出口側のみ、入口側と出口側の両方に存在してもよいし、または壁それ自体が、すべて、または部分的に、触媒材料からできていてもよい。本発明は、要素の入口および／または出口の壁上に１種または複数種の触媒の材料の層を使用することを含む。
【０１０６】
一部の実施形態では、同じ担体基材が、軸方向にゾーン化された構成で、別個のウォッシュコートスラリー中に含有された少なくとも２種の触媒組成物でコーティングされる。例えば、同じ担体基材は、１種の触媒組成物のウォッシュコートスラリーおよび別の触媒組成物のウォッシュコートスラリーでコーティングされ、各触媒組成物は異なる。これは図８を参照することにより、より簡単に理解し得る。図８は、第１のウォッシュコートゾーン２４および第２のウォッシュコートゾーン２６が、担体基材２２の全長に沿って並んで位置する実施形態を示している。特定の実施形態の第１のウォッシュコートゾーン２４は、担体基材２２の入口端２５から、担体基材２２の長さの約５％〜約９５％の範囲を介して延びている。第２のウォッシュコートゾーン２６は、担体基材２２の出口２７から、担体基材２２の全軸長の約５％〜約９５％延びている。記載されている処理システム内の少なくとも２種の成分の触媒組成物は、同じ担体基材上でゾーン化することができる。一部の実施形態では、ＤＯＣおよびＳＣＲ成分の触媒組成物は、同じ担体基材上でゾーン化される。他の実施形態では、ＤＯＣおよびＣＯ酸化触媒成分の触媒組成物は同じ担体基材上でゾーン化される。追加の実施形態では、３種の異なる触媒組成物を使用して同じ担体基材がゾーン化される。
【０１０７】
ウォッシュコートまたは触媒の金属成分または組成物の他の成分の量を記載する際に、触媒基材の単位体積当たりの成分の質量の単位を使用することが好都合である。したがって、本明細書では、単位、１立方体インチ当たりのグラム数（「ｇ／ｉｎ３」）および１立方フート当たりのグラム数（「ｇ／ｆｔ３」）を使用して、基材の空隙空間の体積を含む、基材の１体積当たりの成分の質量を表す。１体積当たりの質量の他の単位、例えば、ｇ／Ｌなどもまた時には使用する。モノリシック構造のフロースルー基材などの担体基材上への触媒組成物の全充填量は、典型的には約０．５〜約６ｇ／ｉｎ３であり、より典型的には約１〜約５ｇ／ｉｎ３である。担持材料を含まないＰＧＭ成分の全充填量（すなわち、ＰｔまたはＰｄまたはこれらの組合せ）は典型的には、それぞれ個々の担体基材に対して約１０〜約２００ｇ／ｆｔ３の範囲である。
【０１０８】
１単位体積当たりのこれらの質量は通常、触媒ウォッシュコート組成物での処理前および処理後に触媒基材を秤量することによって算出され、処理プロセスは高温で触媒基材を乾燥およびか焼することを含むため、これらの質量は、ウォッシュコートスラリーの水のすべてが除去されるので、本質的に無溶媒の触媒コーティングを表すことに注意されたい。
【０１０９】
触媒組成物を作製する方法
ＰＧＭを含浸させた耐火性酸化物材料または酸素貯蔵成分の製造は通常、微粒子形態の耐火性酸化物担持材料または酸素貯蔵成分に、ＰＧＭ溶液、例えば、白金溶液もしくはパラジウム溶液、またはこれらの組合せなどを含浸させることを含む。複数のＰＧＭ成分（例えば、白金およびパラジウム）は、同時にまたは別々に含浸させることができ、初期の湿式技術を使用して、同じ担体粒子または別個の担体粒子に含浸させることができる。
【０１１０】
