(57)【要約】  本開示は、排ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素、および炭化水素を、毒性の低い化合物に同時に変換することができる三元触媒である。また、本開示は、パラジウム（Ｐｄ）含有酸素貯蔵物質を含む三元触媒調合物である。いくつかの実施の形態では、本発明の三元触媒調合物は、ロジウムを含まない。さらなる開示は、Ｐｄ含有酸素貯蔵物質の改良された製造方法である。本発明の三元触媒調合物の製造方法および使用方法に関する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の遷移金属でドープされた金属酸化物を含む酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）であって、前記遷移金属およびＯＳＭは、固溶体として含まれる、酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）。
【請求項２】
Ｃｅ系の酸素貯蔵物質である、請求項１に記載のＯＳＭ。
【請求項３】
０．５〜１０％の前記遷移金属でドープされる、請求項１に記載のＯＳＭ。
【請求項４】
前記遷移金属は、Ｐｄ、Ｃｕ、ＭｎおよびＮｉからなる群から選択される、請求項１に記載のＯＳＭ。
【請求項５】
ａ  ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ；
ｂ  ３０％ＣｅＯ２、６０％ＺｒＯ２、５％Ｎｄ２Ｏ３および５％Ｙ２Ｏ３または（３０％ＣｅＯ２、６０％ＺｒＯ２、５％Ｎｄ２Ｏ３および５％Ｐｒ６Ｏ１１）
の１種以上を含む、請求項１に記載のＯＳＭ。
【請求項６】
請求項１に記載のＯＳＭを含むウォッシュコートまたはオーバーコート。
【請求項７】
基体と、ウォッシュコートと、を備える触媒システムであって、
前記ウォッシュコートは、酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）を含み、
前記ＯＳＭは、請求項１に記載のＯＳＭである、触媒システム。
【請求項８】
前記オーバーコートは、担体酸化物と、ＯＳＭと、金属触媒を含む、請求項７に記載の触媒システム。
【請求項９】
オーバーコートをさらに含み、
前記ウォッシュコートは、担体酸化物と、酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）と、金属触媒を含み、
前記オーバーコートは、ＯＳＭを含む、請求項７に記載の触媒システム。
【請求項１０】
前記ウォッシュコートは、白金族金属（ＰＧＭ）触媒を含む、請求項７に記載の触媒システム。
【請求項１１】
前記オーバーコートは、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａまたはＬａをさらに含む、請求項７に記載の触媒システム。
【請求項１２】
実質的にＲｈを含まず、かつ、
ウォッシュコートまたはオーバーコートは、約５〜１００ｇ／ｆｔ３の濃度でＰｄを含む、請求項７に記載の触媒システム。
【請求項１３】
１）所定量の遷移金属塩を、粉砕したＯＳＭの水性スラリーに加えることと、
２）ＩＷＣＰ−ＯＳＭスラリーを産生するために所定量の塩基を加えることと、
を含む請求項１に記載の酸素貯蔵物質を製造する方法。
【請求項１４】
１）ａ）所定量の遷移金属塩を、粉砕したＯＳＭの水性スラリーに加えること、およびｂ）ＩＷＣＰ−ＯＳＭスラリーを産生するために所定量の塩基を加えることによって、ＩＷＣＰ−ＯＳＭスラリーを産生することと、
２）ａ）酢酸とともに所定量の担体酸化物を粉砕すること、およびｂ）所定量のＢａＣＯ３またはＣａＣＯ３を加え、担体酸化物混合物を産生するために、撹拌することによって、担体酸化物混合物を産生することと、
３）２）の前記担体酸化物混合物を、１）の前記ＩＷＣＰ−ＯＳＭスラリーに加え、得られた組成物をウォッシュコート上にコーティングすることと、
４）触媒組成物を得るために３）で得られた混合物を焼成することと、
を含む請求項１に記載の酸素貯蔵物質を含む触媒組成物を製造する方法。
【請求項１５】
少なくとも１種の遷移金属でドープされた金属酸化物を含む請求項１に記載の酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）を利用することで触媒システムを通る酸素流れを増加させる方法であって、
前記ＯＳＭは、ウォッシュコート、オーバーコート、または両方に含まれ、
前記遷移金属およびＯＳＭは、固溶体として含まれる、
方法。
【請求項１６】
少なくとも１種の遷移金属でドープされた金属酸化物を含む請求項１に記載の酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）を利用することで触媒システムの酸素貯蔵容量を増加させる方法であって、
前記ＯＳＭは、ウォッシュコート、オーバーコート、または両方に含まれ、
前記遷移金属およびＯＳＭは、固溶体として含まれる、
方法。
【請求項１７】
少なくとも１種の遷移金属でドープされた金属酸化物を含む請求項１に記載の酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）を利用することで触媒システムに含まれる白金族（ＰＧＭ）触媒の寿命を改善する方法であって、
前記ＯＳＭは、ウォッシュコート、オーバーコート、または両方に含まれ、
前記遷移金属およびＯＳＭは、固溶体として含まれる、
方法。
【請求項１８】
少なくとも１種の遷移金属でドープされた金属酸化物を含む請求項１に記載の酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）を利用することで触媒システムの着火性能を改善する方法であって、
前記ＯＳＭは、ウォッシュコート、オーバーコート、または両方に含まれ、
前記遷移金属およびＯＳＭは、固溶体として含まれる、
方法。
【請求項１９】
少なくとも１種の遷移金属でドープされた金属酸化物を含む請求項１に記載の酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）を利用することで触媒効率を維持する一方で触媒システムに含まれるＲｈの量を減らす方法であって、
前記ＯＳＭは、ウォッシュコート、オーバーコート、または両方に含まれ、
前記遷移金属およびＯＳＭは、固溶体として含まれる、
方法。
【請求項２０】
請求項７に記載の触媒システムに排ガスを接触させることを含む、排ガスに含まれる窒素酸化物を窒素と酸素へ、ｂ）一酸化炭素を二酸化炭素へ、およびｃ）炭化水素を二酸化炭素と水へ、同時に変換する方法。
【請求項２１】
請求項７に記載の触媒システムを備える触媒コンバータシステム。
【請求項２２】
請求項１に記載の酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）を含む密結合の触媒コンバータ。
【請求項２３】
ａ）（重量％で）３０％ＣｅＯ２、６０％ＺｒＯ２、５％Ｎｄ２Ｏ３、および５％Ｐｒ６Ｏ１１を含むＯＳＭと、Ｐｄ金属触媒と、を含み、５ｇ／ｆｔ３のＰｄを含むオーバーコートと、
ｂ）（重量％で）３０％ＣｅＯ２、６０％ＺｒＯ２、５％Ｎｄ２Ｏ３、および５％Ｙ２Ｏ３を含むＯＳＭと、Ｐｄ金属触媒と、を含み、１５ｇ／ｆｔ３のＰｄを含むウォッシュコートと、
を備える触媒システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、排ガスに含まれる窒素酸化物、一酸化炭素、および炭化水素を毒性の低い化合物に同時に変換できる三元触媒に関する。本発明は、特に、パラジウム（Ｐｄ）含有酸素貯蔵物質を含む三元触媒調合物に関する。いくつかの実施の形態では、本発明の三元触媒調合物は、ロジウム（Ｒｈ）を含まない。本発明は、さらに、Ｐｄ含有酸素貯蔵物質を含む三元触媒調合物の製造方法に関する。さらには、本発明は、本発明の三元触媒調合物の製造方法および使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素酸化物、一酸化炭素、および炭化水素は、毒性、かつ環境に被害を及ぼす副生成物であって、内燃機関からの排ガス中に含まれる。触媒を用いて、窒素酸化物、一酸化炭素、および炭化水素を害の少ない化合物に変換する方法は、これら副生成物の同時変換（つまり、“三元変換”または“ＴＷＣ”）などである。特に、窒素酸化物は窒素と酸素に変換され、一酸化炭素は二酸化炭素に変換され、炭化水素は二酸化炭素と水に変換される。
【０００３】
ＴＷＣが上記汚染物質の変換効率を顕著に向上させ、その結果、自動車及びその他の車両に対する排ガス基準を満たすのに役立っていることが一般に知られている。排ガス中の毒性成分の三元変換を効率よく行うために、従来のＴＷＣ触媒は、好適な酸化物担体に分散させたＰｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）およびＲｈ（ロジウム）などの大量の貴金属を含む。Ｒｈ含有触媒は、かなり高いＮＯｘの変換活性を示すので、Ｒｈは、ＴＷＣシステムに必須の成分であると特に考えられている。ＮＯｘ放出基準が厳しく、Ｒｈが豊富ではない（そのため、高価になる）ので、必要な貴金属がより少量で、排ガス副生成物の有効なＴＷＣを維持する新規なＴＷＣ触媒組成物の必要性が増してきている。
【０００４】
そのため、Ｒｈを含まず、排ガスの副生成物の有効なＴＷＣをもたらすＴＷＣ触媒調合物の必要性が依然として残されている。また、当該ＴＷＣ触媒調合物の効率よい製造方法の必要性が残されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
いくつかの実施の形態では、本発明は、少なくとも１種の遷移金属でドープされた金属酸化物を含む酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）に関し、遷移金属およびＯＳＭは、固溶体として含まれる。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、Ｃｅ系の酸素貯蔵物質である。
【０００６】
ＯＳＭは、特定量の遷移金属でドープされる。例えば、ＯＳＭは、０．５〜１０％の遷移金属でドープされてもよい。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、約２％、５％または１０％の遷移金属でドープされる。特定の実施の形態では、ＯＳＭは、約２％の遷移金属でドープされる。他の実施の形態では、ＯＳＭは、約０．５〜４％の遷移金属でドープされる。さらに他の実施の形態では、ＯＳＭは、約１〜２．５％の遷移金属でドープされる。特定の実施の形態では、ＯＳＭは、約２％までの遷移金属でドープされてもよい。他の特定の実施の形態では、ＯＳＭは、約２、２．２１または４．０８％の遷移金属でドープされる。
【０００７】
ＯＳＭは、約５〜１００ｇ／ｆｔ３、５〜５０ｇ／ｆｔ３、または５〜２０ｇ／ｆｔ３の遷移金属を含んでもよい。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、約５〜２０ｇ／ｆｔ３の遷移金属を含む。
【０００８】
様々な遷移金属が本発明のＯＳＭで用いられる。例えば、遷移金属は、Ｐｄ、Ｃｕ、ＭｎまたはＮｉであってよい。いくつかの実施の形態では、遷移金属はＰｄである。
【０００９】
特定の実施の形態では、ＯＳＭは、本明細書に記載のように、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭである。
【００１０】
他の態様では、本発明は、上記ＯＳＭを含むウォッシュコートに関する。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートは、触媒の被毒を遅らせるバリウムなどの化合物をさらに含む。バリウムは、約１９〜２１、１８〜２２、１７〜２３、１６〜２４、１５〜２５、２９〜３１、２８〜３２、２７〜３３、２６〜３４、または２５〜３５ｇ／Ｌでウォッシュコートに含まれてもよい。いくつかの実施の形態では、バリウムは、約２０ｇ／Ｌまたは約３０ｇ／Ｌの濃度でウォッシュコートに含まれる。また、ウォッシュコートは、所定量のＬａ−Ａｌ２Ｏ３を含んでもよい。いくつかの実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３が、重量で、ウォッシュコートの約９〜１１％、８〜１２％、７〜１３％、６〜１４％、または５〜１５％を構成する。他の実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３が、重量で、ウォッシュコートの約１０％を構成する。
【００１１】
さらに他の態様では、本発明は、上記ＯＳＭを含むオーバーコートに関する。いくつかの実施の形態では、オーバーコートは、触媒の被毒を遅らせるバリウムなどの化合物をさらに含む。バリウムは、約１９〜２１、１８〜２２、１７〜２３、１６〜２４、１５〜２５、２９〜３１、２８〜３２、２７〜３３、２６〜３４、または２５〜３５ｇ／Ｌでオーバーコートに含まれてもよい。いくつかの実施の形態では、バリウムは、約２０ｇ／Ｌまたは約３０ｇ／Ｌの濃度でオーバーコートに含まれる。また、オーバーコートは、所定量のＬａ−Ａｌ２Ｏ３を含んでもよい。いくつかの実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３が、重量で、オーバーコートの約９〜１１％、８〜１２％、７〜１３％、６〜１４％、または５〜１５％を構成する。他の実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３が、重量で、オーバーコートの約１０％を構成する。
【００１２】
さらに、本発明は、基体と、ウォッシュコートと、を備える触媒システムに関し、ウォッシュコートは、ＯＳＭを含み、ＯＳＭは、上記のものである。他の実施の形態では、本発明は、基体と、ウォッシュコートと、オーバーコートと、を備える触媒システムに関し、ウォッシュコートは、ＯＳＭを含み、ＯＳＭは、上記のものであって、オーバーコートは、担体酸化物と、ＯＳＭと、金属触媒と、を含む。さらに、本発明は、基体と、ウォッシュコートと、オーバーコートと、を備える触媒システムに関し、ウォッシュコートは、担体酸化物と、ＯＳＭと、金属触媒と、を含み、オーバーコートは、上記ＯＳＭを含む。
【００１３】
ウォッシュコートに含まれる金属触媒は、白金族金属（ＰＧＭ）触媒であってもよい。例えば、ＰＧＭ触媒は、Ｐｄ、ＰｔまたはＲｈであってもよい。いくつかの実施の形態では、ＰＧＭ触媒は、Ｐｄである。Ｐｄは、約５〜１００ｇ／ｆｔ３の濃度でオーバーコートに含まれてもよい。いくつかの実施の形態では、Ｐｄは、約５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３の濃度でオーバーコートに含まれる。他の実施の形態では、Ｐｄは、約５、１０、または１５ｇ／ｆｔ３の濃度でオーバーコートに含まれる。同様に、Ｐｄは、約５〜１００ｇ／ｆｔ３の濃度でウォッシュコートに含まれる。いくつかの実施の形態では、Ｐｄは、約５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３の濃度でウォッシュコートに含まれる。他の実施の形態では、Ｐｄは、約５、１０、または１５ｇ／ｆｔ３の濃度でウォッシュコートに含まれる。触媒システムに係るいくつかの実施の形態では、オーバーコートが約５〜１００ｇ／ｆｔ３の濃度でＰｄを含み、ウォッシュコートが約５〜１００ｇ／ｆｔ３の濃度でＰｄを含む。触媒システムに係る他の実施の形態では、オーバーコートが約１０ｇ／ｆｔ３の濃度でＰｄを含み、ウォッシュコートが約１０ｇ／ｆｔ３の濃度でＰｄを含む。触媒システムに係るさらなる実施の形態では、オーバーコートが約５０ｇ／ｆｔ３の濃度でＰｄを含み、ウォッシュコートが約５０ｇ／ｆｔ３の濃度でＰｄを含む。さらに他の触媒システムに係る実施の形態では、オーバーコートが、ウォッシュコートよりも少量のＰｄを含む。触媒システムに係る他の実施の形態では、オーバーコートが約５ｇ／ｆｔ３の濃度でＰｄを含み、ウォッシュコートが約１５ｇ／ｆｔ３の濃度でＰｄを含む。いくつかの実施の形態では、触媒システムは、実質的にはＲｈを含まない。
【００１４】
触媒システムは、上記ＯＳＭを含むウォッシュコートを備えてもよい。さらに、触媒システムは、上記ＯＳＭを含むオーバーコートを備えてもよい。
【００１５】
触媒システムのウォッシュコートおよびオーバーコートは、独立に、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａまたはＬａをさらに含んでもよい。いくつかの実施の形態では、触媒システムのウォッシュコートおよびオーバーコートは、独立にＢａを含んでもよい。
【００１６】
また、本発明は、上記ＯＳＭの製造方法に関する。特定の実施の形態では、方法はＩＷＣＰ法であって、１）所定量の遷移金属塩を、粉砕したＯＳＭの水性スラリーに加えることと、２）ＩＷＣＰ−ＯＳＭスラリーを産生するために所定量の塩基を加えることと、を含む。
【００１７】
本発明は、さらに上記ＯＳＭを含む触媒組成物の製造方法に関し、１）粉砕したＯＳＭの水性スラリーに、所定量の遷移金属塩を加え、ＩＷＣＰ−ＯＳＭスラリーを産生するために所定量の塩基を加えることで、ＩＷＣＰ−ＯＳＭスラリーを産生することと、２）酢酸とともに所定量の担体酸化物を粉砕し、所定量のＢａＣｏ３またはＣａＣＯ３を加えて、担体酸化物の混合物を産生するために撹拌することで、担体酸化物の混合物を産生することと、３）１）のＩＷＣＰ−ＯＳＭスラリーに、２）の担体酸化物の混合物を加え、得られた組成物でウォッシュコートをコーティングすることと、４）触媒組成物を生成するために３）で得られた混合物を焼成することと、を含む。必要に応じて、ＩＷＣＰ工程が基体に対して複数回繰り返されてもよい。
【００１８】
上記方法のいくつかの実施の形態では、使用される塩基は、テトラエチルアンモニウム水酸化物、テトラメチルアンモニウム水酸化物、テトラプロピルアンモニウム水酸化物、テトラブチルアンモニウム水酸化物、ＢａＯ、Ｂａ（ＯＨ）２、ＢａＣＯ３、ＳｒＯ、Ｓｒ（ＯＨ）２またはＳｒＣＯ３である。特定の実施の形態では、塩基は、テトラエチルアンモニウム水酸化物である。
【００１９】
加えて、本発明は、上記ＯＳＭの製造方法に関し、該製造方法は、１）Ｃｅ系の酸素貯蔵物質と遷移金属塩とをともに粉砕することと、２）１）で得られた混合物を炉に噴霧することと、を含む。いくつかの実施の形態では、遷移金属塩は、ＰｄＮＯ３である。
【００２０】
上記方法のいくつかの実施の形態では、塩基および遷移金属が決められた比で含まれる。特定の実施の形態では、塩基と遷移金属と（塩基：遷移金属）のモル比は２：１から３：１の間である。いくつかの実施の形態では、モル比は、２．５：１または２．７５：１である。上記方法の特定の実施の形態では、塩基がテトラエチルアンモニウム水酸化物であって、遷移金属がＰｄである。いくつかの実施の形態では、テトラエチルアンモニウム水酸化物とＰｄは、２．５：１または２．７５：１のモル比（テトラエチルアンモニウム水酸化物：Ｐｄ）で含まれる。
【００２１】
本発明のさらなる方法は、毒性の排ガスを低減する方法などであって、該方法は、排ガスを上記触媒システムに接触させることを含む。
【００２２】
また、本発明は、上記ＯＳＭを利用することで触媒システムを通過する酸素流を増加させる方法に関し、ＯＳＭは、ウォッシュコート、オーバーコート、またはその両方に含まれる。
【００２３】
さらに、本発明は、上記ＯＳＭを利用することで触媒システムの酸素貯蔵容量を増加させる方法に関し、ＯＳＭは、ウォッシュコート、オーバーコート、またはその両方に含まれる。
【００２４】
本発明に包含される追加の方法は、上記ＯＳＭを利用することで触媒システム内に含まれるＰＧＭ触媒の寿命を改善する方法を含み、ＯＳＭは、ウォッシュコート、オーバーコート、またはその両方に含まれる。
【００２５】
さらに、本発明は、上記ＯＳＭを利用することで触媒システムの着火性能を改善する方法に関し、ＯＳＭは、ウォッシュコート、オーバーコート、またはその両方に含まれる。いくつかの実施の形態では、触媒がＣＯに接触した際の最初の発熱が増大する。
【００２６】
他の方法は、上記ＯＳＭを利用することで触媒効率を維持する一方で、触媒システムに含まれるＲｈの量を減らす方法に関し、ＯＳＭは、ウォッシュコート、オーバーコート、またはその両方に含まれる。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコート、オーバーコート、または触媒システム全体（ウォッシュコートおよびオーバーコート）は、実質的にＲｈを含まない。
