(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次のもの：
金属酸化物触媒；および
該金属酸化物触媒を含浸させた担体材料
を含む触媒組成物であって、
該触媒組成物の累積細孔容積が少なくとも０．８０ｍＬ／ｇであり、その際、該累積細孔容積は１．０〜３０．０ｎｍの半径を有する細孔を用いたＢＪＨ多点Ｎ２脱離／吸着等温線分析から得られ、
該金属酸化物触媒が少なくとも１つの酸化マンガンクリスタリットを含み、かつ
該触媒組成物を基材にコーティングしかつ初期オゾン濃度を有する空気流と接触させた際に該触媒組成物が該空気流内のオゾンを転化させるように、該触媒組成物が適合されている、
前記触媒組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物の累積細孔容積が少なくとも０．８５ｍＬ／ｇである、前記触媒組成物。
【請求項３】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物の平均細孔半径が６ｎｍ〜１５ｎｍの範囲である、前記触媒組成物。
【請求項４】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物の平均細孔半径が６ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である、前記触媒組成物。
【請求項５】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物の平均細孔半径が６ｎｍ〜８ｎｍの範囲である、前記触媒組成物。
【請求項６】
請求項１に記載の触媒組成物であって、金属酸化物触媒が、該触媒組成物を基準として、５質量％〜３０質量％、１０質量％〜２５質量％、または１２質量％〜１８質量％の金属原子の範囲の量で担体材料中に含浸されている、前記触媒組成物。
【請求項７】
請求項１に記載の触媒組成物であって、金属酸化物触媒が、Ｍｎ3Ｏ4クリスタリットまたはＭｎＯクリスタリットのうちの少なくとも１つを含む、前記触媒組成物。
【請求項８】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物のＸ線回折スペクトルが、緑マンガン鉱ピーク、軟マンガン鉱ピーク、鉄マンガン鉱ピークまたは黒マンガン鉱ピークのうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの特性ピークを含む、前記触媒組成物。
【請求項９】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物を基材にコーティングしかつ初期オゾン濃度を有する空気流と接触させた際に該触媒組成物が該空気流内のオゾンを転化させるように、該触媒組成物が適合されており、その結果、該触媒組成物と該空気流との接触後に、該空気流の最終オゾン濃度は該初期オゾン濃度の３０％超だけ低下している、前記触媒組成物。
【請求項１０】
請求項１に記載の触媒組成物であって、さらに、
第１のバインダー；および
第２のバインダー
を含む、前記触媒組成物。
【請求項１１】
請求項１０に記載の触媒組成物であって、第１のバインダーが、５℃〜２０℃の範囲の第１のガラス転移温度を有するスチレンアクリルバインダーであり、かつ第２のバインダーが、第１のガラス転移温度よりも高い第２のガラス転移温度を有するスチレンアクリルバインダーである、前記触媒組成物。
【請求項１２】
請求項１０に記載の触媒組成物であって、第１のバインダーが、７０℃〜９０℃の範囲の第１のガラス転移温度を有するスチレンアクリルバインダーであり、かつ第２のバインダーが、第１のガラス転移温度よりも低い第２のガラス転移温度を有するスチレンアクリルバインダーである、前記触媒組成物。
【請求項１３】
請求項１０に記載の触媒組成物であって、第１のバインダーが、５℃〜２０℃の範囲の第１のガラス転移温度を有するスチレンアクリルバインダーであり、かつ第２のバインダーが、７０℃〜９０℃の範囲の第２のガラス転移温度を有するスチレンアクリルバインダーである、前記触媒組成物。
【請求項１４】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物が基材にコーティングされた後に、該基材の超音波によるウォッシュコート密着物の質量損失が１．６０％未満である、前記触媒組成物。
【請求項１５】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物の表面積が１００ｍ2／ｇ〜２００ｍ2／ｇである、前記触媒組成物。
【請求項１６】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物を自動車のラジエーターにコーティングしかつ空気流と接触させた際に該触媒組成物が少なくとも０．７の劣化係数を有し、その際、前記劣化係数は、新鮮な触媒の％オゾン転化率に対する、経時された触媒の％オゾン転化率の比率であり、該経時％転化率は１５０，０００マイルの運転時間に相当するものにコーティングされたラジエーターを曝した後のパーセント転化率である、前記触媒組成物。
【請求項１７】
請求項１に記載の触媒組成物であって、金属酸化物触媒が、鉄、銅、クロム、亜鉛、マンガン、コバルト、ニッケル、それらを含む化合物およびそれらの組み合わせからなる群から選択される卑金属酸化物を含む、前記触媒組成物。
【請求項１８】
請求項１に記載の触媒組成物であって、担体材料が、セリア、ランタナ、アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、炭素、金属有機構造体、クレー、ゼオライトおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記触媒組成物。
【請求項１９】
次のものを含む触媒装置：
自動車構成要素；および
該自動車構成要素にコーティングされている、請求項１に記載の触媒組成物。
【請求項２０】
次のことを含む方法：
請求項１の触媒組成物のスラリーを準備すること、並びに
該スラリーを基材にコーティングすることにより触媒層を作製すること。
【請求項２１】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物の表面積が１６０ｍ2／ｇ〜２００ｍ2／ｇである、前記触媒組成物。
【請求項２２】
請求項１に記載の触媒組成物であって、該触媒組成物の累積細孔容積が０．８０ｍＬ／ｇ〜２ｍＬ／ｇである、前記触媒組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１０月３０日付けで出願された米国仮特許出願第６１／８９７５５７号の優先権の利益を主張し、その全内容を本明細書の一部として援用するものとする。
【０００２】
発明の分野
本発明は、大気を浄化するための方法および装置に関する。より詳細には、本発明は、基材、例えば自動車のラジエターであって、該基材上に積層された汚染処理組成物を含む該基材にも関する。
【０００３】
発明の背景
様々な大気汚染物質の水準が増加の一途をたどっていることから、大気汚染はますます重大性が高まりつつある懸念事項の一つとなっている。懸念される主要な汚染物質の一つが、オゾンである。
【０００４】
オゾンは３つの酸素原子からなる分子である。天然に存在するオゾンは地上から数マイルの高度で成層圏において形成される。このオゾン層は太陽の有害な紫外線の大部分を吸収する役割を果している。残念ながら、地上でのオゾンは健康上のリスクの一つとなっており、またスモッグの主成分でもある。この地上でのオゾンは、例えば患者の肺、目、鼻および喉への刺激および損傷といった多くの有害効果の要因である。地上でのオゾンは、直射日光の存在下での窒素酸化物と揮発性有機化合物との反応によって生成される。窒素酸化物および揮発性有機化合物ガスの主要な供給源は、自動車排出物、産業工場、電気施設、化学溶剤およびガソリン蒸気である。
【０００５】
代表的な汚染防止対策は、排出源での窒素酸化物および揮発性有機化合物の除去を目的としている。汚染防止は、車両用熱交換器を利用した地上でのオゾンの直接的な処理によっても行われる。これらのプロセスでは、ラジエターなどの触媒コーティングされた表面上を通過する空気中のオゾンによって、オゾン分子が酸素分子へと転化される。これらのプロセスでは、車両のラジエターを通過する大容量の空気が利用されている。
【０００６】
当技術分野においては、地上での汚染を効率的に処理するための方法および組成物が引き続き求められている。これらの方法および組成物は、長期性能および効率的な製造作業を示すことが望ましい。
【０００７】
概要
本開示の特定の実施形態の目的の一つは、大気中の汚染物質を処理するための触媒組成物を提供することである。
【０００８】
本開示の特定の実施形態の目的の一つは、大気中の汚染物質を処理するための触媒組成物を含む基材を提供することである。
【０００９】
本開示の特定の実施形態の目的の一つは、大気中の汚染物質を処理するための触媒組成物を含む熱交換器を提供することである。
【００１０】
本開示の特定の実施形態の目的の一つは、大気中の汚染物質を処理するための触媒組成物を含む自動車のラジエターを提供することである。
【００１１】
本開示の特定の実施形態の目的の一つは、大気中の汚染物質を処理するための触媒組成物の製造方法を提供することである。
【００１２】
本開示の特定の実施形態の目的の一つは、大気中の汚染物質を処理するための触媒組成物を含む基材の製造方法を提供することである。
【００１３】
本開示の特定の実施形態の目的の一つは、大気中の汚染物質を処理するための触媒組成物を含む熱交換器の製造方法を提供することである。
【００１４】
本開示の特定の実施形態の目的の一つは、大気中の汚染物質を処理するための触媒組成物を含む自動車のラジエターの製造方法を提供することである。
【００１５】
上記の目的および他の目的は、特定の実施形態において金属触媒と該金属触媒を含浸させた担体材料とを含む触媒組成物を対象とする本開示により達成される。特定の実施形態において、触媒組成物は少なくとも０．５の劣化係数を有する。
【００１６】
特定の実施形態において、本開示は金属触媒と表面ヒドロキシル基を含む担体材料とを含む触媒組成物を対象とし、その際、該金属触媒は、該表面ヒドロキシル基１つ当たり約０．５個の原子〜約２．５個の原子の量で該担体材料中に含浸されているものとする。
【００１７】
特定の実施形態において、本開示は金属触媒と担体材料とを含む触媒組成物を対象とし、その際、該金属触媒は、約１０質量％〜約２０質量％（例えば触媒組成物全体に対する質量パーセント）の金属原子の範囲の量で該担体材料中に含浸されているものとする。
【００１８】
特定の実施形態において、本開示は金属触媒と担体材料とを含む触媒組成物を対象とし、その際、該金属触媒は、約１０質量％〜約２５質量％の金属原子の範囲の量で該担体材料中に含浸されているものとする。
【００１９】
