(57)【要約】  本発明は、窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素、及び硫黄反応のための、白金族金属を含まない又は実質的に含まない触媒系に関する。本発明の触媒系は基材とウォッシュコートとを含む。ウォッシュコートは、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む少なくとも１種の酸化物固体を含む。触媒系はオーバーコートを任意選択的に有してもよく、おーばーこーとは、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む少なくとも１種の酸化物固体を含む。触媒は、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、又はこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。
2011525856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物固体を含むウォッシュコートと、
を含み、白金族金属を実質的に含まない触媒系。
【請求項２】
担体材料酸化物が、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１に記載の触媒系。
【請求項３】
触媒が、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１に記載の触媒系。
【請求項４】
触媒が、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項２に記載の触媒系。
【請求項５】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項２に記載の触媒系。
【請求項６】
酸素貯蔵材料が、
（ａ）セリアと、ジルコニアとの混合物、
（ｂ）セリアと、ジルコニアと、ランタンとの混合物、
並びに（ｃ）セリアと、ジルコニアと、ネオジムと、プラセオジムとの混合物、
からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項５に記載の触媒系。
【請求項７】
少なくとも１種の酸化物固体を含むオーバーコートをさらに含み、
オーバーコートの酸化物固体は、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１に記載の触媒系。
【請求項８】
担体材料酸化物が、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項７に記載の触媒系。
【請求項９】
触媒が、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項７に記載の触媒系。
【請求項１０】
触媒が、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項８に記載の触媒系。
【請求項１１】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項８に記載の触媒系。
【請求項１２】
触媒系が、白金族金属を全く含まない請求項１に記載の触媒系。
【請求項１３】
基材と、
担体材料酸化物、セラミック、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含むウォッシュコートと、
ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む触媒を含むオーバーコートと、
を含み、白金族金属を実質的に含まない触媒系。
【請求項１４】
ペロブスカイト、スピネル、酸素貯蔵材料、アルミナ、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数をさらに含む、請求項１３に記載の触媒系。
【請求項１５】
スピネル、酸素貯蔵材料、アルミナ、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数をさらに含む、請求項１４に記載の触媒系。
【請求項１６】
スピネル、酸素貯蔵材料、アルミナ、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数をさらに含む、請求項１５に記載の触媒系。
【請求項１７】
（ａ）スピネル及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料、
並びに（ｂ）アルミナ及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料
からなる群から選択される１つ又は複数をさらに含む請求項１５又は１６に記載の触媒系。
【請求項１８】
触媒が、少なくとも１種の遷移金属及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含み、
遷移金属が、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、銀、及びタングステンからなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項１９】
担体材料酸化物が、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１８に記載の触媒系。
【請求項２０】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１９に記載の触媒系。
【請求項２１】
触媒が、銅及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項２２】
触媒が、５質量％〜５０質量％である請求項２１に記載の触媒系。
【請求項２３】
コーディエライトを含む基材と、
銅、マグネシウムアルミニウム酸化物を含むスピネル、並びに少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含み、当該酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、及びランタンからなる群から選択される１つ又は複数を含むウォッシュコートと、
銅、マグネシウムアルミニウム酸化物を含むスピネル、並びに少なくとも１種の酸素貯蔵材料とを含み、当該酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、ネオジム、及びプラセオジムとからなる群から選択される１つ又は複数を含むオーバーコートと、
を含み、白金族金属を実質的に含まない触媒系。
【請求項２４】
オーバーコートにおける酸化アルミニウムと酸素貯蔵材料との質量比が、７５：２５である請求項２３に記載の触媒系。
【請求項２５】
オーバーコート中の銅が５〜５０質量％である請求項２３に記載の触媒系。
【請求項２６】
オーバーコート中の銅が１０〜１６質量％である請求項２５に記載の触媒系。
【請求項２７】
白金族金属を全く含まない請求項２３に記載の触媒系。
【請求項２８】
コーディエライトを含む基材と、
ランタンアルミニウム酸化物及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含むウォッシュコートと、
酸化銅、ランタンアルミニウム酸化物、及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含むオーバーコートと、
を含み白金族金属を実質的に含まない触媒系。
【請求項２９】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項２８に記載の触媒系。
【請求項３０】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ネオジム、プラセオジム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項２８に記載の触媒系。
【請求項３１】
オーバーコートにおけるランタンアルミニウム酸化物と酸素貯蔵材料との質量比が、７５：２５である請求項２８に記載の触媒系。
【請求項３２】
銅が５〜５０質量％存在する請求項２８に記載の触媒系。
【請求項３３】
オーバーコートにおける酸化アルミニウムと酸素貯蔵材料との質量比が、７５：２５である請求項２８に記載の触媒系。
【請求項３４】
触媒系が白金族金属を全く含まない請求項２８に記載の触媒系。
【請求項３５】
基材と、
スズアルミニウム酸化物、銅、セリウム、ジルコニウム、ランタン、並びに少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含み、当該酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、ネオジム、及びプラセオジムの混合物を含むウォッシュコートと、
アルミニウム、銅、及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含むオーバーコートと、
を含み、白金族金属を実質的に含まない触媒系。
【請求項３６】
オーバーコートの酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項３５に記載の触媒系。
【請求項３７】
酸化アルミニウムと酸素貯蔵材料とが、ウォッシュコート中に２５：７５〜７５：２５の質量比で存在する請求項３５に記載の触媒系。
【請求項３８】
酸化アルミニウムと酸素貯蔵材料とが、ウォッシュコート中に６０：４０の質量比で存在する請求項３５に記載の触媒系。
【請求項３９】
アルミニウムと少なくとも１種の酸素貯蔵材料とが、オーバーコート中に６０：４０の質量比で存在する請求項３５に記載の触媒系。
【請求項４０】
オーバーコート中に存在する銅が５〜２０質量％である請求項３５に記載の触媒系。
【請求項４１】
白金族金属を全く含まない請求項３５に記載の触媒系。
【請求項４２】
基材と、
銅、スズアルミニウム酸化物、及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含むウォッシュコートと、
を含み、白金族金属を実質的に含まない触媒系。
【請求項４３】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、ネオジム、及びプラセオジム、並びにこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項４２に記載の触媒系。
【請求項４４】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、及びランタンの混合物を含む請求項４３に記載の触媒系。
【請求項４５】
セリウムとジルコニウムとランタンとが、ウォッシュコート中に６０：３０：１０の質量比で存在する請求項４４に記載の触媒系。
【請求項４６】
ウォッシュコートが少なくとも１種の遷移金属をさらに含む請求項４２に記載の触媒系。
【請求項４７】
ウォッシュコート中に存在する銅が５〜３０質量％である請求項４２に記載の触媒系。
【請求項４８】
白金族金属を全く含まない請求項４２に記載の触媒系。
【請求項４９】
基材と、
酸化アルミニウム、銅、並びに少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含み、当該酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、及びランタンの混合物を含むウォッシュコートと、
を含み、白金族金属を実質的に含まない触媒系。
【請求項５０】
酸化アルミニウムと酸素貯蔵材料とが、ウォッシュコート中に６０：４０の質量比で存在する請求項４９に記載の触媒系。
【請求項５１】
ウォッシュコート中に存在する銅が５〜２０質量％である請求項４９に記載の触媒系。
【請求項５２】
ウォッシュコートが、遷移金属、セリア、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数をさらに含む請求項４９に記載の触媒系。
【請求項５３】
白金族金属を全く含まない請求項４９に記載の触媒系。
【請求項５４】
基材と、
少なくとも１種の担体材料酸化物及びペロブスカイトを含み、当該ペロブスカイトはＣｅ０．６Ｌａ０．４Ｍｎ０．６Ｃｕ０．４Ｏ３を含むウォッシュコートと、
を含み、白金族金属を実質的に含まない触媒系。
【請求項５５】
担体材料酸化物が１つ又は複数の酸素貯蔵材料を含む請求項５４に記載の触媒系。
【請求項５６】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、ネオジム、プラセオジム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項５５に記載の触媒系。
【請求項５７】
触媒が、少なくとも１種の遷移金属と、少なくとも１種のアルカリ土類金属と、セリウムと、担体材料酸化物とを含み、
当該遷移金属は、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、銀、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
当該アルカリ土類金属は、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項５８】
アルカリ土類金属及びセリウムが５〜５０質量％存在する請求項５７に記載の触媒系。
【請求項５９】
触媒が、少なくとも１種の遷移金属と、少なくとも１種のアルカリ土類金属と、担体材料酸化物とを含み、
当該遷移金属は、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、銀、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
当該アルカリ土類金属は、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項６０】
遷移金属が、銅、ニッケル、コバルト、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項５９に記載の触媒系。
【請求項６１】
アルカリ土類金属が、バリウム、ストロンチウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項５９に記載の触媒系。
【請求項６２】
アルカリ土類金属と遷移金属とが、１：１０〜１：１のモル比で存在する請求項５９に記載の触媒系。
【請求項６３】
アルカリ土類金属及び遷移金属が２〜５０質量％である請求項５９に記載の触媒系。
【請求項６４】
触媒が、少なくとも１種の遷移金属と、式ＡＢＯ３を有するペロブスカイトとを含み、
Ａは、ランタン、セリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
Ｂは、鉄、マンガン、銅、ニッケル、コバルト、セリウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項６５】
遷移金属が、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン、タングステン、銀、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項６４に記載の触媒系。
【請求項６６】
遷移金属が、銅、ニッケル、コバルト、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項６５に記載の触媒系。
【請求項６７】
遷移金属が２〜３０質量％存在する請求項６４に記載の触媒系。
【請求項６８】
触媒が、ペロブスカイト、少なくとも１種の遷移金属、及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項６９】
遷移金属が、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項６８に記載の触媒系。
【請求項７０】
