(57)【要約】  本開示は、エンジンからの排気ガス流を処理するためのシステムであって、エンジンの下流に位置し、かつ炭化水素および一酸化炭素の酸化に適合したディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）と、ＤＯＣの下流に位置する、排気ガス流への還元剤の添加に適合した注入器と、５注入器の下流に位置する触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）と、ＣＳＦの下流に位置する、窒素酸化物の酸化に適合した選択的接触還元成分とを含む、システムを対象とする。ＣＳＦは、炭化水素を酸化させるように適合されており、炭化水素酸化：アンモニア酸化について高い選択性比（例えば、少なくとも０．６）を有する選択的酸化触媒組成物をフィルター上に含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気ガス流を処理するためのシステムであって、
前記エンジンの下流に位置し、かつ炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および一酸化窒素（ＮＯ）の酸化に適合したディーゼル酸化触媒と、
前記ディーゼル酸化触媒の下流に位置する、前記排気ガス流への還元剤の添加に適合した注入器と、
前記注入器の下流に位置し、かつ約４５０℃〜約５５０℃の温度で少なくとも０．６のＨＣ酸化：アンモニア酸化の選択性比によりＨＣを酸化させるように適合した選択的酸化触媒組成物をフィルター上に含む触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）と、
前記ＣＳＦの下流に位置する、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元に適合した第１のＳＣＲ材料を含む選択的接触還元（ＳＣＲ）構成要素と、を含み、
すべての構成要素が前記排気ガス流と流体連通している、システム。
【請求項２】
前記選択的酸化触媒組成物が、
卑金属酸化物成分、
希土類金属酸化物成分、
白金族金属（ＰＧＭ）成分、
またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記選択的酸化触媒組成物がパラジウム成分を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記選択的酸化触媒組成物が実質的に白金を含まない、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記選択的酸化触媒組成物がＰＧＭ成分を含み、前記ＰＧＭ成分が前記フィルター上に約０．１ｇ／ｆｔ３〜約１０ｇ／ｆｔ３の充填量を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記選択的酸化触媒組成物が、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｂｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｖ、Ｇｄ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、およびそれらの組み合わせの酸化物より選択される卑金属酸化物成分を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記卑金属酸化物成分が酸化銅を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記選択的酸化触媒組成物が、卑金属酸化物成分または希土類金属酸化物成分を含み、前記フィルター上の前記選択的酸化触媒組成物の充填量が、約０．０５ｇ／ｉｎ３〜約０．５ｇ／ｉｎ３である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記選択的酸化触媒組成物が、耐火性金属酸化物、酸素貯蔵成分、モレキュラーシーブ、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される担体材料上に含浸またはイオン交換された卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、ＰＧＭ成分、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記選択的酸化触媒組成物が、ゼオライト上に含浸またはイオン交換されたＰＧＭ成分を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記担体材料が、セリア、ジルコニア、イットリア、ランタナ、ネオジミア、プラセオジミア、またはそれらの組み合わせを含む酸素貯蔵成分である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記担体材料がセリア−ジルコニア複合材である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記セリア−ジルコニア複合材が少なくとも１０重量％のセリアを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記担体材料が、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタニア、およびそれらの組み合わせより選択される耐火性金属酸化物である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記選択的酸化触媒成分が、セリア上に含浸させられたパラジウム成分を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記選択的酸化触媒組成物が、セリア、ガドリニア、ランタナ、ネオジミア、プラセオジミア、サマリア、スカンジア、イッテルビア、イットリア、およびそれらの組み合わせより選択される希土類金属酸化物成分を含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記希土類金属酸化物成分がセリアを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記選択的酸化触媒組成物が、前記複合材の少なくとも約１０重量％の量のセリアを含むセリア−ジルコニア複合材を含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記選択的酸化触媒組成物が酸化銅およびセリアを含む、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記選択的酸化触媒組成物が前記フィルター上に約０．０５ｇ／ｉｎ３〜約０．５ｇ／ｉｎ３の充填量を有する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ＣＳＦが前記フィルター上に第２のＳＣＲ材料をさらに含む、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記選択的酸化触媒組成物および前記第２のＳＣＲ材料が混合される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記選択的酸化触媒組成物および前記第２のＳＣＲ材料が、軸方向に区分された構成で前記フィルターに配置されており、前記選択的酸化触媒組成物が、前記第２のＳＣＲ材料の上流または下流に配置されている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第２のＳＣＲ材料が前記フィルター上に約０．１ｇ／ｉｎ３〜約１ｇ／ｉｎ３の充填量を有する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第１のＳＣＲ材料が混合金属酸化物または金属促進モレキュラーシーブを含む、請求項１〜２４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第１および第２のＳＣＲ材料が、独立して、混合金属酸化物または金属促進モレキュラーシーブを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記金属促進モレキュラーシーブが、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｙ、Ｗ、およびそれらの組み合わせより選択される金属で促進される、請求項２５または２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記金属が、金属酸化物として計算して、前記金属促進モレキュラーシーブの重量を基準として、約０．１重量％〜約１０重量％の量で存在する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記金属促進モレキュラーシーブが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＶ、ＡＦＸ、ＡＶＬ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＡＢ、ＥＥＩ、ＥＲＩ、ＩＦＹ、ＩＲＮ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＡ、ＬＴＮ、ＭＥＲ、ＭＷＦ、ＮＰＴ、ＰＡＵ、ＲＨＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣおよびＵＦＩ、ならびにそれらの組み合わせより選択される構造タイプを有するゼオライトである、請求項２５〜２８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３０】
前記第２のＳＣＲ材料が、構造タイプＣＨＡを有する銅促進モレキュラーシーブを含む、請求項２５〜２８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記混合金属酸化物が、Ｆｅ２Ｏ３／ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ／ＴｉＯ２、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯｘ／ＴｉＯ２、ＣｕＯ／ＴｉＯ２、ＣｅＯ２／ＺｒＯ２、ＴｉＯ２／ＺｒＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＷＯ３／ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＳｉＯ２／ＴｉＯ２、およびそれらの混合物より選択される、請求項２５または２６に記載のシステム。
【請求項３２】
前記触媒化スートフィルターが前記注入器のすぐ下流に位置している、請求項１〜３１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３３】
前記ＳＣＲ構成要素の下流に位置する選択的接触還元触媒／アンモニア酸化触媒（ＳＣＲ／ＡＭＯｘ）構成要素をさらに含む、請求項１〜３２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３４】
前記エンジンがディーゼルエンジンである、請求項１〜３３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３５】
前記還元剤がアンモニアまたはアンモニア前駆体を含む、請求項１〜３４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３６】
前記還元剤が尿素を含む、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
フィルター上に選択的酸化触媒組成物を含む触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）であって、前記選択的酸化触媒組成物が、アンモニア酸化と比較してＨＣ酸化に対する選択性を有し、かつ前記選択的酸化触媒組成物が実質的に白金を含まない、触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）。
【請求項３８】
前記選択性が、約４５０℃〜約５５０℃の温度で少なくとも０．６の、アンモニア酸化率に対するＨＣ酸化率により定義される、請求項３７に記載のＣＳＦ。
【請求項３９】
前記選択的酸化触媒組成物が、
卑金属酸化物成分、
希土類金属酸化物成分、
白金族金属（ＰＧＭ）成分、
またはそれらの組み合わせを含む、請求項３７または３８に記載のＣＳＦ。
【請求項４０】
前記卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、ＰＧＭ成分、またはそれらの組み合わせが、耐火性金属酸化物、酸素貯蔵成分、モレキュラーシーブ、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される担体材料上に含浸またはイオン交換される、請求項３９記載のＣＳＦ。
【請求項４１】
前記選択的酸化触媒組成物がパラジウム成分を含む、請求項３７〜４０のいずれか１項に記載のＣＳＦ。
【請求項４２】
前記パラジウム成分がセリアまたはシリカ−アルミナ上に含浸させられる、請求項４１に記載のＣＳＦ。
【請求項４３】
前記選択的酸化触媒組成物がＰＧＭ成分を含み、前記ＰＧＭ成分が前記フィルター上に約０．１ｇ／ｆｔ３〜約１０ｇ／ｆｔ３の充填量を有する、請求項３７〜４２のいずれか１項に記載のＣＳＦ。
【請求項４４】
前記選択的酸化触媒組成物が前記フィルター上に約０．０５ｇ／ｉｎ３〜約０．５ｇ／ｉｎ３の充填量を有する、請求項３７〜４３のいずれか１項に記載のＣＳＦ。
【請求項４５】
排気ガス流中に存在するＨＣ、ＣＯおよびＮＯＸを低減させる方法であって、前記排気ガス流中のＨＣ、ＣＯおよびＮＯＸを低減させるのに十分な時間および温度で前記排気ガス流を、請求項１〜３６のいずれか１項に記載のシステムに通して送ることを含む、方法。
【請求項４６】
排気ガス流中に存在するＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘを低減させる方法であって、
前記排気ガス流を、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯの酸化に適合したディーゼル酸化触媒と接触させ、それにより、ＨＣおよびＣＯの水準が低下し、かつＮＯ２の水準が上昇した第１の流出物を形成することと、
還元剤を、前記ディーゼル酸化触媒から出る前記第１の流出物に注入して、第２の流出物を得ることと、
前記第２の流出物と、約４５０℃〜約５５０℃の温度で少なくとも０．６のＨＣ酸化：アンモニア酸化の選択性比によりＨＣを選択的に酸化させるように適合した選択的酸化触媒をフィルター上に含む触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）とを接触させ、ＨＣの水準がさらに低下した第３の流出物を形成することと、
前記第３の流出物と、ＮＯｘの還元に適合したＳＣＲ構成要素とを接触させ、それにより、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘの水準が低下した処理された排気ガス流を形成することと、を含む、方法。
【請求項４７】
前記処理された排気ガス流が、４５０℃で、前記排気ガス流に対して少なくとも３５％低減されたＨＣ含量を有する、請求項４５または４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記処理された排気ガス流が、５００℃で、前記排気ガス流に対して少なくとも５５％低減されたＨＣ含量を有する、請求項４５または４６に記載の方法。