特定の実施形態において、本開示は金属触媒と担体材料とを含む触媒組成物を対象とし、その際、該金属触媒は、約５質量％〜約３０質量％の金属原子の範囲の量で該担体材料中に含浸されているものとする。
【００２０】
特定の実施形態において、本開示は金属触媒と担体材料とを含む触媒組成物を対象とし、その際、該金属触媒は、約１２質量％〜約１８質量％の金属原子の範囲の量で該担体材料中に含浸されているものとする。
【００２１】
特定の実施形態において、本開示は、自動車のラジエターと該ラジエター上に少なくとも部分的に積層されたオゾン触媒コーティングとを含む触媒装置を対象とし、ここで、該触媒コーティングは、金属触媒と該オゾン触媒を含浸させた担体材料とを含むものとする。特定の実施形態において、触媒コーティングは少なくとも０．５の劣化係数を有する。
【００２２】
特定の実施形態において、本開示は、主に自動車のラジエターと該ラジエター上に少なくとも部分的に積層されたオゾン触媒コーティングとからなる触媒装置を対象とし、ここで、該触媒コーティングは、金属触媒と該オゾン触媒を含浸させた担体材料とを含むものとする。特定の実施形態において、コーティングは少なくとも０．５の劣化係数を有する。
【００２３】
特定の実施形態において、本開示は、自動車のラジエターと該ラジエター上に少なくとも部分的に積層された（例えば酢酸マンガンから誘導される）酸化マンガン触媒コーティングとを含む触媒装置を対象とし、その際、該触媒コーティングは、（例えば酢酸マンガンから誘導される）酸化マンガン触媒と該金属触媒を含浸させた担体材料とを含み、その際、該金属触媒は、約１２質量％〜約１８質量％の金属原子の範囲の量で該担体材料中に含浸されているものとする。
【００２４】
特定の実施形態において、本開示は、主に自動車のラジエターと該ラジエター上に少なくとも部分的に積層された（例えば酢酸マンガンから誘導される）酸化マンガン触媒コーティングとからなる触媒装置を対象とし、その際、該触媒コーティングは、（例えば酢酸マンガンから誘導される）酸化マンガン触媒と該金属触媒を含浸させた担体材料とを含み、その際、該金属触媒は、約１２質量％〜約１８質量％の金属原子の範囲の量で該担体材料中に含浸されているものとする。
【００２５】
特定の実施形態において、本開示は、触媒組成物の製造方法であって、金属触媒の溶液中で粒状の担体材料を混合することにより該組成物の少なくとも０．５の劣化係数を得ることを含む前記方法を対象とする。
【００２６】
特定の実施形態において、本開示は、触媒装置の製造方法であって、オゾン触媒コーティングを自動車のラジエター上に少なくとも部分的に積層させることを含む前記方法を対象とし、その際、該触媒コーティングは、オゾン触媒と該触媒を含浸させた担体材料とを含み、かつ該触媒は少なくとも０．５の劣化係数を有するものとする。
【００２７】
特定の実施形態において、本開示は、触媒装置の製造方法であって、オゾン触媒コーティングを自動車のラジエター上に少なくとも部分的に積層させることを含む前記方法を対象とし、その際、該触媒コーティングは、オゾン触媒と該触媒を含浸させた担体材料とを含み、かつ該触媒は少なくとも０．５の劣化係数を有し、かつ該ラジエターは付加的な触媒層も付加的な担体層も含まないものとする。
【００２８】
特定の実施形態において、本開示は、触媒組成物の製造方法であって、金属触媒の溶液中で粒状の担体材料を混合することを含む前記方法を対象とし、その際、該触媒は、約１０質量％〜約２０質量％の金属原子の範囲の量で該担体材料中に含浸されているものとする。
【００２９】
特定の実施形態において、本開示は、自動車のラジエター上に（例えば酢酸マンガンから誘導される）酸化マンガン触媒コーティングを少なくとも部分的に積層させることを含む触媒装置の製造方法を対象とし、その際、該触媒コーティングは金属触媒と該触媒を含浸させた担体材料とを含み、かつ該触媒は少なくとも０．５の劣化係数を有するものとする。
【００３０】
特定の実施形態において、本開示は、自動車のラジエター上に（例えば酢酸マンガンから誘導される）酸化マンガン触媒コーティングを少なくとも部分的に積層させることを含む触媒装置の製造方法を対象とし、その際、該触媒コーティングは金属触媒と該触媒を含浸させた担体材料とを含み、かつ該ラジエターは付加的な触媒層も付加的な担体層も含まず、かつ該触媒は少なくとも０．５の劣化係数を有するものとする。
【００３１】
特定の実施形態において、本開示は、本明細書で開示される組成物と汚染物質を含む空気流とを接触させること、および触媒作用により該汚染物質をより毒性の低い化合物にすることを含む、大気を浄化する方法を対象とする。
【００３２】
特定の実施形態において、本開示は、本明細書で開示される装置と汚染物質を含む空気流とを接触させること、および触媒作用により該汚染物質をより毒性の低い化合物にすることを含む、大気を浄化する方法を対象とする。
【００３３】
特定の実施形態において、本開示は、本明細書に開示される装置を含む自動車を運転することを含む、大気を浄化する方法を対象とする。
【００３４】
特定の実施形態において、本開示は、本明細書に開示される装置を含む自動車を対象とする。
【００３５】
特定の実施形態において、本開示は、本明細書に開示される組成物を含む自動車部品を対象とする。
【００３６】
特定の実施形態において、触媒組成物は、金属酸化物触媒と該金属酸化物触媒を含浸させた担体材料とを含む。金属酸化物触媒は担体材料中に含浸されており、その結果、該金属酸化物触媒中の金属原子の総数の少なくとも約１５％が表面Ｘ線光電子分光法により検出可能である。
【００３７】
特定の実施形態において、方法は触媒組成物のスラリーを準備することを含み、ここで、該触媒組成物は金属酸化物触媒と該金属酸化物触媒を含浸させた担体材料とを含むものとする。金属酸化物触媒は担体材料中に含浸されており、その結果、該金属酸化物触媒中の金属原子の総数の少なくとも約１５％が表面Ｘ線光電子分光法により検出可能である。方法はさらに、スラリーを基材にコーティングすることにより触媒層を作製することを含む。
【００３８】
特定の実施形態において、触媒組成物は、金属酸化物触媒と該金属酸化物触媒を含浸させた担体材料とを含み、その結果、該触媒組成物の累積細孔容積は少なくとも約０．７０ｍＬ／ｇである。
【００３９】
特定の実施形態において、方法は触媒組成物のスラリーを準備することを含み、ここで、該触媒組成物は金属酸化物触媒と該金属酸化物触媒を含浸させた担体材料とを含み、その結果、該触媒組成物の累積細孔容積は少なくとも約０．７０ｍＬ／ｇである。方法はさらに、スラリーを基材にコーティングすることにより触媒層を作製することを含む。
【００４０】
特定の実施形態において、触媒組成物は金属酸化物触媒と該金属酸化物触媒を含浸させた担体材料と含み、その結果、該触媒組成物のＸ線回折スペクトルは、緑マンガン鉱ピーク、軟マンガン鉱ピーク、鉄マンガン鉱ピークまたは黒マンガン鉱ピークのうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの特性ピークを含む。
【００４１】
特定の実施形態において、方法は触媒組成物のスラリーを準備することを含み、ここで、該触媒組成物は金属酸化物触媒と該金属酸化物触媒を含浸させた担体材料とを含み、その結果、該触媒組成物のＸ線回折スペクトルは、緑マンガン鉱ピーク、軟マンガン鉱ピーク、鉄マンガン鉱ピークまたは黒マンガン鉱ピークのうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの特性ピークを含む。方法はさらに、スラリーを基材にコーティングすることにより触媒層を作製することを含む。
【００４２】
特定の実施形態において、触媒組成物は金属酸化物触媒と該金属酸化物触媒を含浸させた担体材料とを含み、その結果、該触媒組成物を基材にコーティングしかつ初期オゾン濃度を有する空気流と接触させた際に該触媒組成物が該空気流内のオゾンを転化させるように、該触媒組成物が適合されており、その結果、該触媒組成物と該空気流との接触後に、該空気流の最終オゾン濃度は該初期オゾン濃度の３０％超だけ低下している。
【００４３】
特定の実施形態において、方法は、触媒層と空気流とを接触させることを含む。触媒層は、酸化マンガン触媒を含浸させた担体材料を含む。空気流は触媒層との接触前に初期オゾン濃度を有し、かつ空気流は該触媒層との接触後に最終オゾン濃度を有し、ここで、該最終オゾン濃度は該初期オゾン濃度の３０％超だけ低下しているものとする。
【００４４】
特定の実施形態において、触媒組成物は、金属酸化物触媒と該金属酸化物触媒を含浸させた担体材料とを含む。触媒組成物はさらに、第１のバインダーと第２のバインダーとを含み、その結果、該触媒組成物が基材にコーティングされた後に、該基材の超音波によるウォッシュコート密着物の質量損失は１．６０％未満である。
【００４５】
特定の実施形態において、方法は触媒組成物のスラリーを準備することを含み、ここで、該触媒組成物は、金属酸化物触媒、該金属酸化物触媒を含浸させた担体材料、第１のバインダーおよび第２のバインダーを含むものとする。方法はさらに、スラリーを基材にコーティングすることにより触媒層を作製することを含む。基材への触媒組成物のコーティング後に、該基材の超音波によるウォッシュコート密着物の質量損失は１．６０％未満である。
【００４６】
特定の実施形態において、触媒組成物はさらに粒子を含み、その際、該粒子は、アルミニウム粒子、グラファイト粒子、炭化ケイ素粒子またはサファイア粒子のうちの１つ以上を含む。特定の実施形態において、粒子はフレークの形態である。特定の実施形態において、粒子の平均サイズは約１μｍ〜約３０μｍの範囲である。特定の実施形態において、粒子の平均サイズは約１μｍ〜約１０μｍの範囲である。
【００４７】
特定の実施形態において、触媒装置は、自動車構成要素と、該自動車構成要素にコーティングされた上述の触媒組成物（または本明細書に記載のその実施形態）のいずれかとを含む。
【００４８】
「大気」という用語は、本明細書においては、地球を覆う一団の気体と定義される。「周囲空気」という用語は、本明細書に開示される組成物または装置の外表面に対して引かれるかまたは押される大気を意味するものとする。
【００４９】
「自動車」という用語は、（ｉ）旅客または貨物の輸送のための、または（ｉｉ）例えば建設または掘削物の移動等の作業を行うための、車輪を有するかまたは車輪を有しない全ての電動機または車両を意味する。車両は、例えば少なくとも２つの車輪（例えば、オートバイまたは電動スクーター）、少なくとも３つの車輪（例えば、全地形対応型車両）、少なくとも４つの車輪（例えば、乗用車）、少なくとも６つの車輪、少なくとも８つの車輪、少なくとも１０個の車輪、少なくとも１２個の車輪、少なくとも１４個の車輪、少なくとも１６個の車輪、または少なくとも１８個の車輪を有することができる。車両は、例えばバス、ごみ運搬車、貨物運送トラック、建設用車両、重機、軍用車両またはトラクターであることができる。車両は、列車、航空機、船舶、潜水艦または宇宙航空機であってもよい。
【００５０】
「ラジエター」という用語は、関連する装置を熱交換により冷却する装置を意味する。