担体材料酸化物が、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項６８に記載の触媒系。
【請求項７１】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項７０に記載の触媒系。
【請求項７２】
ペロブスカイト及び遷移金属が５〜５０質量％存在する請求項６８に記載の触媒系。
【請求項７３】
触媒が、少なくとも１種の遷移金属と、式ＡＢ２Ｏ４を有するスピネルとを含み、
Ａは、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、ガリウム、ニッケル、銅、コバルト、鉄、クロム、ニオブ、チタン、スズ、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
Ｂは、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、ガリウム、ニッケル、銅、コバルト、鉄、クロム、ニオブ、チタン、スズ、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
ＡとＢとは異なる請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項７４】
遷移金属が、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、銀、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項７３に記載の触媒系。
【請求項７５】
スピネルが式ＭｇＡｌ２Ｏ４を有する請求項７３に記載の触媒系。
【請求項７６】
遷移金属が２〜３０質量％存在する請求項７３に記載の触媒系。
【請求項７７】
担体材料酸化物をさらに含む請求項７３に記載の触媒系。
【請求項７８】
担体材料酸化物が、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項７７に記載の触媒系。
【請求項７９】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項７８に記載の触媒系。
【請求項８０】
スピネル及び遷移金属が５〜５０質量％存在する請求項７３に記載の触媒系。
【請求項８１】
触媒が、混合金属酸化物と、少なくとも１種の遷移金属とを含み、
当該混合金属酸化物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項８２】
混合金属酸化物が、スピネル、ペロブスカイト、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、及びパイロクロアからなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項８１に記載の触媒系。
【請求項８３】
触媒が、式ＡＢＯ３を有するペロブスカイトを含み、
Ａは、ランタン、ランタニド、アクチニド、セリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
Ｂは、少なくとも１種の遷移金属を含む請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項８４】
遷移金属が、鉄、マンガン、銅、ニッケル、コバルト、セリウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項８３に記載の触媒系。
【請求項８５】
触媒が、式Ａａ−ｘＢｘＭＯｂを有するペロブスカイトを含み、
Ａは、ランタン、ランタニド、アクチニド、セリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
Ｂは、１つ又は複数の遷移金属を含み、
ａは、１又は２であり、
ｂは、ａが１のとき３であり、ａが２のとき４であり、
ｘは、０．１≦ｘ＜０．７で定義される数である請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項８６】
遷移金属が、鉄、マンガン、銅、ニッケル、コバルト、セリウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項８５に記載の触媒系。
【請求項８７】
触媒が、式ＡＭｎ１−ｘＣｕｘＯ３を有するペロブスカイトを含み、
Ａは、ランタン、セリウム、バリウム、ストロンチウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
ｘは０〜１である請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項８８】
触媒が、式ＡＣｅ１−ｘＣｕｘＯ３を有するペロブスカイトを含み、
Ａは、バリウム、ストロンチウム、カルシウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
ｘは０〜１である請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項８９】
触媒が、式ＡＢ２Ｏ４を有するスピネルを含み、
Ａは、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、ガリウム、ニッケル、銅、コバルト、鉄、クロム、チタン、スズ、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
Ｂは、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、ガリウム、ニッケル、銅、コバルト、鉄、クロム、チタン、スズ、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、
ＡとＢとは異なる請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項９０】
担体材料酸化物をさらに含む請求項８９に記載の触媒系。
【請求項９１】
担体材料酸化物が、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項９０に記載の触媒系。
【請求項９２】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項９１に記載の触媒系。
【請求項９３】
スピネルが、５〜５０質量％で触媒中に存在する請求項８９に記載の触媒系。
【請求項９４】
触媒が、少なくとも１種のゼオライト及び少なくとも１種の遷移金属を含む請求項１又は１３に記載の触媒系。
【請求項９５】
ゼオライトが、ＺＳＭ５、輝沸石、菱沸石、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項９４に記載の触媒系。
【請求項９６】
遷移金属が、クロム、ガリウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、銀、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項９４に記載の触媒系。
【請求項９７】
遷移金属が、銅、ニッケル、ガリウム、コバルト、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項９６に記載の触媒系。
【請求項９８】
遷移金属が３〜２５質量％存在する請求項９４に記載の触媒系。
【請求項９９】
触媒系を含浸によって作製する方法であって、
担体材料酸化物、触媒及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む少なくとも１種の酸化物固体を含むウォッシュコートを基材に堆積させる工程と、
ウォッシュコート及び基材を処理して、金属塩を金属酸化物に転化する工程と、
を含み、触媒系が白金族金属を実質的に含まない方法。
【請求項１００】
５５０℃の温度で４時間処理する請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】
担体材料酸化物が、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項９９に記載の方法。
【請求項１０２】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０３】
ウォッシュコートが、銅及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含む請求項９９に記載の方法。
【請求項１０４】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０５】
請求項９９記載の方法において、
処理した後に、
担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む少なくとも１種の酸化物固体を含むオーバーコートをウォッシュコートに堆積させる工程と、
オーバーコート及びウォッシュコートを約５５０℃の温度で約４時間処理する工程とをさらに含む。
【請求項１０６】
担体材料酸化物が、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０７】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
触媒が、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０９】
ウォッシュコートがスズをさらに含む請求項１０４に記載の方法。
【請求項１１０】
触媒系が白金族金属を全く含まない請求項９９に記載の方法。
【請求項１１１】
触媒系を析出により作製する方法であって、
少なくとも１種の遷移金属及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む遷移金属塩を、少なくとも１種の担体材料酸化物を含むウォッシュコートに析出させる工程と、
析出した遷移金属塩及びウォッシュコートを処理する工程と、
析出した遷移金属塩及びウォッシュコートを基材に堆積させる工程と、
析出した遷移金属塩及びウォッシュコートを基材において処理する工程と、
を含み、触媒系が白金族金属を実質的に含まない方法。
【請求項１１２】
処理は、５５０℃の温度で４時間行う請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
基材に析出した遷移金属塩及びウォッシュコートを処理した後に、
処理及び析出した遷移金属塩及びウォッシュコートに、オーバーコートを堆積させる工程と、
オーバーコートと、処理及び析出した遷移金属塩と、ウォッシュコートとを処理する工程と、
をさらに含む請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１４】
処理は、５５０℃の温度で４時間行う請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１５】
オーバーコートが、アルミニウム、銅、及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１６】
担体材料酸化物が、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１１１又は１１３に記載の方法。
【請求項１１７】
酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１８】
遷移金属が、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、銀、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１９】
遷移金属が銅を含む請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
ウォッシュコートがスズをさらに含む請求項１１１に記載の方法。
【請求項１２１】
触媒系が白金族金属を全く含まない請求項１１１に記載の方法。
【請求項１２２】
触媒系を共粉砕により作製する方法であって、
ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む触媒と、少なくとも１種の担体材料酸化物と、を共に粉砕する工程と、
粉砕された触媒をウォッシュコートとして基材に堆積させる工程と、
基材及びウォッシュコートを処理する工程と、
を含み、触媒系が白金族金属を実質的に含まない方法。
【請求項１２３】
処理は、５５０℃の温度で４時間行う請求項１２２に記載の方法。
【請求項１２４】
ウォッシュコートにオーバーコートを堆積させる工程と、
オーバーコート及びウォッシュコートを処理する工程と、
をさらに含む請求項１２２に記載の方法。
【請求項１２５】
処理は、５５０℃の温度で４時間行う請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２６】
オーバーコートが、少なくとも１種の酸化物固体を含み、
当該酸化物固体が、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２７】
オーバーコートが、アルミニウム、銅、及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２８】
触媒系が白金族金属を全く含まない請求項１２２に記載の方法。
【請求項１２９】
排気中に放出される汚染物質を低減する方法であって、
基材と、少なくとも１種の酸化物固体を含むウォッシュコートとを含み、当該酸化物固体は、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含むものであり、白金族金属を実質的に含まない触媒系に、汚染物質を含む排気を実質的に通して流す工程と、
排気中の汚染物質を低減する工程と、を含む方法。
【請求項１３０】
ウォッシュコートが銅を含む請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
ウォッシュコートが８質量％の銅を含む請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３２】
触媒がオーバーコートをさらに含み、
オーバーコートが、銅と少なくとも１種の担体材料酸化物とを含む請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３３】
酸化アルミニウムと担体材料酸化物とが、６０：４０の質量比で存在する請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３４】
ウォッシュコートがスズをさらに含む請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３５】
汚染物質が、窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、及び硫黄を含む請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３６】
触媒が、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３７】
触媒系が、触媒を含むオーバーコートをさらに含み、
当該触媒は、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３８】
触媒系が白金族金属を全く含まない請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３９】
基材及び少なくとも１種の酸化物固体を含むウォッシュコートとを含み、当該酸化物固体は、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含み、白金族金属を実質的に含まない第１触媒系と、
少なくとも１種の白金族金属を含む第２触媒系と、
を含む触媒系であって、
第１触媒と第２触媒とが、任意の順序で連続しており、
ガス流が、第１触媒系及び第２触媒系を連続して通過できる触媒系。
【請求項１４０】
