(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希薄燃焼エンジンからの排ガス排出物の削減のための酸化触媒複合材料であり、長さ、入口端及び出口端を有する担体基材、前記担体上の酸化触媒の触媒材料を含み、前記酸化触媒の触媒材料が、ゼオライト、Ｐｔ成分、第１の耐火性のＭｎ含有金属酸化物支持体、及び必要に応じて、Ｐｄ成分を含む第１のウォッシュコート；
第２の耐火性金属酸化物支持体、Ｐｔ：Ｐｄ比が１０：１〜１：１０の範囲の白金（Ｐｔ）成分及びパラジウム（Ｐｄ）成分を含む第２のウォッシュコート；及び
パラジウム及び希土類酸化物成分を含み、白金を実質的に含まない第３のウォッシュコート；
を含み、
前記希薄燃焼エンジン排ガス中の炭化水素及び一酸化炭素を削減し、かつＮＯをＮＯ２に酸化するための酸化触媒複合材料であって、
前記第３のウォッシュコートが前記担体基材上にコーティングされ、前記第２のウォッシュコートが前記第３のウォッシュコートの上部にコーティングされ、かつ前記第１のウォッシュコートが前記第２のウォッシュコートの上部にコーティングされるか、又は
前記第２のウォッシュコートが前記担体基材の前記入口端上にコーティングされ、前記第３のウォッシュコートが前記担体基材の前記出口端上にコーティングされ、かつ前記第１のウォッシュコートが前記第２のウォッシュコート及び前記第３のウォッシュコートの上部にコーティングされ、及び
前記第１のウォッシュコートが、１０ｇ／ｆｔ３〜１００ｇ／ｆｔ３の範囲の量でＰｔ成分を含み、０．１ｇ／ｆｔ３〜１０ｇ／ｆｔ３の範囲の量でＰｄ成分をさらに含む、
ことを特徴する酸化触媒複合材料。
【請求項２】
前記第１のウォッシュコートのＰｔ：Ｐｄ比が１：０〜１０：１の範囲にある、請求項１に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項３】
前記第１のウォッシュコートがパラジウムを実質的に含まない、請求項１に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項４】
前記第１のウォッシュコートのＭｎ含有量が、０．１質量％〜２０質量％の範囲にある、請求項１に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項５】
前記Ｍｎ含有量が、３〜１０質量％の範囲にある、請求項４に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項６】
前記Ｍｎが、前記耐火性金属酸化物支持体を有するＭｎ含有固溶体、含浸によって前記耐火性金属酸化物支持体上に分散したＭｎ表面、及び前記耐火性金属酸化物支持体粒子上の不連続に施されたマンガン酸化物粒子からなる群から選択される形態で存在する、請求項４に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項７】
前記Ｍｎが、酢酸Ｍｎ、硝酸Ｍｎ、硫酸Ｍｎ、もしくはそれらの組み合わせから選択される可溶性Ｍｎ種、又はＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、ＭｎＯ２、もしくはそれらの組み合わせから選択されるバルクＭｎ酸化物から得られる、請求項４に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項８】
前記第１のウォッシュコートが、ＺＳＭ−５、ベータ、モルデナイト、Ｙ型ゼオライト、菱沸石、フェリエライト、及びそれらの組み合わせから選択される６〜１２員の環構造の形態で水熱安定ゼオライトを含む、請求項１に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項９】
前記第１及び第２の耐火性金属酸化物支持体が、独立して、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項１０】
前記第２のウォッシュコートが、各成分を１０ｇ／ｆｔ３〜１００ｇ／ｆｔ３の範囲の量でＰｔ成分及びＰｄ成分を含む、請求項９に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項１１】
前記第１のウォッシュコートがバリウムを実質的に含まず、前記第２のウォッシュコートがゼオライトを実質的に含まない、請求項１に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項１２】
前記第３のウォッシュコートが、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｙｂ、及びＬａ、並びにそれらの混合物からなる群から選択される希土類酸化物成分を含む、請求項１に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項１３】
前記希土類酸化物成分がセリアを含み、少なくとも８０質量％の量で存在する、請求項１２に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項１４】
前記第３のウォッシュコートが、前記希土類酸化物成分上に担持された、１０ｇ／ｆｔ３〜１００ｇ／ｆｔ３の範囲の量でＰｄ成分を含む、請求項１３に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項１５】
前記Ｍｎが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される耐火性金属酸化物支持体上に分散している、請求項１０に記載の酸化触媒複合材料。
【請求項１６】
ディーゼルエンジンの排ガス流を処理する方法であって、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の酸化触媒複合材料と前記排ガス流を接触させることを含む方法。
【請求項１７】
前記酸化触媒複合材料のすぐ下流のＳＣＲ触媒組成物に前記排ガス流を通過させることをさらに含み、
前記ＳＣＲ触媒組成物が、必要に応じて壁流モノリス上に配置されている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
炭化水素、一酸化炭素、及び他の排ガス成分を含む希薄燃焼エンジンの排ガス流の処理システムであって、
排気マニホールドを介して前記希薄燃焼エンジンと流体連通する排気管；
前記担体基材がフロースルー基材である請求項１〜１５のいずれか一項に記載の酸化触媒複合材料；並びに
前記酸化触媒複合材料の下流に位置する触媒すすフィルター及びＳＣＲ触媒；
を含むシステム。
【請求項１９】
前記ＳＣＲ触媒が前記触媒すすフィルター上にコーティングされるか、又は前記ＳＣＲ触媒が、前記酸化触媒複合材料のすぐ下流のフロースルー基材上に存在し、前記触媒すすフィルターが前記ＳＣＲ触媒の下流に存在する、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低いライトオフ温度でＣＯ排出物を低減する酸化触媒に関する。より具体的には、実施形態は、３種類の成分を含む層状触媒組成物、並びに一酸化炭素及び炭化水素排出物を低減するため、一酸化窒素を二酸化窒素に酸化するため、及びディーゼルエンジンシステムにおける下流のＳＣＲ性能を高めるためのそれらの使用を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
希薄燃焼エンジン、例えば、ディーゼルエンジン及び希薄燃焼ガソリンエンジンの動作は、優れた燃料経済性をユーザに提供し、燃料希薄条件下で、高い空気／燃料比でのそれらの動作により、気相の炭化水素及び一酸化炭素の排出物が少ない。さらに、ディーゼルエンジンは、その燃料経済性、耐久性、及び低速で高トルクを生み出す能力の点で、ガソリン（火花点火）エンジンを上回る有意な利点を提供する。
【０００３】
しかしながら、排出物の観点から、ディーゼルエンジンは、その火花点火対応物よりも深刻な問題を呈する。ディーゼルエンジンの排ガスが不均質な混合物であるため、排出物問題は、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃炭化水素（ＨＣ）、及び一酸化炭素（ＣＯ）に関連する。
【０００４】
ＮＯｘは、とりわけ、一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ２）を含む様々な窒素酸化物の化学種を説明するために使用される用語である。ＮＯは、太陽光及び炭化水素の存在下での一連の反応を介して光化学スモッグ形成として知られるプロセスを経ると考えられているＮＯ２に上層大気中で変換すること、並びに酸性雨の著しい貢献者であることが理由で懸念されている。一方、グランドレベルのＮＯ２は、酸化剤としての高い可能性を有し、強い肺刺激物である。
【０００５】
典型的には、高ＮＯｘの変換率は還元剤に富む条件を必要とするため、希薄燃焼エンジンからのＮＯｘの効果的な削減を達成することは困難である。排気流のＮＯｘ成分の無害な成分への変換は、一般的には、燃料希薄条件下での動作のために特別なＮＯｘ削減戦略を必要とする。それらの戦略の１つはＮＯｘの選択的触媒還元（ＳＣＲ）を利用し、これは、ＳＣＲ触媒、例えば、Ｃｕ、Ｆｅなどの卑金属、もしくは他の卑金属で促進されるバナジア−チタニア系触媒又はゼオライト上の還元剤（例えば、尿素）の存在下でのＮＯｘ反応を伴う。特に、低温域（すなわち、＜２５０℃）においてＳＣＲ触媒に対する供給ガス中のＮＯ２／ＮＯｘの比が適切である場合に、性能向上を観察することができる。
【０００６】
これらの汚染物質の二酸化炭素及び水への酸化を触媒することにより、炭化水素と一酸化炭素の両方のガス状汚染物質を変換するディーゼルエンジンの排ガス処理に使用するための、耐火性金属酸化物支持体上に分散した白金族金属（ＰＧＭ）などの貴金属を含む酸化触媒が公知である。かかる触媒は、一般的に、大気に通気する前に排ガスを処理するために、ディーゼルエンジンからの排気流路に配置されるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）と呼ばれる単位に含まれている。典型的には、このディーゼル酸化触媒は、１以上の触媒コーティング組成物が堆積する際に、（例えば、フロースルーモノリス担体などの）セラミック又は金属担体基材上に形成される。気体のＨＣ、ＣＯ、及び粒子状物質の可溶性有機画分（ＳＯＦ）の変換に加えて、（典型的には、耐火性酸化物支持体上に分散した）白金族金属を含有する酸化触媒は、一酸化窒素（ＮＯ）のＮＯ２への酸化を促進する。
【０００７】
内燃エンジンの排ガスを処理するのに使用される触媒は、エンジンの排ガスが排ガス中の有害成分の効率的な触媒変換にとって十分に高い温度ではないために、エンジン動作の最初のコールドスタート期間などの比較的低い温度動作期間中ではあまり効果的ではない。この目的のために、ガス状汚染物質、通常、炭化水素を吸着するために触媒処理システムの一部として、ゼオライトなどの吸着材料を含めて、最初のコールドスタート期間中にそれらを保持することが当技術分野で公知である。排ガス温度が上昇すると、吸着した炭化水素が吸着剤から導かれ、より高い温度での触媒処理に供される。
【０００８】
ディーゼルエンジンからの排ガス排出物を処理するのに使用するための、耐火性金属酸化物支持体上に分散した白金族金属（ＰＧＭ）を含む酸化触媒が公知である。白金（Ｐｔ）は、依然として、希薄条件下でかつ燃料硫黄の存在下での高温熟成後に、ＤＯＣ中のＣＯ及びＨＣを酸化するのに最も効果的な金属として存在する。パラジウム（Ｐｄ）系触媒を使用することの主な利点の１つは、Ｐｔに比べてＰｄのコストが低いことである。しかしながら、Ｐｄベースのディーゼル酸化触媒は、典型的には、特に、（高硫黄含有燃料からの）高レベルの硫黄を含有する排ガスを処理するために使用される場合、又はＨＣ貯蔵材料と共に使用される場合に、ＣＯ及びＨＣの酸化のためにより高いライトオフ温度を示す。特定の成分の「ライトオフ」温度は、その成分の５０％が反応する温度である。Ｐｄ含有ＤＯＣは、ＨＣを変換し、かつ／又はＮＯｘを酸化するＰｔの活性に害を与え、また触媒を硫黄被毒に対してより感受性にさせ得る。それらの特性は、典型的には、特に、エンジン温度がほとんどの運転条件について２５０℃未満のままである低負荷ディーゼル用途では、希薄燃焼動作におけるＰｄに富む酸化触媒の使用を制限している。
【０００９】
米国特許公開第２０１３／００８４２２２号として公開された米国特許出願第１３／６２４，５２４号は、パラジウム支持体材料としてのセリア含有層状ディーゼル酸化触媒を提供している。米国特許公開第２０１３／００８４２２２号に記載の触媒は、優れたＨＣ及びＣＯ性能を有するＤＯＣを提供するが、ＤＯＣから出る排ガスのＮＯ２含有量の増加をもたらすディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を提供することが望ましい。ＮＯ２含有量の増加は、下流のＮＯｘ除去、特に、下流のＳＣＲ触媒の性能を改善することが望ましい。さらに、ＣＯのライトオフ温度をさらに低下させるディーゼル酸化触媒を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願第１３／６２４，５２４号