【００２７】
さらに、本発明は、排ガスに含まれる窒素酸化物を窒素と酸素へ、ｂ）一酸化炭素を二酸化炭素へ、およびｃ）炭化水素を二酸化炭素と水へ、同時に変換する方法に関し、該方法は、上記触媒システムに排ガスを接触させることを含む。
【００２８】
他の態様では、本発明は、上記触媒システムを備える触媒コンバータシステムに関する。いくつかの実施の形態では、触媒コンバータシステムは、２個以上の触媒コンバータを備える。さらなる実施の形態では、触媒コンバータシステムは、少なくとも１個の密結合の触媒コンバータを備える。いくつかの実施の形態では、密結合の触媒コンバータは、上記ＯＳＭを備える。いくつかの実施の形態では、上記触媒システムは、密結合の触媒コンバータに含まれる。
【００２９】
特定の態様では、本発明は次のようにウォッシュコートおよびオーバーコートを備える触媒システムに関する。ａ）オーバーコートは、ＯＳＭと、Ｐｄ金属触媒と、を含み、ＯＳＭは、３０％ＣｅＯ２、６０％ＺｒＯ２、５％Ｎｄ２Ｏ３、および５％Ｐｒ６Ｏ１１（重量％）を含み、オーバーコートは、５ｇ／ｆｔ３のＰｄを含む。ｂ）ウォッシュコートは、ＯＳＭと、Ｐｄ金属触媒と、を含み、ＯＳＭは、３０％ＣｅＯ２、６０％ＺｒＯ２、５％Ｎｄ２Ｏ３、および５％Ｙ２Ｏ３（重量％）を含み、ウォッシュコートは、１５ｇ／ｆｔ３のＰｄを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（１）基体と、（２）少なくとも１種の金属触媒を含み、基体に支持されたウォッシュコートと、を含むＴＷＣ触媒の略図である。
【図２】（１）基体と、（２）少なくとも１種の金属触媒を含み、基体に支持されたウォッシュコートと、（３）少なくとも１種の金属触媒を含み、ウォッシュコートに支持されたオーバーコートと、を含むＴＷＣ触媒の略図である。
【図３】（１）基体と、（２）少なくとも１種の金属触媒を含み、基体に支持されたウォッシュコートと、（３）金属触媒を含まないオーバーコートと、を含むＴＷＣ触媒の略図である。
【図４】（１）基体と、（２）金属触媒を含まないウォッシュコートと、（３）少なくとも１種の金属触媒を含み、ウォッシュコートに支持されたオーバーコートと、を含むＴＷＣ触媒の略図である。
【図５】ウォッシュコート（下層）にＭＰＣ  Ｐｄ、オーバーコート（上層）にＰｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭを含むＴＷＣ触媒システムの略図である。
【図６】固溶体内に含まれるＰｄが、どのように固溶体内の酸素空孔の個数を増加させ、酸素拡散の速度を改善するかを説明する図である。
【図７】ａ）酸素空孔の個数の増加およびｂ）酸素拡散速度の増加による酸素貯蔵容量（ＯＳＣ）の増大効果を説明する図である。
【図８】分散状態からバルク状態へＰｄを移行させるのに必要な大きなエネルギーによるＰｄ固溶体（ＳＳ）の準安定を説明する図である。
【図９】オーバーコートにバリウムを添加することがリンによるＰＧＭの被毒をどのように抑制するかを説明する図である。バリウムは、排ガスのリンと反応して、Ｂａ３（ＰＯ４）２を形成する。
【図１０】ＯＳＭにＬａ−Ａｌ２Ｏ３を加えることが焼結の抑制および通気孔構造の維持にどのように寄与するかを説明する図である。
【図１１】混合金属酸化物の産生に用いられる塩基の量および種類の影響を説明する。不適切な塩基または不適切な塩基の量によって、ＯＳＭの表面で塊になる望ましくないＰｄであるＰｄＯの形態の形成につながる（ＷＣＰ参照）。適切な塩基を適切な量で使用することで、ＯＳＭとともに固溶体として存在するＰｄがもたらされる（ＩＷＣＰ参照）。
【図１２】オーバーコート（ＯＣ）を産生するために使用されるＩＷＣＰの工程を説明するフローチャートである。
【図１３】ＵＳ０６サイクルの前半の間の時間に対する空気／燃料比のグラフである。空気／燃料比は、１００秒付近に限られた大きな摂動を示す。
【図１４】時間に対するＮＯｘ放出（左側のＹ軸）と速度（右側のＹ軸）のグラフであって、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭおよびＰｄ−ＭＰＣ触媒システムのＮＯｘ放出の比較レベルを示す。
【図１５】密結合の（左側）および床下式の（右側）の触媒に関して、時間に対する触媒温度のグラフを示し、ＣＣ触媒としてＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭおよびＰｄ−ＭＣＰを含む触媒システムにおける温度上昇の比較を示す。データは、ＦＴＰ試験を用いて得られた。ＣＣ触媒にＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭが用いられた場合、ＣＣおよびＵＦ触媒の両方において、より早い温度上昇がみられた。
【図１６】温度に対するＯＳＣのグラフであって、ＯＳＣがＰｄおよびＯＳＭの相対的な分散の影響を受けることを示す。ＩＷＣＰを用いて産生された（Ｐｄが表面かつＯＳＭ全体に最も分散される）ＯＳＭは、最も良好なＯＳＣを示す。
【図１７】ＩＷＣＰを用いて産生されたＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭのＳＥＭおよびＸ線微量分析を示す。図に示されるように、ＰｄはＯＳＭ全体に均一に分散し、ＣｅおよびＺｒの濃度に相関する。また、検査は、Ｐｄの安定な固溶体が蛍石相で含まれることを示す。
【図１８】ＷＣＰを用いて産生されたＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭのＳＥＭおよびＸ線微量分析を示す。図に示されるように、ＷＣＰは、固溶体として含まれるＰｄを有するＯＳＭを産生しない。それどころか、Ｐｄは、ＯＳＭ表面上に不均一で、大きいＰｄＯ粒子として含まれる。
【図１９】経時劣化前（すなわち、製造されたままの状態）のＯＳＭにおける０、２％、５％および１０％ＰｄのＸ線回折プロットを示す。強調表示されたピークは、ＰｄＯのピークである。Ｐｄの量が増加するにつれて、形成されるＰｄＯの量も増加する。
【図２０】１０％Ｈ２Ｏ／Ｎ２内で９００℃、２０時間の経時劣化後のＯＳＭにおける０、２％、５％および１０％ＰｄのＸ線回折プロットを示す。強調表示されたピークは、ＰｄＯのピークである。データは、経時劣化後では、微量のＰｄＯのみが２％Ｐｄ試料に含まれていることを示す。
【図２１】ＸＲＤピーク強度データの直線適合に基づく、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの新しいおよび経時劣化された試料の計算された（固溶体における％としての）Ｐｄ濃度（すなわち、理論値または“最大値”）を示す。
【図２２】ＯＳＭのＰｄ含量に対するＯＳＣ容量のグラフである。このグラフは、固溶体限界を超過した量のＰｄのドーピングはＯＳＣに比較的あまり影響しないことを示しており、これはおそらく、余分なＰｄがＯＳＭの表面にバルクＰｄまたはＰｄＯ粒子を形成するためである。
【図２３】ＯＳＭのＰｄ濃度に対する格子定数のグラフである。Ｐｄ濃度が増加したときに認められる格子定数の減少は、Ｃｅ４＋部位へのＰｄ２＋のドープと整合する。
【図２４】オーバーコートのＬａ−Ａｌ２Ｏ３含量でＣＯ遅延がどのように変化するかを示すグラフである。リン性の経時劣化後のＯＳＣは、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭを含むオーバーコートに４０％までＬａ−Ａｌ２Ｏ３を加えることで改善される。
【図２５】ＡｌＰＯ４よりも高いＬａＰＯ４およびＢａ３（ＰＯ４）２の熱力学的安定性を示すグラフである。この効果は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭのオーバーコートの熱力学的安定性の改善に寄与する。
【図２６】ＨＴＰを用いて産生されたＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭのＳＥＭおよびＸ線微量分析を説明する。図に示されるように、ＰｄはＯＳＭ全体に均一に分散し、ＣｅおよびＺｒの濃度と関連がある。また、検査は、Ｐｄの安定な固溶体が蛍石相で含まれることを示す。
【図２７】ＮＯｘ放出対ＣＯ放出（左側）およびＮＯｘ放出対炭化水素放出（ＮＭＯＧ）（右側）のグラフを示す。グラフは、高温法（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）（ＨＴＰ）または改良湿式化学法（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｗｅｔ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）（ＩＷＣＰ）で製造されたＰｄ−ＯＳＭ固溶体を含む密結合の触媒（ＣＣＣ）の相対的なＦＴＰ性能を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本明細書に記載された発明が完全に理解されるように、以下に詳細な説明が示される。
【００３２】
定義されない限り、本明細書で用いられる技術用語および科学用語は、本発明の属する分野における当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されたものに類似する、あるいは同等の方法及び物質が本発明の実施もしくは試験で用いられ得るが、好適な方法および物質が以下に開示される。物質、方法および実施例は、一例にすぎず、限定を意図したものではない。本明細書で言及されるすべての刊行物、特許および他の文献は、その全体を参照することで組み入れられる。
【００３３】
本明細書を通して、用語“含む（備える）”または“含んでいる（備えている）”などの変形したものは、示された構成要素または構成要素の群を含むが他の構成要素又は構成要素の群を除外しないことを意味することが理解される。
【００３４】
本発明をさらに明確にするために、次の用語および定義が本明細書で用いられる。
【００３５】
（定義）
用語“触媒システム”は、白金族金属（ＰＧＭ）触媒などの触媒を備えるあらゆるシステムを意味する。いくつかの実施の形態では、触媒システムは、基体と、ウォッシュコートと、任意にオーバーコートと、を備える。触媒システムの選択例は、図１〜図５に示されている。
【００３６】
用語“触媒コンバータシステム”は、１個以上の触媒システムを備えるシステムに関する。例えば、触媒コンバータシステムは、密結合の触媒システム、床下式の触媒、またはその両方を備えてもよい。
【００３７】
用語“密結合の触媒”もしくは“ＣＣ触媒”（ｃｌｏｓｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ  ｃａｔａｌｙｓｔ）は、例えば、エンジンの稼働で発生した熱に曝されるようにエンジンに密接して置かれる触媒コンバータを意味する。当該ＣＣ触媒は、ＴＷＣ触媒であってもよい。
【００３８】
用語“Ｃｅ含有混合金属酸化物”は、蛍石構造をベースとして、かつＣｅ、Ｚｒおよび、典型的には、いくつかのランタニド金属を含む物質を意味する。典型例は、ＣｅとＺｒとの相対量（例えば、Ｃｅが多い、あるいはＺｒが多い）および典型的に１〜１０％濃度のランタニドドーパントの特性に関して示される。ランタニドは、典型的には１〜１０％でドーパントとして含まれる。通常使用されるランタニドは、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｓｍ、ＧｄおよびＹなどである。
【００３９】
用語“低温始動”は、相当期間動作しておらず、エンジン（排気システムの機能する部品、例えばセンサー、触媒コンバータなどを含む）全体の温度が大気の温度となっている車両の稼働開始を意味する。
【００４０】
用語“変換効率”は、触媒を通過し、目的化合物に変換される排出の割合を意味する。
【００４１】
用語“と合わされる”は、触媒システムの要素間の（例えば、機能的な、あるいは構造的な）関係を意味する（例えば、ウォッシュコートと基体および／またはオーバーコートとの関係、あるいはオーバーコートとウォッシュコートとの関係）。いくつかの実施の形態では、相互に合わされた要素は、互いに直接接触している（例えば、ウォッシュコートは、基体に直接接触していて、それ故に基体と合わされている）。他の場合、相互に合わされた要素は、追加の要素を介して相互に合わされる（例えば、オーバーコートは、ウォッシュコートを介して基体と合わされている）。
【００４２】
用語“表面積の広いアルミナ”は、大きい比表面積を有する、すなわち単位重量あたりの表面積が大きい、を有する酸化アルミニウムを意味する。表面積の広いアルミナは、典型的には、ガンマ、デルタまたはシータで表される結晶構造を有する。
【００４３】
用語“高温度条件”は、熱い排ガスが触媒を通過しているエンジンの状態を意味する。当該排ガスは、典型的には８００℃より高く、極端な場合、１０００℃より高い。
【００４４】
用語“ランタニド族の元素”は、要素Ｌａ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕを意味する。
【００４５】
用語“Ｌｎがドープされたジルコニア”は、ジルコニアとランタニド族の元素由来の所定量のドーパントとを含む酸化物を意味し、Ｌｎはランタニド族のいずれかの元素を示す。
【００４６】
用語“着火温度”は、触媒が、触媒（例えば、酸化窒素、一酸化炭素および未燃焼炭化水素）を通過する排気の５０％を、それらの目的化合物（例えば、それぞれ窒素および酸素、二酸化炭素、ならびに二酸化炭素と水）に変換することができる温度を意味する。
【００４７】
用語“多相触媒”または“ＭＰＣ”は、一般式ＣｅｙＬｎ１−ｘＡｘ＋ｓＭＯｚで表される触媒を意味する。当該触媒は、例えば（全体を参照することで本明細書に組み入れられる）米国特許第７，６４１，８７５明細書に記載される。
【００４８】
用語“混合金属酸化物”は、酸化物を意味し、酸化物の結晶構造における陽イオンの位置が様々な陽イオンで占められる。当該陽イオンは、１種または様々なランタニドから選択される。
【００４９】
用語“オーバーコート”は、基体およびウォッシュコートと合わされる１種以上の酸化物固体を含む膜を意味する。オーバーコート内の酸化物固体は、例えば、担体酸化物、１種以上の触媒酸化物、または担体酸化物と触媒酸化物との混合物であってもよい。
【００５０】
用語“酸素貯蔵容量”または“ＯＳＣ”は、ＴＷＣ触媒の酸素を貯蔵するための酸素貯蔵物質成分の能力を意味する。高い酸素貯蔵容量を有するＴＷＣ触媒は、濃い排ガスに酸素を供給し、希薄な排ガスから酸素を吸収することができ、空気／燃料比を安定維持することで、触媒システムに対する酸素の供給変動を和らげる。この過程は、触媒効率を向上させる。酸素貯蔵容量は、典型的には、“遅延時間”、すなわち酸素貯蔵物質が酸素を吸収および／または放出でき、空気／燃料比を緩衝化する時間について測定される。空気／燃料比は、好ましくは化学量論比で緩衝化される。
【００５１】
用語“酸素貯蔵物質”あるいは“ＯＳＭ”は、組成物を意味し、該組成物は、濃い排ガスに酸素を供給し、希薄な排ガスから酸素を吸収するので、触媒システムに対する酸素の供給変動を和らげる。酸素貯蔵物質は、触媒効率を向上させる。酸素貯蔵物質は、触媒組成物のウォッシュコートおよび／またはオーバーコートに含まれてもよい。
【００５２】
用語“白金族金属”または“ＰＧＭ”は、次の６元素の１つを意味する：ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）。
【００５３】
用語“被毒”または“触媒被毒”は、例えばエンジン排ガス中の鉛またはリンへの触媒の暴露を理由とする触媒の不活性化を意味する。
【００５４】
用語“希土類金属”は、化学元素の周期表の任意のランタニド元素を意味する。
【００５５】
用語“固溶体”は、ホスト物質の結晶学的位置上、あるいはホスト物質の結晶学的位置間のいずれかへの金属のドーピングを意味する。当該固溶体は、単一の均質相から成る。固溶体は、ドープされていないホスト物質と同じ結晶学的タイプまたは構造を有する。通常、固溶体の格子定数は、ドーパント量の増加に伴って、増加するか減少する。格子定数は、（他の特定の化学的なおよび結晶学的な因子に加えて）ドーピング陽イオンがホストの陽イオンより小さいか大きいかに依存して増加するか減少する。
【００５６】
用語“固溶体限界”は、固溶体でホストのサイトに存在し得るドーパントの最大量を意味する。この限界を越えると、ドーパントの増量によって、１）（最大量のドーパントで）固溶体を含む相、および２）余分なドーパントを含む相の二相物質が生成する。
【００５７】
用語“化学量論点”または“化学量論比”は、特定の空気燃料比（燃焼の間、エンジン内に存在する燃料に対する空気の割合）を意味する。存在する燃料のすべてを燃焼するのにまさしく十分な空気が燃料混合物内に存在するときに、化学量論点でエンジンが稼働する。
【００５８】
用語“安定化アルミナ”は、アルミナが高い温度に暴露された場合、例えば、ガンマ相からアルファ相へのアルミナの望ましくない相転移を遅らせるように調整剤が加えられたアルミナを意味する。当該調整剤は、アルミナの表面積を安定化するのに役立つ。触媒システムの形成の間および触媒システムが作用している間に（例えば、それが排ガスに暴露されたとき）、アルミナは、高温に暴露される。調整剤または熱安定剤は、限定されないが、例えば希土類酸化物、ケイ素酸化物、ＩＶＢ族金属（例えば、ジルコニウム、ハフニウムまたはチタニウム）の酸化物およびアルカリ土類酸化物などである。例えば、ランタニド硝酸塩および／またはストロンチウム硝酸塩が、アルミナのための調整剤として（例えば、担体酸化物における）ウォッシュコートおよび／またはオーバーコートに加えられてもよい。ランタニド硝酸塩溶液は、単一のランタニド硝酸塩（例えば、硝酸ランタン）を含むか、あるいは溶液は、複数のランタニド硝酸塩の混合物を含んでもよい。ランタニド硝酸塩および／またはストロンチウム硝酸塩を加熱または焼成することで、ランタニド酸化物（Ｌｎ２Ｏ３）および／またはストロンチウム酸化物が形成される。
【００５９】
用語“基体”は、当技術分野で知られている触媒を支持するためのあらゆる物質を意味する。基体は、ウォッシュコートおよび／またはオーバーコートの配置のために十分な表面積を与える任意の形状または構造であってもよい。基体に適した構造の例は、限定されないが、蜂の巣（ハニカム）状、ペレット、およびビーズ構造などである。基体は、限定されないが、アルミナ、コージライト、セラミックおよび金属などの様々な物質で形成される。
【００６０】
用語“担体酸化物”は、酸素分布ならびにＮＯｘ、ＣＯ、および炭化水素などの反応物への触媒の暴露に役立つ広い表面積をもたらすために使用される多孔質の固体酸化物を意味する。担体酸化物は、典型的には、混合金属酸化物である。通常、担体酸化物は、広い表面積を有する。例えば、担体酸化物は、６０ｍ２／ｇ以上の、そして多くの場合、約２００ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｅｍｍｅｔｔ  ａｎｄ  Ｔｅｌｌｅｒ）表面積を有する。一般に、担体酸化物は、８００〜１１００℃までに達する排ガス温度の中であっても安定なままでなければならない。担体酸化物としての使用に好適な化合物は、限定されないが、ガンマ−アルミナ、セリア系粉末、またはチタニア、シリカ、アルミナ（遷移相およびアルファ相）、セリア、ジルコニア、Ｃｅ１−αＺｒαＯ２、および可能な任意のドープされるセリア調合物の任意の混合物などである。遷移相は、十分な時間と温度で安定なアルファ−アルミナに転換するアルミナ（ベータ、ガンマ、シータ、デルタ）のメタ安定相である。
【００６１】
用語“三元変換触媒”または“ＴＷＣ触媒”は同時に、ａ）窒素酸化物を窒素と酸素とに還元し；ｂ）一酸化炭素を二酸化炭素に酸化し；およびｃ）未燃焼炭化水素を二酸化炭素と水に酸化する触媒を意味する。典型的には、ＴＷＣ触媒は、白金族金属のような貴金属の使用を必要とする。
【００６２】
用語“遷移金属”は、化学元素の周期表のｄブロックの任意の元素を意味する。
【００６３】
用語“ウォッシュコート”は、基体または固体担持構造と合わされる１種以上の固体酸化物を含む膜を意味する。ウォッシュコート中の固体酸化物は、例えば、担体酸化物、１種以上の触媒酸化物、または担体酸化物と触媒酸化物との混合物であってもよい。
【００６４】
触媒システム
