(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガスの浄化性能を向上させることができる排ガス浄化用触媒の提供。【解決手段】ウォールフロー構造の基材１０の隔壁１６の内部に形成された触媒層４０を備え、触媒層４０は上流側触媒層２０と下流側触媒層３０とを有し、上流側触媒層２０はＲｈとＣｅ含有酸化物とを含み、下流側触媒層３０はＰｄとＣｅ含有酸化物とを含み、基材１０の単位体積当たりの触媒層４０の質量が１０５〜２１０ｇ／Ｌ、上流側部分１０Ａにおける単位体積当たりの上流側触媒層２０の質量が５０〜１００ｇ／Ｌ、下流側部分１０Ｂにおける単位体積当たりの下流側触媒層３０の質量が１００〜１５０ｇ／Ｌ、基材１０の単位体積当たりのＣｅの含有量がＣｅＯ２換算で１４〜３５ｇ／Ｌ、上流側部分１０Ａにおける単位体積当たりのＣｅの含有量がＣｅＯ２換算で５〜２０ｇ／Ｌである排ガス浄化用触媒。【選択図】図３
2018051442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒であって、
排ガス入口側の端部のみが開口した入側セルと、該入側セルに隣接し排ガス出口側の端部のみが開口した出側セルと、前記入側セルと前記出側セルとを仕切る多孔質の隔壁とを有するウォールフロー構造の基材と、
前記隔壁の内部に設けられた触媒層と
を備え、
前記触媒層は、
前記基材の排ガス入口側の端部を含む排ガス流通方向における上流側部分に配置された上流側触媒層と、
前記基材の排ガス出口側の端部を含む排ガス流通方向における下流側部分に配置された下流側触媒層と
を有し、
前記上流側触媒層は、ＲｈとＣｅ含有酸化物とを含み、
前記下流側触媒層は、ＰｄとＣｅ含有酸化物とを含み、
前記基材全体の単位体積当たりの前記触媒層の質量が１０５ｇ／Ｌ〜２１０ｇ／Ｌであり、
前記基材の前記上流側部分における単位体積当たりの前記上流側触媒層の質量が５０ｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌであり、
前記基材の前記下流側部分における単位体積当たりの前記下流側触媒層の質量が１００ｇ／Ｌ〜１５０ｇ／Ｌであり、
前記基材全体の単位体積当たりのＣｅの含有量がＣｅＯ２換算で１４ｇ／Ｌ〜３５ｇ／Ｌであり、
前記基材の前記上流側部分における単位体積当たりのＣｅの含有量がＣｅＯ２換算で５ｇ／Ｌ〜２０ｇ／Ｌである、排ガス浄化用触媒。
【請求項２】
前記上流側触媒層は、前記基材の排ガス入口側の端部から排ガス出口側に向かって前記基材の長さの少なくとも４０％かつ多くとも８０％に当たる部分に形成されており、
前記下流側触媒層は、前記基材の排ガス出口側の端部から排ガス入口側に向かって前記基材の長さの少なくとも４０％かつ多くとも８０％に当たる部分に形成されている、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項３】
前記上流側触媒層は、前記基材の長さ方向において、前記下流側触媒層と重ならない上流側単独層を有し、
前記上流側単独層は、前記基材の排ガス入口側の端部から排ガス出口側に向かって前記基材の長さの少なくとも２０％かつ多くとも５０％に当たる部分に形成されている、請求項１または２に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項４】
前記上流側触媒層は、前記入側セルに接する前記隔壁の表面から出側セル側に向かって前記隔壁の厚さの少なくとも２０％かつ多くとも８０％に当たる部分に形成されており、
前記下流側触媒層は、前記出側セルに接する前記隔壁の表面から入側セル側に向かって前記隔壁の厚さの少なくとも４０％かつ多くとも１００％に当たる部分に形成されている、請求項１〜３の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項５】
前記隔壁の厚み方向において、
前記上流側触媒層は、前記入側セルに接し、かつ、前記出側セルに接しないように、前記隔壁の内部で偏在しており、
前記下流側触媒層は、前記出側セルに接し、かつ、前記入側セルに接しないように、前記隔壁の内部で偏在している、請求項１〜４の何れか一つの何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項６】
前記上流側触媒層は、前記隔壁の厚み方向において、前記下流側触媒層と重ならないように形成されている、請求項５に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項７】
前記Ｃｅ含有酸化物は、セリア‐ジルコニア複合酸化物である、請求項１〜６の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項８】
前記内燃機関は、ガソリンエンジンである、請求項１〜７の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。詳しくは、ガソリンエンジン等の内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関から排出される排ガスには、炭素を主成分とする粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）、不燃成分からなるアッシュなどが含まれ、大気汚染の原因となることが知られている。そのため、粒子状物質の排出量については、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの成分とともに年々規制が強化されている。そこで、これらの粒子状物質を排ガスから捕集して除去するための技術が提案されている。
【０００３】
例えば、上記粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタが内燃機関の排気通路内に設けられている。例えばガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンよりは少ないものの一定量の粒子状物質を排ガスとともに排出するため、ガソリンパティキュレートフィルタ（Gasoline Particulate Filter：ＧＰＦ）が排気通路内に装着される場合がある。かかるパティキュレートフィルタとしては、基材が多孔質からなる多数のセルから構成され、多数のセルの入口と出口を交互に閉塞した、いわゆるウォールフロー型と呼ばれる構造のものが知られている（例えば特許文献１）。ウォールフロー型パティキュレートフィルタでは、セル入口から流入した排ガスは、仕切られた多孔質のセル隔壁を通過し、セル出口へと排出される。そして、排ガスが多孔質のセル隔壁を通過する間に、粒子状物質が隔壁内部の細孔内に捕集される。また、さらなる排ガス浄化性能向上のために、上記パティキュレートフィルタに貴金属触媒を担持させることが検討されている。例えば特許文献１には、貴金属触媒としてのパラジウム層を隔壁の内部に配置し、ロジウム層を隔壁の外部（表面）に積層したフィルタ触媒（排ガス浄化用触媒）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８２９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、スタートアップ用触媒（Ｓ／Ｃ）とアンダーフロア用触媒（ＵＦ／Ｃ：床下触媒）からなる二触媒システムが採用されている。かかる二触媒システムにおいては、Ｓ／Ｃはエンジンの直下に取り付けられるため、使用時に触媒の温度がＵＦ／Ｃに比べて上昇しやすい。そのため、Ｓ／Ｃにおいては、使用時に触媒が高温に晒されても性能が劣化しにくい耐久性の高い排ガス浄化用触媒が求められている。また、エンジン始動直後など排ガスの温度が未だ低い場合、触媒は十分に暖機されていないため浄化性能が低下するという欠点がある。特に低温の排ガス中には燃料の未燃物質であるＨＣが多く含まれている。そのため、エンジン始動直後の低温状態においてＨＣ浄化性能がより低い温度で発現するライトオフ性能に優れた排ガス浄化用触媒が求められている。