【特許文献２】米国特許公開第２０１３／００８４２２２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、希薄燃焼エンジンからの排ガス排出物の削減のための酸化触媒複合材料に関する。第１の実施形態において、酸化触媒複合材料は、長さ、入口端及び出口端を有する担体基材、担体上の酸化触媒の触媒材料を含み、この酸化触媒の触媒材料は、ゼオライト、Ｐｔ、及び、第１の耐火性のＭｎ含有金属酸化物支持体を含む第１のウォッシュコート；第２の耐火性金属酸化物支持体、Ｐｔ：Ｐｄ比が約１０：１〜１：１０の範囲の白金（Ｐｔ）成分及びパラジウム（Ｐｄ）成分を含む第２のウォッシュコート；並びにパラジウム及び希土類酸化物成分を含み、白金を実質的に含まない第３のウォッシュコートを含む。該酸化触媒複合材料は、希薄燃焼エンジン排ガス中の炭化水素及び一酸化炭素を削減し、かつＮＯをＮＯ２に酸化するのに効果的である。
【００１２】
第２の実施形態において、第１の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第１のウォッシュコートは、さらにパラジウム成分を含み、第１のウォッシュコートのＰｔ：Ｐｄ比は１：０〜１０：１の範囲にある。
【００１３】
第３の実施形態において、第１及び第２の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第１のウォッシュコートは、パラジウムを実質的に含まない。
【００１４】
第４の実施形態において、第１〜第３の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、パラジウム成分は、約０．１ｇ／ｆｔ３〜約１０ｇ／ｆｔ３の範囲の量で存在する。
【００１５】
第５の実施形態において、第１〜第４の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第１のウォッシュコートのＭｎ含有量は、０．１重量％〜２０重量％の範囲にある。
【００１６】
第６の実施形態において、第５の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、Ｍｎ含有量は、３〜１０重量％の範囲にある。
【００１７】
第７の実施形態において、第５及び第６の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、Ｍｎは、耐火性金属酸化物を有するＭｎ含有固溶体、含浸によって耐火性金属酸化物上に分散したＭｎ表面、及び耐火性金属酸化物粒子上の別々のマンガン酸化物粒子からなる群から選択される形態で存在する。
【００１８】
第８の実施形態において、第５〜第７の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、Ｍｎは、可溶性Ｍｎ種又はバルクのＭｎ酸化物に由来する。
【００１９】
第９の実施形態において、第１〜第８の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、Ｍｎ種は、酢酸Ｍｎ、硝酸Ｍｎ、硫酸Ｍｎ、又はそれらの組み合わせから選択される。
【００２０】
第１０の実施形態において、第１〜第１０の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、バルクＭｎ酸化物は、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、ＭｎＯ２、又はそれらの組み合わせから選択される。
【００２１】
第１１の実施形態において、第５の実施形態の酸化触媒が改良され、第１の耐火性金属酸化物は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、又はそれらの組み合わせの酸化物を含む。
【００２２】
第１２の実施形態において、第１〜第１１の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第１のウォッシュコートは、約１０ｇ／ｆｔ３〜１００ｇ／ｆｔ３の範囲の量でＰｔ成分を含む。
【００２３】
第１３の実施形態において、第１２の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第１のウォッシュコートは、さらに、約０．１ｇ／ｆｔ３〜１０ｇ／ｆｔ３の範囲の量でＰｄ成分を含む。
【００２４】
第１４の実施形態において、第１〜第１３の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第１のウォッシュコートは、ＺＳＭ−５、ベータ、モルデナイト、Ｙ型ゼオライト、菱沸石、フェリエライト、又はそれらの組み合わせから選択される６〜１２員の環構造の形態で水熱安定ゼオライトを含む。
【００２５】
第１５の実施形態において、第１〜第１４の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第２の耐火性金属酸化物支持体は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、又はそれらの組み合わせの酸化物を含む。
【００２６】
第１６の実施形態において、第１〜第１５の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第２のウォッシュコートは、約１０ｇ／ｆｔ３〜１００ｇ／ｆｔ３の範囲の量でＰｔ成分を含む。
【００２７】
第１７の実施形態において、第１５及び第１６の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第２のウォッシュコートは、約１０ｇ／ｆｔ３〜１００ｇ／ｆｔ３の範囲の量でＰｄ成分を含む。
【００２８】
第１８の実施形態において、第１〜第１７の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第１のウォッシュコートは、バリウムを実質的に含まず、第２のウォッシュコートはゼオライトを実質的に含まない。
【００２９】
第１９の実施形態において、第１〜第１８の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第３のウォッシュコートは、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ、Ｐｒ、Ｚｒ、Ｌａ、又はそれらの組み合わせから選択される希土類酸化物成分を含む。
【００３０】
第２０の実施形態において、第１９の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、希土類酸化物成分はセリアを含み、少なくとも約８０重量％の量で存在する。
【００３１】
第２１の実施形態において、第２０の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、セリアは少なくとも約９９重量％の量で存在する。
【００３２】
第２２の実施形態において、第２１の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第３のウォッシュコートは、希土類酸化物成分上に担持された、約１０ｇ／ｆｔ３〜１００ｇ／ｆｔ３の範囲の量でＰｄ成分を含む。
【００３３】
第２３の実施形態において、第１６の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、Ｍｎは、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、及びそれらのからなる群から選択される耐火性金属酸化物支持体上に分散している。
【００３４】
第２４の実施形態において、第１〜第２３の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、この触媒の第１、第２及び第３のウォッシュコートは、任意の組み合わせで、フロースルーモノリス基材上で層化又は区分化され得る。
【００３５】
第２５の実施形態において、第２４の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第３のウォッシュコートは担体基材上にコーティングされ、第２のウォッシュコートは第３のウォッシュコートの上部にコーティングされ、第１のウォッシュコートは第２のウォッシュコートの上部にコーティングされる。
【００３６】
第２６の実施形態において、第２４及び第２５の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、第２のウォッシュコートは担体基材の入口端上にコーティングされ、第３のウォッシュコートは担体基材の出口端上にコーティングされ、第１のウォッシュコートは、第２のウォッシュコート及び第３のウォッシュコートの上部にコーティングされる。
【００３７】
第２７の実施形態において、第１〜第２６の実施形態の酸化触媒複合材料が改良され、担体基材はフロースルーモノリスを含む。
【００３８】
本発明の第２の態様は、ディーゼルエンジンの排ガス流を処理する方法を対象とする。第２８の実施形態において、本方法は、第１〜第２７の実施形態の酸化触媒複合材料と排ガス流を接触させることを含む。
【００３９】
第２９の実施形態において、第２８の実施形態の方法が改良され、本方法は、さらに、酸化触媒のすぐ下流でＳＣＲ触媒組成物に排ガス流を通過させることを含む。
【００４０】
第３０の実施形態において、第２９の実施形態の方法が改良され、ＳＣＲ触媒組成物は壁流モノリス上に配置される。
【００４１】
本発明の第３の態様は、炭化水素、一酸化炭素、及び他の排ガス成分を含む希薄燃焼エンジンの排ガス流の処理システムを対象とする。第３１の実施形態において、該システムは、排気マニホールドを介して希薄燃焼エンジンと流体連通する排気管；担体基材がフロースルー基材である第１〜第２７の実施形態の酸化触媒複合材料；酸化触媒の下流に位置する触媒すすフィルター及びＳＣＲ触媒を含む。
【００４２】
第３２の実施形態において、第３１の実施形態のシステムが改良され、ＳＣＲ触媒は触媒すすフィルター上にコーティングされる。
【００４３】
第３３の実施形態において、第３１及び第３２の実施形態のシステムが改良され、ＳＣＲ触媒は、酸化触媒のすぐ下流のフロースルー基材上に存在し、触媒すすフィルターは、ＳＣＲ触媒の下流に存在する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】１以上の実施形態による酸化触媒複合材料を含み得るハニカム型耐火性担体部材の斜視図である。
【図２】図１に示したガス流路の１つの拡大図を示す、図１に関する拡大部分断面図である。
【図３】様々な実施形態による酸化触媒複合材料の断面図である。
【図４Ａ】実施形態による酸化触媒複合材料の断面図である。
【図４Ｂ】実施形態による酸化触媒複合材料の断面図である。
【図４Ｃ】実施形態による酸化触媒複合材料の断面図である。
【図４Ｄ】実施形態による酸化触媒複合材料の断面図である。
【図４Ｅ】実施形態による酸化触媒複合材料の断面図である。
【図４Ｆ】実施形態による酸化触媒複合材料の断面図である。
【図４Ｇ】実施形態による酸化触媒複合材料の断面図である。
【図５】１以上の実施形態によるエンジン処理システムの概略図である。
【図６】１以上の実施形態によるエンジン処理システムの概略図である。
【図７】１以上の実施形態によるエンジン処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明のいくつかの代表的な実施形態を説明する前に、それらの実施形態は、本発明の原理及び用途の単なる例示であることを理解されたい。したがって、代表的な実施形態に対して多数の変更が行われてもよく、開示されているような本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の配置が考案され得ることを理解されたい。
【００４６】
１以上の実施形態によると、該触媒の優れたＨＣ及びＣＯ性能が維持され、ディーゼル酸化触媒のすぐ下流に位置するＳＣＲ触媒上でＳＣＲ反応を促進するために、より多量のＮＯ２も提供する。１以上の実施形態において、該酸化触媒は、該酸化触媒のすぐ下流に位置するＳＣＲ触媒成分上でＮＯｘの低温ＳＣＲに十分なＮＯ２を生成する。本明細書で使用する「下流」は、該酸化触媒とＳＣＲ触媒との間に触媒が介在することを排除しない。もちろん、還元剤噴射弁は、ＳＣＲ触媒の上流、１以上の実施形態によると、ＳＣＲ触媒のすぐ上流に配置される。還元剤は、典型的には、アンモニア又は尿素もしくは尿素溶液などのアンモニア前駆体などの窒素還元剤である。１以上の実施形態によると、ＣＯ及びＨＣライトオフを低下させるなどのディーゼル酸化触媒の他の機能が改善される。