白金族金属が、パラジウム、白金、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、及びロジウムからなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１３９に記載の触媒系。
【請求項１４１】
ガス流が、第１触媒系及び第２触媒系を任意の順序で通過できる請求項１３９に記載の触媒系。
【請求項１４２】
第２触媒系が、１つ又は複数の白金族金属及び１つ又は複数の担体材料酸化物を含む請求項１３９に記載の触媒系。
【請求項１４３】
第２触媒系が、１つ又は複数の白金族金属及び１つ又は複数の担体材料酸化物を含む請求項１３９に記載の触媒系。
【請求項１４４】
第１触媒の酸素貯蔵材料が、セリウム、ジルコニウム、ランタン、ネオジム、プラセオジム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１３９に記載の触媒系。
【請求項１４５】
ガス流が第２触媒の後に第１触媒を通過できるように、第１触媒系と第２触媒系とが連続している請求項１３９に記載の触媒系。
【請求項１４６】
第１触媒系が、触媒を含むオーバーコートをさらに含み、当該触媒は、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１３９に記載の触媒系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気流中の亜酸化窒素、一酸化炭素、炭化水素、及び硫黄の排出を低減するための、白金族金属を含まない触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒コンバータにおける触媒は、例えば、自動車、公共設備、処理及び製造プラント、航空機、電車、全地形対応車、船、鉱山設備、並びに他のエンジン搭載機械など、種々の発生源から排出された汚染を減少するために使用されてきた。このように使用される一般的な触媒は、三元触媒「ＴＷＣ」である。ＴＷＣは、一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物を、より害の少ない化合物又は汚染物質に変換するように機能する。具体的には、ＴＷＣは、窒素酸化物から窒素及び酸素への還元と、一酸化炭素からより害の少ない二酸化炭素への酸化と、未燃焼炭化水素から二酸化炭素及び水への酸化と、を同時で行うように機能する。従来技術のＴＷＣは、少なくとも数種類の白金族金属を用いて作製される。別途記載しない限り本願では、白金族金属とは、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、及びロジウムを意味すると本明細書において定義される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
排出物として許容されるための規定はより厳しくなっており、白金族金属の排気から汚染物質を除去する効率に起因して、白金族金属に対する需要は増え続けている。しかし、この需要は、白金族金属に対する他の需要と相まって白金族金属の供給に負担をかけ、ついには白金族金属の費用を押し上げ、これにより触媒及び触媒コンバータの費用も押し上げる。それゆえ、白金族金属を必要とせず、かつ従来技術の触媒と同様又はそれに勝る効率を有する触媒が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、基材とウォッシュコートとを含み、白金族金属を実質的に含まない触媒系に関する。ウォッシュコートは、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物固体を含む。担体材料酸化物は、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。触媒は、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。触媒系は、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む少なくとも１種の酸化物固体を含むオーバーコートを任意選択的に有してもよい。
【０００５】
本発明はまた、基材と、ウォッシュコートと、オーバーコートとを含み、白金族金属を実質的に含まない触媒系にも関する。ウォッシュコートは、担体材料酸化物、セラミック、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。オーバーコートは、触媒を含む。オーバーコートの触媒は、ＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。触媒系は、ペロブスカイト、スピネル、ライオンザイト、酸素貯蔵材料、アルミナ、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数をさらに含んでよい。
【０００６】
ＺＰＧＭ遷移金属触媒は、１つ又は複数の遷移金属を含む。混合金属酸化物触媒は、混合金属酸化物及び少なくとも１種の遷移金属を含む。混合金属酸化物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。ゼオライト触媒は、少なくとも１種のゼオライト及び少なくとも１種の遷移金属を含む。ゼオライトは、ＺＳＭ５、輝沸石、菱沸石、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。遷移金属は、クロム、ガリウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、銀、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。
【０００７】
本発明はまた、触媒系を含浸によって作製する方法であって、ウォッシュコートを基材に堆積させる工程と、ウォッシュコート及び基材を処理して金属塩を金属酸化物に転化する工程とを含み、触媒系が白金族金属を実質的に含まない方法に関する。ウォッシュコートは少なくとも１種の酸化物固体を含み、酸化物固体は、担体材料酸化物、触媒及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。当該方法は、処理後、オーバーコートをウォッシュコートに堆積させる工程、並びにオーバーコート及びウォッシュコートを処理する工程をさらに含んでもよい。オーバーコートは、少なくとも１種の酸化物固体を含み、酸化物固体は、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。
【０００８】
本発明はまた、触媒系を析出により作製する方法であって、遷移金属塩をウォッシュコートに析出させる工程と、析出した遷移金属塩及びウォッシュコートを処理する工程と、析出した遷移金属塩及びウォッシュコートを基材に堆積させる工程と、析出した遷移金属塩及びウォッシュコートを基材において処理する工程とを含み、触媒系が白金族金属を実質的に含まない方法に関する。遷移金属塩は、少なくとも１種の遷移金属及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む。当該方法は、基材に析出した遷移金属塩及びウォッシュコートを処理した後、処理及び析出した遷移金属塩及びウォッシュコートに、オーバーコートを堆積させる工程と、オーバーコート、処理及び析出した遷移金属塩、及びウォッシュコートを処理する工程と、をさらに含んでよい。
【０００９】
本発明はまた、触媒系を共粉砕により作製する方法であって、触媒及び少なくとも１種の担体材料酸化物を共に粉砕する工程、粉砕された触媒をウォッシュコートの形態で基材に堆積させる工程、並びに基材及びウォッシュコートを処理する工程を含み、触媒系が白金族金属を実質的に含まない方法にも関する。当該方法は、オーバーコートをウォッシュコートに堆積させる工程、並びにオーバーコート及びウォッシュコートを処理する工程をさらに含んでよい。オーバーコートは少なくとも１種の酸化物固体を含み、酸化物固体は、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。
【００１０】
本発明はまた、排気中に放出される汚染物質を低減する方法である。限定されないが、汚染物質は、窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素、及び硫黄を含む。本発明は、本明細書に記載の触媒系に排気を実質的に通して流す工程、及び排気中の汚染物質を低減する工程を含む方法にも関する。
【００１１】
本発明はまた、第１触媒系及び第２触媒系を含む触媒系に関する。第１触媒系は、基材及びウォッシュコートを含む。ウォッシュコートは、少なくとも１種の酸化物固体を含み、第１触媒系は白金族金属を実質的に含まない。第２触媒系は少なくとも１種の白金族金属を含む。第１触媒系及び第２触媒系は任意の順序（in any order）で連続（in series）しており、ガス流の少なくとも大部分が、第１触媒及び第２触媒を連続して通過する。第１及び第２触媒系だけでなく、例えば、第３触媒系や、その他の触媒系を使用してもよい。
【００１２】
[定義]
以下の定義は、本発明を明確にするために提供される。
【００１３】
用語「触媒系」は、図１、２、３に、それぞれ、構造１、構造２、構造３として示されているように、基材と、ウォッシュコートと、任意選択的にオーバーコートを意味する、と本明細書において定義される。
【００１４】
用語「基材」は、触媒を担持するための、当該技術分野において公知で任意の材料を意味すると本明細書において定義される。限定されないが、ハニカム、ペレット、又はビーズを含め、ウォッシュコート及び／又はオーバーコートの堆積に十分な表面積を与える任意の形状又は構成を有し得る。
用語「ウォッシュコート」は、基材と一体となる、１つ又は複数の酸化物固体を含むコーティングを意味すると本明細書において定義される。
用語「オーバーコート」は、基材及びウォッシュコートと一体となる、１つ又は複数の酸化物固体を含むコーティングを意味すると本明細書において定義される。
【００１５】
用語「酸化物固体」は、担体材料酸化物、触媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を意味すると本明細書において定義される。
【００１６】
用語「担体材料酸化物」は、少なくとも１種の触媒の表面に提供すべく使用される材料を意味すると本明細書において定義され、酸素貯蔵材料、酸化アルミニウム、ドープ酸化アルミニウム、スピネル、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、ペロブスカイト、パイロクロア、ドープセリア、ホタル石、酸化ジルコニウム、ドープジルコニア、酸化チタン、酸化スズ、二酸化ケイ素、ゼオライト、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。
用語「酸素貯蔵材料」は、酸素リッチな供給流から酸素を取り出し、酸素欠乏供給流に酸素を放出することができる材料を意味すると本明細書において定義される。酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数の酸化物を含む。
【００１７】
用語「触媒」は、窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、及び／又は硫黄の量を減少させるための、白金族金属を含まない、好ましくは白金族金属を全く含まない触媒を意味すると本明細書において定義される。
【００１８】
用語「ＺＰＧＭ遷移金属触媒」は、１つ又は複数の遷移金属を含む触媒を意味すると本明細書において定義される。
用語「混合金属酸化物触媒」は、少なくとも１種の遷移金属及び少なくとも１種の他の金属を含む触媒を意味すると本明細書において定義される。
用語「ゼオライト触媒」は、少なくとも１種のゼオライト及び少なくとも１種の遷移金属を含む触媒を意味すると本明細書において定義される。
【００１９】
用語「遷移金属」は、白金族金属を除いた周期表の遷移金属、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、銀、カドミウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、金、水銀、ラザホージウム、ドブニウム、シーボーギウム、ボーリウム、ハシウム、マイトネリウム、ウンウンニリウム、ウンウンウニウム、ウンウンビウム、及びガリウムを意味すると本明細書において定義される。
【００２０】
用語「銅」は、銅、銅錯体、銅原子、又は当該技術分野で公知の他のいずれの銅化合物も意味すると本明細書において定義される。
【００２１】
用語「含まない」は、実質的に含まない又は完全に含まないことを意味すると本明細書において定義される。
【００２２】
用語「含浸成分」は、触媒を含むウォッシュコート及び／又はオーバーコートを与えるために、ウォッシュコート及び／又はオーバーコートに添加される１つ又は複数の成分を意味すると本明細書において定義される。含浸成分は、遷移金属、アルカリ金属及びアルカリ土類金属、セリウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、並びにこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。
【００２３】
用語「堆積させる」、「堆積した」又は「堆積」は、限定されないが、取り付け（placing）、付着、硬化、コーティング（例えば真空コーティング）、噴霧、浸漬、塗装、及び基材に膜を塗布する任意の公知の方法を含む、と本明細書において定義される。
用語「処理する」、「処理された」、又は「処理」は、限定されないが、析出、乾燥、焼成、加熱、蒸発、か焼、又はこれらの組合せを含むと本明細書において定義される。
【００２４】
用語「白金族金属」は、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、及びロジウムを意味すると本明細書において定義される。
【００２５】
用語「一体となる」は、ウォッシュコート及び／又はオーバーコートが、基材と、又は互いに関わり合って、互いに直接接触し得るようにするか、あるいは互いに付随し得るようにすることを意味する。それらの各々の間には、何かが存在し得る。例えば、オーバーコートは基材と一体となり得るが、オーバーコートと基材との間にウォッシュコートが存在し得る。
【００２６】
触媒系の例は、「ＺＰＧＭ」と数字、例えば「ＺＰＧＭ−１」と表示される。触媒の例は、「タイプ」と文字、例えば「タイプＡ」と表示される。
【００２７】
本明細書において議論される全てのパーセンテージは、別途示さない限り質量パーセントである。本明細書において議論される全ての比は、別途示さない限り質量比である。
【００２８】
[詳細な説明]
本発明の触媒系は、白金族金属を含まないものである。本発明の触媒系は、一酸化炭素、窒素酸化物、炭化水素、及び硫黄排出物のうち少なくとも１種の量を減少させるものであり、１つ又は複数の触媒を含む。
【００２９】
基材
本発明の基材は、限定されないが、屈折性材料、セラミック基材、ハニカム構造体、金属基材、セラミック発泡体、金属発泡体、網状発泡体、又は好適な組合せであってよい。基材は、複数のチャネル及び少なくとも必要な気孔率を有する。気孔率は、当該技術分野で公知のように基材依存性である。さらに、チャネルの数は、当該技術分野で公知のように、使用される基材に依って変動し得る。以下、モノリス基材において見出されるチャネルについて、詳細に記載する。好適な基材のタイプ及び形状は、当業者に明らかであろう。好ましくは、全ての基材は、金属又はセラミックのいずれであっても、三次元支持構造体を付与する。
【００３０】
一実施形態において、基材はビーズ又はペレットの形態であってよい。ビーズ又はペレットは、限定されないが、アルミナ、シリカアルミナ、シリカ、チタニア、これらの混合物、又は任意の好適な材料から形成されたものでよい。別の実施形態において、基材は、限定されないが、ハニカム基材であってよい。ハニカム基材は、セラミックハニカム基材又は金属ハニカム基材であってよい。セラミックハニカム基材は、例えば、限定されないが、シリマナイト、ジルコニア、ペタル石、リチア輝石（リチウムアルミニウムシリケート）、ケイ酸マグネシウム、ムライト、アルミナ、コーディエライト（例えば、Ｍｇ２Ａ１４Ｓｉ５Ｏ１８）、他のアルミノケイ酸材料、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、又はこれらの組合せから形成されていてよい。他のセラミック基材は、当業者に明らかであろう。