キャピラリー含浸または乾燥含浸とも呼ばれる初期湿式含浸法技術は一般に、不均一な材料、すなわち、触媒の合成のために使用した。通常、金属前駆体を水溶液または有機溶液中に溶解し、次いで、添加される溶液の容量と同じ細孔容積を含有する触媒担体に金属含有溶液を添加する。キャピラリー作用により、溶液が担体の細孔へと引き込まれる。担体細孔容積を超える溶液の添加により、キャピラリー作用プロセスから拡散プロセスへと変化するよう溶液を移動させるが、この拡散プロセスはずっと遅い。次いで、触媒を乾燥させ、か焼することによって、溶液内の揮発性成分を除去し、触媒表面上に金属を堆積させることができる。最大充填量は、溶液中の前駆体の溶解度により限定される。含浸させた材料の濃度プロファイルは、含浸および乾燥中の細孔内の質量移動条件に依存する。
【０１１１】
担体粒子は通常、湿った固体を形成する実質的にすべての溶液を十分に吸収するよう乾燥させる。水溶性化合物またはＰＧＭ成分の複合体の水溶液、例えば、パラジウムまたは白金硝酸塩、テトラアンミンパラジウムまたは白金硝酸塩、またはテトラアンミンパラジウムまたは白金アセテートなどが通常利用される。ＰＧＭ溶液で担体粒子を処理した後、粒子を乾燥させ、例えば、粒子を高温で（例えば、１００〜１５０℃）ある期間（例えば、１〜３時間）加熱処理し、次いでか焼することによって、ＰＧＭ成分をより触媒活性のある形態へと変換する。例示的なか焼プロセスは、大気中、約４００〜５５０℃の温度で１〜３時間加熱処理することを含む。上記プロセスは、ＰＧＭ含浸の所望のレベルに到達するために、必要に応じて繰り返すことができる。生成した材料は、乾燥粉末として、またはスラリー形態で貯蔵することができる。
【０１１２】
金属イオン交換されたモレキュラーシーブの製造は通常、金属前駆体溶液を用いた、微粒子形態のモレキュラーシーブのイオン交換プロセスを含む。複数の金属前駆体は、同時にまたは別々にイオン交換でき、同じ外液または別個の外液を使用することができ、同じ担体粒子上でイオン交換される。
【０１１３】
イオン交換プロセスの間、弱い結合強度を有し、多孔質担体、例えば、ゼオライトに宿るイオンは、目的とする外部金属イオンと交換される。例えば、細孔内に宿るナトリウムイオンで製造されたゼオライトは、異なるイオンと交換されて、イオン交換された多孔質担体、例えば、ゼオライトを形成することができる。これは、多孔質担体、例えば、ゼオライトのスラリーを、交換する目的の外部金属イオンを含有する溶液中で製造することによって達成される。加熱は、このプロセス中に任意に適用することができる。外部金属イオンは、ここで担体の細孔内に拡散し、宿るイオン、すなわち、ナトリウムと交換されて、金属イオン交換多孔質担体、例えば、ゼオライトを形成することができる。
【０１１４】
例えば、ある特定の実施形態では、金属イオン交換されたモレキュラーシーブは、これらの全体が参照によりこの中に組み込まれている、Ｂｕｌｌらの米国特許第９，１３８，７３２号、およびＴｒｕｋｈａｎらの米国特許第８，７１５，６１８号に記載されているイオン交換技術を使用して以前製造されている。これらのイオン交換プロセスは、銅イオン交換されたＣＨＡゼオライト触媒の製造について記載している。これらの粒子には、少なくとも１種の追加の金属前駆体とのさらなるイオン交換を任意に施すことができる。
【０１１５】
担体粒子は普通、湿った固体を形成する実質的にすべての溶液を吸収するため十分に乾燥させる。金属イオン交換されたモレキュラーシーブは高温で乾燥させ、さらに追加の金属前駆体と接触させる前に任意にか焼してもよい。水溶性化合物または金属前駆体の複合体の水溶液、例えば、金属前駆体の金属塩（例えば、リン酸塩、硝酸塩または酢酸塩）が通常利用され、具体例として、リン酸水素ジルコニウム（ＩＶ）、二塩基性酢酸アルミニウム（ＩＩＩ）、酢酸銅（ＩＩ）、酢酸鉄（ＩＩ）、酢酸鉄（ＩＩＩ）およびこれらの組合せなどが挙げられる。コロイド状溶液、例えば、アルミニウムベースの金属前駆体に対する水分散性Ｄｉｓｐｅｒａｌ（登録商標）およびＤｉｓｐａｌ（登録商標）などもまた使用し得る。