【００４７】
当技術分野で公知であるように、アンモニアの存在下でのＮＯｘのＳＣＲは、以下の反応を含む：
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（標準ＳＣＲ反応）（１）
４ＮＨ３＋２ＮＯ＋２ＮＯ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（高速ＳＣＲ反応）（２）
４ＮＨ３＋３ＮＯ２→３．５Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（遅いＮＯ２−ＳＣＲ反応）（３）
【００４８】
反応「（２）」は、高速ＳＣＲ反応と呼ばれる。出願人らは、ＳＣＲ触媒がディーゼル酸化触媒の下流に存在する時、例えば、ＳＣＲ触媒がフィルター上に存在する時、又はＳＣＲ触媒がＤＯＣのすぐ下流の基材を通る流れにある時に、炭化水素は高速ＳＣＲ反応を阻害する傾向があると判断した。さらに、低温、例えば、１５０℃〜３００℃、又は１５０℃〜２５０℃の間では、従来のディーゼル酸化触媒は、３００℃未満及び２５０℃未満の温度でＮＯｘのＳＣＲを促進するのに十分なＮＯ２を提供しない。本発明の１以上の実施形態によるディーゼル酸化触媒は、低温、例えば、３００℃未満、いくつかの実施形態において、２５０℃未満でＮＯｘのＳＣＲを促進する。１以上の実施形態において、ディーゼル酸化触媒は、ＨＣを捕集し、ＨＣがディーゼル酸化触媒の下流のＳＣＲ触媒における高速ＳＣＲ反応を阻害するのを防止する。
【００４９】
本発明の実施形態によると、耐火性金属酸化物支持体にマンガンを組み込むと、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を出る排ガスのＮＯ２含有量を高めることによって、下流のＳＣＲ反応を改善する酸化触媒が得られることが判明した。したがって、１以上の実施形態において、該酸化触媒は、長さ、入口端及び出口端を有する担体基材、担体基材上の酸化触媒の触媒材料を含み、この酸化触媒の触媒材料は、ゼオライト、Ｐｔ、及び、第１の耐火性のＭｎ含有金属酸化物支持体を含む第１のウォッシュコート、第２の耐火性金属酸化物支持体、Ｐｔ：Ｐｄ比が約１０：１〜１：１０の範囲の白金（Ｐｔ）成分及びパラジウム（Ｐｄ）成分を含む第２のウォッシュコート、パラジウム及び希土類酸化物成分を含む第３のウォッシュコートを含む。１以上の実施形態において、該酸化触媒複合材料は、希薄燃焼エンジン排ガス中の炭化水素及び一酸化炭素を削減し、かつＮＯをＮＯ２に酸化するのに効果的である。
【００５０】
本明細書で使用する用語に関して、以下の定義を提供する。
【００５１】
本明細書で使用する用語「触媒複合材料」は、触媒成分、例えば、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯの酸化を触媒するのに効果的なＰＧＭ成分を含有する１以上のウォッシュコート層を有する担体基材、例えば、ハニカム基材を含む触媒物品を指す。
【００５２】
本明細書中で使用する用語「ウォッシュコート」は、処理されるガス流の通過を可能にするのに十分に多孔性の、ハニカム型担体部材などの担体基材材料に適用される触媒材料又は他の材料の薄い接着性コーティングの技術分野における通常の意味を有する。当技術分野で理解されるように、ウォッシュコートはスラリー中の粒子の分散液から得られ、これを基材に適用し、乾燥して、焼成すると、多孔質ウォッシュコートが得られる。
【００５３】
本明細書で使用する用語「耐火性金属酸化物支持体」及び「支持体」は、追加の化学化合物又は元素が運ばれる際の下地の高表面積材料を指す。支持体粒子は、２０Åより大きい孔で、広い細孔分布を有する。本明細書で定義されるように、かかる金属酸化物支持体は、分子篩、特に、ゼオライトを除外する。特定の実施形態において、高表面積の耐火性金属酸化物支持体は、例えば、「ガンマアルミナ」又は「活性化アルミナ」とも呼ばれ、典型的には、１グラムにつき６０平方メートルを超えるＢＥＴ表面積（ｍ２／ｇ）を示し、最高で約２００ｍ２／ｇ又はそれ以上の場合も多いアルミナ支持体材料を利用することができる。かかる活性化アルミナは、通常、アルミナのガンマ及びデルタ相の混合物であるが、実質的な量のイータ、カッパ及びシータアルミナ相を含んでもよい。活性化アルミナ以外の耐火性金属酸化物は、所定の触媒中の触媒成分の少なくとも一部の支持体として使用することができる。例えば、かかる使用のためのバルクセリア、ジルコニア、アルファアルミナ、シリカ、チタニア、及び他の材料が公知である。本発明の１以上の実施形態は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、セリア、シリカ−アルミナ、ジルコニア−アルミナ、チタニア−アルミナ、ランタナ−アルミナ、ランタナ−ジルコニア−アルミナ、バリア−アルミナ、バリア−ランタナ−アルミナ、バリア−ランタナ−ネオジミア−アルミナ、ジルコニア−シリカ、チタニア−シリカ、もしくはジルコニア−チタニア、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される活性化化合物を含む耐火性金属酸化物支持体を含む。これらの材料の多くは、活性化アルミナよりもかなり低いＢＥＴ表面積を有するという欠点があるが、その欠点は、生じる触媒のより高い耐久性又は性能向上によって相殺される傾向がある。本明細書で使用する用語「ＢＥＴ表面積」は、Ｎ２吸着によって表面積を決定するためのブルナウアー・エメット・テラー法を指すその通常の意味を有する。細孔径及び細孔容積も、ＢＥＴ−型Ｎ２吸着又は脱着実験を用いて決定することができる。
【００５４】
１以上の実施形態によると、第１のウォッシュコート成分は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、又はそれらの組み合わせの酸化物を含み、マンガン（Ｍｎ）酸化物を含有する第１の耐火性金属酸化物支持体を含む。１以上の実施形態において、Ｍｎ含有量は、該耐火性金属酸化物支持体の重量に基づいて、０．１重量％〜２０重量％（０．１、０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、４．０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、１０．０、１５．０、及び２０．０重量％を含む）の範囲にある。特定の実施形態において、Ｍｎ含有量は、３〜１０重量％の範囲にある。
【００５５】
理論に束縛されるものではないが、特許請求の範囲の形態のアルミナマンガンは、硫黄被毒に中性であると考えられている。言い換えれば、Ｍｎは、宿主の硫黄耐性を変更しない。本明細書で使用する用語「硫黄熟成」又は「硫黄耐性」又は「硫黄抵抗性」は、硫黄酸化物（ＳＯｘ）の影響後も排ガスに含まれるＮＯ、ＣＯ、及びＨＣを酸化する酸化触媒の能力を指す。Ｍｎは、バルク形態もしくは表面形態のいずれかで、又は別々のマンガン酸化物形態として耐火性金属酸化物支持体に組み込むことができる。１以上の実施形態において、Ｍｎは、酢酸Ｍｎ、硝酸Ｍｎ、硫酸Ｍｎ、又はそれらの組み合わせから選択される水溶性Ｍｎ種に由来する。他の実施形態において、Ｍｎは、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、ＭｎＯ２、及びそれらの組み合わせから選択されるバルクＭｎ酸化物に由来する。
【００５６】
１以上の実施形態によると、耐火性金属酸化物支持体をＭｎ塩と共に含浸する。本明細書で使用する用語「含浸」は、Ｍｎ含有溶液が、ゼオライト又は耐火性金属酸化物支持体などの材料の孔の中に入れられることを意味する。詳細な実施形態において、金属の含浸は初期湿潤によって達成され、希釈されたＭｎ含有溶液の容積は、支持体の細孔容積にほぼ等しい。初期湿潤含浸は、一般的に、材料の細孔システム全体に前駆体溶液の実質的に均一な分布をもたらす。金属を添加する他の方法も、当技術分野において公知であり、使用することができる。
【００５７】
したがって、１以上の実施形態によると、耐火性金属酸化物支持体にプラネタリーミキサー中でＭｎ溶液を滴下処理し、Ｍｎを有する供給源を含浸させる。他の実施形態において、耐火性のＭｎ含有金属酸化物支持体は、商業的供給源から入手することができる。特定の実施形態において、第１のウォッシュコート成分は、Ｍｎ／アルミナ耐火性金属酸化物支持体、ゼオライト、及び白金成分を含む。
【００５８】
マンガンは、耐火性酸化物支持体材料とマンガンが共に固溶体中に存在するように、マンガンと耐火性酸化物支持体前駆体を共沈殿させ、次いで、共沈殿材料を焼成することにより耐火性酸化物支持体と共に含めることができる。したがって、１以上の実施形態によると、マンガン、アルミニウム、セリウム、ケイ素、ジルコニウム及びチタンの酸化物を含有する混合酸化物を形成することができる。
【００５９】
マンガンは、別々のマンガン酸化物粒子として耐火性酸化物支持体の表面上に分散させることもできる。
【００６０】
１以上の実施形態において、Ｍｎは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｉｒ、及びＩｎから選択される１以上の金属と共に添加することができる。Ｍｎが１種以上の金属と共に添加されるような場合には、混合酸化物を形成できることが理解されるであろう。
【００６１】
理論に束縛されるものではないが、１以上の実施形態によると、マンガンは白金と有益に相互作用すると考えられる。１以上の実施形態において、白金がマンガン含有支持体上に担持されているマンガンと白金の組み合わせは、ＮＯ酸化を改善するのに相乗効果をもたらす。Ｐｔを含まず、マンガンを含む酸化触媒は、マンガン単独の実質的な活性を示す既存の特許文献とは対照的に、非常に低いＮＯ酸化活性を有することが判明した。しかしながら、１以上の実施形態において、マンガンが白金を促進すると、マンガンと白金の組み合わせを含む酸化触媒複合材料が作製され、これは、白金単独ベースの触媒よりも効果的な触媒をもたらすという予想外の相乗効果が見出された。
【００６２】
本明細書で使用する用語「白金族金属」又は「ＰＧＭ」は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及びそれらの混合物を含む、元素の周期律表で定義される１以上の化学元素を指す。１以上の実施形態において、白金族金属は、白金及びパラジウム、並びにそれらの混合物からなる群から選択される。他の実施形態において、ロジウムは、ウォッシュコートの１以上に添加することができる。
【００６３】
１以上の実施形態によると、第１のウォッシュコート成分は、必要に応じて、Ｐｔ：Ｐｄ比が１：０〜１０：１であるようにＰｄ成分を含む。一般的に、第１のウォッシュコート成分の全白金有量に関する限り、特別な制限はない。１以上の実施形態において、第１のウォッシュコート成分中のＰｔの添加量は、約１０ｇ／ｆｔ３〜１００ｇ／ｆｔ３の範囲にあり、第１のウォッシュコート成分中のＰｄの添加量は、約０．１ｇ／ｆｔ３〜１０ｇ／ｆｔ３の範囲にある。かかる実施形態において、第１のウォッシュコート成分中のＰＧＭの重量でＰｄが１０％以下の量の第１のＰｔ含有ウォッシュコート成分に、Ｐｄが低レベルで添加される。具体的な実施形態において、Ｐｄは、約９重量％、８重量％、７重量％、６重量％、５重量％、４重量％、３重量％、２重量％、及び１重量％未満を含めて、約１０重量％未満存在する。
【００６４】
他の実施形態において、第１のウォッシュコート成分は、Ｐｄを実質的に含まない。本明細書で使用する語句「Ｐｄを実質的に含まない」は、第１のウォッシュコート成分に意図的にＰｄは添加されず、むしろ、第１のウォッシュコート成分中のＰｄの全添加は他のウォッシュコート成分から移ったことを意味する。
【００６５】
ガス状汚染物質、通常は、炭化水素を吸着し、最初のコールドスタート期間中にそれらを保持するために、ゼオライトであり得る吸着材料を触媒複合材料の一部として含めることは当技術分野で公知である。排ガスの温度が上昇すると、吸着した炭化水素が吸着剤から導かれ、より高い温度での触媒処理に供される。したがって、１以上の実施形態において、第１のウォッシュコート層は、ゼオライトなどの炭化水素貯蔵化合物を含む。ゼオライトなどの、本明細書で使用する用語「分子篩」は、特定の形態で触媒貴重族金属を担持し得る材料を指し、この材料は実質的に均一な細孔分布を有し、平均孔径が２０Å以下である。
【００６６】
