(57)【要約】【課題】触媒作用および触媒コンバータに使用するための被覆基材ならびにウォッシュコート組成物で基材を被覆する方法を提供すること。【解決手段】触媒コンバータにおいて使用するための被覆基材の形成方法、ならびに前記被覆基材の調製における使用に適するウォッシュコート組成物および方法、およびそれらによって形成される被覆基材をなかんずく開示する。触媒材料をプラズマベースの方法によって調製し、この方法によって高温で支持体上を移動する傾向がより低い、したがって長期使用後に触媒エージングを被りにくい触媒材料を生じさせる。溶液化学を用いて基材上に堆積された触媒を使用する触媒コンバータと比較して好適な特性を有する、被覆基材を使用する触媒コンバータも開示する。排気処理システム、ならびに前記被覆基材を使用する触媒コンバータおよび排気処理システムを使用する車両、例えばディーゼル車両、特に軽量ディーゼル車両も開示する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
本明細書に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この特許出願は、２０１１年８月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／５２５，６６１号および２０１２年５月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／６５２，０９８号の優先権の利益を主張する。これらの特許出願の全体の内容は、参考として本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、触媒の分野に関する。より具体的には、本発明は、ナノ粒子触媒、触媒コンバータウォッシュコート、およびかかるウォッシュコートから形成される触媒コンバータに関する。
【背景技術】
【０００３】
内燃機関によって排出される汚染ガスのかなりの部分が、エンジンを最初に始動（「冷間始動」）するときだが排出システム内の触媒コンバータがその動作温度まで温まってしまう前に生成される。この冷間始動期の有害排出物、例えば、軽量ディーゼル車両（例えば、自動車または軽トラック）の有害排出物を低減させるために、ゼオライトを含有するウォッシュコートを使用して、車両の触媒コンバータに使用される基材を被覆することができる。これらのゼオライトは、触媒コンバータがまだ低温である冷間始動期間の間の汚染物質・一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および酸化窒素（ＮＯＸ）の一時的貯留場所としての機能を果たす。触媒コンバータが、ライトオフ温度として公知のその動作温度まで加熱すると、貯留されているガスが放出され、その後、前記基材上の触媒活性材料によって分解される。
【０００４】
多くの車両トリップは短期間のものであり、触媒コンバータがその動作温度（すなわち、ライトオフ温度）に達するために要する時間の間は汚染物質を未処理の状態で環境に放出しなければならない、またはライトオフ温度に達するまで排気システム内に貯留しなければならないので、高いライトオフ温度は望ましくない。たとえ汚染物質がライトオフ前に有効に捕捉されたとしても、何度も繰り返しショートトリップが行われると触媒コンバータは動作温度に達することができず、貯留に使用されるゼオライトが飽和されて、この場合もやはり環境に汚染物質が放出される結果となり得る。
【０００５】
市販触媒コンバータは、溶液から基材上への白金イオンおよび／またはパラジウムイオンの沈積などの湿式化学法によって基材に堆積された白金族金属（ＰＧＭ）触媒を使用する。これらのＰＧＭ触媒は、触媒コンバータの費用の相当な部分になる。したがって、触媒コンバータを生産するために使用されるＰＧＭ触媒の量のあらゆる低減が望ましい。市販触媒コンバータは、時が経つにつれて有効でなくなる、「エージング」として公知の現象も示し、触媒コンバータのエージングにつれてライトオフ温度が上昇し始め、排出レベルも上昇し始める。したがって、前記エージング効果の低減は、触媒コンバータの排出制御の効力を延長するためにも望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示触媒およびウォッシュコートは、数ある利点の中でも、とりわけ、湿式化学法によって調製された被エージング市販触媒と比較して、同じ量またはそれ未満の白金族金属を使用していながら、有意に低下されたライトオフ温度を有する触媒コンバータを提供し得る。あるいは、本記載触媒およびウォッシュコートは、湿式化学法によって調製された被エージング市販触媒と同じライトオフ温度を達成するために使用される白金族金属の量を低減させることができる。したがって、先行湿式化学法を用いて調製された触媒コンバータと比較して、排出制御システムの性能向上（すなわち、１つ以上の規制汚染物質の排出低減）および／または排出制御システムの費用削減を達成することができる。
【０００７】
本明細書に記載の、低下されたライトオフ温度および／または低減された白金族金属負荷必要量を有する触媒コンバータは、触媒活性パウダーを利用することによって、および前記触媒活性パウダーを高濃度のゼオライトから分離する（該高濃度のゼオライトが前記触媒活性パウダーとは異なる被覆用層中にある）ことによって生産することができる。例えば、１つの実施形態は、高濃度のゼオライトが第一の被覆用層に使用され、その一方で触媒活性パウダーが第二の被覆用層に使用される、多層ウォッシュコートである。場合により、後続のウォッシュコートの適用前に角埋め材（ｃｏｒｎｅｒ−ｆｉｌｌ）ウォッシュコートが適用される。
【０００８】
一部の実施形態において、本発明は、被覆基材を含み、この被覆基材は、基材と、ゼオライト粒子を含むウォッシュコート層と、触媒活性粒子を含むウォッシュコート層とを含み、前記触媒活性粒子は、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、および該複合ナノ粒子は、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む。前記被覆基材のもう１つの実施形態において、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層は、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される。前記被覆基材のもう１つの実施形態において、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層は、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記触媒性ナノ粒子は、少なくとも１つの白金族金属を含む。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記触媒性ナノ粒子は、白金およびパラジウム、例えば、２：１の白金：パラジウム重量比で白金およびパラジウムを含むことができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記支持ナノ粒子は、１０ｎｍから２０ｎｍの平均直径を有することができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記触媒性ナノ粒子は、１ｎｍと５ｎｍの間の平均直径を有することができる。
【０００９】
被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層は、金属酸化物粒子およびベーマイト粒子を含むことができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記金属酸化物粒子は、酸化アルミニウム粒子であり得る。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記ゼオライト粒子は、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の６０重量％から８０重量％を構成することができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記ベーマイト粒子は、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の２重量％から５重量％を構成することができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記金属酸化物粒子は、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の１５重量％から３８重量％を構成することができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層は、白金族金属を含まない、または白金族金属が実質的にない。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子は、０．２マイクロメートルから８マイクロメートルの直径を有することができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層は、ベーマイト粒子およびシリカ粒子をさらに含むことができる。
【００１０】
被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層に実質的にゼオライトがなくてよい。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記触媒活性粒子は、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの３５重量％から９５重量％を構成することができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記シリカ粒子は、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中に前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの最大２０重量％までの量で存在することができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記ベーマイト粒子は、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの２重量％から５重量％を構成する。前記被覆基材の１つの実施形態において、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層は、９２重量％の前記触媒活性粒子、３重量％の前記ベーマイト粒子および５重量％の前記シリカ粒子を含む。
【００１１】
被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記基材は、菫青石をさらに含む。前記基材は、ハニカム構造を含むことができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層は、２５ｇ／ｌから９０ｇ／ｌの密度（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を有することができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層は、５０ｇ／ｌから２５０ｇ／ｌの密度を有することができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれも、前記基材上に直接堆積された角埋め材層をさらに含むことができる。
【００１２】
被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記被覆基材は、４ｇ／ｌ以下の白金族金属負荷量、および湿式化学法によって堆積された同じ白金族金属負荷量を有する基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有することができる。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記被覆基材は、約３．０ｇ／ｌから約４．０ｇ／ｌの白金族金属負荷量を有する。
【００１３】
被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記被覆基材は、約３．０ｇ／ｌから約５．５ｇ／ｌの白金族金属負荷量を有することができ、車両触媒コンバータでの１２５，０００マイルの動作後、前記被覆基材は、車両触媒コンバータでの１２５，０００マイルの動作後の湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製された同じ白金族金属負荷量を有する被覆基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する。被覆基材についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記被覆基材は、約３．０ｇ／ｌから約５．５ｇ／ｌの白金族金属負荷量を有することができ、８００℃での１６時間のエージング後、前記被覆基材は、８００℃での１６時間のエージング後の湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製された同じ白金族金属負荷量を有する被覆基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する。
【００１４】
一部の実施形態において、本発明は、上述の実施形態のいずれかに記載の被覆基材を備える触媒コンバータを含む。さらなる実施形態において、本発明は、排気ガス用コンジットと、上述の実施形態のいずれかに記載の被覆基材を含む触媒コンバータとを備える排気処理システムを含む。さらなる実施形態において、本発明は、上述の実施形態のいずれかに記載の被覆基材を含む触媒コンバータを備えるディーゼル車両を含む。前記ディーゼル車両は、軽量ディーゼル車両であり得る。
【００１５】
一部の実施形態において、本発明は、排気ガスを処理する方法を含み、この方法は、上述の実施形態のいずれかに記載の被覆基材を排気ガスと接触させる工程を含む。前記基材は、前記排気ガスを受容するように構成された触媒コンバータ内に収容されていてもよい。
【００１６】
一部の実施形態において、本発明は、被覆基材を形成する方法を含み、この方法は、ａ）ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物で基材を被覆する工程と、ｂ）触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物で前記基材を被覆する工程とを含み；前記触媒活性粒子は、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、前記複合ナノ粒子は、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む。ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程を、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行してもよく、または触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程を、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行してもよい。上述の方法のいずれも、工程ａ）と工程ｂ）の両方より先に前記基材を角埋め材ウォッシュコートで被覆する工程をさらに包含することができる。上述の方法のいずれかの一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物は、２５ｇ／ｌから９０ｇ／ｌの密度を含む。上述の方法のいずれかの一部の実施形態において、前記触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物は、５０ｇ／ｌから２５０ｇ／ｌの密度を含む。
【００１７】
一部の実施形態において、本発明は、３５重量％から９５重量％の触媒活性粒子組成物（該触媒活性粒子は、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、および該複合ナノ粒子は、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む）；２重量％から５重量％のベーマイト粒子；および２重量％から５５重量％の金属酸化物粒子の固形物含量を含む、ウォッシュコート組成物を含む。さらなる実施形態において、前記ウォッシュコート組成物は、２０重量％以下のシリカ粒子をさらに含むことができる。ウォッシュコート組成物についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記金属酸化物粒子は、酸化アルミニウム粒子であり得る。ウォッシュコート組成物についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記固形物は、３と５の間のｐＨの水性媒体に懸濁されていてもよい。ウォッシュコート組成物についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記ウォッシュコート組成物に実質的にゼオライトがなくてよい。ウォッシュコート組成物についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記触媒活性粒子は、前記固形物含量の９２重量％を構成することができる。ウォッシュコート組成物についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記触媒活性粒子は、少なくとも１つの白金族金属、例えば、白金およびパラジウム、例えば、２：１のＰｔ／Ｐｄ  重量／重量比で白金およびパラジウムを含むことができる。本発明のさらなる実施形態において、本発明は、上述の実施形態のいずれかに記載のウォッシュコートを含む被覆基材を含む。さらなる実施形態において、前記被覆基材は、ゼオライト粒子を含むウォッシュコート層も含む。
【００１８】
一部の実施形態において、本発明は、被覆基材を形成する方法を含み、この方法は、ａ）ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物で基材を被覆する工程と、ｂ）ウォッシュコート組成物についての上述の実施形態のいずれかに記載の触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物で前記基材を被覆する工程とを含む。前記方法の１つの実施形態では、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程を、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行する。前記方法のもう１つの実施形態では、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程を、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行する。前記方法についての上述の実施形態のいずれも、工程ａ）と工程ｂ）の両方より先に前記基材を角埋め材ウォッシュコートで被覆する工程をさらに包含することができる。前記方法についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物は、２５ｇ／ｌから９０ｇ／ｌの密度を含むことができる。前記方法についての上述の実施形態のいずれにおいても、前記触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物は、５０ｇ／ｌから２５０ｇ／ｌの密度を含む。
【００１９】
さらなる実施形態において、本発明は、被覆基材についての上述の実施形態のいずれかに記載の被覆基材を備える触媒コンバータを含む。さらなる実施形態において、本発明は、排気ガス用コンジットと、被覆基材についての上述の実施形態のいずれかに記載の被覆基材を含む触媒コンバータとを備える排気システムを含む。
【００２０】
さらなる実施形態において、本発明は、被覆基材についての上述の実施形態のいずれかに記載の被覆基材を含む触媒コンバータを備えるディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼル車両を含む。
【００２１】
さらなる実施形態において、本発明は、３．０ｇ／ｌと４．０ｇ／ｌの間の白金族金属を含む触媒コンバータを含むディーゼル車両であって、欧州排出基準（Ｅｕｒｏｐｅａｎ
ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｔａｎｄａｒｄｓ）Ｅｕｒｏ５に準拠しているディーゼル車両を含む。前記ディーゼル車両は、軽量ディーゼル車両であり得る。さらなる実施形態において、本発明は、３．０ｇ／ｌと４．０ｇ／ｌの間の白金族金属を含む触媒コンバータを含むディーゼル車両であって、欧州排出基準Ｅｕｒｏ６に準拠しているディーゼル車両を含む。前記ディーゼル車両は、軽量ディーゼル車両であり得る。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記触媒コンバータ中の前記触媒活性材料は、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、および前記複合ナノ粒子は、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記触媒コンバータは被覆基材を含み、該被覆基材は、ゼオライト粒子を含むウォッシュコートと触媒活性材料を含む別個のウォッシュコートとを有する。
【００２２】