例えば、触媒コンバータにおける触媒システムは、内燃エンジンと組み合わせて用いられてもよい。そのため、いくつかの実施の形態では、触媒システムの触媒は、ＴＷＣ触媒である。Ｒｈ含有触媒システムに関係するコストを考慮すると、触媒システムには、効率よくエンジン排ガスを浄化する能力を保持するＲｈ担持量を減らす必要性が残されている。したがって、一態様において、本発明は、Ｒｈをほとんど含まないか全く含まず、触媒システムに組み入れられたときに、エンジン排ガス中の化合物の有効なＴＷＣに寄与することができる触媒システム成分を提供する。
【００６５】
本発明の触媒システム（ＴＷＣ触媒システムを含む）は、様々な構造を有する。ＴＷＣ触媒システムは、典型的には（１）基体と、（２）基体に支持されたウォッシュコートと、（３）ウォッシュコートに支持された任意のオーバーコートと、を含む（図１〜５参照）。例えば、本発明のＴＷＣ触媒システムは、（１）基体と、（２）少なくとも１種の金属触媒を含むウォッシュコートを含み、ウォッシュコートは、基体に支持される（図１参照）。また、本発明の触媒システムは、（１）基体と、（２）少なくとも１種の金属触媒を含み、基体に支持されたウォッシュコートと、（３）少なくとも１種の金属触媒を含み、ウォッシュコートに支持されたオーバーコートと、を含む（図２参照）。また、本発明の触媒システムは、（１）基体と、（２）少なくとも１種の金属触媒を含み、基体に支持されたウォッシュコートと、（３）金属触媒を比較的含まず、好ましくは、少なくとも９５％、９９％、もしくは少なくとも９９．９９％金属触媒を含まない、または金属触媒をまったく含まないオーバーコートと、を含む（図３参照）。さらに、本発明の触媒システムは、（１）基体と、（２）金属触媒を比較的含まず、好ましくは、少なくとも９５％、９９％、もしくは少なくとも９９．９９％触媒を含まない、または金属触媒をまったく含まないウォッシュコートと、（３）少なくとも１種の金属触媒を含み、ウォッシュコートに支持されたオーバーコートと、を含む（図４参照）。
【００６６】
典型的には、触媒システムは、自動車エンジンにおける２つの位置に存在する。例えば、自動車は、２つの触媒コンバータ：１）エンジン付近に配置される密結合の触媒（“ＣＣ触媒”）、および２）例えば、より大きな空間がある車両の床下に配置されるより大きい触媒（“ＵＦ触媒”である“床下式の触媒”（ｕｎｄｅｒｆｏｏｒ  ｃａｔａｌｙｓｔ））を備える。ＣＣ触媒は、エンジン付近に配置されるので、それらはエンジンの稼働で発生する熱に暴露される。この熱によって、ＣＣ触媒はその着火温度により早く達し、その結果、その最大効率をより早く発揮する。しかし、ＣＣ触媒は、少なくとも２つの主な欠点を抱える。第一に、それらの高温への暴露は、触媒システムの熱劣化につながる。第二に、ＣＣ触媒をエンジン近くへ接近させると、触媒への弊害として働く多量のリンおよび硫黄にＣＣ触媒が暴露される。本発明の改良された触媒システム成分は、これらの問題に対処する。
【００６７】
改良された触媒システム
本発明の一態様は、皆無かそれに近いＲｈ系の触媒を有する有効なＴＷＣ変換を可能にする触媒システム成分を提供することである。当該成分は、触媒システムのウォッシュコートおよび／またはオーバーコートで用いられる。具体的には、本発明は、量を減らしたＲｈ系の触媒を含むウォッシュコートおよび／またはオーバーコートで使用されるための酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）を提供する。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、Ｒｈ系の触媒を含まない。
【００６８】
Ｐｄ系の酸素貯蔵物質（Ｐｄ−ＯＳＭ）
本発明のＯＳＭは、触媒コンバータなどの触媒システムで従来から使用されているＯＳＭに対していくつかの利点を有する。本明細書に記載されたように、これら利点は、例えば、改善された酸素貯蔵容量（“ＯＳＣ”）、着火温度、および触媒効率である。触媒システムに本発明のＯＳＭを組み入れることは、上記システムの性能全体に有利な影響を及ぼす。
【００６９】
本発明のＯＳＭは、Ｐｄのような触媒を含み、触媒は、ＯＳＭ中に固溶体（“ＳＳ”）として含まれる（すなわち、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭ）。例えば、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、Ｃｅ含有混合金属酸化物中に固溶体として含まれるＰｄを含む。特定の理論に拘束されないが、ＰｄがＯＳＭにＳＳで含まれる場合、それはＯＳＭおよびＯＳＭの表面全体に均一に分散する（実施例７〜９および図１７、図１８参照）。ＯＳＭの表面上におけるＰｄの均一な分散によって、排ガス中の酸素および基質へのＰｄの接触を改善することができる。さらに、Ｐｄの分散は、ＯＳＭ中からＯＳＭの表面への酸素のより容易な拡散を可能にする。
【００７０】
ＰｄがＳＳで含まれる場合、Ｐｄ陽イオンがＯＳＭにドープされ、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭをもたらす。特定の理論に限定されないが、ＰｄでのＯＳＭのドーピングは、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭの測定される性能利点につながる。例えば、本明細書に記載のように、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、従来の触媒およびＯＳＭよりも、高いＯＳＣを示す。ＰｄでのＯＳＭのドーピングは、Ｃｅ含有混合金属酸化物のＣｅ４＋イオンをＰｄ２＋イオンに置換する。このドーピングの結果として、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、より低い電荷（すなわち、Ｐｄ２＋対Ｃｅ４＋）を有するイオンを含むことになり、つまり、追加されたＯ２−イオンで占められ得る空孔をつくる（実施例１０および図６参照）。この結果、システムの全体電荷の平衡を保つために、空孔の形成が促進される。
【００７１】
Ｏ２−を収容する能力（すなわち、ＯＳＭにＯ２−を吸収すること）が高まると、本来のＯＳＣも向上する。さらに、Ｐｄ２＋の組み入れ（およびＣｅ４＋置換）によって形成される空孔は、内部からＯＳＭの表面へのより容易なＯ２−の拡散を可能にする（時に、Ｃｅ混合金属酸化物の層間のＯ２−“ホッピング”と呼ばれる）。エンジン排出に含まれる基質に接触するために、そして希薄な、あるいは濃い空気／燃料混合物に暴露される場合の触媒環境を緩衝化するために、Ｏ２−がＯＳＭの表面に自由に移動できなければならないので、当該改善は有益である（実施例１０および図７参照）。
【００７２】
本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭに見られる拡散したＰｄは、バルク形態のＰｄと比較して、構造において大きく異なる。バルク形態のＰｄは、従来の方法が触媒システムを産生するために用いられる際、通常形成され、ＯＳＭの表面に大きい粒子として凝集する。凝集したＰｄは、ＳＳの状態であるとは見なされない。その代わり、凝集したＰｄは、ＯＳＭの表面の（ＰｄＯとして）Ｐｄの塊として主として存在する。すなわち、それは、ＯＳＭとは異なる相にある。Ｐｄのこの形態では、排ガス中の酸素および基質にほとんど相互作用できない。さらに、ＯＳＭの表面にＰｄＯとして存在するＰｄは、ＯＳＣに積極的に貢献しない。具体的には、ＰｄＯでは、ＯＳＭ全体におけるＣｅ４＋がＰｄ２＋に置換されない。
【００７３】
バルク形態およびＯＳＭの表面に存在するＰｄは、ＯＳＭ全体にＳＳとして分散したＰｄと比較して、熱力学的により安定である。けれども、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、定期的に高温に曝される触媒システムでの使用に好適である。ＯＳＭ全体にＳＳとして分散したＰｄの準安定は、ＰｄをＳＳ形態で維持することを可能にすると考えられている。したがって、バルク状態のＰｄは、熱力学的にはより安定ではあるが、ＰｄをＳＳ形態からバルク状態のＰｄに促進するのにかなりのエネルギーが必要なので、触媒がＳＳ形態で維持される（図８参照）。
【００７４】
ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭに含まれるＰｄの量は、Ｐｄの形態に影響する。例えば、多量のＰｄでＯＳＭをドープすると、ＯＳＭにＰｄがＳＳとして取り込まれる割合が通常低下する。ドーピング工程での多量のＰｄの使用は、ＯＳＭの表面上でのＰｄＯ粒子の望ましくない形成につながる（実施例７〜９および図１６〜２０参照）。
【００７５】
したがって、いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、およそ０．５％、１％、１．５％、２％、２．５％、３％、３．５％、４％、４．５％、５％、５．５％、６％、６．５％、７％、７．５％、８％、８．５％、９％、９．５％または１０％Ｐｄでドープされる。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、およそ０．５〜１０％、０．５〜５％、０．５〜４．５％、０．５〜４％、０．５〜３．５％、０．５〜３％、０．５〜２．５％、０．５〜２％、１〜３％または１〜２％Ｐｄでドープされる。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、およそ２％、２．２１％、または４．０８％Ｐｄでドープされる。特定の実施の形態では、ＯＳＭは、２％、２．２１％、または４．０８％Ｐｄでドープされる。
【００７６】
他の実施の形態では、ＯＳＭは、およそ０．５％、１％、１．５％、２％、２．５％、３％、３．５％、４％、４．５％、５％、５．５％、６％、６．５％、７％、７．５％、８％、８．５％、９％、９．５％または１０％Ｐｄまでドープされる。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、およそ０．５〜１０％、０．５〜５％、０．５〜４．５％、０．５〜４％、０．５〜３．５％、０．５〜３％、０．５〜２．５％、０．５〜２％、１〜３％または１〜２％Ｐｄまでドープされる。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、およそ２％、２．２１％または４．０８％Ｐｄまでドープされる。特定の実施の形態では、ＯＳＭは、２％、２．２１％または４．０８％Ｐｄまでドープされる。
【００７７】
ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭの改良された性能
ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、担体酸化物に触媒を担持する必要なく、例えば、エンジン排ガスに含まれる化合物の変換を効率よく触媒処理できることがわかった。本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、エンジン排ガスの通常のＴＷＣに有効に寄与することができるが、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、ＣＯのＣＯ２への変換を触媒処理するのに特に有効である。ＣＯの酸化は、特に発熱性なのでＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭに都合がよい。したがって、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、１つにはＣＯ酸化反応で発生する熱のために、その着火温度に迅速に達することができる。さらに、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、この場合もやはり発熱性のＣＯ酸化に起因して、さらに高い動作温度に達することができる（実施例５および図１５参照）。
【００７８】
この自己発熱過程は、エンジンからさらに離して置かれた触媒でのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭの使用を可能にする。すなわち、エンジン付近にある触媒システムにＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを配置する必要がほとんどない。上記システムは、貴金属触媒の熱劣化の軽減および触媒の被毒の軽減などの効果を有する。これらの効果は、連邦試験法（Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｔｅｓｔ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）運転サイクルの状況で見られる（つまり、標準の動作温度）。さらに、これら効果は、ＣＣ触媒および床下式触媒の状況で見られる（実施例４および表４参照）。
【００７９】
興味深いことに、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭのさらなる効果によって、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、ＣＣ触媒でさえも使用されることが可能になる。具体的には、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、たとえそれが高熱環境にあっても、およびＢａＣＯ３またはＬａ−Ａｌ２Ｏ３が存在しなくても、含まれるＰｄ触媒の経時劣化を軽減することが示された。さらには、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、Ｐｄ触媒の被毒も軽減する。これは、毒が通常結合または会合するナノ規模のＰｄ粒子を欠くためである。
【００８０】
上記のように、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、標準の触媒システム（例えば、ＭＰＣ）と比較して、ＯＳＣの改善を示す。ＯＳＣは、酸素を濃い排ガスに供給し、希薄な排ガスから酸素を吸収し、酸素の供給変動に対して、空気／燃料比を安定に維持することで触媒システムを緩衝化するＯＳＭの能力の程度である。いくつかの実施の形態では、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、化学量論点で空気／燃料比を緩衝化することができる。
【００８１】
ＯＳＭのＯＳＣは、典型的には、希薄な、または濃い空気／燃料混合物のいずれかにＯＳＭを曝すことで評価される。当該環境では、排ガス化合物の効率よい触媒を維持するために、ＯＳＭは、（例えば、希薄な空気／燃料混合物の環境において）排ガス流れからＯ２を吸収するか、あるいは（例えば、濃い空気／燃料混合物の環境において）Ｏ２を放出しなければならない。ＯＳＭが希薄な／濃い空気／燃料混合物を緩衝化するのに要する時間計測は、ＯＳＭのＯＳＣを定量するための１つの方法である。この時間は、通常、“遅延時間”と言われ、すなわち、触媒環境内のＯ２濃度の変化として現れる空気／燃料混合物における摂動が顕在するようになるのにかかる時間である。また、遅延時間は、触媒環境内のＣＯ濃度の変化として現れる空気／燃料混合物における摂動が顕在するようになるのにかかる時間でも測定され得る。
【００８２】
本発明のいくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、濃い空気／燃料混合物に暴露された場合、およそ２〜２５、２〜２０、５〜２０、５〜１５、７〜１５、１０〜１５、または１２〜１５秒のＣＯ遅延時間を示す。いくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、濃い空気／燃料混合物に暴露された場合、およそ２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４もしくは２５秒、またはそれ以上のＣＯ遅延時間を示す。いくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、濃い空気／燃料混合物に暴露された場合、およそ２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４もしくは２５秒まで、またはそれ以上までのＣＯ遅延時間を示す。いくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、濃い空気／燃料混合物に暴露された場合、短くともおよそ２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４もしくは２５秒、またはそれ以上のＣＯ遅延時間を示す。特定の実施の形態では、ＯＳＭは、濃い空気／燃料混合物に暴露された場合、およそ１４秒の遅延時間を示す。他の特定の実施の形態では、ＯＳＭは、濃い空気／燃料混合物に暴露された場合、１４．３秒の遅延時間を示す。
【００８３】
他の実施の形態では、ＯＳＭは、希薄な空気／燃料混合物に暴露された場合、およそ２〜３３、２〜３０、２〜２８、５〜２８、５〜２５、５〜２０、８〜２０、８〜１８、８〜１６、１０〜１６、１２〜１６、または１４〜１６秒のＯ２遅延時間を示す。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、希薄な空気／燃料混合物に暴露された場合、およそ２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２もしくは３３秒、またはそれ以上のＯ２遅延時間を示す。他の実施の形態では、ＯＳＭは、希薄な空気／燃料混合物に暴露された場合、およそ２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２もしくは３３秒まで、またはそれ以上までのＯ２遅延時間を示す。他の実施の形態では、ＯＳＭは、希薄な空気／燃料混合物に暴露された場合、短くともおよそ２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２もしくは３３秒、またはそれ以上の遅延時間を示す。特定の実施の形態では、ＯＳＭは、希薄な空気／燃料混合物に暴露された場合、およそ２３秒の遅延時間を示す。他の実施の形態では、ＯＳＭは、希薄な空気／燃料混合物に暴露された場合、２２．７秒の遅延時間を示す。
【００８４】
また、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、触媒効率の増加を示し、特に高速エンジン環境で有用である。改善したＯＳＣは、かなりの高温およびかなり速い排ガス流れの空間速度があるので、特にこれらの環境で重要である（実施例３および図１３、図１４参照）。高温および高速条件は、ＮＯｘ、ＣＯおよび炭化水素の変換効率の維持を困難にし、排ガスを増加させてしまう。特定の理論に拘束されないが、高速条件によって、排ガスの速度が速くなり、排ガスが触媒部位に接触する時間が短くなってしまう。
【００８５】
通常の使用において、エンジン速度が変動するので、空気／燃料混合物も変動する。したがって、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、様々な速度で動作するエンジンからの排ガスに含まれる空気／燃料混合物をより良く緩衝化できる（実施例３および図１３、図１４参照）。
【００８６】
ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システム
概説
本発明の（ＴＷＣ触媒システムを含む）触媒システムは、様々な構造を有する。例えば、自動車にある触媒コンバータシステムは、ＣＣ触媒とＵＦ触媒との両方を含み、ＣＣ触媒は、ＵＦ触媒と比べて、エンジンの近くに配置される。
【００８７】
ＣＣおよび／またはＵＦ触媒の両方は、典型的には、（１）基体と、（２）基体に支持されたウォッシュコートと、（３）ウォッシュコートに支持された任意のオーバーコートと、を含む。特定の実施の形態では、ＣＣおよび／またはＵＦ触媒は、（１）基体と、（２）基体に支持されたウォッシュコートと、（３）ウォッシュコートに支持されたオーバーコートと、を含む。本発明のいくつかの実施の形態では、触媒システムは、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含むＣＣおよびＵＦ触媒を備える。ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、ＣＣ触媒、ＵＦ触媒のいずれか、もしくはその両方のウォッシュコート、オーバーコートのどちらか、もしくは両方に含まれてよい。特定の実施の形態では、触媒システムは、（１）基体と、（２）多相触媒（ＭＰＣ）を含み、基体に支持されたウォッシュコートと、（３）ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含み、ウォッシュコートに支持されたオーバーコートと、を備える。