【請求項４９】
前記処理された排気ガス流が、５５０℃で、前記排気ガス流に対して少なくとも７５％低減されたＨＣ含量を有する、請求項４５または４６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、触媒化スートフィルターおよびそのようなフィルターを含む排気ガス処理システムの分野、ならびにエンジン排気ガスの処理におけるそのようなフィルターおよびシステムを製造および使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気は、一酸化炭素（「ＣＯ」）、未燃炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（「ＮＯｘ」）などのガス状排出物を含むのみならず、いわゆる微粒子または微粒子状物質を構成する凝縮された相材料、すなわち液体および固体も含む不均一混合物である。ディーゼルエンジンの排出物処理システムは、世界中のさまざまな規制機関により設定された排出基準を満たすように、エンジン排気ガスのすべての成分を処理する必要がある。
【０００３】
これらのエンジン排気ガス成分を無害な成分に転化させるために使用される一般的な方法としては、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒、および触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）の使用が挙げられる。ディーゼル酸化触媒は、ディーゼルエンジン排気ガス流内に配置され、通常、白金族金属（ＰＧＭ）、卑金属、またはそれらの組み合わせを含む。これらの触媒は、ＣＯおよびＨＣ排出物を二酸化炭素および水にする転化を促進する。選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒は、ＮＯｘをＮ２に転化させるために使用され、一般的に、アンモニア還元剤を利用する卑金属を含む。アンモニア還元剤は、一般的に、水性尿素の形態にあり、ディーゼル酸化触媒および触媒化スートフィルターの下流でエンジン排気ガス流に注入される。水の蒸発および尿素の加水分解の後に、形成されたアンモニアは、ＳＣＲ触媒においてエンジン排気ガス流中のＮＯｘと反応して、Ｎ２を形成する。アンモニア還元剤は、一般的に、還元剤供給システムを介してＳＣＲ触媒に入る前に、エンジン排気ガス流に注入される。触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）は、エンジン排気ガスからすすまたは微粒子状物質を捕集する。それから、フィルターを再生させるために、蓄積した微粒子が高温で燃焼させられる。フィルターの壁に沿って堆積した触媒組成物は、蓄積した微粒子状物質の燃焼を促進することによるフィルターの能動的および受動的再生を補助する。これらの触媒組成物は、ディーゼル排気のＨＣおよび／またはＣＯなどのガス状排出物を無害な成分（例えば、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ）にする許容可能な転化を確実にするために、活性触媒成分としてＰＧＭ成分をしばしば含有する。
【０００４】
軽負荷および重負荷の用途の一般的なディーゼルエンジン排気ガス処理システムとしては、エンジン排気ガス流内でそれぞれ互いに下流に配置され、かつ尿素注入器が、ＣＳＦ触媒の下流に、ただしＳＣＲ触媒の上流に配置された、３個の個別ユニットの形態のＤＯＣ、ＣＳＦ、およびＳＣＲの使用を挙げることができる。そのようなシステムは、現在の排出規制を満たすのに効率的であるが、幾つかの乗り物の用途では、ＳＣＲ触媒の前に尿素注入器を設置するのに十分なスペースがない。この場合、尿素注入器は、ＣＳＦ触媒の前に配置される必要がある。従来のＣＳＦ触媒を通過する尿素（またはＮＨ３）は、ＮＨ３酸化を引き起こし、下流のＳＣＲ触媒の効果を失わせる。（酸化触媒なしで）被覆されていないフィルターを配置することにより、予定よりも早いＮＨ３酸化を回避することができる。しかしながら、これは、通常ＣＳＦ触媒において実施されるさらなる炭化水素酸化を処理するために、ＤＯＣ触媒体積の増加を必要とするであろう。また、触媒化されていないフィルターを使用すると、フィルターの再生中に、すすと燃料の燃焼の副産物として、高水準のＣＯおよびＨＣが放出される。したがって、ＮＨ３酸化を最小限に抑えながら炭化水素を酸化させることが可能なＣＳＦ触媒を開発する必要がある。そのようなＣＳＦ技術により、下流のＳＣＲ触媒の効率を維持しながら、同時にＤＯＣ体積を増加させることなく、尿素注入器をＣＳＦ触媒の前に配置することが可能になるだろう。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒、触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）、およびＣＳＦの上流に位置する還元剤注入器を含むエンジン排気ガス処理システムに関する。開示される排気ガス処理システムは、特に、限られたスペースしか利用できない乗り物の用途に適応するように設計されている。コンパクトではない乗り物の用途では、（下流のＳＣＲ触媒の活性に必要な、排気ガス流中に存在する還元剤であるアンモニアの酸化の回避のために）還元剤注入器が、一般的にＣＳＦの下流に位置している一方で、開示される排気ガス処理システムにおける還元剤注入器は、ＣＳＦの上流に配置されてスペースを節約し、エンジン処理システムの全体的な設置面積を小さくする。排気ガス流中に存在するアンモニアの酸化を防ぐために、開示されるＣＳＦは、アンモニアに対して炭化水素を選択的に酸化させるように設計された、フィルターに堆積した選択的酸化触媒組成物を含む。
【０００６】
本発明の一態様は、エンジンからの排気ガス流を処理するシステムであって、エンジンの下流に位置し、かつ炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および一酸化窒素（ＮＯ）の酸化に適合したディーゼル酸化触媒と、ディーゼル酸化触媒の下流に位置する、排気ガス流への還元剤の添加に適合した注入器と、注入器の下流に位置し、かつ約４５０℃〜約５５０℃の温度で少なくとも０．６のＨＣ酸化：アンモニア酸化の選択性比によりＨＣを酸化させるように適合した選択的酸化触媒組成物をフィルター上に含む触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）と、ＣＳＦの下流に位置する、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元に適合した第１のＳＣＲ材料を含む選択的接触還元（ＳＣＲ）構成要素とを含み、すべての構成要素が排気ガス流と流体連通している、システムに関する。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、白金族金属（ＰＧＭ）成分、またはそれらの組み合わせを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、パラジウム成分を含む。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、実質的に白金を含まない。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物がＰＧＭ成分を含み、ＰＧＭ成分がフィルター上に約０．１ｇ／ｆｔ３〜約１０ｇ／ｆｔ３の充填量を有する。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｂｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｖ、Ｇｄ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、およびそれらの組み合わせの酸化物より選択される卑金属酸化物成分を含む。いくつかの実施形態では、卑金属酸化物成分は酸化銅を含む。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、卑金属酸化物成分または希土類金属酸化物成分を含み、フィルター上の選択的酸化触媒組成物の充填量は、約０．０５ｇ／ｉｎ３〜約０．５ｇ／ｉｎ３である。
【０００８】
いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、耐火性金属酸化物、酸素貯蔵成分、モレキュラーシーブ、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される担体材料上に含浸またはイオン交換された卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、ＰＧＭ成分、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、ゼオライト上に含浸またはイオン交換されたＰＧＭ成分を含む。いくつかの実施形態では、担体材料は、セリア、ジルコニア、イットリア、ランタナ、ネオジミア、プラセオジミア、またはそれらの組み合わせを含む酸素貯蔵成分である。いくつかの実施形態では、担体材料はセリア−ジルコニア複合材である。いくつかの実施形態では、セリア−ジルコニア複合材は、少なくとも１０重量％のセリアを含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、担体材料は、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタニア、およびそれらの組み合わせより選択される耐火性金属酸化物である。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒成分は、セリア上に含浸させられたパラジウム成分を含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、セリア、ガドリニア、ランタナ、ネオジミア、プラセオジミア、サマリア、スカンジア、イッテルビア、イットリア、およびそれらの組み合わせより選択される希土類金属酸化物成分を含む。いくつかの実施形態では、希土類金属酸化物成分はセリアを含む。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、複合材の少なくとも約１０重量％の量のセリアを含むセリア−ジルコニア複合材を含む。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は酸化銅およびセリアを含む。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物はフィルター上に約０．０５ｇ／ｉｎ３〜約０．５ｇ／ｉｎ３の充填量を有する。
【００１１】
いくつかの実施形態では、ＣＳＦはフィルター上に第２のＳＣＲ材料をさらに含む。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物および第２のＳＣＲ材料は混合される。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物および第２のＳＣＲ材料は、軸方向に区分された構成でフィルターに配置されており、選択的酸化触媒組成物は、第２のＳＣＲ材料の上流または下流に配置されている。いくつかの実施形態では、第２のＳＣＲ材料はフィルター上に約０．１ｇ／ｉｎ３〜約１ｇ／ｉｎ３の充填量を有する。
【００１２】
いくつかの実施形態では、第１のＳＣＲ材料は、混合金属酸化物または金属促進モレキュラーシーブを含む。いくつかの実施形態では、第１および第２のＳＣＲ材料は、独立して、混合金属酸化物または金属促進モレキュラーシーブを含む。いくつかの実施形態では、金属促進モレキュラーシーブは、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｙ、Ｗ、およびそれらの組み合わせより選択される金属で促進される。いくつかの実施形態では、金属は、金属酸化物として計算して、金属促進モレキュラーシーブの重量を基準として、約０．１重量％〜約１０重量％の量で存在する。いくつかの実施形態では、金属促進モレキュラーシーブは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＶ、ＡＦＸ、ＡＶＬ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＡＢ、ＥＥＩ、ＥＲＩ、ＩＦＹ、ＩＲＮ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＡ、ＬＴＮ、ＭＥＲ、ＭＷＦ、ＮＰＴ、ＰＡＵ、ＲＨＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣおよびＵＦＩ、ならびにそれらの組み合わせより選択される構造タイプを有するゼオライトである。いくつかの実施形態では、第２のＳＣＲ材料は、構造タイプＣＨＡを有する銅促進モレキュラーシーブを含む。いくつかの実施形態では、混合金属酸化物は、Ｆｅ２Ｏ３／ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ／ＴｉＯ２、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯｘ／ＴｉＯ２、ＣｕＯ／ＴｉＯ２、ＣｅＯ２／ＺｒＯ２、ＴｉＯ２／ＺｒＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＷＯ３／ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＳｉＯ２／ＴｉＯ２、およびそれらの混合物より選択される。
【００１３】
いくつかの実施形態では、触媒化スートフィルターは注入器のすぐ下流に位置している。いくつかの実施形態では、開示されるシステムは、ＳＣＲ構成要素の下流に位置する選択的接触還元触媒／アンモニア酸化触媒（ＳＣＲ／ＡＭＯｘ）構成要素をさらに含む。いくつかの実施形態では、エンジンはディーゼルエンジンである。いくつかの実施形態では、還元剤はアンモニアまたはアンモニア前駆体を含む。いくつかの実施形態では、還元剤は尿素を含む。
【００１４】
本発明の別の態様は、フィルター上に選択的酸化触媒組成物を含む触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）であって、選択的酸化触媒組成物が、アンモニア酸化と比較してＨＣ酸化に対する選択性を有し、かつ選択的酸化触媒組成物が実質的に白金を含まない触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）に関する。いくつかの実施形態では、選択性が、約４５０℃〜約５５０℃の温度で少なくとも０．６の、アンモニア酸化率に対するＨＣ酸化率により定義される。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、白金族金属（ＰＧＭ）成分、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、ＰＧＭ成分、またはそれらの組み合わせは、耐火性金属酸化物、酸素貯蔵成分、モレキュラーシーブ、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される担体材料上に含浸またはイオン交換される。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、パラジウム成分を含む。いくつかの実施形態では、パラジウム成分は、セリアまたはシリカ−アルミナ上に含浸させられる。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物がＰＧＭ成分を含み、ＰＧＭ成分がフィルター上に約０．１ｇ／ｆｔ３〜約１０ｇ／ｆｔ３の充填量を有する。いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物はフィルター上に約０．０５ｇ／ｉｎ３〜約０．５ｇ／ｉｎ３の充填量を有する。