【００３１】
基材が金属ハニカム基材であるとき、金属は、限定されないが、耐熱性卑金属合金であってよい。特に、鉄が実質的又は主成分である合金であってよい。金属基材の表面を、約１０００℃を超える高温で酸化し、合金の表面に酸化物層を形成することによって、合金の耐食性を改善することができる。この合金表面上の酸化物層は、モノリス基材の表面に対するウォッシュコートの付着性を高めることもできる。
【００３２】
一実施形態において、基材は、モノリスが伸長した、複数の精密な並行流路を有するモノリス担体であってよい。当該流路は、任意の好適な断面形状及び／又はサイズを有することができる。当該流路は、例えば、限定されないが、台形、長方形、正方形、正弦曲線状、六角形、だ円形、又は円形とすることができ、その他の好適な形状としてもよい。モノリスは、断面１平方インチ当たり約９〜１２００以上のガス入口開口部又は経路を含み得るが、より少ない経路を用いてよい。
【００３３】
基材は、粒状物のフィルタとして好適な任意のものでもよい。基材のいくつかの好適な形態として、限定されないが、織布フィルタ、特に織布セラミック繊維フィルタ、金網、ディスクフィルタ、セラミックハニカムモノリス、セラミック又は金属発泡体、壁流フィルタ、及び他の好適なフィルタを挙げることができる。壁流フィルタは、自動車排気ガス触媒用のハニカム基材に類似する。壁流フィルタのチャネルは、排気ガスが壁流フィルタの入口から出口を移動しながら壁流フィルタの多孔壁を通って強制的に流れるよう、入口及び出口において交互に塞がれ得るという点において、通常の自動車排気ガス触媒を形成するために使用され得るハニカム基材とは異なり得る。
【００３４】
ウォッシュコート
一実施形態において、本発明の触媒の少なくとも一部をウォッシュコートの形態の基材に配置してよい。ウォッシュコート中の酸化物固体は、１つ又は複数の担体材料酸化物、１つ又は複数の触媒、又は担体材料酸化物（複数可）と触媒（複数可）の混合物であってよい。担体材料酸化物は、高温（＞１０００℃）で、かつ酸化還元する範囲において通常安定である。好ましい酸素貯蔵材料は、セリアとジルコニアの混合物であり、より好ましくは（１）セリア、ジルコニア、ランタンの混合物、又は（２）セリア、ジルコニア、ネオジム、プラセオジムの混合物である。
【００３５】
一実施形態によれば、本発明の触媒が少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含む場合、触媒は、約１０〜９０質量％、好ましくは約２０〜８０質量％、より好ましくは約４０〜７５質量％の酸素貯蔵材料を含んでよい。酸素貯蔵材料の質量％は、酸化物を基準とする。
【００３６】
本発明のいずれかのウォッシュコートを、種々の量、好ましくは基材の表面積の殆ど又は全部を覆う量で、基材と一体にすることができる。一実施形態において、約８０〜２５０ｇ／Ｌのウォッシュコートを基材と一体にすることができる。
【００３７】
一実施形態において、ウォッシュコートは、酸化物固体を水に懸濁させて水性スラリーを形成すること、及び水性スラリーを基材にウォッシュコートとして堆積させることによって基材に形成することができる。
【００３８】
水性スラリーには、他の成分を任意選択的に添加してよい。他の成分、例えば酸もしくは塩基溶液又は種々の塩もしくは有機化合物を水性スラリーに添加してスラリーのレオロジーを調整し、及び／又はウォッシュコートの基材への結合を高めてよい。レオロジーを調整するために使用できる化合物のいくつかの例として、限定されないが、水酸化アンモニウム、水酸化アルミニウム、酢酸、クエン酸、テトラエチル水酸化アンモニウム、他のテトラアルキルアンモニウム塩、酢酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム、グリセロール、市販のポリマー、例えばポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール及び他の好適なポリマーが挙げられる。
【００３９】
スラリーを任意の好適な方法で基材に配置してよい。例えば、限定されないが、基材をスラリー中に浸漬してもよく、又はスラリーを基材に噴霧してもよい。当業者に知られている、スラリーを基材上に堆積させる他の方法を、代替の実施形態において使用してよい。基材が並行な流路を有するモノリス担体である場合、ウォッシュコートは経路の壁に形成されていてよい。流路を通って流れるガスは、経路の壁におけるウォッシュコート並びに当該ウォッシュコートに支持されている材料と接触することができる。
【００４０】
酸素貯蔵材料は、ウォッシュコートスラリーのレオロジーを改善できると考えられる。そのような改善は、触媒系のプロセス制御及び／又は製造においてみられる。酸素貯蔵材料の存在によるウォッシュコートスラリーの高いレオロジーは、ウォッシュコートスラリーの基材に対する付着力を高めることができる。
【００４１】
触媒系の構造
本発明の触媒系は、以下の３つの構造のうち１つを有し得る。一実施形態において、触媒系は、基材（１）及びウォッシュコート（２）を含んでよく、ウォッシュコートは、少なくとも１種の触媒を含む。図１（構造１）を参照のこと。別の実施形態において、触媒系は、基材（１）、ウォッシュコート（２）、及びオーバーコート（３）を含んでよく、ウォッシュコート（２）及びオーバーコート（３）は、それぞれ、少なくとも１種の触媒を含む。図２（構造２）を参照のこと。別の実施形態において、触媒系は、基材（１）、ウォッシュコート（２）、及びオーバーコート（３）を含んでよく、オーバーコート（３）は少なくとも１種の触媒を含むが、ウォッシュコート（２）は触媒を含まず、好ましくは完全に含まない。図３（構造３）を参照のこと。第３触媒系の構造のウォッシュコート（２）は、担体材料酸化物又はこれらの混合物を含む。当業者に知られている他の成分が含まれていてもよい。
【００４２】
図１〜３に示す構造は、層がどのような順序で適用されるかを示す。限定されないが、最終生成物は、層間で起こり得る反応に起因して、示されているような層を有さなくてもよい。
【００４３】
触媒を含むウォッシュコート（２）又はオーバーコート（３）が必要とされる事象において、ウォッシュコート（２）は、３つの異なる方法で堆積されてもよい。初めに、全ての所望の成分を一工程で堆積させる。あるいは、第２に、触媒を含まない成分を堆積させ、次いで少なくとも１種の含浸成分を別々に堆積させ、加熱する（この別々の堆積は、含浸工程とも称される）。含浸成分は、限定されないが、遷移金属、アルカリ金属及びアルカリ土類金属、セリウム、ランタン、イットリウム、ランタニド、アクチニド、又はこれらの混合物を含む。含浸工程では、金属塩を、触媒を含むウォッシュコート（２）を生成する金属酸化物に転化する。第３に、金属塩を含めた全ての所望の成分を一度に堆積させ、次いで加熱して金属塩を金属酸化物に転化する。
【００４４】
オーバーコート（３）は、ウォッシュコート（２）の処理後に典型的には適用されるが、全ての実施形態においてオーバーコート（３）の適用前に処理が必要というわけではない。好ましくは、オーバーコート（３）は、ウォッシュコート（２）の後に適用される。
【００４５】
一実施形態によれば、触媒系は、基材（１）、並びにＺＰＧＭ遷移金属触媒、混合金属酸化物触媒、及びゼオライト触媒からなる群から選択される１つ又は複数の触媒を含む。
【００４６】
ＺＰＧＭ遷移金属触媒
一実施形態によれば、本発明の触媒系は、ＺＰＧＭ遷移金属触媒を含む。ＺＰＧＭ遷移金属触媒は、１つ又は複数の遷移金属を含む。好ましくは、遷移金属は、銅、ニッケル、鉄、マンガン、銀、コバルト、タングステン、ニオブ、モリブデン、又はクロムである。より好ましくは銅、ニッケル、鉄、又はマンガンである。最も好ましくは銅、ニッケル、又はコバルトである。
【００４７】
一実施形態によれば、ＺＰＧＭ遷移金属触媒は、１つ又は複数の担体材料酸化物を任意選択的に含む。好ましくは、触媒は、ペロブスカイト、スピネル、ライオンザイト、酸素貯蔵材料、アルミナ、又はこれらの混合物を含む。より好ましくはスピネル、酸素貯蔵材料、アルミナ、又はこれらの混合物を含む。最も好ましくは少なくとも１種のスピネル及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料、又はアルミナ及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含む。
【００４８】
本発明の触媒が少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含む場合、触媒は、約１０〜９０質量％、好ましくは約２０〜８０質量％、より好ましくは約４０〜７５質量％の酸素貯蔵材料を含んでよい。酸素貯蔵材料の質量％は、酸化物を基準とする。
【００４９】
本明細書に記載されているいずれの触媒系についても、触媒は、１つ又は複数の遷移金属、アルカリ土類金属、セリア、及びこれらの混合物を任意選択的にさらに含んでよい。好ましくは、遷移金属は、鉄、マンガン、又はこれらの混合物である。好ましくは、アルカリ土類金属は、マグネシウム、バリウム、又はこれらの混合物である。
【００５０】
一実施形態によれば、「タイプＨ」と称される触媒は、少なくとも１種の遷移金属及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む。遷移金属は、単一の遷移金属、又は、限定されないが、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、ニオブ、モリブデン、及びタングステンを含めた遷移金属の混合物であってよい。好ましい遷移金属は、銅、ニッケル及びコバルトである。遷移金属（複数可）の総量は、総触媒質量の約５〜５０質量％で存在し、遷移金属の任意の比で存在してよい。
【００５１】
一実施形態によれば、「タイプＤ」と称される触媒は、銅及び１つ又は複数の担体材料酸化物を含む。任意選択的に、さらなる遷移金属が含まれていてよい。本明細書において議論されているように、銅は含浸によって付けられてもよい。銅は約５〜５０質量％、好ましくは約５〜３０％、より好ましくは約１５質量％で触媒に存在していてよい。
【００５２】
一実施形態によれば、「ＺＰＧＭ−６」と称される触媒系は、基材、ウォッシュコート、及びオーバーコートを含む。基材は、コーディエライトを含む。ウォッシュコートは、スピネル及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含み、好ましくは、酸素貯蔵材料はセリウム、ジルコニウム、及びランタンの混合物である。この実施形態におけるスピネルはマグネシウムアルミニウム酸化物を含む。さらに、酸素貯蔵材料及びスピネルは、４０：約６０の質量比でウォッシュコート中に存在していてよい。含浸工程が必要である場合、銅、セリウム、ジルコニウム、及びランタンを添加及び加熱することで、金属塩を、触媒を含むウォッシュコートを生成する金属酸化物に転化してよい。オーバーコートは、酸化銅、スピネル、及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含み、好ましくは、酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、ネオジム、及びプラセオジムの混合物を含む。この実施形態におけるスピネルはマグネシウムアルミニウム酸化物を含む。オーバーコートのスピネル及び酸素貯蔵材料は、約６０：約４０の比でオーバーコート中に存在していてよい。銅は、約５〜５０％、好ましくは約１０〜１６質量％でオーバーコート中に存在していてよい。
【００５３】
一実施形態によれば、「ＺＰＧＭ−５」と称される触媒系は、基材、ウォッシュコート、及びオーバーコートを含む。基材はコーディエライトを含む。ウォッシュコートは、ランタン−ドープ酸化アルミニウム及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含み、好ましくは、酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、ネオジム、及びプラセオジムの混合物を含む。さらに、酸素貯蔵材料及びランタン−ドープ酸化アルミニウムは、約４０：約６０の比でウォッシュコート中に存在していてよい。任意選択的な含浸成分は、銅、セリウム、ジルコニウム、及びランタンを含む。オーバーコートは、酸化銅、ランタン−安定化酸化アルミニウム、及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含み、好ましくは、酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、ネオジム、及びプラセオジムの混合物を含む。オーバーコートの酸化アルミニウム及び酸素貯蔵材料は、約７５：約２５の比でオーバーコート中に存在していてよい。銅は約５〜５０％、好ましくは約１５質量％でオーバーコート中に存在していてよい。
【００５４】
一実施形態によれば、「ＺＰＧＭ−４」と称される触媒系は、基材、ウォッシュコート、及びオーバーコートを含む。ウォッシュコートは、スズ酸化アルミニウム及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含み、好ましくは、酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、ネオジム、及びプラセオジムの混合物を含む。スズ酸化アルミニウム及び酸素貯蔵材料は、約２５：７５〜約７５：２５の比で、好ましくは約６０：約４０の比でウォッシュコート中に存在していてよい。任意選択的な含浸成分は、銅、セリウム、ジルコニウム、及びランタンを含む。オーバーコートは、アルミニウム、銅、及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含み、好ましくは、酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、及びランタンの混合物を含む。酸化アルミニウム及び酸素貯蔵材料は、約６０：約４０の比でオーバーコート中に存在していてよい。一実施形態によれば、オーバーコート中に、約５〜３０質量％、好ましくは約１０〜２０質量％、より好ましくは約１２質量％の銅が存在する。
【００５５】
一実施形態によれば、「ＺＰＧＭ−３」と称される触媒系は、基材及びウォッシュコートを含む。ウォッシュコートは、銅、スズ酸化アルミニウム、及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含み、好ましくは、酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、ネオジム、及びプラセオジムの混合物を含む。スズ酸化アルミニウム及び酸素貯蔵材料は、約６０：約４０の比でウォッシュコート中に存在していてよい。含浸工程が用いられるとき、含浸成分は、銅、セリウム、ジルコニウム、及びランタンを含む。セリウム、ジルコニウム、及びランタンは、約６０：約３０：約１０の比でウォッシュコート中に存在していてよい。ウォッシュコートは、さらなる遷移金属を含んでよい。一実施形態によれば、約５〜３０質量％、好ましくは約１０〜２０％、より好ましくは約１２％の銅がウォッシュコート中に存在する。
【００５６】
一実施形態によれば、「ＺＰＧＭ−２」と称される触媒系は、基材及びウォッシュコートを含む。ウォッシュコートは、限定されないが、銅、酸化アルミニウム、及び少なくとも１種の酸素貯蔵材料を含んでよく、好ましくは、酸素貯蔵材料はセリウム、ジルコニウム、及びランタンの混合物である。酸化アルミニウム及び酸素貯蔵材料は、約６０：約４０の比でウォッシュコート中に存在していてよい。ウォッシュコート中の銅は、約５〜２０質量％、好ましくは約８％であってよい。ウォッシュコートコートは、さらなる遷移金属及び／又はセリアを任意選択的に含んでよい。