典型的には、ＡＢＷ、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＥＮ、ＡＥＴ、ＡＦＧ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＯ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＦＹ、ＡＨＴ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＳＴ、ＡＳＶ、ＡＴＮ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＡＴＴ、ＡＴＶ、ＡＷＯ、ＡＷＷ、ＢＣＴ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＩＫ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＲＥ、ＣＡＮ、ＣＡＳ、ＳＣＯ、ＣＦＩ、ＳＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＡ、ＣＨＩ、ＣＬＯ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＦＯ、ＤＦＴ、ＤＯＨ、ＤＯＮ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＥＳＶ、ＥＴＲ、ＥＵＯ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＦＲＡ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＦＲ、ＩＨＷ、ＩＳＶ、ＩＴＥ、ＩＴＨ、ＩＴＷ、ＩＷＲ、ＩＷＷ、ＪＢＷ、ＫＦＩ、ＬＡＵ、ＬＥＶ、ＬＩＯ、ＬＩＴ、ＬＯＳ、ＬＯＶ、ＬＴＡ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＡＲ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＥＬ、ＭＥＰ、ＭＥＲ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＯＮ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＮＰＯ、ＮＳＩ、ＯＢＷ、ＯＦＦ、ＯＳＩ、ＯＳＯ、ＯＷＥ、ＰＡＲ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＰＯＮ、ＲＨＯ、ＲＯＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＲＷＲ、ＲＷＹ、ＳＡＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＥ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＦＨ、ＳＦＮ、ＳＦＯ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＯＳ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＨＯ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＵＯＺ、ＵＳＩ、ＵＴＬ、ＶＥＴ、ＶＦＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＩＥ、ＷＥＮ、ＹＵＧ、ＺＯＮ、又はそれらの組み合わせの構造型などのゼオライト／アルミノケイ酸塩の全ての構造型を使用することができる。
【００６７】
ゼオライトは、天然、又はフォージャサイト、菱沸石、クリノプチロライト、モルデナイト、シリカライト、ゼオライトＸ、ゼオライトＹ、超安定ゼオライトＹ、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１２、ＳＳＺ−３、ＳＡＰＯ  ５、オフレタイト、もしくはベータゼオライトなどの合成ゼオライトであり得る。具体例のゼオライト材料は、高いシリカ対アルミナ比を有する。ゼオライトは、少なくとも２５：１、特に、少なくとも５０：１のシリカ：アルミナモル比を有してよく、有用な範囲は、２５：１〜１０００：１、５０：１〜５００：１及び２５：１〜３００：１、１００：１〜２５０：１であるか、あるいは３５：１〜１８０：１も例示される。ゼオライトの具体例としては、ＺＳＭ−５、Ｙ型ゼオライト、及びベータゼオライトが挙げられる。
【００６８】
１以上の実施形態において、第１のウォッシュコートは、ＺＳＭ−５、ベータゼオライト、モルデナイト、Ｙ型ゼオライト、チャバサイト、フェリエライト、又はそれらの組み合わせから選択される６〜１２員の環構造の形態で水熱安定ゼオライトを含む。具体的な実施形態において、第１のウォッシュコートは、ベータゼオライトを含む。１以上の実施形態によると、第１のウォッシュコートは、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、及び１．０ｇ／ｉｎ３を含む、０．１〜１ｇ／ｉｎ３の合計量でゼオライトを含む。具体的な実施形態において、第１のウォッシュコートは、約０．５ｇ／ｉｎ３の合計量でゼオライトを含む。
【００６９】
１以上の実施形態によると、第２のウォッシュコートは、ゼオライトを実質的に含まない。本明細書で使用する用語「ゼオライトを実質的に含まない」は、第２のウォッシュコートに意図的に添加されるゼオライトが存在しないこと、かつ第２のウォッシュコートにおいてゼオライトが約５重量％未満存在することを意味する。
【００７０】
１以上の実施形態によると、第２のウォッシュコートは、第２の耐火性金属酸化物支持体、白金成分及びパラジウム成分を含む。１以上の実施形態において、第２の耐火性金属酸化物支持体は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、又はそれらの組み合わせから選択される。
【００７１】
第２のウォッシュコートにおける白金対パラジウムの比は、広い範囲にわたって変えることができる。一般的に、第３のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比が第２のウォッシュコートの白金対パラジウムの重量比よりも低いという条件で、第２のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比に関する限り、特別な制限はない。
【００７２】
第３のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比が第２のウォッシュコートの白金対パラジウムの重量比よりも低いという条件で、第２のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比に関する限り、特別な制限はない。１以上の実施形態において、第２のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比は、１０：１、９：１、８：１、７：１、６：１、５：１、４：１、３：１、２：１、１：１、１：２、１：３、１：４、１：５、１：６、１：７、１：８、１：９、及び１：１０を含む、約１０：１〜１：１０の範囲にある。第２のウォッシュコートのＰＧＭの添加量は、１０ｇ／ｆｔ３〜２００ｇ／ｆｔ３の範囲にあり得る。
【００７３】
１以上の実施形態において、第３のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比は、０：１、０．１：１、０．２：１、０．３：１、０．４：１、０．５：１、０．６：１、０．７：１、０．８：１、０．９：１、１：１、及び１．１：１を含む約０：１〜１．１：１の範囲にある。１以上の実施形態において、第３のウォッシュコートは、白金を実質的に含まない。本明細書で使用する語句「Ｐｔを実質的に含まない」は、第３のウォッシュコートに意図的に添加されるＰｔが存在しないこと、かつ第３のウォッシュコートにおいてＰｔが約５重量％未満存在することを意味する。しかしながら、微量のＰｔ金属が第３のウォッシュコートに存在し得るように、添加中に、第１及び第２のウォッシュコートに存在する一部のＰｔが第３のウォッシュコートに移動できることは当業者なら理解する。具体的な実施形態において、約５重量％、４重量％、３重量％、２重量％、及び１重量％未満のＰｔを含む、約５重量％未満のＰｔが存在する。
【００７４】
１以上の実施形態によると、第３のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比は、第２のウォッシュコートの白金対パラジウムの重量比よりも低い。具体的な実施形態において、第２のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比に対する第３のウォッシュコートの白金対パラジウム比の比は、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２、及び０．１の比を含む、０．９以下である。
【００７５】
一般的に、第３のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比が第２のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比よりも低いという条件で、第２のウォッシュコートのパラジウム含有量に関する限り、特別な制限はない。１以上の実施形態において、第２のウォッシュコートは、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、及び２００ｇ／ｆｔ３を含む、約２０〜約２００ｇ／ｆｔ３の総添加量で白金及びパラジウムを含む。また、第２のウォッシュコートの白金含有量に関する限り、特別な制限はない。具体的な実施形態において、第２のウォッシュコートのＰｔ添加量は、約１０ｇ／ｆｔ３〜１００ｇ／ｆｔ３の範囲にあり、第２のウォッシュコートのＰｄ添加量は、約１０ｇ／ｆｔ３〜１００ｇ／ｆｔ３の範囲にある。
【００７６】
一般的に、第３のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比が第２のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比よりも低いという条件で、第３のウォッシュコートのパラジウム含有量に関する限り、特別な制限はない。１以上の実施形態において、第３のウォッシュコートは、６〜１００ｇ／ｆｔ３の量でパラジウムを含む。
【００７７】
一般的に、第３のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比が第２のウォッシュコートの白金対パラジウム重量比よりも低いという条件で、第３のウォッシュコートの白金含有量に関する限り、特別な制限はない。１以上の実施形態において、第３のウォッシュコートは、白金を実質的に含まない。具体的な実施形態において、第３のウォッシュコートは０〜１５ｇ／ｆｔ３の量で白金を含む。
【００７８】
したがって、１以上の実施形態において、酸化触媒複合材料は、長さ、入口端及び出口端を有する担体基材、担体基材上の酸化触媒の触媒材料を含み、この酸化触媒の触媒材料は、ゼオライト、Ｐｔ、及び、第１の耐火性のＭｎ含有金属酸化物支持体を含み、パラジウムを実質的に含まない第１のウォッシュコート；第２の耐火性金属酸化物支持体、Ｐｔ：Ｐｄ比が約１０：１〜１：１０の範囲の白金（Ｐｔ）成分及びパラジウム（Ｐｄ）成分を含む第２のウォッシュコート；並びにパラジウム及び希土類酸化物成分を含み、白金を実質的に含まない第３のウォッシュコートを含む。
【００７９】
１以上の実施形態によると、第３のウォッシュコートは、希土類酸化物成分を含む支持体材料上に含浸させたパラジウムを含む。本明細書で使用する用語「希土類酸化物成分」は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｙｂ、及びＬａ、並びにそれらの混合物から選択される希土類金属の少なくとも１種類の酸化物を指す。１以上の実施形態において、希土類酸化物成分はセリアを含む。
【００８０】
１以上の実施形態において、第３のウォッシュコートは、支持体材料の総重量に基づいて少なくとも３０重量％の量でセリアを含む支持体材料上に含浸させたパラジウムを含む。具体的な実施形態において、第３のウォッシュコートの支持体材料は、少なくとも７５重量％、少なくとも８５重量％、少なくとも９５重量％を含めて、少なくとも６５重量％の量でセリアを含む。非常に具体的な実施形態において、第３のウォッシュコートの支持体材料は、この支持体材料の総重量に基づいて１００重量％の量でセリアを含む。
【００８１】
１以上の実施形態において、第３のウォッシュコート成分の支持体材料は、ジルコニア及び／又はアルミナをさらに含む。他の実施形態において、第３のウォッシュコート成分の支持体材料は、ＬａＯ３、Ｐｒ６Ｏ１１、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＮｄＯ、ＷＯ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びそれらに組み合わせから選択される修飾子をさらに含む。具体的な実施形態において、希土類酸化物成分は、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、及び／又はＨｆＯ２と混合される。例えば、１以上の具体的な実施形態において、第３のウォッシュコート成分の支持体材料は、ＣｅＯ２：４５重量％、ＺｒＯ２：４３．５重量％、Ｌａ２Ｏ３：８重量％、Ｐｒ６Ｏ１１：２重量％、及びＨｆＯ２：１．５重量％からなるセリア−ジルコニア材料を含む。