【００１５】
本発明の別の態様は、排気ガス流中に存在するＨＣ、ＣＯおよびＮＯＸを低減させる方法であって、排気ガス流中のＨＣ、ＣＯおよびＮＯＸを低減させるのに十分な時間および温度で排気ガス流を開示されるシステムに通して送ることを含む、方法に関する。いくつかの実施形態では、排気ガス流中に存在するＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘを低減させる方法は、排気ガス流を、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯの酸化に適合したディーゼル酸化触媒と接触させ、それにより、ＨＣおよびＣＯの水準が低下し、かつＮＯ２の水準が上昇した第１の流出物を形成することと、還元剤を、ディーゼル酸化触媒から出る第１の流出物に注入して、第２の流出物を得ることと、第２の流出物と、約４５０℃〜約５５０℃の温度で少なくとも０．６のＨＣ酸化：アンモニア酸化の選択性比によりＨＣを選択的に酸化させるように適合した選択的酸化触媒をフィルター上に含む触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）とを接触させ、ＨＣの水準がさらに低下した第３の流出物を形成することと、第３の流出物と、ＮＯｘの還元に適合したＳＣＲ構成要素とを接触させ、それにより、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘの水準が低下した処理された排気ガス流を形成することとを含む。いくつかの実施形態では、処理された排気ガス流は、４５０℃で排気ガス流に対して少なくとも３５％低減されたＨＣ含量を有する。いくつかの実施形態では、処理された排気ガス流は、５００℃で排気ガス流に対して少なくとも５５％低減されたＨＣ含量を有する。いくつかの実施形態では、処理された排気ガス流は、５５０℃で排気ガス流に対して少なくとも７５％低減されたＨＣ含量を有する。
【００１６】
本開示は、以下の実施形態を含むが、限定されることはない。
【００１７】
実施形態１．エンジンからの排気ガス流を処理するシステムであって、エンジンの下流に位置し、かつ炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および一酸化窒素（ＮＯ）の酸化に適合したディーゼル酸化触媒と、ディーゼル酸化触媒の下流に位置する、排気ガス流への還元剤の添加に適合した注入器と、注入器の下流に位置し、かつ約４５０℃〜約５５０℃の温度で少なくとも０．６のＨＣ酸化：アンモニア酸化の選択性比によりＨＣを酸化させるように適合した選択的酸化触媒組成物をフィルター上に含む触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）と、ＣＳＦの下流に位置する、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元に適合した第１のＳＣＲ材料を含む選択的接触還元（ＳＣＲ）構成要素とを含み、すべての構成要素が排気ガス流と流体連通している、システム。
【００１８】
実施形態２．選択的酸化触媒組成物が、卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、白金族金属（ＰＧＭ）成分、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載のシステム。
【００１９】
実施形態３．選択的酸化触媒組成物がパラジウム成分を含む、実施形態１または２に記載のシステム。
【００２０】
実施形態４．選択的酸化触媒組成物が実質的に白金を含まない、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のシステム。
【００２１】
実施形態５．選択的酸化触媒組成物がＰＧＭ成分を含み、ＰＧＭ成分がフィルター上に約０．１ｇ／ｆｔ３〜約１０ｇ／ｆｔ３の充填量を有する、実施形態１〜４のいずれか１つに記載のシステム。
【００２２】
実施形態６．選択的酸化触媒組成物が、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｂｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｖ、Ｇｄ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、およびそれらの組み合わせの酸化物より選択される卑金属酸化物成分を含む、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のシステム。
【００２３】
実施形態７．卑金属酸化物成分が酸化銅を含む、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のシステム。
【００２４】
実施形態８．選択的酸化触媒組成物が、卑金属酸化物成分または希土類金属酸化物成分を含み、フィルター上の選択的酸化触媒組成物の充填量が、約０．０５ｇ／ｉｎ３〜約０．５ｇ／ｉｎ３である、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のシステム。
【００２５】
実施形態９．選択的酸化触媒組成物が、耐火性金属酸化物、酸素貯蔵成分、モレキュラーシーブ、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される担体材料上に含浸またはイオン交換された卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、ＰＧＭ成分、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のシステム。
【００２６】
実施形態１０．選択的酸化触媒組成物が、ゼオライト上に含浸またはイオン交換されたＰＧＭ成分を含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のシステム。
【００２７】
実施形態１１．担体材料が、セリア、ジルコニア、イットリア、ランタナ、ネオジミア、プラセオジミア、またはそれらの組み合わせを含む酸素貯蔵成分である、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のシステム。
【００２８】
実施形態１２．担体材料がセリア−ジルコニア複合材である、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のシステム。
【００２９】
実施形態１３．セリア−ジルコニア複合材が少なくとも１０重量％のセリアを含む、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載のシステム。
【００３０】
実施形態１４．担体材料が、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタニア、およびそれらの組み合わせより選択される耐火性金属酸化物である、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載のシステム。
【００３１】
実施形態１５．選択的酸化触媒成分が、セリア上に含浸させられたパラジウム成分を含む、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載のシステム。
【００３２】
実施形態１６．選択的酸化触媒組成物が、セリア、ガドリニア、ランタナ、ネオジミア、プラセオジミア、サマリア、スカンジア、イッテルビア、イットリア、およびそれらの組み合わせより選択される希土類金属酸化物成分を含む、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載のシステム。
【００３３】
実施形態１７．希土類金属酸化物成分がセリアを含む、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載のシステム。
【００３４】
実施形態１８．選択的酸化触媒組成物が、複合材の少なくとも約１０重量％の量のセリアを含むセリア−ジルコニア複合材を含む、実施形態１〜１７のいずれか１つに記載のシステム。
【００３５】
実施形態１９．選択的酸化触媒組成物が酸化銅およびセリアを含む、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載のシステム。
【００３６】
実施形態２０．選択的酸化触媒組成物がフィルター上に約０．０５ｇ／ｉｎ３〜約０．５ｇ／ｉｎ３の充填量を有する、実施形態１〜１９のいずれか１つに記載のシステム。
【００３７】
実施形態２１．ＣＳＦがフィルター上に第２のＳＣＲ材料をさらに含む、実施形態１〜２０のいずれか１つに記載のシステム。
【００３８】
実施形態２２．選択的酸化触媒組成物および第２のＳＣＲ材料が混合される、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載のシステム。
【００３９】
実施形態２３．選択的酸化触媒組成物および第２のＳＣＲ材料が、軸方向に区分された構成でフィルターに配置されており、選択的酸化触媒組成物が、第２のＳＣＲ材料の上流または下流に配置されている、実施形態１〜２２のいずれか１つに記載のシステム。
【００４０】
実施形態２４．第２のＳＣＲ材料がフィルター上に約０．１ｇ／ｉｎ３〜約１ｇ／ｉｎ３の充填量を有する、実施形態１〜２３のいずれか１つに記載のシステム。
【００４１】
実施形態２５．第１のＳＣＲ材料が混合金属酸化物または金属促進モレキュラーシーブを含む、実施形態１〜２４のいずれか１つに記載のシステム。
【００４２】
実施形態２６．第１および第２のＳＣＲ材料が、独立して、混合金属酸化物または金属促進モレキュラーシーブを含む、実施形態１〜２５のいずれか１つに記載のシステム。
【００４３】
実施形態２７．金属促進モレキュラーシーブが、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｙ、Ｗ、およびそれらの組み合わせより選択される金属で促進される、実施形態１〜２６のいずれか１つに記載のシステム。
【００４４】
実施形態２８．金属が、金属酸化物として計算して、金属促進モレキュラーシーブの重量を基準として、約０．１重量％〜約１０重量％の量で存在する、実施形態１〜２７のいずれか１つに記載のシステム。
【００４５】
実施形態２９．金属促進モレキュラーシーブが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＶ、ＡＦＸ、ＡＶＬ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＡＢ、ＥＥＩ、ＥＲＩ、ＩＦＹ、ＩＲＮ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＡ、ＬＴＮ、ＭＥＲ、ＭＷＦ、ＮＰＴ、ＰＡＵ、ＲＨＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣおよびＵＦＩ、ならびにそれらの組み合わせより選択される構造タイプを有するゼオライトである、実施形態１〜２８のいずれか１つに記載のシステム。
【００４６】
実施形態３０．第２のＳＣＲ材料が、構造タイプＣＨＡを有する銅促進モレキュラーシーブを含む、実施形態１〜２９のいずれか１つに記載のシステム。
【００４７】
実施形態３１．混合金属酸化物が、Ｆｅ２Ｏ３／ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ／ＴｉＯ２、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯｘ／ＴｉＯ２、ＣｕＯ／ＴｉＯ２、ＣｅＯ２／ＺｒＯ２、ＴｉＯ２／ＺｒＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＷＯ３／ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＳｉＯ２／ＴｉＯ２、およびそれらの混合物より選択される、実施形態１〜３０のいずれか１つに記載のシステム。
【００４８】
実施形態３２．触媒化スートフィルターが注入器のすぐ下流に位置している、実施形態１〜３１のいずれか１つに記載のシステム。
【００４９】
実施形態３３．ＳＣＲ構成要素の下流に位置する選択的接触還元触媒／アンモニア酸化触媒（ＳＣＲ／ＡＭＯｘ）構成要素をさらに含む、実施形態１〜３２のいずれか１つに記載のシステム。
【００５０】
実施形態３４．エンジンがディーゼルエンジンである、実施形態１〜３３のいずれか１つに記載のシステム。
【００５１】
実施形態３５．還元剤がアンモニアまたはアンモニア前駆体を含む、実施形態１〜３４のいずれか１つに記載のシステム。
【００５２】
実施形態３６．還元剤が尿素を含む、実施形態１〜３５のいずれか１つに記載のシステム。
【００５３】
実施形態３７．フィルター上に選択的酸化触媒組成物を含む触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）であって、選択的酸化触媒組成物が、アンモニア酸化と比較してＨＣ酸化に対する選択性を有し、かつ選択的酸化触媒組成物が実質的に白金を含まない、触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）。
【００５４】
実施形態３８．選択性が、約４５０℃〜約５５０℃の温度で少なくとも０．６の、アンモニア酸化率に対するＨＣ酸化率により定義される、実施形態３７に記載のＣＳＦ。
【００５５】
実施形態３９．選択的酸化触媒組成物が、卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、白金族金属（ＰＧＭ）成分、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態３７または３８に記載のＣＳＦ。
【００５６】
実施形態４０．卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、ＰＧＭ成分、またはそれらの組み合わせが、耐火性金属酸化物、酸素貯蔵成分、モレキュラーシーブ、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される担体材料上に含浸またはイオン交換される、実施形態３７〜３９のいずれか１つに記載のＣＳＦ。
【００５７】
実施形態４１．選択的酸化触媒組成物がパラジウム成分を含む、実施形態３７〜４０のいずれか１つに記載のＣＳＦ。
【００５８】
実施形態４２．パラジウム成分がセリアまたはシリカ−アルミナ上に含浸させられる、実施形態３７〜４１のいずれか１つに記載のＣＳＦ。
【００５９】
実施形態４３．選択的酸化触媒組成物がＰＧＭ成分を含み、ＰＧＭ成分がフィルター上に約０．１ｇ／ｆｔ３〜約１０ｇ／ｆｔ３の充填量を有する、実施形態３７〜４２のいずれか１つに記載のＣＳＦ。
【００６０】
実施形態４４．選択的酸化触媒組成物がフィルター上に約０．０５ｇ／ｉｎ３〜約０．５ｇ／ｉｎ３の充填量を有する、実施形態３７〜４３のいずれか１つに記載のＣＳＦ。
【００６１】
実施形態４５．排気ガス流中に存在するＨＣ、ＣＯおよびＮＯＸを低減させる方法であって、排気ガス流中のＨＣ、ＣＯおよびＮＯＸを低減させるのに十分な時間および温度で排気ガス流を、実施形態１〜３６のいずれか１つに記載のシステムに通して送ることを含む、方法。