車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記触媒コンバータは、被覆基材含み、この被覆基材は、基材と、ゼオライト粒子を含むウォッシュコート層と、触媒活性粒子を含むウォッシュコート層とを含み、前記触媒活性粒子は、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、および前記複合ナノ粒子は、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む。車両についての上述の実施形態のいずれかの１つの実施形態において、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層は、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される。車両についての上述の実施形態のいずれかの１つの実施形態において、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層は、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記触媒性ナノ粒子は、少なくとも１つの白金族金属を含むことができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記触媒性ナノ粒子は、白金およびパラジウム、例えば、２：１の白金：パラジウム重量比で白金およびパラジウムを含むことができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記支持ナノ粒子は、１０ｎｍから２０ｎｍの平均直径を有する。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記触媒性ナノ粒子は、１ｎｍと５ｎｍの間の平均直径を有する。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層は、金属酸化物粒子およびベーマイト粒子を含むことができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記金属酸化物粒子は、酸化アルミニウム粒子であり得る。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記ゼオライト粒子は、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の６０重量％から８０重量％を構成することができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記ベーマイト粒子は、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の２重量％から５重量％を構成することができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記金属酸化物粒子は、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の１５重量％から３８重量％を構成することができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層は、白金族金属を含まない。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子は、０．２マイクロメートルから８マイクロメートルの直径を有することができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層は、ベーマイト粒子およびシリカ粒子をさらに含むことができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記触媒活性粒子は、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの３５重量％から９５重量％を構成することができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記シリカ粒子は、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中に前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの最大２０重量％までの量で存在することができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記ベーマイト粒子は、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの２重量％から５重量％を構成することができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層は、９２重量％の前記触媒活性粒子、３重量％の前記ベーマイト粒子および５重量％の前記シリカ粒子を含むことができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記基材は、菫青石をさらに含むことができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、前記基材は、ハニカム構造を含むことができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層は、２５ｇ／ｌから９０ｇ／ｌの密度を有することができる。車両についての上述の実施形態のいずれかのさらなる実施形態において、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層は、５０ｇ／ｌから２５０ｇ／ｌの密度を有することができる。車両についての上述の実施形態のいずれも、前記基材上に直接堆積された角埋め材層をさらに含むことができる。
【００２３】
本明細書に記載する本発明の態様および実施形態は、態様および実施形態「から成ること」および／または「から本質的に成ること」を包含すると解される。本明細書に記載するすべての方法、システム、組成物およびデバイスについて、該方法、システム、組成物およびデバイスは、列記する構成要素もしくは工程を含むこともあり、または列記する構成要素もしくは工程「から成る」もしくは「から本質的に成る」こともある。システム、組成物またはデバイスを、列記する構成要素「から本質的に成る」と記載するとき、該システム、組成物またはデバイスは、列記する構成要素を含有し、および該システム、組成物またはデバイスの性能に実質的に影響を及ぼさない他の構成要素を含有することがあるが、明確に列記する構成要素以外の、該システム、組成物またはデバイスに実質的に影響を及ぼす、いずれの他の構成要素も含有せず、該システム、組成物または構成要素に実質的に影響を及ぼすに足る濃度または量の余分構成要素も含有しない。ある方法を、列記する工程「から本質的に成る」と記載するとき、該方法は、列記する工程を含有し、および該方法の成果に実質的に影響を及ぼさない他の工程を含有することがあるが、該方法は、明確に列記する工程以外の、該方法の成果に実質的に影響を及ぼす、いずれの他の工程も含有しない。
【００２４】
上に記載したおよび本明細書に記載する実施形態のいずれも、ディーゼルエンジン、例えば軽量ディーゼルエンジン、およびディーゼル車両、例えば軽量ディーゼル車両での使用に適している。
【００２５】
本明細書に記載の本発明の任意の実施形態を含めて、本明細書に記載するシステム、組成物、基材および方法は、単独で使用してもよく、または他のシステム、組成物、基材および方法と併用してもよい。
本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
被覆基材であって、
基材と、
ゼオライト粒子を含むウォッシュコート層と、
触媒活性粒子を含むウォッシュコート層と
を含み、
前記触媒活性粒子が、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、かつ前記複合ナノ粒子が、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む、
被覆基材。
（項目２）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される、項目１に記載の被覆基材。
（項目３）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される、項目１に記載の被覆基材。
（項目４）
前記触媒性ナノ粒子が、少なくとも１つの白金族金属を含む、項目１〜３のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目５）
前記触媒性ナノ粒子が、白金およびパラジウムを含む、項目１〜４のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目６）
前記触媒性ナノ粒子が、白金およびパラジウムを２：１の白金：パラジウム重量比で含む、項目５に記載の被覆基材。
（項目７）
前記支持ナノ粒子が、１０ｎｍから２０ｎｍの平均直径を有する、項目１〜６のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目８）
前記触媒性ナノ粒子が、１ｎｍと５ｎｍの間の平均直径を有する、項目１〜７のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目９）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、金属酸化物粒子およびベーマイト粒子を含む、項目１〜８のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目１０）
前記金属酸化物粒子が、酸化アルミニウム粒子である、項目９に記載の被覆基材。
（項目１１）
前記ゼオライト粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の６０重量％から８０重量％を構成する、項目１〜１０のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目１２）
前記ベーマイト粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の２重量％から５重量％を構成する、項目１〜１１のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目１３）
前記金属酸化物粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の１５重量％から３８重量％を構成する、項目１〜１２のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目１４）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、白金族金属を含まない、項目１〜１３のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目１５）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記ゼオライト粒子各々が、０．２マイクロメートルから８マイクロメートルの直径を有する、項目１〜１４のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目１６）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、ベーマイト粒子およびシリカ粒子をさらに含む、項目１〜１５のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目１７）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が実質的にゼオライトを含まない、項目１〜１６のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目１８）
前記触媒活性粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの３５重量％から９５重量％を構成する、項目１７に記載の被覆基材。
（項目１９）
前記シリカ粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中に前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの最大２０重量％までの量で存在する、項目１７〜１８のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目２０）
前記ベーマイト粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの２重量％から５重量％を構成する、項目１７〜１９のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目２１）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、９２重量％の前記触媒活性粒子、３重量％の前記ベーマイト粒子および５重量％の前記シリカ粒子を含む、項目１７に記載の被覆基材。
（項目２２）
菫青石をさらに含む、項目１〜２１のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目２３）
ハニカム構造を含む、項目１〜２２のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目２４）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、２５ｇ／ｌから９０ｇ／ｌの密度を有する、項目１〜２３のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目２５）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、５０ｇ／ｌから２５０ｇ／ｌの密度を有する、項目１〜２４のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目２６）
前記基材上に直接堆積された角埋め材層をさらに含む、項目１〜２５のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目２７）
４ｇ／ｌ以下の白金族金属負荷量、および湿式化学法によって堆積された同じ白金族金属負荷量を有する基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、項目１〜２６のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目２８）
約３．０ｇ／ｌから約４．０ｇ／ｌの白金族金属負荷量を有する、項目１〜２７のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目２９）
約３．０ｇ／ｌから約５．５ｇ／ｌの白金族金属負荷量を有し、車両触媒コンバータでの１２５，０００マイルの動作後、車両触媒コンバータでの１２５，０００マイルの動作後の湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製された同じ白金族金属負荷量を有する被覆基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、項目１〜２８のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目３０）
約３．０ｇ／ｌから約５．５ｇ／ｌの白金族金属負荷量を有し、８００℃での１６時間のエージング後、８００℃での１６時間のエージング後の湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製された同じ白金族金属負荷量を有する被覆基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、項目１〜２９のいずれか一項に記載の被覆基材。
（項目３１）
項目１〜３０のいずれか一項に記載の被覆基材を備える触媒コンバータ。
（項目３２）
排気ガス用コンジットと項目３１に記載の触媒コンバータとを備える排気処理システム。
（項目３３）
項目３２に記載の触媒コンバータを備えるディーゼル車両。
（項目３４）
軽量ディーゼル車両である、項目３３に記載のディーゼル車両。
（項目３５）
排気ガスを処理する方法であって、項目１〜３４のいずれか一項に記載の被覆基材と前記排気ガスとを接触させる工程を包含する、方法。
（項目３６）
排気ガスを処理する方法であって、項目１〜３４のいずれか一項に記載の被覆基材と前記排気ガスとを接触させる工程を包含し、前記基材が、前記排気ガスを受容するように構成された触媒コンバータ内に収容されている、方法。
（項目３７）
被覆基材を形成する方法であって、
ａ）ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物で基材を被覆する工程と、
ｂ）触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物で前記基材を被覆する工程と
を包含し；
前記触媒活性粒子は、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、前記複合ナノ粒子は、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む、方法。
（項目３８）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行される、項目３７に記載の方法。
（項目３９）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行される、項目３７に記載の方法。
（項目４０）
工程ａ）と工程ｂ）の両方より先に前記基材を角埋め材ウォッシュコートで被覆する工程をさらに包含する、項目３７〜３９のいずれか一項に記載の方法。
（項目４１）
前記ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物が、２５ｇ／ｌから９０ｇ／ｌの密度を含む、項目３７〜４０のいずれか一項に記載の方法。
（項目４２）
前記触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物が、５０ｇ／ｌから２５０ｇ／ｌの密度を含む、項目３７〜４１のいずれか一項に記載の方法。
（項目４３）
ウォッシュコート組成物であって、以下の固形物含量：
３５重量％から９５重量％の触媒活性粒子であって、前記触媒活性粒子は、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、かつ前記複合ナノ粒子は、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む、触媒活性粒子；
２重量％から５重量％のベーマイト粒子；および
２重量％から５５重量％の金属酸化物粒子
を含む、ウォッシュコート組成物。
（項目４４）
最大２０重量％までのシリカ粒子をさらに含む、項目４３に記載のウォッシュコート組成物。
（項目４５）
前記金属酸化物粒子が、酸化アルミニウム粒子である、項目４３または項目４４に記載のウォッシュコート組成物。
（項目４６）
前記固形物が、３と５の間のｐＨの水性媒体に懸濁される、項目４３〜４５のいずれか一項に記載のウォッシュコート組成物。
（項目４７）
実質的にゼオライトを含まないことを特徴とする、項目４３〜４６のいずれか一項に記載のウォッシュコート組成物。
（項目４８）
前記触媒活性粒子が、前記固形物含量の９２重量％を構成する、項目４３〜４７のいずれか一項に記載のウォッシュコート組成物。
（項目４９）
前記触媒活性粒子が、少なくとも１つの白金族金属を含む、項目４３〜４８のいずれか一項に記載のウォッシュコート組成物。
（項目５０）
前記少なくとも１つの白金族金属が、白金およびパラジウムを２：１のＰｔ／Ｐｄ  重量／重量比で含む、項目４９に記載のウォッシュコート組成物。
（項目５１）
被覆基材を形成する方法であって、
ａ）ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物で基材を被覆する工程と、
ｂ）項目４３〜４９のいずれか一項に記載の触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物で前記基材を被覆する工程と
を包含する、方法。
（項目５２）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行される、項目５１に記載の方法。
（項目５３）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行される、項目５１に記載の方法。
（項目５４）
工程ａ）と工程ｂ）の両方より先に前記基材を角埋め材ウォッシュコートで被覆する工程をさらに包含する、項目５１〜５３のいずれか一項に記載の方法。
（項目５５）
前記ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物が、２５ｇ／ｌから９０ｇ／ｌの密度を含む、項目５１〜５４のいずれか一項に記載の方法。
（項目５６）
前記触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物が、５０ｇ／ｌから２５０ｇ／ｌの密度を含む、項目５１〜５５のいずれか一項に記載の方法。
（項目５７）
項目４３〜５０のいずれか一項に記載のウォッシュコートを含む被覆基材。
（項目５８）
ゼオライト粒子を含むウォッシュコート層をさらに含む、項目４３〜５０のいずれか一項に記載のウォッシュコートを含む被覆基材。
（項目５９）
項目５７または項目５８に記載の被覆基材を備える触媒コンバータ。
（項目６０）
排気ガス用コンジットと項目５９に記載の触媒コンバータとを備える排気処理システム。
（項目６１）
項目５９に記載の触媒コンバータを備えるディーゼル車両。
（項目６２）
軽量ディーゼル車両である、項目６１に記載のディーゼル車両。
（項目６３）
ディーゼル車両であって、
３．０ｇ／ｌと４．０ｇ／ｌの間の白金族金属を含む触媒コンバータを含み、