【００８８】
触媒コンバータシステムがＣＣおよびＵＦ触媒の両方を備える特定の実施の形態では、ＣＣ触媒は、（１）基体と、（２）ＭＰＣを含み、基体に支持されたウォッシュコートと、（３）ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含み、ウォッシュコートに支持されたオーバーコートと、を含む。ＣＣ触媒オーバーコートおよびウォッシュコートは、Ｐｈを実質的に、好ましくは完全に含まない。いくつかの実施の形態では、ＣＣ触媒オーバーコートおよびウォッシュコートは、金属触媒としてＰｄを含む。ＣＣ触媒ウォッシュコートは、ＭＰＣの相として存在し、ＯＳＭとして機能するペロブスカイト型化合物を含んでもよい。いくつかの実施の形態では、ＣＣ触媒ウォッシュコートに含まれる（Ｐｄなどの）金属触媒は、ペロブスカイト型化合物によってのみ担持される。ＣＣ触媒ウォッシュコートおよびオーバーコートは、本明細書に記載の追加の成分／添加剤を含んでもよい。
【００８９】
触媒コンバータシステムがＣＣおよびＵＦ触媒の両方を含むいくつかの実施の形態では、ＵＦ触媒は、上記ＣＣ触媒と同一の組成を有する。
【００９０】
触媒コンバータシステムがＣＣおよびＵＦ触媒の両方を含む特定の実施の形態では、ＵＦ触媒は、（１）基体と、（２）ＭＰＣを含み、基体に支持されたウォッシュコートと、（３）ＭＰＣを含み、ウォッシュコートに支持されたオーバーコートと、を含む。当該実施の形態では、ＵＦ触媒は、金属触媒として、Ｐｄおよび／またはＲｈを含んでもよい。いくつかの実施の形態では、ＵＦウォッシュコートは、金属触媒として、Ｐｄを含む一方で、ＵＦオーバーコートは、金属触媒として、Ｒｈを含んでもよい。ＣＣ触媒に関する記載のように、ＵＦ触媒ウォッシュコートおよびオーバーコートは、本明細書に記載の追加の成分／添加剤を含んでもよい。さらに、ＵＦ触媒ウォッシュコートおよびオーバーコートは、ＭＰＣの相として存在し、ＯＳＭとして機能するペロブスカイト型化合物を含んでもよい。いくつかの実施の形態では、ＵＦ触媒ウォッシュコートおよびオーバーコートに含まれる金属触媒は、ペロブスカイト型化合物によってのみ担持される。
【００９１】
基体
様々な物質が本発明のための基体として適している。例えば、基体は、屈折性材料、セラミック基体、ハチの巣状構造、金属性基体、セラミック発泡体、金属性発泡体、網状の発泡体、または好適な組み合わせであってもよく、基体は、複数のチャンネルおよび少なくとも必要とされる多孔性を有する。本技術分野で知られているように、存在するチャンネルの数は、使用される基体に依存して変化する。好ましくは、基体が３次元の支持構造を提供する。
【００９２】
基体は、ビーズまたはペレットの形状であってもよい。当該実施の形態では、ビーズまたはペレットは、例えば、アルミナ、シリカアルミナ、シリカ、チタニア、その組み合わせ、あるいは任意の好適な物質から形成される。特定の実施の形態では、基体は、ハチの巣状の基体、例えば、セラミックのハチの巣状基体または金属性のハチの巣状基体であってもよい。セラミックのハチの巣状基体は、例えば、シリマナイト、ジルコニア、葉長石、リシア輝石（リチウムアルミニウム珪酸塩）、マグネシウム珪酸塩、ムライト、アルミナ、コージライト、他のアルミノ珪酸塩物質、炭化ケイ素、窒化アルミニウムまたはその組み合わせから形成されてもよい。その他のセラミックの基体が、当業者にとって明らかである。
【００９３】
基体が金属性のハチの巣状基体である実施の形態では、金属は、例えば、耐熱の卑金属合金、特に鉄が実質的な、あるいは主要な成分である合金であってもよい。さらに、金属性の基体表面は、合金表面に酸化被膜を形成することで合金の耐食性を改善するために、高温（例えば、１０００℃より高温）で酸化されてもよい。また、合金表面のこの酸化被膜は、モノリス基体の表面へのウォッシュコートの付着を強化する。
【００９４】
１つの実施の形態では、基体は、モノリスを通って伸びる、複数の微細で平行な流路を有するモノリシック担体であってもよい。この通路は、任意の好適な断面形状および／またはサイズであってよい。例えば、当該路は、台形、長方形、四角形、類洞（シヌソイド形）、六角形、楕円形、または円形であってよいが、他の形状も適している。モノリスは、横断面の平方インチあたり約９から約１２００またはそれより多くのガス流入開口部または路を含んでよいが、さらに少ない路が用いられてもよい。
【００９５】
ウォッシュコート
本発明の触媒システムのウォッシュコートは、典型的にはとりわけ、金属触媒と、ＯＳＭと、担体酸化物と、金属触媒の被毒を遅らせるのに役立つ添加剤と、を含む。
【００９６】
上記ウォッシュコートは、多相触媒（ＭＰＣ）を含んでもよく、本技術分野で知られる標準的な技術を用いて通常産生される（例えば、米国特許第７，６４１，８７５号明細書参照）。なお、実施例１も参照されたい。ＭＰＣは、典型的にはとりわけ、金属触媒と、ＯＳＭと、担体酸化物と、を含み、一般式般式ＣｅｙＬｎｌ−ｘＡｘ＋ｓＭＯｚで表され、ここで、
Ａは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｌａおよびその任意の組み合わせからなる群から選択される元素であって、好ましくはＬａ、ＣａまたはＢａであって、好適にはＢａである。
Ｌｎは、天然鉱石、単一のランタニド、または合成ランタニドの混合物から回収される、本来は単相混合ランタニドの形態の元素の混合物であって、好ましくはＬａである。
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｚｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、およびその組み合わせからなる群から選択される元素であって、好ましくはＰｄであって、好適にはＲｈでない。
ｘは、０≦ｘ＜１．０で決められる数値である。
ｙは、０≦ｙ＜１０で決められる数値である。
ｓは、０≦ｓ＜１０で決められる数値である。
ｚは、ｚ＞０で決められる数値である。
ここで、ｙ＞０の場合のみｓ＝０であって、ｓ＞０の場合ｙ＝０である。
【００９７】
本発明の触媒システムに含まれるウォッシュコートは、ＭＰＣの相として存在し、ＯＳＭとして機能するペロブスカイト型化合物を含んでもよい。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートに含まれる金属触媒は、ペロブスカイト型化合物によってのみ担持される。ペロブスカイト型化合物によってのみ担持される金属触媒を含むウォッシュコートは、典型的には、ＣＣ触媒に見られる。
【００９８】
含まれるウォッシュコートの量（または厚み）（厚みの異なるウォッシュコート内に同量の触媒が含まれる）が、触媒システムの特定の特性に影響を及ぼすことがわかった。例えば、ウォッシュコートの厚みは、熱およびリンなどの毒物質への暴露後に、ＯＳＣ、着火温度（“Ｔ９０”）、および変換効率（すなわち、窒素酸化物、一酸化炭素および未燃炭化水素の目的物質への変換）で評価される、熱的な、およびリン性の（被毒）経時劣化に影響する。
【００９９】
触媒の量を一定に維持したうえでのウォッシュコートの総量の増加は、熱に暴露、または熱およびリンに同時に暴露のいずれかで経時劣化した触媒システムのＯＳＣに有利な効果を与える（実施例１５および実施例１６ならびに表１１、表１２参照）。興味深いことに、ウォッシュコートの厚みの増加は、熱的な経時劣化後のＯＳＣを改善するが、ＯＳＣへの効果が、同時の熱的なおよびリン性の経時劣化に曝されたシステムにおいて徐々に減少するようである。例えば、ウォッシュコートの厚みが１５０ｇ／Ｌ→１８０ｇ／Ｌ→２１０ｇ／Ｌに増加した場合、ＯＳＣに対する最大の有利な効果は、１８０ｇ／Ｌで見られた（実施例１５および１６ならびに表１１、１２参照）。特定の理論に拘束されないが、２１０ｇ／ｍＬで見られるＯＳＣの利益が減少したのは、当該ウォッシュコートの大きい体積に対して、触媒（この場合はＰｄ）の濃度があまりにも薄いため、ＯＳＣに影響をもたらさないためであろう 。
【０１００】
さらに、触媒システムに含まれるウォッシュコートの総量を増やすと、システムの着火温度が低下する（すなわち、改善する）ことが一般に見受けられ、これはおそらく、大きな塊の冷えた物質が熱くなるのに時間がかかるためである。
【０１０１】
さらに、ウォッシュコートの総量の増加は、熱的な、およびリン性の経時劣化後の触媒システムの変換効率に有利な効果を与えた（実施例１５および実施例１６ならびに表１１、表１２）。
【０１０２】
このため、いくつかの実施の形態では、本発明の触媒システムは、ウォッシュコートを備え、ウォッシュコートは、約１００ｇ／Ｌ〜２５０ｇ／Ｌの間で含まれる。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートは、約１２０ｇ／Ｌ〜２１０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌ〜２１０ｇ／Ｌ、１２０ｇ／Ｌ〜１８０ｇ／Ｌ、１２０ｇ／Ｌ〜１５０ｇ／Ｌ、または１５０ｇ／Ｌ〜１８０ｇ／Ｌの間で含まれる。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートは、約１２０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌ、１８０ｇ／Ｌ、または２１０ｇ／Ｌの間で含まれる。特定の実施の形態では、ウォッシュコートは、１２０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌ、１８０ｇ／Ｌ、または２１０ｇ／Ｌで含まれる。
【０１０３】
他の実施の形態では、本発明の触媒システムは、ウォッシュコートを備え、ウォッシュコートは、約１００ｇ／Ｌ〜２５０ｇ／Ｌまでの間で含まれる。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートは、約１２０ｇ／Ｌ〜２１０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌ〜２１０ｇ／Ｌ、１２０ｇ／Ｌ〜１８０ｇ／Ｌ、１２０ｇ／Ｌ〜１５０ｇ／Ｌ、または１５０ｇ／Ｌ〜１８０ｇ／Ｌまでの間で含まれる。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートは、約１２０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌ、１８０ｇ／Ｌ、または２１０ｇ／Ｌまでで含まれる。特定の実施の形態では、ウォッシュコートは、１２０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌ、１８０ｇ／Ｌ、または２１０ｇ／Ｌまでで含まれる。
【０１０４】
本発明の触媒システムのウォッシュコートは、リンおよび硫黄による貴金属触媒の被毒を遅らせるのに役立つ添加剤を含んでもよい。エンジン潤滑油の消費は、リンの発生、さらには、貴金属触媒の被毒および非活性化という結果になる。したがって、カルシウム、バリウム、ランタニドおよび／またはセリウムなどの添加物が被毒の進行を遅らせる手段として、ウォッシュコートおよび／またはオーバーコート（含まれる場合）に加えられてもよい。いくつかの実施の形態では、添加物は、ＣａＣＯ３、Ｌａ２Ｏ３またはＢａＣＯ３である。特定の実施の形態では、添加物は、ＢａＣＯ３である。
【０１０５】
特定の理論に拘束されないが、バリウムの添加は、排ガスのリンと反応できるバリウム源（ＢａＣＯ３）を提供し、安定な化合物が形成される（すなわち、Ｂａ３（ＰＯ４）２）。排ガスのリンとＢａＣＯ３との反応は熱力学的に有利であって、Ｂａ３（ＰＯ４）２生成物は熱力学的に安定なので、バリウムは、金属触媒の弊害にならないように、通過する排ガスのリンを効率よく捕捉するために作用する（実施例１２および実施例１３ならびに図９）。例えば、リンを含む排ガスへの暴露で、ＣａＣＯ３、Ｌａ２Ｏ３およびＢａＣＯ３は、それぞれＣａ３（ＰＯ４）２、ＬａＰＯ４およびＢａ３（ＰＯ４）２に変換されることに留意されたい。
【０１０６】
いくつかの実施の形態では、Ｌａ２Ｏ３およびＢａＣＯ３などの添加剤は、ウォッシュコートに６Ｍの濃度で含浸される。
【０１０７】
オーバーコート
本発明の触媒システムのオーバーコートは、とりわけ、金属触媒と、ＯＳＭと、担体酸化物と、金属触媒の被毒を遅らせるのに役立つ添加剤と、を含む。
【０１０８】
本発明のオーバーコートは、ウォッシュコートに関して記載されたようなＭＰＣを含んでもよく、例えば、米国特許第７，６４１，８７５号明細書に記載された技術と方法を用いて産生される。また、実施例１を参照されたい。
【０１０９】
また、本発明のオーバーコートは、本明細書に記載のように、ＭＰＣの代わりにＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含んでもよい。当該実施の形態では、オーバーコートは、ＩＷＣＰを用いて産生されてもよい（実施例２参照）。したがって、いくつかの実施の形態では、本発明のオーバーコートは、とりわけ、触媒と、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭと、金属触媒の被毒を遅らせるのに役立つ添加剤と、を含む。他の実施の形態では、オーバーコートは、下記のように、オーバーコートの安定性を改善する役割を果たす所定量の担体酸化物をさらに含んでもよい。いくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、ＣＣ触媒のオーバーコートには含まれるが、ＣＣ触媒のウォッシュコートにも、ＵＦ触媒のオーバーコートあるいはウォッシュコートにも含まれない。
【０１１０】
上記ウォッシュコートに関して記載されたように、触媒システムのオーバーコートは、リンおよび硫黄による貴金属触媒の被毒を遅らせるのに役立つ添加剤も含んでよい。例えば、カルシウム、バリウム、ランタニドおよび／またはセリウムが被毒進行を遅らせる手段としてオーバーコートに加えられてもよい。いくつかの実施の形態では、添加剤は、ＣａＣＯ３、Ｌａ２Ｏ３またはＢａＣＯ３である。特定の実施の形態では、添加物は、ＢａＣＯ３である。
【０１１１】
オーバーコートへのＢａＣＯ３の添加が、おそらく触媒被毒の軽減によって触媒システムの特定の特性を改善することが見出された。例えば、ＢａＣＯ３の添加は、その変換効率（すなわち、窒素酸化物、一酸化炭素および未燃の炭化水素の目的化合物への変換）が経時劣化に耐えるオーバーコートをもたらす。ＢａＣＯ３のオーバーコートへの添加は、ＢａＣＯ３を含まないオーバーコートと比較した場合、リン性の経時劣化後の触媒の窒素酸化物および一酸化炭素性能（変換効率）を顕著に改善する。さらに、ＢａＣＯ３を含むオーバーコートは、全体の炭化水素変換を高レベルに維持する（実施例１４、表９参照）。興味深いことに、２０グラムのＢａＣＯ３の添加は、変換効率への最も著しい有利な効果をもたらすようである。
【０１１２】
したがって、いくつかの実施の形態では、オーバーコートは、０〜５０ｇ／ＬのＢａＣＯ３を含む。他の実施の形態では、オーバーコートは、約０〜１０ｇ／Ｌ、０〜２０ｇ／Ｌ、０〜３０ｇ／Ｌ、１０〜２０ｇ／Ｌ、１０〜３０ｇ／Ｌ、または１５〜２５ｇ／ＬのＢａＣＯ３を含む。他の実施の形態では、オーバーコートは、約２５〜３５ｇ／Ｌ、２０〜４０ｇ／Ｌ、５５〜６５ｇ／Ｌ、または５０〜６０ｇ／ＬのＢａＣＯ３を含む。さらに他の実施の形態では、オーバーコートは、１０ｇ／Ｌ、２０ｇ／Ｌ、３０ｇ／Ｌ、または６０ｇ／ＬのＢａＣＯ３を含む。さらなる他の実施の形態では、オーバーコートは、約１９〜２１ｇ／Ｌ、１８〜２２ｇ／Ｌ、１７〜２３ｇ／Ｌ、１６〜２４ｇ／Ｌ、１５〜２５ｇ／Ｌ、２９〜３１ｇ／Ｌ、２８〜３２ｇ／Ｌ、２７〜３３ｇ／Ｌ、２６〜３４ｇ／Ｌ、または２５〜３５ｇ／ＬのＢａＣＯ３を含む。さらに他の実施の形態では、オーバーコートは、約２０ｇ／Ｌまたは約３０ｇ／ＬのＢａＣＯ３を含む。特定の実施の形態では、オーバーコートは、２０ｇ／Ｌまたは３０ｇ／ＬのＢａＣＯ３を含む。
【０１１３】
また、オーバーコートは、０〜５０ｇ／ＬまでのＢａＣＯ３を含む。他の実施の形態では、オーバーコートは、約０〜１０ｇ／Ｌ、０〜２０ｇ／Ｌ、０〜３０ｇ／Ｌ、１０〜２０ｇ／Ｌ、１０〜３０ｇ／Ｌ、または１５〜２５ｇ／ＬまでのＢａＣＯ３を含む。他の実施の形態では、オーバーコートは、約２５〜３５ｇ／Ｌ、２０〜４０ｇ／Ｌ、５５〜６５ｇ／Ｌ、または５０〜６０ｇ／ＬまでのＢａＣＯ３を含む。さらに他の実施の形態では、オーバーコートは、１０ｇ／Ｌ、２０ｇ／Ｌ、３０ｇ／Ｌ、または６０ｇ／ＬまでのＢａＣＯ３を含む。さらなる他の実施の形態では、オーバーコートは、約１９〜２１ｇ／Ｌ、１８〜２２ｇ／Ｌ、１７〜２３ｇ／Ｌ、１６〜２４ｇ／Ｌ、１５〜２５ｇ／Ｌ、２９〜３１ｇ／Ｌ、２８〜３２ｇ／Ｌ、２７〜３３ｇ／Ｌ、２６〜３４ｇ／Ｌ、または２５〜３５ｇ／ＬまでのＢａＣＯ３を含む。さらに他の実施の形態では、オーバーコートは、約２０ｇ／Ｌまたは約３０ｇ／ＬまでのＢａＣＯ３を含む。特定の実施の形態では、オーバーコートは、２０ｇ／Ｌまたは３０ｇ／ＬまでのＢａＣＯ３を含む。
【０１１４】
ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含むオーバーコート（例えば、オーバーコートがＣＣ触媒に含まれる）は、担体酸化物を必要とせず、有効かつ効率的にエンジン排ガスを浄化するが、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３のような所定量の担体酸化物の、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含むオーバーコートへの添加は、触媒システムの特定の特性を改善する。例えば、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３の添加は、着火温度を改善する（実施例１４、表１０参照）。
【０１１５】
さらに、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３のような所定量の担体酸化物を加えることで、経時劣化におけるオーバーコートの焼結が最小になることが示された（図１０参照）。焼結は、オーバーコート（またはウォッシュコート）粒子が接触し、固体状態の拡散によって成長する固体状態の機構である。特定の理論に拘束されないが、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３を加えることは、単一で連続するＯＳＭ表面を分断すると考えられる。これは、オーバーコート全体にＬａ−Ａｌ２Ｏ３を撒き散らすことにつながり、同様に、オーバーコートの粒子間の接触を抑制することで、経時劣化に関連する焼結を減少させることにつながる。さらに、オーバーコート全体へのＬａ−Ａｌ２Ｏ３の分散は、相対的に開いたＬａ−Ａｌ２Ｏ３の孔の形成につながる（図１０参照）。これらの孔は、排ガスの微粒子によるオーバーコートの物理的な遮断を弱めることを促進し、この結果、背圧を低下させ、触媒システムを通る排ガスの流れを増加させるのに役立つ。
【０１１６】
オーバーコートに（重量で）４０％までＬａ−Ａｌ２Ｏ３を加えることが触媒システムのＯＳＣを改善することが示された（実施例１１および図２４参照）。これは、おそらくＯＳＭの焼結抵抗の改善による。
【０１１７】
いくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートに含まれるＬａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、オーバーコートの約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、  ８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、または５０％を構成する。いくつかの実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの約０〜５０％を構成する。他の実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの約０〜１０％、０〜２０％、０〜３０％、または０〜４０％を構成する。他の実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの約５〜１５％、３５〜４５％、または３０〜５０％を構成する。さらに他の実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの約９〜１１％、８〜１２％、７〜１３％、６〜１４％、５〜１５％、３９〜４１％、３８〜４２％、３７〜４３％、３６〜４４％、または５〜１５％を構成する。さらに他の実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの約１０％または４０％を構成する。特定の実施の形態では、アルミナは、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの１０％または４０％を構成する。
【０１１８】
また、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートに含まれるＬａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、オーバーコートの約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、  ８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、または５０％までを構成する。いくつかの実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの約０〜５０％までを構成する。他の実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの約０〜１０％、０〜２０％、０〜３０％、または０〜４０％までを構成する。他の実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの約５〜１５％、３５〜４５％、または３０〜５０％までを構成する。他の実施の形態では、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３は、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの約１０％または４０％までを構成する。特定の実施の形態では、アルミナは、重量で、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートの１０％または４０％までを構成する。
【０１１９】
他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートは、約０〜４０ｇ／ＬのＬａ−Ａｌ２Ｏ３を含む。他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートは、約０〜２０ｇ／Ｌまたは５〜１５ｇ／ＬのＬａ−Ａｌ２Ｏ３を含む。他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートは、約１０ｇ／ＬのＬａ−Ａｌ２Ｏ３を含む。特定の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートは、１０ｇ／ＬのＬａ−Ａｌ２Ｏ３を含む。
【０１２０】
さらに他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートは、約０〜４０ｇ／ＬまでのＬａ−Ａｌ２Ｏ３を含む。他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートは、約０〜２０ｇ／Ｌまたは５〜１５ｇ／ＬまでのＬａ−Ａｌ２Ｏ３を含む。他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートは、約１０ｇ／ＬまでのＬａ−Ａｌ２Ｏ３を含む。特定の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートは、１０ｇ／ＬまでのＬａ−Ａｌ２Ｏ３を含む。
【０１２１】
金属触媒
本発明の触媒システムに含まれる金属触媒は、通常、ウォッシュコートおよび／またはオーバーコート（含まれる場合）に含まれる。本発明に有用な金属触媒は、ＰＧＭ、ジルコニア、アルミナ、またはランタニド触媒などである。いくつかの実施の形態では、触媒システムは１種以上の金属触媒を含む。例えば、ウォッシュコートおよびオーバーコートは、同じ金属触媒または異なる金属触媒を含んでもよい。
【０１２２】
いくつかの実施の形態では、使用される金属触媒は、ＰＧＭ触媒、すなわち、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはその組み合わせである。いくつかの実施の形態では、使用される金属触媒は、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、またはその組み合わせである。いくつかの実施の形態では、使用される金属触媒は、Ｐｄ、Ｐｔ、またはその組み合わせである。他の実施の形態では、金属触媒は、Ｐｄである。さらに他の実施の形態では、金属触媒はＲｈ以外である。
【０１２３】
触媒システムで使用される金属触媒は、金属触媒の位置に応じて変更してもよい。金属触媒の特定は、例えば、金属触媒がＣＣまたはＵＦ触媒に含まれるかに依存し、さらに金属触媒がＣＣまたはＵＦ触媒のオーバーコートまたはウォッシュコートに含まれるかに依存する。例えば、Ｒｈが特に高価な貴金属であって、ＣＣ触媒がＵＦ触媒と比較して、より厳しい条件に暴露されるので（例えば、ＣＣ触媒は、ＵＦ触媒よりも高熱条件に暴露される）、ＣＣ触媒は、好ましくは少量のＲｈを含み、さらに好ましくはＲｈを含まない。いくつかの実施の形態では、ＣＣウォッシュコートは、少量のＲｈを含み、好ましくはＲｈを含まない。いくつかの実施の形態では、ＣＣオーバーコートは、少量のＲｈを含み、好ましくはＲｈを含まない。さらに他の実施の形態では、ＣＣオーバーコートおよびウォッシュコートの両方は、少量のＲｈを含み、好ましくはＲｈを含まない。
【０１２４】
一方、Ｒｈは、ＵＦ触媒のための触媒に適している。したがって、いくつかの実施の形態では、ＵＦ触媒は、Ｒｈおよび／またはＰｄを含んでもよい。いくつかの実施の形態では、ＵＦウォッシュコートおよびオーバーコートの両方は、Ｒｈを含み、あるいは、両方はＰｄを含む。他の実施の形態では、ＵＦオーバーコートおよびウォッシュコートは、異なる触媒、すなわち、一方はＲｈを含み、他方はＰｄを含む。いくつかの実施の形態では、ＵＦオーバーコートは、Ｒｈを含み、ウォッシュコートはＰｄを含む。さらに他の実施の形態では、ＵＦオーバーコートおよびウォッシュコートの両方はＰｄを含む。
【０１２５】
触媒システムに含まれる金属触媒の量は変えてもよい。いくつかの実施の形態では、触媒システムは、Ｐｄなどの金属触媒を、約５〜２００ｇ／ｆｔ３の間の濃度で含み、金属触媒は、オーバーコート（含まれる場合）とウォッシュコートとの間に分散されてもよい。ウォッシュコートおよびオーバーコートが含まれる実施の形態では、ウォッシュコートおよびオーバーコートは、独立にＰｄのような金属触媒を、約５〜１００ｇ／ｆｔ３の間の濃度で含む。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートおよびオーバーコートは、独立にＰｄのような金属触媒を、約５〜５０ｇ／ｆｔ３、５〜３０ｇ／ｆｔ３、５〜２０ｇ／ｆｔ３、５〜１５ｇ／ｆｔ３、４０〜６０ｇ／ｆｔ３、４５〜５５ｇ／ｆｔ３、５０〜１００ｆｔ３、８０〜１００ｇ／ｆｔ３、または９０〜１００ｇ／ｆｔ３の間の濃度で含む。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートおよびオーバーコートは、独立にＰｄのような金属触媒を、約５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３の濃度で含む。特定の実施の形態では、ウォッシュコートおよびオーバーコートは、独立にＰｄのような金属触媒を、５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３の濃度で含む。
【０１２６】
いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートおよびオーバーコートは、独立にＰｄのような金属触媒を、約５〜５０ｇ／ｆｔ３、５〜３０ｇ／ｆｔ３、５〜２０ｇ／ｆｔ３、５〜１５ｇ／ｆｔ３、４０〜６０ｇ／ｆｔ３、４５〜５５ｇ／ｆｔ３、５０〜１００ｆｔ３、８０〜１００ｇ／ｆｔ３、または９０〜１００ｇ／ｆｔ３までの間の濃度で含む。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートおよびオーバーコートは、独立にＰｄのような金属触媒を、約５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３までの濃度で含む。特定の実施の形態では、ウォッシュコートおよびオーバーコートは、独立にＰｄのような金属触媒を、５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３までの濃度で含む。
【０１２７】
いくつかの実施の形態では、オーバーコートは、Ｐｄのような金属触媒を、約０〜５０ｇ／ｆｔ３、０〜３０ｇ／ｆｔ３、０〜２０ｇ／ｆｔ３、０〜１５ｇ／ｆｔ３、０〜１０ｇ／ｆｔ３、０〜５ｇ／ｆｔ３、５〜１０ｇ／ｆｔ３、５〜１５ｇ／ｆｔ３、５〜２０ｇ／ｆｔ３、１０〜１５ｇ／ｆｔ３、または１０〜２０ｇ／ｆｔ３の間の濃度で含む。いくつかの実施の形態では、オーバーコートは、Ｐｄのような金属触媒を、約５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３の濃度で含む。いくつかの実施の形態では、オーバーコートは、Ｐｄのような金属触媒を、約５、１０、１５または２０ｇ／ｆｔ３の濃度で含む。特定の実施の形態では、オーバーコートは、Ｐｄのような金属触媒を、５、１０、１５または２０ｇ／ｆｔ３の濃度で含む。
【０１２８】
いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートは、Ｐｄのような金属触媒を、約０〜５０ｇ／ｆｔ３、０〜３０ｇ／ｆｔ３、０〜２０ｇ／ｆｔ３、０〜１５ｇ／ｆｔ３、０〜１０ｇ／ｆｔ３、０〜５ｇ／ｆｔ３、５〜１０ｇ／ｆｔ３、５〜１５ｇ／ｆｔ３、５〜２０ｇ／ｆｔ３、１０〜１５ｇ／ｆｔ３、または１０〜２０ｇ／ｆｔ３の間の濃度で含む。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートは、Ｐｄのような金属触媒を、約５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３の濃度で含む。いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートは、Ｐｄのような金属触媒を、約５、１０、１５または２０ｇ／ｆｔ３の濃度で含む。特定の実施の形態では、ウォッシュコートは、Ｐｄのような金属触媒を、５、１０、１５または２０ｇ／ｆｔ３の濃度で含む。
【０１２９】
いくつかの実施の形態では、触媒システムは、総量約５〜２００ｇ／ｆｔ３、５〜１００ｇ／ｆｔ３、５０〜１００ｇ／ｆｔ３、５〜５０ｇ／ｆｔ３、５〜２０ｇ／ｆｔ３、または５〜１０ｇ／ｆｔ３のＰｄなどの金属触媒を含む。他の実施の形態では、触媒システムは、総量約５〜１００ｇ／ｆｔ３、５〜２０ｇ／ｆｔ３、または５〜１０ｇ／ｆｔ３のＰｄなどの金属触媒を含む。特定の実施の形態では、触媒システムは、総量約５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３のＰｄなどの金属触媒を含む。特定の実施の形態では、触媒システムは、総量５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３のＰｄなどの金属触媒を含む。金属触媒の総量は、ウォッシュコートとオーバーコート（含まれる場合）との間で均一または不均一に分散されてもよい。
【０１３０】
いくつかの実施の形態では、触媒システムは、総量約５〜２００ｇ／ｆｔ３、５〜１００ｇ／ｆｔ３、５０〜１００ｇ／ｆｔ３、５〜５０ｇ／ｆｔ３、５〜２０ｇ／ｆｔ３、または５〜１０ｇ／ｆｔ３までのＰｄなどの金属触媒を含む。他の実施の形態では、触媒システムは、総量約５〜１００ｇ／ｆｔ３、５〜２０ｇ／ｆｔ３、または５〜１０ｇ／ｆｔ３までのＰｄなどの金属触媒を含む。いくつかの実施の形態では、触媒システムは、総量約５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３までのＰｄなどの金属触媒を含む。特定の実施の形態では、触媒システムは、総量５、１０、１５、２０、５０または１００ｇ／ｆｔ３までのＰｄなどの金属触媒を含む。
【０１３１】
ウォッシュコートおよびオーバーコートの両方を含む実施の形態では、Ｐｄのような金属触媒は、任意の割合でウォッシュコートとオーバーコートとの間で分散されてもよい。例えば、限定しないが、総量約２０ｇ／ｆｔ３のＰｄのような金属触媒が触媒システムに含まれる実施の形態では、１）ウォッシュコートが約１５ｇ／ｆｔ３のＰｄを含み、オーバーコートが約５ｇ／ｆｔ３のＰｄを含んでもよい。２）ウォッシュコートが約１０ｇ／ｆｔ３のＰｄを含み、オーバーコートが約１０ｇ／ｆｔ３のＰｄを含んでもよい。あるいは３）ウォッシュコートが約５ｇ／ｆｔ３のＰｄを含み、オーバーコートが約１５ｇ／ｆｔ３のＰｄを含んでもよい。さらに、例えば、総量約１００ｇ／ｆｔ３のＰｄのような金属触媒が触媒システムに含まれる実施の形態では、ウォッシュコートおよびオーバーコートそれぞれが約５０ｇ／ｆｔ３のＰｄを含んでもよい。
【０１３２】
特定の実施の形態では、触媒システムが総量約２０ｇ／ｆｔ３のＰｄを含み、５ｇ／ｆｔ３のＰｄがオーバーコートに含まれ、１５ｇ／ｆｔ３のＰｄがウォッシュコートに含まれる。いくつかの実施の形態では、５ｇ／ｆｔ３のＰｄがＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭとして存在するオーバーコートに含まれる。
【０１３３】
さらに本明細書に記載されるように、ウォッシュコートとオーバーコートとの間でのＰｄなどの触媒の不均一な分散が、触媒システムの全体性能を改善することが見出された。例えば、ウォッシュコートに、触媒システムに含まれるＰｄの過半を配置することで、同時の熱的なおよびリン性の被毒に対する抵抗性が改善することが示された。この効果は、経時劣化後の触媒システムに係るＯＳＣの改善として現れる（実施例１７、表１３）。ウォッシュコート中にＰｄの大部分を配置することの利益は、リン性の被毒に対するＰｄの感受性に起因する。リンの毒作用が触媒の外部により広く行き渡っているので（すなわち、オーバーコート内）、ウォッシュコートへのＰｄの大部分の配置は、金属を保護する。したがって、エンジン排ガス中のリンへの上記触媒の高度な暴露により、この態様のＰｄの分散はＣＣ触媒の状況において特に有益である。
【０１３４】
ＣＣ触媒およびＵＦ触媒を含む実施の形態では、ＣＣ触媒に含まれる金属触媒の総量がＵＦ触媒に含まれる金属触媒の総量よりも多い。例えば、当該実施の形態では、ＣＣ触媒に含まれるＰｄの総量は、ＵＦ触媒に含まれるＰｄおよび／またはＲｈ（Ｒｈが含まれる場合）の総量よりも多い。
【０１３５】
担体酸化物
一般には、担体酸化物（混合金属酸化物）は、酸素分配、ならびにＮＯｘ、ＣＯ、および炭化水素などの反応物質への触媒の暴露に役立つ広い表面積を提供するために用いられる多孔質の固体酸化物である。通常、支持体酸化物は、高温に加え、広範な還元および酸化条件でも安定である。
【０１３６】
ウォッシュコート、オーバーコート（含まれる場合）、または両方に含まれる金属触媒は、典型的には担体酸化物に担持される。しかし、本明細書に記載のように、いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートおよび／またはオーバーコート（含まれる場合）は、触媒を含むが、担体酸化物を含まない。当該実施の形態では、ＣＣおよび／またはＵＦ触媒に含まれるウォッシュコートおよび／またはオーバーコートは、担体酸化物の必要なく金属触媒を担持するＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含んでもよい。ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、好ましくはＣＣ触媒に含まれる。したがって、１つの実施の形態では、本発明は、１）とりわけ触媒と担体酸化物とを含むウォッシュコート、２）とりわけＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭに含まれる触媒を含み、担体酸化物を含まないオーバーコートを含むＣＣ触媒を予期する。他の実施の形態では、本発明は、ウォッシュコートとオーバーコートとを含み、どちらもとりわけ、触媒と担体酸化物とを含むＵＦ触媒を予期する。
【０１３７】
触媒システムに含まれる担体酸化物の量は、システムに含まれる担体酸化物に応じて変えられる。いくつかの実施の形態では、触媒システムのウォッシュコートおよびオーバーコート（含まれる場合）は、担体酸化物と同量が含まれてもよい。他の実施の形態では、触媒システムのウォッシュコートおよびオーバーコート（含まれる場合）は、担体酸化物と異なる量が含まれてもよい。
【０１３８】
担体酸化物としての使用に好適な化合物は、限定されないが、ガンマ−アルミナ、セリアをベースにする粉末、またはチタニア、シリカ、アルミナ（遷移およびアルファ相）、セリア、ジルコニア、Ｃｅ１−αＺｒαＯ２および可能な任意のドープされるセリア調合物の任意の混合物などである。好ましい実施の形態では、担体酸化物はアルミナである。
【０１３９】
アルミナが高温に暴露されたときのガンマ相からアルファ相へのアルミナの望ましくない相転移を遅らせるために、すなわちアルミナを安定化するために、調整剤が任意にアルミナに加えられてもよい。好適な調整剤（または熱安定剤）の例は、例えば、希土類酸化物、ケイ素酸化物、ＩＶＢ族金属（例えば、ジルコニウム、ハフニウムまたはチタニウム）の酸化物、アルカリ土類酸化物、またはその組み合わせなどである。アルミナは、典型的には表面積の広いキャリア固体または支持体としてウォッシュコートで利用され、“ガンマアルミナ”または“活性化アルミナ”と言われる。好適なアルミナ組成物は、一般に、６０ｍ２／ｇ以上の、そして多くの場合、約２００ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｅｍｍｅｔｔ  ａｎｄ  Ｔｅｌｌｅｒ）表面積を有する。
【０１４０】
好適な安定化剤の具体的な例は、ランタニド酸化物（Ｌｎ２Ｏ３）および／またはストロンチウム酸化物（ＳｒＯ）などである。当該ランタニドおよびストロンチウム系の安定化剤は、典型的には、ランタニド硝酸塩、ストロンチウム硝酸塩、またはその混合物の溶液として担体酸化物（例えば、アルミナ）に加えられる。そして、ランタニド硝酸塩および／またはストロンチウム硝酸塩を加熱または焼成することで、望ましい酸化物が形成される。有用な安定化アルミナの特定の例は、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３である。
【０１４１】
いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートが担体酸化物としてアルミナを含む。特定の実施の形態では、担体酸化物は、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３を含む。したがって、いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートに含まれるアルミナ（例えば、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３）は、重量でウォッシュコートの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％を構成する。いくつかの実施の形態では、アルミナは、重量でウォッシュコートの約１０〜１００％を構成する。他の実施の形態では、アルミナは、重量でウォッシュコートの約２０〜６０％、３０〜５０％または３５〜４５％を構成する。他の実施の形態では、アルミナは、重量でウォッシュコートの約４０〜８０％、５０〜７０％または５５〜６５％を構成する。いくつかの実施の形態では、アルミナは、重量でウォッシュコートの約２０％、４０％または６０％を構成する。特定の実施の形態では、アルミナは、重量でウォッシュコートの２０％、４０％または６０％を構成する。上記アルミナの量は、Ｐｄ−ＭＰＣウォッシュコートに好適である。