【００６２】
実施形態４６．排気ガス流中に存在するＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘを低減させる方法であって、排気ガス流を、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯの酸化に適合したディーゼル酸化触媒と接触させ、それにより、ＨＣおよびＣＯの水準が低下し、かつＮＯ２の水準が上昇した第１の流出物を形成することと、還元剤を、ディーゼル酸化触媒から出る第１の流出物に注入して、第２の流出物を得ることと、第２の流出物と、約４５０℃〜約５５０℃の温度で少なくとも０．６のＨＣ酸化：アンモニア酸化の選択性比によりＨＣを選択的に酸化させるように適合した選択的酸化触媒をフィルター上に含む触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）とを接触させ、ＨＣの水準がさらに低下した第３の流出物を形成することと、第３の流出物と、ＮＯｘの還元に適合したＳＣＲ構成要素とを接触させ、それにより、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘの水準が低下した処理された排気ガス流を形成することとを含む、方法。
【００６３】
実施形態４７．処理された排気ガス流が、４５０℃で排気ガス流に対して少なくとも３５％低減されたＨＣ含量を有する、実施形態４５または４６に記載の方法。
【００６４】
実施形態４８．処理された排気ガス流が、５００℃で排気ガス流に対して少なくとも５５％低減されたＨＣ含量を有する、実施形態４５〜４７のいずれか１つに記載の方法。
【００６５】
実施形態４９．処理された排気ガス流が、５５０℃で排気ガス流に対して少なくとも７５％低減されたＨＣ含量を有する、実施形態４５〜４８のいずれか１つに記載の方法。
【００６６】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下に簡単に説明される添付の図面とともに以下の詳細な説明を読むことで明らかになるだろう。本発明は、上記の実施形態の２つ、３つ、４つ、またはそれより多くの任意の組み合わせ、ならびに本開示に記載の２つ、３つ、４つ、またはそれより多くの特徴または要素の組み合わせを、そのような特徴または要素が、本明細書の特定の実施形態において明示的に組み合わされているか否かに関わらず含む。本開示では、文脈が明らかに他のことを示さない限り、開示される発明の分けることが可能な特徴または要素が、そのさまざまな態様および実施形態のいずれかにおいて、組み合わせ可能であると考えられるべきであると、全体として読み取られることが意図される。本発明の他の態様および利点は、以下で明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
本発明の実施形態の理解をもたらすために、必ずしも縮尺通りに描かれてはいない添付図面が参照され、参照番号は本発明の例示的な実施形態の構成要素を指す。図面は、単なる例であって、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００６８】
【図１】ウォールフローフィルター基材の斜視図を示す。
【図２】図１に対して拡大され、図１の基材の端面に平行な平面に沿って取られた部分の切取図であり、図１に示される複数のガス流路の拡大図を示す。
【図３】区分された触媒化スートフィルターの断面図を示す。
【図４】本明細書に開示される排気ガス処理システムの実施形態の概略図を示す。
【図５】約４４０℃〜５６０℃の温度範囲にわたる触媒サンプル物品１〜８の選択性指数を示す折れ線グラフであり、選択性指数は、アンモニア（ＮＨ３）の転化率に対する炭化水素（ＴＨＣ）の総転化率の比として定義される。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
これより、以下で本発明をより十分に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が十分かつ完全であり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。本明細書および特許請求の範囲で使用されるように、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、複数の指示物を含む。
【００７０】
本発明は、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒、およびＣＳＦの上流に位置する還元剤注入器を含む排気ガス処理システムに関する。ＣＳＦは、フィルター上に配置された選択的酸化触媒組成物を含み、選択的酸化触媒組成物は、炭化水素酸化：アンモニア酸化について高い選択性比により炭化水素を酸化させるように適合している。
【００７１】
一般的に、前述の触媒成分（ＤＯＣ、ＣＳＦ、およびＳＣＲ触媒）を含む排気ガス処理システムでは、ＳＣＲ反応（ＮＯｘ転化）を促進するために必要な還元剤注入器をＣＳＦの下流に配置して、還元剤、例えばアンモニアが、それがＳＣＲ触媒に到達する前にＣＳＦにより酸化させられることを防ぐ。ＣＳＦによるアンモニアの酸化は、ＳＣＲ触媒がＮＯｘを転化させるために用いるアンモニアの量を減少させ、そのため、ＳＣＲ触媒の触媒活性を低下させる。あるいは、特定のシステムでは、還元剤注入器は、ＣＳＦの上流にあるが、スートフィルターは触媒化されておらず（すなわち、その上に酸化触媒組成物がコーティングされていない）、そのため、スートフィルターにおいてアンモニアの酸化は起こらない。しかしながら、そのような触媒化されていないスートフィルターの再生プロセス中に一酸化炭素と炭化水素のスリップの増加がしばしば観察される。
【００７２】
一般的に、触媒化スートフィルターの再生は、フィルター中の捕捉された固体粒子を酸化、燃焼および／または転化させて、無害なガス状二酸化炭素（ＣＯ２）および水蒸気（Ｈ２Ｏ）にし、かつ能動的および／または受動的に進行する。能動的再生は、一般的に、すすの温度を、それが排ガス流中の過剰な酸素の存在下で酸化する点まで上昇させるために、排ガスに熱を加えることを必要とする。過剰なディーゼル燃料（炭化水素源として使用）は、ＣＳＦおよびＤＯＣの上流に位置する燃料注入器を通して排気ガス流に注入されてもよい。過剰なディーゼル燃料は、ＣＳＦの温度を上昇させる手段としてのＤＯＣを介して酸化させることが可能であり、ＤＯＣにより酸化させられなかった残りのディーゼル燃料は、一般的にＣＳＦにより酸化させられる。ただし、スートフィルターが触媒化されていないエンジンガス処理システムでは、ＤＯＣは、触媒化されていないスートフィルターの酸化活性の欠如を補って、（炭化水素スリップと称される）ＤＯＣから出る排気ガス流中に存在する残りのディーゼル燃料の量を最小限に抑える必要がある。受動的再生は、さらなるエネルギーを必要とせず、通常のエンジン動作中に達成される温度でのＮＯ２の存在下でのすすの酸化によるものである。
【００７３】
本願に開示されているように触媒化スートフィルターの上流に還元剤注入器を配置することには、いくつかの乗り物の用途の空間的制約に準拠するなどの特定の利点がある。一般的に、触媒成分および注入器口の配置の柔軟性は、特に、乗り物の設置面積が比較的小さいコンパクトなエンジン処理システム内において重要となる。開示される排気ガス処理システムは、下流のＳＣＲ触媒の効率的なＮＯｘ転化を維持するのに十分なアンモニアが存在することを確実にするために、アンモニアよりも炭化水素を優先的に酸化させるように設計されたＣＳＦを含む。この選択性は、本明細書でより十分に説明されているように、スートフィルター上に選択的酸化触媒組成物を使用することにより達成される。
【００７４】
本明細書で使用されているように、「触媒」または「触媒組成物」という用語は、反応を促進する物質を指す。
【００７５】
本明細書で使用されているように、「上流」および「下流」という用語は、エンジンからテールパイプに向かうエンジン排気ガス流の流れに応じた相対的な方向を指し、エンジンは上流位置にあり、テールパイプおよび任意の汚染物軽減物品、例えばフィルターおよび触媒は、エンジンの下流にある。
【００７６】
本明細書で使用されているように、「流」という用語は、広義的には、固体または液体の微粒子状物質を含み得る流動ガスの任意の組み合わせを指す。「ガス流」または「排気ガス流」という用語は、燃焼機関の排気などのガス状成分の流を意味し、これは、液滴、固体微粒子などの同伴した非ガス状成分を含んでいてもよい。燃焼機関の排気ガス流は、一般的に、燃焼生成物（ＣＯ２およびＨ２Ｏ）、不完全燃焼生成物（一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ））、窒素酸化物（ＮＯｘ）、可燃性および／または炭素質微粒子状物質（すす）、ならびに未反応の酸素および窒素を含む。
【００７７】
本明細書で使用されているように、「基材」という用語は、触媒組成物が配置されるモノリス材料を指す。
【００７８】
本明細書で使用されているように、「担体」という用語は、触媒貴金属が施与される任意の高表面積材料、通常は金属酸化物材料を指す。
【００７９】
本明細書で使用されているように、「ウォッシュコート」という用語は、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ある基材材料、例えばハニカムタイプの担体部材に塗布される触媒また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その通常の意味を有する。ウォッシュコートは、液体ビヒクル中に特定の固体含量（例えば３０重量％〜９０重量％）の粒子を含むスラリーを調製し、それから、これを基材にコーティングし、乾燥させてウォッシュコート層を提供することにより形成される。
【００８０】
本明細書で使用されているように、「触媒物品」という用語は、所望の反応を促進するために使用される要素を指す。例えば、触媒物品は、基材上に触媒組成物を含むウォッシュコートを含み得る。
【００８１】
本明細書で使用されているように、「含浸させられた」または「含浸」とは、担体材料の多孔質構造に触媒材料が浸透することを指す。
【００８２】
「軽減」という用語は、何らかの手段により引き起こされる量の減少を意味する。
【００８３】
選択的酸化触媒組成物
上記のように、開示される触媒化スートフィルターは、フィルター上に選択的酸化触媒組成物を含む。選択的酸化触媒組成物は、卑金属酸化物成分、希土類金属酸化物成分、白金族金属（ＰＧＭ）成分、またはそれらの組み合わせを含む。
【００８４】
いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は卑金属酸化物成分を含む。本明細書で使用されているように、「卑金属酸化物成分」とは、銅、鉄、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、スズ、タングステン、モリブデン、タンタル、コバルト、ビスマス、チタン、ジルコニウム、アンチモン、マンガン、ベリリウム、ゲルマニウム、バナジウム、ガドリニウム、ハフニウム、インジウム、ニオブ、レニウム、セリウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、およびそれらの組み合わせより選択される卑金属の酸化物を指す。いくつかの実施形態では、卑金属酸化物成分は酸化銅を含む。一般的に、卑金属酸化物成分は、担体材料上に含浸またはイオン交換される。卑金属酸化物成分の量は変化してもよいが、一般的に、酸化物として計算して、これが関連する担体の総重量を基準として、約０．０５重量％〜約１０重量％、約２重量％〜約８重量％、または約３重量％〜約６重量％（または約１０重量％未満、約９重量％未満、約８重量％未満、約７重量％未満、約６重量％未満、約５重量％未満、約４重量％未満、約３重量％未満、約２重量％未満、もしくは約１重量％未満）であろう。
【００８５】
いくつかの実施形態では、卑金属酸化物成分は、第ＶＩＩＩ族、第ＩＩＩＢ族、希土類金属、第ＩＶＢ族、第ＶＢ族、第ＶＩＢ族、第ＩＢ族、第ＩＩＢ族、およびそれらの組み合わせより選択される金属の酸化物と組み合わされた１種以上の卑金属酸化物を含む。いくつかの実施形態では、１種以上の卑金属酸化物は、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、クロム、モリブデンタングステン、およびそれらの組み合わせより選択される金属酸化物と組み合わされる。例示的な卑金属酸化物成分は、例えば、Ｋａｌｗｅｉ等の米国特許第９，６１６，３８４号およびＤｅｅｂａ等の米国特許第９，１２６，１８２号に記載されており、これらは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００８６】
いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は白金族金属成分を含む。本明細書で使用されているように、「白金族金属成分」または「ＰＧＭ成分」とは、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、およびそれらの混合物を含む、白金族金属またはそれらの酸化物を指す。いくつかの実施形態では、ＰＧＭ成分はパラジウム成分である。いくつかの実施形態では、ＰＧＭ成分は、担体材料上に含浸またはイオン交換される。ＰＧＭ成分（例えばＰｄ成分）の量は変化してもよいが、一般的に、約０．１重量％〜約１０重量％、約１重量％〜約８重量％、または約３重量％〜約６重量％（または約１０重量％未満、約９重量％未満、約８重量％未満、約７重量％未満、約６重量％未満、約５重量％未満、約４重量％未満、約３重量％未満、約２重量％未満、もしくは約１重量％未満）であろう。
【００８７】
いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、実質的に白金を含まない。本明細書で使用されているように、「実質的に白金を含まない」とは、選択的酸化触媒組成物に意図的に添加された白金金属がないこと、および選択的酸化触媒中に存在するさらなる白金が、約０．０１重量％未満であることを意味する。
【００８８】
いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は希土類金属酸化物成分を含む。本明細書で使用されているように、「希土類金属酸化物成分」とは、ランタン、セリウム、ガドリニウム、サマリウム、スカンジウム、イッテルビウム、イットリウム、プラセオジムおよびネオジムを含む、元素周期表に定義されているランタン系列の１種以上の酸化物を指す。いくつかの実施形態では、希土類金属酸化物成分はセリアを含む。一般的に、希土類金属成分は、担体材料上に含浸またはイオン交換される。希土類金属酸化物成分（例えばセリア）の量は変化してもよいが、一般的に、これが関連する担体材料の重量に対して、約０．１重量％〜約１０重量％、約１重量％〜約８重量％、または約３重量％〜約６重量％（または約１０重量％未満、約９重量％未満、約８重量％未満、約７重量％未満、約６重量％未満、約５重量％未満、約４重量％未満、約３重量％未満、約２重量％未満、もしくは約１重量％未満）であろう。
【００８９】