【０００６】
本発明は、かかる事案に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ウォールフロー構造タイプのフィルタ触媒を備えた排ガス浄化用触媒において、浄化性能の更なる向上を実現することができる排ガス浄化用触媒を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供される排ガス浄化用触媒は、内燃機関の排気通路に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒である。この触媒は、排ガス入口側の端部のみが開口した入側セルと、該入側セルに隣接し排ガス出口側の端部のみが開口した出側セルと、前記入側セルと前記出側セルとを仕切る多孔質の隔壁とを有するウォールフロー構造の基材と、前記隔壁の内部に設けられた触媒層とを備える。前記触媒層は、前記基材の排ガス入口側の端部を含む排ガス流通方向における上流側部分に配置された上流側触媒層と、前記基材の排ガス出口側の端部を含む排ガス流通方向における下流側部分に配置された下流側触媒層とを有する。前記上流側触媒層は、ＲｈとＣｅ含有酸化物とを含む。また、前記下流側触媒層は、ＰｄとＣｅ含有酸化物とを含む。そして、前記基材全体の単位体積当たりの前記触媒層の質量（コート量）が１０５ｇ／Ｌ〜２１０ｇ／Ｌであり、前記基材の前記上流側部分（すなわち上流側触媒層がコートされている部分）における単位体積当たりの前記上流側触媒層の質量が５０ｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌであり、前記基材の前記下流側部分（すなわち下流側触媒層がコートされている部分）における単位体積当たりの前記下流側触媒層の質量が１００ｇ／Ｌ〜１５０ｇ／Ｌであり、前記基材全体の単位体積当たりのＣｅの含有量がＣｅＯ２換算で１４ｇ／Ｌ〜３５ｇ／Ｌであり、前記基材の前記上流側部分における単位体積当たりのＣｅの含有量がＣｅＯ２換算で５ｇ／Ｌ〜２０ｇ／Ｌである。かかる構成によると、触媒の耐久性が高く、ＨＣライトオフ性能がより良く向上した、最適な排ガス浄化用触媒を提供することができる。
【０００８】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記上流側触媒層は、前記基材の排ガス入口側の端部から排ガス出口側に向かって前記基材の長さの少なくとも４０％かつ多くとも８０％に当たる部分に形成されている。前記下流側触媒層は、前記基材の排ガス出口側の端部から排ガス入口側に向かって前記基材の長さの少なくとも４０％かつ多くとも８０％に当たる部分に形成されている。このような上流側触媒層および下流側触媒層の長さの範囲内であると、上記ライトオフ性能向上効果がより好適に発揮され得る。
【０００９】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記上流側触媒層は、前記基材の長さ方向において、前記下流側触媒層と重ならない上流側単独層を有する。前記上流側単独層は、前記基材の排ガス入口側の端部から排ガス出口側に向かって前記基材の長さの少なくとも２０％かつ多くとも５０％に当たる部分に形成されている。かかる上流側単独層は、上記ライトオフ性能の向上に効果的に寄与し得る。
【００１０】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記上流側触媒層は、前記入側セルに接する前記隔壁の表面から出側セル側に向かって前記隔壁の厚さの少なくとも２０％かつ多くとも８０％に当たる部分に形成されている。前記下流側触媒層は、前記出側セルに接する前記隔壁の表面から入側セル側に向かって前記隔壁の厚さの少なくとも４０％かつ多くとも１００％に当たる部分に形成されている。このような上流側触媒層および下流側触媒層の厚みの範囲内であると、上記ライトオフ性能向上効果がより好適に発揮され得る。
【００１１】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記隔壁の厚み方向において、前記上流側触媒層は、前記入側セルに接し、かつ、前記出側セルに接しないように、前記隔壁の内部で偏在している。前記下流側触媒層は、前記出側セルに接し、かつ、前記入側セルに接しないように、前記隔壁の内部で偏在している。このように上流側触媒層および下流側触媒層を隔壁の厚み方向に偏在させることにより、上記ライトオフ性能の向上がより高いレベルで実現され得る。
【００１２】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記上流側触媒層は、前記隔壁の厚み方向において、前記下流側触媒層と重ならないように形成されている。かかる構成によると、隔壁の厚み方向においてＰｄおよびＲｈが分離担持されるので、該貴金属同士のシンタリングが抑制され、排ガスの浄化性能をさらに向上させることができる。
【００１３】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記Ｃｅ含有酸化物は、セリア‐ジルコニア複合酸化物である。セリア‐ジルコニア複合酸化物は高い酸素吸蔵放出能を有するため、本発明の目的に適したＣｅ含有酸化物として好適に使用し得る。
【００１４】
ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記内燃機関は、ガソリンエンジンである。ガソリンエンジンでは、排ガスの温度が比較的高温であり、使用時に触媒が高温に晒されて性能が劣化しがちである。そのため、内燃機関がガソリンエンジンである場合、上述した効果がより有効に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、一実施形態に係る内燃機関の排気通路を模式的に示す図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る排ガス浄化用触媒のフィルタを模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る排ガス浄化用触媒のフィルタ断面を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えばパティキュレートフィルタの自動車における配置に関するような一般的事項）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１７】