【００５１】
「経時％転化率」という用語は、装置の耐用年数に関する時間の経過（例えば、自動車構成要素に関しては、１５０，０００マイルのオンロード走行に相当するものへの曝露）後の、パーセント転化率を意味する。
【００５２】
「劣化係数」という用語は、空間速度８００，０００ｈｒ-1および７５℃の条件で測定された新鮮％転化率に対する、本発明の組成物または装置による汚染物質の（例えば、オゾンから酸素への）経時％転化率の比率を意味する。特定の実施形態において、劣化係数は、自動車のラジエターにコーティングされた本明細書に開示されるオゾン触媒組成物に基づいて算出される。ラジエターは、例えば奥行き２６ｍｍおよび１平方インチ当たりセル数４９（ｃｅｌｌｓ  ｐｅｒ  ｓｑｕａｒｅ−ｉｎｃｈ，ｃｐｓｉ）を有していてもよく、また奥行き１６ｍｍおよび６３ｃｐｓｉを有していてもよい。他の実施形態において、ラジエターは、ウィンドウを形成するフレーム、該ウィンドウ内の冷却水搬送用の複数のチューブ導管、および中に形成されたルーバーを有する該導管の間のフィンを含むことができる。
【００５３】
以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することによって、本発明の上記および他の特徴、それらの性質および様々な利点がより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、一実施形態により触媒層でコーティングされうる構成要素を含むトラックの側面概略図である。
【図２】図２は、一実施形態による自動車のラジエター・エアコンコンデンサーアセンブリの側面断面図を示す。
【図３】図３は、一実施形態により触媒層でコーティングされたフィンを有するラジエターの部分斜視図を示す。
【図４】図４は、一実施形態により固体基材上に堆積された触媒層の断面図を示す。
【図５】図５は、一実施形態によるアルミニウムラジエター表面上の触媒層コーティングの顕微鏡写真である。
【図６】図６Ａは、様々な例示的実施形態により製造された触媒についての劣化係数を示すプロットである。図６Ｂは、様々な例示的実施形態により製造された触媒についての劣化係数を示す他のプロットである。
【図７Ａ】図７Ａは、アルミナ担体のＸ線回折スペクトルである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、一実施形態により製造された触媒についてのＸ線回折スペクトルである。
【図７Ｃ】図７Ｃは、他の実施形態により製造された触媒のＸ線回折スペクトルである。
【図８】図８は、一実施形態による触媒装置の製造方法を示すフローダイアグラムである。
【００５５】
詳細な説明
本開示は、汚染物質を処理する組成物および方法を対象とする。一実施形態において、本開示は、熱交換装置（例えば、自動車のラジエター）を表面処理し、それにより、周囲空気中に含まれる汚染物質をより有害性の低い化合物へと容易に転化できるようにすることを対象とする。本開示は、炭化水素、揮発性有機化合物（例えば、芳香族化合物、アルデヒド類、カルボン酸等）、オゾンおよび一酸化炭素から、より有害性の低い化合物、例えば酸素、二酸化炭素および水蒸気への転化に向けて適合されることができる。
【００５６】
熱交換器の実施形態において、該熱交換器を通過する周囲空気の流れを本発明により処理することができる。本開示の特定の態様において、熱交換装置の外表面は、該装置の熱交換活性に悪影響を与えることなく、汚染物質をより有害性の低い化合物へと触媒作用により転化させることができる。
【００５７】
本開示の他の態様において、熱交換器は、該装置の耐用年数にわたって維持される許容可能な触媒活性を提供する。本開示の他の態様において、基材（例えば、熱交換器）上の触媒材料の単一コートによって、目的とする活性を得ることができる。
【００５８】
特定の実施形態において、本開示は、金属触媒と該金属触媒を含浸させた担体材料とを含む触媒組成物を対象とする。特定の実施形態において、劣化係数は少なくとも０．５である。
【００５９】
本明細書に開示される触媒組成物は、例えば、オゾン、炭化水素、揮発性有機化合物（例えば、芳香族化合物、アルデヒド類、カルボン酸等）、二酸化炭素、一酸化炭素および窒素酸化物（例えば、一酸化窒素および二酸化窒素）からなる群から選択される汚染物質を処理することができる。例えば、本触媒組成物は、オゾンを酸素に；二酸化炭素を水に；一酸化炭素を二酸化炭素に；または窒素酸化物を窒素または硝酸塩に、転化させることができる。
【００６０】
本明細書で開示される触媒組成物の金属は、卑金属であることができる。卑金属は、例えば、鉄、銅、クロム、亜鉛、マンガン、コバルト、ニッケル、それらを含む化合物およびそれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。
【００６１】
他の実施形態において、本明細書に開示される触媒組成物の金属は、貴金属である。貴金属は、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、金、銀、それらを含む化合物およびそれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。
【００６２】
一実施形態において、金属はマンガンであり、これは酢酸マンガン前駆体から誘導されることができる。
【００６３】
担体材料は、高表面積の担体材料であることができる。特定の実施形態において、担体材料の表面積は、少なくとも約５０ｍ2／ｇ；少なくとも約１００ｍ2／ｇ；約５０ｍ2／ｇ〜約５０００ｍ2／ｇ、または約１００ｍ2／ｇ〜約３００ｍ2／ｇである。
【００６４】
材料の表面積は、ＤＩＮ  ＩＳＯ  ９２７７：２００３−０５に従ってＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ）法により測定されることができる。比表面積は、０．０５〜０．３ｐ／ｐ0の相対圧範囲でＢＥＴ多点測定法により測定される。
【００６５】
他の実施形態において、担体材料は大きな細孔容積を有する。特定の実施形態において、担体材料は、約０．５ｍＬ／ｇ〜約３ｍＬ／ｇ、約０．７ｍＬ／ｇ〜約１．２ｍＬ／ｇ、約０．８ｍＬ／ｇ〜約１．５ｍＬ／ｇ、約０．８ｍＬ／ｇ〜約２ｍＬ／ｇ、約０．８ｍＬ／ｇ〜約２ｍＬ／ｇ、約１．２ｍＬ／ｇ〜約２ｍＬ／ｇ、または約１．５ｍＬ／ｇ〜約２ｍＬ／ｇの範囲の平均細孔容積を有する。
【００６６】
担体材料として利用される材料は、耐熱性酸化物、または任意の他の適した材料であることができる。特定の実施形態において、この材料は金属有機構造体である。
【００６７】
例えば、担体材料としては、例えば、セリア、ランタナ、アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、炭素、金属有機構造体、クレー、ゼオライトおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を挙げることができる。
【００６８】
一実施形態において、担体材料は、アルミナ、シリカおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される。アルミナおよびシリカは、約１：９９〜９９：１；約１：５０〜５０：１；約１０：１〜約３０：１または約１９：１の比率（ｗ／ｗ）であることができる。
【００６９】
一実施形態において、担体材料は表面ヒドロキシル基を有することができる。このような実施形態において、触媒は、例えば表面ヒドロキシル基１つ当たり少なくとも０．５個の原子の量で；表面ヒドロキシル基１つ当たり少なくとも１．０個の原子の量で；表面ヒドロキシル基１つ当たり約０．５個の原子〜約２．５個の原子の量で、または表面ヒドロキシル基１つ当たり約１個の原子〜約１．５個の原子の量で、担体材料中に含浸されることができる。
【００７０】
他の実施形態において、触媒組成物の金属成分は、例えば、５質量％〜約３０質量％、約１０質量％〜約２５質量％、または約１２質量％〜約１８質量％の範囲の量で存在することができる。
【００７１】
本開示の特定の実施形態において、触媒の一部はアモルファス形態である。特定の態様において、触媒の少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７５％または少なくとも８５％がアモルファス形態である。
【００７２】
本発明の触媒組成物は、大気を処理するための他の材料と無関係に使用されてもよいし、他の材料と組み合わせられてもよい。一実施形態において、組成物は基材にコーティングされる。基材は、例えば熱交換器、例えば自動車のラジエターまたはバッテリー冷却装置であることができる。
【００７３】
特定の実施形態において、本開示の触媒組成物は酸添加剤を含むことができる。酸添加剤は、有機酸または任意の他の適した酸であることができる。例えば、酸は、酒石酸、リンゴ酸、フマル酸、酢酸、クエン酸およびそれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。
【００７４】
本発明の組成物および装置は、少なくとも０．５、少なくとも０．５５、少なくとも０．６、少なくとも０．６５、少なくとも０．７、または少なくとも０．８の劣化係数を有することができる。一実施形態において、劣化係数は、ラジエターにコーティングされた触媒組成物を用いて測定される。
【００７５】
特定の実施形態において、装置の劣化係数は、奥行き２６ｍｍでかつ４９ｃｐｓｉのラジエター（例えば、自動車のラジエター）に基づいて、少なくとも０．５５、少なくとも０．６０、または少なくとも０．６５である。他の実施形態において、これらのパラメーターは、ルーバーおよびフィンを備えたラジエターに関して得られたものであり、例えば、ウィンドウを形成するフレーム、該ウィンドウ内の冷却水搬送用の複数のチューブ導管、および中に形成されたルーバーを有する該導管の間のフィンを含む形態のラジエターに関して得られたものである。
【００７６】
特定の実施形態において、装置の劣化係数は、奥行き１６ｍｍでかつ６３ｃｐｓｉのラジエター（例えば、自動車のラジエター）に基づいて、少なくとも０．５０、少なくとも０．５５、または少なくとも０．６０である。他の実施形態において、これらのパラメーターは、ルーバーおよびフィンを備えたラジエターに関して得られたものであり、例えば、ウィンドウを形成するフレーム、該ウィンドウ内の冷却水搬送用の複数のチューブ導管、および中に形成されたルーバーを有する該導管の間のフィンを含む形態のラジエターに関して得られたものである。
【００７７】
本発明の触媒組成物（例えば、オゾン触媒）は、基材（例えば、ラジエター）表面の約１０％〜約１００％の上に積層されることができ、またラジエター表面の約６０％〜約１００％の上に積層されることもできる。
【００７８】
コーティングは任意の適した厚さであることができ、例えば、約１μｍ〜約１００μｍ、約１０μｍ〜約５０μｍ、または約１５μｍ〜約３５μｍの厚さであることができる。
【００７９】