金属成分（すなわち、卑金属酸化物成分、ＰＧＭ成分、希土類金属成分、またはそれらの組み合わせ）は、一般的に、モレキュラーシーブ、耐熱金属酸化物材料、酸素貯蔵成分、またはそれらの組み合わせなどの担体材料上に担持される。いくつかの実施形態では、担体材料はモレキュラーシーブを含む。本明細書で使用されているように、「モレキュラーシーブ」という用語は、ゼオライトなどの骨格材料および他の骨格材料（例えば同形置換材料）を指す。モレキュラーシーブは、一般的に四面体型のサイトを含み、かつ実質的に均一な細孔分布を有し、平均細孔径が２０Å以下の、広範な三次元網目構造の酸素イオンに基づく材料である。細孔径は環径により定義される。１つ以上の実施形態によると、モレキュラーシーブをそれらの骨格タイプにより定義することにより、あらゆるゼオライトまたは同形骨格材料、例えば、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯおよびＭｅＡＰＯ、Ｇｅシリケート、全シリカ、および同じ骨格タイプを有する類似材料を含むことが意図されると理解される。
【００９０】
一般的に、モレキュラーシーブ、例えばゼオライトは、角を共有するＴＯ４四面体から成る連続的な三次元骨格構造を有するアルミノシリケートとして定義され、ここで、Ｔは、ＡｌまたはＳｉであるか、任意でＰである。アニオン性骨格の電荷のバランスをとるカチオンは、骨格酸素と緩く結合しており、残りの細孔容積は、水分子で満たされている。非骨格カチオンは一般的に交換可能であり、水分子は除去可能である。
【００９１】
本明細書で使用されているように、「ゼオライト」という用語は、ケイ素およびアルミニウム原子を含むモレキュラーシーブの特定の例を指す。ゼオライトは、ゼオライトのタイプと、ゼオライト格子に含まれるカチオンのタイプおよび量とに応じて、直径が約３〜１０オングストロームの範囲にある、かなり均一な細孔径を有する結晶性材料である。ゼオライト、ならびに他のモレキュラーシーブのアルミナに対するシリカのモル比（ＳＡＲ）は、広範囲にわたり変化してもよいが、通常は２以上である。１つ以上の実施形態では、モレキュラーシーブは、約５〜約２５０、約５〜約２００、約５〜約１００、および約５〜約５０を含む約２〜約３００の範囲のＳＡＲモル比を有する。１つ以上の特定の実施形態では、モレキュラーシーブは、約１０〜約２００、約１０〜約１００、約１０〜約７５、約１０〜約６０、および約１０〜約５０、約１５〜約１００、約１５〜約７５、約１５〜約６０、および約１５〜約５０、約２０〜約１００、約２０〜約７５、約２０〜約６０、および約２０〜約５０の範囲のＳＡＲモル比を有する。
【００９２】
より具体的な実施形態では、アルミノシリケートゼオライト骨格タイプに言及することで、材料が、骨格内へと置換されたリンまたは他の金属を含まないモレキュラーシーブに限定される。しかしながら、明確にするために、本明細書で使用されているように、「アルミノシリケートゼオライト」は、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯおよびＭｅＡＰＯ材料などのアルミノホスフェート材料を除外し、より広義の用語である「ゼオライト」は、アルミノシリケートおよびアルミノホスフェートを含むことが意図される。「アルミノホスフェート」という用語は、アルミニウムおよびリン酸原子を含む、モレキュラーシーブの別の特定の例を指す。アルミノホスフェートは、かなり均一な細孔径を有する結晶性材料である。
【００９３】
１つ以上の実施形態では、モレキュラーシーブは、共通の酸素原子により結合されて三次元網目構造を形成するＳｉＯ４／ＡｌＯ４四面体を含む。他の実施形態では、モレキュラーシーブは、ＳｉＯ４／ＡｌＯ４／ＰＯ４四面体を含む。１つ以上の実施形態のモレキュラーシーブは、主に、ＳｉＯ４／ＡｌＯ４、またはＳｉＯ４／ＡｌＯ４／ＰＯ４の四面体の硬い網目構造により形成される気孔の形状に応じて区別することができる。気孔への入口は、入口開口部を形成する原子について、６個、８個、１０個、または１２個の環原子から形成される。１つ以上の実施形態では、モレキュラーシーブは、６個、８個、１０個および１２個を含む、１２個以下の環径を含む。
【００９４】
１つ以上の実施形態では、モレキュラーシーブは、八環小細孔アルミノシリケートゼオライトを含む。本明細書で使用されているように、「小細孔」という用語は、約５オングストロームよりも小さい細孔開口部、例えば約３．８オングストロームオーダーの細孔開口部を指す。「八環」ゼオライトという語句は、八環細孔開口部および二重六環二次構造単位を有し、かつ４個の環による二重六環構造単位の接続から生じるケージ型構造を有するゼオライトを指す。１つ以上の実施形態では、モレキュラーシーブは、８個の四面体原子の最大環径を有する小細孔モレキュラーシーブである。
【００９５】
上記のように、１つ以上の実施形態では、モレキュラーシーブとしては、アルミノシリケート、ボロシリケート、ガロシリケート、ＭｅＡＰＳＯおよびＭｅＡＰＯの組成物すべてを挙げることができる。これらとしては、ＳＳＺ−１３、ＳＳＺ−６２、天然チャバザイト、ゼオライトＫ−Ｇ、リンデＤ、リンデＲ、ＬＺ−２１８、ＬＺ−２３５、ＬＺ−２３６、ＺＫ−１４、ＳＡＰＯ−３４、ＳＡＰＯ−４４、ＳＡＰＯ−４７、ＺＹＴ−６、ＣｕＳＡＰＯ−３４、ＣｕＳＡＰＯ−４４、Ｔｉ−ＳＡＰＯ−３４、およびＣｕＳＡＰＯ−４７が挙げられるが、これらに限定されてはいない。
【００９６】
１つ以上の実施形態によると、モレキュラーシーブは、構造を識別する骨格トポロジーに基づいていてもよい。一般的に、ゼオライトの任意の骨格タイプ、例えば、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、ＡＶＬ、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、ＥＥＩ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＥＳＶ、ＥＴＲ、ＥＵＯ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＦＲＡ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＦＲ、ＩＦＹ、ＩＨＷ、ＩＲＮ、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、ＭＷＦ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＮＰＯ、ＮＰＴ、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、ＳＦＷ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＯＳ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＨＯ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＵＯＺ、ＵＳＩ、ＵＴＬ、ＶＥＴ、ＶＦＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＩＥ、ＷＥＮ、ＹＵＧ、ＺＯＮ、またはそれらの組み合わせの骨格タイプが使用されてもよい。いくつかの実施形態では、モレキュラーシーブは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＶ、ＡＦＸ、ＡＶＬ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＡＢ、ＥＥＩ、ＥＲＩ、ＩＦＹ、ＩＲＮ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＡ、ＬＴＮ、ＭＥＲ、ＭＷＦ、ＮＰＴ、ＰＡＵ、ＲＨＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびＵＦＩより選択される骨格構造を含む。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、フォージャサイト、チャバザイト、クノプチロライト、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、ＳＡＰＯ５、オフレタイト、またはベータゼオライトなどの天然または合成ゼオライトであってもよい。
【００９７】
ゼオライトは、二次構造単位（ＳＢＵ）および複合構造単位（ＣＢＵ）から成り、さまざまな骨格構造で生じる。二次構造単位は、１６個までの四面体原子を含み、キラルではない。複合構造単位は、アキラルである必要はなく、骨格全体の構築に必ずしも使用可能であるわけではない。例えば、ゼオライトの群は、それらの骨格構造内に一重四環（ｓ４ｒ）複合構造単位を有する。四環において、「四」は、四面体のケイ素およびアルミニウム原子の位置を示し、酸素原子は、四面体原子の間に位置している。他の複合構造単位は、例えば、一重六環（ｓ６ｒ）単位、二重四環（ｄ４ｒ）単位、および二重六環（ｄ６ｒ）単位を含む。ｄ４ｒ単位は、２個のｓ４ｒ単位を結合することにより生成される。ｄ６ｒ単位は、２個のｓ６ｒ単位を結合することにより生成される。ｄ６ｒ単位には、１２個の四面体原子がある。ｄ６ｒ二次構造単位を有するゼオライト構造タイプは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣ、およびＷＥＮを含む。いくつかの実施形態では、ゼオライト担体材料はｄ６ｒ単位を含む。いくつかの実施形態では、ゼオライト担体材料は、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣ、ＷＥＮ、およびそれらの組み合わせより選択される構造タイプを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライト担体材料は、ＣＨＡ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される構造タイプを有する。特定の実施形態では、ゼオライト担体材料は、ＣＨＡ、ＡＥＩ、およびＡＦＸより選択される構造タイプを有する。特定の実施形態では、ゼオライト担体材料はＣＨＡ構造タイプを有する。
【００９８】
いくつかの実施形態では、担体材料は耐熱金属酸化物材料を含む。本明細書で使用されているように、「耐熱金属酸化物材料」とは、高温で、例えばディーゼルエンジンの排気に関連する温度で、化学的および物理的安定性を示す多孔質金属含有酸化物材料を指す。例示的な耐火性金属酸化物としては、原子ドープされた組み合わせを含み、かつ高表面積のまたは活性化された化合物、例えばアルミナを含む、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、およびそれらの物理的混合物または化学的組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態では、耐火性金属酸化物材料は、シリカ、例えばシリカ−アルミナを含む。いくつかの実施形態では、耐火性金属酸化物材料は、アルカリ、半金属、および／または遷移金属、例えば、Ｌａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｂ、Ｗ、Ｙ、Ｎｄ、Ｍｏ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせの金属酸化物（複数可）で変性される。いくつかの実施形態では、耐火性金属酸化物材料を変性するために使用されるアルカリ、半金属、および／または遷移金属の金属酸化物（複数可）の量は、耐火性金属酸化物材料の量を基準として、約０．５重量％〜約５０重量％の範囲にあり得る。耐火性金属酸化物材料の例示的な組み合わせとしては、アルミナ−ジルコニア、セリア−ジルコニア、アルミナ−セリア−ジルコニア、ランタナ−アルミナ、ランタナ−ジルコニア、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−ネオジムアルミナ、およびアルミナ−セリアが挙げられる。
【００９９】
いくつかの実施形態では、高表面積の耐火性金属酸化物材料、例えば、「ガンマアルミナ」または「活性化アルミナ」とも称されるアルミナ担体材料が使用され、これは、一般的に６０ｍ２／ｇを超える、たいてい約２００ｍ２／ｇ以上までのＢＥＴ表面積を示す。「ＢＥＴ表面積」は、Ｎ２吸着により表面積を求めるＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒの方法に関連するその通常の意味を有する。１つ以上の実施形態では、ＢＥＴ表面積は、約１００〜約１５０ｍ２／ｇの範囲にある。有用な市販のアルミナとしては、高いかさ密度のガンマアルミナなどの高表面積アルミナ、および低いまたは中程度のかさ密度の大細孔ガンマアルミナが挙げられる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、担体材料は、酸素貯蔵成分（ＯＳＣ）を含む。本明細書で使用されているように、「ＯＳＣ」は、酸素貯蔵成分であって、酸素貯蔵能力を示し、また多くの場合、多価酸化状態を有し、かつ酸素（Ｏ２）もしくは一酸化窒素（ＮＯ２）などの酸化剤と酸化条件下で活発に反応可能または一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）もしくは水素（Ｈ２）などの還元剤と還元条件下で活発に反応可能な実体である、酸素貯蔵成分を指す。特定の例示的なＯＳＣは、元素周期表に定義されているスカンジウム、イットリウム、および／またはランタン系列の酸化物である希土類金属酸化物を含む。いくつかの実施形態では、ＯＳＣとして、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、プラセオジミア（Ｐｒ６Ｏ１１）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、ネオジミア（Ｎｄ２Ｏ３）、ランタナ（Ｌａ２Ｏ３）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、および前述のもののうちの少なくとも２種を含む混合物が挙げられる。いくつかの実施形態では、ＯＳＣはセリアまたはジルコニアを含む。いくつかの実施形態では、ＯＳＣは、例えば、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔａ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、ニオブ（Ｎｂ）、イットリウム（Ｙ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、および前述の金属のうちの少なくとも２種を含む組み合わせを含む１種以上の他の材料と組み合わされたセリアを含む。そのような組み合わせは、混合酸化物複合材料と称されることもある。例えば、「セリア−ジルコニア複合材料」とは、いずれの成分の量も指定しない、セリアおよびジルコニアを含む複合材料を意味する。適切なセリア−ジルコニア複合材としては、セリア−ジルコニア複合材の総重量を基準として、約５重量％〜約９５重量％、好ましくは約５重量％〜約７５重量％、より好ましくは約１０重量％〜約７０重量％の範囲のセリア含量（例えば、少なくとも約５重量％、少なくとも約１０重量％、少なくとも約２０重量％、少なくとも３０重量％、少なくとも４０重量％、少なくとも５０重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、または少なくとも約９５重量％のセリア）を有する複合材が挙げられるが、これらに限定されることはない。
【０１０１】
特定の一実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、チャバザイトなどのゼオライト（ＣＨＡ構造タイプ）上に担持された酸化銅を含む。別の特定の実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、ＯＳＣ、例えばセリアに担持された酸化銅を含む。さらなる実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、耐火性金属酸化物成分、例えばシリカ−アルミナに含浸またはイオン交換されたパラジウム成分を含む。別の実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、ＯＳＣ成分、例えばセリア内に含浸またはイオン交換されたパラジウム成分を含む。さらなる別の特定の実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、ＯＳＣ、例えばジルコニアまたはセリア上に担持されたセリアを含む。