欧州排出基準Ｅｕｒｏ５に準拠している、ディーゼル車両。
（項目６４）
軽量ディーゼル車両である、項目６３に記載のディーゼル車両。
（項目６５）
欧州排出基準Ｅｒｕｏ６に準拠している、項目６１〜６４のいずれかに記載の車両。
（項目６６）
前記触媒コンバータ中の触媒活性材料が、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、かつ前記複合ナノ粒子が、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む、項目６１〜６５のいずれかに記載の車両。
（項目６７）
前記触媒コンバータが被覆基材を含み、前記被覆基材が、ゼオライト粒子を含むウォッシュコートと前記触媒活性材料を含む別個のウォッシュコートとを有する、項目６１〜６６のいずれか一項に記載の車両。
（項目６８）
前記触媒コンバータが、被覆基材を含み、前記被覆基材が、
基材と、
ゼオライト粒子を含むウォッシュコート層と、
触媒活性粒子を含むウォッシュコート層と
を含み、
前記触媒活性粒子が、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、かつ前記複合ナノ粒子が、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む、
項目６１〜６７のいずれか一項に記載の車両。
（項目６９）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される、項目６８に記載の車両。
（項目７０）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される、項目６８に記載の車両。
（項目７１）
前記触媒性ナノ粒子が、少なくとも１つの白金族金属を含む、項目６８〜７０のいずれか一項に記載の車両。
（項目７２）
前記触媒性ナノ粒子が、白金およびパラジウムを含む、項目６８〜７１のいずれか一項に記載の車両。
（項目７３）
前記触媒性ナノ粒子が、白金およびパラジウムを２：１の白金：パラジウム重量比で含む、項目６８〜７２のいずれか一項に記載の車両。
（項目７４）
前記支持ナノ粒子が、１０ｎｍから２０ｎｍの平均直径を有する、項目６８〜７３のいずれか一項に記載の車両。
（項目７５）
前記触媒性ナノ粒子が、１ｎｍと５ｎｍの間の平均直径を有する、項目６８〜７４のいずれか一項に記載の車両。
（項目７６）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、金属酸化物粒子およびベーマイト粒子を含む、項目６８〜７５のいずれか一項に記載の車両。
（項目７７）
前記金属酸化物粒子が、酸化アルミニウム粒子である、項目７６に記載の車両。
（項目７８）
前記ゼオライト粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の６０重量％から８０重量％を構成する、項目６８〜７７のいずれか一項に記載の車両。
（項目７９）
前記ベーマイト粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の２重量％から５重量％を構成する、項目６８〜７８のいずれか一項に記載の車両。
（項目８０）
前記金属酸化物粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の１５重量％から３８重量％を構成する、項目６８〜７９のいずれか一項に記載の車両。
（項目８１）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、白金族金属を含まない、項目６８〜８０のいずれか一項に記載の車両。
（項目８２）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記ゼオライト粒子各々が、０．２マイクロメートルから８マイクロメートルの直径を有する、項目６８〜８１のいずれか一項に記載の車両。
（項目８３）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、ベーマイト粒子およびシリカ粒子をさらに含む、項目６８〜８２のいずれか一項に記載の車両。
（項目８４）
前記触媒活性粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの３５重量％から９５重量％を構成する、項目８３に記載の車両。
（項目８５）
前記シリカ粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中に前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの最大２０重量％までの量で存在する、項目８３または８４に記載の車両。
（項目８６）
前記ベーマイト粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの２重量％から５重量％を構成する、項目８３〜８５のいずれか一項に記載の車両。
（項目８７）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、９２重量％の前記触媒活性粒子、３重量％の前記ベーマイト粒子および５重量％の前記シリカ粒子を含む、項目８３に記載の車両。
（項目８８）
前記基材が菫青石をさらに含む、項目６８〜８７のいずれか一項に記載の車両。
（項目８９）
前記基材がハニカム構造を含む、項目６８〜８８のいずれか一項に記載の車両。
（項目９０）
ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、２５ｇ／ｌから９０ｇ／ｌの密度を有する、項目６８〜８９のいずれか一項に記載の車両。
（項目９１）
触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、５０ｇ／ｌから２５０ｇ／ｌの密度を有する、項目６８〜９０のいずれか一項に記載の車両。
（項目９２）
前記基材上に直接堆積された角埋め材層をさらに含む、項目６８〜９１のいずれか一項に記載の車両。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一部の実施形態による触媒コンバータを図示するものであり、そして一方、図１Ａは、図１の図面の一部分の拡大図である。
【図２】図２は、本発明の一部の実施形態による被覆基材を形成する方法を図示するものである。
【図３】図３Ａ〜Ｃは、本発明の一部の実施形態によるウォッシュコート被覆方法の異なる段階での被覆基材の形成を図示するものである。
【図４】図４は、本発明の１つの実施形態の性能（黒丸）を併用ウォッシュコート（黒四角）と比較するものである。
【図５】図５は、本発明の一部の実施形態による被覆基材を形成する方法を図示するものである。
【図６】図６Ａ〜Ｃは、本発明の一部の実施形態によるウォッシュコート被覆方法の異なる段階での被覆基材の形成を図示するものである。
【図７】図７は、本発明の一部の実施形態による被覆基材を形成する方法を図示するものである。
【図８】図８Ａ〜Ｄは、本発明の一部の実施形態によるウォッシュコート被覆方法の異なる段階での被覆基材の形成を図示するものである。
【図９】図９は、本発明の１つの実施形態に従って調製した被覆基材中の単一矩形流路を示すものである。
【図１０】図１０は、本発明の１つの実施形態の性能（黒丸）を標準的な市販触媒コンバータ（黒四角）と比較するものである。
【図１１】図１１は、標準的な市販触媒コンバータに対する本発明の一定の実施形態の中間床（ｍｉｄｂｅｄ）触媒コンバータガスの比較を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
複合ナノ粒子触媒、ウォッシュコート配合物、被覆基材、および触媒コンバータを記載する。これらの複合ナノ粒子触媒、ウォッシュコート配合物、被覆基材、および触媒コンバータの製造および使用方法も記載する。本発明は、触媒含有ウォッシュコート組成物、および様々なウォッシュコート成分を併せることによりウォッシュコートを製造する方法も包含する。記載する複合ナノ粒子触媒およびウォッシュコート溶液は、触媒コンバータを生産するために使用したとき、先行触媒およびウォッシュコート配合前に比べて増された性能をもたらし、その結果、湿式化学法で調製された触媒を有する触媒コンバータと比較して、低下されたライトオフ温度、低減された排出量および／または低減された白金族金属負荷必要量を有する触媒コンバータの生産を可能にすることが判明した。
【００２８】
本明細書に記載する被覆基材、本明細書に記載する被覆基材を使用する触媒コンバータ、および本明細書に記載する被覆基材を使用する排気処理システムは、特に、ディーゼルエンジンおよびディーゼル車両、とりわけ軽量ディーゼルエンジンおよび軽量ディーゼル車両に有用であることは理解される。
【００２９】
複合ナノ粒子は、触媒性ナノ粒子および支持ナノ粒子を含むことができ、これらの粒子は、互いに結合してナノ×ナノ（ｎａｎｏ−ｏｎ−ｎａｎｏ）複合ナノ粒子を形成する。これらの複合ナノ粒子をさらにまたマイクロメートルサイズの担体粒子に結合させて、マイクロメートルサイズの触媒活性粒子を形成することができる。例えば、ばらつきのないナノ×ナノ複合粒子が生成されるようにプラズマ反応器において、前記複合ナノ粒子を生成することができる。その後、これらの複合粒子をマイクロメートルサイズの担体粒子に結合させて、複合ナノ粒子を担持しているマイクロメートルサイズの触媒活性粒子を生成し、これらの粒子は、触媒コンバータにおいて使用される先行触媒、例えば、湿式化学法を用いて調製された触媒と比較して、良好な初期（エンジン始動）性能、触媒の寿命を通して良好な性能、および／または触媒の寿命を通して少ない性能低下をもたらすことができる。
【００３０】
さらに、触媒コンバータ基材などの触媒基材上に一層以上の層を設けるために前記ウォッシュコート配合物を配合することができる。一部の実施形態において、前記ウォッシュコート配合物は、複合ナノ粒子を担持しているマイクロメートルサイズの触媒活性粒子などの触媒活性材料が、高濃度のゼオライトを含有する層とは別の層中にある、２層以上の層を形成することができる。１つの実施形態は、例えば、第一のウォッシュコート層が相対的により高濃度のゼオライトを含み、および第二の別個のウォッシュコート層が、前記第一の層に比べて高い濃度の触媒活性材料を含む、多層ウォッシュコートである。好ましくは、前記高濃度のゼオライトを有する層は、触媒活性材料を含まず、および前記触媒活性材料を有する第二の層は、ゼオライトを含まない。別の実施形態では、基材上のこれら２層の順番および配置を変えてよく、さらなる実施形態では、追加のウォッシュコート配合物／層、例えば、被覆される基材上に最初に堆積される角埋め材ウォッシュコート層を、前記ウォッシュコートの上、下または間に使用することができる。他の実施形態では、前記２層を互いの上に直接堆積させることができる、すなわち、第一のウォッシュコート層と第二のウォッシュコート層の間に介在する層がない。本記載ウォッシュコート配合物は、特に、これらのウォッシュコート配合物が、複合ナノ粒子を担持しているマイクロメートルサイズの粒子を利用している場合、先行ウォッシュコート配合物と比較して、少ない量の白金族金属を含むことおよび／または良好な性能を提供することができる。
【００３１】
本開示の様々な態様をフローチャートの使用により説明することができる。多くの場合、本開示の態様の単一の事例を示す。しかし、当業者には理解されるように、本明細書に記載するプロトコル、プロセスおよび手順を連続的に繰り返すまたは本明細書に記載する要求を満たすために必要なだけ繰り返すことができる。加えて、一定の方法工程を、フローチャートに開示するものとは別の順序で実行できることが企図される。
【００３２】
本明細書において用語「約」または用語「おおよそ」を用いて数値を表現するとき、指定する値はもちろん、指定する値に適度に近い値も含むと解される。例えば、「約５０℃」または「おおよそ５０℃」という記載は、５０℃自体の開示はもちろん、５０℃に近い値も含む。したがって、「約Ｘ」または「おおよそＸ」という句は、値Ｘ自体の記載を含む。「おおよそ５０℃から６０℃」などの範囲を示す場合、終点によって指定される両方の値を含むと解され、および各終点または両方の終点に近い値を各終点または両方の終点について含むと解される；すなわち、「おおよそ５０℃から６０℃」は、「５０℃から６０℃」と「おおよそ５０℃からおおよそ６０℃」の両方を列挙することと等価である。
【００３３】
「一切の白金族金属の実質的不在」とは、約５重量％未満、約２重量％未満、約１重量％未満、約０．５重量％未満、約０．１重量％未満、約０．０５重量％未満、約０．０２５重量％未満、または約０．０１重量％未満の白金族金属が存在することを意味する。好ましくは、一切の白金族金属の実質的不在は、約１重量％未満の白金族金属が存在することを示す。
【００３４】
様々な実施形態における特定の構成要素、特定の組成物、特定の化合物または特定の成分「が実質的にない」とは、約５重量％未満、約２重量％未満、約１重量％未満、約０．５重量％未満、約０．１重量％未満、約０．０５重量％未満、約０．０２５重量％未満、または約０．０１重量％未満のその特定の構成要素、その特定の組成物、その測定の化合物またはその特定の成分が存在することを意味する。好ましくは、特定の構成要素、特定の組成物、特定の化合物または特定の成分「が実質的にない」は、約１％未満のその特定の構成要素、その特定の組成物、その測定の化合物またはその特定の成分が存在することを示す。
【００３５】
作製中または（特に長期間にわたって）動作中に、あるウォッシュコート層中の存在する少量の材料が他のウォッシュコート層中に拡散、移行または別様に移動することがあることに留意しなければならない。したがって、「の実質的に不在」および「が実質的にない」という用語の使用を、言及する少量の材料の絶対的排除と解釈すべきでない。
【００３６】
様々な実施形態における特定の構成要素、特定の組成物、特定の化合物または特定の成分「の実質的に各々」とは、数でまたは重量で少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、少なくとも約９９．５％、少なくとも約９９．９％、少なくとも約９９．９５％、少なくとも約９９．９７５％、または少なくとも約９９．９９％のその特定の構成要素、その特定の組成物、その測定の化合物またはその特定の成分が存在することを意味する。好ましくは、特定の構成要素、特定の組成物、特定の化合物または特定の成分「の実質的に各々」は、数でまたは重量で少なくとも約９９％のその特定の構成要素、その特定の組成物、その測定の化合物またはその特定の成分が存在することを意味する。
【００３７】
本開示は、幾つかの実施形態を提供する。任意の実施形態からの任意の特徴を任意の他の実施形態からの任意の特徴と組み合わせることができることが企図される。これにならって、本開示特徴のハイブリッド構成は、本発明の範囲内である。
【００３８】
組成物における相対重量百分率への言及が、その組成物中のすべての構成要素の総計重量百分率が１００になることを想定していることは理解される。いずれの特定の構成要素もその重量百分率がその構成要素について指定された範囲の制限から外れないことを条件に、組成物中の構成要素の重量パーセントが合せて合計１００になるように１つ以上の構成要素の相対重量百分率を上方または下方調整できることは、さらに理解される。
【００３９】
本開示は、粒子と粉末（ｐｏｗｄｅｒｓ）の両方に言及する。これら２つの用語は、単数形の「パウダー（ｐｏｗｄｅｒ）」が粒子の集まりを指すという注意すべき点を除けば等価である。本発明は、多種多様な粉末および粒子に適用することができる。用語「ナノ粒子」および「ナノサイズの粒子」は、一般に、当業者により直径がナノメートル台の、典型的には約０．５ｎｍから５００ｎｍ、約１ｎｍから５００ｎｍ、約１ｎｍから１００ｎｍ、または約１ｎｍから５０ｎｍの間の粒子を包含すると解される。好ましくは、ナノ粒子は、２５０ナノメートル未満の平均粒度、および１と１，０００，０００の間のアスペクト比を有する。一部の実施形態において、ナノ粒子は、約５０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、または約２０ｎｍ以下の平均粒度を有する。さらなる実施形態において、ナノ粒子は、約５０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、または約２０ｎｍ以下の平均直径を有する。粒子の最短直径で割った該粒子の最長直径と定義される、粒子のアスペクト比は、好ましくは、１と１００の間、さらに好ましくは１と１０の間、さらにいっそう好ましくは１と２の間である。「粒度」は、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）規格を用いて測定される（ＡＳＴＭ  Ｅ１１２−１０を参照されたし）。粒子の直径を計算するとき、その最長寸法と最短寸法の平均をとる；したがって、長軸２０ｎｍおよび短軸１０ｎｍを有する卵形粒子の直径は、１５ｎｍとなる。粒子集団の平均直径は、個々の粒子の直径の平均であり、当業者に公知の様々な技法によってそれを測定することができる。
【００４０】
さらなる実施形態において、ナノ粒子は、約５０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、または２０ｎｍ以下の粒度を有する。さらなる実施形態において、ナノ粒子は、約５０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、または２０ｎｍ以下の直径を有する。
【００４１】
用語「マイクロ粒子」、「マイクロサイズの粒子」、「マイクロメートル粒子」および「マイクロメートルサイズの粒子」は、一般に、直径がマイクロメートル台の、典型的には約０．５μｍから１０００μｍ、約１μｍから１０００μｍ、約１μｍから１００μｍ、または約１μｍから５０μｍの間の粒子を包含すると解される。加えて、本開示において用いる用語「白金族金属」（「ＰＧＭ」と略記する）は、周期表の中でひとかたまりにされている６つの金属元素について用いられる総称を指す。前記６つの白金族金属は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムおよび白金である。
【００４２】
複合ナノ粒子触媒
複合ナノ粒子触媒は、支持ナノ粒子に付着して「ナノ×ナノ」複合ナノ粒子を形成している触媒性ナノ粒子を含むことができる。多数のナノ×ナノ粒子をさらにまたマイクロメートルサイズの担体粒子に結合させて、複合マイクロ／ナノ粒子、すなわち、複合ナノ粒子を担持しているマイクロ粒子を形成することができる。これらの複合マイクロ／ナノ粒子を本明細書に記載のウォッシュコート配合物および触媒コンバータに使用することができる。これらの粒子の使用は、湿式化学法によって調製された現在入手可能な市販用触媒コンバータと比較して、白金族金属含量の必要量を低減させることができ、および／または性能を特にライトオフ温度低下の点で有意に向上させることができる。前記湿式化学法は、白金族金属イオンまたは金属塩の溶液の使用を一般に含み、該イオンまたは塩を支持体（典型的にはマイクロメートルサイズの粒子）に含浸させ、触媒として使用するために元素形態の白金族金属に還元する。例えば、クロロ白金酸、Ｈ２ＰｔＣｌ６、の溶液をアルミナマイクロ粒子に塗布し、その後、乾燥させ、か焼し、その結果、アルミナ上に白金を沈積させる。アルミナなどの金属酸化物支持体上に湿式化学法によって堆積された白金族金属は、高温、例えば、触媒コンバータ内で遭遇する温度で可動性である。すなわち、上昇した温度では、ＰＧＭ原子が、それらが堆積されている表面上を移行でき、他のＰＧＭ原子と共に凝集することになる。ＰＧＭの微細部分は、高温への曝露時間が増すにつれて、白金族金属の益々大きな凝塊へと合体する。この凝塊形成は、触媒表面積を低減させ、触媒コンバータの性能を低下させる。この現象は、触媒コンバータの「エージング」と呼ばれる。
【００４３】
対照的に、前記複合白金族金属触媒は、プラズマベースの方法によって調製される。１つの実施形態では、白金族ナノサイズ金属粒子をナノサイズの金属酸化物支持体上に堆積させ、これは、湿式化学法によって堆積されたＰＧＭよりはるかに低い移動度を有する。結果として生ずるプラズマ生成触媒は、湿式化学法生成触媒よりはるかに遅い速度でエージングする。したがって、プラズマ生成触媒を使用する触媒コンバータは、エンジンによって排出されるガスへのより大きな触媒露出面積をより長期間にわたって維持することができ、その結果、より良好な排出性能となる。
【００４４】
プラズマベースの方法による複合ナノ粒子（「ナノ×ナノ」粒子または「ＮＮ」粒子）の生成
適する触媒の生成における最初の工程は、複合ナノ粒子の生成を含み得る。前記副後ナノ粒子は、１つ以上の白金族金属を含む触媒性ナノ粒子と、支持ナノ粒子、典型的には金属酸化物、例えば酸化アルミニウムとを含む。「ナノ粒子」という名が暗示するように、ナノ粒子は、ナノメートル台のサイズを有する。
【００４５】