【００５７】
一実施形態によれば、「ＺＰＧＭ−１」と称される触媒系は、基材及びウォッシュコートを含む。ウォッシュコートは、少なくとも１種の担体材料酸化物及びペロブスカイトを含む。好ましくは、担体材料酸化物は、酸素貯蔵材料を含み、より好ましくは、セリウム、ジルコニウム、ランタン、ネオジム、プラセオジム、及びこれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数を含む。ペロブスカイトは、好ましくは、特定の式Ｃｅ０．６Ｌａ０．４Ｍｎ０．６Ｃｕ０．４Ｏ３を有する、セリウム、ランタン、マンガン及び銅の混合物である。
【００５８】
一実施形態によれば、「タイプＡ」と称される触媒は、少なくとも１種の遷移金属、少なくとも１種のアルカリ土類金属、セリウム、及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む。遷移金属、アルカリ土類金属及びセリウムは、３成分の任意の比において約５〜５０質量％存在する。好ましくは、アルカリ土類金属は、マグネシウム、カルシウム、バリウム、及びストロンチウムからなる群から選択される１つ又は複数を含む。遷移金属は、単一の遷移金属、又は、限定されないが、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、及びタングステンを含めた遷移金属の混合物であってよい。
【００５９】
一実施形態によれば、「タイプＣ」と称される触媒は、少なくとも１種の遷移金属、少なくとも１種のアルカリ土類金属、及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む。遷移金属は、単一の遷移金属、又は、限定されないが、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、及び銀を含めた遷移金属の混合物であってよい。アルカリ土類金属は、限定されないが、マグネシウム、カルシウム、バリウム又はストロンチウムであってよい。好ましい遷移金属は、銅、ニッケル、及びコバルトであり、好ましいアルカリ土類金属は、バリウム及びストロンチウムである。アルカリ土類金属及び遷移金属は、約１：１０〜１：１のモル比において、触媒の約２〜５０質量％存在してよい。
【００６０】
一実施形態によれば、「タイプＥ」と称される触媒は、少なくとも１種の遷移金属及び式ＡＢＯ３を有するペロブスカイトを含む。遷移金属は、限定されないが、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン、タングステン、及び銀であってよい。好ましくは、遷移金属は、銅、ニッケル、及び／又はコバルトである。「Ａ」は、ランタン、セリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ランタニド、アクチニド、又はこれらの混合物を含む。「Ｂ」は、鉄、マンガン、銅、ニッケル、コバルト、セリウム、又はこれらの混合物を含む。遷移金属（複数可）は、約２〜３０質量％存在する。
【００６１】
一実施形態によれば、タイプＥ触媒は、ペロブスカイト（ＡＢＯ３）、少なくとも１種の遷移金属、及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む。遷移金属は、単一の遷移金属、又は、限定されないが、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、銀、又はこれらの混合物を含めた遷移金属の混合物であってよい。ペロブスカイト及び遷移金属は、約５〜５０質量％存在する。
【００６２】
実施形態によれば、「タイプＧ」と称される触媒は、少なくとも１種の遷移金属及び式ＡＢ２Ｏ４を有するスピネルを含む。遷移金属は、限定されないが、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン、タングステン、及び銀であってよい。好ましい遷移金属として、銅、ニッケル、及びコバルトが挙げられる。より好ましくは銅が挙げられる。「Ａ」及び「Ｂ」は、それぞれ、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、ガリウム、ニッケル、銅、コバルト、鉄、クロム、ニオブ、チタン、スズ、又はこれらの混合物を含む。好ましいスピネルは、ＭｇＡｌ２Ｏ４である。遷移金属（複数可）は、約２〜３０質量％存在する。
【００６３】
一実施形態によれば、タイプＧ触媒は、スピネル（ＡＢ２Ｏ４）、遷移金属、及び担体材料酸化物である。遷移金属は、単一の遷移金属、又は、限定されないが、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、及び／又は銀を含めた遷移金属の混合物であってよい。好ましいスピネルは、ＭｇＡｌ２Ｏ４である。スピネル及び遷移金属（複数可）は、約５〜５０質量％存在する。
【００６４】
混合金属酸化物触媒
一実施形態によれば、触媒は、少なくとも１種の遷移金属及び少なくとも１種の他の金属を含む混合金属酸化物触媒であってよい。混合金属酸化物の他の金属として、限定されないが、アルカリ金属及びアルカリ土類金属、ランタニド、又はアクチニドを挙げることができる。例えば、混合金属酸化物は、スピネル、ペロブスカイト、デラフォサイト、ライオンザイト、ガーネット、又はパイロクロアであってよい。
【００６５】
一実施形態によれば、「タイプＢ」と称される触媒は、式ＡＢＯ３を有するペロブスカイト又は一般式Ａａ−ｘＢｘＭＯｂを有する関連構造体を含み、「ａ」は１又は２であり、「ａ」が１のとき「ｂ」は３であり、「ａ」が２のとき「ｂ」は４であり、「ｘ」は０．１≦ｘ＜０．７で定義される数である。「Ａ」は、ランタン、ランタニド、アクチニド、セリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、又はこれらの混合物を含む。「Ｂ」は、単一の遷移金属、もしくは、限定されないが、鉄、マンガン、銅、ニッケル、コバルト、及びセリウムを含む遷移金属の混合物、又はこれらの混合物を含む。一実施形態によれば、触媒は、式ＡＭｎ１−ｘＣｕｘＯ３を有してよく、「Ａ」は、ランタン、セリウム、バリウム、ストロンチウム、ランタニド、又はアクチニドであり、「ｘ」は０〜１である。
【００６６】
別の実施形態によれば、タイプＢ触媒は、式ＡＣｅ１−ｘＣｕｘＯ３を有してよく、「Ａ」は、バリウム、ストロンチウム、又はカルシウムであり、「ｘ」は、０〜１である。一実施形態によれば、約１０〜１８０ｇ／Ｌの式ＡＢＯ３が基材と一体になっていてよい。
【００６７】
一実施形態によれば、タイプＢ触媒は、ペロブスカイト（ＡＢＯ３）又は関連構造体（一般式Ａａ−ｘＢｘＭＯｂを含む）及び１つもしくは複数の担体材料酸化物を含む。ペロブスカイト又は関連構造体は、約５〜５０質量％存在する。
【００６８】
一実施形態によれば、「タイプＦ」と称される触媒は、式ＡＢ２Ｏ４を有するスピネルを含む。当該式の「Ａ」及び「Ｂ」は、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、ガリウム、ニッケル、銅、コバルト、鉄、クロム、チタン、スズ、又はこれらの混合物である。
【００６９】
一実施形態によれば、タイプＦ触媒は、スピネル及び担体材料酸化物を含む。スピネルは、約５〜５０質量％存在する。
【００７０】
ゼオライト触媒
一実施形態によれば、触媒は、ゼオライト、又はゼオライトと少なくとも１種の遷移金属の混合物とを含むゼオライト触媒であってよい。ゼオライトは、規則的な内部連結細孔を有するアルミノケイ酸と混合される。ゼオライトとしては、限定されないが、ＺＳＭ５、輝沸石、菱沸石、又はこれらの混合物、好ましくはＺＳＭ５が挙げられる。一実施形態によれば、「タイプＩ」と称される触媒は、ゼオライトに含浸させた少なくとも１種の遷移金属又はゼオライトの混合物を含む。遷移金属（複数可）は、単一の遷移金属、又は、限定されないが、クロム、ガリウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、タングステン、及び銀を含めた遷移金属の混合物であってよい。好ましくは、遷移金属は、銅、ニッケル、ガリウム、コバルト、及びこれらの混合物からなる群から選択される。遷移金属は、遷移金属の比において約３〜２５質量％存在していてよい。
【００７１】
一実施形態によれば、本発明の触媒は、排気から放出される汚染物質を低減させることができる。これは、触媒系に実質的に排気を通過させることによってなされ、流れる排気の汚染物質を低減させる。排気として、限定されないが、自動車、車両、工場、電車、航空機、ビル、及び研究所からの排気が挙げられる。汚染物質は、一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物、及び硫黄を含めた、水、空気、陸地、及び環境の他のいずれかの部分に被害を与える任意の化合物、物質、ガス、又は廃棄物である。
【００７２】
窒素酸化物排出物の量を減少させるための本発明の触媒。
例えば：ＮＯ＋1/2Ｏ２→ＮＯ２
及び6ＮＯ２＋8ＮＨ３→7Ｎ２＋12Ｈ２Ｏ
触媒はまた、未燃焼炭化水素及び一酸化炭素の量を、これらを酸化することによって減少させる。
例えば：2ＣｘＨｙ＋（2ｘ＋ｙ/2）Ｏ２→2ｘＣＯ２＋ｙＨ２Ｏ
又は2ＣＯ＋Ｏ２→2ＣＯ２
触媒はまた、硫黄排出量も減少させる。
【００７３】
一実施形態によれば、触媒系は、第１触媒系及び第２触媒系を含む。第１触媒系は、本明細書に記載されている任意の触媒であってよい。第２触媒系は、少なくとも１種の白金族金属を含む触媒を含む。当該触媒は、限定されないが、白金族金属及び担体材料酸化物の混合物を含めた、当該技術分野で知られている任意の白金族金属を含んでよい。第１触媒系及び第２触媒系は、ガス流が第１触媒系、その後に第２触媒系を順番に通過するか、もしくは、その逆の順番で通過することができるような順序であってよい。また、触媒系は、第１及び第２触媒系だけでなく、例えば第３触媒系を含んでよい。
【００７４】
含浸による、白金族金属を含まない触媒の調製
本明細書において議論されている特性を有するウォッシュコートは、当該技術分野で周知の方法によって調製することができる。ウォッシュコートは、本明細書に記載されている任意の触媒及び／又はさらなる成分を含んでよい。ウォッシュコートを基材に堆積させ、処理する。処理は、３００〜７００℃の間の温度、好ましくは約５５０℃で行う。処理は、約２〜６時間、好ましくは約４時間続けてよい。ウォッシュコート及び基材を処理した後、これらを室温程度まで冷却する。ウォッシュコート及び基材を冷却した後、ウォッシュコートを少なくとも１種の含浸成分に含浸させる。含浸成分として、限定されないが、水に溶解させた遷移金属塩又は塩が挙げられ、ウォッシュコート上に含浸した。含浸工程に続いて、含浸成分を含むウォッシュコートを処理する。処理は、約３００℃〜７００℃、好ましくは約５５０℃で実施してよい。処理は、約２〜６時間、好ましくは約４時間続けてよい。
【００７５】
一実施形態によれば、基材、ウォッシュコート、及び含浸成分を処理して、ウォッシュコート及び／もしくは含浸成分を基材に添加する前又は後に触媒組成物を形成することができる。一実施形態において、ウォッシュコート及び含浸成分は、コーティングの前に処理してよい。
【００７６】
この含浸方法は、オーバーコート上に実施してよい。オーバーコートを堆積させた後、オーバーコートを少なくとも１種の含浸成分に含浸させる。含浸成分として、限定されないが、水に溶解させた遷移金属塩又は塩が挙げられ、オーバーコート上に含浸した。含浸工程に続いて、含浸成分を含むオーバーコートを処理する。処理は、約３００〜７００℃、好ましくは約５５０℃で実施してよい。処理は、約２〜６時間、好ましくは約４時間続けてよい。
【００７７】
析出による、白金族金属を含まない触媒の調製
析出方法は、遷移金属塩又は塩をウォッシュコートに析出させる工程を含む。遷移金属塩又は塩は、限定されないが、ＮＨ４ＯＨ、（ＮＨ４）２ＣＯ３、テトラエチル水酸化アンモニウム、他のテトラアルキルアンモニウム塩、酢酸アンモニウム、又はクエン酸アンモニウムと共に析出させてよい。ウォッシュコートは、本明細書に記載されている任意のウォッシュコートであってよい。次いで、析出した遷移金属塩又は塩及びウォッシュコートを処理する。処理は、約２〜２４時間であってよい。次いで、析出した遷移金属塩又は塩及びウォッシュコートを基材に堆積させた後、約３００〜７００℃、好ましくは約５５０℃の温度で約２〜６時間、好ましくは約４時間処理する。任意選択的に、処理後、処理された析出した遷移金属塩又は塩及びウォッシュコートにオーバーコートを堆積させ、再び処理してよい。オーバーコートは、約３００〜７００℃、好ましくは約５５０℃の温度で約２〜６時間、好ましくは約４時間処理してよい。
【００７８】
共粉砕による、白金族金属を含まない触媒の調製
触媒及び担体材料酸化物を共に粉砕する。触媒を、任意の化学技術、例えば、限定されないが固相合成、析出、又は当該技術分野で知られている任意の他の技術によって合成することができる。粉砕された触媒及び担体材料酸化物を基材にウォッシュコートの形態で堆積させ、次いで処理する。処理は、約３００〜７００℃、好ましくは約５５０℃の温度で約２〜６時間、好ましくは約４時間であってよい。任意選択的に、オーバーコートを、室温程度まで冷却後、処理された触媒に堆積させてよい。オーバーコート、ウォッシュコート及び基材を、３００〜約７００℃、好ましくは約５５０℃の温度で約２〜６時間、好ましくは約４時間処理する。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の触媒系の構造１の概略図である。
【図２】本発明の触媒系の構造２の概略図である。
【図３】本発明の触媒系の構造３の概略図である。
【図４】フレッシュ触媒系ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−５の細孔容積の結果を示すグラフである。
【図５】劣化触媒系ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−５の細孔容積の結果を示すグラフである。
【図６】フレッシュ及び劣化触媒系ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−５の表面積概要を示すグラフである。
【図７】ＺＰＧＭ−１触媒系（フレッシュ及び劣化Ｃｅ０．６Ｌａ０．４Ｍｎ０．６Ｃｕ０．４Ｏｘ粉末）のＸ線回折分析を示すグラフである。
【図８】ＺＰＧＭ−２触媒系（フレッシュ及び劣化）のＸ線回折分析を示すグラフである。
【図９】ＺＰＧＭ−３触媒系（フレッシュ及び劣化）のＸ線回折分析を示すグラフである。
【図１０】ＺＰＧＭ−４触媒系（フレッシュ及び劣化）Ｘ線回折分析を示すグラフである。
【図１１】ＺＰＧＭ−５触媒系（フレッシュ及び劣化）のＸ線回折分析を示すグラフである。
【図１２】ＺＰＧＭ−６触媒系（フレッシュ及び劣化）のＸ線回折分析を示すグラフである。
【図１３】ＺＰＧＭ−１触媒系（フレッシュ及び劣化）のスイープ試験結果を示すグラフである。
【図１４】ＺＰＧＭ−２触媒系（フレッシュ及び劣化）のスイープ試験結果を示すグラフである。
【図１５】ＺＰＧＭ−３触媒系（フレッシュ及び劣化）のスイープ試験結果を示すグラフである。
【図１６】ＺＰＧＭ−４触媒系（フレッシュ及び劣化）のスイープ試験結果を示すグラフである。
【図１７】ＺＰＧＭ−５触媒系（フレッシュ及び劣化）のスイープ試験結果を示すグラフである。
【図１８】ＺＰＧＭ−６触媒系（フレッシュ及び劣化）のスイープ試験結果を示すグラフである。
【図１９】タイプＤのＺＰＧＭ遷移金属触媒の例について着火試験の結果を示すグラフである。
【図２０】タイプＤ／タイプＨのＺＰＧＭ遷移金属触媒の例について着火試験の結果を示すグラフである。
【図２１】タイプＤ／タイプＨのＺＰＧＭ遷移金属触媒の例について着火試験の結果を示すグラフである。
【図２２】タイプＦの混合金属酸化物触媒の例について着火試験の結果を示すグラフである。
【図２３】タイプＦの混合金属酸化物触媒の例について着火試験の結果を示すグラフである。
【図２４】タイプＦの混合金属酸化物触媒の例について着火試験の結果を示すグラフである。