【０１０２】
選択的酸化触媒組成物中に存在する金属成分（すなわち、卑金属酸化物成分、ＰＧＭ成分、希土類金属酸化物成分）の量は変化してもよいが、一般的に、酸化物として計算して、揮発性物質不含ベースで報告して、選択的酸化触媒組成物の総重量を基準として、約０．１重量％〜約１０重量％、約１重量％〜約８重量％、または約３重量％〜約６重量％（または約１０重量％未満、約９重量％未満、約８重量％未満、約７重量％未満、約６重量％未満、約５重量％未満、約４重量％未満、約３重量％未満、約２重量％未満、もしくは約１重量％未満）である。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、選択的酸化触媒組成物は、約０．５〜約２．０（または少なくとも約０．５、約０．６、約０．７、約０．８、約０．９、約１．０、約１．１、約１．２、約１．３、約１．４、約１．５、約１．６、約１．７、約１．８、約１．９、もしくは約２．０）の範囲のＨＣ酸化：アンモニア酸化の選択性比によりＨＣを選択的に酸化させる。いくつかの実施形態では、本明細書に示される記載の選択性比は、例えば、約４００℃〜約６００℃、または約４５０℃〜約５５０℃（または約６００℃未満、または約５５０℃未満、または約５４０℃未満、または約５３０℃未満、または約５２０℃未満、または約５１０℃未満、または約５００℃未満、または約４９０℃未満、または約４８０℃未満、または約４７０℃未満、または約４６０℃未満、または約４５０℃未満、下限は約４００℃）でのものである。
【０１０４】
ＳＣＲ材料
上記のように、本明細書に開示される開示された排気ガス処理システムは、ＳＣＲ材料（本明細書では「第１のＳＣＲ材料」と称する）を含有するＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ材料（本明細書では「第２のＳＣＲ材料」と称される）も任意で含み得る選択的酸化触媒で触媒化されたスートフィルターとを含む。第１および（任意の）第２のＳＣＲ材料は、独立して、ＮＯｘを低減させることが可能な任意の材料を含んでいてもよい。第１のＳＣＲ材料および第２のＳＣＲ材料は、存在する場合、同じであっても、または異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、第１および／または第２のＳＣＲ材料は、混合金属酸化物成分または金属促進モレキュラーシーブを含む。「混合金属酸化物成分」という用語は、１種より多くの化学元素のカチオン、またはいくつかの酸化状態の単一元素のカチオンを含む酸化物を指す。１つ以上の実施形態では、混合金属酸化物は、Ｆｅ２Ｏ３／ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ／ＴｉＯ２、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ／Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ／ＴｉＯ２、ＣｕＯ／ＴｉＯ２、ＣｅＯ２／ＺｒＯ２、ＴｉＯ２／ＺｒＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２／ＳｉＯ２、およびそれらの混合物より選択される。混合酸化物は、単相の化学化合物であっても、または多相の物理的もしくは化学的混合物であってもよい。いくつかの実施形態では、単相化合物は、非化学量論的であってもよく、混合金属酸化物の原子組成は、ばらばらの値を含む式（例えば、ＣｅｘＺｒｙＯｚ、ｘ、ｙおよびｚは整数）で表される。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、混合金属酸化物成分はバナジア／チタニアを含む。いくつかの実施形態では、混合金属酸化物成分中に存在するバナジアの量は、混合金属酸化物成分の総重量を基準として、約１重量％〜約１０重量％の範囲にある（混合金属酸化物成分の総重量を基準として、約１０重量％以下、約９重量％以下、８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、または約１重量％以下であり、下限は０重量％である）。いくつかの実施形態では、混合金属酸化物成分は、活性化または安定化させられていてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、バナジア／チタニア酸化物がタングステン（例えばＷＯ３）で活性化または安定化させられて、Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２／ＷＯ３がもたらされ得る。いくつかの実施形態では、混合金属酸化物成分（例えばＶ２Ｏ５／ＴｉＯ２／ＷＯ３）中に存在するタングステンの量は、混合金属酸化物成分の総重量を基準として、約０．５重量％〜約１０重量％の範囲にある（混合金属酸化物成分の総重量を基準として、約１０重量％以下、約９重量％以下、約８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、または約１重量％以下であり、下限は０重量％である）。いくつかの実施形態では、バナジアは、タングステン（例えばＷＯ３）で活性化または安定化させられている。タングステンは、バナジアの総重量を基準として、約０．５重量％〜約１０重量％の範囲（バナジアの総重量を基準として、約１０重量％以下、約９重量％以下、約８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、または約１重量％以下であり、下限は０重量％である）の濃度で分散可能である。ＳＣＲ材料としての混合金属酸化物の例については、Ｓｃｈａｆｅｒ−Ｓｉｎｄｅｌｉｎｄｇｅｒ等の米国特許出願公開第２００１／００４９３３９号、およびＢｒｅｎｎａｎ等の米国特許第４，５１８，７１０号、Ｈｅｇｅｄｕｓ等の米国特許第５，１３７，８５５号、Ｋａｐｔｅｉｊｎ等の米国特許第５，４７６，８２８号、Ｈｏｎｇ等の米国特許第８，６８５，８８２号、Ｊｕｒｎｇ等の米国特許第９，１０１，９０８号が参照され、これらはすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０１０６】
金属促進モレキュラーシーブを含むＳＣＲ材料の場合、「促進」という用語は、一般的に、モレキュラーシーブに内在し得る不純物を含むものに対して、意図的に添加された１種以上の成分を含む上記のモレキュラーシーブを指す。したがって、促進剤とは、意図的に添加される促進剤を有しない触媒に比べて触媒の活性を高めるために意図的に添加される成分である。窒素酸化物のＳＣＲを促進するために、本開示による１つ以上の実施形態では、適切な金属がモレキュラーシーブ内に交換される。銅は窒素酸化物の転化に関与するため、交換に特に有用な金属であり得る。したがって、特定の実施形態では、銅促進モレキュラーシーブ、例えばＣｕ−ＣＨＡを含む触媒組成物が用意される。しかしながら、本発明はそれらに限定されることを意図してはおらず、他の金属促進モレキュラーシーブを含む触媒組成物もこれに包含される。
【０１０７】
促進剤金属は、一般的に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、第ＩＩＩＢ族、第ＩＶＢ族、第ＶＢ族、第ＶＩＢ族、第ＶＩＩＢ族、第ＶＩＩＩＢ族、第ＩＢ族、第ＩＩＢ族の遷移金属、第ＩＩＩＡ族の元素、第ＩＶＡ族の元素、ランタニド、アクチニド、およびそれらの組み合わせから成る群より選択することが可能である。さまざまな実施形態では、金属促進モレキュラーシーブを製造するために使用することが可能なさらなる促進剤金属としては、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ランタン（Ｌａ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、銀（Ａｇ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、イットリウム（Ｙ）、タングステン（Ｗ）、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されることはない。そのような金属の組み合わせ、例えば銅および鉄を使用して、混合されたＣｕ−Ｆｅ促進モレキュラーシーブ、例えばＣｕ−Ｆｅ−ＣＨＡを得ることができる。
【０１０８】
１つ以上の実施形態では、金属促進モレキュラーシーブの促進剤金属含量は、酸化物として計算して、揮発性物質不含ベースで報告して、（促進剤を含む）焼成したモレキュラーシーブの総重量を基準として、約０．１重量％〜約１０重量％、約０．１重量％〜約５重量％、約０．５重量％〜約４重量％、約２重量％〜約５重量％、または約１重量％〜約３重量％の範囲にある。いくつかの実施形態では、モレキュラーシーブの促進剤金属は、Ｃｕ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせを含む。
【０１０９】
金属促進モレキュラーシーブを含むＳＣＲ材料の例については、Ｒｉｖａｓ−Ｃａｒｄｏｎａ等の米国特許第９，４８０，９７６号、Ｓｔｉｅｂｅｌｓ等の米国特許第９，３５２，３０７号、Ｗａｎ等の米国特許第９，３２１，００９号、Ａｎｄｅｒｓｅｎ等の米国特許第９，１９９，１９５号、Ｂｕｌｌ等の米国特許第９，１３８，７３２号、Ｍｏｈａｎａｎ等の米国特許第９，０１１，８０７号、Ｔｕｒｋｈａｎ等の米国特許第８，７１５，６１８号、Ｂｏｏｒｓｅ等の米国特許第８，２９３，１８２号、Ｂｏｏｒｓｅ等の米国特許第８，１１９，０８８号、Ｆｅｄｅｙｋｏ等の米国特許第８，１０１，１４６号、Ｍａｒｓｈａｌｌ等の米国特許第７，２２０，６９２号が参照され、これらはすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０１１０】
触媒物品
本明細書に開示される触媒物品の基材は、自動車用触媒を製造するために一般的に使用される任意の材料から構築されていてもよく、一般的に、金属またはセラミックモノリスハニカム構造体、例えばウォールフロー基材を含む。本明細書に開示される選択的酸化触媒の基材はウォールフローフィルターであり、これは一般的に、本明細書に記載の触媒組成物を含むウォッシュコートが塗布および接着される複数の壁面を形成し、それにより触媒組成物用の担体として機能する。
【０１１１】
例示的なウォールフローフィルター金属基材は、チタンおよびステンレス鋼などの耐熱性金属および金属合金、ならびに鉄が実質的または主要な成分である他の合金を含む。そのような合金は、ニッケル、クロム、および／またはアルミニウムのうちの１種以上を含んでいてもよく、これらの金属の総量は、有利には、少なくとも１５重量％の合金、例えば１０〜２５重量％のクロム、３〜８重量％のアルミニウム、および２０重量％までのニッケルを含んでいてもよい。合金はまた、少量または痕跡量の１種以上の他の金属、例えば、マンガン、銅、バナジウム、チタンなどを含んでいてもよい。ウォールフロー金属基材の表面を、高温、例えば１０００℃以上で酸化させて基材の表面に酸化物層を形成し、合金の耐食性を改善し、金属表面へのウォッシュコート層の接着を容易にすることができる。
【０１１２】
ウォールフロー基材を構築するために使用されるセラミック材料としては、任意の適切な耐火性材料、例えば、コーディエライト、ムライト、コーディエライト−αアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコンムライト、スポジュメン、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、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、ペタライト、αアルミナ、アルミノシリケートなどを挙げることができる。
【０１１３】
使用されるウォールフロー基材は、基材の長手方向軸に沿って延伸する複数個の微細で平行なガス流路を有していてもよい。ウォールフローフィルター基材の各通路は、一般的に、非多孔質の栓で基材本体の一方の端部が塞がれており、反対側の端面で通路が交互に塞がれている。これにより、出口に到達するために、ガスは、ウォールフローフィルター基材の多孔質壁を通って流れる必要がある。そのようなモノリス基材は、約７００のｃｐｓｉまでまたはそれ以上、例えば約１００〜４００のｃｐｓｉ、より一般的には約２００〜約３００のｃｐｓｉを含んでいてもよい。細孔の断面形状は、上記のように変化してもよい。ウォールフローフィルター基材は、一般的に０．００２〜０．１インチの壁厚を有する。代表的な市販のウォールフロー基材は、多孔質コーディエライトから構築されており、その例は、ｃｐｓｉが２００であり、壁厚が１０ｍｉｌであるか、またはｃｐｓｉが３００であり、壁厚が８ｍｉｌであり、かつ壁の細孔率が４５〜６５％である。チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素、および窒化ケイ素などの他のセラミック材料も、ウォールフローフィルター基材として使用される。しかしながら、本発明は、特定の基材の種類、材料、または形状に限定されることはないと理解される。ウォールフロー基材では、触媒組成物は、ウォールフロー基材の壁の表面に配置されることに加えて、多孔質壁の細孔構造に浸透する（すなわち、細孔開口部を部分的または完全に塞ぐ）ことが可能であることに言及したい。
【０１１４】
図１および２は、複数個のガス流路５２を備えた円筒形状を有するウォールフローフィルター基材の形態の例示的な基材３０を図示する。通路は、フィルター基材の内壁５３により管状に囲まれている。基材は、入口端部５４および出口端部５６を有する。通路は、入口端部で入口栓５８により、出口端部で出口栓６０により交互に塞がれて、入口５４および出口５６で逆となる市松模様を形成する。ガス流６２は、閉栓されていないチャネル入口６４を通って入り、出口栓６０により止められ、（多孔質の）チャネル壁５３を通って出口側６６に拡散する。ガスは、入口栓５８を理由に、壁の入口側に戻ることができない。本発明で使用される多孔質ウォールフローフィルターは、前述の要素の壁が、その上またはその中に、１種以上の触媒材料を有するという点で触媒化されている。触媒材料（例えば、選択的酸化触媒組成物および任意のＳＣＲ材料）が、要素の壁の入口側にのみ、出口側にのみ、入口側と出口側の両方に存在していても、または壁自体が、触媒材料のすべてまたは一部を構成していてもよい。本発明は、要素の入口壁および／または出口壁における１個以上の触媒材料層の使用を含む。１種の触媒材料が配置されたウォールフローフィルターの例としては、本発明の触媒化スートフィルターをもたらすために１個以上の層を使用する、本発明の選択的酸化触媒組成物が配置されたウォールフローフィルターが挙げられるが、これらに限定されることはない。いくつかの実施形態では、フィルターにおける唯一の触媒材料は、選択的酸化触媒組成物のみである。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるＣＳＦのフィルターにおける触媒材料は、触媒組成が異なる２種以上の触媒組成物（例えば、選択的酸化触媒組成物およびＳＣＲ材料）を含む。そのような触媒組成物は、例えば軸方向に区分された構成でウォールフローフィルターをコーティングする際に、別々のウォッシュコートスラリーに含有されており、ウォールフローフィルターは、ある触媒組成物のウォッシュコートスラリーと、別の触媒組成物のウォッシュコートスラリーとでコーティングされる。これは、第１のウォッシュコート域２４および第２のウォッシュコート域２６が、上流端部２５および下流端部２７を有する基材２８の長さに沿って並んで位置している区分されコーティングされたウォールフローフィルター２０の実施形態を示す図３を参照することで、より容易に理解することができる。この区分された構成では、第１のウォッシュコート域２４が、第２のウォッシュコート域２６の上流に位置する（または第２のウォッシュコート域２６が、第１のウォッシュコート域２４の下流に位置する）。