先ず、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の構成について図１を参照しつつ説明する。ここで開示される排ガス浄化用触媒１は、該内燃機関の排気系に設けられている。図１は、内燃機関２と、該内燃機関２の排気系に設けられた排ガス浄化用触媒１を模式的に示す図である。
【００１８】
本実施形態に係る内燃機関（エンジン）には、酸素と燃料ガスとを含む混合気が供給される。内燃機関は、この混合気を燃焼させ、燃焼エネルギーを力学的エネルギーに変換する。このときに燃焼された混合気は排ガスとなって排気系に排出される。図１に示す構成の内燃機関２は、自動車のガソリンエンジンを主体として構成されている。
【００１９】
上記エンジン２の排気系について説明する。上記エンジン２を排気系に連通させる排気ポート（図示せず）には、エキゾーストマニホールド３が接続されている。エキゾーストマニホールド３は、排ガスが流通する排気管４に接続されている。エキゾーストマニホールド３と排気管４とにより本実施形態の排気通路が形成されている。図中の矢印は排ガス流通方向を示している。
【００２０】
ここで開示される排ガス浄化用触媒１は、上記エンジン２の排気系に設けられている。この排ガス浄化用触媒１は、触媒部５とフィルタ部６とを備え、上記排出される排ガスに含まれる有害成分（例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ））を浄化するとともに、排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。この実施形態では、排ガス浄化用触媒１は、エンジン２の直下に配置され、スタートアップ触媒（Ｓ／Ｃ）として機能する。
【００２１】
触媒部５は、排気ガス中に含まれる三元成分（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ）を浄化可能なものとして構成されており、上記エンジン２に連通する排気管４に設けられている。具体的には図１に示すように、排気管４の下流側に設けられている。触媒部５の種類は特に限定されない。触媒部５は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｄ）等の貴金属が担持された触媒であってもよい。この実施形態では、フィルタ部６の下流側の排気管４に下流側触媒部９がさらに配置されている。かかる下流側触媒部９は、アンダーフロア用触媒（ＵＦ／Ｃ；床下触媒）９として機能する。かかる下流側触媒部９および触媒部５の具体的な構成は本発明を特徴付けるものではないため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２２】
フィルタ部６は、触媒部５の下流側に設けられている。フィルタ部６は、排ガス中に含まれる粒子状物質（以下、単に「ＰＭ」と称する）を捕集して除去可能なガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）を備えている。以下、本実施形態に係るパティキュレートフィルタを詳細に説明する。
【００２３】
図２は、パティキュレートフィルタ１００の斜視図である。図３は、パティキュレートフィルタ１００を軸方向に切断した断面の一部を拡大した模式図である。図２および図３に示すように、パティキュレートフィルタ１００は、ウォールフロー構造の基材１０と、触媒層４０とを備えている。
【００２４】
＜基材１０＞
基材１０としては、従来のこの種の用途に用いられる種々の素材及び形態のものが使用可能である。例えば、コージェライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックスまたは合金（ステンレス等）から形成された基材を好適に採用することができる。一例として外形が円筒形状（本実施形態）である基材が例示される。ただし、基材全体の外形については、円筒形に代えて、楕円筒形、多角筒形を採用してもよい。かかる基材１０は、排ガス入口側の端部のみが開口した入側セル１２と、該入側セル１２に隣接し排ガス出口側の端部のみが開口した出側セル１４と、入側セル１２と出側セル１４とを仕切る多孔質の隔壁１６とを有している。なお、本明細書において、基材１０の体積（容積）とは、基材の純容積に加えて内部の空隙（入側セル１２と出側セル１４）容積を含む（すなわち当該空隙（セル）内に形成された触媒層４０を含む）嵩容積をいう。
【００２５】
＜入側セル１２および出側セル１４＞
入側セル１２は、排ガス入口側の端部のみが開口しており、出側セル１４は、入側セル１２に隣接し排ガス出口側の端部のみが開口している。この実施形態では、入側セル１２は、排ガス出口側の端部が封止部１２ａで目封じされており、出側セル１４は、排ガス入口側の端部が封止部１４ａで目封じされている。入側セル１２および出側セル１４は、フィルタ１００に供給される排ガスの流量や成分を考慮して適当な形状および大きさに設定するとよい。例えば入側セル１２および出側セル１４の形状は、正方形、平行四辺形、長方形、台形などの矩形、三角形、その他の多角形（例えば、六角形、八角形）、円形など種々の幾何学形状であってよい。
【００２６】
＜隔壁１６＞
隣接する入側セル１２と出側セル１４との間には、隔壁１６が形成されている。この隔壁１６によって入側セル１２と出側セル１４とが仕切られている。隔壁１６は、排ガスが通過可能な多孔質構造である。隔壁１６の気孔率としては特に限定されないが、概ね５０％〜７０％にすることが適当であり、好ましくは５５％〜６５％である。隔壁１６の気孔率が小さすぎると、ＰＭがすすり抜けてしまうことがあり、一方、隔壁１６の気孔率が大きすぎると、フィルタ１００の機械的強度が低下傾向になるため、好ましくない。隔壁１６の厚みとしては特に限定されないが、概ね１５０μｍ〜４００μｍ程度であるとよい。このような隔壁の厚みの範囲内であると、ＰＭの捕集効率を損なうことなく圧損の上昇を抑制する効果が得られる。
【００２７】
＜触媒層４０＞
図３は、図２のフィルタ断面の要部を模式的に示す図である。図３に示すように、触媒層４０は、隔壁１６の内部に設けられている。より詳細には、触媒層４０は、隔壁１６の内部細孔の壁表面に保持されている。触媒層４０は、上流側触媒層２０と下流側触媒層３０とを有している。上流側触媒層２０は、ロジウム（Ｒｈ）と、セリウム（Ｃｅ）を含むＣｅ含有酸化物とを含んでいる。一方、下流側触媒層３０は、パラジウム（Ｐｄ）と、Ｃｅを含むＣｅ含有酸化物とを含んでいる。Ｃｅ含有酸化物は、排ガスの空燃比がリーンであるとき（すなわち酸素過剰側の雰囲気）には排ガス中の酸素を吸蔵し、排ガスの空燃比がリッチであるとき（すなわち燃料過剰側の雰囲気）には吸蔵されている酸素を放出するという働きをする。これにより、排ガス中の酸素濃度が変動したときでも安定した触媒性能が得られるようになり、触媒の浄化性能が向上する。  
【００２８】