本開示の特定の態様において、触媒組成物は基材上に積層される唯一の材料である。他の実施形態において、触媒組成物は基材上に積層される唯一の触媒材料である。
【００８０】
特定の態様において、触媒コーティング上には上層が存在してもよく、また、基材（例えば、ラジエター）と該触媒コーティングとの間には下層が存在してもよい。この下層または上層は、保護コートであってもよいし、密着コートであってもよいし、付加的な触媒コートであってもよい。密着コートは、ラテックス材料であってもよいし、アクリル材料であってもよい。保護コートは、高められた温度（例えば、最高で１２０℃）で安定である保護物質を含むことができ、かつ、化学薬品、塩、汚れに対して、および触媒組成物に悪影響を及ぼす可能性のある他の汚染物質に対して、耐久性を示すことができる。保護材料は、例えばプラスチック材料であることができ、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、またはそれらの組み合わせであることができる。
【００８１】
触媒組成物が自動車のラジエターにコーティングされている場合、例えば、この装置が冷却効率に対して及ぼす影響は、コーティングされていないラジエターと比較して約６％未満であることができ、また、この装置が冷却効率に対して及ぼす影響は、コーティングされていないラジエターと比較して約５％未満であることもでき、また、この装置が冷却効率に対して及ぼす影響は、コーティングされていないラジエターと比較して約３％未満であることもできる。
【００８２】
他の実施形態において、触媒組成物が自動車のラジエターにコーティングされている場合、この装置は例えば、超音波による密着性試験に基づいて約６％未満または約３％未満のウォッシュコート質量損失を有することができる。
【００８３】
さらなる実施形態において、触媒組成物が自動車のラジエターにコーティングされている場合、この装置においては、例えば、コーティングされていない装置と比較してこのコーティングされた装置内での圧力損失の増大は約２０％未満であることができ、またコーティングされていない装置と比較してこのコーティングされた装置内での圧力損失の増大は約１５％未満であることができ、またコーティングされていない装置と比較してこのコーティングされた装置内での圧力損失の増大は約１０％未満であることができる。
【００８４】
本発明の触媒組成物は触媒の分散性を示すことができ、例えば、透過型電子顕微鏡に基づく高表面積の担体構造の内部のドメインの一次クリスタリットサイズを用いて測定された、３０ｎｍ未満の酸化マンガンクリスタリットドメインの約５０％〜約９５％、または約６０％〜約８０％の分散性を示すことができる。
【００８５】
他の実施形態において、本発明の触媒組成物は触媒の分散性を示すことができ、例えば、透過型電子顕微鏡に基づく高表面積の担体構造の内部のドメインの一次クリスタリットサイズを用いて測定された、１５ｎｍ未満の酸化マンガンクリスタリットドメインの約５０％〜約９５％、または約６０％〜約８０％の分散性を示すことができる。
【００８６】
特定の実施形態において、本開示は、次のような金属酸化物触媒粒子と高表面積の担体粒子との物理的混合物を対象とし、すなわち、該金属酸化物および該担体の別個のドメインがそれぞれ触媒およびエージング保護として独立して機能しうるような前記物理的混合物を対象とする。
【００８７】
他の実施形態において、本開示は、次のような金属酸化物触媒と高表面積の担体とのアロイを対象とし、すなわち、各材料の機能と他方の材料の機能とを分けることができないような前記アロイを対象とする。
【００８８】
他の実施形態において、本開示は、多孔構造体の内部および／または外面のいずれかで金属酸化物触媒の微小（＜１００ｎｍ）ドメインと表面接触している次のような高表面積の担体粒子を対象とし、すなわち、該金属酸化物の別個のドメインが独立して触媒として機能することができ、かつ該担体材料の内部でエージング機序からの保護を提供するような前記高表面積の担体粒子を対象とする。
【００８９】
他の実施形態において、本開示は、金属酸化物触媒材料の多孔質シェル構造体で外面的に被覆されている次のような高表面積の担体粒子を対象とし、すなわち、金属酸化物触媒機能が担体の外面に存在しており、これによりこの複合粒子の内部に高い表面積が提供されるような前記高表面積の担体粒子を対象とする。
【００９０】
他の実施形態において、本開示は、コーティング層中の金属酸化物粒子を包囲している次のような高表面積の担体を対象とし、すなわち、保護作用を示す高表面積の担体材料によって金属酸化物触媒が完全に包囲されているような前記高表面積の担体を対象とする。
【００９１】
本開示はさらに、自動車のラジエター上にオゾン触媒コーティングを少なくとも部分的に積層させることを含む触媒装置の製造方法を対象とし、その際、該触媒コーティングは、オゾン触媒と該触媒を含浸させた担体材料とを含み、かつ該触媒は少なくとも０．５の劣化係数を有するものとする。
【００９２】
他の実施形態において、本開示は、自動車のラジエター上にオゾン触媒コーティングを少なくとも部分的に積層させることを含む触媒装置の製造方法を対象とし、その際、該触媒コーティングは、オゾン触媒と該触媒を含浸させた担体材料とを含み、かつ該触媒は少なくとも０．５の劣化係数を有しかつアモルファス形態であり、かつ該ラジエターは付加的な触媒層も付加的な担体層も含まないものとする。
【００９３】
特定の態様において、コーティングステップには、例えば、触媒の溶液中の粒状の担体材料を、ラジエターに、吹付け、粉体塗装、浸漬塗装、電気めっきまたは静電塗装することが含まれうる。この溶液は、他の薬剤、例えば界面活性剤を含むこともできる。
【００９４】
もう１つの実施形態において、本開示は、金属触媒の溶液中の粒状の担体材料を混合することを含む触媒組成物の製造方法を対象とし、その際、該触媒は、該担体材料の表面ヒドロキシル基１つ当たり約０．５個の原子〜約２．５個の原子の量で該担体材料中に含浸される。
【００９５】
他の実施形態において、本開示は、自動車のラジエター上に酢酸マンガン触媒コーティングを少なくとも部分的に積層させることを含む触媒装置の製造方法を対象とし、その際、該触媒コーティングは、金属触媒と該触媒を含浸させた担体材料とを含み、かつ該触媒は少なくとも０．５の劣化係数を有するものとする。
【００９６】
他の実施形態において、本開示は、自動車のラジエター上に酢酸マンガン触媒コーティングを少なくとも部分的に積層させることを含む触媒装置の製造方法を対象とし、その際、該触媒コーティングは、金属触媒と該触媒を含浸させた担体材料とを含み、該ラジエターは付加的な触媒層も付加的な担体層も含まず、かつ該触媒は少なくとも０．５の劣化係数を有するものとする。
【００９７】
他の態様において、触媒組成物は、触媒と該触媒を含浸させた担体材料とを含み、その結果、該触媒組成物を基材にコーティングしかつ初期オゾン濃度を有する空気流と接触させた際に該触媒組成物が該空気流内のオゾンを転化させるように、該触媒組成物が適合されており、その結果、該触媒組成物と該空気流との接触後に、該空気流の最終オゾン濃度は該初期オゾン濃度の３０％超だけ低下しており、かつ該触媒組成物は少なくとも約０．５の劣化係数を有する。
【００９８】
他の態様において、触媒組成物は、触媒と該触媒を含浸させた担体材料とを含み、その結果、該触媒組成物を基材にコーティングしかつ初期オゾン濃度を有する空気流と接触させた際に該触媒組成物が該空気流内のオゾンを転化させるように、該触媒組成物が適合されており、その結果、該触媒組成物と該空気流との接触後に、該空気流の最終オゾン濃度は該初期オゾン濃度の３０％超だけ低下している。初期オゾン濃度は約０．１ｐｐｍ〜約１．２ｐｐｍの範囲であり、かつ該空気流の空間速度は約２００，０００ｈｒ-1〜約８００，０００ｈｒ-1の範囲であり、かつ該空気流の温度は約７０℃〜約８０℃の範囲内に保持されている。
【００９９】
本開示の一態様は、本明細書で開示される組成物または装置と汚染物質を含む空気流とを接触させること、および触媒作用により該汚染物質をより毒性の低い化合物にすることを含む、大気を浄化する方法を対象とする。
【０１００】
装置は自動車の部品であることができ、かつ空気流との接触は自動車を運転することにより行われる。
【０１０１】
本開示は、本明細書に開示される組成物または装置が組み込まれた自動車または自動車部品をも対象とする。自動車部品は、例えば、車両用塗料、ホイールウェル、バンパー、エアコン構成要素、グリル、ファン、ブレード、シュラウド、シャッター、ターボインタークーラー、ギヤボックス冷却装置、バッテリー冷却装置、フロントエンド構成要素およびフードライナーからなる群から選択されることができる。
【０１０２】
図１は、様々な大気接触表面を含むトラック１００を概略的に示す。この車両は、グリル１０２、エアコンコンデンサー１０４、ラジエター１０６、およびラジエターファン１０８を含む。これらの構成要素は、本明細書に開示される触媒組成物でのコーティングが可能な自動車構成要素の例である。エアコンコンデンサー１０４は前面１０４Ａおよび側面１０５Ｂを含み、かつラジエター１０６は前面１０６Ａおよび側面１０６Ｂを含む。これらは、このトラックのハウジング１１０の内部に位置する。これらの表面の各々は、典型的には、トラックの前方部１１２とエンジン１１４との間のこのトラックのフードの下方に存在する。エアコンコンデンサー１０４およびラジエター１０６は、ハウジング１１０、またはハウジング１１０の内部のフレーム（図示せず）により、直接的または間接的に支持されることができる。これらの構成要素のうち１つ以上を、本明細書に開示される触媒組成物でコーティングすることができる。
【０１０３】
図２は、一実施形態による自動車のラジエター・エアコンコンデンサーアセンブリの側面断面図を示す。この自動車はフレーム２００を含んでおり、このフレーム２００は図１に関して記載したフレーム１１０と同一であってもよい。この自動車のフロントエンドはグリル２０２を含み、このグリル２０２は図１に関して記載したグリル１０２と同一であってもよく、かつフレーム２００の前方で支持されている。エアコンコンデンサー２０４、ラジエター２０６およびラジエターファン２０８は、フレーム２００の内部に位置していてよく、かつ図１のそれらの同一の名称の対応物と同一であってもよい。これらの構成要素のうち１つ以上を、本明細書に開示される卑金属触媒層でコーティングすることができる。
【０１０４】