【０１１６】
例えば、いくつかの実施形態では、触媒化スートフィルターの触媒材料は、軸方向に区分された構成で基材に配置された選択的酸化触媒組成物および第２のＳＣＲ材料を含む。いくつかの実施形態では、ウォッシュコート域２４は、本明細書に開示される選択的酸化触媒組成物を表し、第２のウォッシュコート域２６は、触媒化スートフィルターをもたらすために本明細書に開示される第２のＳＣＲ材料を表し、第２のＳＣＲ材料は、選択的酸化触媒組成物の下流に配置されている。別の実施形態では、第１のウォッシュコート域２４は、本明細書に開示される第２のＳＣＲ材料を表し、第２のウォッシュコート域２６は、触媒化スートフィルターを形成する本明細書に開示される選択的酸化触媒組成物を表し、選択的酸化触媒組成物は、第２のＳＣＲ材料の下流に配置されている。
【０１１７】
別の例では、触媒化スートフィルターの触媒材料は、同じウォッシュコート内に混合され、かつ層状の構成で基材に配置された選択的酸化触媒組成物および第２のＳＣＲ材料を含む。
【０１１８】
この組成物のウォッシュコートまたは触媒金属成分または他の成分の量を説明する際に、触媒基材の単位体積あたりの成分重量の単位を使用することが好都合である。したがって、単位、立方インチあたりのグラム（「ｇ／ｉｎ３」）、および立方フィートあたりのグラム（「ｇ／ｆｔ３」）は、本明細書において、基材の空隙の体積を含む基材の体積あたりの成分重量を意味すべく使用される。体積あたりの重量の他の単位、例えばｇ／Ｌも使用されることがある。触媒物品への担持活性金属の充填量は、一般的に約０．１〜約６ｇ／ｉｎ３、より一般的には約０．１〜約５ｇ／ｉｎ３、０．１〜約１ｇ／ｉｎ３、または約０．１〜約０．５ｇ／ｉｎ３である。現在開示されている物品では、これらの値は、活性金属の重量および担体の重量を考慮して、個別の活性金属（例えば、ＰＧＭ成分、卑金属酸化物成分、および／または希土類金属酸化物成分）の充填量を反映する。触媒物品における担体材料なしの活性金属の総充填量は、各層について、一般的に、約０．１〜約２００ｇ／ｆｔ３、約０．１〜約１００ｇ／ｆｔ３、約０．１〜約１０ｇ／ｆｔ３、約０．１〜約５ｇ／ｆｔ３、または約０．１〜約０．５ｇ／ｆｔ３の範囲にある。そのような値は、本開示の文脈において、金属の重量は考慮するが、担体の重量は考慮せずに、例えば、開示される選択的酸化触媒組成物およびＳＣＲ材料中のＰＧＭ成分（複数可）、卑金属酸化物成分（複数可）、希土類金属酸化物成分（複数可）を含むと理解される。単位体積あたりのこれらの重量は、一般的に、相応する触媒ウォッシュコート組成物での処理の前後に触媒基材を計量することにより計算され、処理プロセスは、高温での触媒基材の乾燥および焼成を含むため、これらの重量は、ウォッシュコートスラリーの実質的にすべての水が除去されていることから、実質的に溶媒不含の触媒コーティングを表すことに言及したい。
【０１１９】
触媒組成物を製造する方法
卑金属酸化物成分含浸担体材料、ＰＧＭ成分含浸担体材料、または希土類金属酸化物成分含浸担体材料の製造は、一般的に、微粒子の形態の担体材料に活性金属前駆体溶液（例えば、それぞれ銅含有前駆体、パラジウム成分前駆体、またはセリウム含有前駆体）を含浸させることを含む。活性金属前駆体は、一般的に活性金属の塩であり、一般的に溶媒に溶解して活性金属前駆体溶液を形成する。
【０１２０】
例示的な卑金属酸化物成分前駆体としては、硝酸銅、塩化銅、過塩素酸銅、臭化銅、硫酸銅、およびそれらの組み合わせより選択される銅前駆体が挙げられるが、これらに限定されることはない。例示的なＰＧＭ成分前駆体としては、硝酸パラジウム、パラジウムテトラアミン、酢酸パラジウム、およびそれらの組み合わせより選択されるパラジウム成分前駆体が挙げられるが、これらに限定されることはない。例示的な卑金属酸化物成分前駆体としては、硝酸銅、塩化銅、過塩素酸銅、臭化銅、硫酸銅、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されることはない。例示的な希土類金属酸化物成分前駆体としては、硝酸セリウム、塩化セリウム、臭化セリウム、硫酸セリウム、またはそれらの組み合わせより選択されるセリウム成分前駆体が挙げられるが、これらに限定されることはない。金属酸化物成分含浸担体材料の製造は、例えば、以下により詳細に記載されるようなインシピエントウェットネス技術を使用して行うことが可能である。
【０１２１】
毛細管含浸または乾式含浸とも称されるインシピエントウェットネス含浸技術は、一般的に、不均一系の材料、すなわち触媒の合成に使用される。一般的に、金属前駆体は、水溶液または有機溶液に溶解され、その後、金属含有溶液は、添加された溶液の体積と同じ細孔体積を含む触媒担体に添加される。毛細管現象により、溶液が担体の細孔に引き込まれる。担体の細孔容積を超えて添加された溶液により、溶液輸送が、毛細管現象プロセスから、はるかに遅い拡散プロセスに変わる。その後、触媒を乾燥および焼成して、溶液内の揮発性成分を除去し、触媒担体の表面に金属を堆積させることができる。含浸させられた材料の濃度プロファイルは、含浸および乾燥の間の細孔内の物質移動条件に依存する。
【０１２２】
担体材料は、一般的に、実質的にすべての溶液を吸収して湿潤した固体を形成するほどに十分乾燥している。硝酸パラジウム、硝酸セリウム、または硝酸銅などの活性金属の水溶性化合物または錯体の水溶液を用いることができる。
【０１２３】
担体材料を活性金属前駆体溶液で処理した後に、粒子を、高温（例えば１００〜１５０℃）で一定期間（例えば１〜３時間）にわたり熱処理するなどによって乾燥させ、続いて、焼成して活性金属をより触媒活性な形態に転化させる。例示的な焼成プロセスは、約４００〜５５０℃の温度で１０分間〜３時間にわたり空気中で熱処理することを含む。上記のプロセスは、所望の水準の活性金属含浸に到達するために必要に応じて繰り返されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ＰＧＭ成分前駆体として硝酸パラジウムを使用して、パラジウム成分が耐火性金属酸化物担体材料（例えばアルミナ−シリカ）上に含浸させられる。別の例では、ＰＧＭ成分前駆体として硝酸パラジウムを使用して、パラジウム成分が酸素貯蔵成分（例えばセリア）上に含浸させられる。いくつかの実施形態では、卑金属酸化物成分前駆体として硝酸銅を使用して、銅が酸素貯蔵成分（例えばセリア）上に含浸させられる。さらなる実施形態では、希土類金属酸化物成分前駆体として硝酸セリウムを使用して、セリウムが酸素貯蔵成分（例えばセリア）上に含浸させられる。選択的酸化触媒組成物の製造のさらなる例については、Ｐｕｎｋｅ等の米国特許第８，８５８，９０４号、Ｇｒｕｂｅｒｔ等の米国特許第８，８０２，０１６号、Ｇｒｕｂｅｒｔ等の米国特許第８，５２４，１８２号、Ｌｉ等の米国特許第８，０３８，９５４号が参照され、これらはすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０１２４】
本明細書に開示されるさまざまな実施形態に含まれるＳＣＲ材料のための金属促進モレキュラーシーブの製造は、一般的に、１種以上の金属（例えば銅）をモレキュラーシーブ内にイオン交換することを含む。イオン交換プロセスは、一般的に、微粒子の形態のモレキュラーシーブを金属前駆体溶液と接触させることを含む。例えば、銅を供給するために銅塩を使用してもよい。一般的に、アルカリ金属モレキュラーシーブまたはＮＨ４モレキュラーシーブが、１種以上の金属をイオン交換するために使用される。２種以上の金属を含む金属促進モレキュラーシーブの場合、モレキュラーシーブへの金属のイオン交換は、同時に実施されても、または別々に実施されてもよい。例えば、１種以上の他の金属前駆体と組み合わせた銅前駆体が用いられてもよい。特定の実施形態では、この方法は、第２の金属を、第１の金属でまず促進されたモレキュラーシーブ内に交換すること（例えば、第２の金属を銅促進モレキュラーシーブ材料内に交換すること）を含む。金属促進モレキュラーシーブを含むＳＣＲ材料の製造の例については、Ｒｉｖａｓ−Ｃａｒｄｏｎａ等の米国特許第９，４８０，９７６号、Ｓｔｉｅｂｅｌｓ等の米国特許第９，３５２，３０７号、Ｗａｎ等の米国特許第９，３２１，００９号、Ａｎｄｅｒｓｅｎ等の米国特許第９，１９９，１９５号、Ｂｕｌｌ等の米国特許第９，１３８，７３２号、Ｍｏｈａｎａｎ等の米国特許第９，０１１，８０７号、Ｔｕｒｋｈａｎ等の米国特許第８，７１５，６１８号、Ｂｏｏｒｓｅ等の米国特許第８，２９３，１８２号、Ｂｏｏｒｓｅ等の米国特許第８，１１９，０８８号、Ｆｅｄｅｙｋｏ等の米国特許第８，１０１，１４６号、Ｍａｒｓｈａｌｌ等の米国特許第７，２２０，６９２号が参照され、これらはすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。特に、銅および／または鉄促進チャバザイトゼオライトを含むＳＣＲ材料の製造の例については、Ｓｔｉｅｂｅｌｓ等の米国特許第９，３５２，３０７号、Ｂｕｌｌ等の米国特許第９，１６２，２１８号、Ｓｅｙｌｅｒ等の米国特許第８，８２１，８２０号、Ｂｕｌｌ等の米国特許第８，４０４，２０３号、Ｂｅｕｔｅｌ等の米国特許第８，２９３，１９９号、Ｂｕｌｌ等の米国特許第７，６０１，６６２号、Ｍｏｎｔｒｅｕｉｌ等の米国特許出願公開第２０１５／０２３１６２０号、Ｂｅｕｔｅｌ等の米国特許出願公開第２０１１／０１６５０５１号、Ｌｉ等の米国特許出願公開第２０１０／００９２３６２号、およびＢｕｌｌ等の国際特許出願第２０１０／０５４０３４号、およびＴｕｒｋｈａｎ等の国際特許出願第２００９／１４１３２４号が参照され、これらはすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。混合金属酸化物を含むＳＣＲ材料の製造については、例えば、Ｂｒｅｎｎａｎ等の米国特許第４，５１８，７１０号、Ｈｅｇｅｄｕｓ等の米国特許第５，１３７，８５５号、Ｋａｐｔｅｉｊｎ等の米国特許第５，４７６，８２８号、Ｈｏｎｇ等の米国特許第８，６８５，８８２号、Ｊｕｒｎｇ等の米国特許第９，１０１，９０８号が参照され、これらはすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０１２５】
基材のコーティングプロセス
開示される触媒組成物は、一般的に、上記のように触媒粒子の形態で製造される。これらの触媒粒子を水と混合して、ハニカム型基材などの触媒基材をコーティングする目的でスラリーを形成することができる。いくつかの実施形態では、１種以上の触媒組成物が、同じスラリー中に存在していてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、スラリーは、選択的酸化触媒組成物およびＳＣＲ材料を含む。
【０１２６】
スラリーは、触媒粒子に加えて、アルミナ、シリカ、酢酸ジルコニウム、コロイド状ジルコニア、または水酸化ジルコニウム、会合性増粘剤、および／または界面活性剤（アニオン性、カチオン性、非イオン性または両性の界面活性剤を含む）の形態のバインダーを任意で含んでいてもよい。他の例示的な結合剤としては、ボヘマイト、ガンマアルミナ、またはデルタ／シータアルミナ、ならびにシリカゾルが挙げられる。バインダーは、存在する場合、一般的に、約１〜５重量％の量のウォッシュコート総充填量で使用される。
【０１２７】
酸性または塩基性の種をスラリーに添加して、それによりｐＨを調整してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、スラリーのｐＨは、水酸化アンモニウムまたは硝酸水溶液の添加により調整される。スラリーの一般的なｐＨ範囲は約３〜６である。
【０１２８】
スラリーを粉砕して、粒径を低減させ、粒子の混合を促進してもよい。粉砕は、ボールミル、連続式ミル、または他の類似した装置内で達成することが可能であり、スラリーの固形分は、例えば、約１〜６０重量％、約５〜４０重量％、またはより詳細には５〜２５重量％であってもよい。一実施形態では、粉砕後のスラリーは、Ｄ９０粒径が、約１〜約４０ミクロン、好ましくは１〜約３０ミクロン、より好ましくは約１〜約１５ミクロン、または約１〜約５ミクロン（または約４０ミクロン未満、約３０ミクロン未満、２０ミクロン未満、１０ミクロン未満、もしくは約５ミクロン未満）であることを特徴とする。Ｄ９０は、専用の粒径分析装置を使用して求められる。この装置は、２０１０年にＳｙｍｐａｔｅｃにより製造され、レーザー回折を使用して少量のスラリーにおける粒径を測定する。一般的にミクロン単位のＤ９０は、粒子の数の９０％が、引用値よりも小さな直径を有することを意味する。
【０１２９】
スラリーは、当技術分野で公知の任意のウォッシュコート技術を使用して基材にコーティングされる。一実施形態では、基材は、スラリーに１回以上浸漬されるか、そうでなければスラリーでコーティングされる。その後、コーティングされた基材は、高温（例えば１００〜１５０℃）で一定期間（例えば１０分〜約３時間）にわたり乾燥させられ、それから、例えば４００〜６００℃で一般的に約１０分〜約３時間にわたり加熱することにより焼成される。乾燥および焼成の後に、最終的なウォッシュコートコーティング層は、実質的に溶媒不含であると考えることが可能である。
【０１３０】
焼成の後に、上記のウォッシュコート技術により得られる触媒充填量は、基材のコーティングされた重量とコーティングされていない重量の差を計算することにより求めることが可能である。当業者に明らかであるように、触媒充填量は、スラリーのレオロジーを変えることにより修正することが可能である。さらに、ウォッシュコートを生成するためのコーティング／乾燥／焼成プロセスを必要に応じて繰り返して、コーティングを所望の充填水準または厚さに構築すること、すなわち１個より多くのウォッシュコートを塗布することが可能である。
【０１３１】
排出物処理システム
本発明はまた、本明細書に記載の触媒物品（複数可）を組み込む排出物処理システムも提供する。一般的に、統合型の排出物処理システムは、排気ガス排出物、例えばディーゼルエンジンからの排気ガス排出物を処理するための１個以上の触媒物品／構成要素を含む。例えば、排出物処理システムは、（フィルター上に選択的酸化触媒を含む）本明細書に記載のＣＳＦに加えて、ディーゼル酸化（ＤＯＣ）触媒および選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒、および／または任意で選択的接触還元／アンモニア酸化（ＳＣＲ／ＡＭＯｘ）触媒を含み得る。ＣＳＦは、一般的にＤＯＣの下流に位置するが、排出物処理システムのさまざまな構成要素の相対的な配置は、変化してもよい。排出物処理システムは、アンモニア前駆体用の還元剤注入器、ディーゼル燃料用の炭化水素注入器、さらなる微粒子濾過構成要素、ならびに／またはＮＯｘ貯蔵および／もしくは捕捉構成要素などの構成要素をさらに含んでいてもよい。前述の構成要素の一覧は単なる例であり、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【０１３２】