基材１０全体の単位体積当たりの触媒層４０の質量（すなわち上流側触媒層２０と下流側触媒層３０との合計質量を基材１０の全体積で除した値）は、概ね１０５ｇ／Ｌ以上である。このことによって、触媒全体として高いＯＳＣ性能を発揮し得る。また、使用時に触媒が高温に晒されても性能が劣化しにくい触媒層４０とすることができる。耐久性およびＯＳＣ性能等の観点から、基材１０の単位体積当たりの触媒層４０の質量は、好ましくは１１０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは１２０ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは１３０ｇ／Ｌ以上である。また、基材１０の単位体積当たりの触媒層４０の質量は、低温活性および触媒層の剥離を抑制する等の観点から、概ね２１０ｇ／Ｌ以下とすることが適当である。触媒層４０の上記質量は、好ましくは２００ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１８０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１６０ｇ／Ｌ以下、特に好ましくは１５０ｇ／Ｌ以下である。耐久性、ＯＳＣ性能、低温活性および剥離性をより高いレベルで実現する観点から、基材１０全体の単位体積当たりの質量が１０５ｇ／Ｌ以上２１０ｇ／Ｌ以下の触媒層４０が好ましく、１２０ｇ／Ｌ以上１５０ｇ／Ｌ以下のものが特に好ましい。
【００２９】
基材１０全体の単位体積当たりのＣｅの含有量（すなわち、上流側触媒層２０に含まれるＣｅと下流側触媒層３０に含まれるＣｅとの合計質量を基材１０の全体積で除した値）は、ＣｅＯ２換算で概ね１４ｇ／Ｌ以上３５ｇ／Ｌ以下である。このことによって、触媒層４０全体において高い低温活性とＯＳＣ性能を実現することができる。低温活性およびＯＳＣ性能等の観点から、基材１０全体の単位体積当たりのＣｅの含有量は、好ましくは１６ｇ／Ｌ以上３２ｇ／Ｌ以下、より好ましくは２０ｇ／Ｌ以上３０ｇ／Ｌ以下である。ここに開示される技術は、基材１０全体の単位体積当たりのＣｅの含有量が２４ｇ／Ｌ以上２８ｇ／Ｌ以下の態様で好ましく実施され得る。
【００３０】
なお、本明細書中において、基材全体の単位体積当たりのＣｅの含有量は、例えば蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析に基づく測定を行うことによって把握することができる。具体的な手順としては、触媒層がコートされた基材の質量と触媒層をコートする前の基材の質量との差分から触媒層の質量を算出し、触媒層がコートされた基材を粉砕した後、蛍光Ｘ線分析装置を用いて、該粉砕物中のＣｅ濃度を測定し、得られたＣｅ濃度と触媒層の質量とから触媒層に含まれるＣｅの質量（ＣｅＯ２換算）を求める。そして、得られたＣｅＯ２の質量を基材１０の全体積で除することにより、基材全体の単位体積当たりのＣｅの含有量（ＣｅＯ２換算）を把握することができる。
【００３１】
＜上流側触媒層２０＞
上流側触媒層２０は、基材１０の排ガス入口側の端部１０ａを含む排ガス流通方向における上流側部分１０Ａに配置されている。この実施形態では、上流側触媒層２０は、基材１０の排ガス入口側の端部１０ａから下流側に向かって基材１０の長さＬの７０％に当たる部分（すなわちＬａ＝０．７Ｌ）に形成されている。また、上流側触媒層２０は、基材１０の長さ方向において、下流側触媒層３０と重ならない上流側単独層２２を有している。この実施形態では、上流側単独層２２は、基材１０の排ガス入口側の端部１０ａから排ガス出口側に向かって基材１０の長さＬの３０％に当たる部分に形成されている。また、上流側触媒層２０は、隔壁１６の厚み方向において、入側セル１２に接し、かつ、出側セル１４に接しないように、隔壁１６の内部で偏在している。この実施形態では、上流側触媒層２０は、入側セル１２に接する隔壁１６の表面から出側セル１４側に向かって隔壁１６の厚さＤの４０％に当たる部分（すなわちＤａ＝０．４Ｄ）に形成されている。
【００３２】
上流側触媒層２０は、前述のように、ＲｈとＣｅ含有酸化物とを含有する。Ｃｅ含有酸化物としては、ＣｅＯ２（セリア）や該セリアを含むＣｅＯ２含有複合酸化物などが挙げられる。中でも、セリア−ジルコニア複合酸化物（ＣｅＯ２−ＺｒＯ２複合酸化物）の使用が好ましい。Ｃｅ含有酸化物がセリア−ジルコニア複合酸化物の場合、セリア−ジルコニア複合酸化物におけるＣｅＯ２とＺｒＯ２との混合割合は、ＣｅＯ２：ＺｒＯ２＝５：９５〜８０：２０、好ましくは１０：９０〜４０：６０、より好ましくは１５：８５〜３０：７０であり得る。ＣｅＯ２の混合割合が上記範囲内であると、Ｒｈを含む上流側触媒層２０において高い触媒活性とＯＳＣ（酸素吸蔵放出能）を実現することができる。
【００３３】
基材１０の上流側部分１０Ａにおける単位体積当たりのＣｅの含有量（すなわち、上流側触媒層２０に含まれるＣｅの質量を基材１０の長さＬａおよび厚みＤａ部分の体積で除した値、以下、単に「ＣＯＮus」と表記することがある。）は、ＣｅＯ２換算で５ｇ／Ｌ以上２０ｇ／Ｌ以下である。このことによって、Ｒｈを含む上流側触媒層２０において高い低温活性とＯＳＣ性能とを発揮し得る。低温活性およびＯＳＣ性能の観点から、ＣＯＮusは、好ましくは６ｇ／Ｌ以上１８ｇ／Ｌ以下、より好ましくは７ｇ／Ｌ以上１５ｇ／Ｌ以下である。ここに開示される技術は、上流側部分１０Ａにおける単位体積当たりのＣｅの含有量が９ｇ／Ｌ以上１２ｇ／Ｌ以下の態様で好ましく実施され得る。なお、基材１０の上流側部分１０Ａにおける単位体積当たりのＣｅの含有量は、前述した基材全体の単位体積当たりのＣｅの含有量と同様、ＸＲＦ分析と基材の上流側部分（上流側触媒層がコートされている部分）の質量測定を行うことで把握することができる。すなわち、上流側触媒層がコートされた基材の上流側部分の質量と上流側触媒層をコートする前の基材の上流側部分の質量との差分から上流側触媒層の質量を算出し、上流側触媒層がコートされた基材の上流側部分を粉砕した後、蛍光Ｘ線分析装置を用いて、該粉砕物中のＣｅ濃度を測定し、得られたＣｅ濃度と上流側触媒層の質量とから上流側触媒層に含まれるＣｅの質量（ＣｅＯ２換算）を求める。そして、得られたＣｅＯ２の質量を基材の上流側部分の体積で除することにより、基材の上流側部分における単位体積当たりのＣｅの含有量（ＣｅＯ２換算）を把握することができる。
【００３４】
上流側触媒層２０は、上述したＣｅ含有酸化物以外の酸化物（以下、非Ｃｅ含有酸化物ともいう。）を含有していてもよい。かかる非Ｃｅ含有酸化物としては、多孔質であって、かつ、耐熱性に優れた金属酸化物が好ましく用いられる。例えば、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ジルコニア：ＺｒＯ２）、酸化ケイ素（シリカ：ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（マグネシア：ＭｇＯ）、酸化チタン（チタニア：ＴｉＯ２）等の金属酸化物、若しくはこれらの固溶体が挙げられる。これらの二種以上を併用してもよい。中でもＡｌ２Ｏ３の使用が好ましい。Ａｌ２Ｏ３は、Ｃｅ含有酸化物に比べて比表面積が大きく、かつ耐久性（特に耐熱性）が高い。そのため、触媒全体としての熱安定性が向上する。Ａｌ２Ｏ３とＣｅ含有酸化物とは、質量混合比（Ａｌ２Ｏ３：Ｃｅ含有酸化物）が８０：２０〜２０：８０（好ましくは４５：５５〜３０：７０）の範囲内で混合することが好ましい。かかる構成によると、Ａｌ２Ｏ３とＣｅ含有酸化物との比率が適切なバランスにあるので、Ａｌ２Ｏ３とＣｅ含有酸化物とを混合することによる効果（例えば、Ａｌ２Ｏ３が持つ大きな比表面積及び高い耐久性と、Ｃｅ含有酸化物が持つ酸素吸蔵放出能を合わせ持つことができる効果）をより良く発揮することができる。