図３は、一実施形態により触媒層でコーティングされたフィンを有するラジエターの部分斜視図を示す。ラジエター３００（これは、図３Ｂに関して記載されたラジエター２０６と同一であってもよい）は、第１の流体の流れのための間隔を置いたチューブ３０２を含むことができる。これらのチューブは、ラジエター３００の端から端まで水平に配置されており、かつこれらのチューブの間に一連の波形板３０４が挿入されており、これらの波形板３０４が、第１の流体の流れに対して横方向の第２の流体の流れのための通路３０６を画定している。第１の流体、例えば不凍液が、供給源から入口３０８を通ってチューブ３０２へと供給される。不凍液は、入口３０８を通って比較的低温でラジエター３００に入り、最終的には出口３１０を通ってラジエターを去り、かつ再循環されることができる。第２の流体は周囲空気であることができる。この周囲空気は通路３０６を通過し、かつ、チューブ３０２を通過する第１の流体と熱交換する。波形板３０４は卑金属触媒層（例えば、図１に関して記載された触媒層１０２）でコーティングされていてよく、それにより、汚染物質、例えばオゾンおよび揮発性有機化合物が転化されるかまたは周囲空気から除去される。特定の実施形態において、ラジエターには突起部３１２（例えば、フィン）が設けられており、これらの突起部３１２は、空気の流路に沿った非熱交換面であることができる。いくつかの実施形態において、突起部３１２のうち１つ以上は、本明細書に開示される触媒層、例えば卑金属触媒で（例えば吹付けにより）コーティングされている。特定の実施形態において、突起部３１２は省略される。
【０１０５】
図４は、一実施形態により固体基材４０６上に堆積された触媒層４０２を含む触媒装置４００の断面図を示す。触媒装置４００は、基材４０６に触媒層４０２をコーティングすることにより形成されており、この触媒層４０２は、この触媒層４０２を基材４０９に密着させる介在密着層４０４を含むことができる。触媒層４０２は多孔質であってもよく、かつ空気流と接触する高表面積の表面４０８を有することができる。この高表面積の表面４０８によって触媒層４０２の近傍で乱流の空気流が生じやすくなり、それによって空気流の内部の汚染物質が触媒層４０２に曝される量が増加する。触媒層４０２および密着層４０４は、縮尺によらず示されている。本明細書に記載の実施形態により形成された触媒装置の顕微鏡写真を、図５に示す。
【０１０６】
特定の実施形態において、触媒層４０２は卑金属触媒である。この卑金属触媒は、例えば、担体材料（例えば、セリア、ランタナ、シリカ、アルミナ、またはそれらの組み合わせ）と混合された金属塩（例えば、酢酸塩、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩ベースの塩、または過マンガン酸カリウム）の目標量を有するスラリーの形態で製造される。１種以上のバインダーを添加した後、このスラリーを基材（例えば、基材４０６）にコーティングし、かつか焼することによって、触媒層を作製することができる。
【０１０７】
いくつかの実施形態において、触媒コーティング上には上層が存在してもよく、また、基材と触媒層４０２との間には下層が存在してもよい。この下層または上層は、保護コートであってもよいし、密着層（例えば、密着層４０４）であってもよいし、付加的な触媒層であってもよい。密着層４０４は、例えばラテックス材料であってもよいし、アクリル材料であってもよい。特定の実施形態において、触媒層４０２は、密着層４０４を用いずに基材４０６に直接密着している。保護コートは、高められた温度（例えば、最高で１２０℃）で安定である保護物質を含むことができ、かつ、化学薬品、塩、汚れに対して、および触媒組成物に悪影響を及ぼす可能性のある他の汚染物質に対して、耐久性を示すことができる。保護材料としては、例えばプラスチック材料またはポリマー材料が挙げられ、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、スチレンアクリル樹脂、またはそれらの組み合わせが挙げられる。
【０１０８】
特定の実施形態において、触媒層４０２は、次のような金属酸化物触媒粒子と高表面積の担体粒子との物理的混合物であり、すなわち、該金属酸化物および該担体の別個のドメインがそれぞれ触媒およびエージング保護として独立して機能しうるような前記物理的混合物である。
【０１０９】
特定の実施形態において、触媒層４０２は、次のような金属酸化物触媒と高表面積の担体とのアロイであり、すなわち、各材料の機能と他方の材料の機能とを分けることができないような前記アロイである。
【０１１０】
特定の実施形態において、触媒層４０２は、多孔構造体の内部および／または外面のいずれかで金属酸化物触媒の微小（＜１００ｎｍ）ドメインと表面接触している次のような高表面積の担体粒子であって、すなわち、該金属酸化物の別個のドメインが独立して触媒として機能することができ、かつ該担体材料の内部でエージング機序からの保護を提供するような前記高表面積の担体粒子である。
【０１１１】
特定の実施形態において、触媒層４０２は、金属酸化物触媒材料の多孔質シェル構造体で外面的に被覆されている次のような高表面積の担体粒子であり、すなわち、金属酸化物触媒機能が担体の外面に存在しており、これによりこの複合粒子の内部に高い表面積が提供されるような前記高表面積の担体粒子である。
【０１１２】
特定の実施形態において、触媒層４０２は、コーティング層中の金属酸化物粒子を包囲している次のような高表面積の担体であり、すなわち、保護作用を示す高表面積の担体材料によって金属酸化物触媒が完全に包囲されているような前記高表面積の担体である。
【０１１３】
特定の実施形態において、触媒層４０２は、汚染物質の分解効率を維持しつつも比較的高い熱伝導率を有する。本開示のいくつかの実施形態において、熱伝導性の高い（例えば粒子の形態の）材料をコーティングに配合することにより、該コーティング内での拡散に有意の影響を及ぼすことなく該コーティングの熱伝導性を付与または向上させることができる。このような材料の非限定的な例としては、金属、例えばアルミニウム、グラファイト、炭化ケイ素およびサファイアが挙げられる。この材料は、粒子（例えば、フレーク）の形態であることができる。粒径は、任意の適したサイズであることができる。一実施形態において、粒子は触媒とほぼ同程度のサイズであり、かつ／またはコーティングの所望の厚さを超えない。例えば、粒子は、約１μｍ〜約３０μｍ、または約１μｍ〜約１０μｍの平均サイズを有することができる。材料（例えば、粒子）は、コーティング全体の約１質量％〜約５０質量％の量で該コーティング中に含まれることができる。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、ウォッシュコート密着性を高めるために、触媒スラリーに１種以上のバインダーを添加することができる。いくつかの実施形態において、２種の異なるバインダーを触媒スラリーに添加したところ、個々のバインダー単独での同一の量に対して（質量損失に関して）改善された性能が得られた。例示的な触媒組成物は、第１のスチレンアクリルバインダー（「バインダー１」）および第２のスチレンアクリルバインダー（「バインダー２」）を、第１表に示す通りに混合したものを含んでいた。バインダー１は、ガラス転移温度が１２℃であるスチレンアクリルバインダー（Ｊｏｎｃｒｙｌ（登録商標）１５３０）であった。バインダー２は、ガラス転移温度が７８℃であるスチレンアクリルバインダー（Ｊｏｎｃｒｙｌ（登録商標）１９８０）であった。超音波によるウォッシュコート密着物の質量損失試験を、以下に述べる実施例１５により行った。いくつかの実施形態において、他のタイプのバインダーを使用することができる。
【０１１５】
【表１】
0006498194.tif 000002
【０１１６】
本開示の特定の実施形態において、触媒組成物は、金属触媒と該金属触媒を含浸させた担体材料とを含む。触媒組成物はさらに第１のバインダーおよび第２のバインダーを含み、その結果、基材へのコーティング後の該触媒組成物のウォッシュコート質量損失は、約１．６％未満である。いくつかの実施形態において、基材へのコーティング後の触媒組成物のウォッシュコート質量損失は、約１．３％未満である。いくつかの実施形態において、基材へのコーティング後の触媒組成物のウォッシュコート質量損失は、約１．１５％未満である。一実施形態において、触媒層のウォッシュコート質量損失の測定には、超音波による密着性試験の使用が含まれる。
【０１１７】
一実施形態において、第２のバインダーに対する第１のバインダーの質量比は、約０．７５〜約１．２５の範囲である。一実施形態において、第１のバインダーまたは第２のバインダーのうちの少なくとも一方は、スチレンアクリルバインダーである。
【０１１８】
一実施形態において、第１のバインダーは約５℃〜約２０℃の範囲の第１のガラス転移温度を有し、かつ、第２のバインダーは第１のガラス転移温度よりも高い第２のガラス転移温度を有する。一実施形態において、第１のバインダーは約８℃〜約１５℃の範囲の第１のガラス転移温度を有し、かつ、第２のバインダーは第１のガラス転移温度よりも高い第２のガラス転移温度を有する。
【０１１９】
一実施形態において、第１のバインダーは約７０℃〜約９０℃の範囲の第１のガラス転移温度を有し、かつ、第２のバインダーは第１のガラス転移温度よりも低い第２のガラス転移温度を有する。一実施形態において、第１のバインダーは約７５℃〜約８５℃の範囲の第１のガラス転移温度を有し、かつ、第２のバインダーは第１のガラス転移温度よりも低い第２のガラス転移温度を有する。
【０１２０】
一実施形態において、第１のバインダーは約５℃〜約２０℃の範囲の第１のガラス転移温度を有し、かつ、第２のバインダーは約７０℃〜約９０℃の範囲の第２のガラス転移温度を有する。一実施形態において、第１のバインダーは約８℃〜約１５℃の範囲の第１のガラス転移温度を有し、かつ、第２のバインダーは約７５℃〜約８５℃の範囲の第２のガラス転移温度を有する。
【０１２１】
一実施形態において、触媒組成物中の第１のバインダーの第１の質量パーセントは約４％〜約８％であり、かつ、触媒組成物中の第２のバインダーの第２の質量パーセントは約４％〜約８％である。
【０１２２】
以下の実施例は本発明の理解を助けるために記載されるものであって、当然のことながら、本明細書において説明されかつ特許請求される本発明を具体的に限定するものと解釈されるべきではない。このような本発明の変形（現在知られているかまたは後に創出されかつ当業者の理解の範囲内であると考えられる、全ての等価の置換物を含む）、および配合の変更または実験設計におけるわずかな変更は、本明細書に組み込まれる本発明の範囲に含まれるものと考えられるべきである。
【０１２３】
説明のための例
実施例１
硝酸マンガン溶液（５０％ｗ／ｗ溶液）を希釈して、高表面積のγ−アルミナ担体材料（以後、「担体（１）」と称する）（２．０ｍＬ／ｇ）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全マンガン（Ｍｎ）含分（Ｍｎ  ５．０ｇ）と一致する濃度にした。担体（１）はγ−アルミナおよびシリカ（１９：１）の担体であり、測定したところ、２３０ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積、１．２ｍＬ／ｇの細孔容積、および７．５ｎｍの平均細孔半径を有する。この希釈硝酸Ｍｎ溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（１）の固体（９２．１ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｍｎを含浸させた湿潤アルミナを形成させた。このＭｎを含浸させた湿潤アルミナを９０℃で２時間乾燥させ、その後、箱形炉中で５５０℃で１時間か焼した。