【０１１６】
金属イオン交換されたモレキュラーシーブに含浸させるために使用される金属前駆体の濃度は、金属イオン交換されたモレキュラーシーブの質量に対して、約０．１質量％〜約５０質量％の範囲であってよい。
【０１１７】
モレキュラーシーブなどの担体粒子を、金属前駆体の溶液で処理した後、例えば、粒子を高温で（例えば、１００〜１５０℃）ある期間（例えば、１〜３時間）加熱処理することにより粒子を乾燥させ、次いでか焼して、金属成分をより触媒活性のある酸化物形態へと変換する。例示的なか焼プロセスは、大気中、約５００〜８００℃の温度で約１〜３時間加熱処理することを含む。所望の金属交換レベルに到達するため、必要に応じて、上記プロセスを繰り返すことができる。生成した材料は、乾燥粉末として、またはスラリー形態で貯蔵することができる。
【０１１８】
基材コーティングプロセス
上記に記述した、ＰＧＭを含浸させた耐火性酸化物材料または酸素貯蔵成分または金属イオン交換されたモレキュラーシーブをその中に含有する担体粒子の形態の触媒組成物（複数可）を水と混合して、ハニカム型基材など触媒担体基材をコーティングする目的のため、スラリーを形成する。
【０１１９】
触媒粒子に加えて、スラリーは、結合剤、炭化水素（ＨＣ）貯蔵成分（例えば、ゼオライト）、水溶性または水分散性安定剤（例えば、バリウム酢酸塩）、助触媒（例えば、ランタン硝酸塩）、会合性増粘剤、および／または界面活性剤（アニオン性、カチオン性、非イオン性または両性の界面活性剤を含む）としてアルミナを任意に含有してもよい。スラリーに対する典型的なｐＨ範囲は約３〜約６である。
【０１２０】
任意に、上述のように、スラリーは、炭化水素（ＨＣ）の吸着のための１種または複数種の炭化水素（ＨＣ）貯蔵成分を含有してもよい。任意の公知の炭化水素貯蔵材料、例えば、ミクロ多孔質材料、例えば、ゼオライトまたはゼオライト様材料などを使用することができる。好ましくは、炭化水素貯蔵材料はゼオライトである。ゼオライトは、天然または合成ゼオライト、例えば、フォージャサイト型、菱沸石、斜プチロル沸石、モルデナイト、シリカライト、ゼオライトＸ、ゼオライトＹ、超安定ゼオライトＹ、ＺＳＭ−５ゼオライト、オフレット沸石、またはベータゼオライトなどであってよい。好ましいゼオライト吸着剤は高いシリカ対アルミナ比を有する．ゼオライトは、少なくとも約２５：１、好ましくは少なくとも約５０：１のシリカ／アルミナモル比を有してもよく、有用な範囲は約２５：１〜１０００：１、５０：１〜５００：１、ならびに約２５：１〜３００：１である。好ましいゼオライトはＺＳＭ、Ｙおよびベータゼオライトを含む。特に好ましい吸着剤は、その全体参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第６，１７１，５５６号において開示されたベータゼオライトの型を含み得る。存在する場合、ゼオライトまたは他のＨＣ貯蔵成分は、約．０５ｇ／ｉｎ３〜約１ｇ／ｉｎ３の量で通常使用される。
【０１２１】
存在する場合、アルミナ結合剤は、約０．０５ｇ／ｉｎ３〜約１ｇ／ｉｎ３の量で通常使用される。アルミナ結合剤は、例えば、ベーマイト、ガンマ−アルミナ、またはデルタ／シータアルミナであってよい。
【０１２２】
スラリーは、粒子の混合および均質の材料の形成を増強するために粉砕することができる。粉砕は、ボールミル、連続ミル、または他の同様の装置で達成することができ、スラリーの固形成分含有量は、例えば、約２０〜６０質量％、より具体的には約２０〜４０質量％であってよい。一実施形態では、ポストミリングスラリーは、約１０〜約４０ミクロン、好ましくは１０〜約３０ミクロン、より好ましくは約１０〜約１５ミクロンのＤ９０粒径を特徴とする。Ｄ９０は、粒子の９０％がこれより細かい粒径を有する粒径として確定される。