【００３５】
上流側触媒層２０には、副成分として他の材料（典型的には無機酸化物）が添加されていてもよい。該上流側触媒層に添加し得る物質としては、例えば、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）等の希土類元素、カルシウムなどのアルカリ土類元素、その他遷移金属元素などが挙げられる。上記の中でも、ランタン、ネオジム等の希土類元素は、触媒機能を阻害せずに高温における比表面積を向上できるため、安定化剤として好適に用いられる。また、これら副成分の含有割合は、非Ｃｅ含有酸化物１００質量部に対して２０質量部以下（好ましくは１０質量部以下）に設定することが好ましい。
【００３６】
ここに開示される上流側触媒層２０は、上述したＣｅ含有酸化物および非Ｃｅ含有酸化物の少なくとも一方（例えば両方）からなる担体に、貴金属としてのロジウム（Ｒｈ）が担持されている。Ｒｈを上流側触媒層２０に含有させることによって、排ガス中の有害物質を良好に浄化することができる。また、Ｒｈは、Ｐｄに比べて耐久性（特に耐熱性）が高いため、Ｒｈを上流側触媒層２０に配置することで、触媒全体としての熱安定性が向上する。Ｒｈの担持量は特に制限されないが、上流側触媒層２０に含まれる担体１００質量部に対して０．１質量部〜１０質量部の範囲（例えば０．１質量部〜３質量部、好ましくは０．１質量部〜１質量部、例えば０．３質量部〜１質量部）とすることが適当である。これより少ないと十分な触媒活性が得られず、これより多く担持させても効果が飽和するとともにコスト面で不利である。上流側触媒層２０の担体（Ｃｅ含有酸化物および／または非Ｃｅ含有酸化物）にＲｈを担持させる方法としては特に制限されない。例えば、担体の粉末を、ロジウム塩（例えば硝酸塩）やロジウム錯体（例えば、テトラアンミン錯体）を含有する水溶液に含浸させた後、乾燥させ、焼成することにより調製することができる。
【００３７】
ここに開示される上流側触媒層２０は、Ｒｈの性能を損なわない程度に他の貴金属触媒を含んでいてもよい。Ｒｈ以外の貴金属触媒として、例えば、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）等を用いることができる。
【００３８】
上流側触媒層２０の成形量としては、基材１０の上流側部分１０Ａにおける単位体積当たりの上流側触媒層２０の質量（すなわち、上流側触媒層２０の全質量を基材１０の長さＬａおよび厚みＤａ部分の体積で除した値、以下、単に「Ｍus」と表記することがある。）が概ね５０ｇ／Ｌ以上であることが適当である。このことによって、使用時に触媒が高温に晒されても性能が劣化しにくい上流側触媒層２０とすることができる。耐久性等の観点から、上流側触媒層２０の質量Ｍusは、好ましくは６０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは７０ｇ／Ｌ以上である。上流側触媒層２０の質量Ｍusの上限は特に限定されないが、概ね１００ｇ／Ｌ以下にすることが適当である。このようにすれば、触媒の浄化性能をより低い温度で発現させることができる。低温活性の観点から、Ｍusは、好ましくは９５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは９０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは８５ｇ／Ｌ以下である。耐久性と低温活性とを両立させる観点から、Ｍusが５０ｇ／Ｌ以上１００ｇ／Ｌ以下の上流側触媒層２０が好ましく、６５ｇ／Ｌ以上９０ｇ／Ｌ以下のものが特に好ましい。例えば、Ｍusが７５ｇ／Ｌ以上８５ｇ／Ｌ以下の上流側触媒層２０であってもよい。
【００３９】
＜下流側触媒層３０＞
下流側触媒層３０は、該基材１０の排ガス出口側の端部１０ｂを含む排ガス流通方向における下流側部分１０Ｂに配置されている。この実施形態では、下流側触媒層３０は、基材１０の排ガス出口側の端部１０ｂから上流側に向かって基材１０の長さＬの７０％に当たる部分（すなわちＬｂ＝０．７Ｌ）に形成されている。また、下流側触媒層３０は、隔壁１６の厚み方向において、出側セル１４に接し、かつ入側セル１２に接しないように、隔壁１６の内部で偏在している。この実施形態では、下流側触媒層３０は、隔壁１６の厚み方向において、上流側触媒層２０と重ならないように形成されている。具体的には、下流側触媒層３０は、出側セル１４に接する隔壁１６の表面から入側セル１２側に向かって隔壁１６の厚さＤの６０％に当たる部分（すなわちＤｂ＝０．６Ｄ）に形成されている。
【００４０】
下流側触媒層３０は、セリウム（Ｃｅ）を含むＣｅ含有酸化物を含有する。Ｃｅ含有酸化物としては、前述の上流側触媒層２０について説明したＣｅ含有酸化物と同様のものを用いることができる。中でも、セリア−ジルコニア複合酸化物（ＣｅＯ２−ＺｒＯ２複合酸化物）の使用が好ましい。Ｃｅ含有酸化物がセリア−ジルコニア複合酸化物の場合、セリア−ジルコニア複合酸化物におけるＣｅＯ２とＺｒＯ２との混合割合は、ＣｅＯ２：ＺｒＯ２＝５：９５〜８０：２０、好ましくは３０：７０〜７０：３０、より好ましくは４０：６０〜６０：４０であり得る。ＣｅＯ２の混合割合が上記範囲内であると、Ｐｄを含む下流側触媒層３０において高い触媒活性とＯＳＣ（酸素吸蔵放出能）を実現することができる。
【００４１】
基材１０の下流側部分１０Ｂにおける単位体積当たりのＣｅの含有量（すなわち、下流側触媒層３０に含まれるＣｅの全質量を基材１０の長さＬｂおよび厚みＤｂ部分の体積で除した値、以下、単に「ＣＯＮds」と表記することがある。）は、１５ｇ／Ｌ以上３５ｇ／Ｌ以下である。このことによって、Ｐｄを含む下流側触媒層３０において高い低温活性とＯＳＣ性能とを実現することができる。低温活性およびＯＳＣ性能の観点から、ＣＯＮdsは、好ましくは１８ｇ／Ｌ以上３２ｇ／Ｌ以下、より好ましくは２０ｇ／Ｌ以上３０ｇ／Ｌ以下である。ここに開示される技術は、下流側部分１０Ｂにおける単位体積当たりのＣｅの含有量が２２ｇ／Ｌ以上２８ｇ／Ｌ以下の態様で好ましく実施され得る。なお、基材１０の下側部分１０Ｂにおける単位体積当たりのＣｅの含有量は、前述した基材全体の単位体積当たりのＣｅの含有量と同様に、ＸＲＦ分析と基材の下流側部分（下流側触媒層がコートされている部分）の質量測定を行うことで把握することができる。すなわち、下流側触媒層がコートされた基材の下流側部分の質量と下流側触媒層をコートする前の基材の下流側部分の質量との差分から下流側触媒層の質量を算出し、下流側触媒層がコートされた基材の下流側部分を粉砕した後、蛍光Ｘ線分析装置を用いて、該粉砕物中のＣｅ濃度を測定し、得られたＣｅ濃度と下流側触媒層の質量とから下流側触媒層に含まれるＣｅの質量（ＣｅＯ２換算）を求める。そして、得られたＣｅＯ２の質量を基材の下流側部分の体積で除することにより、基材の下流側部分における単位体積当たりのＣｅの含有量（ＣｅＯ２換算）を把握することができる。
【００４２】