プラズマ反応器法により、プラズマ銃に白金族金属（単数または複数）および支持材料を供給し、そこでそれらの材料を気化させることによって、複合ナノ粒子を形成することができる。プラズマ銃、例えば、米国特許出願公開第２０１１／０１４３０４１号明細書に開示されているものを使用することができ、ならびに技術、例えば、米国特許第５，９８９，６４８号、米国特許第６，６８９，１９２号、米国特許第６，７５５，８８６号および米国特許出願公開第２００５／０２３３３８０号明細書に開示されているものを用いて、プラズマを発生させることができる。アルゴンなどの作用ガスをプラズマ発生のためにプラズマ銃に供給する；１つの実施形態では、アルゴン／水素混合物を（１０：２  Ａｒ／Ｈ２比で）作用ガスとして使用する。白金族金属（単数または複数）、例えば、白金、パラジウム、または任意の比での白金／パラジウム、例えば重量で２：１  白金：パラジウムもしくは重量で約２：１  白金：パラジウムであって、一般に直径が約０．５から６マイクロメートルの金属粒子の形態である白金族金属を、プラズマ反応器に、アルゴンなどのキャリアガス流中の流動パウダーとして導入することができる。金属酸化物、典型的には、直径約１５から２５マイクロメートルの粒径の酸化アルミニウムも、キャリアガス中の流動パウダーとして導入する。しかし、反応器への材料の他の導入方法、例えば液体スラリーでの導入方法を用いてもよい。典型的には（重量で）約３５％から４５％白金族金属（単数または複数）および約６５％から５５％金属酸化物の組成、好ましくは約６０％の金属酸化物に対して約４０％白金族金属（単数または複数）の比を用いる。使用することができる金属の範囲の例は、約０％から約４０％白金、約０％から約４０％パラジウムおよび約５５％から約６５％酸化アルミニウムであり；一部の実施形態では、約２０％から約３０％白金、約１０％から約１５％パラジウムおよび約５０％から約６５％酸化アルミニウムを使用し；さらなる実施形態では、約２３．３％から約３０％白金、約１１．７％から約１５％パラジウムおよび約５５％から約６５％酸化アルミニウムを使用する。例示的組成物は、約２６．７％白金、約１３．３％パラジウムおよび約６０％酸化アルミニウムを含有する。任意の固体または液体材料を迅速に気化させるまたはプラズマに変える。２０，０００から３０，０００ケルビンに達することもある過熱材料の運動エネルギーにより、すべての構成要素が極めて完全な混合が確保される。
【００４６】
その後、米国特許出願公開第２００８／０２７７２６７号明細書に開示されている乱流クエンチチャンバのような方法を用いて、プラズマ流の過熱材料を急速に失活させる。２４００から２６００リットル毎分などの高流量のアルゴンクエンチガスをその過熱材料に注入する。その材料を冷却管でさらに冷却し、回収し、材料の適正なサイズ範囲を保証するために分析する。
【００４７】
上で説明したプラズマ生成法は、支持ナノ粒子に結合している触媒性ナノ粒子を含む、非常に均一な複合ナノ粒子を生成する。前記触媒性ナノ粒子は、白金族金属（単数または複数）、例えば、２：１の重量比のＰｔ：Ｐｄを含む。一部の実施形態において、前記触媒性ナノ粒子は、おおよそ０．３ｎｍとおおよそ１０ｎｍの間、好ましくはおおよそ１ｎｍからおおよそ５ｎｍの間、すなわちおおよそ３ｎｍ＋／−２ｎｍ、の平均直径または平均粒度を有する。一部の実施形態において、酸化アルミニウムなどの金属酸化物を含む前記支持ナノ粒子は、おおよそ２０ｎｍ以下、またはおおよそ１５ｎｍ以下、またはおおよそ１０ｎｍとおおよそ２０ｎｍの間、すなわちおおよそ１５ｎｍ＋／−５ｎｍ、またはおおよそ１０ｎｍとおおよそ１５ｎｍの間、すなわちおおよそ１２．５ｎｍ＋／−２．５ｎｍ、の平均直径を有する。一部の実施形態において、酸化アルミニウムなどの金属酸化物を含む前記支持ナノ粒子は、おおよそ２０ｎｍ以下、またはおおよそ１５ｎｍ以下、またはおおよそ１０ｎｍとおおよそ２０ｎｍの間、すなわちおおよそ１５ｎｍ＋／−５ｎｍ、またはおおよそ１０ｎｍとおおよそ１５ｎｍの間、すなわちおおよそ１２．５ｎｍ＋／−２．５ｎｍ、の直径を有する。
【００４８】
Ｐｔ／Ｐｄ−アルミナ複合ナノ粒子は、還元条件下で、例えばアルゴン／水素作用ガスの使用により、生成されたとき、米国特許出願公開第２０１１／０１４３９１５号明細書の第００１４〜００２２段落に記載されているように、支持ナノ粒子上に部分的に還元されたアルミナ表面を生じさせる結果となり、その表面にＰＧＭナノ粒子が結合される。前記部分還元アルミナ表面、すなわちＡｌ２Ｏ（３−ｘ）（式中、ｘはゼロより大きいが３未満である）は、高温でのアルミナ表面における白金族金属の移行を抑制する。そしてまたこの抑制は、それらの粒子が長期間上昇温度に曝露されたときの白金族金属の凝塊形成を制限する。かかる凝塊形成は、反応に利用可能なＰＧＭ触媒の表面積を低減させるので、多くの触媒用途にとって望ましくない。
【００４９】
２つのナノ粒子（触媒性ナノ粒子または支持ナノ粒子）を含む前記複合ナノ粒子を「ナノ×ナノ」粒子または「ＮＮ」粒子と呼ぶ。
【００５０】
複合ナノ粒子を担持しているマイクロメートルサイズの担体粒子（「ナノ×ナノ×マイクロメートル（ｎａｎｏ−ｏｎ−ｎａｎｏ−ｏｎ−ｍｉｃｒｏｎ）」粒子または「ＮＮｍ」粒子）の生成
複合ナノ粒子（ナノ×ナノ粒子）をマイクロメートルサイズの担体粒子にさらに結合させて、複合マイクロ／ナノ粒子を生成することができ、これらの粒子を「ナノ×ナノ×マイクロメートル」粒子または「ＮＮｍ」粒子と呼ぶ。前記担体粒子は、典型的には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの金属酸化物粒子である。前記マイクロメートルサイズの粒子は、約１マイクロメートルと約１００マイクロメートルの間、例えば、約１マイクロメートルと約１０マイクロメートルの間、約３マイクロメートルと約７マイクロメートルの間、または約４マイクロメートルと約６マイクロメートルの間の平均サイズを有することができる。
【００５１】
一般には、前記ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子を、水に前記複合ナノ粒子（ナノ×ナノ粒子）を懸濁させる工程、前記懸濁液のｐＨを約２と約７の間、約３と約５の間、または約４に調整する工程、前記懸濁液に界面活性剤を添加する（または、代替的に、水に前記複合ナノ粒子を懸濁させる前にその水に界面活性剤を添加する）工程、前記複合ナノ粒子懸濁液を音波処理する工程、初期湿潤点まで前記懸濁液をマイクロメートルサイズの金属酸化物粒子に適用し、それによって該マイクロメートルサイズの粒子に複合ナノ粒子を含浸させる工程、複合ナノ粒子が含浸された前記マイクロメートルサイズの金属酸化物粒子を乾燥させる工程、そして複合ナノ粒子が含浸された前記マイクロメートルサイズの金属酸化物粒子をか焼する工程というプロセスによって生成する。
【００５２】
典型的に、前記複合ナノ粒子を水に懸濁させ、その懸濁液を、約２と約７の間のｐＨ、好ましくは約３と約５の間のｐＨ、さらに好ましくは約４のｐＨを有するように調整する（酢酸または別の有機酸でｐＨを調整する）。分散剤および／または界面活性剤を前記複合ナノ粒子に添加する。使用に適する界面活性剤としては、非イオン性高分子分散剤である、ＨｕｎｔｓｍａｎからのＪｅｆｆｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｘ３２０２（ケミカルアブストラクト登録番号６８１２３−１８−２；ならびに２−（クロロメチル）オキシラン、２−メチルオキシランおよびオキシランを伴う、４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス−フェノールポリマーと記載される）、Ｊｅｆｆｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｘ３２０４、およびＪｅｆｆｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｘ３５０３界面活性剤が挙げられる。（ＪＥＦＦＳＰＥＲＳＥは、分散剤および安定剤として使用するための化学物質についてのＨｕｎｔｓｍａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、米国テキサス州ウッドランド、の登録商標である）。他の適する界面活性剤としては、ＬｕｂｒｉｚｏｌからのＳｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）２４０００およびＳｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）４６０００が挙げられる（ＳＯＬＳＰＥＲＳＥは、化学分散剤についてのＬｕｂｒｉｚｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、英国ダービーシア、の登録商標である）。Ｊｅｆｆｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｘ３２０２界面活性剤、ケミカルアブストラクト登録番号６８１２３−１８−２（２−（クロロメチル）オキシラン、２−メチルオキシランおよびオキシランを伴う、４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス−フェノールポリマーと記載される）が好ましい。前記界面活性剤を約０．５％から約５％の範囲で添加するが、約２％が典型的な値である。
【００５３】
水性界面活性剤と複合ナノ粒子の混合物を音波処理して、該複合ナノ粒子を分散させる。分散液中の複合ナノ粒子粒子の量は、通常、（質量で）約２％から約１５％の範囲である。その後、ＲｈｏｄｉａまたはＳａｓｏｌなどの会社から購入することができるマイクロメートルサイズの多孔質Ａｌ２Ｏ３にその分散液を適用する。前記マイクロメートルサイズの多孔質Ａｌ２Ｏ３粉末を小率のランタン（約２％から約４％Ｌａ）で安定させることができる。使用に適する１つの市販用アルミナパウダーは、Ｇｒａｃｅ  ＤａｖｉｓｏｎまたはＲｈｏｄｉａから購入されるＭＩ−３８６である。０．２８μｍより大きい孔径によって定義されるこのパウダーの使用可能面は、おおよそ２．８ｍ２／ｇである。使用する複合ナノ粒子の使用するマイクロメートルサイズの担体粒子に対する比は、（複合ナノ粒子の重量）：（マイクロメートル担体粒子の重量）により、約３：１００から約１０：１００、約５：１００から約８：１００、または約６．５：１００であり得る。一部の実施形態では、約８グラムの複合ナノ粒子を約１２２グラムの担体マイクロ粒子と共に使用することができる。複合ナノ粒子の水性分散液を少しずつ（例えば、浸漬または他の方法によって）前記マイクロメートルサイズのパウダーに初期湿潤点まで適用して、湿った砂に類似した材料を生じさせる。
【００５４】
その後、前記複合ナノ粒子が含浸されたマイクロメートルサイズの担体粒子を（例えば、約３０℃から約９５℃、好ましくは約６０℃から約７０℃で、大気圧で、または減圧、例えば約１パスカルから約９０，０００パスカルで）乾燥させることができる。乾燥後に、それらの粒子を（上昇した温度、例えば４００℃から約７００℃、好ましくは約５００℃から約６００℃で、さらに好ましくは約５４０℃から約５６０℃で、さらにいっそう好ましくは約５５０℃から約５６０℃で、または約５５０℃で；大気圧で、または減圧、例えば約１パスカルから約９０，０００パスカルで、周囲雰囲気で、または不活性雰囲気、例えば窒素またはアルゴン下で）か焼して、複合マイクロ／ナノ粒子を生じさせることができ、これらの粒子をナノ×ナノ×マイクロメートル粒子、またはＮＮｍ粒子とも呼ぶ。前記乾燥工程を前記か焼工程の前に実行して、より高いか焼温度での加熱前に水を除去することができる；これにより、マイクロメートルサイズの担体の細孔内に留まる含浸ナノ粒子を分解することになる水の沸騰を回避する。
【００５５】
前記ＮＮｍ粒子は、該ＮＮｍ粒子の全質量の約１重量％から約６重量％、または別の実施形態では約２重量％から約３重量％、または別の実施形態では約２．５重量％のＰＧＭを含有し得る。それ故、前記ＮＮｍ粒子を基材被覆用の配合物に使用することができ、被覆された基剤を触媒コンバータで使用することができる。
【００５６】
ＮＮｍ材料の生成の例は、次の共有特許および特許出願に記載されている：米国特許出願公開第２００５／０２３３３８０号、米国特許出願公開第２００６／００９６３９３号、米国特許出願第１２／１５１，８１０号、米国特許出願第１２／１５２，０８４号、米国特許出願第１２／１５１，８０９号、米国特許第７，９０５，９４２号、米国特許出願第１２／１５２，１１１号、米国特許出願公開第２００８／０２８０７５６号、米国特許出願公開第２００８／０２７７２７０号、米国特許出願第１２／００１，６４３号、米国特許出願第１２／４７４，０８１号、米国特許出願第１２／００１，６０２号、米国特許出願第１２／００１，６４４号、米国特許出願第１２／９６２，５１８号、米国特許出願第１２／９６２，４７３号、米国特許出願第１２／９６２，４９０号、米国特許出願第１２／９６９，２６４号、米国特許出願第１２／９６２，５０８号、米国特許出願第１２／９６５，７４５号、米国特許出願第１２／９６９，５０３号、および米国特許出願第１３／０３３，５１４号、国際公開第２０１１／０８１８３４号（ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／５９７６３）および米国特許出願公開第２０１１／０１４３９１５号（米国特許出願第１２／９６２，４７３号）。
【００５７】
白金族金属の移行が抑制されたＮＮｍ粒子
複合ナノ粒子を担持しているマイクロメートルサイズの酸化アルミニウム担体粒子を含むＮＮｍ粒子であって、複合ナノ粒子が還元条件下で生成されるものであるＮＮｍ粒子は、触媒コンバータ用途での使用に特に有利である。前記触媒性ナノ粒子の白金族金属は、前記マイクロメートルサイズの担体粒子のＡｌ２Ｏ３表面に対してより前記支持体ナノ粒子の部分還元Ａｌ２Ｏ（３−ｘ）表面に対して大きい親和性を有する。したがって、上昇した温度で、隣接Ａｌ２Ｏ（３−ｘ）支持ナノ粒子に結合している隣接ＰＧＭナノ粒子は、マイクロメートルサイズのＡｌ２Ｏ３担体粒子表面上を移行する可能性が低く、より大きな触媒凝集塊を形成する可能性が低い。大きい触媒凝塊ほど、小さい表面積を有し、触媒としての有効性が低いので、移行および凝塊形成の抑制は、ＮＮｍ粒子に有意な利点をもたらす。対照的に、湿式化学沈積法によってアルミナ支持体上に堆積された白金粒子は、より高い移動度および移行量を明示し、その結果、触媒の凝塊を形成し、経時的触媒効力低下（すなわち、触媒エージング）に至る。
【００５８】
ナノ×ナノ×マイクロメートル触媒粒子を使用するウォッシュコート組成物および層：基材への適用
ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子（すなわち、複合ナノ粒子を担持しているマイクロメートルサイズの担体粒子である、複合マイクロ／ナノ粒子）を含むウォッシュコート配合物を使用して、触媒のために使用される基材、例えば触媒コンバータ基材、上に１層以上の層を設けることができる。性能改善のために追加のウォッシュコート層を使用することもできる。一部の実施形態において、前記ウォッシュコート配合物は、２つ以上の異なるウォッシュコート配合物を含むことができ、これらの配合物によって、触媒コンバータ基材上の、上で説明したＮＮｍ粒子などの白金族触媒を含有する１層以上のウォッシュコート層からの、高濃度のゼオライト粒子を含有する１層以上のウォッシュコート層の分離が可能になる。前記配合物を使用して、先行ウォッシュコート層および配合物および触媒コンバータ基材と比較して低減された量の白金族金属を含むおよび／またはより良好な性能をもたらす、ウォッシュコート層および触媒コンバータ基材を形成することができる。
【００５９】
ウォッシュコート配合物の一部の実施形態を、次の４つの基本ウォッシュコート層構成のうちの１つ以上を形成するように配合することができる：
基材−角埋め材−触媒層−ゼオライト層（Ｓ−Ｆ−Ｃ−Ｚ）
基材−触媒層−ゼオライト層（Ｓ−Ｃ−Ｚ）
基材−角埋め材−ゼオライト層−触媒層（Ｓ−Ｆ−Ｚ−Ｃ）
基材−ゼオライト層−触媒層（Ｓ−Ｚ−Ｃ）  。
【００６０】
上の構成において、１）基材（Ｓ）は、触媒コンバータでの使用に適する任意の基材であってよく、２）ゼオライト層（Ｚ）は、触媒層より高い百分率のゼオライトを含むウォッシュコート層であり、３）触媒層（Ｃ）は、ゼオライト層より高い百分率の触媒活性粒子を含むウォッシュコート層であり、および４）角埋め材（Ｆ）は、追加の層の堆積前に基材の角を埋めるために使用することができるフィラー層である。好ましい実施形態において、ゼオライト層は、白金族金属を含まず（または代替実施形態では、白金族金属が実質的になく）または触媒活性粒子を含まず、および触媒層は、ゼオライトを含有せず、またはゼオライトが実質的にない。
【００６１】
一部の実施形態では、これら４つの基本構成で示されるウォッシュコート層のいずれかの下、上または間に追加のウォッシュコート層を配置できることに留意しなければならない；すなわち、上の構成の中に列記されているものに加えてさらなる層が触媒コンバータ基材上に存在してもよい。他の実施形態では、追加のウォッシュコート層を適用しない；すなわち、上の構成の中に列記されているウォッシュコートのみが触媒コンバータ基材上に存在する。
【００６２】
基材上に配置されるウォッシュコート層の様々な構成を図３、６、８および９などの図に示す。図３、６、８および９などの図における基材、ウォッシュコート層および他の要素の相対的厚みは、縮尺で描いていない。
【００６３】
基材
最初の基材は、好ましくは、耐熱衝撃性をはじめとする良好な熱安定性を明示する触媒コンバータ基材であって、記載ウォッシュコート層を安定的に取り付けることができる基材である。適する基材としては、菫青石または他のセラミック材料か作られた基材、および金属から作られた基材が挙げられるが、これらに限定されない。前記基材は、ハニカム構造を含むことができ、ハニカム構造は、非常の多数の流路を提供し、結果として高い表面積になる。触媒コンバータ内のウォッシュコートが適用された被覆基材の高い表面積は、該触媒コンバータを通って流れる排気ガスの有効な処理に備える。
【００６４】
一般ウォッシュコート調製手順
指定材料を水溶液に懸濁させ、そのｐＨを約２と約７の間に、約３と約５の間に、または約４に調整し、および必要な場合には、セルロース、コーンスターチまたは他の増粘剤を使用してその粘度を約３００ｃＰから約１２００ｃＰの間の値に調整することによって、ウォッシュコートを調製する。
【００６５】
前記ウォッシュコートを、基材（前に適用された１つ以上のウォッシュコートを既に有していてもよい）に、該基材を水溶液で被覆し、その基材から過剰なウォッシュコートを吹き飛ばし（および場合により、その基材から吹き飛ばされた過剰なウォッシュコートを回収およびリサイクルし）、その基材を乾燥させ、そしてその基材をか焼することによって適用する。
【００６６】
角埋め材ウォッシュコート組成物および層
角埋め材ウォッシュコート層（Ｆ）は、有意な量の排気ガスが透過する可能性が低い基材の「角」および他の領域を埋めるために基材に適用することができる、比較的安価な層であり得る。好ましくは、この層は、いずれのＰＧＭおよびゼオライトも含まない。角埋め材層の概略図を図９に示し、この図は、Ｓ−Ｆ−Ｃ−Ｚ構成で被覆された基材中の単一矩形流路を示す。基材流路の壁９１０は、角埋め材ウォッシュコート層９２０、次いで触媒含有ウォッシュコート層９３０、次いでゼオライト粒子含有ウォッシュコート層９４０で被覆されている。被覆基材が、触媒コンバータ内で開口しているとき、排気ガスは、前記流路の内腔９５０を通過する。前記流路の角（その１つ、９６０を矢印によって示す）は、比較的厚い被覆物を有し、排気ガスがそれらの領域と接触する可能性は低いだろう。例えば、Ｓ−Ｃ−Ｚ構成の場合、層９２０および９３０は、単一の層、触媒含有ウォッシュコート層、であることになり、触媒に比較的近づきにくい角（例えば９６０）に有意の量の高価な白金族金属が位置することになる。したがって、Ｓ−Ｃ−Ｚ構成を使用できるが、それは、同様には対費用効果が高くないだろう。ゼオライトは比較的安価であるので、角埋め材ウォッシュコート層は、Ｓ−Ｚ−Ｃ構成の場合と等価の費用節約をもたらすことができない。
【００６７】
例証のために矩形形状を示すが、等価の分析が、多角形形状の流路を有する任意の基材、または本質的に円筒形でない流路を有する任意の流路に当てはまる。定義により角を有さない、本質的に円筒形の流路を有する基材については、角埋め材ウォッシュコートは、経済的理由で必要ない（しかし、流路の直径を調整するためなどの他の理由で適用されることがある）。
【００６８】
前記角埋め材ウォッシュコート組成物は、酸化アルミニウム粒子（すなわちアルミナ）を含むことがある。例えば、Ｇｒａｃｅ  ＤａｖｉｓｏｎからのＭＩ−３８６材料、またはこれに類するものなどの、酸化アルミニウム粒子を使用することができる。前記酸化アルミニウム粒子のサイズは、一般に、約０．２マイクロメートルより上、好ましくは約１マイクロメートルより上である。前記角埋め材ウォッシュコートの固形物含量としては、約８０重量％から約９８重量％多孔質アルミナ（ＭＩ−３８６またはこれに類するもの）および約２０重量％から約２重量％ベーマイト、例えば、約９０％から９７％アルミナおよび約１０％から約３％ベーマイト、または約９５％から９７％アルミナおよび約５％から約３％ベーマイト（例えば、約９７％多孔質アルミナおよび約３％ベーマイトを含む角埋め材ウォッシュコート）が挙げられる。
【００６９】
一部の実施形態において、前記角埋め材ウォッシュコート組成物中の酸化アルミニウム粒子の各々または酸化アルミニウム粒子の実質的に各々は、おおよそ０．２マイクロメートルからおおよそ８マイクロメートル、例えば、約４マイクロメートルから約６マイクロメートルの直径を有する。一部の実施形態において、前記角埋め材ウォッシュコート組成物中の酸化アルミニウム粒子は、おおよそ０．２マイクロメートルからおおよそ８マイクロメートル、例えば、約４マイクロメートルから約６マイクロメートルの平均粒度を有する。一部の実施形態において、前記角埋め材ウォッシュコート組成物中の少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％または少なくとも約９５％の酸化アルミニウム粒子は、おおよそ０．２マイクロメートルからおおよそ８マイクロメートルの範囲内、例えば、約４マイクロメートルから約６マイクロメートルの範囲内に入る粒径を有する。ウォッシュコート層を基材に適用した後、それをその基材上へ、乾燥させて、か焼することができる。前記角埋め材ウォッシュコートを約３０ｇ／ｌから約１００ｇ／ｌまでの密度で適用することができる；典型的な値は、約５０ｇ／ｌであり得る。
【００７０】
ゼオライトウォッシュコート組成物およびゼオライト層
ゼオライト粒子を使用して、内燃機関の冷間始動中に有害ガス、例えば、炭化水素、一酸化炭素および酸化窒素を捕捉することができる。ゼオライト層（Ｚ）は、触媒層より高い百分率のゼオライトを含むウォッシュコート組成物を使用して堆積されるウォッシュコート層である。一部の実施形態において、前記ゼオライト層およびウォッシュコートは、触媒活性粒子を含まない。
【００７１】