【０１４２】
また、ウォッシュコートに含まれるアルミナは、重量でウォッシュコートの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％までを構成する。いくつかの実施の形態では、アルミナは、重量でウォッシュコートの約１０〜１００％までを構成する。他の実施の形態では、アルミナは、重量でウォッシュコートの約２０〜６０％、３０〜５０％または３５〜４５％までを構成する。他の実施の形態では、アルミナは、重量でウォッシュコートの約４０〜８０％、５０〜７０％または５５〜６５％までを構成する。いくつかの実施の形態では、アルミナは、重量でウォッシュコートの約２０、４０％または６０％までを構成する。特定の実施の形態では、アルミナは、重量でウォッシュコートの２０％、４０％または６０％までを構成する。当該アルミナは、Ｐｄ−ＭＰＣウォッシュコートに適している。
【０１４３】
いくつかの実施の形態では、オーバーコート（含まれる場合）に含まれるアルミナ（例えば、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３）は、重量でオーバーコートの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％を構成する。いくつかの実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約０〜４０％を構成する。他の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約０〜５％、０〜１０％、０〜１５％、５〜１０％、５〜１５％、５〜２０％、１０〜２０％、１０〜１５％または０〜２０％を構成する。他の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約１０〜４０％、１５〜３５％または２０〜３０％を構成する。さらに他の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約４０〜８０％、５０〜７０％、５５〜６５％、６０〜１００％、７０〜９０％または７５〜８５％を構成する。他の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約０％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、４０％、６０％、または８０％を構成する。さらに他の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約０％、１０％、２５％、４０％、６０％、または８０％を構成する。特定の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの０％、１０％、２５％、４０％、６０％、または８０％を構成する。当該アルミナの量は、Ｐｄ−ＭＰＣオーバーコートに適している。ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートに適したアルミナの量は、上記オーバーコートに係る記載で説明される。
【０１４４】
また、オーバーコートに含まれるアルミナは、重量でオーバーコートの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％までを構成する。いくつかの実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約０〜４０％までを構成する。他の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約０〜５％、０〜１０％、０〜１５％、５〜１０％、５〜１５％、５〜２０％、１０〜２０％、１０〜１５％または０〜２０％までを構成する。他の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約１０〜４０％、１５〜３５％または２０〜３０％までを構成する。さらに他の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約４０〜８０％、５０〜７０％、５５〜６５％、６０〜１００％、７０〜９０％または７５〜８５％までを構成する。他の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約０％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、４０％、６０％、または８０％までを構成する。さらに他の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの約０％、１０％、２５％、４０％、６０％、または８０％までを構成する。特定の実施の形態では、アルミナは、重量でオーバーコートの０％、１０％、２５％、４０％、６０％、または８０％までを構成する。当該アルミナの量は、Ｐｄ−ＭＰＣオーバーコートに適している。ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭオーバーコートに適したアルミナの量は、上記オーバーコートに係る記載で説明される。
【０１４５】
酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）
動作中、触媒コンバータは、濃い（酸素と比較して多くの量の未燃燃料を含む）または希薄な（酸素と比較して少ない量の未燃燃料を含む）いずれかである排ガスに暴露されてもよい。したがって、触媒システムのウォッシュコートおよび／またはオーバーコートは、濃い排ガスに酸素を供給し、かつ希薄な排ガスから酸素を吸収し、酸素の供給の変動に対して触媒システムを緩衝化し、そして炭化水素およびＣＯに関して触媒効率を向上させる酸素貯蔵物質（ＯＳＭ）を含んでもよい。その結果、例えば、ＴＷＣ触媒組成物に含まれる酸素貯蔵物質によって、触媒システムの変換効率を、流入する空気／燃料比の変化に直面しているにも関わらず、比較的一定に維持することができる。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、化学量論点に空気／燃料比を維持する。ＯＳＭは、ジルコニア、ランタニド、アルカリ土類金属、遷移金属、セリウム酸化物物質、またはその混合物を含む。触媒コンバータにセリウム酸化物の使用することは、“Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ”（Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｔｕｄｉｅｓ  Ｐｒｅｓｓ  Ｌｔｄ，Ｂａｌｄｏｃｋ，Ｈｅｒｔｆｏｒｄｓｈｉｒｅ，イングランド，２０００）に記載されており、それは、その全体を参照することで本明細書に組み入れられる。
【０１４６】
従来、セリウム酸化物を含むＯＳＭは、次の式に対応する組成物を有する。
Ｃｅ１−ａＺｒａＯ２−δ
ここで、０＜ａ＜１；かつ
δは、０≦δ１≦（１−ａ）／２の間の値をとる酸素欠失である。
セリウム酸化物系物質の上記式における酸素欠失は、セリウム酸化物系物質が酸素を吸収および放出するのに応じて変化する。
【０１４７】
いくつかの実施の形態では、“ａ”は、およそ０．０７からおよそ０．７０の範囲である。他の実施の形態では、“ａ”は、およそ０．１５からおよそ０．５３の範囲である。さらに他の実施の形態では、“ａ”は、およそ０．１５からおよそ０．２８の範囲である。典型的なＯＳＭ組成物は、全体を参照することで本明細書に組み入れられる米国特許第７，６４１，８７５号明細書に開示されている。
【０１４８】
上記のように本発明は、触媒（例えば、Ｐｄ）がＳＳとしてＯＳＭに含まれる改良されたＯＳＭに関する。よって、いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭである。
【０１４９】
触媒システムに用いられるＯＳＭ（すなわち、従来のＯＳＭまたはＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭ）は、ＯＳＭの位置に応じて変更してもよい。ＯＳＭの特定は、例えば、ＯＳＭがＣＣまたはＵＦ触媒に含まれるかに依存し、さらにＯＳＭがＣＣまたはＵＦ触媒のオーバーコートまたはウォッシュコートに含まれるかに依存する。ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、ＣＣおよびＵＦ触媒両方のオーバーコートまたはウォッシュコートのいずれかで使用されてもよい。しかし、いくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、ＣＣ触媒にのみ含まれる。他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、ＣＣ触媒のオーバーコートに含まれるがウォッシュコートには含まれない。特定の実施の形態では、ＣＣ触媒のオーバーコートに含まれるが、ウォッシュコートには含まれないＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭである。
【０１５０】
いくつかの実施の形態では、ウォッシュコートに含まれるＯＳＭは、重量でウォッシュコートの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％を構成する。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、重量でウォッシュコートの約１０〜１００％を構成する。他の実施の形態では、ＯＳＭは、重量でウォッシュコートの約２０〜６０％、３０〜５０％または３５〜４５％を構成する。他の実施の形態では、ＯＳＭは、重量でウォッシュコートの約４０〜８０％、５０〜７０％または５５〜６５％を構成する。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、重量でウォッシュコートの約４０％または６０％を構成する。特定の実施の形態では、ＯＳＭは、重量でウォッシュコートの４０％または６０％を構成する。
【０１５１】
また、ウォッシュコートに含まれるＯＳＭは、重量でウォッシュコートの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％までを構成する。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、重量でウォッシュコートの約１０〜１００％までを構成する。他の実施の形態では、ＯＳＭは、重量でウォッシュコートの約２０〜６０％、３０〜５０％または３５〜４５％を構成する。他の実施の形態では、ＯＳＭは、重量でウォッシュコートの約４０〜８０％、５０〜７０％または５５〜６５％を構成する。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、重量でウォッシュコートの約４０％または６０％を構成する。特定の実施の形態では、ＯＳＭは、重量でウォッシュコートの４０％または６０％を構成する。
【０１５２】
いくつかの実施の形態では、オーバーコート（含まれる場合）に含まれるＯＳＭは、重量でオーバーコートの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％を構成する。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、重量でオーバーコートの約２０〜８０％または５０〜１００％を構成する。他の実施の形態では、ＯＳＭは、重量でオーバーコートの約２０〜６０％、３０〜５０％、３５〜４５％、５０〜９０％、６０〜８０％、６５〜８５％、または６５〜７５％を構成する。他の実施の形態では、ＯＳＭは、重量でオーバーコートの約４０〜８０％、５０〜７０％、５５〜６５％、６０〜１００％、７０〜９０％、または７５〜８５％を構成する。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、重量でオーバーコートの約４０％、６０％、７０％、７５％または８０％を構成する。特定の実施の形態では、ＯＳＭは、重量でオーバーコートの４０％、６０％、７０％、７５％または８０％を構成する。
【０１５３】
また、オーバーコート（含まれる場合）に含まれるＯＳＭは、重量で、オーバーコートの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％までを構成する。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、重量で、オーバーコートの約２０〜８０％または５０〜１００％までを構成する。他の実施の形態では、ＯＳＭは、重量で、オーバーコートの約２０〜６０％、３０〜５０％、３５〜４５％、５０〜９０％、６０〜８０％、６５〜８５％または６５〜７５％までを構成する。他の実施の形態では、ＯＳＭは、重量で、オーバーコートの約４０〜８０％、５０〜７０％、５５〜６５％、６０〜１００％、７０〜９０％、または７５〜８５％までを構成する。いくつかの実施の形態では、ＯＳＭは、重量で、オーバーコートの約４０％、６０％、７０％、７５％または８０％までを構成する。特定の実施の形態では、ＯＳＭは、重量で、オーバーコートの４０％、６０％、７０％、７５％または８０％までを構成する。
【０１５４】
いくつかの実施の形態では、本発明のオーバーコートは、主に、または完全にＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭからなる。いくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、オーバーコートのみに含まれるＯＳＭであって、重量でオーバーコートの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％を構成する。いくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、重量でオーバーコートの約１０〜１００％を構成する。他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、重量でオーバーコートの約５０〜１００％、５０〜９０％、６０〜８０％、６５〜７５％、または７０〜８０％を構成する。他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、重量でオーバーコートの約７０％または７５％を構成する。特定の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、重量でオーバーコートの７０％または７５％を構成する。
【０１５５】
また、オーバーコートに含まれるＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、重量でオーバーコートの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％までを構成する。いくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、重量でオーバーコートの約１０〜１００％までを構成する。他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、重量でオーバーコートの約５０〜１００％、５０〜９０％、６０〜８０％、６５〜７５％、または７０〜８０％までを構成する。他の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、重量でオーバーコートの約７０％または７５％までを構成する。特定の実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、重量でオーバーコートの７０％または７５％までを構成する。
【０１５６】
他の実施の形態では、オーバーコートは、１０〜１００ｇ／ＬのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含む。他の実施の形態では、オーバーコートは、５０〜１００ｇ／Ｌ、５０〜９０ｇ／Ｌ、６０〜８０ｇ／Ｌ、６５〜７５ｇ／Ｌ、または７０〜８０ｇ／ＬのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含む。他の実施の形態では、オーバーコートは、約７０ｇ／ＬのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含む。特定の実施の形態では、オーバーコートは、７０ｇ／ＬのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含む。
【０１５７】
さらに他の実施の形態では、オーバーコートは、１０〜１００ｇ／ＬまでのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含む。他の実施の形態では、オーバーコートは、５０〜１００ｇ／Ｌ、５０〜９０ｇ／Ｌ、６０〜８０ｇ／Ｌ、６５〜７５ｇ／Ｌ、または７０〜８０ｇ／ＬまでのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含む。他の実施の形態では、オーバーコートは、約７０ｇ／ＬまでのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含む。特定の実施の形態では、オーバーコートは、７０ｇ／ＬまでのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを含む。
【０１５８】
いくつかの実施の形態では、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、上記オーバーコートに係る記載と同じ濃度でウォッシュコートに含まれる。一般に、オーバーコートと比較して、多量のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭがウォッシュコートに含まれる。
【０１５９】
いくつかの実施の形態では、オーバーコートとウォッシュコートとは、次のＯＳＭを含む：（重量％で）（３０％ＣｅＯ２、６０％ＺｒＯ２、５％Ｎｄ２Ｏ３および５％Ｙ２Ｏ３）のウォッシュコート  ＯＳＭおよび（重量％で）（３０％ＣｅＯ２、６０％ＺｒＯ２、５％Ｎｄ２Ｏ３および５％Ｐｒ６Ｏ１１）のオーバーコート  ＯＳＭ。
【０１６０】
ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭの製造方法
さらに他の態様では、本発明は、本明細書に開示されたＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭの製造方法に関する。
【０１６１】
ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭでの使用に適したＳＳを形成するために、ＯＳＭを産生する方法は、表面、そしてＯＳＭ全体に均一に分散するＰｄをもたらさなければならない。当該ＯＳＭ構造は、ホスト酸化物としてのＯＳＭの表面にＰｄ前駆体物質を分散させることでつくることができる。この分散は、固体状態拡散を介した焼成過程において、ＯＳＭ構造内の部位へのＰｄの移動を可能にする。
【０１６２】
本発明のＳＳ  Ｐｄ  ＯＳＭは、改良湿式化学法（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｗｅｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ（ＩＷＣＰ））および高温法（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓ（ＨＴＰ））で産生された。ＩＷＣＰは、従来のＷｅｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ（ＷＣＰ）を上回る改善を示す。具体的には、ＩＷＣＰは、ＯＳＭの全体かつ表面に均一に分散したＰｄを有するＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭをもたらす（実施例８および実施例９ならびに図１７、図１８参照）。