下流側触媒層３０および上流側触媒層２０の双方にＣｅ含有酸化物を含有させることによる効果をより良く発揮させる観点から、上流側部分１０Ａにおける単位体積当たりのＣｅの含有量ＣＯＮusに対する下流側部分１０Ｂにおける単位体積当たりのＣｅの含有量ＣＯＮdsの比（ＣＯＮds／ＣＯＮus）は、概ね０．７５以上にすることが適当であり、好ましくは１以上、より好ましくは１．５以上である。上記比（ＣＯＮds／ＣＯＮus）の上限は特に限定されないが、概ね７以下にすることが適当であり、好ましくは５以下、より好ましくは３以下（例えば２以下）である。このような質量比となるように下流側触媒層３０および上流側触媒層２０の双方にＣｅ含有酸化物を含ませることで、ＯＳＣ性能および低温活性を効果的に高めることができる。
【００４３】
下流側触媒層３０は、上述したＣｅ含有酸化物以外の酸化物（以下、非Ｃｅ含有酸化物ともいう。）を含有していてもよい。かかる非Ｃｅ含有酸化物としては、前述の上流側触媒層２０について説明した非Ｃｅ含有酸化物と同様のものを用いることができる。中でもＡｌ２Ｏ３の使用が好ましい。Ａｌ２Ｏ３とＣｅ含有酸化物とは、質量混合比（Ａｌ２Ｏ３：Ｃｅ含有酸化物）が８０：２０〜２０：８０（好ましくは４５：５５〜３０：７０）の範囲内で混合することが好ましい。かかる構成によると、Ａｌ２Ｏ３とＣｅ含有酸化物との比率が適切なバランスにあるので、Ａｌ２Ｏ３とＣｅ含有酸化物とを混合することによる効果（例えば、Ａｌ２Ｏ３が持つ大きな比表面積及び高い耐久性と、Ｃｅ含有酸化物が持つ酸素吸蔵放出能を合わせ持つことができる効果）をより良く発揮することができる。
【００４４】
下流側触媒層３０には、副成分として他の材料（典型的には無機酸化物）が添加されていてもよい。該下流側触媒層に添加し得る物質としては、例えば、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）等の希土類元素、カルシウムなどのアルカリ土類元素、その他遷移金属元素などが挙げられる。上記の中でも、ランタン、イットリウム等の希土類元素は、触媒機能を阻害せずに高温における比表面積を向上できるため、安定化剤として好適に用いられる。また、これら副成分の含有割合は、非Ｃｅ含有酸化物１００質量部に対して２０質量部以下（好ましくは１０質量部以下）に設定することが好ましい。
【００４５】
ここに開示される下流側触媒層３０は、上述したＣｅ含有酸化物および非Ｃｅ含有酸化物の少なくとも一方（例えば両方）からなる担体に、貴金属としてのパラジウム（Ｐｄ）が担持されている。Ｐｄを下流側触媒層３０に含有させることによって、排ガス中の有害物質を良好に浄化することができる。Ｐｄの担持量は特に制限されないが、下流側触媒層３０に含まれる担体１００質量部に対して０．１質量部〜１０質量部の範囲（例えば０．５質量部〜５質量部、好ましくは１質量部〜３質量部）とすることが適当である。これより少ないと十分な触媒活性が得られず、これより多く担持させても効果が飽和するとともにコスト面で不利である。下流側触媒層３０の担体（Ｃｅ含有酸化物および／または非Ｃｅ含有酸化物）にＰｄを担持させる方法としては特に制限されない。例えば、担体の粉末を、パラジウム塩（例えば硝酸塩）やパラジウム錯体（例えば、テトラアンミン錯体）を含有する水溶液に含浸させた後、乾燥させ、焼成することにより調製することができる。
【００４６】
ここに開示される下流側触媒層３０は、Ｐｄの性能を損なわない程度に他の貴金属触媒を含んでいてもよい。Ｐｄ以外の貴金属触媒として、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）等を用いることができる。
【００４７】
下流側触媒層３０の成形量としては、基材１０の下流側部分１０Ｂにおける単位体積当たりの下流側触媒層３０の質量（すなわち、下流側触媒層３０の全質量を基材１０の長さＬｂおよび厚みＤｂ部分の体積で除した値、以下、単に「Ｍds」と表記することがある。）が概ね１００ｇ／Ｌ以上である。このことによって、触媒全体として高いＯＳＣ性能を発揮させることができる。ＯＳＣ性能の観点から、Ｍdsは、好ましくは１１０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは１１５ｇ／Ｌ以上である。下流側触媒層３０の質量Ｍdsの上限は特に限定されないが、下流側触媒層３０の剥離を抑制する等の観点から、Ｍdsは、概ね１５０ｇ／Ｌ以下にすることが適当であり、好ましくは１４５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１４０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１３５ｇ／Ｌ以下である。ＯＳＣ性能と剥離性とを両立させる観点から、Ｍdsが１００ｇ／Ｌ以上１５０ｇ／Ｌ以下の下流側触媒層３０が好ましく、１１０ｇ／Ｌ以上１３０ｇ／Ｌ以下のものが特に好ましい。例えば、Ｍdsが１１５ｇ／Ｌ以上１２５ｇ／Ｌ以下の下流側触媒層３０であってもよい。
【００４８】
好ましい一態様では、基材１０の上流側部分１０Ａにおける単位体積当たりの上流側触媒層２０の質量Ｍusに対する下流側部分１０Ｂにおける単位体積当たりの下流側触媒層３０の質量Ｍdsの比（Ｍds／Ｍus）が、概ね１以上である。上記比（Ｍds／Ｍus）は、好ましくは１．１以上、より好ましくは１．２以上、さらに好ましくは１．４以上である。上記比（Ｍds／Ｍus）の上限は特に限定されないが、概ね５以下にすることが適当であり、好ましくは４以下、より好ましくは３以下である。このような質量比となるように下流側触媒層３０および上流側触媒層２０を成形することで、ライトオフ性能をより効果的に高めることができる。
【００４９】
＜触媒層の形成方法＞
触媒層４０は、上流側触媒層２０と下流側触媒層３０とで異なるスラリーを基に形成するとよい。例えば、上流側触媒層２０を形成するための上流側触媒層形成用スラリーと、下流側触媒層３０を形成するための下流側触媒層形成用スラリーとを用意する。上流側触媒層形成用スラリーには、ＲｈとＣｅ含有酸化物と必要に応じて他の上流側触媒層構成成分が含まれる。下流側触媒層形成用スラリーには、ＰｄとＣｅ含有酸化物と必要に応じて他の下流側触媒層構成成分が含まれる。上流側触媒層形成用スラリーを基材の一端（排ガス入口側の端部となる部分）に塗工し、該一端から他端（基材の排ガス出口側の端部となる部分）側に向かって基材の長さの７０％までに当たる部分にスラリーがコートされ、かつ、隔壁の表面から該隔壁の厚さの４０％までの領域にスラリーがコートされるように、基材の他端からスラリーを吸引する。また、下流側触媒層形成用スラリーを基材の他端（排ガス出口側の端部となる部分）に塗工し、該他端から一端（基材の排ガス入口側の端部となる部分）側に向かって基材の長さの７０％までに当たる部分にスラリーがコートされ、かつ、隔壁の表面から該隔壁の厚さの６０％までの領域にスラリーがコートされるように、基材の一端からスラリーを吸引する。このように、吸引によって隔壁の細孔内にスラリーを効率よく流入させることができる。スラリーを隔壁１６の細孔内に流入したら、次いで所定の温度で乾燥・焼成する。これにより、隔壁１６の細孔の壁表面に触媒層４０が保持される。以上のようにして、隔壁１６の細孔の壁表面に触媒層４０が形成されたフィルタ触媒を得ることができる。
【００５０】