【００８２】
１以上の実施形態において、第２のウォッシュコートは、希土類酸化物を実質的に含まない。本明細書で使用する語句「希土類酸化物を実質的に含まない」は、第２のウォッシュコートに意図的に添加される希土類酸化物が存在しないこと、かつ第２のウォッシュコートにおいて希土類酸化物（例えば、セリア）が約５重量％未満存在することを意味する。しかしながら、少量の希土類酸化物が第２のウォッシュコートに存在し得るように、添加中に、第３のウォッシュコートに存在する一部の希土類酸化物が第２のウォッシュコートに移動できることは当業者なら理解する。具体的な実施形態において、約５重量％、４重量％、３重量％、２重量％、及び１重量％未満の希土類酸化物を含む、約５重量％未満の希土類酸化物が存在する。
【００８３】
本発明による酸化触媒複合材料の成分の各々は、上記のように各支持体材料を含有するウォッシュコート組成物から形成される。結合剤及び安定剤などの他の添加剤も、ウォッシュコート組成物に含めることができる。米国特許第４，７２７，０５２号に開示されているように、活性化アルミナなどの多孔質支持体材料を熱的に安定化させ、高温でガンマからアルファへの望ましくないアルミナ相変換を遅延させることができる。安定剤は、マグネシウム、バリウム、カルシウム及びストロンチウムからなる群から選択されるアルカリ土類金属成分から選択することができる。存在する場合、安定剤材料は、コーティング中に約０．０１ｇ／ｉｎ３〜０．２ｇ／ｉｎ３で添加される。
【００８４】
１以上の実施形態において、第２のウォッシュコートは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａから選択されるアルカリ土類金属をさらに含むことができる。アルカリ土類は、約２０ｇ／ｆｔ３〜約１２０ｇ／ｆｔ３（２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、及び１２０ｇ／ｆｔ３を含む）の量で存在することができる。
【００８５】
１以上の実施形態において、第１のウォッシュコートは、アルカリ土類金属を実質的に含まない。具体的な実施形態において、第１のウォッシュコートは、バリウムを実質的に含まない。本明細書で使用する用語「バリウムを実質的に含まない」は、第１のウォッシュコートに意図的に添加されるバリウムが存在しないこと、かつ第１のウォッシュコートにおいてバリウムが約５重量％未満存在することを意味する。しかしながら、微量のバリウムが第１のウォッシュコートに存在し得るように、添加中に、第２のウォッシュコートに存在する一部のバリウムが第１のウォッシュコートに移動できることは当業者なら理解する。具体的な実施形態において、第１のウォッシュコートに、約４重量％、３重量％、２重量％、及び１重量％未満のバリウムを含む、約５重量％未満のバリウムが存在する。
【００８６】
１以上の実施形態によると、該酸化触媒複合材料は、担体基材と第３のウォッシュコート層の間に位置する下塗り層をさらに含むことができる。１以上の実施形態において、下塗り層は、アルミナ、特にガンマ−アルミナを含む。下塗り層が存在する実施形態において、下塗り層を担体基材上にコーティングし、次いで、第３のウォッシュコート層は、下塗り層の上（上部）にコーティングすることができる。
【００８７】
１以上の実施形態において、第１、第２及び第３のウォッシュコートを含む酸化触媒は、その後、セラミック又は金属製のフロースルーモノリス、又は壁流フィルターに適用される。本明細書で使用する第１、第２及び第３の「ウォッシュコート」という用語は、担体基材上にディーゼル酸化触媒の位置を示すために使用される。ウォッシュコートの層化又は区分化の特定の順序がないことが理解されるであろう。１以上の実施形態において、第３のウォッシュコートが担体基材上にコーティングされ、次いで、第２のウォッシュコートが第３のウォッシュコートの上部（又は上）にコーティングされ、次いで、第１のウォッシュコートが第２のウォッシュコートの上部（又は上）にコーティングされる。他の実施形態において、第１のウォッシュコートが担体基材上にコーティングされ、次いで、第２のウォッシュコートが第１のウォッシュコートの上部（又は上）にコーティングされ、次いで、第３のウォッシュコートが第２のウォッシュコートの上部（又は上）にコーティングされる。さらなる実施形態において、一方のウォッシュコートが上流であり、他方のウォッシュコートが下流であるように、ウォッシュコートは担体基材上にコーティングされる。例えば、１以上の実施形態において、第３のウォッシュコートが担体上にコーティングされ、次いで、第２（入口）及び第１（出口）のウォッシュコートが第３のウォッシュコートの上（上部）にコーティングされる。他の実施形態において、第２のウォッシュコートが担体上にコーティングされ、次いで、第１（入口）及び第３（出口）のウォッシュコートが第２のウォッシュコートの上（上部）にコーティングされる。さらなる実施形態において、第１（入口）及び第３（出口）のウォッシュコートが担体上にコーティングされ、次いで、第２のウォッシュコートが第１及び第３のウォッシュコートの上（上部）にコーティングされる。さらなる実施形態において、第２（入口）及び第３（出口）のウォッシュコートが担体上にコーティングされ、次いで、第１のウォッシュコートが第２及び第３のウォッシュコートの上（上部）にコーティングされる。層状構造及びゾーン構造のいずれかの３種類のウォッシュコート層／成分の全配置が可能であることは、当業者なら理解するであろう。
【００８８】
本明細書で使用する用語「上流」及び「下流」は、エンジンが上流の位置にあり、排気管並びにフィルター及び触媒などの任意の汚染除去物品がエンジンの下流に存在する場合、エンジンから排気管に向かうエンジン排ガス流の流れに応じた相対的な方向を指す。
【００８９】
本明細書で使用する用語「流」は、固体又は液体の粒子状物質を含有し得る流動ガスの任意の組み合わせを広く指す。用語「ガス流」又は「排気流」は、液滴、及び固体粒子などの混入した非ガス成分を含有し得る希薄燃焼エンジンの排ガスなどのガス状成分の流れを意味する。希薄燃焼エンジンの排ガス流は、典型的には、燃焼生成物、不完全燃焼生成物、窒素酸化物、可燃性及び／又は炭素質粒子状物質（すす）、並びに未反応酸素及び窒素をさらに含む。
【００９０】
１以上の実施形態によると、第２のウォッシュコートは担体基材の入口端上にコーティングされ、第３のウォッシュコートは担体基材の出口端上にコーティングされ、第１のウォッシュコートは、第２及び第３のウォッシュコートの上部（上）にコーティングされる。かかる実施形態において、白金は、ＮＯ酸化を高めるために上部のウォッシュコート層中に濃縮されることが理解される。
【００９１】
担体基材
本明細書で使用する用語「担体」及び「基材」は、耐火性金属酸化物支持体が、典型的には、その上に触媒種を有する複数の支持体を含有するウォッシュコートの形態で配置されるモノリシック材料を指す。１以上の実施形態によると、基材は、典型的には、ＤＯＣ触媒を調製するために使用される材料のいずれかであり得、金属又はセラミックハニカム構造体を含む。流路がそれを通る流体の流れに対して開いているように、基材の入口面又は出口面からそれを通って延びる微細な平行ガス流路を複数有する種類のモノリシック基材などの任意の適切な基材を用いてもよい。本質的に、流体入口から流体出口への直線路である流路は、その流路を通って流れるガスが触媒材料と接触するように、触媒材料が「ウォッシュコート」としてコーティングされる壁によって画定される。ウォッシュコートを、液体媒体中の支持体の指定された固形分（例えば、３０〜５０重量％）を含有するスラリーを調製することによって形成した後、担体基材上にコーティングして、乾燥させると、ウォッシュコート層が得られる。
【００９２】
モノリシック基材の流路は、台形、長方形、正方形、正弦波、六角形、楕円形、円形などの任意の適切な断面形状及びサイズのものであり得る薄壁チャネルである。かかる構造は、断面の１平方インチ当たり約６０〜約６００以上のガス入口開口部（すなわち、「セル」）を含有してよい。
【００９３】
セラミック基材は、任意の適切な耐火性材料、例えば、コージェライト、コージェライト−αアルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニアムライト、リシア輝石、アルミナ−シリカマグネシア、ジルコンシリケート、シリマナイト、マグネシウムシリケート、ジルコン、ペタライト、α−アルミナ、及びアルミノケイ酸塩から作られ得る。
【００９４】
１以上の実施形態による層状酸化触媒複合材料に有用な基材は、本質的に金属であってもよく、１以上の金属又は金属合金で構成されてもよい。金属基材は、波形シート又はモノリス形態など様々な形状で使用されてよい。適切な金属支持体は、チタン及びステンレス鋼などの耐熱性金属並びに金属合金だけでなく、鉄が実質成分又は主要成分である他の合金を含む。
【００９５】
触媒複合材料の調製
１以上の実施形態による酸化触媒複合材料は、単層又は複数層で形成されてよい。場合により、触媒材料の１種類のスラリーを調製し、このスラリーを使用して、基材上に複数の層を形成することが適切であり得る。触媒複合材料は、公知の方法、例えば、初期湿潤により調製することができる。代表的な方法を以下に記載する。
【００９６】
触媒複合材料は、モノリス基材上の層の中に調製することができる。特定のウォッシュコートの第１の層については、ガンマアルミナなどの高表面積の耐火性金属酸化物の微細に分割された粒子を、適切なビヒクル、例えば、水でスラリー化する。次いで、この基材をかかるスラリー中に１回以上浸漬するか、又は金属酸化物の所望の添加量が基材上に堆積されるように、このスラリーを基材上にコーティングしてよい。貴金属（例えば、パラジウム、白金、ロジウム、及び／又はそれらの組み合わせ）と、安定剤及び／又は促進剤などの成分を組み込むために、かかる成分を、水溶性もしくは水分散性の化合物又は複合体の混合物として基材コーティングの前にこのスラリー中に組み込んでもよい。その後、コーティングされた基材は、例えば、約１０分〜約４時間、４００〜６００℃で加熱して焼成する。白金及び／又はパラジウムが望まれる場合には、白金及びパラジウム成分は、耐火性金属酸化物支持体、例えば、活性化アルミナ上での成分の分散を達成するために、化合物又は錯体の形態で使用される。本明細書で使用する用語「白金成分」及び「パラジウム成分」は、その焼成又は使用時に分解するか、又は触媒活性形態、通常は、金属もしくは金属酸化物に別の方法で変換される任意の化合物又は錯体などを指す。一般的に、貴金属の可溶性化合物又は錯体の水溶液が使用される。適切な化合物の非限定的な例としては、硝酸パラジウム、硝酸テトラアンミンパラジウム、塩化白金、酢酸テトラアンミン白金、及び硝酸白金が挙げられる。焼成工程中、又は少なくとも複合材料の使用の初期段階中に、かかる化合物は、金属又はその化合物の触媒活性形態に変換される。
【００９７】
層状触媒複合材料の任意の層を調製する適切な方法は、所望の貴金属化合物（例えば、白金化合物及び／又はパラジウム化合物）と、細かく分割された、高表面積の耐火性金属酸化物支持体、例えば、ガンマアルミナなどの少なくとも１種類の支持体の溶液の混合物を調製し、実質的に溶液の全てを吸収させるために十分に乾燥させて、湿った固体を形成し、後に水と組み合わせて、コーティング可能なスラリーを形成するというものである。１以上の実施形態において、このスラリーは酸性で、例えば、ｐＨは約２〜約７未満である。このスラリーのｐＨは、十分な量の無機酸又は有機酸をこのスラリーに添加することによって低下させてよい。酸と原料の適合性を考慮した場合に、両方の組み合わせを使用することができる。無機酸としては、硝酸が挙げられるが、これに限定されない。有機酸としては、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタミン酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、酒石酸、及びクエン酸などが挙げられるが、これらに限定されない。その後、必要に応じて、水溶性もしく水分散性の化合物及び／又は安定剤、例えば、酢酸バリウム、並びにプロモーター、例えば、硝酸ランタンをこのスラリーに添加してよい。
【００９８】
１以上の実施形態において、このスラリーは、実質的に全ての固体の粒径が１８ミクロン未満になるように粉砕される。粉砕は、ボールミル又は他の類似の装置で達成することができ、スラリーの固形分は、例えば、約２０〜６０重量％又は３０〜４０重量％であってよい。