【０１２３】
次いで、スラリーは、当技術分野で公知の任意のウォッシュコート技術を使用して触媒基材上にコーティングする。一実施形態では、触媒基材はスラリー中に１回もしくは複数回浸し、またはスラリーでコーティングされる。その後、コーティングした基材を高温（例えば、１００〜１５０℃）ある期間（例えば、１〜３時間）乾燥させ、次いで、例えば、４００〜６００℃で、典型的には約１０分間〜約３時間加熱することによってか焼させる。乾燥およびか焼した後、最終のウォッシュコートコーティング層は本質的に無溶媒の状態として見ることができる。
【０１２４】
ＯＳＣが存在する場合、このようなＯＳＣのウォッシュコート層への送達は、例えば、混合した酸化物を使用することによって達成することができる。例えば、セリアは、セリウムとジルコニウムの混合酸化物、および／またはセリウム、ジルコニウム、およびネオジムの混合酸化物として送達することができる。例えば、プラセオジミアは、プラセオジムとジルコニウムの混合酸化物、ならびに／またはプラセオジム、セリウム、ランタン、イットリウム、ジルコニウム、およびネオジムの混合酸化物として送達することができる。
【０１２５】
か焼した後、上記記載されているウォッシュコート技術により得られる触媒充填量は、基材のコーティングした質量とコーティングされてない質量の差異の計算を介して決定することができる。当業者には明らかなように、触媒充填量は、スラリーレオロジーを変えることによって改変することができる。加えて、ウォッシュコートを生成するためのコーティング／乾燥／か焼プロセスは、所望の充填量レベルまたは厚さまでコーティングを構築するため、必要に応じて繰り返すことができ、これは、１種より多くのウォッシュコートが適用され得ることを意味する。
【０１２６】
触媒組成物は、単層または複数の層として適用され得る。一実施形態では、触媒は単層で適用される（例えば、図６の唯一の層１６）。一実施形態では、触媒組成物は各層が異なる組成物を有する複数の層で適用される。例えば、低層（例えば、図６の層１４）は、耐火性酸化物材料に含浸されたＰＧＭ成分を含む本発明の酸化触媒組成物を含むことができ、最上層（例えば、図６の層１６）はゼオライト材料と混合した耐火性酸化物成分に含浸されたＰＧＭ成分を含む本発明の触媒組成物を含むことができる。別の実施例では、触媒組成物は、アルミナと混合した酸素貯蔵成分に含浸されたＰＧＭ成分を含む１個の単層を含むことができる。各層の酸化触媒組成物の相対量は変動させることができ、例示的な二重層コーティングは、それぞれ、低層においてＰＧＭ成分を含む酸化触媒組成物の総質量の約１０〜９０質量％を構成し（基材表面と隣接している）、最上層において酸化触媒組成物の総質量の約１０〜９０質量％を構成する。
【０１２７】
［実施例］
本発明の態様は、以下の実施例によりさらに完全に例示され、これらの実施例は、本発明のある特定の態様を例示していることを示され、それを限定するものと解釈されてはならない。
【０１２８】
以下の実施例は、ディーゼルＣＯおよびＨＣ削減用途における使用を目的とする一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ）還元触媒を対象とする。実施例は、製造の方法を提供し、本発明の排気ガス処理システムにおいて使用した場合、排気ガス中に存在するＣＯを還元する改善された性能を例示する。
【実施例１】
【０１２９】