１つの例示的な排出物処理システムが、排出物処理システム４０の概略図である図４に図示されている。示されるように、ガス状汚染物質および微粒子状物質を含む排気ガス流は、本明細書に開示されているように、排気管４２を介して、エンジン４１から、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）４３、ＣＳＦ４６、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒４８、それから任意で選択的接触還元／アンモニア酸化（ＳＣＲ／ＡＭＯｘ）触媒５０に運ばれる。
【０１３３】
ＤＯＣ４３では、未燃焼のガス状および不揮発性の炭化水素および一酸化炭素の大部分が燃焼して、二酸化炭素および水を形成する。さらに、ＮＯｘ成分のＮＯの一部は、ＤＯＣにおいて酸化してＮＯ２になり得る。
【０１３４】
次に、排気ガス流は、排気管４５を介して、フィルター上に選択的酸化触媒を含む触媒化スートフィルターである本明細書に開示されているＣＳＦ４６に運ばれる。ＣＳＦ４６は、排気ガス流がさらに下流に位置するＳＣＲ触媒４８に到達する前に、排気ガス流中に存在するあらゆる粒子状物質を捕捉する。窒素含有還元剤を排気流に導入するための注入器４４は、有利には、ＣＳＦ４６の上流に位置している。還元剤は、ガスがＣＳＦ４６を通過してＣＳＦ４６およびＳＣＲ触媒４８内の任意のＳＣＲ材料に曝される際に、ＮＯｘをＮ２および水にする還元を促進する。一般的に、窒素含有還元剤は、排気ガス中のＮＯｘの還元を促進するあらゆる化合物を広くカバーする。そのような還元剤の例としては、アンモニア、ヒドラジン、または尿素（（ＮＨ２）２ＣＯ）、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムもしくはギ酸アンモニウムなどの任意の適切なアンモニア前駆体が挙げられる。ＣＳＦ４６を介して微粒子状物質を除去した後、排気ガス流は、ＮＯｘのさらなる処理および／または転化のために、排気管４７を介して下流のＳＣＲ触媒４８に運ばれる。その後、ＳＣＲ触媒４８から出る排気ガス流は、最終的にエンジン排気ガス処理システム４０を出る前に、任意で、排気管４９を介して選択的接触還元／アンモニア酸化（ＳＣＲ／ＡＭＯｘ）触媒５０に運ばれてもよい。本明細書で述べたように、ＣＳＦ４６は、任意で第２のＳＣＲ材料を含んでいてもよく、そのような場合、いくつかのＳＣＲを、（排気ガス流がＳＣＲ触媒４８に到達する前に）フィルター上で達成することができる。
【０１３５】
排気ガス処理システムにおいてＣＳＦ４６の上流に注入器４４を備えることにより、よりコンパクトなエンジン処理システムが提供される。この上流位置（ＣＳＦの上流）における還元剤の存在は、還元剤、例えばアンモニアとは対照的にＨＣを優先的に酸化させるように適合した選択的酸化触媒組成物をＣＳＦ４６のフィルター上で使用することにより可能になる。したがって、有利には、ＣＳＦを通過する排気ガス流中のアンモニア濃度に著しい減少はなく、下流のＳＣＲ触媒４８によるＮＯｘ転化にとって適切な量の還元剤が排気ガス流中に保持される。これらのシステムは、ＣＳＦから独立したＳＣＲ構成要素を含むものとしてここに記載されているが、特定の実施形態では、ＳＣＲ構成要素およびＣＳＦは、単一の物品として組み合わせることが可能である。したがって、ＣＳＦ４６は、例えば選択的酸化触媒組成物および第１のＳＣＲ材料に関する上記のような区分された構成で、選択的酸化触媒成分および第１のＳＣＲ材料の両方を含んでいてもよい。そのようなシステムの実施形態では、別個のＳＣＲ触媒４８は存在しない。
【０１３６】
本開示はまた、排気ガス流中のＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘを少なくとも部分的に低減させる方法であって、排気ガス流中のＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘを低減させるのに十分な時間および温度でガス流を本明細書に記載のシステムに通して送ることを含む方法を提供する。例えば、いくつかの実施形態では、この方法は、排気ガス流を、ＨＣおよびＣＯの酸化に適合したディーゼル酸化触媒と接触させ、それにより、ＨＣおよびＣＯの水準が低下した第１の流出物を形成することと、還元剤を第１の流出物に注入して、第２の流出物を得ることと、第２の流出物と、本明細書に開示されている触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）とを接触させ、ＨＣの水準がさらに低下した第３の流出物を形成することと、第３の流出物と、ＮＯｘの還元に適合したＳＣＲ材料とを接触させ、それにより、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘの水準が低下した処理された排気ガス流を形成することとを含む。いくつかの実施形態では、処理された排気ガス流は、約４００〜約６００℃の範囲の温度（または約４５０℃、約５００℃、もしくは約５５０℃）で、排気ガス流に対して少なくとも約２５％、約３５％、約４５％、約５５％、約６５％、約７５％、約８５％、または少なくとも約９５％低減されたＨＣ含量を有する。例えば、いくつかの実施形態では、処理された排気ガス流は、４５０℃で、システムに入る排気ガス流に対して少なくとも３５％低減されたＨＣ含量を有する。別の実施形態では、処理された排気ガス流は、５００℃で、処理前の排気ガス流に対して少なくとも５５％低減されたＨＣ含量を有する。別の実施形態では、処理された排気ガス流は、５５０℃で、処理前の排気ガス流に対して少なくとも７５％低減されたＨＣ含量を有する。いくつかの実施形態では、処理された排気流は、約４００〜約６００℃の範囲の温度（または約４５０℃、約５００℃、もしくは約５５０℃）で、排気ガス流に対して少なくとも約２５％、約３５％、約４５％、約５５％、約６５％、約７５％、約８５％、または少なくとも約９５％低減されたＣＯ含量を有する。いくつかの実施形態では、処理された排気流は、約４００〜約６００℃の範囲の温度（または約４５０℃、約５００℃、もしくは約５５０℃）で、排気ガス流に対して少なくとも約２５％、約３５％、約４５％、約５５％、約６５％、約７５％、約８５％、または少なくとも約９５％低減されたＮＯｘ含量を有する。
【０１３７】
実験
本発明の態様は、以下の実施例によりさらに十分に説明され、これらは、本発明の特定の態様を説明するために示されるのであって、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【０１３８】
例１
触媒サンプル物品１〜８を製造する一般的手順
【０１３９】
触媒サンプル物品１〜８は、触媒がコーティングされたフィルターサンプルである。フィルター基材は、細孔率５８％、平均細孔径１３μｍ、セル密度３００／ｉｎ２、および壁厚０．３ｍｍのコーディエライトウォールフローフィルターである。１インチ（直径）×３インチ（長さ）の丸型のサンプルコアを実験に使用した。脱イオン水中に分散したさまざまな触媒活性成分から成る触媒スラリーを使用した。各スラリーを、粒子の９０％が５μｍ未満のサイズを有する（Ｄ９０＜５μｍ）ように粉砕し、コーティング前に適切な固体含量に調整した。基材の入口端部を下にして、出口端部をスラリーレベルのすぐ上（約１／４インチ）にして基材をスラリーに浸漬することにより、スラリーをフィルター基材にウォッシュコートした。基材をスラリーから引き出し、ウォッシュコートスラリーが入口側から出なくなるまで、空気流をチャネルの出口側から吹き付けた。その後、コーティングされたサンプルを１１０℃で２時間にわたり乾燥させ、空気中にて４５０℃で１時間にわたり焼成した。このようにして得られたサンプルの具体的な組成を以下に詳述する。
【０１４０】
触媒サンプル物品１の製造
触媒サンプル物品１を上記の一般的手順により製造し、スラリーは、Ｃｕ−チャバザイト（当技術分野で公知の手順により製造。例えば米国特許第７，６０１，６６２号が参照され、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）を含んでおり、スラリー固体含量は２３％であった。Ｃｕ−チャバザイトのウォッシュコート充填量は、０．６ｇ／ｉｎ３であった。
【０１４１】
触媒サンプル物品２の製造
触媒サンプルの物品２は、０．１ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート充填量を有するＰｄ／ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３と、０．１ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート充填量を有するＣｕ−チャバザイトとの混合物を含有する。Ｐｄ／ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３を、インシピエントウェットネス技術を使用して硝酸ＰｄをＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３担体（５％ＳｉＯ２）上に含浸させることにより作製した。含浸させた粉末を、１１０℃で２時間にわたり乾燥し、その後、５００℃で２時間にわたり焼成した。Ｐｄ粉末をＤ９０＜５μｍに粉砕し、それからＣｕ−チャバザイトを含有するスラリーと混合して、１７％の固体含量を得た。上記の一般的手順により、調製されたＰｄ／ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３／Ｃｕ−チャバザイトスラリーを用いて、触媒サンプル物品２を製造し、１ｇ／ｆｔ３のパラジウム充填量を有する触媒サンプル物品２を得た。
【０１４２】
触媒サンプル物品３の製造
０．６ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート充填量を有するＰｄ／Ｃｕ−チャバザイトを含む触媒サンプル物品３を、上記の一般的手順により製造した。Ｃｕ−チャバザイトのスラリーに硝酸Ｐｄを直接添加して、２３％の固体含量を有するＰｄ／Ｃｕ−チャバザイトスラリーを得ることにより、スラリーを調製した。
【０１４３】
触媒サンプル物品４の製造
触媒サンプル物品４は、０．８ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート充填量を有するＰｄ／ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３を含有する。Ｐｄ堆積の前に、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３担体材料を乾燥粉末としてジェット粉砕してＤ９０＜５μｍにした。粉砕された担体を、脱イオン水中で３０〜４０％の固形分で分散させた。このスラリーに、硝酸Ｐｄをゆっくりと添加した。スラリーをさらに希釈して、２３％の最終固体含量を得た。上記の一般的手順により、調製されたＰｄ／ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３スラリーを用いて、触媒サンプル物品４を製造し、３ｇ／ｆｔ３のパラジウム充填量を有する触媒サンプル物品４を得た。
【０１４４】
触媒サンプル物品５の製造
ＣｅＯ２／ＺｒＯ２（３０％のＺｒＯ２含量）を含有するスラリーを７％の固体含量で調製した。上記の一般手順により、調製されたＣｅＯ２／ＺｒＯ２（３０％のＺｒＯ２含量）スラリーを用いて、触媒サンプル物品５を製造し、０．２５ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート充填量を有する触媒サンプル物品５を得た。
【０１４５】
触媒サンプル物品６の製造
７％の固体含量を有するＣｅＯ２含有スラリーを調製した。上記の一般的手順により、調製されたＣｅＯ２スラリーを用いて、触媒サンプル物品６を製造し、０．２５ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート充填量を有する触媒サンプル物品６を得た。
【０１４６】
触媒サンプル物品７の製造
触媒サンプル７は、０．２５ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート充填量を有する１０％ＣｕＯ−５％ＣｅＯ２／ＣｅＯ２を含有する。１０％ＣｕＯ−５％ＣｅＯ２／ＣｅＯ２を、ＣｅＯ２担体上に硝酸Ｃｕおよび硝酸Ｃｅを共含浸させることにより調製した。含浸させた粉末を、１１０℃で２時間にわたり乾燥させ、その後、４５０℃で１時間にわたり焼成した。スラリーを５％のスラリー固体含量で調製した。上記の一般的手順により、調製された１０％ＣｕＯ−５％ＣｅＯ２／ＣｅＯ２スラリーを用いて、触媒サンプル物品７を製造し、触媒サンプル物品７を得た。
【０１４７】
触媒サンプル物品８の製造
触媒サンプル物品８は、０．２５ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート充填量を有するＰｄ／ＣｅＯ２を含有する。Ｐｄ／ＣｅＯ２を、インシピエントウェットネス技術を使用してセリア担体上に硝酸Ｐｄを含浸させることにより作製し、７％の固体含量を有するスラリーを調製するために使用した。上記の一般的手順により、調製されたＰｄ／ＣｅＯ２スラリーを用いて、触媒サンプル物品８を製造し、１ｇ／ｆｔ３のパラジウム充填量を有する触媒サンプル物品８を得た。
【０１４８】
触媒サンプル物品１〜８の評価
触媒サンプル１〜８を、空気中１０％の蒸気を用いて、６５０℃で２５時間にわたり水熱エージングに曝し、その後、以下の手順により、ＴＨＣ転化率およびアンモニア転化率に対するそれらの触媒活性を測定した。
【０１４９】
活性試験を、１０００ｐｐｍのＮＨ３、１０００ｐｐｍのデカン（Ｃ１ベース）、１０００ｐｐｍのＮＯ、５％のＨ２Ｏ、５％のＣＯ２、１０％のＯ２および残分Ｎ２を含有する供給物を用いて、実験室用反応器内で実施した。供給ガスのガス毎時空間速度は、５０，０００ｈ−１であった。触媒サンプル物品１〜８を、ＴＨＣおよびアンモニアのそれらの転化率について、定常状態条件のもと５５０℃、５００℃、４５０℃で評価し、ガス状成分の濃度を、流内ＦＴＩＲ装置を使用して求めた（表１〜３参照）。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【０１５０】
表１〜３は、それぞれ５５０℃、５００℃、および４５０℃でのＴＨＣ、ＮＨ３およびＮＯｘの転化率をまとめたものである。図５は、サンプル１〜８の選択性指数を反応温度の関数として示す。選択性指数は、ＮＨ３転化率に対するＴＨＣ転化率の比として定義される。触媒においてこの選択性指数が高いほど、ＴＨＣ酸化に対する選択性が高くなる。図５に示される選択性指数は、以下の順序に従う：サンプル８＞＞サンプル６〜サンプル４〜サンプル７＞サンプル５＞サンプル２＞サンプル３＞サンプル１。
【０１５１】
Ｐｔは、ＰｄよりもＮＨ３酸化に対してはるかにより活性であると知られている。例えば、Ｙ．ＬｉおよびＪ．Ｎ．Ａｒｍｏｒ，Ａｐｐｌ．Ｃａｔａｌ．Ｂ：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，１３（１９９７）１３１−１３９が参照され、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３触媒において、反応温度が２００℃を上回るとＮＨ３転化率が９０％超になることを示し、酸化生成物としては主にＮ２Ｏが生成される。本発明におけるサンプル８は、ＣｅＯ２担体上に少量のＰｄを含む（粉末ベースで０．２重量％に相当）。理論に縛られることを意図してはいないが、低水準のＰｄおよび活性酸素含有担体の組み合わせにより、ＮＨ３酸化を最小限に抑えつつ、ＴＨＣを酸化させる触媒が可能になると考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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