【００９９】
基材上への第１の層の堆積について説明したのと同様に、追加の層、すなわち、第２の層を調製し、第１層上に堆積させてよい。
【０１００】
１以上の実施形態による触媒複合材料は、図１及び図２を参照することによってより容易に理解され得る。図１及び図２は、１以上の実施形態による耐火基材部材２を示す。図１を参照すると、耐火基材部材２は、円筒状の外表面４、上流側端面６及び端面６と同一である下流側端面８を有する円筒状である。基材部材２は、その中に形成される複数の微細な平行ガス流路１０を有する。図２に見られるように、流路１０は、壁１２によって形成され、基材２を通って上流側端面６から下流側端面８に延び、流路１０は、流体の流れ、例えば、ガス流がそのガス流路１０を経て基材２を通って長手方向に流れるのを可能にするために妨げられていない。より簡単に図２に示されているように、壁１２は、ガス流路１０が実質的に正多角形、図示した実施形態においては実質的に正方形であるが、米国特許第４，３３５，０２３号に従って丸い角を有するように寸法が測られ、構成されている。第１のウォッシュコート１４は、基材部材の壁１２上に接着されるか、又はコーティングされる。図２に示すように、第２のウォッシュコート１６は、第１のウォッシュコート１４上にコーティングされる。１以上の実施形態において、第３のウォッシュコート（図示せず）は、第２のウォッシュコート１６の上部に適用することができる。
【０１０１】
図２に示すように、基材部材２は、ガス流路１０によって提供される空隙を含み、かつそれらの流路１０の断面積及び流路を画定する壁１２の厚さは、基材部材の種類によって変化する。同様に、かかる基材に適用されるウォッシュコートの重量は、場合によって異なる。その結果、ウォッシュコート又は触媒金属成分又は組成物の他の成分の量を記載する際には、触媒基材の単位体積当たりの成分の重量単位を使用するのが便利である。したがって、本明細書で使用する立方インチ当たりのグラム（「ｇ／ｉｎ３」）の単位と立方フィート当たりのグラム（「ｇ／ｆｔ３」）の単位は、基材部材の空隙の体積を含む、基材部材の体積当たりの成分の重量を意味する。
【０１０２】
別の実施形態において、ウォッシュコート層は、ウォッシュコートが基材上にコーティングされた単層を形成するようにコーティングされてよい。場合によって、ウォッシュコート層は、第２のウォッシュコートが基材の上流（入口）端にあり、第３のウォッシュコートが基材の下流（出口）端にあるようにコーティングされたゾーンであってよく、次いで、第１のウォッシュコートは、第２及び第３のウォッシュコートの上部にコーティングすることができる。
【０１０３】
かかるゾーンコーティングの実施形態は、図３を参照してより容易に理解され得る。図３は、ディーゼルエンジンからの排ガス排出物の削減のためのゾーン型酸化触媒複合材料２０の実施形態を示す。長さ２４及び入口すなわち上流端部３４並びに出口すなわち下流端部３２を有する基材２２、例えば、ハニカムモノリスは、３つの別々にコーティングされたウォッシュコートゾーンを含有する。第１のウォッシュコートゾーン２６は、基材２２の上流すなわち入口端部３４に隣接して位置する。第２のウォッシュコートゾーン２８は、出口すなわち下流端部３２に隣接して位置する。第３のウォッシュコートゾーン３０は、第１の２６及び第２の２８のウォッシュコートゾーンの上部に位置している。
【０１０４】
図４Ａ〜４Ｇは、該酸化触媒複合材料が本発明の１以上の実施形態に従ってコーティングされている、ディーゼルエンジンからの排ガス排出物の削減のためのゾーン型酸化触媒複合材料２０の実施形態を示す。第１のウォッシュコートは、ゼオライト、Ｐｔ、及び、第１の耐火性のＭｎ含有金属酸化物支持体を含む。第２のウォッシュコートは、第２の耐火性金属酸化物支持体、Ｐｔ：Ｐｄ比が約１０：１〜１：１０の範囲の白金（Ｐｔ）成分及びパラジウム（Ｐｄ）成分を含む。第３のウォッシュコートは、パラジウム及び希土類酸化物成分を含む。
【０１０５】
図４Ａを参照すると、第３のウォッシュコートが担体基材上にコーティングされ、次いで、第２のウォッシュコートが第３のウォッシュコートの上部（又は上）にコーティングされ、次いで、第１のウォッシュコートが第２のウォッシュコートの上部（又は上）にコーティングされる。図４Ｂを参照すると、他の実施形態において、第１のウォッシュコートが担体基材上にコーティングされ、次いで、第２のウォッシュコートが第２のウォッシュコートの上部（又は上）にコーティングされ、次いで、第３のウォッシュコートが第２のウォッシュコートの上部（又は上）にコーティングされる。
【０１０６】
さらなる実施形態において、一方のウォッシュコートが上流であり、他方のウォッシュコートが下流であるように、ウォッシュコートは担体基材上にコーティングされる。図４Ｃを参照すると、例えば、第３のウォッシュコートが担体上にコーティングされ、次いで、第２及び第１のウォッシュコートが第３のウォッシュコートの上（上部）にコーティングされる。図４Ｄを参照すると、第２のウォッシュコートが担体上にコーティングされ、次いで、第１及び第３のウォッシュコートが第２のウォッシュコートの上（上部）にコーティングされる。図４Ｅを参照すると、さらなる実施形態において、第１及び第３のウォッシュコートが担体上にコーティングされ、次いで、第２のウォッシュコートが第１及び第３のウォッシュコートの上（上部）にコーティングされる。図４Ｆを参照すると、さらなる実施形態において、第１及び第２のウォッシュコートが担体上にコーティングされ、次いで、第３のウォッシュコートが第１及び第２のウォッシュコートの上（上部）にコーティングされる。図４Ｇを参照すると、第２及び第３のウォッシュコートが担体上にコーティングされ、次いで、第１のウォッシュコートが第２及び第３のウォッシュコートの上（上部）にコーティングされる。層状構造及びゾーン構造のいずれかにおける３種類のウォッシュコート層／成分の全配置が可能であることは、当業者なら理解するであろう。
【０１０７】
酸化触媒複合材料は、ディーゼル排ガス排出物の処理のために１以上の追加の成分を含む統合された排気物処理システムで使用することができる。したがって、本発明の第２の態様のさらなる実施形態は、ディーゼルエンジンからガス排気流を処理するためのシステムを対象とする。該システムは、本発明の層状酸化触媒複合材料、排気マニホールドを介してディーゼルエンジンと流体連通する排気管、層状酸化触媒複合材料と流体連通する以下のもののうちの１以上：触媒すすフィルター（ＣＳＦ）、選択触媒還元（ＳＣＲ）物品、ＮＯｘの吸蔵及び還元（ＮＳＲ）触媒物品を含む。
【０１０８】
１以上の実施形態による酸化触媒複合材料の使用を介して排ガスを処理することに加えて、粒子状物質を除去するためにすすフィルターを使用してよい。すすフィルターは、該酸化触媒複合材料の上流又は下流に配置することができるが、典型的には、すすフィルターは、該酸化触媒複合材料の下流に配置される。１以上の実施形態において、すすフィルターは、触媒すすフィルター（ＣＳＦ）である。ＣＳＦは、捕集されたすすを燃焼し、かつ／又は排ガス流を酸化するための１種以上の触媒を含有するウォッシュコート層でコーティングされた基材を含んでよい。一般的に、すす燃焼触媒は、すすの燃焼のための任意の既知の触媒であり得る。例えば、ＣＳＦは、未燃炭化水素及びある程度の粒子状物質の燃焼のために、１以上の高表面積の耐火性酸化物（例えば、酸化アルミニウム又はセリア−ジルコニア）でコーティングすることができる。すす燃焼触媒は、１以上の貴金属（ＰＭ）触媒（白金、パラジウム、及び／又はロジウム）を含有する酸化触媒であり得る。
【０１０９】
代表的な排気物処理システムは、本発明の１以上の実施形態による、排気物処理システムの概略図を示す図５〜７を参照することによってより容易に理解され得る。１以上の実施形態において、該システムは、排気マニホールドを介してディーゼルエンジンと流体連通する排気管；基材がフロースルー基材又は壁流基材である１以上の実施形態による酸化触媒複合材料、並びに必要に応じて、該酸化触媒複合材料の下流に位置する触媒すすフィルター及びＳＣＲ触媒を含む。図５を参照すると、特定の実施形態において、ＳＣＲ触媒２７は酸化触媒２３のすぐ下流に配置され、酸化触媒とＳＣＲ触媒との間に触媒材料は介在しない。特定の実施形態において、任意の触媒すすフィルター（ＣＳＦ）３３は、ＳＣＲ触媒２７の下流に配置される。
【０１１０】
一般的に、例えば、ハニカム壁流フィルター、巻き付けるか又はパックされた繊維フィルター、オープンセル発泡体、焼結金属フィルターなどを含む任意の公知のフィルター基材を使用することができ、典型的には、壁流フィルターが使用される。ＣＳＦ組成物を担持するのに有用な壁流基材は、基材の縦軸に沿って延びる微細で、実質的に平行なガス流路を複数有している。典型的には、各流路は基材本体の一方の端部で遮断され、代替流路は反対側の端面で遮断されている。はるかに少ない量が使用されてもよいが、かかるモノリス担体は、断面の１平方インチ当たり最大約７００又はそれ以上の流路（又は「セル」）を含有してよい。例えば、担体は、１平方インチ当たり約７〜６００個、より一般的には、約１００〜４００個のセル（「ｃｐｓｉ」）を有してよい。それらのセルは、長方形、正方形、円形、楕円形、三角形、六角形、又は他の多角形である断面を有することができる。壁流基材は、典型的には、０．００２〜０．１インチの壁厚を有する。
【０１１１】
典型的な壁流フィルター基材は、コージェライト、ａ−アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、リシア輝石、アルミナ−シリカ−マグネシアもしくはケイ酸ジルコニウムなどのセラミック様材料、又は多孔性の、耐火性金属で構成されている。壁流基材は、セラミック繊維複合材料から形成されてもよい。
【０１１２】
他の実施形態において、代表的な排気物処理システムは、排気物処理システム３０の概略図を示す図６を参照することによってより容易に理解され得る。図６を参照すると、ガス状汚染物質（例えば、未燃焼炭化水素、一酸化炭素及びＮＯｘ）を含む排ガス流及び粒子状物質は、排気移送ライン４０を介してディーゼルエンジンなどの希薄燃焼エンジン３２から、本発明の１以上の実施形態による酸化触媒複合材料の形態であるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）３４に運ばれる。ＤＯＣ３４において、未燃焼ガス状及び揮発性炭化水素（すなわち、ＶＯＦ）並びに一酸化炭素が、主に燃焼して、二酸化炭素及び水を形成する。さらに、ＮＯｘ成分のうちのある割合のＮＯは、ＤＯＣにおいてＮＯ２に酸化され得る。次に、排気流は、排ガス流内に存在する粒子状物質を捕集する触媒すすフィルター（ＣＳＦ）３６に排気ライン４２を介して運ばれる。ＣＳＦ３６は、必要に応じて、受動再生のために触媒される。粒子状物質の除去後、ＣＳＦ３６を介して、排ガス流は、排気ライン４４を介して運ばれる。アンモニア前駆体（例えば、水性尿素）が、ライン４６を介して排気ライン４４に注入される。添加されるアンモニアと共に排ガス流は、ＮＯｘの処理及び／又は変換のために、ライン４４を介して下流の選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分３８へ運ばれる。
【０１１３】
別の例示的な排気物処理システムを、排気物処理システム５０の概略図を示す図７に示す。図７を参照すると、ガス状汚染物質を含む排ガス流（例えば、未燃焼炭化水素、一酸化炭素及びＮＯｘ）並びに粒子状物質は、排気ライン６０を介してディーゼルエンジンなどの希薄燃焼エンジン５２から、本発明の実施形態による酸化触媒複合材料の形態にあるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）５４に運ばれる。ＤＯＣ５４において、未燃焼ガス状及び揮発性炭化水素（すなわち、ＶＯＦ）及び一酸化炭素が、主に燃焼し、二酸化炭素及び水を形成する。さらに、ＮＯｘ成分のうちのある割合のＮＯは、ＤＯＣにおいてＮＯ２に酸化され得る。次に、排気流は、排気ライン６２を介して運ばれる。アンモニア前駆体（例えば、水性尿素）は、ライン６６を介して排気ライン６２に注入される。添加されるアンモニアと共に排ガス流は、排気ライン６２を介して触媒すすフィルター（ＳＣＲｏＦ）５６内に担持される選択的触媒還元成分に運ばれ、排ガス流内に存在する粒子状物質を捕集し、ＮＯｘを処理し、かつ／又は変換する。必要に応じて、ＮＯｘのさらなる処理及び／又は変換のために、排ガス流は、ライン６４を介して下流の選択的触媒還元（ＳＣＲ）成分５８に運ばれてもよい。
【０１１４】