Ｐｔ／Ｐｄ触媒の製造
低層
およそ１５０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、およそ０．８５ｃｃ／ｇの細孔容積、およびおよそ１００Åの平均細孔半径を有する市販の高い表面積ガンマアルミナに、標準的な初期湿式技術を使用してパラジウム硝酸塩溶液を含浸させた（アルミナ固体に対して０．８％Ｐｄ）。その後の水酸化バリウム粉末（アルミナ固体に対して１．６％ＢａＯ）の添加後、生成した混合物をコロイド状Ｐｔ（アルミナ固体に基づき１．７％Ｐｔ）の溶液に添加し、材料はＰＶＰで安定化し、ＤＩ水中に分散させたナノメートルサイズのＰｔ粒子を含んだ。添加中、十分な水酸化バリウムを添加して、ｐＨを８より上に保った。追加のＤＩ水を添加して、約２７％の固体濃度を達成した。酒石酸（全スラリー固体に対して０．５％）およびｐＨ４を達成するのに十分な硝酸を添加することにより、生成したスラリーのレオロジーを調節した。続いて、当技術分野で公知の方法を使用して、スラリーを粒径９０％約２０ｕｍ未満に粉砕した。次いで、スクロース（全スラリー固体に対して５％）を添加し、これに続いて、硝酸で最終のｐＨを４に調節した（スラリーＡ）。
【０１３０】
同じ高い表面積ガンマアルミナをＤＩ水中に分散させ、硝酸を使用して生成した混合物のｐＨを４に調節し、次いで混合物を、粒径９０％約２０ｕｍ未満に粉砕することによって、第２のアルミナのみのスラリー（スラリーＢ）を同様に製造した。次いで、スラリーＡおよびＢを４．４：１の固体比で合わせ、十分に混合して、確実に均一にした。コーティング前に、市販の湿潤剤（界面活性剤）およびｐＨを４に減少させるのに十分な硝酸を添加することで、スラリーのレオロジーを調節した。当技術分野で公知の堆積法を使用して、最終のスラリーを直径１”、長さ３”のコーディエライト基材上にコーティングした。コーティングしたモノリスを１２０℃で乾燥させ、大気中、４５０℃で１時間か焼した。か焼後のウォッシュコートの全充填量はおよそ１．３ｇ／ｉｎ３であった。白金族金属の全充填量は４５ｇ／ｆｔ３であり、Ｐｔ／Ｐｄ質量比は２：１であった。
【０１３１】
最上層
標準的な初期湿式技術を使用して、低層に使用したものと同じ高表面積のガンマアルミナにパラジウム硝酸塩溶液を含浸させた（アルミナ固体に対して５．２％Ｐｄ）。その後の水酸化バリウム粉末（アルミナ固体に対して１０．４％ＢａＯ）の添加後、ｐＨを８より上に保つために十分な水酸化バリウムを周期的に添加しながら、混合物をＤＩ水に徐々に添加した。酒石酸の添加によりスラリー混合物のｐＨを４．５に調節した後、バリウム硝酸塩（アルミナ固体に対して１６％ＢａＯ）を添加した。追加のＤＩ水を添加して、約２７％の固体濃度を達成した。十分な硝酸を添加してｐＨを４に減少させた後、当技術分野で公知の方法を使用して、スラリーを粒径９０％約２０ｕｍ未満に粉砕した。次いで、スクロース（全スラリー固体に対して５％）を添加し、これに続いて、硝酸を用いて最終ｐＨを４に調節した（スラリーＣ）。
【０１３２】
次いで、スラリーＡおよびＣを２．２：１の固体比で合わせ、十分に混合して、確実に均一にした。続いて、高いシリカ対アルミナ比のβゼオライトを、商業的供給元から得て、これを１０％セリア結合剤でさらにスプレー乾燥させて、粒径をおよそ２２ｕｍのＤ５０に増加させ、スラリーに添加した。コーティングの前に、市販の湿潤剤（界面活性剤）およびｐＨを４に減少させるのに十分な硝酸を添加することによってスラリーのレオロジーを調節した。当技術分野で公知の堆積方法を使用して低層でコーティングする前に、最終スラリーを直径１”、長さ３”のコーディエライト基材上にコーティングした。