【０１２４】
実施例２
硝酸マンガン溶液（５０％ｗ／ｗ溶液）を希釈して、担体（１）（２．０ｍＬ／ｇ）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全Ｍｎ含分（Ｍｎ  １５．０ｇ）と一致する濃度にした。この希釈硝酸Ｍｎ溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（１）の固体（７６．３ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｍｎを含浸させた湿潤アルミナを形成させた。その後、このＭｎを含浸させた湿潤アルミナを９０℃で２時間乾燥させ、その後、箱形炉中で５５０℃で１時間か焼した。
【０１２５】
実施例３
脱イオン水１００ｍＬ中にＭｎ（Ｃ2Ｈ3Ｏ2）2・４Ｈ2Ｏ（６０ｇ）を溶解させることにより、酢酸マンガン溶液（３０％ｗ／ｗ溶液）を調製した。この酢酸Ｍｎ溶液を希釈して、担体（１）（２．０ｍＬ／ｇ）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全Ｍｎ含分（Ｍｎ  ５．０ｇ）と一致する濃度にした。この希釈酢酸Ｍｎ溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（１）の固体（９２．１ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｍｎを含浸させた湿潤アルミナを形成させた。その後、このＭｎを含浸させた湿潤アルミナを９０℃で２時間乾燥させ、その後、箱形炉中で５５０℃で１時間か焼した。
【０１２６】
実施例４
脱イオン水１００ｍＬ中にＭｎ（Ｃ2Ｈ3Ｏ2）2・４Ｈ2Ｏ（６０ｇ）を溶解させることにより、酢酸マンガン溶液（３０％ｗ／ｗ溶液）を調製した。この酢酸Ｍｎ溶液を希釈して、担体（１）（２．０ｍＬ／ｇ）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全Ｍｎ含分（Ｍｎ  １５．０ｇ）と一致する濃度にした。この希釈酢酸Ｍｎ溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（１）の固体（７６．３ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｍｎを含浸させた湿潤アルミナを形成させた。その後、このＭｎを含浸させた湿潤アルミナを９０℃で２時間乾燥させ、その後、箱形炉中で５５０℃で１時間か焼した。
【０１２７】
実施例５
脱イオン水１００ｍＬ中にＭｎ（Ｃ2Ｈ3Ｏ2）2・４Ｈ2Ｏ（６０ｇ）を溶解させることにより、酢酸マンガン溶液（３０％ｗ／ｗ溶液）を調製した。この酢酸マンガン溶液を希釈して２つの別個の溶液とし、それぞれを、γ−アルミナ担体材料（１．１ｍＬ／ｇ）（以後、「担体（２）」と称する）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全Ｍｎ含分（Ｍｎ  １４．０ｇ）の半分に一致する濃度にした。担体（２）は、高表面積のγ−アルミナおよびシリカ（１９：１）の担体であり、かつ３２０ｍ2／ｇの測定されたＢＥＴ表面積、および０．８ｍＬ／ｇのＢａｒｒｅｔｔ−Ｊｏｙｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ（ＢＪＨ）細孔容積を有する。この希釈酢酸Ｍｎ溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（２）の固体（７６．３ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｍｎを含浸させた湿潤アルミナを形成させた。その後、このＭｎを含浸させた湿潤アルミナを９０℃で２時間乾燥させ、その後、この含浸処理を第２の酢酸Ｍｎ溶液を用いて同様に繰り返した。その後、最終的な湿潤アルミナを９０℃で２時間乾燥させ、その後、箱形炉中で５５０℃で１時間か焼した。
【０１２８】
実施例６
脱イオン水１００ｍＬ中にＭｎ（Ｃ2Ｈ3Ｏ2）2・４Ｈ2Ｏ（６０ｇ）を溶解させ、かつ脱イオン水１００ｍＬ中にＫ（Ｃ2Ｈ3Ｏ2）（１８ｇ）を溶解させることにより、マンガン（３０％ｗ／ｗ溶液）およびカリウム（１５％ｗ／ｗ溶液）を含む溶液を調製した。このマンガンおよびカリウムの溶液を希釈して、担体（１）（２．０ｍＬ／ｇ）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全Ｍｎ含分（Ｍｎ  １５．０ｇ）に一致する濃度にした。この酢酸Ｍｎおよび酢酸Ｋの希釈溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（１）の固体（７６．３ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｍｎ／Ｋを含浸させた湿潤アルミナを形成させた。その後、このＭｎ／Ｋを含浸させた湿潤アルミナを９０℃で２時間乾燥させ、その後、箱形炉中で５５０℃で１時間か焼した。
【０１２９】
実施例７
脱イオン水１００ｍＬ中にＣｏ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ（６０ｇ）を溶解させることにより、硝酸コバルト（Ｃｏ）溶液（２０％ｗ／ｗ溶液）を調製した。この硝酸コバルト溶液を希釈して、担体（１）（２．０ｍＬ／ｇ）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全Ｃｏ含分（Ｃｏ  ５．０ｇ）と一致する濃度にした。この希釈硝酸Ｃｏ溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（１）の固体（９３．２ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｃｏを含浸させた湿潤アルミナを形成させた。その後、このＣｏを含浸させた湿潤アルミナを９０℃で２時間乾燥させ、その後、箱形炉中で５５０℃で１時間か焼した。
【０１３０】
実施例８
脱イオン水１００ｍＬ中にＭｎ（Ｃ2Ｈ3Ｏ2）2・４Ｈ2Ｏ（６０ｇ）を溶解させることにより、酢酸マンガン溶液（３０％ｗ／ｗ溶液）を調製した。この酢酸マンガン溶液を希釈して、γ−アルミナ担体材料（１．４ｍＬ／ｇ）（以後、「担体（３）」と称する）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全Ｍｎ含分（Ｍｎ  ５．０ｇ）に一致する濃度にした。担体（３）は、高表面積のγ−アルミナおよびシリカ（１９：１）の担体であり、かつ１８０ｍ2／ｇの測定されたＢＥＴ表面積、および０．８５ｍＬ／ｇのＢＪＨ細孔容積を有する。この希釈酢酸Ｍｎ溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（３）の固体（９２．１ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｍｎを含浸させた湿潤アルミナを形成させた。その後、このＭｎを含浸させた湿潤アルミナを９０℃で２時間乾燥させ、その後、箱形炉中で５５０℃で１時間か焼した。
【０１３１】
実施例９
脱イオン水１００ｍＬ中にＭｎ（Ｃ2Ｈ3Ｏ2）2・４Ｈ2Ｏ（６０ｇ）を溶解させることにより、酢酸マンガン溶液（３０％ｗ／ｗ溶液）を調製した。この酢酸マンガン溶液を希釈して、シリカ担体材料（２．７６ｍＬ／ｇ）（以後、「担体（４）」と称する）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全Ｍｎ含分（Ｍｎ  ５．０ｇ）に一致する濃度にした。担体（４）は高表面積のシリカ担体であり、測定したところ２００ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積を有する。この希釈酢酸Ｍｎ溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（４）の固体（９２．１ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｍｎを含浸させた湿潤シリカを形成させた。その後、このＭｎを含浸させた湿潤シリカを９０℃で２時間乾燥させ、その後、箱形炉中で５５０℃で１時間か焼した。
【０１３２】
実施例１０
脱イオン水１００ｍＬ中にＭｎ（Ｃ2Ｈ3Ｏ2）2・４Ｈ2Ｏ（６０ｇ）を溶解させることにより、酢酸マンガン溶液（３０％ｗ／ｗ溶液）を調製した。この酢酸マンガン溶液を希釈して、担体（１）（２．０ｍＬ／ｇ）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全Ｍｎ含分（Ｍｎ  １５．０ｇ）に一致する濃度にした。この希釈酢酸Ｍｎ溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（１）の固体（７６．３ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｍｎを含浸させた湿潤アルミナを形成させた。その後、このＭｎを含浸させた湿潤アルミナを、５５０℃に達した１分間のフラッシュか焼に直接供給した。
【０１３３】
実施例１１
硝酸マンガン溶液（５０％ｗ／ｗ溶液）を希釈して、担体（１）（２．０ｍＬ／ｇ）のインシピエントウェットネスポイントに合致する体積とし、かつ最終固体の所望の全Ｍｎ含分（Ｍｎ  １５．０ｇ）に一致する濃度にした。この希釈硝酸Ｍｎ溶液を、混合しながらインシピエントウェットネスポイントに達するまで乾燥担体（１）の固体（７６．３ｇ）にゆっくりと完全に添加することにより、Ｍｎを含浸させた湿潤アルミナを形成させた。その後、このＭｎを含浸させた湿潤アルミナを、５５０℃に達した１分間のフラッシュか焼に直接供給した。
【０１３４】
実施例１２
脱イオン水２２５ｍＬ中にＭｎ（Ｃ2Ｈ3Ｏ2）2・４Ｈ2Ｏ（６７ｇ）を溶解させることにより、酢酸マンガン溶液（１５％ｗ／ｗ溶液）を調製した。この酢酸Ｍｎ溶液を担体（１）（７６．３ｇ）と混合することにより、最終固体の所望の全Ｍｎ含分（Ｍｎ  １５．０ｇ）に一致するＭｎ濃度を有するスラリーを形成させた。この酢酸Ｍｎおよび担体（１）の希釈スラリーを９０℃で乾燥させ、その後、箱形炉中で５５０℃で１時間か焼した。
【０１３５】
実施例１３
高表面積を有し、かつ２４０ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積、および０．３９ｍＬ／ｇのＢＪＨ細孔容積を有するバルク状の酸化マンガン粉末を用いて、触媒を製造した。この酸化Ｍｎ触媒は、ＵＳ６，５１７，８９９に記載されたクリプトメレーン型構造の触媒である。
【０１３６】
実施例１４：触媒スラリー組成物