【図２５】タイプＧのＺＰＧＭ遷移金属触媒の例について着火試験の結果を示すグラフである。
【図２６】タイプＧのＺＰＧＭ遷移金属触媒の例の着火試験の結果を示すグラフである。
【図２７】タイプＧ／タイプＤのＺＰＧＭ遷移金属触媒の例について着火試験の結果を示すグラフである。
【図２８】タイプＧ／タイプＤのＺＰＧＭ遷移金属触媒の例について着火試験の結果を示すグラフである。
【図２９】タイプＤのＺＰＧＭ遷移金属触媒の例についてランプ着火試験の結果を示すグラフである。
【図３０】タイプＩの例についてランプ着火試験の結果を示すグラフである。
【図３１】構造３の着火試験結果を示すグラフである。
【図３２】ＺＰＧＭ−１触媒系（フレッシュ及び劣化）の着火試験の結果を示すグラフである。
【図３３】ＺＰＧＭ−２触媒系（フレッシュ及び劣化）の着火試験の結果を示すグラフである。
【図３４】ＺＰＧＭ−３触媒系（フレッシュ及び劣化）の着火試験の結果を示すグラフである。
【図３５】ＺＰＧＭ−４触媒系（フレッシュ及び劣化）の着火試験の結果を示すグラフである。
【図３６】ＺＰＧＭ−５触媒系（フレッシュ及び劣化）の着火試験の結果を示すグラフである。
【図３７】ＺＰＧＭ−６触媒系（フレッシュ及び劣化）の着火試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
以下の実施例は、本発明の範囲を非限定的に説明することを意図している。当業者に知られている他の手順を代替的に用いてよいことが理解されるべきである。
【実施例１】
【００８１】
白金族金属を含まない触媒の細孔容積及び表面積測定
図４は、フレッシュ（fresh）触媒系ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−５について測定された細孔容積を示し、図５は、劣化（aged）触媒系ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−５について測定された細孔容積を示す。劣化触媒系は、１０％のＨ２Ｏ及び空気によって９５０℃で１６時間劣化させた。図４の右側にあるｙ軸は、ＺＰＧＭ−１の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）のみに関する。
【００８２】
細孔容積は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ（登録商標）（Ｎｏｒｃｒｏｓｓ、Ｇａ．）ＴｒｉＳｔａｒ３０００ガス吸着分析器を用いて７７Ｋで測定した。細孔容積は、Ｂａｒｒｅｔｔ−Ｊｏｉｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ（ＢＪＨ）法（Ｅ．Ｐ．Ｂａｒｒｅｔｔ、Ｌ．Ｇ．Ｊｏｙｎｅｒ、Ｐ．Ｐ．Ｈａｌｅｎｄａ、「Ｔｈｅ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｒｅ  ｖｏｌｕｍｅ  ａｎｄ  ａｒｅａ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｐｏｒｏｕｓ  ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ．Ｉ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ  ｆｒｏｍ  ｎｏｔｒｏｇｅｎ  ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ」Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（１９５１）、７３、３７３〜３８０頁）を用いて窒素吸着等温線から得た。
【００８３】
図４及び５の結果は、劣化により、全ての触媒系（ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−５）の細孔容積が減少することを示した。フレッシュＺＰＧＭ−１の平均細孔容積は、０．１０６ｃｍ３／ｇから劣化触媒の０．０１７ｃｍ３／ｇまで減少した。同様に、フレッシュＺＰＧＭ−２の平均細孔容積は、０．１７３ｃｍ３／ｇから劣化触媒の０．１１６ｃｍ３／ｇまで減少した。また、フレッシュＺＰＧＭ−３の平均細孔容積は、０．１０７ｃｍ３／ｇから劣化触媒の０．０１０ｃｍ３／ｇまで減少した。フレッシュＺＰＧＭ−４の平均細孔容積は、０．１９０ｃｍ３／ｇから劣化触媒の０．１４２ｃｍ３／ｇまで減少した。フレッシュＺＰＧＭ−５の平均細孔容積は、０．２１３ｃｍ３／ｇから劣化触媒の０．１２２ｃｍ３／ｇまで減少した。
【実施例２】
【００８４】
フレッシュ及び劣化触媒系  ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−５の表面積分析
フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ触媒系の表面積を図６に示す。劣化触媒系は、１０％のＨ２Ｏ及び空気によって９５０℃で１６時間劣化させた。
【００８５】
表面積は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ（登録商標）（Ｎｏｒｃｒｏｓｓ、Ｇａ．）ＴｒｉＳｔａｒ３０００ガス吸着分析器を用いて７７Ｋで測定した。表面積は、ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｉｔｔ及びＴｅｌｌｅｒ）法（Ｓ．Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｐ．Ｈ．Ｅｍｍｅｔｔ及びＥ．Ｔｅｌｌｅｒ、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１９３８、６０、３０９頁）を用いて計算した。
【００８６】
図６の結果は、劣化により全ての触媒系（ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−５）について、表面積が減少することを示す。表面積は、フレッシュＺＰＧＭ−１が１８．７２ｍ２／ｇから劣化触媒の２．７６ｍ２／ｇまで減少する。同様に、フレッシュＺＰＧＭ−２の表面積は、３８．６０ｍ２／ｇから劣化触媒の１５．４８ｍ２／ｇまで減少する。フレッシュＺＰＧＭ−３の表面積は、３０．７８ｍ２／ｇから劣化触媒の１６．７１ｍ２／ｇまで減少する。フレッシュＺＰＧＭ−４の表面積は、４６．９５ｍ２／ｇから劣化触媒の２２．０６ｍ２／ｇまで減少する。フレッシュＺＰＧＭ−５の表面積は、５３．４５ｍ２／ｇから劣化触媒の２４．０２ｍ２／ｇまで減少する。
【実施例３】
【００８７】
ＺＰＧＭ遷移金属触媒のＸ線回折分析
図７〜１２は、フレッシュ及び劣化触媒系ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−６のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す。劣化触媒系は、１０％のＨ２Ｏ及び空気によって９５０℃で１６時間劣化した。
【００８８】
ＸＲＤ分析を行って触媒系ごとに存在する結晶相を決定した。ＸＲＤパターンを、Ｒｉｇａｋｕ（登録商標）粉末回折計（ＭｉｎｉＦｌｅｘ（商標））においてＣｕＫα線を用いて、２０〜７０°の２θ範囲において０．０５°の刻み幅かつ２秒の滞留時間で測定した。管電圧は４０ｋＶ、電流は３０ｍＡに、それぞれ設定した。得られた回折パターンをＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｅｎｔｒｅ  ｆｏｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｄａｔａ（ＩＣＤＤ）データベースを用いて分析した。
【００８９】
図７は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−１触媒系、Ｃｅ０．６Ｌａ０．４Ｍｎ０．６Ｃｕ０．４Ｏ３のＸＲＤスペクトルを示し、ペロブスカイト型（○）及びホタル石型（■）構造の存在を示す。劣化したサンプルは、ピークが鋭いことから明らかなように、ホタル石型及びペロブスカイト型構造がより多い。
【００９０】
図８は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−２触媒系、８％Ｃｕを含浸させたＡｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６４Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２（Ａｌ２Ｏ３対Ｃｅ０．６４Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２の質量比  ６０：４０）（１６０ｇ／ｍｌ）のＸＲＤパターンを示す。フレッシュＺＰＧＭ−２触媒系のＸＲＤスペクトルは、ホタル石型構造（□）、アルミナ（Ａ）及びＣｕＯ（●）の存在を示す。劣化したＺＰＧＭ−２触媒系は、ホタル石（□）、ＣｕＡｌ２Ｏ４（◆）及びアルミナ（Ａ）を示す。劣化したサンプルは、ピークがより鋭いことから明らかなように、ホタル石型構造がより多い。
【００９１】
図９は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−３触媒系、８％Ｃｕ＋６．１％Ｃｅ＋２．４％Ｚｒ＋１．５％Ｌａ含浸１５％Ｓｎ−Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２（Ｓｎ−Ａｌ２Ｏ３対Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２の質量比  ６０：４０）（２００ｇ／Ｌ）のＸＲＤパターンを示す。フレッシュＺＰＧＭ−３触媒系のＸＲＤスペクトルは、ホタル石型構造（○）、ＺｒＯ２（□）、アルミナ（Ａ）及びＣｕＯ（■）の存在を示す。劣化したＺＰＧＭ−３触媒系は、ホタル石（○）、ＺｒＯ２（□）、ＳｎＯ２（●）、ＣｕＡｌ２Ｏ４（◆）及びアルミナ（Ａ）を示す。劣化したサンプルにおけるコーディエライトのピークは、基材からのものである。劣化の間、ＣｕはＡｌ２Ｏ３と反応してＣｕＡｌ２Ｏ４を形成する。
【００９２】
図１０は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−４触媒系（１２％Ｃｕ含浸Ｃｅ０．６Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２＋Ａｌ２Ｏ３（Ｃｅ０．６Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２対Ａｌ２Ｏ３の質量比  ６０：４０）を含むオーバーコート及び８％Ｃｕ＋６．１％Ｃｅ＋２．４％Ｚｒ＋１．５％Ｌａ含浸１５％Ｓｎ−Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２（Ｓｎ−Ａｌ２Ｏ３対Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２の質量比  ６０：４０）を含むウォッシュコートから構成されている）のＸＲＤパターンを示す。フレッシュＺＰＧＭ−４触媒系のＸＲＤスペクトルは、ホタル石型構造（●）、ＣｅＯ２（□）、アルミナ（Ａ）及びＣｕＯ（■）の存在を示す。劣化したＺＰＧＭ−４触媒系は、ホタル石（●）、ＣｅＯ２（□）、ＳｎＯ２（○）、ＣｕＡｌ２Ｏ４（◆）及びアルミナ（Ａ）を示す。劣化の間、酸化スズはアルミナから解離し、ＣｕはＡｌ２Ｏ３と反応してＣｕＡｌ２Ｏ４を形成する。
【００９３】
図１１は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−５触媒系（１２．４％ＣｕＯ含浸Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２（Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３対Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２の質量比  ２５：７５）（６５ｇ／Ｌ）を含むオーバーコート及び８％Ｃｕ＋６．１％Ｃｅ＋２．４％Ｚｒ＋１．５％Ｌａ含浸Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２（Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３対Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２の質量比６０：４０）（１８０ｇ／Ｌ）を含むウォッシュコートから構成されている）のＸＲＤパターンを示す。フレッシュＺＰＧＭ−５触媒系のＸＲＤスペクトルは、ホタル石型構造（●）及びアルミナ（Ａ）を示す。劣化したＺＰＧＭ−５触媒系は、ホタル石（●）、ＣｕＡｌ２Ｏ４（◆）及びアルミナ（Ａ）を示す。劣化の間、酸化スズはアルミナから解離し、ＣｕはＡｌ２Ｏ３と反応してＣｕＡｌ２Ｏ４を形成する。
【００９４】
図１２は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−６触媒系（１０％Ｃｕ＋１２％Ｃｅ含浸ＭｇＡｌ２Ｏ４＋１６％Ｃｕ含浸Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２（Ｃｅ含浸ＭｇＡｌ２Ｏ４対１６％Ｃｕ含浸Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２の質量比  ６０：４０）（６５ｇ／Ｌ）を含むオーバーコート及び４％Ｃｕ＋６．１％Ｃｅ＋２．４％Ｚｒ＋１．５％Ｌａ含浸ＭｇＡｌ２Ｏ４＋Ｃｅ０．６４Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２（ＭｇＡｌ２Ｏ４対Ｃｅ０．６４Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２の質量比  ６０：４０）（１８０ｇ／Ｌ）を含むウォッシュコートから構成されている）のＸＲＤパターンを示す。フレッシュＺＰＧＭ−６触媒系のＸＲＤスペクトルは、２つのホタル石型構造（●及び○）、並びにＭｇＡｌ２Ｏ４（◇）を示す。劣化したＺＰＧＭ−６触媒系は、２つのホタル石型構造（●及び○）、ＭｇＡｌ２Ｏ４（◇）、ＣｕＡｌ２Ｏ４（◆）、及びＣｕＯ（■）の存在を示す。劣化の間、ＣＺＬ及びＣｕＯはより結晶性になり、いくらかのＣｕＡｌ２Ｏ４が形成された。
【実施例４】
【００９５】
触媒系ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−６のスイープ試験
図１３〜１８は、（実施例１〜３において記載した）触媒系ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−６についてのスイープ試験結果をそれぞれ示す。スイープ試験を入口温度６００℃、空気／燃料スパン±０．２及びサイクル周波数１Ｈｚで実施した。スイープ試験により触媒性能を種々のＲ値（還元体のモル数／酸化体のモル数）で示す。広範囲のＲ値にわたる高い転化率は、有望な触媒であることを示す。なぜなら、それは、リッチ（Ｒ値＞１）及びリーン（Ｒ値＜１）エンジン条件においてうまく機能することができるためである。劣化触媒系は、１０５０℃において１０時間（５６秒のリッチ区間と４秒のリーン区間との間で循環する）で劣化した。
【００９６】
図１３は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−１触媒系のスイープ試験結果を示す。フレッシュ触媒のスイープ結果は、ＣＯ転化率がＲ値＞１．０５で減少し、炭化水素（ＨＣ）転化率がＲ値の増大と共に減少することを示している。ＮＯ転化率はＲ値＞０．８５で増大する。劣化後に、ＣＯ、炭化水素及びＮＯの触媒特性は減少し、ＮＯ転化率は試験されるＲ値全範囲にわたって＜５％である。劣化ＺＰＧＭ−１のＣＯ転化率はＲ値の増大と共に減少する。劣化ＺＰＧＭ−１のＨＣ転化率は、０．９５と１．０５との間のＲ値について最も良好である。
【００９７】