一部の実施形態において、前記ゼオライト層およびウォッシュコート組成物は、ゼオライト粒子、ベーマイト粒子および金属酸化物粒子を含む、該粒子から本質的に成る、または該粒子から成る。前記酸化物粒子は、好ましくは多孔質である。前記酸化物粒子は、酸化アルミニウム（例えば、Ｇｒａｃｅ  ＤａｖｉｓｏｎからのＭＩ−３８６、またはこれに類するもの）であり得る。前記酸化アルミニウム粒子は、多孔質であり得る。ゼオライト粒子、ベーマイト粒子および金属酸化物粒子の重量濃度の種々の構成を用いることができる。以下の説明では、ウォッシュコート組成物を水性懸濁液で与えることもあり、または場合によってはドライパウダーで与えることもあるので、ウォッシュコート組成物の構成要素の百分率を、そのウォッシュコート組成物中に存在する固形物の量によって与える。ゼオライト層は、基材に適用され、乾燥され、か焼された後のゼオライトウォッシュコート組成物を指す。
【００７２】
一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子は、前記ゼオライトウォッシュコート組成物またはゼオライト層中のゼオライト粒子とベーマイト粒子と金属酸化物粒子の組み合わせの少なくとも５０重量％を構成し、約５０重量％より多くを構成し、または約５０重量％から約１００重量％を構成する。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子は、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層中のゼオライト粒子とベーマイト粒子と金属酸化物粒子の組み合わせのおおよそ６０重量％からおおよそ８０重量％、例えば、おおよそ６５重量％からおおよそ７０重量％、またはおおよそ７０重量％からおおよそ８０重量％を構成する。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層中のゼオライト粒子各々は、被覆前におおよそ０．２マイクロメートルからおおよそ８マイクロメートル、例えば、約４マイクロメートルから約６マイクロメートルの直径を有する。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層中の少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％のゼオライト粒子は、おおよそ０．２マイクロメートルからおおよそ８マイクロメートルの範囲内、例えば、約４マイクロメートルから約６マイクロメートルの範囲内に入る粒径を有する。一部の実施形態において、前記ベーマイト粒子は、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層中のゼオライト粒子とベーマイト粒子と金属酸化物粒子の組み合わせのおおよそ２重量％からおおよそ５重量％を構成する。一部の実施形態において、前記ベーマイト粒子は、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層中のゼオライト粒子とベーマイト粒子と金属酸化物粒子の組み合わせのおおよそ３重量％を構成する。一部の実施形態において、前記金属酸化物粒子は、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物のおおよそ１５重量％からおおよそ３８重量％、例えば、おおよそ１５重量％からおおよそ３０重量％、おおよそ１７重量％からおおよそ２３重量％、またはおおよそ１７重量％からおおよそ２２重量％を構成する。一部の実施形態において、前記金属酸化物粒子は、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物のおおよそ１５重量％からおおよそ２３重量％を構成する。一部の実施形態において、前記金属酸化物粒子は、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物のおおよそ２５重量％からおおよそ３５重量％を構成する。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、約３％ベーマイト粒子、約６７％ゼオライト粒子、および約３０％多孔質酸化アルミニウム粒子を含有する。
【００７３】
一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、いずれの白金族金属も含まない。上で論じたように、６つの白金族金属は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムおよび白金である。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、一切の白金族金属の実質的不在を特徴とする。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層には、いずれの白金族金属も１００％ない。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層には、いずれの白金族金属もおおよそ１００％ない。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、いずれの触媒粒子も含まない。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、一切の触媒粒子の実質的不在を特徴とする。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層には、いずれの触媒粒子も１００％ない。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層には、いずれの触媒粒子もおおよそ１００％ない。
【００７４】
一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、約２重量％から約５重量％ベーマイト粒子、約６０重量％から約８０重量％ゼオライト粒子、および残部（すなわち、約１５重量％から約３８重量％）多孔質酸化アルミニウム粒子を含むことができる。１つの実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、約２重量％から約５重量％ベーマイト粒子、約７５重量％から約８０重量％ゼオライト粒子、および残部（すなわち、約１５重量％から約２３重量％）多孔質酸化アルミニウム粒子を含む。もう１つの実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、約２重量％から約５重量％ベーマイト粒子、約６５重量％から約７０重量％ゼオライト粒子、および残部（すなわち、約２５重量％から約３３重量％）多孔質酸化アルミニウム粒子を含む。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、約３％ベーマイト粒子、約６７％ゼオライト粒子および約３０％多孔質酸化アルミニウム粒子を含有する。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、いずれの触媒材料も含有しない。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物またはゼオライト層は、いずれの白金族金属も含有しない。
【００７５】
一部の実施形態では、前記ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物で基材を被覆する前に、該ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物を水および酸、例えば酢酸、と混合し、それによってゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物と水と酸の水性混合物を形成する。その後、ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物と水と酸のこの混合物を基材に適用することができる（該基材は、該基材に適用された他のウォッシュコート層を既に有していてもよく、または有していなくてもよい）。一部の実施形態では、この水性混合物のｐＨを、この混合物を基材に適用する前に、約２から約７のｐＨレベルに調整することができる。一部の実施形態では、この水性混合物のｐＨを、この混合物を基材に適用する前に、約４のｐＨレベルに調整することができる。
【００７６】
一部の実施形態において、前記ゼオライト層（すなわち、前記基材に適用されたゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物、またはゼオライト粒子含有ウォッシュコート層）は、おおよそ２５ｇ／ｌからおおよそ９０ｇ／ｌ（グラム／リットル）、おおよそ５０ｇ／ｌからおおよそ８０ｇ／ｌ、またはおおよそ７０からおおよそ９０ｇ／ｌの密度を有する。一部の実施形態において、前記ゼオライト層は、おおよそ５０ｇ／ｌ、６０ｇ／ｌ、７０ｇ／ｌ、８０ｇ／ｌ、または９０ｇ／ｌの密度を有する。一部の実施形態において、前記ゼオライト層は、おおよそ８０ｇ／ｌの密度を有する。
【００７７】
前記ゼオライト層を前記触媒含有層の上部に適用する（すなわち、前記触媒含有層が前記ゼオライト層より前記基材に近い）一部の実施形態において、該ゼオライト層は、約７０ｇ／ｌから約９０ｇ／ｌの密度を有する。
【００７８】
前記ゼオライト層を前記触媒含有層の下に適用する（すなわち、前記ゼオライト層が前記触媒含有層より前記基材に近い）一部の実施形態において、該ゼオライト層は、約５０ｇ／ｌから約８０ｇ／ｌの密度を有する。
【００７９】
触媒活性粒子含有ウォッシュコート組成物および触媒活性層
前記基材上の触媒含有ウォッシュコート組成物および触媒層は、触媒活性材料を含有し、該組成物および層を様々な方法で形成することができる。好ましい触媒は、白金族金属（ＰＧＭ）である。白金族金属は、金属・白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウムおよびイリジウムである。個々の金属を触媒として使用することができ、また金属の様々な組み合わせを使用することもできる。例えば、上で説明したＮＮｍマイクロメートルサイズの粒子を好ましくは使用する。前記触媒活性粒子は、白金を含む触媒性ナノ粒子を担持している支持ナノ粒子の集団とパラジウムを含む触媒性ナノ粒子を担持している支持ナノ粒子の集団とを有する、複合ナノ粒子を有することもある。複合粒子を担持している前記マイクロメートルサイズの支持粒子としては、触媒性ナノ粒子を担持している支持ナノ粒子であって、該触媒性ナノ粒子が、白金／パラジウム合金、例えば、２：１  Ｐｔ／Ｐｄ比（重量／重量）を含むものである支持ナノ粒子を挙げることができる。一部の実施形態において、前記マイクロメートルサイズの担体粒子は、多数の複合ナノ粒子が付いているアルミナ（酸化アルミニウム）粒子であって、該複合ナノ粒子が、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含むものであるアルミナ粒子である。１つの実施形態では、前記マイクロメートルサイズのアルミナ粒子としてＧｒａｃｅ  ＤａｖｉｓｏｎからのＭＩ−３８６アルミナパウダーを使用する。
【００８０】
以下の説明では、ウォッシュコート組成物を水性懸濁液で与えることもあり、または場合によってはドライパウダーで与えることもあるので、ウォッシュコート組成物の構成要素の百分率を、そのウォッシュコート組成物中に存在する固形物の量によって与える。触媒層（または触媒含有層）は、基材に適用され、乾燥され、か焼された後の触媒含有ウォッシュコート組成物を指す。
【００８１】
前に説明したゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物およびゼオライト粒子含有層には、好ましくは、触媒粒子または白金族金属がない、または代替実施形態では、実質的にない。前記触媒含有ウォッシュコート組成物および層にはゼオライトがないまたは実質的にないほうが好ましい。しかし、一部の実施形態では、前記触媒含有ウォッシュコート組成物および触媒層は、該触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中の全固形物の約２０％以下、約１０％以下または約５％以下などの量のゼオライトを含有する場合がある。
【００８２】
一部の実施形態において、前記触媒含有ウォッシュコート組成物は、「スペーサー」または「フィラー」をさらに含み、該スペーサー粒子は、セラミック、金属酸化物または金属粒子であり得る。一部の実施形態において、前記スペーサー粒子は、シリカ、アルミナ、ベーマイトもしくはゼオライト粒子、または前述のもの、例えばベーマート粒子、シリカ粒子およびゼオライト粒子、の任意の割合での任意の混合物であり得る。
【００８３】
前記触媒含有ウォッシュコート組成物および触媒層にゼオライトが実質的にない一部の実施形態において、該触媒含有ウォッシュコート組成物は、シリカ粒子、ベーマイト粒子およびＮＮｍ粒子を含む、該粒子から本質的に成る、または該粒子から成る。一部の実施形態において、前記ＮＮｍ粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のＮＮｍ粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ３５重量％からおおよそ９５重量％の間を構成する。一部の実施形態において、前記ＮＮｍ粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のＮＮｍ粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ４０重量％からおおよそ９２重量％の間を構成する。一部の実施形態において、前記ＮＮｍ粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のＮＮｍ粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ６０重量％からおおよそ９５重量％の間を構成する。一部の実施形態において、前記ＮＮｍ粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のＮＮｍ粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ８０重量％からおおよそ９５重量％の間を構成する。一部の実施形態において、前記ＮＮｍ粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のＮＮｍ粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ８０重量％からおおよそ９２重量％の間を構成する。一部の実施形態において、前記ＮＮｍ粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のＮＮｍ粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ９２重量％を構成する。
【００８４】
一部の実施形態において、前記触媒含有ウォッシュコート組成物および触媒層中の白金族金属の百分率は、約０．２５％から約４％の間、約０．５％から約４％の間、約０．５％から約３％の間、約１％から約３％の間、約１％から約２％の間、約１％から約１．５％の間、約１．５％から約３％の間、約１．５％から約２．５％の間、約１．５％から約２％の間、約２％から約３％の間、約２．５％から約３％の間、または約２％から約２．５％の間にわたる。一部の実施形態において、前記触媒含有ウォッシュコート組成物および触媒層中の白金族金属の百分率は、約０．５％、約０．７５％、約１％、約１．２５％、約１．５％、約１．７５％、約２％、約２．２５％、約２．５％、約２．７５％または約３％である。一部の実施形態において、前記触媒含有ウォッシュコート組成物および触媒層中の白金族金属の百分率は、約２．３％である。
【００８５】
一部の実施形態において、前記シリカ粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ２０重量％以下を構成し；または前記シリカ粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ１０重量％以下を構成し；さらなる実施形態において、前記シリカ粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ５重量％以下を構成する。様々な実施形態において、前記シリカ粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ１重量％からおおよそ２０重量％、おおよそ１重量％からおおよそ１０重量％、おおよそ１重量％からおおよそ５重量％、約２０重量％、約１０重量％、約５重量％または約１重量％を構成する。一部の実施形態において、前記ベーマイト粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ２重量％からおおよそ５重量％を構成する。一部の実施形態において、前記ベーマイト粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子の組み合わせのおおよそ３重量％を構成する。
【００８６】
一部の実施形態において、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層は、金属酸化物粒子、例えば、上で論じた金属酸化物粒子（例えば、多孔質金属酸化物、酸化アルミニウム、多孔質酸化アルミニウムなど）をさらに含む。一部の実施形態において、これらの金属酸化物粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とシリカ粒子と金属酸化物粒子の組み合わせのおおよそ６５重量％以下、おおよそ６０重量％以下、おおおよそ５５重量％以下、またはおおよそ５４重量％以下、例えば、おおよそ２重量％からおおよそ５４重量％をさらに構成する。ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子、ベーマイト粒子およびシリカ粒子について上で論じた濃度範囲をそれらの材料と金属酸化物粒子の組み合わせに適用できることが企図される。
【００８７】
他の実施形態において、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層は、ゼオライト粒子、ベーマイト粒子およびナノ×ナノ×マイクロメートル粒子を含む、該粒子から本質的に成る、または該粒子から成る。一部の実施形態において、前記ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子の組み合わせのおおよそ３５重量％からおおよそ９５重量％の間を構成する。一部の実施形態において、前記ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子の組み合わせのおおよそ４０重量％からおおよそ９２重量％の間を構成する。一部の実施形態において、前記ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子の組み合わせのおおよそ６０重量％からおおよそ９５重量％の間を構成する。一部の実施形態において、前記ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子の組み合わせのおおよそ８０重量％からおおよそ９５重量％の間を構成する。一部の実施形態において、前記ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子の組み合わせのおおよそ８０重量％からおおよそ９２重量％の間を構成する。一部の実施形態において、前記ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子の組み合わせのおおよそ９２重量％を構成する。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子の組み合わせのおおよそ２０重量％未満、おおよそ１０重量％未満、またはおおよそ５重量％未満を構成する。一部の実施形態において、前記ゼオライト粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子の組み合わせのおおよそ１重量％からおおよそ５重量、例えば約５重量％を構成する。一部の実施形態において、前記ベーマイト粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子の組み合わせのおおよそ２重量％からおおよそ５重量％を構成する。一部の実施形態において、前記ベーマイト粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子の組み合わせのおおよそ３重量％を構成する。
【００８８】
一部の実施形態において、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層は、金属酸化物粒子、例えば、上で論じた金属酸化物粒子（例えば、多孔質金属酸化物、酸化アルミニウム、多孔質酸化アルミニウムなど）をさらに含む。一部の実施形態において、これらの金属酸化物粒子は、前記触媒含有ウォッシュコート組成物または触媒含有層中のナノ×ナノ×マイクロメートル粒子とベーマイト粒子とゼオライト粒子と金属酸化物粒子の組み合わせのおおよそ０重量％からおおよそ５４重量％、例えば、おおよそ２重量％からおおよそ５４重量％を構成する。ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子、ベーマイト粒子およびゼオライト粒子について上で論じた濃度範囲をそれらの材料と金属酸化物粒子の組み合わせに適用できることが企図される。
【００８９】
一部の実施形態では、前記触媒含有ウォッシュコート組成物で基材を被覆する前に、該触媒含有ウォッシュコート組成物を水および酸、例えば酢酸、と混合し、それによって触媒含有ウォッシュコート組成物と水と酸の水性混合物を形成する。その後、触媒含有ウォッシュコート組成物と水と酸のこの混合物を基材に適用することができる（該基材は、該基材に適用された他のウォッシュコート層を既に有していてもよく、または有していなくてもよい）。一部の実施形態では、この混合物のｐＨを、この水性混合物を基材に適用する前に、約２から約７のｐＨレベルに調整することができる。一部の実施形態では、この水性混合物のｐＨを、この混合物を基材に適用する前に、約４のｐＨレベルに調整することができる。一部の実施形態では、セルロース溶液と、コーンスターチとまたは類似の増粘剤と混合することによって、前記水性ウォッシュコートの粘度を調整する。一部の実施形態では、前記粘度を約３００ｃＰから約１２００ｃＰの間の値に調整する。