実施例３、４および１０〜１３により製造された触媒を使用して、基材をコーティングするための水性スラリーを調製した。乾燥触媒固体を、ボールミル装置内で、ポリ酸分散剤（Ｒｈｏｄｏｌｉｎｅ（登録商標）２２６／３５、触媒を基準として５％の乾燥固形分）および水（全固形分約３０％）と混合した。このスラリーをボールミル処理することにより、５０％が５μｍ未満の粒径となるようにした。その後、このボールミル処理された材料を、（触媒を基準として１０％の乾燥固形分の）水性スラリー中のスチレンアクリルバインダーとブレンドすることにより、基材をコーティングするための最低限の密着特性を有するスラリーを形成した。乾燥固形分１％未満の水準の付加的なスラリー成分（例えば、キサンタンガムおよび他の界面活性剤）（バインダー、分散剤および懸濁助剤を含む）を、ＵＳ６，５１７，８９９に含まれるものから選択し、ここに、本明細書の一部を構成するものとして該特許明細書の全内容を援用するものとする。この組成物を、手動による浸漬処置によりアルミニウム製Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｒａｄｉａｔｏｒ（デンソー部品番号ＡＡ４２２１３３−０５０１）のラジエター部分にコーティングした。ラジエター部分（正面表面積約０．５  ｉｎ2）を触媒スラリーに浸漬し、かつ余剰分をエアガンで吹き飛ばし、かつ０．４０ｇ／ｉｎ3の目標乾燥取得負荷でもって９０℃で乾燥させた。
【０１３７】
実施例１５：超音波による密着性試験方法
実施例１４により調製された触媒組成物を、超音波による処置方法により密着性について試験した。コーティングされたラジエター部分を脱イオン水中に浸し、かつ２５ｋＨｚでかつ５００ワットの超音波に５分間曝した。その後、この部分を９０℃で乾燥させ、かつ、３連の試料を１セットとしたものを使用して、コーティングされた部分の初期質量に対するコーティングされた材料の全損失を測定することにより、超音波処理の前後での質量差を求めた。
【０１３８】
実施例１６：触媒粉末オゾン転化試験方法
この粉末試験方法において、実施例１〜１３により調製された触媒材料を、所定のオゾン濃度（約０．６ｐｐｍ〜約０．９ｐｐｍ）を含む空気流に曝した。触媒材料２０ｍｇの試料をペレット化し、かつ２５０μｍ〜４２５μｍの粒子に篩い分けし、その後、不活性材料と混合することにより、体積を約０．３３ｍＬとした。約１，５００，０００ｈｒ-1の空間速度および３５℃の温度で流動する空気流中のオゾン濃度水準を、この触媒粉末への曝露の前後に測定した。本明細書で使用される場合に、「空間速度」とは、触媒がコーティングされた基材の体積に対する空気流の流れの体積比を意味する。
【０１３９】
実施例１７：触媒粉末オゾン転化試験の結果
以下の第２表に示す結果は、実施例４が実施例１６の粉末試験方法により最も高い活性を有することを示している。実施例２と実施例４、および実施例１と実施例３とを比較した場合、その結果は、Ｍｎ含浸に使用された酢酸Ｍｎ溶液が、硝酸Ｍｎ溶液を用いて調製されたものよりも、オゾン転化に関してより活性の高い触媒をもたらすことを示している。さらに、触媒担体上のＭｎの水準が高いほど、オゾン転化に関してより活性の高い触媒がもたらされることが実証された。
【０１４０】
【表２】
0006498194.tif 000003
【０１４１】
実施例１８：ラジエターオゾン転化試験方法
触媒スラリー組成物を、実施例１４により、触媒３、４および１０〜１３のために調製し、かつ、コーティングされたラジエター部分を運転速度（約１５ｍｐｈ〜約３０ｍｐｈの範囲）に典型的な面速度で通過する所定のオゾン濃度（約０．１ｐｐｍ〜約１．２ｐｐｍ）を含む空気流で試験した。空気流中のオゾン濃度水準を、コーティングされたラジエター部分の前後で測定した。空気温度を約７５℃に保持し、かつ湿度を−１５℃および＋１５℃の双方の露点水準に保持した。
【０１４２】
実施例１９：加速エージング（１５０ｋ）方法
「劣化係数」という用語に関して、これが自動車のラジエターのコーティングに適用される場合には、「経時％転化率」とは、（特定の実施形態において）１５０，０００マイルの運転時間に相当するものに曝した後のパーセント転化率と定義される。１５０，０００マイルの運転曝露の影響を速やかにシミュレートするために、触媒コーティングについての加速エージング試験を用いる。コーティングされたラジエター部分を、該ラジエターの上を短期間にわたって流される高濃度のエアロゾル粒子を含む制御された空気流を含む閉鎖された系内に挿入する。最初に、同一の方法を用いて、例えばＵＳ６，５１７，８９９およびＵＳ６，５５５，０７９（ここに、本明細書の一部を構成するものとしてこれら双方の特許明細書の全内容を援用するものとする）に記載された変更処置を用いてコーティングされた２つのラジエターのうち、一方のコーティングされたラジエターを１５０，０００マイルのオンロード劣化に曝し、かつ他方を加速エージング試験にかけた。一例として、奥行き１インチでかつ４９ｃｐｓｉのＦｏｒｄ  Ｔａｕｒｕｓラジエターを加速エージング試験にかけ、かつこのラジエターは０．４９の劣化係数を示した。この加速エージング試験によって、図６Ａおよび６Ｂに示される劣化係数の算出に必要な経時％転化率値が判明する。図６Ａは、奥行き１６ｍｍでかつ６３ｃｐｓｉのラジエターについてのエージング試験結果に相当する。図６Ｂは、奥行き２６ｍｍでかつ４９ｃｐｓｉのラジエターについてのエージング試験結果に相当する。双方の試験において、実施例４はエージング後に最良の性能を示した。
【０１４３】
実施例２０：形態学的分析
マンガン含有率、表面積、細孔容積、平均細孔半径、マンガン構造およびマンガン分散性を含む、マンガン系触媒組成物の様々な物理的特性を測定した。これらの特性のうちいくつかを、以下の第３表中の様々な実施例の組成物についてまとめた。蛍光Ｘ線分析法（ＸＲＦ）により全マンガン含有率を測定した。いくつかの実施形態において、触媒組成物は約１４％〜約１６％の範囲のマンガン含有率（質量％）を含んでいた。いくつかの実施形態において、マンガン含有率は約１２％〜約１８％の範囲である。いくつかの実施形態において、マンガン含有率は約５％〜約３０％の範囲である。いくつかの実施形態において、マンガン含有率は約１０％〜約２５％である。
【０１４４】
【表３】
0006498194.tif 000004
【０１４５】
様々な触媒組成物の表面Ｍｎ含有率を測定するために、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いた。ＸＰＳによって、バルク中に含まれるＭｎの全質量に対する触媒組成物の表面近傍（例えば表面から約１０ｎｍ以内）で検出可能なＭｎの質量を比較することにより、Ｍｎの分散性の目安が判明する（本明細書においては「分散比」と称する）。本明細書に記載の実施形態により調製された触媒組成物は、少なくとも約１３％の分散比を有することができる。いくつかの実施形態において、分散比は少なくとも約１５％である。いくつかの実施形態において、分散比は少なくとも３０％である。いくつかの実施形態において、分散比は少なくとも約５０％である。
【０１４６】
アルミニウムＫα  Ｘ線源を搭載したＫ−Ａｌｐｈａ（商標）Ｘ線光電子分光計システム（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を用いてＸＰＳ測定を行った。粉末試料をカーボンテープ上に載せ、かつ分析前に２時間脱気した。０〜１３５０ｅＶでの試料表面の初期サーベイスキャン後に、特定される元素の目標となる高解像度スキャンを、４０．０ｅＶの一定のパスエネルギーを用いて行った。結合エネルギーは、付随するＣ１ｓピークである２８４．８ｅＶに関する。シャーリーバックグラウンドおよびガウス／ローレンツ混合線形を、得られたＸＰＳスペクトルのフィッティングに用いた。その後、フィッティングされたピークデータおよび（Ａｖａｎｔａｇｅソフトウェアにより提供される）各元素の感度係数を用いて、相対原子百分率を求めた。
【０１４７】
担持触媒の多孔構造（細孔容積および細孔幅の双方、並びに触媒組成物の表面積を含む）を、Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ（登録商標）ＴｒｉＳｔａｒ  ３０００シリーズの機器を用いて測定した。２時間で３００℃までの傾斜率と３００℃で４時間の浸漬時間とを伴うＮ2下での初期脱気サイクルを用いて試料を調製した。表面積値に関して、０．０８、０．１１、０．１４、０．１７および０．２０の分圧でＢＥＴ５点測定法を用いた。１．０〜３０．０ｎｍの半径を有する細孔のみを用いたＢＪＨ多点Ｎ2脱離／吸着等温線分析から、累積細孔容積および平均細孔半径の測定値を得た。
【０１４８】
Ｘ線回折法（ＸＲＤ）を用いたところ、得られたスペクトルは、微小な酸化マンガンクリスタリットの特性ピークを示した。図７Ａは、担体（１）に相応する対照スペクトルを示す。図７Ｂおよび７Ｃは、それぞれの中に存在する担体（１）の代表的なピークを有する実施例３および４のそれぞれに相応するスペクトルである。図７Ｂに示す通り、７０２、７０４、７０６のピークは軟マンガン鉱（ＭｎＯ2）クリスタリットの代表的なピークであり、一方で７１２、７１４、７１６のピークは鉄マンガン鉱（Ｍｎ2Ｏ3）クリスタリットの代表的なピークである。図７Ｃに示すように、７５２、７５４、７５６のピークは黒マンガン鉱（Ｍｎ3Ｏ4）クリスタリットの代表的なピークである。４５ｋＶおよび４０ｍＡの発生装置設定での分析におけるＣｕＫα線を用いて、ブラッグ−ブレンターノ型のデータを収集するＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ  Ｘ'Ｐｅｒｔ  Ｐｒｏ  ＭＰＤ回折システムを用いて、粉末試料からＸＲＤ測定値を得た。０．０２６°の２θのステップサイズおよびステップ当たり６００秒のカウント時間を用いて、１０°〜９０°の２θからデータを収集した。相同定のために、Ｊａｄｅ  Ｐｌｕｓ  ９  ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ＸＲＤソフトウェアを使用した。
【０１４９】
特定の触媒組成物の酸化マンガンの構造を、ＸＲＤにより測定した。いくつかの触媒組成物は、ＸＲＤによりほぼ検出不可能であるクリスタリットを有していた。いくつかの実施形態において、小さな（例えば１０ｎｍ未満の）クリスタリットサイズを有する触媒組成物ほど、（例えば、オゾン転化の点での）触媒組成物の性能がより高いように思われた。理論により束縛されるものではないが、比較的大きなクリスタリットドメインは不十分に分散された酸化マグネシウムに相当するものと考えられる。いくつかの実施形態において、酸化マンガンクリスタリットは、黒マンガン鉱（Ｍｎ3Ｏ4）、緑マンガン鉱（ＭｎＯ）、鉄マンガン鉱（Ｍｎ2Ｏ3）または軟マンガン鉱（ＭｎＯ2）のうち１つ以上を含んでいた。
【０１５０】
クリスタリットサイズの推定値を、シェラーの式に基づいて算出することができる：
【化１】
0006498194.tif 000005
【０１５１】
第４表に示すように、クリスタリットサイズを推定するために、シェラーの式において３０°〜５０°の２θ範囲の特性ピークのＦＷＨＭを用いた。いくつかの実施形態では、平均クリスタリットサイズは、３０ｎｍ未満、２０ｎｍ未満、または１０ｎｍ未満であった。