コーティングしたモノリスを１２０℃で乾燥させ、大気中、４５０℃で１時間か焼した。か焼後、最上層のウォッシュコート充填量はおよそ１．４ｇ／ｉｎ３であり、スプレー乾燥したゼオライトは０．５５ｇ／ｉｎ３を構成した。最上層中の白金族金属充填量は４５ｇ／ｆｔ３であり、Ｐｔ／Ｐｄ質量比は１：２であった。触媒ウォッシュコート全充填量は２．７ｇ／ｉｎ３であり、白金族金属の全充填量は９０ｇ／ｆｔ３であり、Ｐｔ／Ｐｄ質量比は１：１であった。この触媒複合体を比較用のディーゼル酸化触媒組成物として使用した。
【実施例２】
【０１３３】
Ｐｄ／ＣｅＯ２触媒の製造
標準的な初期湿式技術を使用して、およそ１０５ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、およそ０．３ｃｃ／ｇの細孔容積、およびおよそ５０Åの平均細孔半径を有する市販の高表面積セリアに、パラジウム硝酸塩溶液を含浸させた（セリア固体に対して３．７％Ｐｄ）。その後の水酸化バリウム粉末（セリア固体に対して７．３％ＢａＯ）の添加後、ｐＨを８より上に保つために十分な水酸化バリウムを周期的に添加しながら、混合物をＤＩ水に徐々に添加した。続いて、およそ１２０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、およそ０．５０ｃｃ／ｇの細孔容積、およびおよそ６０Åの平均細孔半径を有し、およそ４％のランタンを含む市販の高表面積ガンマアルミナを混合物に添加した。これに続いて、酢酸（セリアおよびアルミナ固体に対して１．５％）、バリウム硝酸塩（セリアおよびアルミナ固体に対して４．２％ＢａＯ）および酒石酸（セリアおよびアルミナ固体に対して１％）を添加した。次いで、追加のＤＩ水を添加して、約４０％の固体濃度を達成した。ｐＨを４に減少させるために十分な硝酸を添加した後、当技術分野で公知の方法を使用してスラリーを粒径９０％約１５ｕｍ未満に粉砕した。当技術分野で公知の堆積方法を使用して、最終スラリーを直径１”、長さ３”のコーディエライト基材上にコーティングした。コーティングしたモノリスを１２０℃で乾燥させ、大気中４５０℃で１時間か焼した。か焼後のウォッシュコート全充填量はおよそ１．６ｇ／ｉｎ３であった。パラジウム全充填量は４０ｇ／ｆｔ３であった。
【実施例３】
【０１３４】
ＣＯおよびＨＣＴ５０点火温度についての触媒複合体の試験
実施例１および２のコーティングした触媒複合体を以下の通り試験した。第１に、コーティングしたモノリスを半分に切り、全長１．５”の試料２個を得た。次いで、裏側１．５”の長さの部分をディーゼルエンジン排気流内、７５０℃で２５時間エージングした。上流バーナーＤＯＣ上に注入したディーゼル燃料を燃焼させることによって、排気水蒸気の温度は７５０℃に上昇した。経年劣化後、温度を次第に増加させながら、小さな試料上にシミュレートしたディーゼルエンジン排気を通過させることが可能な実験用反応器システムを使用して、一酸化炭素および炭化水素の点火（ＬＯ）についてコーティングしたモノリスを評価した。Ｐｔ／Ｐｄ配合物は、別々に（比較用組成物）およびＰｄ／ＣｅＯ２製剤と組み合わせて試験した。２種の触媒を一緒に試験した際に、これらは、反応器内で下流または後側の位置にあるＰｄ／ＣｅＯ２配合物と隣接して配置した。Ｐｔ／Ｐｄ配合物を単独で試験した場合、空間速度は１４０，０００／時間であり、組合せに対して空間速度は７０，０００／時間であった。
【０１３５】