【００９０】
一部の実施形態において、前記触媒含有ウォッシュコート組成物は、おおよそ５０ｇ／ｌからおおよそ２５０ｇ／ｌ、例えば、おおよそ５０ｇ／ｌからおおよそ１４０ｇ／ｌ、おおよそ７０ｇ／ｌからおおよそ１４０ｇ／ｌ、おおよそ９０ｇ／ｌからおおよそ１４０ｇ／ｌ、またはおおよそ１１０ｇ／ｌからおおよそ１３０ｇ／ｌの密度を含む。一部の実施形態において、触媒含有ウォッシュコート組成物は、おおよそ５０ｇ／ｌ、おおよそ６０ｇ／ｌ、おおよそ７０ｇ／ｌ、おおよそ８０ｇ／ｌ、おおよそ９０ｇ／ｌ、おおよそ１００ｇ／ｌ、おおよそ１１０ｇ／ｌ、おおよそ１２０ｇ／ｌ、おおよそ１３０ｇ／ｌ、またはおおよそ１４０ｇ／ｌの密度を含む。好ましくは、前記触媒ウォッシュコート組成物は、おおよそ１２０ｇ／ｌの密度を含む。
【００９１】
乾燥およびか焼条件
各ウォッシュコートを前記基材（前の基材で既に被覆されていてもよいし、または被覆されていなくてもよい）に適用したら、過剰なウォッシュコートを吹き飛ばし、残留物を回収してリサイクルする。その後、そのウォッシュコートを乾燥させることができる。ウォッシュコートの乾燥は、室温または上昇した温度（例えば、約３０℃から約９５℃、好ましくは約６０℃から約７０℃）で、大気圧でまたは減圧（例えば、約１パスカルから９０，０００パスカル、または約７．５ミリトルから約６７５トル）で、周囲雰囲気でまたは不活性雰囲気（例えば、窒素またはアルゴン）下で、および基材上にガス（例えば、乾燥空気、乾燥窒素ガスまたは乾燥アルゴンガス）流を流しながらまたは流さずに実行することができる。一部の実施形態において、前記乾燥プロセスは、高温乾燥プロセスである。高温乾燥プロセスは、室温より高い温度でだが、標準的なか焼温度より低い温度で溶剤を除去するために任意の方法を含む。一部の実施形態において、前記乾燥プロセスは、フラッシュ乾燥プロセスであってもよく、フラッシュ乾燥プロセスは、圧力を突然低下させることによるまたは温風の上昇気流の中に基材を置くことによる水蒸気の急速蒸発を含む。他の乾燥プロセスも使用できることが企図される。
【００９２】
前記基材上へのウォッシュコートの乾燥後に、そのウォッシュコートをその基材上にか焼することができる。か焼を上昇した温度、例えば、４００℃から約７００℃、好ましくは約５００℃から約６００℃で、さらに好ましくは約５４０℃から約５６０℃でまたは約５５０℃で行う。か焼を大気圧でまたは減圧（例えば、約１パスカルから約９０，０００パスカル、または約７．５ミリトルから約６７５トル）で、周囲雰囲気でまたは不活性雰囲気（例えば、窒素またはアルゴン）下で、および基材上にガス（例えば、乾燥空気、乾燥窒素ガスまたは乾燥アルゴンガス）流を流しながらまたは流さずに行うことができる。
【００９３】
触媒コンバータおよび触媒コンバータの生産方法
一部の実施形態において、本発明は、本明細書に記載するウォッシュコート層およびウォッシュコート構成のいずれかを含み得る触媒コンバータに備えている。前記触媒コンバータは、様々な用途において、例えば、ディーゼル車両において、例えば軽量ディーゼル車両において有用である。
【００９４】
図１は、一部の実施形態による触媒コンバータを図示するものである。触媒活性材料をウォッシュコート組成物に含め、それを基材上に被覆して被覆基材を形成する。被覆基材１１４は、絶縁材１１２の中に封入されており、そしてまた絶縁材１１２は、（例えば、ステンレス鋼の）金属容器１１０内に封入されている。遮熱材１０８およびガスセンサ（例えば、酸素センサ）１０６が描かれている。この触媒コンバータをフランジ１０４および１１８によって車両の排気システムに取り付けることができる。炭化水素、一酸化炭素および酸化窒素の粗排出物を含む排気ガスは、１０２から触媒コンバータに入る。粗排出物が触媒コンバータを通過するとき、それらは被覆基材上の触媒活性材料と反応し、その結果、水、二酸化炭素および窒素のテールパイプエミッションが生じ、該テールパイプエミッションが１２０から出て行く。図１Ａは、被覆基材１１４の断片の拡大図であり、該被覆基材のハニカム構造を示す。下でさらに詳細に論ずるそれらの被覆基材を、車両排出制御システムにおいて使用するための触媒コンバータに組み込むことができる。
【００９５】
図２〜８は、触媒コンバータにおいて使用するための被覆基材の様々な形成方法を図示するものである。本明細書に開示する触媒含有ウォッシュコートまたはゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物のいずれも、これらの例証的方法で使用することができる。本明細書に開示する角埋め材ウォッシュコートのいずれも、角埋め材ウォッシュコートが使用される任意の前記例証的方法において使用することができる。
【００９６】
図２は、本発明の一部の実施形態による被覆基材を形成する方法２００を図示するものである。この方法は、ゼオライト粒子を高濃度で含むゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物で基材を被覆する工程；および得られた被覆基材を、触媒パウダーを含む触媒含有ウォッシュコート組成物で被覆して、被覆基材を形成する工程を含む。好ましくは、各被覆工程間に乾燥プロセスおよびか焼プロセスを実行する。この構成をＳ−Ｚ−Ｃ（基材−ゼオライト層−触媒層）と名づける。
【００９７】
工程２１０において、第一のウォッシュコート組成物、ゼオライト粒子含有組成物、を基材に適用して、該基材を第一のウォッシュコート層で被覆する。好ましくは、前記基材は、ハニカム構造を含む、ハニカム構造から本質的に成る、またはハニカム構造から成る。しかし、本明細書において論ずるような、他の材料からもおよび他の構成でも前記基材を形成できることが企図される。
【００９８】
工程２２０において、第一の乾燥プロセスを前記基材に対して実行する。かかる乾燥プロセスの例としては、高温乾燥プロセスまたはフラッシュ乾燥プロセスが挙げられるが、これらに限定されない。
【００９９】
工程２３０において、第一のか焼プロセスを前記基材に対して実行する。このか焼プロセスの長さおよび温度は、特定の実施形態における構成要素の特性に依存して様々であり得ることが企図される。
【０１００】
工程２４０において、第二のウォッシュコート組成物、触媒含有ウォッシュコート組成物、を前記基材に適用して、前記第一のウォッシュコート層を第二のウォッシュコート層で被覆する。
【０１０１】
工程２５０において、第二の乾燥プロセスを前記基材に対して実行する。かかる乾燥プロセスの例としては、高温乾燥プロセスまたはフラッシュ乾燥プロセスが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１０２】
工程２６０において、第二のか焼プロセスを前記基材に対して実行する。このか焼プロセスの長さおよび温度は、特定の実施形態における構成要素の特性に依存して様々であり得ることが企図される。
【０１０３】
第二のか焼プロセス後の被覆基材は、その表面に第一の層および第二の層を備えている。前記第一の層は、高濃度のゼオライトを含む。前記第一の層の上に配置された前記第二の層は、触媒材料を含む。この方法は、追加のウォッシュコート層を伴わない基材−ゼオライト粒子−触媒パウダー構成（Ｓ−Ｚ−Ｃ）の生成を図示するものである；図示した任意の工程の前または後に必要に応じて追加のウォッシュコート層を適用するように、この方法を容易に変更することができる。好ましくは、各被覆工程間に乾燥プロセスおよびか焼プロセスを実行する。
【０１０４】
図３Ａ〜Ｃは、本発明の一部の実施形態によるウォッシュコート被覆法の異なる段階での被覆基材の生成を図示するものである。
【０１０５】
図３Ａは、第一のウォッシュコート組成物で被覆される前の基材３１０を図示するものである。好ましくは、基材３１０は、ハニカム構造を含む、ハニカム構造から本質的に成る、またはハニカム構造から成る。しかし、基材３１０の他の構成も本発明の範囲内であることが企図される。図３Ａ〜Ｃにおける基材３１０の描写は、被覆される表面の一部分に過ぎず、それ故、該基材のこの部分上に被覆されるように図示されている後続のウォッシュコート層が、該基材の該部分の上面を単に被覆するように示されていることに留意しなければならない。図３Ａ〜Ｃにおける基材３１０の描写が基材全体を図示することを意図したものである場合、ウォッシュコート層は、示されている基材の部分について図３Ａ〜Ｃに描かれているようにその基材の全表面を、上面だけでなく、被覆するように示されたことになる。
【０１０６】
図３Ｂは、図２で示すプロセスに関して論じたように、ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物でその表面が被覆された後の基材３１０を図示するものである。ゼオライト粒子を含む第一のウォッシュコート組成物を適用することができ、乾燥させることができ、か焼することができる。結果として生ずる第一のウォッシュコート層３２０は、基材３１０の表面に形成される。この第一のウォッシュコート層３２０は、高濃度のゼオライト粒子を含む。
【０１０７】
図３Ｃは、図２で示すプロセスに関して論じたように、第一のウォッシュコート層３２０が第二のウォッシュコート組成物で被覆された後の基材３１０を図示するものである。触媒パウダーを含有する第二のウォッシュコート組成物を適用することができ、乾燥させることができ、か焼することができる。結果として、第二のウォッシュコート層３３０が第一のウォッシュコート層３２０の上に形成される。この第二のウォッシュコート層３３０は、触媒活性パウダーを含む。この被覆基材は、追加のウォッシュコート層を伴わない基材−ゼオライト粒子−触媒パウダー構成（Ｓ−Ｚ−Ｃ）でのものである；図示した任意の層の下、上または間に必要に応じて追加のウォッシュコート層を含めることができる。
【０１０８】
図５は、一部の実施形態による被覆基材を形成する方法５００を図示するものである。この方法は、触媒粒子を含む組成物を含むウォッシュコート組成物（触媒含有ウォッシュコート組成物、触媒活性パウダー含有ウォッシュコート組成物、または触媒パウダー含有ウォッシュコート組成物と呼ぶ）で基材を被覆して、触媒粒子被覆基材を形成する工程；および得られた触媒粒子被覆基材を、高濃度のゼオライト粒子を含むさらにもう１つの後続ウォッシュコート組成物（ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物と呼ぶ）で被覆して、完全被覆基材を形成する工程を含み、この完全被覆基材は、触媒粒子被覆／ゼオライト粒子被覆基材である。好ましくは、各被覆工程間に乾燥プロセスおよびか焼プロセスを実行する。この構成をＳ−Ｃ−Ｚ（基材−触媒層−ゼオライト層）と名づける。
【０１０９】
工程５１０において、第一のウォッシュコート組成物、触媒パウダー含有組成物、を基材に適用して、その基材を第一のウォッシュコート層で被覆する。好ましくは、前記基材は、ハニカム構造を含む、ハニカム構造から本質的に成る、またはハニカム構造から成る。しかし、本明細書において論ずるような他の材料からもおよび他の構成でも前記基質を形成できることが企図される。
【０１１０】
工程５２０において、第一の乾燥プロセスを前記基材に対して実行する。かかる乾燥プロセスの例としては、高温乾燥プロセスまたはフラッシュ乾燥プロセスが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１１１】
工程５３０において、第一のか焼プロセスを前記基材に対して実行する。このか焼プロセスの長さおよび温度は、特定の実施形態における構成要素の特性に依存して様々であり得ることが企図される。
【０１１２】
工程５４０において、第二のウォッシュコート組成物、ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物、を前記基材に適用して、前記第一のウォッシュコート層を第二のウォッシュコート層で被覆する。
【０１１３】
工程５５０において、第二の乾燥プロセスを前記基材に対して実行する。かかる乾燥プロセスの例としては、高温乾燥プロセスまたはフラッシュ乾燥プロセスが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１１４】
工程５６０において、第二のか焼プロセスを前記基材に対して実行する。このか焼プロセスの長さおよび温度は、特定の実施形態における構成要素の特性に依存して様々であり得ることが企図される。
【０１１５】
第二のか焼プロセス後の被覆基材は、その表面に第一の層および第二の層を備えている。前記第一の層は、触媒材料を含む。前記第一の層の上に配置された前記第二の層は、高濃度のゼオライトを含む。この方法は、追加のウォッシュコート層を伴わない基材−触媒パウダー−ゼオライト粒子構成（Ｓ−Ｃ−Ｚ）の生成を図示するものである；図示した任意の工程の前または後に必要に応じて追加のウォッシュコート層を適用するように、この方法を容易に変更することができる。
【０１１６】
図６Ａ〜Ｃは、一部の実施形態によるウォッシュコート被覆法の異なる段階での被覆基材の生成を図示するものである。
【０１１７】
図６Ａは、第一のウォッシュコート組成物で被覆される前の基材６１０を図示するものである。好ましくは、基材６１０は、ハニカム構造を含む、ハニカム構造から本質的に成る、またはハニカム構造から成る。しかし、基材６１０の他の構成も本発明の範囲内であることが企図される。図６Ａ〜Ｃにおける図６１０の描写は、被覆される表面の一部分に過ぎず、それ故、該基材のこの部分上に被覆されるように図示されている後続のウォッシュコート層が、該基材の該部分の上面を単に被覆するように示されていることに留意しなければならない。図６Ａ〜Ｃにおける基材６１０の描写が基材全体を図示することを意図したものである場合、ウォッシュコート層は、示されている基材の部分について図６Ａ〜Ｃに描かれているようにその基材の全表面を、上面だけでなく、被覆するように示されたことになる。
【０１１８】
図６Ｂは、図５で示すプロセスに関して論じたように、触媒含有ウォッシュコート組成物でその表面が被覆された後の基材６１０を図示するものである。触媒パウダーを含有する第一のウォッシュコート組成物を適用することができ、乾燥させることができ、か焼することができる。結果として生ずる第一のウォッシュコート層６２０は、基材６１０の表面に形成される。この第一のウォッシュコート層６２０は、触媒パウダーを含む。
【０１１９】
図６Ｃは、図５で示すプロセスに関して論じたように、第一のウォッシュコート層６２０が第二のウォッシュコート組成物で被覆された後の基材６１０を図示するものである。ゼオライト粒子を含有する第二のウォッシュコート組成物を適用することができ、乾燥させることができ、か焼することができる。結果として、第二のウォッシュコート層６３０が第一のウォッシュコート層６２０の上に形成される。この第二のウォッシュコート層６３０は、ゼオライト粒子を、好ましくは高濃度で含む。この被覆基材は、追加のウォッシュコート層を伴わない基材−触媒パウダー−ゼオライト粒子構成（Ｓ−Ｃ−Ｚ）でのものである；図示した任意の層の下、上または間に必要に応じて追加のウォッシュコート層を含めることができる。
【０１２０】
図７は、一部の実施形態による被覆基材を形成する方法７００を図示するものである。この方法は、アルミナを含む角埋め材ウォッシュコート組成物を含むウォッシュコート組成物で基材を被覆する工程；得られた角埋め材被覆基材を、触媒粒子を含む組成物を含む後続のウォッシュコート組成物（触媒含有ウォッシュコート組成物、触媒活性パウダー含有ウォッシュコート組成物、または触媒パウダー含有ウォッシュコート組成物と呼ぶ）で被覆して、角埋め材被覆／触媒粒子被覆基材を形成する工程；および得られた角埋め材被覆／触媒層被覆基材を、ゼオライト粒子を高濃度で含むさらにもう１つの後続のウォッシュコート組成物（ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物と呼ぶ）で被覆して、完全被覆基材を形成する工程を含み、この完全被覆基材は、角埋め材被覆／触媒粒子被覆／ゼオライト粒子被覆基材である。好ましくは、各被覆工程間に乾燥プロセスおよびか焼プロセスを実行する。この構成をＳ−Ｆ−Ｃ−Ｚ（基材−角埋め材層−触媒層−ゼオライト層）と名づける。
【０１２１】
工程７１０において、第一のウォッシュコート組成物、角埋め材ウォッシュコート組成物、を基材に適用して、該基材を第一のウォッシュコート層で被覆する。好ましくは、前記基材は、ハニカム構造を含む、ハニカム構造から本質的に成る、またはハニカム構造から成る。しかし、本明細書において論ずるような、他の材料からもおよび他の構成でも前記基材を形成できることが企図される。
【０１２２】
工程７２０において、第一の乾燥プロセスを前記基材に対して実行する。かかる乾燥プロセスの例としては、高温乾燥プロセスまたはフラッシュ乾燥プロセスが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１２３】
工程７３０において、第一のか焼プロセスを前記基材に対して実行する。このか焼プロセスの長さおよび温度は、特定の実施形態における構成要素の特性に依存して様々であり得ることが企図される。
【０１２４】
工程７４０において、第二のウォッシュコート組成物、触媒含有ウォッシュコート組成物、を前記基材に適用して、前記第一のウォッシュコート層を第二のウォッシュコート層で被覆する。
【０１２５】
工程７５０において、第二の乾燥プロセスを前記基材に対して実行する。かかる乾燥プロセスの例としては、高温乾燥プロセスまたはフラッシュ乾燥プロセスが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１２６】
工程７６０において、第二のか焼プロセスを前記基材に対して実行する。このか焼プロセスの長さおよび温度は、特定の実施形態における構成要素の特性に依存して様々であり得ることが企図される。
【０１２７】
工程７７０において、第三のウォッシュコート組成物、ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物、を前記基材に適用して、前記第二のウォッシュコート層を第三のウォッシュコート層で被覆する。
【０１２８】
工程７８０において、第三の乾燥プロセスを前記基材に対して実行する。かかる乾燥プロセスの例としては、高温乾燥プロセスまたはフラッシュ乾燥プロセスが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１２９】
工程７９０において、第三のか焼プロセスを前記基材に対して実行する。このか焼プロセスの長さおよび温度は、特定の実施形態における構成要素の特性に依存して様々であり得ることが企図される。
【０１３０】
第三のか焼プロセス後の被覆基材は、その表面に第一の層、第二の層および第三の層を含む。前記基材の上に配置された第一の層は、酸化アルミニウムなどの角埋め材料を含有する。前記第一の層の上に配置された第二の層は、触媒材料を含む。前記第二の層の上に配置された第三の層は、高濃度のゼオライトを含む。この方法は、追加のウォッシュコート層を伴わない基材−角埋め材−触媒パウダー−ゼオライト粒子構成（Ｓ−Ｆ−Ｃ−Ｚ）の生成を例証するものである；図示した任意の工程の前または後に必要に応じて追加のウォッシュコート層を適用するように、この方法を容易に変更することができる。
【０１３１】
図８Ａ〜Ｄは、一部の実施形態によるウォッシュコート被覆法の異なる段階での被覆基材の生成を図示するものである。
【０１３２】
図８Ａは、第一のウォッシュコート組成物で被覆される前の基材８１０を図示するものである。好ましくは、基材８１０は、ハニカム構造を含む、ハニカム構造から本質的に成る、またはハニカム構造から成る。しかし、基材８１０の他の構成も本発明の範囲内であることが企図される。図８Ａ〜Ｄにおける図８１０の描写は、被覆される表面の一部分に過ぎず、それ故、該基材のこの部分上に被覆されるように図示されている後続のウォッシュコート層が、該基材の該部分の上面を単に被覆するように示されていることに留意しなければならない。図８Ａ〜Ｄにおける基材８１０の描写が基材全体を図示することを意図したものである場合、ウォッシュコート層は、示されている基材の部分について図８Ａ〜Ｄに描かれているようにその基材の全表面を、上面だけでなく、被覆するように示されたことになる。
【０１３３】
図８Ｂは、図７で示すプロセスに関して論じたように、角埋め材ウォッシュコート組成物でその表面が被覆された後の基材８１０を図示するものである。角埋め材料を含有する第一のウォッシュコート組成物を適用することができ、乾燥させることができ、か焼することができる。結果として生ずる第一のウォッシュコート層８２０は、基材８１０の表面に形成される。この第一のウォッシュコート層８２０は、酸化アルミニウムなどの角埋め材料を含む。
【０１３４】
図８Ｃは、図７で示すプロセスに関して論じたように、第一のウォッシュコート層８２０が第二のウォッシュコート組成物で被覆された後の基材８１０を図示するものである。触媒パウダーを含有する第二のウォッシュコート組成物を適用することができ、乾燥させることができ、か焼することができる。結果として、第二のウォッシュコート層８３０が第一のウォッシュコート層８２０の上に形成される。この第二のウォッシュコート層８３０は、触媒パウダー含む。
【０１３５】
図８Ｄは、図７で示すプロセスに関して論じたように、第二のウォッシュコート層８３０が第三のウォッシュコート組成物で被覆された後の基材８１０を図示するものである。ゼオライト粒子を含有する第三のウォッシュコート組成物を適用することができ、乾燥させることができ、か焼することができる。結果として、第三のウォッシュコート層８４０が第二のウォッシュコート層８３０の上に形成される。この第三のウォッシュコート層８４０は、ゼオライト粒子を、好ましくは高濃度で含む。この被覆基材は、追加のウォッシュコート層を伴わない基材−角埋め材−触媒パウダー−ゼオライト粒子構成（Ｓ−Ｆ−Ｃ−Ｚ）でのものである；図示した任意の層の下、上または間に必要に応じて追加のウォッシュコート層を含めることができる。