これらの実施形態において、排気物処理システムでの使用に適するＳＣＲ触媒成分は、６００℃未満の温度でＮＯｘ成分の還元を効率的に触媒することができ、その結果、適切なＮＯｘレベルは、典型的には、より低い排気温度と関連する低負荷の条件下でさえ処理することができる。具体的には、触媒物品は、該システムに添加される還元剤の量に依存して、ＮＯｘ成分の少なくとも５０％をＮ２に変換することができる。本組成物の別の望ましい属性は、過剰のＮＨ３とＯ２の反応を触媒して、Ｎ２及びＨ２Ｏにする能力を所有していることであり、その結果、ＮＨ３は大気中に放出されない。排気物処理システムに使用される有用なＳＣＲ触媒組成物は、６５０℃を超える温度に対する熱抵抗性も有するべきである。かかる高温は、上流の触媒すすフィルターの再生中に生じ得る。
【０１１５】
適切なＳＣＲ触媒組成物は、例えば、米国特許第４，９６１，９１７号（’９１７特許）及び同第５，５１６，４９７号に記載されており、それらの両方は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。’９１７特許に開示されている組成物は、プロモーターとゼオライトの総重量の約０．１〜３０重量％、具体的には、約１〜５重量％の量でゼオライト中に存在する鉄及び銅プロモーターのうちの１つ又は両方を含む。ＮＨ３でのＮＯｘのＮ２への還元を触媒する能力に加えて、開示される組成物は、特にプロモーター濃度が高い組成物については、Ｏ２での過剰なＮＨ３の酸化も促進することができる。本発明の１以上の実施形態に従って使用され得る他の特定のＳＣＲ組成物は、８環細孔分子篩、例えば、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、及びＳＡＶからなる群から選択される構造型を有するものを含む。特定の実施形態において、８環細孔分子篩は、ＣＨＡ構造を有し、ゼオライトである。ＣＨＡゼオライトは銅を含んでよい。代表的なＣＨＡゼオライトは、アルミナに対するシリカ比（ＳＡＲ）が約１５を超え、銅含有量は約０．２重量％を超える。より具体的な実施形態において、アルミナに対するシリカのモル比は、約１５〜約２５６であり、銅含有量は約０．２重量％〜約５重量％である。ＳＣＲに有用な他の組成物は、ＣＨＡ結晶構造を有する非ゼオライト分子篩を含む。例えば、ＳＡＰＯ−３４、ＳＡＰＯ−４４及びＳＡＰＯ−１８などのシリコアルミノフォスフェートを、１以上の実施形態に従って使用してよい。他の有用なＳＣＲ触媒は、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３及びＴｉＯ２のうちの１以上を含む混合酸化物を含むことができる。
【０１１６】
該システムは、ＮＯｘ貯蔵及び放出（ＮＳＲ）触媒物品をさらに含んでよい。特定の実施形態において、ＳＣＲもしくはＮＳＲ触媒物品の一方又は他方が、該システムに含まれる。
【０１１７】
本発明の第３の態様は、一酸化炭素、炭化水素、及びＮＯｘを含むディーゼル排ガス流を処理する方法を対象とする。１以上の実施形態において、本方法は、本発明の酸化触媒複合材料と排ガス流を接触させることを含む。
【０１１８】
本発明の実施形態を、以下の実施例を参照してこれから説明する。本発明のいくつかの代表的な実施形態を説明する前に、本発明は、以下の説明に記載の構成又は方法のステップの詳細に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態及び様々な方法で実施又は実行することが可能である。
【実施例】
【０１１９】
実施例１：粉末試験
【０１２０】
２種類の成分を含む触媒を調製した：（１）Ｍｎ含有支持体上のＰｔ；及び（２）Ｃｅ含有支持体上のＰｄ。このＰｔ及びＰｄを、固定により、それぞれに最適な異なる担体上で分離した。熱焼成で固定させた。
【０１２１】
触媒を調製するために、硝酸パラジウム溶液を高表面積の酸化酸化セリウム支持体材料に添加した。次いで、別々に、Ｐｔ−アミン溶液を５重量％のＭｎ含有酸化アルミナ支持体材料に添加した。個々の含浸粉末を１２０℃で乾燥させ、空気中で１時間、５００℃で焼成した。固体を粉砕し、篩にかけ、２５０〜５００μｍの粒径を得た。触媒を、空気中で、１０％Ｈ２Ｏ中、２０時間、８００℃で熟成させた。
【０１２２】
試料Ａ
試料Ａの触媒は、単一粉末混合物を含む。この粉末混合物は、５％アルミナマンガン上に担持された４％Ｐｔ及びバルクセリア上に担持された４％Ｐｄを含む。
【０１２３】
試料Ｂ
試料Ｂの触媒は２つの粉末層を含む。底層はバルクセリア上に担持された４％Ｐｄの物理的ブレンドを含み、上層は５％アルミナマンガン上に担持された４％Ｐｔを含む。
【０１２４】
試料Ｃ
試料Ｃの触媒は、層状の非セリア対照試料である。底層は、アルミナ上に担持された４％Ｐｄを含み、上層は５％アルミナマンガン上に担持された４％Ｐｔを含む。
【０１２５】
試験：試料２００ｍｇ（Ｐｄ／担体１００ｍｇ及びＰｔ／担体１００ｍｇ）を、（コランダムを有する）１ｍＬの試料容積に希釈した。全試料を、空気中、１０％Ｈ２Ｏ中、２０時間、８００℃で熟成させた。測定時間：３分の平衡時間と３０秒のサンプリング時間。温度（℃）：４８ｘＨＴ（４８−セル）リグ中で１２５、１３５、１５０、１６５、１８０、１９５、２１０、２２５、２５０、３００、３５０℃；ＧＨＳＶ：４５０００ｈ−１；供給組成：７００ｐｐｍのＣＯ、８０ｐｐｍ−Ｃ１  プロピレン、３４０ｐｐｍ−Ｃ１  デカン／トルエン（２／１）、７０ｐｐｍ  ＮＯ、１０％Ｏ２、１０％ＣＯ２、５％Ｈ２Ｏ。各触媒について２つの実験を行い、第１の実験はデグリーニングについて調べるためであり、第２の実験のデータは触媒のランク付けのために使用した。
【０１２６】
表１は、ＣＯライトオフ、ＨＣライトオフ、及び本触媒についてのＮＯ２収率を示す。
【０１２７】
【表１】
0006618911.tif 000002
【０１２８】
表１は、各ＰＧＭに最適な担体を使用した場合の全体的な性能におけるＰｔ及びＰｄの物理的分離の正の影響を示す。対照と比較して、ＣＯ変換を改善するＰｔ層とＰｄ層の間に相乗効果がある。両方の成分の最高の機能を、構造化した層設計に十分に利用する（物理的ブレンドでは、ＮＯ２収率及びＨＣ活性についてあまり利点が観察されない）。成分の分離を伴う最適な層設計により、ＣＯ及びＨＣ酸化の温度は低く、ＮＯ２形成は高くなる。
【０１２９】
実施例２：コアコーティングモノリス上の層構造における３種類の成分の組み合わせ
【０１３０】
３種類の成分を含む触媒を調製した：（１）Ｍｎ含有支持体上のＰｔ；（２）Ｃｅ含有支持体上のＰｄ；及び（３）アルミナ支持体上のＰｔ／Ｐｄ。
【０１３１】
この触媒は、３つのウォッシュコート層：セリア上のＰｄのボトムコート、アルミナ上のＰｔ／Ｐｄのミドルコート、及び５％アルミナマンガン上のＰｔのトップコートを含む。
【０１３２】
触媒を調製するために：
ボトムウォッシュコート：硝酸Ｐｄをバルクセリアに含浸させた後、１時間５００Ｃで焼成した。Ｐｄ／セリアをアルミナと混合した後、脱イオン水で希釈した。スラリーを粉砕し、１５μｍの粒径及び４２％の固形分を得た。触媒層を０．６ｇ／ｉｎ３でモノリス上に、５．９ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加によりコーティングした。
【０１３３】
ミドルウォッシュコート：硝酸Ｐｄを５％ＳｉＯ２／アルミナの支持体上に含浸させた。Ｐｔ−アミン溶液を添加した後、混合した。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４．５に調整した。スラリーを粉砕し、８μｍの粒径及び３９％の固形分を得た。ミドル触媒層を、１．６ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート添加、２２．５ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加及び５．６ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加によりボトムコートの上部にコーティングした。
【０１３４】
トップウォッシュコート：硝酸Ｐｄを５％アルミナマンガンの支持体上で含浸させた。Ｐｔ−アミン溶液を滴加した後、混合した。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４．３に調整した。スラリーを粉砕し、１８μｍの粒径を得た。次いで、ゼオライトを添加した後、混合した。固形分は３４％であった。トップ触媒層を、０．９ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート添加、１５．０ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加及び１．０ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加によりミドルコートの上部にコーティングした。
【０１３５】
実施例３：コアコーティングモノリス上のゾーン構造における３種類の成分の組み合わせ
【０１３６】
３種類の成分を含む触媒を調製した：（１）Ｍｎ含有支持体上のＰｔ；（２）Ｃｅ含有支持体上のＰｄ；及び（３）アルミナ支持体上のＰｔ／Ｐｄ。
【０１３７】
この触媒は、ゾーン構成：リアゾーンとしてセリア上のＰｄのボトムコート、及びフロントゾーンとしてのアルミナ上のＰｔ／Ｐｄ、並びにモノリス全体にわたって５％アルミナマンガン上のＰｔのトップコートの中に存在する。
【０１３８】
触媒を調製するために：
入口ボトムウォッシュコート：硝酸ＰｄをＳｉＯ２／アルミナ上で含浸させた後、脱イオン水で希釈した。スラリーを十分に混合した。Ｐｔ−アミン溶液をこのスラリーに滴加した後、混合した。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４に調整した。このスラリーを粉砕し、１７μｍの粒径及び３４％の固形分を得た。この触媒を、１．７ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート添加、５６．３ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加及び１８．８ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加によりモノリスの入口１インチゾーン上にコーティングした。
【０１３９】
出口ボトムウォッシュコート：硝酸Ｐｄをバルクセリア上で含浸させた後、１時間５００℃で焼成した。Ｐｄ／セリアをアルミナと混合した後、脱イオン水で希釈した。スラリーを粉砕し、１３μｍの粒径及び４２％の固形分を得た。この触媒を、１．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート添加及び９．４ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加によりモノリスの出口２インチゾーン上にコーティングした。
【０１４０】
トップウォッシュコート：アミンを５％アルミナマンガンの支持体上に含浸させた後、脱イオン水で希釈し、混合した。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４．６に調整した。スラリーを粉砕し、１９μｍの粒径を得た。次いで、ゼオライトを添加した後、混合した。固形分を３５％に調整した。トップ触媒層を、１．０ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート添加及び１８．８ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加により、入口及び出口ゾーンの両方の上部にコーティングした。
【０１４１】
実施例４：コアコーティングモノリス上のゾーン構造における３種類の成分の組み合わせ
【０１４２】
３種類の成分を含む触媒を調製した：（１）Ｍｎ含有支持体上のＰｔ；（２）Ｃｅ含有支持体上のＰｄ；及び（３）アルミナ支持体上のＰｔ／Ｐｄ。
【０１４３】
この触媒は、ゾーン構成：リアゾーンとしてセリア上のＰｄのボトムコート、及びフロントゾーンとしてのアルミナ上のＰｔ／Ｐｄ、並びにモノリス全体にわたって５％アルミナマンガン上のＰｔのトップコートの中に存在する。
【０１４４】
触媒を調製するために：
入口ボトムウォッシュコート：硝酸ＰｄをＳｉＯ２／アルミナ上で含浸させた後、脱イオン水で希釈した。スラリーを十分に混合した。Ｐｔ−アミン溶液をこのスラリーに滴加した後、混合した。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４に調整した。次いで、このスラリーを粉砕し、２０μｍの粒径及び３４％の固形分を得た。この触媒を、１．７ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート添加、４５．０ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加及び１５．０ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加によりモノリスの入口１インチゾーン上にコーティングした。
【０１４５】