【０１６３】
ＩＷＣＰとＷＣＰとの決定的な違いは、１）担体選択（具体的にはＯＳＭ物質）、２）ＩＷＣＰでｐＨを調整するために使用される塩基、および３）（ＷＣＰにおいて見られるような）溶液の目標ｐＨとは対照的に、ＩＷＣＰで使用される塩基の量は、含まれるＰｄの量に関連すること、である。ＩＷＣＰの詳細は実施例２に記載されている。
【０１６４】
使用される塩基のタイプと量とが特に重要であることがわかった（実施例２参照）。いくつかの実施の形態では、ＩＷＣＰで使用される塩基は、テトラアルキルアンモニウム水酸化物（例えば、テトラエチルアンモニウム水酸化物、テトラメチルアンモニウム水酸化物、テトラプロピルアンモニウム水酸化物、テトラブチルアンモニウム水酸化物、ＢａＯ、Ｂａ（ＯＨ）２、ＢａＣＯ３、ＳｒＯ、Ｓｒ（ＯＨ）２またはＳｒＣＯ３である。特定の実施の形態では、塩基はテトラエチルアンモニウム水酸化物である。
【０１６５】
いくつかの実施の形態では、塩基および遷移金属は、決められたモル比で含まれる。特定の実施の形態では、塩基と遷移金属と（塩基：遷移金属）のモル比は、約１．５：１から３．５：１の間である。他の実施の形態では、モル比は、約３．５：１、３．２５：１、３：１、２．７５：１、２．５：１、２．２５：１、２：１、１．７５：１または１．５：１である。特定の実施の形態では、モル比は、２．５：１または２．７５：１である。上記方法の特定の実施の形態では、塩基がテトラエチルアンモニウム水酸化物であって、遷移金属がＰｄである。いくつかの実施の形態では、テトラエチルアンモニウム水酸化物とＰｄは、２．５：１または２．７５：１のモル比（テトラエチルアンモニウム水酸化物：Ｐｄ）で含まれる。
【０１６６】
また、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、高温法（Ｈｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ（ＨＴＰ））を用いてつくられる（すなわち、ＳＳ  Ｐｄ−ＨＴＰ  ＯＳＭ）。ＨＴＰは、はじめにＰｄの化学的前駆体と酸化物ＯＳＭとを混合すること、次に高温炉に混合物を噴霧すること、を必要とする。いくつかの実施の形態では、Ｐｄの化学的前駆体は、Ｐｄ（ＮＯ３）２である。いくつかの実施の形態では、炉のホットゾーンの温度が５００℃より高い。いくつかの実施の形態では、炉の温度が３００℃と５００℃との間である。
【０１６７】
ＩＷＣＰまたはＨＴＰ法のいずれかで製造されたＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、似たようなＣＯおよび炭化水素性能を示す。
【０１６８】
共沈などの他の方法がＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを製造するために用いられてもよい。
【０１６９】
ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭの使用方法
例えば、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭのような本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムは、様々な目的に役立つ。本明細書に記載のように、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、例えば自動車にある触媒コンバータで使用されてもよい。
【０１７０】
よって、いくつかの実施の形態では、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムは、内燃機関エンジンからの毒性の排ガスを低減するために使用される。したがって、本発明は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムに、排ガスを接触させることを含む毒性の排ガスを低減する方法を想定する。また、本発明は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムを利用することで（あるいは、同じ物質を触媒システムに組み入れることで）、毒性の排ガスを低減する方法に関する。
【０１７１】
本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムは、本明細書に記載のように酸素流れの改善を示す。したがって、本発明は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムを利用することで（あるいは、同じ物質を触媒システムに組み入れることで）、触媒システムを通る酸素流れを増加させる方法を想定する。
【０１７２】
本明細書に記載のように、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムは、ＯＳＣの改善を示す。したがって、本発明は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを利用することで（あるいは、同じ物質を触媒システムに組み入れることで）、触媒システムのＯＳＣを増加させる方法を想定する。
【０１７３】
また、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムは、システムに含まれるＰＧＭ触媒の寿命を改善する。例えば、本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、Ｐｄの被毒を軽減する。したがって、他の態様では、本発明は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムを利用することで（あるいは、同じ物質を触媒システムに組み入れることで）、触媒システムに含まれるＰｄなどのＰＧＭ触媒の寿命を改善する方法に関する。
【０１７４】
さらに、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムは、本明細書に記載のように、触媒システムの着火性能を改善する。したがって、１つの態様では、本発明は、触媒システムにおいて、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを利用することで（あるいは、同じ物質を触媒システムに組み入れることで）、触媒システムの着火性能を改善する方法に関する。
【０１７５】
ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムは、高い濃度のＲｈの必要がなく、排ガスを効率よく浄化することができる。いかにも、当該触媒システムは、まったくＲｈを用いることなく排ガスを浄化できる。このため、他の実施の形態では、本発明は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムを利用することで（あるいは、同じものを触媒システムに組み入れることで）、触媒効率を維持する一方で触媒システムに含まれるＲｈの量を減らす方法に関する。いくつかの実施の形態では、当該方法で使用される触媒システムは、Ｒｈをまったく含まない。
【０１７６】
また、本発明は、排ガス中のａ）窒素酸化物を窒素と酸素に、ｂ）一酸化炭素を二酸化炭素に、およびｃ）炭化水素を二酸化炭素と水に同時に変換する方法に関し（つまり、ＴＷＣ）、該方法は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムに排ガスを接触させることを含む。また、本発明は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭなどのＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを備える触媒システムを利用することで（あるいは、同じ物質を触媒システムに組み入れることで）、ＴＷＣなどのための方法に関する。
【０１７７】
本発明に係る上記の、および他の実施の形態が、以下の限定しない実施例でさらに説明される。
【０１７８】
実施例１：多相触媒（ＭＰＣ）を用いたウォッシュコートの産生
本発明の多相触媒（ＭＰＣ）ウォッシュコートが、本技術分野で知られる標準的な技術を用いて製造された（例えば、米国特許第７，６４１，８７５号明細書参照）。
【０１７９】
従来のウォッシュコートが次のように産生された。脱イオン水にＯＳＭ、アルミナ粉末およびランタニド硝酸塩溶液（Ｍｏｌｙｃｏｒｐ，Ｉｎｃ．（カリフォルニア州マウンテンパス）からランタニド硝酸塩製品のコード５２４８として市販されている）を含むスラリーが調製された。次に、レオロジーが支持体を被覆するのに好適になるまで、スラリーがＳｚｅｇｖａｒｉ  Ｔｙｐｅ  ＩＳ  Ａｔｒｉｔｔｏｒで粉砕された。コージライトのハチの巣状の担持体がスラリーに浸された。余分なスラリーが空気ジェットで担持体から吹き飛ばされた。担持体は、室温において気流で乾燥され、空気中で、約１５０℃で熱処理され、７５０℃で４時間焼成され、ＭＰＣ組成物が得られた。
【０１８０】
パラジウム硝酸塩およびバリウム炭酸塩／酢酸塩の水溶液が調製され、ＭＰＣ組成物に含浸された。含浸された触媒は、室温において空気流で乾燥され、空気中で、７００℃で４時間熱処理された。
【０１８１】
実施例２：ドープされたＺｒＯ２系のＭＭＯＳＯを含むオーバーコートの産生
改良湿式化学法（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｗｅｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  （ＩＷＣＰ））を用いて産生された酸素貯蔵物質（例えば、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ）（この場合、Ｃｅ含有混合金属酸化物）は、ＯＳＭとともに固溶体（“ＳＳ”）の金属触媒（例えば、Ｐｄ）を含む。したがって、ＩＷＣＰを用いて産生されたＯＳＭは、ＯＳＭ全体およびＯＳＭの表面に均一に分散する金属触媒を含む。
【０１８２】
ＯＳＭでの使用に適した固溶体を形成するために、ＯＳＭを産生する方法は、ＯＳＭの表面に均一に分散するＰｄをもたらさなければならない。当該ＯＳＭ構造は、ホスト酸化物としてのＯＳＭの表面にＰｄ前駆体物質を分散させることで製造することができる。この分散は、焼成過程において、ＯＳＭ構造内の部位へのＰｄの移動を可能にする。ＯＳＭの表面で高度に分離されたＰｄ前駆体がある状態で開始することで、焼成において、（ＷＣＰにおいて見られるように）ＯＳＭにＰｄが拡散できなくなることに留意されたい。それどころか、Ｐｄは、ＯＳＭの表面上で大きな粒子に凝集するであろう。したがって、固溶体が形成されない。
【０１８３】
使用される塩基の種類と量とが、固溶体の形成にとって特に重要である。誤った量の固溶体を用いることは（つまり、標準のＷＣＰの使用）、ＰｄＯの形態でＯＳＭの表面に凝集する望ましくないＰｄの形成につながる。ＩＷＣＰは、この凝集問題に対処する。これは、図１１で説明される。
【０１８４】
ＩＷＣＰとＷＣＰとの決定的な違いは、１）担体選択（具体的にはＯＳＭ物質）、２）ＩＷＣＰでｐＨを調整するために使用される塩基、および３）（ＷＣＰにおいて見られるような）溶液の目標ｐＨとは対照的に、ＩＷＣＰで使用される塩基の量は、含まれるＰｄの量に関連すること、である。ＯＳＭを製造するためのＩＷＣＰとＷＣＰとの間における決定的な違いの比較が、表１に掲載される。
【０１８５】
【表１】
2014522725.tif 000003
【０１８６】
代表的なＩＷＣＰ法では、Ｐｄ（ＮＯ３）が粉砕されたＯＳＭの水性スラリー（３０％ＣｅＯ２、６０％ＺｒＯ２、５％Ｎｄ２Ｏ３および５％Ｐｒ６Ｏ１１）に加えられた。次に、テトラエチルアンモニウム水酸化物がＩＷＣＰ−ＯＳＭスラリーを産生するために加えられた。
【０１８７】
独立して、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３が〜６．０のｐＨで酢酸とともに粉砕された。そして、ＢａＣＯ３が粉砕されたＬａ−Ａｌ２Ｏ３に加えられ、約５分間撹拌された。次に、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３／ＢａＣＯ３混合物がＩＷＣＰ−ＯＳＭスラリーに加えられ、触媒組成物を含むＰｄ−ＯＳＭ  ＩＷＣＰを産生するために焼成されたウォッシュコート上に、得られた組成物が塗られた。
【０１８８】
図１２は、この方法を説明するフローチャートである。
【０１８９】
実施例３：車両試験結果に基づくＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの効率
実施例２の方法を用いて産生されたＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの触媒効率が評価された。さらに、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの効率が実施例１の方法を用いて産生されたＰｄ−ＭＰＣ触媒の効率と比較された。ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭおよびＰｄ−ＭＰＣの両方は、同量のＰｄを含み、貴金属触媒としてＰｄのみを含み、密結合のシステムで評価された。
【０１９０】
改善されたＯＳＣの、例えば本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭによって示されたものが、高速エンジン環境で特に有用である。ＵＳ０６高速運転サイクルにおける触媒の試験において、この環境がシミュレートされる。改善されたＯＳＣが、これら環境で特に重要であるのは、かなりの高い温度およびかなり速い空間速度のためである（表２参照）。ＵＳ０６高速運転サイクルにおけるような高速エンジン環境では、ＮＯｘ、ＣＯおよび炭化水素の変換効率が特に低く、結果として排気管からの排ガスが増加した。
【０１９１】
表２は、触媒システムが標準（ＦＴＰ−７５）および速いエンジン速度（ＵＳ０６）の条件に暴露された触媒温度および空間速度の最小と最大を示す。空間速度が（リットル／時間）／リットル内の触媒体積）で測定された排ガス流れの速度であることに留意されたい。
【０１９２】
【表２】
2014522725.tif 000004
【０１９３】
ＣＣおよびＵＦ触媒を含む触媒システムの排気管からの排ガスが、ＦＴＰ−７５およびＵＳ０６で制御された運転サイクルへの触媒システムの暴露の間測定された。両方の試験されたシステムは、ＵＦ触媒としてＰｄ−ＭＰＣを含んでいた。しかし、ＣＣ触媒は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ  ＣＣ触媒を含む一方のシステムおよびＰｄ−ＭＰＣ  ＣＣ触媒を含む他方のシステムで変えられた。表３の結果は、Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭのＵＳ０６性能がＰｄ−ＭＰＣのそれよりも優れることを示す。
【０１９４】
【表３】
2014522725.tif 000005
【０１９５】
エンジン排ガスに対するＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの改善されたＯＳＣの影響を示すために、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ触媒システムおよびＰｄ−ＭＰＣ触媒システムのＮＯｘ排ガスが様々なエンジン速度および空気／燃料混合物（Ａ／Ｆ）のもとで測定された。図１３は、実験の時間に対するＡ／Ｆにおける摂動を図示する。図１４は、時間に対するＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭと標準のＰｄ−ＭＰＣ触媒システムのＮＯｘ排ガスの濃度を図示する。通常、ＮＯｘ排ガスがＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ触媒システムにおいて少ない一方で、興味深い特別な領域があり、例えば、約１００秒を参照されたい。この時間で、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ触媒システムは、Ｐｄ系のＭＰＣ触媒システムと比較して、ＮＯｘ排ガスをより良好に制限することができることが見出された。約１００秒における現象に関する１つの可能な説明が図１３に示されている。この時間付近で有意な希薄な摂動がある。すなわちエンジン速度がそのままの状態で約１００秒で変わったとき、空気／燃料混合物は特に希薄になる。このため、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ触媒システムのかなり改善されたＯＳＣは、ＮＯｘ排ガスを制限するのに決定的な役割を担っている。
【０１９６】
実施例４：車両試験の結果に基づく異なる触媒システム環境におけるＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの効率
ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの触媒効率が次のように評価された。２種類の触媒システムが評価された。一方のシステムは、アルミナおよびＯＳＭを含むウォッシュコートに含浸されたＰｄ−ＭＰＣ触媒を含んでいた。他方のシステムは、ａ）ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭを含むオーバーコートと、ｂ）アルミナおよびＯＳＭを含むウォッシュコートに含浸されたＰｄ−ＭＰＣ触媒と、を含んでいた。両方の触媒が密結合のシステムで評価された。
【０１９７】
表４のデータは、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ触媒システムが、複数回の動作後でさえも安定なＮＭＨＣ（非メタン炭化水素）、ＣＯおよびＮＯｘ排ガスを示したことを明示する。排ガスは、貴金属触媒の源としてのＰｄ−ＭＰＣ触媒のみを備える触媒システムと比較して、特に安定であった。
【０１９８】
【表４】
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【０１９９】
実施例５：触媒温度へのＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの影響
触媒システム温度へのＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの影響が評価された。２種類の触媒が評価された。第１は、アルミナおよびＯＳＭを含むウォッシュコートに含浸されたＰｄ−ＭＰＣ触媒（６ｇのＰｄを含む）を含んでいた。第２はａ）ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭを含むオーバーコート（３．８８ｇのＰｄを含む）と、ｂ）アルミナおよびＯＳＭを含むウォッシュコートに含浸されたＰｄ−ＭＰＣ触媒（６ｇのＰｄを含む）と、を含んでいた。これら２種類の触媒がＣＣ触媒システムで評価された。それぞれが１２ｇ／ｆｔ３  Ｐｄと６ｇ／ｆｔ３  Ｒｈとを含む同一のＵＦ触媒と組み合わされた。
【０２００】
２つの基準：１）触媒の温度上昇の速度、および２）触媒の最高温度がこれら実験で測定された。両方の触媒システムは、低温始動から始められ、ＦＴＰおよびＵＳ０６条件に暴露された。図１５のデータは、Ｐｄ−ＭＰＣ触媒と比較して、Ｐｄ−ＯＳＭのみのシステムがより多くの量のＰｄを含んでいても、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭシステムにおけるより速い温度上昇を示す。温度上昇の増大は、（ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭを含む）ＣＣ結合触媒と同様に（Ｐｄ−ＭＰＣ触媒を含む）結合ＵＦ触媒の両方で見られた。このため、ＣＣ触媒のＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭから得られる熱の増大が結合ＵＦ触媒を暖めるように機能した。さらに、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ触媒システムのＣＣ触媒およびＵＦ触媒の両方における最高温度に上昇が見られた。達成された温度上昇の速度の増加および最高温度の上昇は、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭによる発熱のＣＯ酸化過程の効率よい触媒作用によるものであろう。