【０１３６】
図示していないが、本発明は、Ｓ−Ｆ−Ｚ−Ｃ（基材−角埋め材−ゼオライト層−触媒層）実施形態に従って被覆基材を形成する方法も含む。この方法は、アルミナを含む角埋めウォッシュコート組成物を含むウォッシュコート組成物で基材を被覆する工程；得られた角埋め材被覆基材を、ゼオライト粒子を含む組成物を含む後続のウォッシュコート組成物（ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物と呼ぶ）で被覆して角埋め材被覆／ゼオライト粒子被覆基材を形成する工程；および得られた角埋め材被覆／ゼオライト層被覆基材を、触媒粒子を含むさらにもう１つの後続ウォッシュコート組成物（触媒含有ウォッシュコート組成物、触媒活性パウダー含有ウォッシュコート組成物、または触媒パウダー含有ウォッシュコート組成物と呼ぶ）で被覆して、完全被覆基材を形成する工程を含み、この完全被覆基材は、角埋め材被覆／ゼオライト粒子被覆／触媒粒子被覆基材である。好ましくは、各被覆工程間に乾燥プロセスおよびか焼プロセスを実行する。この構成をＳ−Ｆ−Ｚ−Ｃ（基材−角埋め材層−ゼオライト層−触媒層）と名づける。
【０１３７】
図９は、追加のウォッシュコート層を伴わないＳ−Ｆ−Ｃ−Ｚ構成で被覆された被覆基材中の単一矩形流路９００を示すものである。この基材流路の壁９１０は、角埋め材ウォッシュコート層９２０、次いで触媒含有ウォッシュコート層９３０、次いでゼオライト粒子含有ウォッシュコート層９４０で被覆されている。前記被覆基材を排出制御システムの一部としての触媒コンバータにおいて利用する場合、排気ガスは、前記流路の内腔９５０を通過する。
【０１３８】
排気システム、車両、および排出性能
本発明の一部の実施形態において、本明細書に開示の被覆基材は、内燃機関からの排気ガスを受容するように構成された位置の、例えば内燃機関の排気システム内の、触媒コンバータの中に収容される。前記触媒コンバータをディーゼルエンジン、例えば軽量ディーゼルエンジン、からの排気に関して使用することができる。前記触媒コンバータを、ディーゼルエンジン、例えば軽量ディーゼルエンジンを有する車両に設置することができる。
【０１３９】
前記被覆基材を図１に示すものなどのハウジング内に配置し、そしてまたこのハウジングを内燃機関の排気システム（排気処理システムとも呼ぶ）内に配置することができる。前記内燃機関は、ディーゼルエンジン、例えば、軽量ディーゼルエンジン、例えば、軽量ディーゼル車両のエンジンであり得る。前記内燃機関の排気システムは、エンジンからの排気ガスを、典型的には排気マニホールド内に受け、その排気ガスを排気処理システムに吐出する。前記触媒コンバータは、前記排気システムの一部となり、多くの場合、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）と呼ばれる。前記排気システムは、ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）および／または選択触媒還元ユニット（ＳＣＲユニット）および／またはリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）も備えることができる；典型的な配置は、排気ガスをエンジンから受け取る順序で、ＤＯＣ−ＤＰＦおよびＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲである。前記排気システムは、他の構成要素、例えば、酸素センサ、ＨＥＧＯ（加熱型排気ガス酸素）センサ、ＵＥＧＯ（汎用排気ガス酸素）センサ、他のガス用のセンサ、および温度センサも備えることができる。前記排気システムは、環境に放出される排出物を管理するために、排気処理システムに達する排気ガスの構成要素を最適化するように車両における様々なパラメータ（燃料流量、燃料／空気比、燃料噴射、エンジンタイミング、バルブタイミングなど）を調整することができる制御装置、例えば、エンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）、マイクロプロセッサまたはエンジン管理コンピュータも備えることができる。
【０１４０】
排気ガス、例えば、ディーゼルエンジン、例えば軽量ディーゼルエンジン、からの排気ガスを「処理すること」は、環境への放出前に排気システム（排気処理システム）の中を通って排気ガスを進ませることを指す。上で述べたように、典型的には、エンジンからの排気ガスは、環境への放出前に、ディーゼル酸化触媒とディーゼル・パーティキュレート・フィルタとを備える排気システム、またはディーゼル酸化触媒とディーゼル・パーティキュレート・フィルタと選択触媒還元ユニット（ＳＣＲ）とを備える排気システムの中を流れることになる。
【０１４１】
米国環境保護庁（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ）は、「軽量ディーゼル車両」（「ＬＤＤＶ」）を、８，５００ポンド以下の車両総重量評価を有するおよび主として人または資産の運搬用に設計される、ディーゼルバス以外の、ディーゼル自動車と定義している。欧州では、「軽量ディーゼルエンジン」は、３．５メートルトン以下（７，７１６ポンド以下）の車両に使用されるエンジンと考えられている（欧州指令（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｖｅｓ）１９９２／２１  ＥＣおよび１９９５／４８  ＥＣを参照されたし）。本発明の一部の実施形態において、軽量ディーゼル車両は、約８，５００ポンド以下、または約７，７００ポンド以下の重量のディーゼル車両であり、および軽量ディーゼルエンジンは、軽量ディーゼル車両において使用されるエンジンである。
【０１４２】
触媒コンバータ内で使用すると、本明細書に開示する被覆基材は、他の触媒コンバータにまさる有意な向上をもたらすことができる。前記被覆基材中のゼオライトは、排気ガスがまだ低温の間、排気ガス用の中間貯留デバイスとしての機能を果たす。望ましくないガス（炭化水素、一酸化炭素および酸化窒素すなわちＮＯｘを含むが、これらに限定されない）は、ゼオライトに、該触媒がまだ活性でない冷間始動期中に吸着し、後に、該触媒が、それらのガスを有効に分解するために十分な温度（すなわち、ライトオフ温度）に達すると、放出される。
【０１４３】
一部の実施形態において、本明細書に開示する被覆基材を採用する触媒コンバータおよび排気処理システムは、３４００ｍｇ／マイル以下のＣＯ排出量および４００ｍｇ／マイル以下のＮＯｘ排出量；３４００ｍｇ／マイル以下のＣＯ排出量および２００ｍｇ／マイル以下のＮＯｘ排出量；または１７００ｍｇ／マイル以下のＣＯ排出量および２００ｍｇ／マイル以下のＮＯｘ排出量という排出量を示す。触媒コンバータ基材として使用される本開示被覆基材を排出システムにおいて使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。
【０１４４】
欧州の排出制限は、ＵＲＬ  ｅｕｒｏｐａ．ｅｕ／ｌｅｇｉｓｌａｔｉｏｎ＿ｓｕｍｍａｒｉｅｓ／ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ／ａｉｒ＿ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ／ｌ２８１８６＿ｅｎ．ｈｔｍに要約されている。２００９年９月より有効であるＥｕｒｏ５排出基準は、５００ｍｇ／ｋｍのＣＯ排出量、１８０ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ排出量、および２３０ｍｇ／ｋｍのＨＣ（炭化水素）＋ＮＯｘ排出量の制限を規定している。２０１４年９月より施行が予定されているＥｕｒｏ６排出基準は、５００ｍｇ／ｋｍのＣＯ排出量、８０ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ排出量、および１７０ｍｇ／ｋｍのＨＣ（炭化水素）＋ＮＯｘ排出量の制限を規定する。本開示触媒コンバータ基材を排出システムにおいて使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲで触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。
【０１４５】
一部の実施形態において、５．０ｇ／ｌ以下のＰＧＭが負荷された本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、湿式化学法で製造されたおよび同じまたは同様のＰＧＭ負荷量を有する触媒コンバータより、少なくとも５℃低い一酸化炭素ライトオフ温度を示す。一部の実施形態において、５．０ｇ／ｌ以下のＰＧＭが負荷された本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、湿式化学法で製造されたおよび同じまたは同様のＰＧＭ負荷量を有する触媒コンバータより、少なくとも１０℃低い一酸化炭素ライトオフ温度を示す。一部の実施形態において、４．０ｇ／ｌ以下のＰＧＭが負荷された本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、湿式化学法で製造されたおよび同じまたは同様のＰＧＭ負荷量を有する触媒コンバータより、少なくとも５℃低い一酸化炭素ライトオフ温度を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１４６】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、被覆基材を用いて製造した該触媒コンバータが湿式化学法で製造された触媒コンバータより３０％少ない触媒を採用しているとき、湿式化学法で製造された触媒コンバータの一酸化炭素ライトオフ温度の＋／−３℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、この性能を明示する。
【０１４７】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、被覆基材を用いて製造した該触媒コンバータが湿式化学法で製造された触媒コンバータより３０％少ない触媒を採用しているとき、湿式化学法で製造された触媒コンバータの一酸化炭素ライトオフ温度の＋／−２℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、この性能を明示する。
【０１４８】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、被覆基材を用いて製造した該触媒コンバータが湿式化学法で製造された触媒コンバータより４０％少ない触媒を採用しているとき、湿式化学法で製造された触媒コンバータの一酸化炭素ライトオフ温度の＋／−４℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、この性能を明示する。
【０１４９】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、被覆基材を用いて製造した該触媒コンバータが湿式化学法で製造された触媒コンバータより４０％少ない触媒を採用しているとき、湿式化学法で製造された触媒コンバータの一酸化炭素ライトオフ温度の＋／−２℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、この性能を明示する。
【０１５０】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、本発明の被覆基材を用いて製造した該触媒コンバータが湿式化学法で製造された触媒コンバータより５０％少ない触媒を採用しているとき、湿式化学法で製造された触媒コンバータの一酸化炭素ライトオフ温度の＋／−５℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、この性能を明示する。
【０１５１】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、本発明の被覆基材を用いて製造した該触媒コンバータが湿式化学法で製造された触媒コンバータより５０％少ない触媒を採用しているとき、湿式化学法で製造された触媒コンバータの一酸化炭素ライトオフ温度の＋／−２℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、この性能を明示する。
【０１５２】
一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、米国ＥＰＡ排出規制に準拠する。同じ基準に準拠する湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たす。前記排出規制は、中間寿命規制である場合もあり、または完全寿命規制である場合もある。前記規制は、ＴＬＥＶ規制である場合もあり、ＬＥＶ規制である場合もあり、またはＵＬＥＶ規制である場合もある。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１５３】
一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、ＥＰＡ  ＴＬＥＶ／ＬＥＶ中間寿命規制に準拠する。一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、ＥＰＡ  ＴＬＥＶ／ＬＥＶ全寿命規制に準拠する。一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、ＥＰＡ  ＵＬＥＶ中間寿命規制に準拠する。一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、ＥＰＡ  ＵＬＥＶ全寿命規制に準拠する。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１５４】
一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、ＥＰＡ  ＴＬＥＶ／ＬＥＶ中間寿命規制に準拠する。その基準に準拠する湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、ＥＰＡ  ＴＬＥＶ／ＬＥＶ全寿命規制に準拠する。その基準に準拠する湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、ＥＰＡ  ＵＬＥＶ中間寿命規制に準拠する。その基準に準拠する湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、ＥＰＡ  ＵＬＥＶ全寿命規制に準拠する。その基準に準拠する湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１５５】
一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、Ｅｕｒｏ５規制に準拠する。一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、Ｅｕｒｏ６規制に準拠する。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１５６】
一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、Ｅｕｒｏ５規制に準拠する湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながら、Ｅｕｒｏ５規制に準拠する。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１５７】
一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、Ｅｕｒｏ６規制に準拠する湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながら、Ｅｕｒｏ６規制に準拠する。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１５８】
一部の実施形態において、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、４２００ｍｇ／マイル以下の一酸化炭素排出量を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、３４００ｍｇ／マイル以下の一酸化炭素排出量を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、２１００ｍｇ／マイル以下の一酸化炭素排出量を示す。もう１つの実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、１７００ｍｇ／マイル以下の一酸化炭素排出量を示す。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１５９】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、５００ｍｇ／ｋｍ以下の一酸化炭素排出量を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、３７５ｍｇ／ｋｍ以下の一酸化炭素排出量を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、２５０ｍｇ／ｋｍ以下の一酸化炭素排出量を示す。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１６０】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、１８０ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ排出量を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、８０ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ排出量を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、４０ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ排出量を示す。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１６１】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、２３０ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、１７０ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示す。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、８５ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示す。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１６２】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、５００ｍｇ／ｋｍ以下の一酸化炭素排出量を示す。同じまたは同様の排出量を示す湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、３７５ｍｇ／ｋｍ以下の一酸化炭素排出量を示す。同じまたは同様の排出量を示す湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、２５０ｍｇ／ｋｍ以下の一酸化炭素排出量を示す。同じまたは同様の排出量を示す湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１６３】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、１８０ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ排出量を示す。同じまたは同様の排出量を示す湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、８０ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ排出量を示す。同じまたは同様の排出量を示す湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、４０ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ排出量を示す。同じまたは同様の排出量を示す湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１６４】
一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、２３０ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示す。同じまたは同様の排出量を示す湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、１７０ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示す。同じまたは同様の排出量を示す湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造し、ディーゼルエンジンまたはディーゼル車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンまたは軽量ディーゼル車両に採用した触媒コンバータは、８５ｍｇ／ｋｍ以下のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示す。同じまたは同様の排出量を示す湿式化学法で製造された触媒コンバータと比較して少なくとも約３０％少ない、約３０％以下の、少なくとも約４０％少ない、約４０％以下の、少なくとも約５０％少ない、または約５０％以下の白金族金属または白金族金属負荷量を使用していながらである。一部の実施形態では、前記被覆基材を構成ＤＯＣ−ＤＰＦまたはＤＯＣ−ＤＰＦ−ＳＣＲの触媒コンバータ（ディーゼル酸化触媒）において使用して、これらの基準を満たすまたは超えることができる。一部の実施形態において、本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータは、（本発明の被覆基材を用いて製造した触媒コンバータと比較触媒コンバータの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍ、または約１５０，０００マイルの動作後、上述の性能基準のいずれかを明示する。