出口ウォッシュコート：硝酸Ｐｄをバルクセリア上に含浸させた後、１時間５００℃で焼成した。Ｐｄ／セリアをアルミナと混合した後、脱イオン水で希釈した。スラリーを粉砕し、１６μｍの粒径及び３８％の固形分を得た。
【０１４６】
この触媒を、１．４ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート添加及び３７．５ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加によりモノリスの出口２インチゾーン上にコーティングした。
【０１４７】
トップウォッシュコート：Ｐｔ−アミンを５％アルミナマンガンの支持体上に含浸させた。湿式粉末を脱イオン水で希釈し、混合した。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４．６に調整した。スラリーを粉砕し、１９μｍの粒径を得た。次いで、ゼオライトを添加した後、混合した。固形分は３５％であった。トップ触媒層を、１．０ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート添加及び１５．０ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加により、入口及び出口ゾーンの両方の上部にコーティングした。
【０１４８】
表２はゾーン触媒の処方を示す。
【０１４９】
【表２】
0006618911.tif 000003
【０１５０】
参照物質Ａの調製
酸化触媒複合材料を、コージェライトハニカムモノリス基材上にＰｔ含有及び／又はＰｄ含有水性スラリーの２層をコーティングすることによって調製した。
【０１５１】
ボトムウォッシュコート：ボトムウォッシュコートを以下のように調製した：５％ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３を含む支持体材料に硝酸Ｐｄ溶液を含浸させ、十分に混合した。スラリーを脱イオン水で希釈した後、Ｐｔ−アミンを含浸させた。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４．７に調整した。このスラリーを粉砕し、脱イオン水の添加後に２１μｍの粒径が得られ、３８％の固形分を得た。このスラリーをハニカムモノリス上にコーティングした。コーティングしたモノリスを乾燥させた後、２〜４時間、４００〜５５０℃の範囲で焼成した。２１．９ｇ／ｆｔ３の総ＰＧＭ添加、９．４ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加、及び１２．５ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加に対して、ボトムコート用のウォッシュコート添加は約１．６ｇ／ｉｎ３であった。
【０１５２】
トップウォッシュコート：トップウォッシュコートを以下のように調製した：５％ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３を含む支持体材料にＰｔ−アミンを含浸させ、十分に混合した。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４．８に調整した。スラリーを粉砕し、１９．６μｍの粒径を得た。ゼオライトを添加し、このスラリーを十分に混合した。アルミナ結合剤を添加し、３０．７％の固形分を得た。このスラリーを、ボトムコートの上部のコーディエライト基材上にコーティングした。コーティングしたモノリスを乾燥させた後、２〜４時間、４００〜５５０℃の範囲で焼成した。２８．１ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加に対して、トップコート用のウォッシュコート添加は約１．２ｇ／ｉｎ３であった。
【０１５３】
試料試験
試験：
実施例２〜４の触媒を、２５時間、８００℃で、１０％Ｈ２Ｏ、Ｎ２中の１０％Ｏ２で熟成させ、ＮＥＤＣプロトコルを用いて一過性の実験室反応器条件下で試験した。
【０１５４】
表３はＣＯ変換及びＮＯ２形成の結果を示す。
【０１５５】
【表３】
0006618911.tif 000004
【０１５６】
表３に示すとおり、これらの３層の全ての組み合わせが、ＣＯ性能及びＮＯ２形成に優れている。
【０１５７】
実施例５：層構造中の３種類の成分の組み合わせ
【０１５８】
３種類の成分を含む触媒を調製した：（１）Ｍｎ含有支持体上のＰｔ；（２）Ｃｅ含有支持体上のＰｄ；及び（３）アルミナ支持体上のＰｔ／Ｐｄ。
【０１５９】
この触媒は、３つのウォッシュコート層：セリア上のＰｄのボトムコート、アルミナ上のＰｔ／Ｐｄのミドルコート、及び５％アルミナマンガン上のＰｔのトップコートを含む。
【０１６０】
触媒を調製するために：
ボトムウォッシュコート：硝酸Ｐｄをバルクセリア上に含浸させた後、１時間５００℃で焼成した。Ｐｄ／セリアをアルミナと混合した後、脱イオン水で希釈した。スラリーを粉砕し、１５μｍの粒径及び４２％の固形分を得た。触媒層を、１．６ｇ／ｉｎ３でモノリス上に、４４．５ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加によりコーティングした。
【０１６１】
ミドルウォッシュコート：硝酸Ｐｄを５重量％ＳｉＯ２／アルミナの支持体上に含浸させた。Ｐｔ−アミン溶液を滴加した後、混合した。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４．５に調整した。スラリーを粉砕し、８μｍの粒径及び３９％の固形分を得た。ミドル触媒層を、１．５ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート添加、５０．０ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加及び１２．５ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加によりボトムコートの上部にコーティングした。
【０１６２】
トップウォッシュコート：硝酸Ｐｄを５％アルミナマンガンの支持体上で含浸させた。Ｐｔ−アミン溶液を滴加した後、混合した。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４．３に調整した。スラリーを粉砕し、１８μｍの粒径を得た。次いで、ゼオライトを添加した後、混合した。固形分は３４％であった。トップ触媒層を、０．９ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート添加、４０．０ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加及び３．０ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加によりミドルコートの上部にコーティングした。
【０１６３】
参照物質Ｂの調製
酸化触媒複合材料を、コージェライトハニカムモノリス基材上にＰｔ含有及び／又はＰｄ含有水性スラリーの２層をコーティングすることによって調製した。
【０１６４】
ボトムウォッシュコート：ボトムウォッシュコートを以下のように調製した：５％ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３を含む支持体材料に硝酸Ｐｄ溶液を含浸させた。その後、スラリーを脱イオン水で希釈し、Ｐｔ−アミンを含浸させた。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４．７に調整した。このスラリーを粉砕し、２１μｍの粒径を得た。固形分は３８％であった。このスラリーをハニカムモノリス上にコーティングした。コーティングしたモノリスを乾燥させた後、２〜４時間、４００〜５５０℃の範囲で焼成した。６７．５ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加及び２７．０ｇ／ｆｔ３のＰｄ添加に対して、ボトムコート用のウォッシュコート添加は約１．６ｇ／ｉｎ３であった。
【０１６５】
トップウォッシュコート：トップウォッシュコートを以下のように調製した：５％ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３を含む支持体材料にＰｔ−アミンを含浸させ、十分に混合した。ｐＨを、ＨＮＯ３を用いてｐＨ４．８に調整した。スラリーを粉砕し、１９．６μｍの粒径を得た。ゼオライトを添加し、このスラリーを十分に混合した。アルミナ結合剤を添加し、３０．７％の固形分を得た。このスラリーを、ボトムコートの上部のコーディエライト基材上にコーティングした。コーティングしたモノリスを乾燥させた後、２〜４時間、４００〜５５０℃の範囲で焼成した。４０．０ｇ／ｆｔ３のＰｔ添加に対して、トップコート用のウォッシュコート添加は約１．２ｇ／ｉｎ３であった。
【０１６６】
実施例５及び参照物質Ｂの触媒を、フルサイズのモノリス（５．６６”×３．８２”、４００／４）上にコーティングし、１０％蒸気、Ｎ２中の１０％Ｏ２で、１６時間、８００℃でオーブン熟成させた。これらの試料を、ＮＥＤＣ試験プロトコルを用いて３Ｌのディーゼルエンジン上で評価した。
【０１６７】
ライトオフ評価では、各触媒を６気筒の３Ｌ軽負荷ディーゼルエンジンの排気ラインの下流に置いた。ライトオフ方法は、２つのセグメントを含む：（１）ＮＯ２／ＮＯｘ比の試験及び（２）ＣＯ及びＨＣライトオフ試験。セグメント（１）では、ＥＧＲを適用せず、それぞれ、排気流中６００、２００、及び５０ｐｐｍのＮＯｘ、ＣＯ、並びにＨＣ濃度を用いてエンジンを作動させた。標準条件下での加熱及びガス流量は、６℃／分及び１１５ｍ３／時であった。セグメント（２）では、ＥＧＲを適用し、定常状態のライトオフと２２．５℃／分の温度勾配を組み合わせた。温度勾配によるライトオフは、上昇前にＨＣの事前吸着（約０．５ｇ）を伴った。排気流中のＣＯ及びＨＣ濃度は、それぞれ１２００ｐｐｍ及び１５０ｐｐｍ（Ｃ３ベース）で一定であった。このセグメント中のガス流量は５０ｍ３／時であった。
【０１６８】
ライトオフ温度が低いほど、ガス活性は高いことが特徴づけられる。
【０１６９】
表４は、ＨＣ及びＣＯライトオフ、並びにＮＯ２／ＮＯｘ比の結果を示す。
【０１７０】
【表４】
0006618911.tif 000005
【０１７１】
表４に示すとおり、これらの３層の触媒は、ＨＣ及びＣＯライトオフ並びにＮＯ２／ＮＯｘ性能において参照物質より優れている。
【０１７２】
本明細書全体を通して、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１以上の実施形態」又は「１つの実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な箇所にある「１以上の実施形態において」、「特定の実施形態において」、「１つの実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）において」又は「１つの実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）において」などの語句の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１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てよい。
【０１７３】
本発明は、本明細書において特定の実施形態を参照して説明してきたが、それらの実施形態は本発明の原理及び用途の単なる例示であることを理解されたい。様々な変更及び変形が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本発明の方法及び装置に対して行うことができることは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内にある変更及び変形を含むことが意図される。
【図１】
0006618911.tif 000006
【図２】
0006618911.tif 000007
【図３】
0006618911.tif 000008
【図４Ａ】
0006618911.tif 000009
【図４Ｂ】
0006618911.tif 000010
【図４Ｃ】
0006618911.tif 000011
【図４Ｄ】
0006618911.tif 000012
【図４Ｅ】
0006618911.tif 000013
【図４Ｆ】
0006618911.tif 000014
【図４Ｇ】
0006618911.tif 000015
【図５】
0006618911.tif 000016
【図６】
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【図７】
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