【０２０１】
実施例６：ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの酸素貯蔵容量
ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ触媒システムのＯＳＣが評価された。本明細書に記載のように、ＯＳＣは、濃い排ガスに酸素を供給し、希薄な排ガスから酸素を吸収し、安定な空気／燃料比を維持することによって酸素の供給の変動に対して触媒システムを緩衝化するＯＳＭの能力の大きさである。特に、希薄な、および濃い両方のＡ／Ｆ環境における空気／燃料比を緩衝化するＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ触媒システムの能力が評価され、Ｐｄ−ＭＰＣ触媒システムのＯＳＣおよび“ＯＥＭ”のＯＳＭのＯＳＣと比較された。
【０２０２】
ある実験において、排ガスに含まれるＣＯの量が０ｐｐｍから８５００ｐｐｍまで増加した（濃いＡ／Ｆへの切り替えを意味する）。この実験では、触媒環境におけるＣＯの増加の観測にかかる、より長い遅延がＯＳＭのより高いＯＳＣに対応する。他の実験において、排ガスに含まれるＯ２の量が０ｐｐｍから４２００ｐｐｍまで増加した（希薄なＡ／Ｆへの切り替えを意味する）。この実験では、触媒環境におけるＯ２の増加の観測にかかる、より長い遅延がＯＳＭのより高いＯＳＣに対応する。両方の実験において、遅延時間が触媒を備えないシステムと比較して測定される。これらの実験の結果は、下の表５にまとめられている。
【０２０３】
表５のデータが示すように、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ触媒システムは、Ｐｄ−ＭＰＣおよびＯＥＭ触媒システムと比較された場合、空気／燃料混合を緩衝化する十分に良好な能力を示した。これは、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ触媒システムで示された顕著に長い遅延時間で証明される。
【０２０４】
【表５】
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【０２０５】
実施例７：ＯＳＣへのＰｄ分散の影響
ＯＳＭのＯＳＣは、ＯＳＭ全体のＰｄ分散の程度に依存する。Ｐｄ分散の程度が高まったときにＯＳＣが増加することが見出された。
【０２０６】
ＷＣＰおよびＩＷＣＰを用いて産生されたＯＳＭのＯＳＣが、表面のバルクＰｄＯを含むＯＳＭと比較された。図１６を参照されたい。ＯＳＭの表面およびＯＳＭ全体の両方へかなり分散されたＰｄを有するＯＳＭの産生を可能にするＩＷＣＰは、改善されたＯＳＣを有するＯＳＭをもたらす（例えば、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ）。
【０２０７】
実施例８：走査電子顕微鏡法による固溶体Ｐｄ−ＯＳＭ構造の解析
Ｐｄが固溶体（“ＳＳ”）であるＰｄ−ＯＳＭの構造が走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）で解析された。図１７、図１８は、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを産生するために用いられる方法に基づくＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭ構造（つまり、Ｐｄが塊であるかＯＳＭの表面に十分に分散しているか）における違いを示す。
【０２０８】
図１７および図２６は、ＩＷＣＰまたはＨＴＰが用いられたときに、ＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭの表面にＰｄが微細に分散していることを示す。図１８は、ＷＣＰではＳＳとして含まれるＰｄを有するＯＳＭをもたらさないことを示す。
【０２０９】
実施例９：ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ構造のＸ線回折による解析
ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの表面へのＰｄ分散の程度を評価するためにＸ線回折が使用された。Ｐｄの異なる結晶相の存在を調べるためにＸ線回折が用いられる。特に、Ｘ線回折は、格子部位のＰｄでのドーピングによって起こるホスト格子（例えば、セリア系のＯＳＭの格子）の膨張または収縮を評価するために用いられる。２−シータピーク値を格子定数距離に変換するためにブラッグの法則が用いられた。
【０２１０】
２％、５％、および１０％のＰｄ含量（ドーピング）であるＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭがＸ線回折を用いた評価のために調製された。さらに、２％および５％のＰｄ含量であるバルクＯＳＭ組成物がＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ試料を較正するために調製された。バルクＯＳＭ組成物は、バルク組成物に存在する分離相、すなわち、分離したＰｄ（またはＰｄＯ）およびＯＳＭ相のためのＸ線回折パターンを決めるために用いられる。バルク組成物におけるＰｄ（またはＰｄＯ）のＸ線回折パターンは、固溶体の状態にないＰｄを表す。
【０２１１】
Ｘ線回折プロットが、９００℃および１１００℃での１０％Ｈ２Ｏ／Ｎ２における経時劣化の前（製造されたままの状態）および経時劣化後の試料について作成された。Ｐｄ濃度が〜５４．９  ２−シータにあるピーク下面積を測ることで算出され、実際の混合物試料から標準曲線が引かれ、試料の名目上の量から、検出されたＰｄの量が減ぜられた。図１９および図２０は、製造されたままの状態の、および熱で経時劣化されたＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭおよびバルクＯＳＭ（“ＰｄＯ”でラベルされている）組成物に関する結果を示す。
【０２１２】
図１９および図２０に示されるように、Ｐｄドーピングの最大効率は、２％のドーピングレベルで得られる。ＯＳＭが２％Ｐｄでドープされる場合、基本的にＰｄのすべてが固溶体に包含される。しかし、Ｐｄドーピングの量を増やすと、効果が小さくなる。例えば、ＯＳＭが５％Ｐｄでドープされる場合、Ｐｄの２．２１％のみが固溶体に包含される。さらに、ＯＳＭが１０％Ｐｄでドープされる場合、Ｐｄの４．０８％のみが固溶体に包含される。
【０２１３】
同様の結果が経時劣化された触媒についても得られた。経時劣化後、２％ＰｄでドープされたＯＳＭは、固溶体で１．３２％Ｐｄを保持した。さらに、５％および１０％ＰｄでドープされたＯＳＭは、それぞれ固溶体で１．３０％および３．５８％Ｐｄを保持した。特に、経時劣化後、ＯＳＭは、固溶体の形態でＰｄの大部分を保持する。
【０２１４】
固溶体へのＰｄの組み込みの効率が低下するのに加えて、ドーピング過程においてより多量のＰｄを用いることがＯＳＭの表面でのＰｄＯ粒子の望ましくない形成につながる。当該粒子は、余分なＰｄ、つまり固溶体に組み込まれないＰｄで形成される。
【０２１５】
図２１は、経時変化前後で固溶体に組み入れられるＰｄの理論的な最大量を計算するための直線適合を用いる。
【０２１６】
図２２は、ＯＳＭのＯＳＣへのＰｄドーピング量の影響を示す。固溶体限界を超えるＰｄ量のドーピングが、ＯＳＣに比較的小さい影響を与えるのは、おそらく余分なＰｄが、ＯＳＭの表面にバルクＰｄまたはＰｄＯ粒子を形成するからである。
【０２１７】
図２３は、セリアにおけるＰｄの２％固溶体（ＯＳＭ）に関して、ＯＳＭのＣｅ４＋（１．０３４Å）部位に小さなＰｄ２＋陽イオン（０．８６Å）をドーピングすることの影響を示す。データが示すように、小さなＰｄ２＋陽イオンのドーピングは、より小さい大きさのドーパント陽イオンと整合して格子の収縮につながる。
【０２１８】
実施例１０：固溶体Ｐｄ−ＯＳＭでのＯＳＣ改善の機序
図６は、ＯＳＭのＰｄドーピングがＯＳＣの改善をもたらす方法を説明する。図６は、どのようにＰｄ２＋イオンがＯＳＭの（四角で表される）Ｃｅ４＋部位を占め、追加の酸素空孔をつくるかを示す。これは、追加のＯ２貯蔵／放出部位を提供することでＯＳＣを向上させる。このため、より小さいＰｄ２＋のドーピングがＯＳＭの内部部分からＯＳＭの表面へのＯ２のより容易な拡散を可能にする。このＯ２拡散は、Ｏ２空孔の形成という結果になる（Ｏ２結合部位（円）における“Ｖ”で表される）。
【０２１９】
ａ）酸素貯蔵／放出部位の増量、およびｂ）改善された酸素拡散速度の組み合わせが、ＯＳＣを改善することについて相乗効果を有する。この現象は図７で説明される。
【０２２０】
実施例１１  ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの高温性能の改善
実施例２で産生されたＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭの高温性能は様々な方法で増強され得る。まず、Ｐｄが固溶体として存在することを保証するために２％までのＰｄ濃度を用いるように配慮される。ＮＯ２変換へのＰｄ濃度の影響が表６に示される。また、表６のデータは、Ｐｄ濃度を２％未満に維持するためにオーバーコートにアルミナを加えることの有益な効果を示す。触媒効率が典型的なＵＳ０６条件（１５０，０００時間−１の空間速度で８００℃）において高温経時劣化後に測定された。すべての触媒は、ＣＣシステムで評価された。
【０２２１】
【表６】
2014522725.tif 000008
【０２２２】
ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭを含むオーバーコートにアルミナを加えることのＯＳＣへの影響も評価された。表７は、熱的な（１０００℃で）およびリン性の経時劣化（７００℃で２時間）後のＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭ  オーバーコートに（重量で）２５％のアルミナを加えることの有益な効果を示す。
【０２２３】
【表７】
2014522725.tif 000009
【０２２４】
リン性の経時劣化抵抗性に関してのみ、ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭを含有するオーバーコートにアルミナを加えることの影響も評価された。図２４は、４０重量％までのＬａ−Ａｌ２Ｏ３の使用がリン性の経時劣化後のＮＯｘ性能を改善することを示す。
【０２２５】
実施例１２：ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭを含むオーバーコートにＢａＣＯ３を加えることによるリン性の経時劣化への抵抗性の改善
ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭを含むオーバーコートに様々な量のＢａＣＯ３を加えることの影響が評価された。この実験では、ウォッシュコートの組成物は、アルミナおよびＯＳＭを含む１００ｇ／Ｌのウォッシュコートに含浸された一定な５０ｇ／ｆｔ３のＰｄ−ＭＰＣ触媒に維持された。ＢａＣＯ３を加えることは、Ｔ９０（排ガスの９０％変換が起こる温度）とＮＯｘ変換効率の両方を改善する。異なるオーバーコート構造である一連の触媒に関するデータが表８に示される。ＮＯｘ変換効率が５７５℃における０．１２５Ｈｚの摂動で測定された。ＮＯｘ変換効率およびＴ９０値の両方が熱的な経時劣化（１０００℃）およびリン性の経時劣化（７００℃、２時間）の後で測定された。
【０２２６】
【表８】
2014522725.tif 000010
【０２２７】
実施例１３：ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭオーバーコートにアルカリ土類およびアルミナを加えることによるリン性の経時変化に対する抵抗性の背後にある論拠
ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭを含むオーバーコートの安定性へのＢａＣＯ３およびＬａ２Ｏ３を加えることの影響が評価された。図２５は、（ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭオーバーコートに含まれる）ＢａＣＯ３、Ｌａ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３と（ガス流れ中のＰ２Ｏ５との反応に関する熱力学的条件（関連する開始成分と炭酸塩との間の反応平衡のログ）を比較する。Ｌａ２Ｏ３およびＢａＣＯ３は、選択的に排ガス流れ中のリンと反応および当該リンを捕捉することで、リン性の経時劣化後のオーバーコートの機能を改善する。Ｌａ２Ｏ３およびＢａＣＯ３は、ＡｌＰＯ４と比較して、（Ｐ２Ｏ５との反応で形成される）ＬａＰＯ４およびＢａ３（ＰＯ４）２の相対的な熱力学安定性のために特に有用である。リンの捕捉は、触媒の被毒を軽減し、つまり、触媒の寿命と効率とを向上させる。
【０２２８】
実施例１４：ＳＳ  Ｐｄ−ＩＷＣＰ  ＯＳＭオーバーコートにＢａＣＯ３を加えることによる触媒効率の改善に関する付加的な研究
表９のデータは、リン性の経時劣化後のＮＯｘおよびＣＯ変換効率に対するオーバーコート中のＢａの存在の有益な効果を示す。Ｂａの増量は、ＴＨＣ効率を維持しながらＣＯおよびＮＯｘ変換効率を改善する。
【０２２９】
【表９】
2014522725.tif 000011
【０２３０】
表１０のデータは、オーバーコートにおけるＢａまたはＣａを含む触媒間のＮＯｘ、ＣＯおよびＴＨＣ変換に関するリン性の経時劣化後の着火温度の違いを示す。データに示されるように、オーバーコートへのＢａおよびＣａの添加は、着火温度を改善する。
【０２３１】
【表１０】
2014522725.tif 000012
【０２３２】
実施例１５  ウォッシュコートの厚みを増加させることによるリン性の経時劣化に対する抵抗の改善
表１１は、熱的なおよびリン性の経時劣化後のウォッシュコートおよびオーバーコート構造の機能としての４００℃でのＮＯｘ変換効率を示す。１００ｇ／Ｌから１８０ｇ／Ｌへのウォッシュコートの厚みの増加は、ＮＯｘ変換効率に良い影響を与える。ウォッシュコート層の表面積の追加は、（リン性の経時劣化が主にオーバーコートで見られるので）リン性の経時劣化の影響の及ばない位置におけるより高い活性を可能にする。
【０２３３】
また、表１１は、ウォッシュコートの厚みが１００ｇ／Ｌから１８０ｇ／Ｌへ増加した場合の改善されたＯＳＣを示す。当該結果は、ウォッシュコートの質量の増加がＯＳＭ含量および機能を増大させることを示す。
【０２３４】
【表１１】
2014522725.tif 000013
【０２３５】
実施例１６：ウォッシュコートの厚みの増加による２０ｇ／ｆｔ３  ＰｄのみのＣＣ触媒における熱的なおよびリン性の経時劣化後の改善されたＯＳＣ遅延時間
表１２は、Ｐｄ／Ｒｈ  ＣＣ触媒を対照として比較されたＯＳＣへのウォッシュコートの厚みの影響を示す。熱的な経時劣化（１０００℃で４０時間）後、５７５℃でのＯＳＣ遅延時間は、１８０ｇ／Ｌでウォッシュコートにおける最適な改善を示す。熱的な（１０００℃で４０時間）およびリン性の（７００℃で２時間）経時劣化後、５７５℃でのＯＳＣ遅延時間は、調べられた全範囲にわたって（すなわち、２１０ｇ／Ｌまで）ウォッシュコート量の増加で改善する。すべての触媒はＣＣ触媒システムで評価された。
【０２３６】
【表１２】
2014522725.tif 000014
【０２３７】
実施例１７：ウォッシュコートおよびオーバーコート層間のＰｄの分離を最適化することによる２０ｇ／ｆｔ３  ＰｄのみのＣＣ触媒における熱的なおよびリン性の経時劣化後の改善されたＯＳＣ遅延時間
表１３は、ウォッシュコートおよびオーバーコート間のＰｄ分離の機能として改善されたＯＳＣを示す。１５：５の比でウォッシュコート：オーバーコートのＰｄを分離することは、１０：１０のＰｄ分離と比較して、熱的な（１０００℃で４０時間）およびリン性の（７００℃で２時間）経時劣化後のＯＳＣに有益な影響をもたらす。
【０２３８】
【表１３】
2014522725.tif 000015
【０２３９】
実施例１８：ウォッシュコートのＯＳＭ部分を増加させることによる２０ｇ／ｆｔ３  ＰｄのみのＣＣ触媒における熱的なおよびリン性の経時劣化後の改善されたＯＳＣ遅延時間
表１４は、ウォッシュコートのＯＳＭ部分を増加させることによる改善されたＯＳＣ遅延時間を示す。ウォッシュコートにおける６０％ＯＳＭおよび８０％ＯＳＭを有する触媒の比較は、熱的な（１０００℃で４０時間）およびリン性の（７００℃で２時間）経時劣化後のウォッシュコートにおける８０％ＯＳＭウォッシュコートでの改善されたＯＳＣ遅延時間を示す。
【０２４０】
【表１４】
2014522725.tif 000016
【０２４１】
実施例１９：高温法（ＨＴＰ）を用いたＯＳＭの産生
高温法を用いて産生された酸素貯蔵物質（例えば、ＳＳ  Ｐｄ−ＨＴＰ  ＯＳＭ）は、ＯＳＭを含む固溶体（“ＳＳ”）に金属触媒（例えば、Ｐｄ）を含む（この場合、Ｃｅ含有混合金属酸化物）。そのため、ＨＴＰを用いて産生されたＯＳＭは、金属触媒を含み、該金属触媒は、ＯＳＭおよびＯＳＭの表面全体に均一に分散する。
【０２４２】
ＨＴＰは、はじめにＰｄの化学的前駆体と酸化物ＯＳＭとを混合することと、次に高温炉に混合物を噴霧すること、を必要とする。代表的な実験では、ＳＳ  Ｐｄ−ＴＨＰ  ＯＳＭは、１）（３０％ＣｅＯ２、６０％ＺｒＯ２、５％Ｎｄ２Ｏ３および５％Ｐｒ６Ｏ１１）とＰｄ（ＮＯ３）２とを、ともに粉砕すること；および２）混合物を炉に噴霧することによって産生される。
【０２４３】
実施例２０：異なる方法を用いて産生されたＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは同様に機能する。
２つの異なる方法：１）改良湿式化学法（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｗｅｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ（ＩＷＣＰ））および２）高温法（Ｈｉｇｈ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓ（ＨＴＰ））が本発明のＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭを産生するために用いられた。
【０２４４】
ＩＷＣＰは、実施例１０に記載された方法を含む。ＨＴＰは、実施例１９に記載された方法を含む。
【０２４５】
図２７からわかるように、ＩＷＣＰまたはＨＴＰ法のいずれかで製造されたＳＳ  Ｐｄ−ＯＳＭは、同様のＣＯおよび炭化水素性能を示す。
【０２４６】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１１年８月１０日に提出された米国仮出願番号第６１／５２１，８３５明細書（その全体を参照することで、本明細書に組み入れられる）について優先権を主張する。
【図１】
2014522725.tif 000017
【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】
2014522725.tif 000023
【図８】
2014522725.tif 000024
【図９】
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【図１０】
2014522725.tif 000026
【図１１】
2014522725.tif 000027
【図１２】
2014522725.tif 000028
【図１３】
2014522725.tif 000029
【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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【国際調査報告】
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