【０１６５】
一部の実施形態では、上記比較のために、本発明の基材を用いて製造した触媒コンバータの白金族金属の節約（削減）を、１）開示する用途について（例えば、ディーゼルエンジンもしくは車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンもしくは軽量ディーゼル車両での使用について）、湿式化学を用いて製造された市販触媒コンバータ、または２）指示された性能標準を達成するために最少量の白金族金属を使用する、湿式化学を用いて製造された触媒コンバータ、いずれかと比較する。
【０１６６】
一部の実施形態では、上記比較のために、本発明による被覆基材と、市販触媒コンバータに使用されている触媒または湿式化学法を用いて調製された触媒の両方を、試験前に（同じ量で）エージングさせる。一部の実施形態では、本発明による被覆基材と、市販触媒コンバータに使用されている触媒または湿式化学法を用いて調製された触媒の両方を、約５０，０００キロメートルに（もしくは約５０，０００キロメートルまで）、約５０，０００マイルに（もしくは約５０，０００マイルまで）、約７５，０００キロメートルに（もしくは約７５，０００キロメートルまで）、約７０，０００マイルに（もしくは約７５，０００マイルまで）、約１００，０００キロメートルに（もしくは約１００，０００キロメートルまで）、約１００，０００マイルに（もしくは約１００，０００マイルまで）、約１２５，０００キロメートルに（もしくは約１２５，０００キロメートルまで）、約１２５，０００マイルに（もしくは約１２５，０００マイルまで）、約１５０，０００キロメートルに（もしくは約１５０，０００キロメートルまで）、または約１５０，０００マイルに（もしくは約１５０，０００マイルまで）エージングさせる。一部の実施形態では、上記比較のために、本発明による被覆基材と、市販触媒コンバータに使用されている触媒基材または湿式化学法を用いて調製された触媒基材の両方を、試験前に（同じ量で）人工的にエージングさせる。一部の実施形態では、約４００℃、約５００℃、約６００℃、約７００°、約８００℃、約９００℃、約１０００℃、約１１００℃または約１２００℃に約４時間（もしくは約４時間以下）、約６時間（もしくは約６時間以下）、約８時間（もしくは約８時間以下）、約１０時間（もしくは約１０時間以下）、約１２時間（もしくは約１２時間以下）、約１４時間（もしくは約１４時間以下）、約１６時間（もしくは約１６時間以下）、約１８時間（もしくは約１８時間以下）、約２０時間（もしくは約２０時間以下）、約２２時間（もしくは約２２時間以下）または約２４時間（もしくは約２４時間以下）加熱することにより、それらを人工的にエージングさせる。一部の実施形態では、約８００℃に約１６時間加熱することによって、それらを人工的にエージングさせる。
【０１６７】
一部の実施形態では、上記比較のために、本発明の基材を用いて製造した触媒コンバータの白金族金属の節約（削減）を、１）開示する用途について（例えば、ディーゼルエンジンもしくは車両、例えば、軽量ディーゼルエンジンもしくは軽量ディーゼル車両での使用について）、湿式化学を用いて製造された市販触媒コンバータ、または２）指示された性能標準を達成するために最少量の白金族金属を使用する、湿式化学を用いて製造された触媒コンバータ、いずれかと、本発明による被覆基材、および市販触媒または指示された性能基準を達成するために最少量のＰＧＭで湿式化学を用いて製造された触媒で使用される触媒基材を上で説明したようにエージングさせた後、比較する。
【０１６８】
本発明の被覆基材を採用する上記触媒コンバータについての、本発明の被覆基材を採用する触媒コンバータを使用する排気処理システムについての、およびこれらの触媒コンバータおよび排気処理システムを採用する車両についての一部の実施形態では、前記触媒コンバータをディーゼル酸化触媒としてディーゼル・パーティキュレート・フィルタと共に採用して、または前記触媒コンバータをディーゼル酸化触媒としてディーゼル・パーティキュレート・フィルタおよび選択触媒還元ユニットと共に採用して、上で説明したＣＯおよび／またはＮＯｘおよび／またはＨＣについての基準を満たすまたは超える。
【実施例】
【０１６９】
上で論じたように、前記ウォッシュコート組成物を様々な異なる方法で構成および適用することができる。それらの構成が前記ウォッシュコートで被覆された基材の調製例になる。
【０１７０】
触媒コンバータの一般調製手順
固体成分（約３０重量％）と水（約７０重量％）を混合することによりウォッシュコートを製造する。酢酸を添加してそのｐＨを約４に調整する。その後、そのウォッシュコートスラリーを約４μｍから約６μｍの平均粒径に達するように粉砕する。そのウォッシュコートの粘度を、セルロース溶液とのまたはコーンスターチとの混合によって所望の粘度に、典型的には約３００ｃＰから約１２００ｃＰの間に調整する。セルロースまたはコーンスターチ添加後、ウォッシュコートを約２４時間から約４８時間熟成させる。そのウォッシュコートを浸漬被覆または真空被覆により基材上に被覆する。被覆される部分（単数または複数）を場合によっては被覆前に予備湿潤させてもよい。基材上に被覆するウォッシュコート量は、５０ｇ／ｌから２５０ｇ／ｌにわたり得る。過剰なウォッシュコートを吹き飛ばし、リサイクルする。その後、被覆部分の上に空気を流すことにより、そのウォッシュコート被覆基材を約２５℃から約９５℃で重量が横ばいになるまで乾燥させる。その後、ウォッシュコート被覆基材を約４５０℃から約６５０℃で約１時間から約２時間か焼する。
【０１７１】
これらの構成のうちの１つでは、基材に適用する第一のウォッシュコート組成物は、３％（またはおおよそ３％）ベーマイト、８０％（またはおおよそ８０％）ゼオライト、および１７％（またはおおよそ１７％）多孔質アルミナ（例えばＭＩ−３８６またはこれに類似するもの）を含み、その一方で第二のウォッシュコート組成物は、３％（またはおおよそ３％）ベーマイト、５％（またはおおよそ５％）シリカ（または、別の実施形態では、シリカの代わりに、５％ゼオライトもしくはおおよそ５％ゼオライト）、および９２％（またはおおよそ９２％）触媒パウダー（すなわち、触媒材料を含有するパウダー）を含み、前記触媒パウダーは、ＮＮｍパウダー（触媒性ナノ粒子×支持ナノ粒子×支持マイクロ粒子）である。
【０１７２】
第一のウォッシュコート組成物について上で論じた成分を水および酸、例えば酢酸、と混合し、そのｐＨを約４に調整する。その粘度を適正なレベルに調整した後、この第一のウォッシュコートを７０ｇ／ｌの近似的層密度で前記基材上に被覆する。
【０１７３】
その後、この第一のウォッシュコート層を乾燥させ、か焼する。この第一のウォッシュコート被覆工程に続いて、第二のウォッシュコート被覆工程を適用し、この工程では、第二のウォッシュコート組成物について上で論じた成分を水および酸、例えば酢酸、と混合し、そのｐＨを約４に調整する。その粘度を適正なレベルに調整した後、この第二のウォッシュコートを１２０ｇ／ｌの近似的層密度で前記基材上に被覆する。その後、この第二のウォッシュコート層を乾燥させ、か焼する。
【０１７４】
実施例１：基材−ゼオライト粒子−触媒パウダー構成、すなわちＳ−Ｚ−Ｃ、構成：触媒含有ウォッシュコート中にゼオライトなし
（ａ）次のとおりの第一のウォッシュコート組成物：おおよそ７０ｇ／ｌ：
３％ベーマイト
８０％ゼオライト
１７％多孔質アルミナ（ＭＩ−３８６またはこれに類するもの）
（ｂ）次のとおりの第二のウォッシュコート組成物：おおよそ１２０ｇ／ｌ：
３％ベーマイト；
５％シリカ；
９２％ＮＮｍパウダー（ナノ粒子×ナノ粒子×マイクロ粒子）、ＰＧＭ、すなわち白金族金属または貴金属、を含有するパウダー。
【０１７５】
（ａ）からのウォッシュコート成分を水および酢酸と混合して、そのｐＨを約４に調整する。その粘度を適正なレベルに調整した後、そのウォッシュコートを７０ｇ／ｌの近似的層密度で前記基材上に被覆する。過剰なウォッシュコートを吹き飛ばし、リサイクルする。その後、この第一のウォッシュコート層を乾燥させ、か焼する。この第一のウォッシュコート被覆工程に続いて、第二のウォッシュコート被覆工程を実行する：（ｂ）からの成分を水および酢酸と混合し、そのｐＨを約４に調整する。その粘度を適正なレベルに調整した後、そのウォッシュコートを１２０ｇ／ｌの近似的層密度で前記基材上に被覆する。そしてまた、過剰なウォッシュコートを吹き飛ばし、リサイクルする。その後、この第二のウォッシュコート層を乾燥させ、か焼する。
【０１７６】
実施例２：基材−ゼオライト粒子−触媒パウダー構成、すなわちＳ−Ｚ−Ｃ、構成：触媒含有ウォッシュコート中に存在するゼオライト
（ａ）次のとおりの第一のウォッシュコート組成物：おおよそ７０ｇ／ｌ：
３％ベーマイト
８０％ゼオライト
１７％多孔質アルミナ（ＭＩ−３８６またはこれに類するもの）
（ｂ）次のとおりの第二のウォッシュコート組成物：おおよそ１２０ｇ／ｌ：
３％ベーマイト；
５％ゼオライト；
９２％ＮＮｍパウダー（触媒性ナノ粒子×支持ナノ粒子×支持マイクロ粒子）、ＰＧＭ、すなわち白金族金属または貴金属、を含有するパウダー。
【０１７７】
実施例１に関して説明した同じ手順を用いて、この実施形態における基材を被覆する。
【０１７８】
実施例３：基材−ゼオライト粒子−触媒パウダー、すなわちＳ−Ｚ−Ｃ、構成の追加実施例
（ａ）次のとおりの第一のウォッシュコート組成物：２５ｇ／ｌから９０ｇ／ｌ（おおよそ６０ｇ／ｌまたはおおよそ７０ｇ／ｌが好ましい）：
２〜５％ベーマイト（約３％が好ましい）；
６０〜８０％ゼオライト、例えば７５〜８０％ゼオライト（約８０％が好ましい）；
１５〜３８％多孔質アルミナ（ＭＩ−３８６またはこれに類するもの）、例えば１５〜２２％多孔質アルミナ（約１７％から約２２％が好ましい）。
（ｂ）次のとおりの第二のウォッシュコート組成物：５０ｇ／ｌから２５０ｇ／ｌ（おおよそ１２０ｇ／ｌが好ましい）：
２〜５％ベーマイト（約３％が好ましい）；
０〜２０％シリカ（約５％が好ましい）；
４０〜９２％触媒活性パウダー（約９２％が好ましい）；および
０〜５２％多孔質アルミナ（約０％が好ましい）。
【０１７９】
実施例１に関して説明した同じ手順を用いて、この実施形態における基材を被覆する。もう１つの実施形態では、０〜２０％ゼオライトを０〜２０％シリカの代わりに使用する（約５％が、使用するゼオライトの好ましい量である）。
【０１８０】
実施例４：基材−角埋め材−触媒粒子−ゼオライト、すなわちＳ−Ｆ−Ｃ−Ｚ、構成
もう１つの有利な構成では、前記基材に適用する第一のウォッシュコート組成物は、前記基材に適用する角埋め材ウォッシュコートである。前記角埋め材ウォッシュコートの固形物含量は、約９７重量％多孔質アルミナ（ＭＩ−３８６）および約３重量％ベーマイトを含む。水および酢酸をその角埋め材ウォッシュコートに添加し、そのｐＨを約４に調整し、粘度を調整する。その角埋め材ウォッシュコート組成物を前記基材に適用し、過剰なウォッシュコートを吹き飛ばし、リサイクルし、ウォッシュコートを乾燥させ、か焼する。上記実施形態において例証したゼオライト含有ウォッシュコート組成物および触媒含有ウォッシュコート組成物をこの実施形態においても使用することができる。したがって、第二のウォッシュコート組成物を、３％（またはおおよそ３％）ベーマイト、５％（またはおおよそ５％）シリカ、および９２％（またはおおよそ９２％）触媒パウダー（すなわち、触媒材料を含有するパウダー）を含む角埋め材ウォッシュコート層の上に適用する。過剰な触媒含有ウォッシュコートを吹き飛ばし、リサイクルする。適用後、その触媒含有ウォッシュコート組成物を乾燥させ、か焼する。その触媒含有ウォッシュコート層の上に適用する第三のウォッシュコート組成物は、３％（またはおおよそ３％）ベーマイト、６７％（またはおおよそ６７％）ゼオライトおよび３０％（またはおおよそ３０％）多孔質アルミナ（例えば、ＭＩ−３８６またはこれに類するもの）を含む。適用後、過剰なゼオライト粒子含有ウォッシュコートを吹き飛ばし、リサイクルし、そのゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物を乾燥させ、か焼する。
【０１８１】
図４は、ゼオライトが触媒粒子から分離されていないウォッシュコートを用いて調製したナノ微粒子被覆基材で用いた構成と比較して、１つの実施形態に従って調製した被覆基材の性能を図示するものである。下に記載するすべての試験結果は、自動車における１２５，０００マイル後の動作をシミュレートするために８００℃で１６時間、人工的にエージングさせた触媒を用いている。
【０１８２】
黒丸●、およびそれらのデータ点への曲線フィットは、以下の被覆スキームを表す：
ａ）角埋め材ウォッシュコートである第一の層、続いて、
ｂ）５％ゼオライト（すなわち、非常に低いゼオライト濃度）を含有するナノ×ナノ×マイクロメートル触媒を使用しているＰＧＭウォッシュコートである第二の層。ＰＧＭは、２：１  Ｐｔ／Ｐｄである。
【０１８３】
シミュレーションのために、この第二の層の後にゼオライト粒子含有ウォッシュコート層が続くこともあり、または続かないこともある。実際の実施では、ゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物をＰＧＭ層の下に適用する（すなわち、ＰＧＭウォッシュコートを適用する前に基材に適用し、乾燥させ、か焼する）か、ＰＧＭ層の上に適用する（すなわち、ＰＧＭウォッシュコートを適用した後に基材に適用し、乾燥させ、か焼する）ことになる。
【０１８４】
黒四角■、およびそれらのデータ点への曲線フィットは、以下の被覆スキームを表す：
ａ）角埋め材ウォッシュコートである第一の層、続いて、
ｂ）全ゼオライト量を含有するＰＧＭウォッシュコートである（すなわち、ゼオライト含有ウォッシュコート層のすべてのゼオライトをナノ×ナノ×マイクロメートル触媒パウダー含有層と併用する）第二の層。ＰＧＭは、２：１  Ｐｔ／Ｐｄである。
【０１８５】
実験のために定常条件下でシミュレーションを実行する（実際の動作の際の冷間始動条件は、定常状態でない）。一酸化炭素、ＮＯｘ、および炭化水素を含有するキャリアガスを被覆基材の上に流して、ディーゼル排気をシミュレートする。ライトオフ温度に達する（すなわち、被覆基材が、ＣＯをＣＯ２に転化させるのに十分な温度に達するとき）まで基材の温度を徐々に上昇させる。
【０１８６】
グラフから明白であるように、ゼオライトとＰＧＭの併用ウォッシュコートを用いて調製した被覆基材と比較したとき、本発明に従って調製した被覆基材は、同じ白金族金属負荷量で一酸化炭素についてのより低いライトオフ温度を明示した（すなわち、本明細書に記載の被覆基材は、ゼオライト−ＰＧＭ併用ウォッシュコートを用いる被覆基材と比較して、同じ量のＰＧＭを使用していながら、より良好な性能を明示する）、または同じライトオフ温度でより低い白金族金属負荷量を要した（すなわち、ゼオライト−ＰＧＭ併用ウォッシュコートを用いる被覆基材と比較して、本明細書に記載する被覆基材を用いて同じ性能を得るために、本明細書に記載する被覆基材に要する高価なＰＧＭのほうが少なかった）。
【０１８７】
具体的には、ゼオライト−ＰＧＭ併用ウォッシュコートで達成される最低ライトオフ温度は、３．３ｇ／ｌ白金族金属負荷量で１５７℃であったが、本明細書に記載するとおりに従って（ゼオライト含量が低い触媒を使用して）および同じ３．３ｇ／ｌ  ＰＧＭ負荷量を用いて調製した被覆基材は、１４７℃のライトオフ温度、１０℃のライトオフ温度の低下、を有した。したがって、前記低ゼオライト含有ウォッシュコート被覆基材は、同じＰＧＭ負荷量で優れた性能を明示した。
【０１８８】
ゼオライト−ＰＧＭ併用ウォッシュコートを３．３ｇ／ｌの白金族金属負荷量で有する被覆基材を用いて１５７℃の最低ライトオフ温度を達成した。低ゼオライト含有ウォッシュコートを１．８ｇ／ｌの白金族金属負荷量、１．５ｇ／ｌまたは４５％の白金族金属負荷量の低減、で有する被覆基材を用いて１５７℃のライトオフ温度を達成した。したがって、低ゼオライト含有ウォッシュコートを用いる被覆基材は、ゼオライト−ＰＧＭ併用ウォッシュコートを用いる被覆基材と同一の性能を、有意に低減されたＰＧＭ負荷量で明示した。
【０１８９】
市販触媒コンバータと本明細書に記載する触媒コンバータ性能の比較
Ａ．ライトオフ温度の向上
図１０は、本発明の１つの実施形態に従って調製される被覆基材の触媒コンバータにおける性能を、湿式化学法を用いて調製された基材を有する市販触媒コンバータと比較して図示するものである。上のセクションにおいて図４の結果の説明の中で示したものと同様の様式で、それらの基材を人工的にエージングさせ、試験した。
【０１９０】
黒丸は、ナノ×ナノ×マイクロメートル（ＮＮｍ）触媒（この場合のＰＧＭは、２：１
Ｐｔ：Ｐｄである）を有するウォッシュコートを用いて調製した被覆基材の一酸化炭素ライトオフ温度についてのデータ点を表す。黒四角は、湿式化学法によって調製された市販被覆基材（これも２：１  Ｐｔ：Ｐｄ比を有する）のＣＯライトオフ温度を示す。
【０１９１】
市販被覆基材は、５．００ｇ／ｌのＰＧＭ負荷量で１４１℃および１４３℃（平均は１４２℃）のＣＯライトオフ温度を示す。ＮＮｍウォッシュコートを有する被覆基材は、５．１ｇ／ｌ  ＰＧＭ負荷量で１３３℃および５．２ｇ／ｌ  ＰＧＭ負荷量で１３１℃、すなわち同様のＰＧＭ負荷量で前記市販被覆基材より約８から約１０℃低いＣＯライトオフ温度を示す。ＮＮｍウォッシュコートを有する被覆基材は、前記市販被覆基材と同様のライトオフ性能のために、３．３ｇ／ｌのＰＧＭ負荷量で、しかし３４％のＰＧＭ負荷量の節約（削減）で、１４２℃のＣＯライトオフ温度を示す。
【０１９２】
Ｂ．車両における排出プロファイルの向上
図１１は、触媒コンバータに設置し、ディーゼル酸化触媒として使用した、本発明の一部の実施形態に従って調製した被覆基材の性能を、湿式化学法を用いて調製された市販触媒コンバータと比較して図示するものである。実際のディーゼルエンジン車両を用いて、試験のために該車両をローラの上に載せ、ロボットに運転させて、これらの測定を行った。エンジンからの排気がディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を通過し、その排気がＤＯＣを通過した後の排出プロファイルをセンサが測定する。（その後、排出物は、環境への放出前にディーゼル・パーティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）を通過する）。自動車における１２５，０００マイル後の動作をシミュレートするために、試験するＤＯＣを８００℃で１６時間、人工的にエージングさせた。
【０１９３】
ＤＯＣを通過した後かつＤＰＦに入る前の排気の中間床排出プロファイルを図１１に示す。一酸化炭素の中間床排出物を左のバー群に示し、その一方で炭化水素および酸化窒素の中間床排出物を右のバー群に示す。市販ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を通過した後の排出プロファイルを各群の左のバーに示し、１．０に正規化する。本明細書に記載する方法に従って調製した触媒コンバータを使用するＤＯＣの排出プロファイルを各群の中央および右のバーによって図示する。各群の中央のバーは、４０％節約されている（すなわち、市販触媒コンバータより４０％少ないＰＧＭを含有する）本発明に従って調製した触媒コンバータについてのものであり、その一方で、各群の右のバーは、５０％節約されている（すなわち、市販触媒コンバータより５０％少ないＰＧＭを含有する）本発明に従って調製した触媒コンバータについてのものである。本発明の４０％節約コンバータは、市販触媒と比較して８５．３％のＣＯ排出量および８９．５％のＨＣ／ＮＯｘ排出量を示した。本発明の５０％節約コンバータは、市販触媒と比較して８９．３％のＣＯ排出量および９４．７％のＨＣ／ＮＯｘ排出量を示した。このように、本発明による被覆基材を用いて調製した触媒コンバータは、有意に少ないＰＧＭを使用していながら、市販湿式化学触媒にまさる優れた排出性能を明示した。
【０１９４】
特定引用により本明細書中で言及するすべての出版物、特許、特許出願および公開特許出願の開示は、それら全体が本明細書において参照により本明細書に援用されている。
【０１９５】
本発明の構築および動作の原理の理解を助長するために詳細を含む特定の実施形態に関して本発明を説明した。特定の実施形態およびその詳細への本明細書中でのかかる言及は、本明細書に添付する請求項の範囲を限定することを意図したものではない。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、例証のために選択した実施形態に他の様々な変更を加えることができることは、当業者には容易に理解されるであろう。したがって、本明細書および実施例は、本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【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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【図９】
2018089626.tif 000010
【図１０】
2018089626.tif 000011
【図１１】
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【外国語明細書】
2018089626000001.pdf