ある特定の温度で触媒を含有するために使用したステンレススチール反応器は、反応器気体を触媒に接触させる前にこれを予熱することで制御した。入口温度は、１００〜３１０℃の範囲にわたり１５℃／分のランプ速度で直線的に増加させた。すべての反応物質の入口濃度は、ＭＫＳ  ＦＴＩＲ（モデル２０３０）を使用して、温度ランピング以前に確立した。温度ランプが開始した後、出口濃度をＦＴＩＲで連続的にモニタし、変換値を温度の関数として算出した。ＣＯおよびＨＣの５０％が変換された温度（ＣＯおよびＨＣのＴ５０点火温度）を判定することによって、触媒性能の比較による評価を達成した。最初に以下の反応物質供給用組成物を使用して触媒複合体を試験した：ＣＯ（５００ｐｐｍ）、プロピレン（２５０ｐｐｍＣ１ベース）、デカン（１５０ｐｐｍＣ１ベース）、トルエン（１５０ｐｐｍＣ１ベース）、ＮＯ（１００ｐｐｍ）、水（４％）、Ｏ２（１０％）および残りはＮ２。供給物からＮＯを除去し、供給物からデカンを除去し、次いで、供給気体からＮＯとデカンの両方を除去することによって、その後の試験を完了した。
【０１３６】
表１は、Ｐｔ／Ｐｄ／アルミナおよびＰｄ／ＣｅＯ２触媒複合体に対するＣＯおよびプロピレン点火結果を要約している。ＮＯとデカンの両方が供給物から除去された場合を除いて、ゾーン化された組合せに対するＣＯ点火結果は、単独で試験した比較用の複合体Ｐｔ／Ｐｄ／アルミナの結果と等しかった。供給物からのＮＯまたはデカンのいずれかの除去は、標準的供給物（表１のエントリー１を参照されたい）と比べて、Ｐｔ／Ｐｄ／アルミナ触媒複合体の点火温度においておよそ６℃の減少をもたらしたが（表１のエントリー３および５を参照されたい）、後方ゾーンでのＰｄ／ＣｅＯ２触媒複合体の添加により性能における増強は観察されなかった（表１のエントリー４および６を参照されたい）。ＮＯとデカンの両方を除去した場合、比較用Ｐｔ／Ｐｄ／アルミナ触媒複合体の性能におけるさらなる変化は観察されなかった（表１のエントリー７を参照されたい）。しかし、ＮＯとデカンが両方とも除去され、Ｐｄ／ＣｅＯ２触媒複合体が後方ゾーンに添加された場合、点火温度は、１２９℃から１２３℃へとさらに６℃低減した（表１のエントリー８を参照されたい）。Ｐｄ／ＣｅＯ２のＣＯおよびＨＣの酸化性能は、ＮＯおよび高分子量炭化水素の存在により阻害される。しかし、これらが供給流から同時に除去された場合、阻害はもはや存在せず、後方ゾーンでのＰｄ／ＣｅＯ２との組合せの性能は、Ｐｔ／Ｐｄ比較用触媒単独での場合と比べてさらに増強される。プロピレンについては、Ｐｄ／ＣｅＯ２が後方ゾーンに添加された場合、点火温度における一貫した３〜４℃の減少が大部分の供給条件下で観察された。例外はデカンが供給流から除去された場合であった（表１のエントリー５および６を参照されたい）。それでもなお、デカンとＮＯの両方が除去された場合、ＣＯに対して観察されたものと同様に、後方ゾーンにＰｄ／ＣｅＯ２を有する構成の性能は４℃だけ改善された（表１のエントリー７および８を参照されたい）。
【０１３７】
したがって、ＮＯおよびデカンが供給物から除去された場合のみ、触媒複合体Ｐｔ／Ｐｄ／アルミナとＰｄ／ＣｅＯ２の組合せの性能がＰｔ／Ｐｄ／アルミナ触媒複合体単独の性能より高かった。
【０１３８】
【表１】
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【図１】
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【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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【国際調査報告】
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