触媒層４０をコートにより形成するプロセスにおいて、隔壁１６の内部にスラリーを適当に密着させるため、スラリーにはバインダーを含有させてもよい。バインダーとしては、例えばアルミナゾル、シリカゾル等の使用が好ましい。スラリーの粘度は、該スラリーが基材１０の隔壁１６内へ容易に流入し得るように適宜調整するとよい。また、流入したスラリーが基材１０の隔壁１６の内部に適切に留まるように、基材１０の容積や上流側触媒層２０のコート量に応じてスラリーの流入量を適宜調整するとよい。上記スラリー中の粒子（典型的には貴金属を担持した担体粉末）の平均粒子径は特に限定されないが、概ね０．００１μｍ〜１０μｍ（好ましくは０．０１μｍ〜５μｍ）とすることができる。このようなスラリー中の粒子の平均粒子径の範囲内であると、隔壁１６の内部細孔にスラリーを効率よく流入させることができる。そのため、触媒層４０をより安定して形成することができる。なお、スラリー中の粒子の平均粒子径（メジアン値：Ｄ５０径）はレーザ回折・散乱法に基づいて把握することができる。
【００５１】
このパティキュレートフィルタ１００は、図３に示すように、基材１０の入側セル１２から排ガスが流入する。入側セル１２から流入した排ガスは、多孔質の隔壁１６を通過して出側セル１４に到達する。図３においては、入側セル１２から流入した排ガスが隔壁１６を通過して出側セル１４に到達するルートを矢印で示している。このとき、隔壁１６は多孔質構造を有しているので、排ガスがこの隔壁１６を通過する間に、ＰＭが隔壁１６の表面や隔壁１６の内部の細孔内に捕集される。また、隔壁１６の内部には、上流側触媒層２０および下流側触媒層３０が設けられているので、排ガスが隔壁１６の内部および表面を通過する間に、排ガス中の有害成分が浄化される。隔壁１６を通過して出側セル１４に到達した排ガスは、排ガス出口側の開口からフィルタ１００の外部へと排出される。
【００５２】
かかるパティキュレートフィルタ１００によると、基材１０全体の単位体積当たりの触媒層４０の質量が１０５ｇ／Ｌ〜２１０ｇ／Ｌであり、基材１０の上流側部分１０Ａにおける単位体積当たりの上流側触媒層２０の質量が５０ｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌであり、基材１０の下流側部分１０Ｂにおける単位体積当たりの下流側触媒層３０の質量が１００ｇ／Ｌ〜１５０ｇ／Ｌであり、基材１０全体の単位体積当たりのＣｅの含有量がＣｅＯ２換算で１４ｇ／Ｌ〜３５ｇ／Ｌであり、基材１０の上流側部分１０Ａにおける単位体積当たりのＣｅの含有量がＣｅＯ２換算で５ｇ／Ｌ〜２０ｇ／Ｌである。そのため、高温に晒された場合でも触媒の劣化が抑制され、エンジン始動直後の低温状態において良好なＨＣ浄化性能を発揮することができる。また、上流側触媒層２０および下流側触媒層３０の双方が隔壁１６の内部（内部細孔の壁表面）に配置されているので、該触媒層２０、３０を隔壁１６の表面（外部）に形成した場合に比べて、排ガスとの接触性が向上する。これにより、排ガス中の有害成分をより効率よく浄化することができる。したがって、本構成によれば、触媒の浄化効率が従来に比して高く、ＨＣ浄化性能がより低い温度で発現するライトオフ性能に優れた最適なフィルタ触媒（排ガス浄化用触媒）を提供することができる。かかるフィルタ触媒は、上述のように高温に晒されても性能が劣化しにくく、ライトオフ性能に優れるため、エンジンの直下に配置されるスタートアップ触媒として特に有用である。
【００５３】
なお、本明細書において、「触媒層が隔壁の内部に配置されている」とは、触媒層が隔壁の外部（典型的には表面）ではなく、隔壁の内部に主として存在することをいう。より具体的には、例えば上流触媒層の隔壁の断面を電子顕微鏡で観察し、排ガス入口側の端部から下流側に向かって基材の長さＬの１／１０の長さ（０．１Ｌ）の範囲におけるコート量全体を１００％とする。このとき、隔壁の内部に存在するコート量分が、典型的には８０％以上、例えば８５％以上、好ましくは９０％以上、さらには９９％以上、特には実質的に１００％であることをいう。したがって、例えば隔壁の表面に触媒層を配置しようとした際に触媒層の一部が意図せずに隔壁の内部へ浸透するような場合とは明確に区別されるものである。
【００５４】
上述した実施形態では、上流側触媒層２０は、基材１０の排ガス入口側の端部１０ａから下流側に向かって基材１０の長さＬの７０％に当たる部分（すなわちＬａ＝０．７Ｌ）に形成され、かつ、下流側触媒層３０は、基材１０の排ガス出口側の端部１０ｂから上流側に向かって基材１０の長さＬの７０％に当たる部分（すなわちＬｂ＝０．７Ｌ）に形成されていたが、これに限定されない。例えば、上流側触媒層２０は、基材１０の排ガス入口側の端部１０ａから下流側に向かって基材１０の長さＬの少なくとも４０％かつ多くとも８０％に当たる部分（すなわちＬａ＝０．４Ｌ〜０．８Ｌ）に形成されていてもよい。また、下流側触媒層３０は、基材１０の排ガス出口側の端部１０ｂから排ガス入口側に向かって基材１０の長さＬの少なくとも４０％かつ多くとも８０％に当たる部分（すなわちＬｂ＝０．４Ｌ〜０．８Ｌ）に形成されていてもよい。このような上流側触媒層２０および下流側触媒層３０の長さの範囲内であると、ライトオフ性能向上効果がより好適に発揮され得る。
【００５５】
また、上述した実施形態では、上流側触媒層２０は、基材１０の排ガス入口側の端部１０ａから排ガス出口側に向かって基材１０の長さＬの３０％に当たる部分に、基材１０の長さ方向において下流側触媒層３０と重ならない上流側単独層２２を有していた。上流側単独層２２の長さはこれに限定されない。例えば、上流側単独層２２は、基材１０の排ガス入口側の端部１０ａから排ガス出口側に向かって基材１０の長さＬの少なくとも２０％かつ多くとも５０％に当たる部分に形成されていてもよい。かかる上流側単独層２２は、ライトオフ性能の向上に効果的に寄与し得る。
【００５６】
また、上述した実施形態では、上流側触媒層２０は、入側セル１２に接する隔壁１６の表面から出側セル１４側に向かって隔壁１６の厚さＤの４０％に当たる部分（すなわちＤａ＝０．４Ｄ）に形成され、下流側触媒層３０は、出側セル１４に接する隔壁１６の表面から入側セル１２側に向かって隔壁１６の厚さＤの６０％に当たる部分（すなわちＤｂ＝０．６Ｄ）に形成されていたが、これに限定されない。例えば、上流側触媒層２０は、入側セル１２に接し、かつ、出側セル１４に接するように、隔壁１６の厚み方向の全域に形成されていてもよい。また、上流側触媒層２０は、入側セル１２に接する隔壁１６の表面から出側セル１４側に向かって隔壁１６の厚さＤの少なくとも２０％かつ多くとも８０％に当たる部分（すなわちＤａ＝０．２Ｄ〜０．８Ｄ）に形成されていてもよい。また、下流側触媒層３０は、出側セル１４に接し、かつ、入側セル１２に接するように、隔壁１６の厚み方向の全域に形成されていてもよい。また、下流側触媒層３０は、出側セル１４に接する隔壁１６の表面から入側セル１２側に向かって隔壁１６の厚さＤの少なくとも４０％かつ多くとも１００％（例えば８０％）に当たる部分（すなわちＤａ＝０．４Ｄ〜１Ｄ、例えば０．４Ｄ〜０．８Ｄ）に形成されていてもよい。このような上流側触媒層２０および下流側触媒層３０の厚みの範囲内であると、ライトオフ性能向上効果がより好適に発揮され得る。
【００５７】
以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。
【００５８】
＜試験例１＞