図１４は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−２触媒系のスイープ試験結果を示す。フレッシュ触媒のスイープ結果は、ＣＯ転化率がＲ値＞１．０５で減少し、炭化水素（ＨＣ）転化率がＲ値の増大と共に減少することを示している。ＮＯ転化率はＲ値＞０．８５で増大する。劣化後に、ＣＯ、炭化水素及びＮＯの触媒特性は減少する。劣化ＺＰＧＭ−２のＣＯ及びＨＣ転化率はＲ値の増大と共に減少する。劣化ＺＰＧＭ−２触媒系に関するＮＯ転化率は、Ｒ＝０．８５で最大である。
【００９８】
図１５は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−３触媒系のスイープ試験結果を示す。フレッシュ触媒のスイープ結果は、ＣＯ転化率がＲ値＞１．０５で減少し、炭化水素（ＨＣ）転化率がＲ値の増大と共に減少することを示している。ＮＯ転化率はＲ値の増大と共に増大する。劣化後に、ＣＯ、炭化水素及びＮＯの触媒特性は減少する。劣化ＺＰＧＭ−３のＣＯ及びＨＣ転化率はＲ値の増大と共に減少する。劣化ＺＰＧＭ−３に関するＮＯ転化率は、Ｒ値＞０．９５で増大する。
【００９９】
図１６は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−４触媒系のスイープ試験結果を示す。フレッシュ触媒のスイープ結果は、ＣＯ転化率がＲ値＞０．９７５で減少し、炭化水素（ＨＣ）転化率がＲ値の増大と共に減少することを示している。ＮＯ転化率はＲ値の増大と共に増大する。劣化後に、ＣＯ、炭化水素及びＮＯの触媒特性は減少する。劣化ＺＰＧＭ−４のＣＯ及びＨＣ転化率はＲ値の増大と共に減少する。劣化ＺＰＧＭ−４に関するＮＯ転化率は、Ｒ値＞０．９５で増大する。
【０１００】
図１７は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−５触媒系のスイープ試験結果を示す。フレッシュ触媒のスイープ結果は、ＣＯ転化率がＲ値＞０．９７５で減少し、炭化水素（ＨＣ）転化率がＲ値の増大と共に減少することを示している。ＮＯ転化率はＲ値の増大と共に増大する。劣化後に、ＣＯ、炭化水素及びＮＯの触媒特性は減少する。劣化ＺＰＧＭ−５のＣＯ及びＨＣ転化率はＲ値の増大と共に減少する。劣化ＺＰＧＭ−５に関するＮＯ転化率は、Ｒ値＞１．０５で増大する。
【０１０１】
図１８は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−６触媒系のスイープ試験結果を示す。フレッシュ触媒のスイープ結果は、ＣＯ転化率がＲ値＞０．９７５で減少し、炭化水素（ＨＣ）転化率がＲ値の増大と共に減少することを示している。ＮＯ転化率はＲ値の増大と共に増大する。劣化後にＣＯ、炭化水素及びＮＯの触媒特性は減少する。劣化ＺＰＧＭ−６のＣＯ及びＨＣ転化率はＲ値の増大と共に減少する。劣化ＺＰＧＭ−６に関するＮＯ転化率は、Ｒ値＞０．９７５で増大する。
【実施例５】
【０１０２】
タイプＤ又はタイプＨのＺＰＧＭ遷移金属触媒の着火試験
図１９〜２１は、例えばタイプＤ又はタイプＨのＺＰＧＭ遷移金属触媒の着火試験結果を示す。なお、触媒は１つ又は複数のタイプに分類される。例えばここでは、触媒がタイプＤ及びタイプＨの両方であることに注目されたい。着火試験を本発明の劣化（８００℃で１６時間、５６秒のリッチ区間及び４秒のリーン区間から構成される）触媒において実施した。Ｒ値＝１．０５及びＲ値＝１．５において温度を約１００℃〜６４０℃に上げることによって試験を実施した。着火試験は、窒素酸化物、一酸化炭素、及び炭化水素の転化率を触媒系の温度の関数として測定する。ある特定の温度において、より高い転化率であると、より効率的な触媒であることを意味する。これに対し、ある特定の転化率において、より低い温度であると、より効果的な触媒であることを意味する。
【０１０３】
図１９は、１６％Ｃｕ／Ｃｅ０．３Ｚｒ０．６Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２の組成を有するタイプＤ／Ｈ触媒の結果を示す。なお、触媒は１つ又は複数のタイプに分類され、例えばここでは、触媒がタイプＤ及びタイプＨの両方であることに注目されたい。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が２６７℃、ＨＣのＴ５０が５２５℃であることを示している。ＮＯの最大転化率は６４０℃で約２％である。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒がＣＯ及びＨＣのＴ５０をそれぞれ３２３℃及び５９５℃に減少させることを示している。Ｒ＝１．５のＮＯ着火は、Ｔ５０  ４９４℃と示される。
【０１０４】
図２０は、１２％Ｃｕ／Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｌａ０．１Ｏ２の組成を有するタイプＤ／Ｈ触媒の結果を示す。なお、触媒は１つ又は複数のタイプに分類される。例えばここでは、触媒がタイプＤ及びタイプＨの両方であることに注目されたい。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が２３７℃、ＨＣのＴ５０が５４３℃であることを示している。ＮＯの最大転化率は６４０℃で約４％である。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒がＣＯ及びＨＣのＴ５０をそれぞれ３２９℃及び６１１℃に減少させることを示している。Ｒ＝１．５のＮＯ着火は、Ｔ５０  ５１５℃と示される。
【０１０５】
図２１は、１０％Ｃｕ＋１２％Ｃｅ／Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３の組成を有するタイプＤ／Ｈ触媒の結果を示す。なお、触媒は１つ又は複数のタイプに分類される。例えばここでは、触媒がタイプＤ及びタイプＨの両方であることに注目されたい。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が２９８℃、ＨＣのＴ５０が５４６℃であることを示している。ＮＯの最大転化率は６４０℃で約３％である。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒がＣＯ及びＨＣのＴ５０をそれぞれ３２５℃及び５９８℃に減少させることを示している。Ｒ＝１．５のＮＯ着火は、Ｔ５０  ４６１℃と示される。
【実施例６】
【０１０６】
タイプＦのＺＰＧＭ遷移金属触媒の着火試験
図２２〜２４は、例えばタイプＦ触媒の着火試験結果を示す。着火試験を本発明の劣化（８００℃で１６時間、５６秒のリッチ区間及び４秒のリーン区間から構成される）触媒にて実施した。Ｒ値＝１．０５及びＲ値＝１．５において温度を約１００℃〜６４０℃に上げることによって試験を実施した。着火試験は、窒素酸化物、一酸化炭素、及び炭化水素の転化率を、触媒系の温度の関数として測定する。ある特定の温度において、より高い転化率は、より効率的な触媒であることを意味する。これに対し、ある特定の転化率において、より低い温度が、より効果的な触媒であることを意味する。
【０１０７】
図２２は、ＣｕＬａ０．０４Ａｌ１．９６Ｏ４の組成を有するタイプＦ触媒の結果を示す。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が３３４℃であることを示している。ＮＯ及びＨＣの最大転化率は６４０℃において、それぞれ約６％及び３８％である。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が約４５３℃に減少することを示している。Ｒ＝１．５のＮＯ着火では、Ｔ５０  ５２１℃と示されている。一方で、ＨＣの最大転化率は、６４０℃で約１６％である。
【０１０８】
図２３は、Ｃｕ０．５Ｆｅ０．５Ｌａ０．０４Ａｌ１．９６Ｏ４の組成を有するタイプＦ触媒の結果を示す。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が３４６℃、ＨＣのＴ５０が５３５℃であることを示している。ＮＯの最大転化率は６４０℃で約１％である。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒について、ＣＯ及びＨＣのＴ５０が、それぞれ３６８℃及び５８８℃に減少することを示している。Ｒ＝１．５のＮＯ着火は、Ｔ５０  ４９１℃と示されている。
【０１０９】
図２４は、ＣｕＬａ０．０４Ａｌ１．４７Ｍｎ０．４９Ｏ４の組成を有するタイプＦ触媒の結果を示す。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が３７１℃であることを示している。ＮＯ及びＨＣの最大転化率は６４０℃でそれぞれ約２％及び２７％である。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が約４７９℃に減少することを示している。一方で、ＮＯ及びＨＣの最大転化率はそれぞれ６４０℃で約１６％である。
【実施例７】
【０１１０】
タイプＧのＺＰＧＭ遷移金属触媒の着火試験
図２５〜２８は、例えばタイプＧ／タイプＤ触媒の着火試験結果を示す。なお、触媒は１つ又は複数のタイプに分類される。例えばここでは、触媒がタイプＧ及びタイプＤの両方であることに注目されたい。着火試験を本発明の劣化（８００℃で１６時間、５６秒のリッチ区間及び４秒のリーン区間から構成される）触媒にて実施した。Ｒ値＝１．０５及びＲ値＝１．５において温度を約１００℃〜６４０℃に上げることによって試験を実施した。着火試験は、窒素酸化物、一酸化炭素、及び炭化水素の転化率を、触媒系の温度の関数として測定する。ある特定の温度において、より高い転化率は、より効率的な触媒であることを意味する。これに対し、ある特定の転化率において、より低い温度は、より効果的な触媒であることを意味する。
【０１１１】
図２５は、１０％Ａｇ／Ｃｕ０．５Ｆｅ０．５Ｌａ０．０４Ａｌ１．９６Ｏ４の組成を有するタイプＧ／タイプＤ触媒の結果を示す。なお、触媒は１つ又は複数のタイプに分類される。例えばここでは、触媒がタイプＧ及びタイプＤの両方であることに注目されたい。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が３８３℃であることを示している。ＮＯ及びＨＣの最大転化率は６４０℃でそれぞれ約１％及び３３％である。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が約３９４℃に減少することを示している。Ｒ＝１．５でのＮＯ着火は、Ｔ５０が４８５℃であると示している。一方で、ＨＣの最大転化率は６４０℃で約１６％である。
【０１１２】
図２６は、１０％Ｃｕ／ＣｕＬａ０．０４Ａｌ１．９６Ｏ４の組成を有するタイプＧ／タイプＤ触媒の結果を示す。なお、触媒は１つ又は複数のタイプに分類される。例えばここでは、触媒がタイプＧ及びタイプＤの両方であることに注目されたい。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が２７２℃、ＨＣのＴ５０が４６４℃であることを示している。ＮＯ転化率は６４０℃まで測定されない。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒について、ＣＯ及びＨＣのＴ５０がそれぞれ３７５℃及び５６５℃に減少することを示している。Ｒ＝１．５でのＮＯ着火は、Ｔ５０が５００℃であると示している。
【０１１３】
図２７は、２０％ＣｕＯ／ＭｇＬａ０．０４Ａｌ１．９６Ｏ４の組成を有するタイプＧ／タイプＤ触媒の結果を示す。なお、触媒は１つ又は複数のタイプに分類される。例えばここでは、触媒がタイプＧ及びタイプＤの両方であることに注目されたい。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が３０５℃、ＨＣのＴ５０が５１３℃であることを示している。ＮＯの最大転化率は６４０℃で約１％である。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒について、ＣＯ及びＨＣのＴ５０がそれぞれ４１２℃及び５８７℃に減少することを示している。Ｒ＝１．５でのＮＯ着火は、Ｔ５０が４７８℃であると示している。
【０１１４】
図２８は、１０％Ｃｕ＋１２％Ｃｅ／ＭｇＬａ０．０４Ａｌ１．９６Ｏ４の組成を有するタイプＧ／タイプＤ触媒の結果を示す。なお、触媒は１つ又は複数のタイプに分類される。例えばここでは、触媒がタイプＧ及びタイプＤの両方であることに注目されたい。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が３０２℃、ＨＣのＴ５０が５０６℃であることを示している。ＮＯの最大転化率は６４０℃で約２％である。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒について、ＣＯ及びＨＣのＴ５０がそれぞれ３３８℃及び５８５℃に減少することを示している。Ｒ＝１．５でのＮＯ着火は、Ｔ５０が４６１℃であると示している。
【実施例８】
【０１１５】
タイプＤのＺＰＧＭ遷移金属触媒の着火試験
図２９は、例えばタイプＤ触媒の着火試験結果を示す。着火試験を本発明の劣化（８００℃で１６時間、５６秒のリッチ区間及び４秒のリーン区間から構成される）触媒にて実施した。Ｒ値＝１．０５及びＲ値＝１．５において温度を約１００℃〜６４０℃に上げることによって試験を実施した。着火試験は、窒素酸化物、一酸化炭素、及び炭化水素の転化率を、触媒系の温度の関数として測定する。ある特定の温度において、より高い転化率は、より効率的な触媒であることを意味する。これに対し、ある特定の転化率において、より低い温度は、より効果的な触媒であることを意味する。
【０１１６】
図２９は、１２％ＣｕＯ／（Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｌａ０．１Ｏ２＋ＭｇＬａ０．０４Ａｌ１．９６Ｏ４（４０：６０））の組成を有するタイプＤ触媒の結果を示す。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が２５８℃、ＨＣのＴ５０が３８１℃、ＮＯのＴ５０が５１９℃であることを示している。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＣＯ及びＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒について、ＣＯ及びＨＣのＴ５０がそれぞれ３１６℃及び４６４℃に減少することを示している。Ｒ＝１．５でのＮＯ着火は、Ｔ５０が３７５℃であると示している。
【実施例９】
【０１１７】
タイプＩのゼオライト触媒の着火試験
図３０は、例えばタイプＩのゼオライト触媒の着火試験結果を示す。着火試験は本発明のフレッシュ触媒にて実施した。Ｒ値＝１．０５において温度を約１００℃〜６４０℃に上げることによって試験を実施した。着火試験は、窒素酸化物、一酸化炭素、及び炭化水素の転化率を、触媒系の温度の関数として測定する。ある特定の温度において、より高い転化率は、より効率的な触媒であることを意味する。これに対し、ある特定の転化率において、より低い温度は、より効果的な触媒であることを意味する。
【０１１８】
図３０は、５％Ｇａ＋８％Ｃｕ／（ＺＳＭ−５）の組成を有するタイプＩ触媒の結果を示す。Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が３７６℃、ＨＣのＴ５０が３１９℃、ＮＯのＴ５０が３４３℃であることを示している。
【実施例１０】
【０１１９】
基材とウォッシュコートとオーバーコートとを含み、オーバーコートは少なくとも１種の触媒を含むが、ウォッシュコートは触媒を含まない構造タイプ３の着火試験