【０１５２】
【表４】
0006498194.tif 000006
【０１５３】
付加的な実施形態
図８は、一実施形態により触媒装置を製造するための方法８００を示すフローダイアグラムである。ブロック８０２では、スラリーが準備される。このスラリーは、金属触媒と該金属触媒を含浸させた担体材料とを含む。一実施形態において、このスラリーは付加的な金属酸化物触媒か、または金属酸化物触媒の代わりに１種以上の金属系触媒を含む。このスラリーは、本明細書に記載の実施形態のいずれかにより調製されることができる。一実施形態において、金属酸化物触媒は少なくとも部分的に酢酸マンガン前駆体から誘導される。
【０１５４】
一実施形態において、金属酸化物触媒は、担体材料の表面ヒドロキシル基１つ当たり約１個の原子〜約１．５個の原子の量で、該担体材料中に含浸されている。一実施形態において、金属酸化物触媒は、鉄、銅、クロム、亜鉛、マンガン、コバルト、ニッケル、それらを含む化合物およびそれらの組み合わせからなる群から選択される卑金属酸化物を含む。一実施形態において、担体材料は、セリア、ランタナ、アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、炭素、金属有機構造体、クレー、ゼオライトおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【０１５５】
一実施形態において、金属酸化物触媒は担体材料中に含浸されており、その結果、該金属酸化物触媒中の原子の総数の少なくとも約１５％が表面ＸＰＳにより検出可能である。一実施形態において、触媒は担体材料中に含浸されており、その結果、該金属酸化物触媒中の原子の総数の少なくとも約３０％が表面ＸＰＳにより検出可能である。一実施形態において、金属酸化物触媒は担体材料中に含浸されており、その結果、該金属酸化物触媒中の原子の総数の少なくとも約５０％が表面ＸＰＳにより検出可能である。一実施形態において、表面ＸＰＳにより検出可能な全ての原子は、表面ＸＰＳが行われる触媒組成物の表面から約１０ｎｍ以内にある。
【０１５６】
一実施形態において、触媒組成物の累積細孔容積は少なくとも約０．６０ｍＬ／ｇである。一実施形態において、触媒組成物の累積細孔容積は少なくとも約０．７０ｍＬ／ｇである。一実施形態において、触媒組成物の累積細孔容積は少なくとも約０．８０ｍＬ／ｇである。一実施形態において、触媒組成物の累積細孔容積は少なくとも約０．８５ｍＬ／ｇである。一実施形態において、触媒組成物の平均細孔半径は約６ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲である。一実施形態において、触媒組成物の平均細孔半径は約６ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲である。一実施形態において、触媒組成物の平均細孔半径は約６ｎｍ〜約８ｎｍの範囲である。一実施形態において、金属触媒の平均細孔容積は０．７０ｍＬ／ｇ超である。
【０１５７】
一実施形態において、金属酸化物触媒は酸化マンガンクリスタリットを含む。一実施形態において、金属酸化物触媒は、Ｍｎ3Ｏ4クリスタリットまたはＭｎＯクリスタリットのうちの少なくとも１つを含む。一実施形態において、触媒組成物のＸ線回折スペクトルは、緑マンガン鉱ピーク、軟マンガン鉱ピーク、鉄マンガン鉱ピークまたは黒マンガン鉱ピークのうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの特性ピークを含む。一実施形態において、少なくとも１つの特性ピークは、軟マンガン鉱ピークおよび鉄マンガン鉱ピークを含む。一実施形態において、少なくとも１つの特性ピークは、軟マンガン鉱ピークおよび黒マンガン鉱ピークを含む。一実施形態において、少なくとも１つの特性ピークは、鉄マンガン鉱ピークおよび黒マンガン鉱ピークを含む。一実施形態において、少なくとも１つの特性ピークは、鉄マンガン鉱ピーク、軟マンガン鉱ピークおよび黒マンガン鉱ピークを含む。一実施形態において、特性ピークは、（例えばシェラーの式を用いて求めた場合に）約２０ｎｍ未満の平均直径を有するクリスタリットドメインに相当する。
【０１５８】
一実施形態において、触媒組成物を基材にコーティングしかつ初期オゾン濃度を有する空気流と接触させた際に該触媒組成物が該空気流内のオゾンを転化させるように、該触媒組成物が適合されており、その結果、該触媒組成物と該空気流との接触後に、該空気流の最終オゾン濃度は初期オゾン濃度の３０％超だけ低下している。いくつかの実施形態において、空気流の最終オゾン濃度は初期オゾン濃度の４０％超だけ低下している。いくつかの実施形態において、空気流の最終オゾン濃度は初期オゾン濃度の５０％超だけ低下している。いくつかの実施形態において、空気流の最終オゾン濃度は初期オゾン濃度の６０％超だけ低下している。いくつかの実施形態において、空気流の最終オゾン濃度は初期オゾン濃度の７０％超だけ低下している。いくつかの実施形態において、空気流の最終オゾン濃度は初期オゾン濃度の８０％超だけ低下している。いくつかの実施形態において、空気流の最終オゾン濃度は初期オゾン濃度の９０％超だけ低下している。一実施形態において、初期オゾン濃度は約０．１ｐｐｍ〜約１．２ｐｐｍの範囲である。一実施形態において、初期オゾン濃度は約０．１ｐｐｍ〜約０．９ｐｐｍの範囲である。一実施形態において、初期オゾン濃度は約０．６ｐｐｍ〜約０．９ｐｐｍの範囲である。一実施形態において、空気流の空間速度は約２００，０００ｈｒ-1〜約８００，０００ｈｒ-1の範囲である。一実施形態において、空気流の温度は約７０℃〜約８０℃の範囲内に保持されている。
【０１５９】
一実施形態において、触媒組成物の表面積は少なくとも約５０ｍ2／ｇである。一実施形態において、表面積は少なくとも約１００ｍ2／ｇである。一実施形態において、表面積は少なくとも約１６０ｍ2／ｇである。一実施形態において、表面積は約５０ｍ2／ｇ〜約５０００ｍ2／ｇの範囲である。一実施形態において、表面積は約１００ｍ2／ｇ〜約３００ｍ2／ｇの範囲である。一実施形態において、表面積は約１００ｍ2／ｇ〜約２００ｍ2／ｇの範囲である。
【０１６０】
ブロック８０４では、スラリーが基材にコーティングされる。一実施形態において、基材は、車両用塗料、ホイールウェル、バンパー、エアコン構成要素、グリル、ファン、ファンブレード、シュラウド、シャッター、ターボインタークーラー、ギヤボックス冷却装置、フロントエンド構成要素、ラジエターおよびフードライナーからなる群から選択される自動車構成要素である。一実施形態において、触媒組成物は基材にコーティングされた際に少なくとも０．５の劣化係数を有する。一実施形態において、スラリーを基材にコーティングすることには、該基材を該スラリー中に浸漬させることが含まれる。
【０１６１】
ブロック８０６において、スラリーを乾燥させることにより触媒層が作製される。一実施形態において、スラリーを基材にコーティングすることには、約８０℃〜約１２０℃の範囲の温度で該スラリーを乾燥させることにより触媒層を作製することが含まれる。一実施形態において、基材のウォッシュコート密着物の質量損失は、超音波による密着性試験を用いて測定される。
【０１６２】
ブロック８０８において、触媒層が空気流と接触される。一実施形態において、触媒層と空気流との接触は、自動車を運転することにより行われる。一実施形態において、触媒層と空気流との接触は、試験装置を用いて行われる。
【０１６３】
説明を簡単にするため、本開示の方法の実施形態を一連の動作として示しかつ説明した。しかし、本開示による動作は様々な順序でかつ／または同時に生じることができ、かつ、本明細書において記載および説明がなされていない他の動作を伴うことができる。さらに、開示された主題による方法の実施に際して、例示された全ての動作が必須であるわけではない。さらに、これとは別に、本方法を１つの状態図または複数の事象により一連の相関状態として表しうることは、当業者の当然とするところである。
【０１６４】
以上の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的詳細、例えば具体的な材料、寸法、方法パラメーター等を記載した。個々の特徴、構造、材料または特性を、１つ以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。「例」または「例示的」という語は、本明細書において、例、事例、または例示としての役割を果たすことを意味する。「例」または「例示的」として本明細書に記載されるいずれの態様または設計も、他の態様または設計よりも好ましいかまたは有利なものとして解釈される必要はない。むしろ、「例」または「例示的」という語の使用は、概念を具体的に示すことを意図したものである。本出願で使用される場合に、「または」という用語は、排他的な「または」よりもむしろ包含的な「または」を意味することを意図したものである。すなわち、別段の記載がない限り、または文脈から明らかでない限り、「ＸはＡまたはＢを含む」とは、自然な包含的並べ替えのいずれかを意味することを意図したものである。すなわち、ＸはＡを含む；ＸはＢを含む；またはＸはＡおよびＢの双方を含む、という場合に、「ＸはＡまたはＢを含む」は、前述の例のいずれをも満たす。さらに、本出願および添付の特許請求の範囲において使用される場合に、冠詞「１つの」は、総じて、別段の記載がない限り、または単数形を対象としたものであることが文脈から明らかでない限り、「１つ以上」を意味するものと解釈されるべきである。「一実施形態」、「特定の実施形態」または「１つの実施形態」に関する本明細書全体を通した参照は、該実施形態に関連して説明される個々の特徴、構造または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書を通じて様々な箇所における「一実施形態」、「特定の実施形態」または「１つの実施形態」という語句の出現は、必ずしも全てが同一の実施形態に言及したものであるとは限らない。
【０１６５】
物理量に関する場合に、「約」という用語は２％以内の測定誤差を含むものと理解されるべきである。例えば、「約１００℃」は「１００±１℃」を意味するものと理解されるべきである。
【０１６６】
本発明を、その特定の例示的な実施形態を参照して説明した。従って、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考えられるべきである。当業者にとって、本明細書に示したものおよび記載したものに加えて本発明の様々な変形は明らかであり、またこうした変形は添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されるものである。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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