上流側触媒層にＲｈおよびＣｅ含有酸化物を配置しかつ下流側触媒層にＰｄおよびＣｅ含有酸化物を配置した排ガス浄化用触媒を作製した。具体的には、上流側触媒層形成用の担体としてのアルミナを用意し、貴金属触媒溶液として硝酸Ｒｈ溶液に含浸させた後、蒸発乾固してＲｈを０．３質量％担持したＲｈ／アルミナ担体粉末を調製した。このＲｈ／アルミナ担体粉末と、Ｃｅ含有酸化物としてのセリア−ジルコニア複合酸化物とイオン交換水とを混合してスラリーＡを調製した。次いで、このスラリーＡを用いて、コージェライト基材（図３に示すウォールフロー型基材：直径１０３ｍｍ、全長１００ｍｍ）の排ガス入口側の端部から下流側に向かって基材の長さＬの所定範囲に当たる部分、かつ、入側セル１２に接する隔壁１６の表面から出側セル１４側に向かって隔壁１６の厚さの４０％に当たる部分に吸引コートを施し、乾燥および焼成することにより、隔壁１６の内部に上流側触媒層２０を形成した。
【００５９】
次に、下流側触媒層形成用の担体およびＣｅ含有酸化物としてのセリア−ジルコニア複合酸化物を用意し、貴金属触媒溶液として硝酸Ｐｄ溶液に含浸させた後、蒸発乾固してＰｄを３質量％担持したＰｄ／セリア−ジルコニア複合酸化物担体粉末を調製した。このＰｄ／セリア−ジルコニア複合酸化物担体粉末と、アルミナと、イオン交換水とを混合してスラリーＢを調製した。このスラリーＢを用いて、上記基材の排ガス出口側の端部から上流側に向かって基材の長さＬの所定範囲に当たる部分、かつ、出側セル１４に接する隔壁１６の表面から入側セル１２側に向かって隔壁１６の厚さの６０％に当たる部分に吸引コートを施し、乾燥および焼成することにより、隔壁１６の内部に下流側触媒層３０を形成した。以上のようにして、上流側触媒層２０と下流側触媒層３０とを備えた例１〜２１に係る排ガス浄化用触媒を得た。
【００６０】
例１〜２１では、基材全体の単位体積当たりの触媒層の質量（以下、「トータルコート量」と表記する。）、基材の上流側部分における単位体積当たりの上流側触媒層の質量（以下、「Ｆｒコート量‐ｚｏｎｅ」と表記する。）、基材の下流側部分における単位体積当たりの下流側触媒層の質量（以下、「Ｒｒコート量‐ｚｏｎｅ」と表記する。）、基材全体の単位体積当たりのＣｅＯ２の含有量（以下、「トータルＣｅＯ２量」と表記する。）、基材の上流側部分における単位体積当たりのＣｅＯ２の含有量（以下、「ＦｒＣｅＯ２量‐ｚｏｎｅ」と表記する。）、基材の下流側部分における単位体積当たりのＣｅＯ２の含有量（以下、「ＲｒＣｅＯ２量‐ｚｏｎｅ」と表記する。）、基材の全長を１００％としたときの上流側触媒層の長さ（以下、「Ｆｒコート幅」と表記する。）、下流側触媒層の長さ（以下、「Ｒｒコート幅」と表記する。）、上流側単独層の長さ（以下、「Ｆｒ単独層の幅」と表記する。）が異なる。各例に係る排ガス浄化用触媒について、トータルコート量、Ｆｒコート量‐ｚｏｎｅ、Ｒｒコート量‐ｚｏｎｅ、トータルＣｅＯ２量、ＦｒＣｅＯ２量‐ｚｏｎｅ、ＲｒＣｅＯ２量‐ｚｏｎｅ、Ｆｒコート幅、Ｒｒコート幅およびＦｒ単独層の幅を表１に纏めて示す。
【００６１】
【表１】
2018051442.tif 000003
【００６２】
＜耐久試験＞
各例に係る排ガス浄化用触媒を触媒コンバータにセットし、ガソリンエンジンの排気系の上流側に取り付けた。そして、触媒入り側温度９５０℃で１００時間排ガスに晒す耐久試験を行った。排ガスは、ストイキ（Ａ／Ｆ＝１４．６）と燃料カットを周期的に繰り返すモードでエンジン運転を行ったときに排出される水準とした。
【００６３】
＜浄化性能評価＞
上記耐久試験後、各例に係る排ガス浄化用触媒をエンジンベンチにてガソリンエンジンの排気管に装着し、触媒入りガス温度を１５０℃から毎分５０℃／ｍｉｎで上昇させ、昇温時（ライトオフ）のＨＣガスの浄化率を測定し、５０％浄化温度（Ｔ５０）を測定した。ここで５０％浄化温度とは、排ガスに含まれるＨＣガスの浄化率が５０％に達したときの触媒入りガス温度である。かかる試験は触媒のライトオフ性能を示す指標となり得る。すなわち、５０％浄化温度が低いほど触媒のＨＣ浄化性能がより低い温度で発現し、ライトオフ性能が良好であると云える。結果を表１の「ライトオフＨＣ Ｔ５０」欄に示す。
【００６４】
表１に示すように、トータルコート量を１０５ｇ／Ｌ〜２１０ｇ／Ｌとし、Ｆｒコート量‐ｚｏｎｅを５０ｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌとし、Ｒｒコート量‐ｚｏｎｅを１００ｇ／Ｌ〜１５０ｇ／Ｌとし、トータルＣｅＯ２量を１４ｇ／Ｌ〜３５ｇ／Ｌとし、ＦｒＣｅＯ２量‐ｚｏｎｅを５ｇ／Ｌ〜２０ｇ／Ｌとした例１、３、８〜１８の触媒は、５０％浄化温度が３１０℃を下回り、ＨＣライトオフ性能が良好であった。また、例１、８〜１１の比較から、特にＦｒコート幅を４０％〜８０％にすることによって、３００℃以下という極めて低い５０％浄化温度を達成できた（例１、８、１０）。また、例１、１２〜１５の比較から、特にＲｒコート幅を４０％〜８０％にすることによって、３００℃以下という極めて低い５０％浄化温度を達成できた（例１、１２、１４）。さらに、例１、１６〜１８の比較から、特にＦｒ単独層の幅を２０％〜５０％にすることによって、２９５℃以下という極めて低い５０％浄化温度を達成できた（例１、１６、１７）。この結果から、基材全体の単位体積当たりの触媒層の質量を１０５ｇ／Ｌ〜２１０ｇ／Ｌとし、基材の上流側部分における単位体積当たりの上流側触媒層の質量を５０ｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌとし、基材の下流側部分における単位体積当たりの下流側触媒層の質量を１００ｇ／Ｌ〜１５０ｇ／Ｌとし、基材全体の単位体積当たりのＣｅの含有量をＣｅＯ２換算で１４ｇ／Ｌ〜３５ｇ／Ｌとし、基材の上流側部分における単位体積当たりのＣｅの含有量をＣｅＯ２換算で５ｇ／Ｌ〜２０ｇ／Ｌとすることにより、ＨＣライトオフ性能がより良く向上した、最適な排ガス浄化用触媒を実現し得ることが確認できた。
【００６５】
以上、排ガス浄化用触媒１について種々の改変例を例示したが、排ガス浄化用触媒１の構造は、上述した何れの実施形態にも限定されない。
【００６６】
また、排ガス浄化用触媒１の各部材、部位の形状や構造についても変更してもよい。図１に示した例では、フィルタ部の上流側に触媒部を設けているが、触媒部は省略しても構わない。この排ガス浄化用触媒１は、例えば、ガソリンエンジンなど、排気温度が比較的高い排ガス中の有害成分を浄化する装置として特に好適である。ただし、本発明に係る排ガス浄化用触媒１は、ガソリンエンジンの排ガス中の有害成分を浄化する用途に限らず、他のエンジン（例えばディーゼルエンジン）から排出された排ガス中の有害成分を浄化する種々の用途にて用いることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１      排ガス浄化用触媒
１０    基材
１０Ａ  上流側部分
１０Ｂ  下流側部分
１２    入側セル
１４    出側セル
１６    隔壁
２０    上流側触媒層
２２    上流側単独層
３０    下流側触媒層
４０    触媒層
１００  フィルタ
【図１】
2018051442.tif 000004
【図２】
2018051442.tif 000005
【図３】
2018051442.tif 000006