図３１は、例えば構造タイプ３（基材とウォッシュコートとオーバーコートとを含み、オーバーコートは少なくとも１種の触媒を含むが、ウォッシュコートは触媒を含まない。ウォッシュコートは、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２を６０：４０で１００ｇ／ｌ含み、オーバーコートは、１２％Ｃｕ担持Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２を１５０ｇ／Ｌ含む。）の触媒の着火試験結果を示す。着火試験を本発明の劣化（８００℃で１６時間、５６秒のリッチ区間及び４秒のリーン区間から構成される）触媒において実施した。Ｒ値＝１．０５及びＲ値＝１．５において温度を約１００℃〜６４０℃に上げることによって試験を実施した。着火試験は、窒素酸化物、一酸化炭素、及び炭化水素の転化率を、触媒系の温度の関数として測定する。ある特定の温度において、より高い転化率は、より効率的な触媒であることを意味する。これに対し、ある特定の転化率において、より低い温度は、より効果的な触媒であることを意味する。
【０１２０】
Ｒ＝１．０５での着火試験は、触媒について、ＣＯのＴ５０が３１４℃、ＨＣのＴ５０が４６４℃であることを示している。ＮＯの最大転化率は６４０℃で約６％である。Ｒ値を１．５に増大させるとＮＯ転化率が改善されるが、ＨＣの性能は劣化する。Ｒ＝１．５での着火試験は、触媒について、ＣＯ及びＨＣのＴ５０がそれぞれ３１６℃及び５６６℃に減少することを示している。Ｒ＝１．５でのＮＯ着火は、Ｔ５０が４５３℃であると示している。
【実施例１１】
【０１２１】
触媒系ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−６（フレッシュ及び劣化）の着火試験
図３２〜３７は、ＺＰＧＭ−１〜ＺＰＧＭ−６の着火試験結果を示す。着火試験を本発明の劣化（１０５０℃で１０時間、５６秒のリッチ区間及び４秒のリーン区間の間で循環）触媒にて実施した。Ｒ値＝１．０５において温度を約１００℃〜６４０℃に上げることによって試験を実施した。図のプロットされた温度は、触媒の中央で測定した。着火試験は、窒素酸化物、一酸化炭素、及び炭化水素の転化率を、触媒系の温度の関数として測定する。ある特定の温度において、より高い転化率は、より効率的な触媒であることを意味する。これに対し、ある特定の転化率において、より低い温度が、より効果的な触媒であることを意味する。
【０１２２】
図３２は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−１触媒系（Ｃｅ０．６Ｌａ０．４Ｍｎ０．６Ｃｕ０．４Ｏ３）のＲ＝１．０５での着火結果を示す。フレッシュ触媒系の着火試験は、ＣＯ及びＨＣのＴ５０が、それぞれ２８８℃及び５０３℃であることを示している。ＮＯの最大転化率は６００℃で約１９％である。劣化後、触媒性能は、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯについて減少する。劣化触媒では、ＣＯのＴ５０が約６００℃である。ＨＣ及びＮＯの最大転化率は、６００℃でそれぞれ１９％及び２％である。
【０１２３】
図３３は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−２触媒系（８％Ｃｕ含浸Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６４Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２（Ａｌ２Ｏ３：Ｃｅ０．６４Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２は、質量比６０：４０））のＲ＝１．０５での着火結果を示す。フレッシュ触媒系の着火試験は、ＣＯ及びＨＣのＴ５０が、それぞれ２０５℃及び３８９℃であることを示している。ＮＯの最大転化率は６００℃で約２２％である。劣化後、触媒性能は、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯについて減少する。ＣＯ、ＨＣ及びＮＯの最大転化率は、６００℃でそれぞれ２７％、２４％及び３％である。
【０１２４】
図３４は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−３触媒系（８％Ｃｕ＋６．１％Ｃｅ＋２．４％Ｚｒ＋１．５％Ｌａ含浸１５％Ｓｎ−Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２（Ｓｎ−Ａｌ２Ｏ３：Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２は、質量比６０：４０））のＲ＝１．０５における着火結果を示す。フレッシュ触媒系の着火試験は、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯのＴ５０が、それぞれ２０２℃、３８９℃及び６５１℃であることを示している。劣化後、触媒性能は、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯについて減少する。劣化触媒では、ＣＯ及びＨＣのＴ５０が、それぞれ約５９９℃及び６５１℃である。ＮＯの最大転化率は、７００℃で５％である。
【０１２５】
図３５は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−４触媒系（オーバーコートが１２％Ｃｕ含浸Ｃｅ０．６４Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２＋Ａｌ２Ｏ３（Ｃｅ０．６４Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２：Ａｌ２Ｏ３の質量比が、６０：４０）を含み、ウォッシュコートが８％Ｃｕ＋６．１％Ｃｅ＋２．４％Ｚｒ＋１．５％Ｌａ含浸１５％Ｓｎ−Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２（Ｓｎ−Ａｌ２Ｏ３：Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２の質量比が６０：４０）を含む）の、Ｒ＝１．０５における着火結果を示す。フレッシュ触媒系の着火試験は、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯのＴ５０が、それぞれ２５４℃、４４２℃及び６３６℃であることを示している。劣化後、触媒性能は、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯについて減少する。劣化触媒は、ＣＯ及びＨＣのＴ５０が、それぞれ約４６２℃及び６０４℃である。ＮＯの最大転化率は、７７０℃で約３０％である。
【０１２６】
図３６は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−５触媒系（オーバーコートが１２．４％ＣｕＯ含浸Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２（Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３：Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２の質量比２５：７５）を含み、ウォッシュコートが８％Ｃｕ＋６．１％Ｃｅ＋２．４％Ｚｒ＋１．５％Ｌａ含浸Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２（Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３：Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２の質量比６０：４０）を含む）のＲ＝１．０５における着火結果を示す。フレッシュ触媒系の着火試験は、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯのＴ５０が、それぞれ２６２℃、４４９℃及び６０８℃であることを示している。劣化後、触媒性能は、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯについて減少する。劣化触媒におけるＣＯ及びＨＣのＴ５０は、それぞれ約５７１℃及び６５４℃である。ＮＯの最大転化率は、７００℃で約１％である。
【０１２７】
図３７は、フレッシュ及び劣化ＺＰＧＭ−６触媒系（オーバーコートが１０％Ｃｕ＋１２％Ｃｅ含浸ＭｇＡｌ２Ｏ４＋１６％Ｃｕ含浸Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２（Ｃｅ含浸ＭｇＡｌ２Ｏ４：１６％Ｃｕ含浸Ｃｅ０．６Ｚｒ０．３Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．０５Ｏ２の質量比６０：４０）（６５ｇ／Ｌ）を含み、ウォッシュコートが４％Ｃｕ＋６．１％Ｃｅ＋２．４％Ｚｒ＋１．５％Ｌａ含浸ＭｇＡｌ２Ｏ４＋Ｃｅ０．６４Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２（ＭｇＡｌ２Ｏ４：Ｃｅ０．６４Ｚｒ０．２１Ｌａ０．１５Ｏ２の質量比６０：４０）を含む）のＲ＝１．０５における着火結果を示す。フレッシュ触媒系の着火試験は、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯのＴ５０が、それぞれ２６２℃、４６３℃及び６２２℃であることを示している。劣化後、触媒性能は、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯについて減少する。劣化触媒は、ＣＯ及びＨＣのＴ５０が、それぞれ約４２５℃及び６１３℃であることを示す。ＮＯの最大転化率は、７３０℃で約２３％である。
【０１２８】
本発明を特定の実施形態について記載したが、特許請求の範囲によってのみ定義されることを意図している本発明の範囲を逸脱することなく、変更及び改変を行うことができる。本明細書において引用されている全ての参考文献は、本明細書において引用されているいずれの参考文献も含めて、それらの全体が参照により本明細書により組み入れられる。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素、及び硫黄を含む排気中の汚染物質を低減するための白金族金属を含まない触媒系において、
基材と、ウォッシュコートと、オーバーコートとを含み、
ウォッシュコート及びオーバーコートは、それぞれ、担体材料酸化物と、酸素貯蔵材料と、触媒とを含み、
担体材料酸化物は、式ＡＢＯ３のうち、Ａはランタン及び／又はセリウムを含み、Ｂは鉄、マンガン、銅のいずれか１種以上を含むペロブスカイト、式ＡＢ２Ｏ４のうち、Ａはマグネシウム、マンガン、銅、スズのいずれか１種以上を含み、Ｂはアルミニウムを含み、ＡとＢとは異なるスピネル、酸化アルミニウム、及びドープ酸化アルミニウムのいずれか１種以上を含むものであり、
酸素貯蔵材料は、セリウム、ジルコニウム、ランタン、プラセオジム、ネオジムのいずれか１種以上を含み、
触媒は、鉄、銅、銀のいずれか１種以上の遷移金属を含み、
触媒系のＸＲＤスペクトルは、ホタル石型構造に由来するピークを有する触媒系。
【請求項２】
銅及び少なくとも１種の担体材料酸化物を含む請求項１に記載の触媒系。
【請求項３】
触媒を５質量％〜５０質量％含む請求項１又は２に記載の触媒系。
【請求項４】
基材はコーディエライトを含み、
ウォッシュコートは、銅と、マグネシウムアルミニウム酸化物を含むスピネルとを含み、
オーバーコートは、銅と、マグネシウムアルミニウム酸化物を含むスピネルとを含む請求項１〜３のいずれかに記載の触媒系。
【請求項５】
オーバーコートにおけるアルミニウム酸化物と酸素貯蔵材料との質量比が、７５：２５である請求項１〜４のいずれかに記載の触媒系。
【請求項６】
オーバーコート中に銅を５〜５０質量％含む請求項１〜５のいずれかに記載の触媒系。
【請求項７】
オーバーコート中に銅を１０〜１６質量％含む請求項１〜５のいずれかに記載の触媒系。
【請求項８】
基材はコーディエライトを含み、
ウォッシュコートは、ランタンアルミニウム酸化物を含み、
オーバーコートは、酸化銅と、ランタンアルミニウム酸化物とを含む請求項１〜３のいずれかに記載の触媒系。
【請求項９】
オーバーコートにおけるランタンアルミニウム酸化物と酸素貯蔵材料との質量比が、７５：２５である請求項８に記載の触媒系。
【請求項１０】
銅が５〜５０質量％存在する請求項８に記載の触媒系。
【請求項１１】
オーバーコートにおけるアルミニウム酸化物と酸素貯蔵材料との質量比が、７５：２５である請求項８に記載の触媒系。
【請求項１２】
ウォッシュコートは、スズアルミニウム酸化物、銅、セリウム、ジルコニウム、及びランタンを含み、
オーバーコートは、アルミニウム及び銅を含む請求項１〜３のいずれかに記載の触媒系。
【請求項１３】
アルミニウム酸化物と酸素貯蔵材料とが、ウォッシュコート中に２５：７５〜７５：２５の質量比で存在する請求項１２に記載の触媒系。
【請求項１４】
アルミニウム酸化物と酸素貯蔵材料とが、ウォッシュコート中に６０：４０の質量比で存在する請求項１２に記載の触媒系。
【請求項１５】
アルミニウムと少なくとも１種の酸素貯蔵材料とが、オーバーコート中に６０：４０の質量比で存在する請求項１２に記載の触媒系。
【請求項１６】
オーバーコート中に存在する銅が５〜２０質量％である請求項１２に記載の触媒系。
【請求項１７】
ウォッシュコートは、Ｃｅ０．６Ｌａ０．４Ｍｎ０．６Ｃｕ０．４Ｏ３を含むペロブスカイトを含む請求項１〜７のいずれかに記載の触媒系。
【請求項１８】
マグネシウムを含むアルカリ土類金属と、セリウムとを含む請求項１〜１７のいずれかに記載の触媒系。
【請求項１９】
アルカリ土類金属及びセリウムが５〜５０質量％存在する請求項１８に記載の触媒系。
【請求項２０】
アルカリ土類金属及び遷移金属が２〜５０質量％存在する請求項１８又は１９に記載の触媒系。
【請求項２１】
アルカリ土類金属と遷移金属とが、１：１０〜１：１のモル比で存在する請求項１８〜２０のいずれかに記載の触媒系。
【請求項２２】
ペロブスカイト及び遷移金属を含み、遷移金属が２〜３０質量％存在する請求項１〜２１のいずれかに記載の触媒系。
【請求項２３】
ペロブスカイト及び遷移金属が５〜５０質量％存在する請求項２２に記載の触媒系。
【請求項２４】
スピネルが式ＭｇＡｌ２Ｏ４を有する請求項１〜２３のいずれかに記載の触媒系。
【請求項２５】
遷移金属が２〜３０質量％存在する請求項１〜２４のいずれかに記載の触媒系。
【請求項２６】
スピネル及び遷移金属が５〜５０質量％存在する請求項１〜２５のいずれかに記載の触媒系。
【請求項２７】
式Ａａ−ｘＢｘＭＯｂを有するペロブスカイトを含み、
Ａは、ランタン及び／又はセリウムを含み、
Ｂは、マンガン及び／又は銅を含み、
ａは、１又は２であり、
ｂは、ａが１のとき３であり、ａが２のとき４であり、
ｘは、０．１≦ｘ＜０．７で定義される数である請求項１〜２５のいずれかに記載の触媒系。
【請求項２８】
式ＡＭｎ１−ｘＣｕｘＯ３を有するペロブスカイトを含み、
Ａは、ランタン及び／又はセリウムを含み、
ｘは０〜１である請求項１〜２５のいずれかに記載の触媒系。
【請求項２９】
スピネルが、５〜５０質量％で触媒中に存在する請求項１〜２８のいずれかに記載の触媒系。
【請求項３０】
請求項１〜２９のいずれかに記載の白金族金属を含まない第１触媒系と、
少なくとも１種の白金族金属を含む第２触媒系と、を含む触媒系であって、
第１触媒と第２触媒とが、任意の順序で連続しており、
ガス流が、第１触媒系及び第２触媒系を連続して通過できる触媒系。
【請求項３１】
白金族金属が、パラジウム、白金、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、及びロジウムからなる群から選択される１つ又は複数を含む請求項１〜３０のいずれかに記載の触媒系。
【請求項３２】
第２触媒系が、１つ又は複数の白金族金属及び１つ又は複数の担体材料酸化物を含む請求項３０又は３１に記載の触媒系。
【請求項３３】
ガス流が、第１触媒系及び第２触媒系を任意の順序で通過できる請求項３０〜３２のいずれかに記載の触媒系。
【請求項３４】
ガス流が第２触媒の後に第１触媒を通過できるように、第１触媒系と第２触媒系とが連続している請求項３０〜３３のいずれかに記載の触媒系。
【国際調査報告】
2011525856.tif 000040
2011525856.tif 000041
2011525856.tif 000042
2011525856.tif 000043