(57)【要約】  低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）と、ディーゼル酸化触媒、ディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）、ＮＯｘ吸収剤、選択的触媒還元／受動的ＮＯｘ吸着剤（ＳＣＲ／ＰＮＡ）、コールド・スタート触媒（ＣＳＣ）又は三元触媒（ＴＷＣ）などの第２の触媒とを有する触媒物品が開示されている。触媒物品はまた、１又は２の追加のＳＣＲ触媒を含むことができる。触媒は、さまざまな構成の１つとして存在し得る。触媒物品は、排気ガス中のＮＯｘの選択的触媒還元（ＳＣＲ）のため、及びアンモニアスリップの量の削減において有用である。アンモニアスリップの量が減少するＳＣＲプロセスにおいて触媒物品を使用する方法も記載されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口端及び出口端を含む基材と、第１のゾーンと、第２のゾーンとを含む触媒物品であって、第１のゾーンが、白金族金属を含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）と、金属交換モレキュラーシーブ、バナジウム又は卑金属を含む第１のＳＣＲ触媒とを含み、第２のゾーンが、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）、触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）、ＮＯｘ吸収剤、選択的触媒還元／受動的ＮＯｘ吸着剤（ＳＣＲ／ＰＮＡ）、コールド・スタート触媒（ＣＳＣ）又は三元触媒（ＴＷＣ）からなる群より選択される第２の触媒を含み、第１のゾーンが第２のゾーンに対して上流のガス流に配置されている、触媒物品。
【請求項２】
第１のゾーン及び第２のゾーンが同じ基材上に配置され、かつ、第１のゾーンが基材の入口側に配置され、第２のゾーンが基材の出口側に配置されている、請求項１に記載の触媒物品。
【請求項３】
第２の基材をさらに含み、第１のゾーンが第１の基材上に配置され、第２のゾーンは第２の基材上に配置され、かつ、第１の基材が第２の基材の上流に配置されている、請求項１に記載の触媒物品。
【請求項４】
第１の片部と第２の片部とを含み、第１のゾーンが第１の片部に配置され、第２のゾーンが第２の片部に配置され、かつ、第１の片部が第２の片部の上流に配置されている、請求項３に記載の触媒物品。
【請求項５】
アンモニアスリップ触媒が、白金族金属を含む最下層と、最下層の上に配置された第１のＳＣＲ触媒を含む最上層とを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項６】
アンモニアスリップ触媒が、低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金族金属と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項７】
ブレンドがＭｎＯ２上にＰｄ、Ｎｂ−Ｃｅ−Ｚｒ又はＮｂをさらに含む、請求項６に記載の触媒物品。
【請求項８】
第２のゾーンが酸化触媒と第２のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項９】
第２のＳＣＲ触媒をさらに含み、第２のＳＣＲ触媒がアンモニア酸化触媒と第２の触媒との間に配置されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項１０】
第２のＳＣＲ触媒の一部がアンモニア酸化触媒と少なくとも部分的に重なっている、請求項９に記載の触媒物品。
【請求項１１】
第２のＳＣＲ触媒が、第１のＳＣＲ触媒と担体、好ましくは低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金とのブレンドを含む第１の層を完全に覆っている、請求項９に記載の触媒物品。
【請求項１２】
第２のＳＣＲ触媒がアンモニアスリップ触媒と第２の触媒との間にある場合、第２のＳＣＲが促進Ｃｅ−Ｚｒ又は促進ＭｎＯ２を含む、請求項９に記載の触媒物品。
【請求項１３】
第２のＳＣＲ触媒が卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換モレキュラーシーブ又はこれらの混合物である、請求項８から１２のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項１４】
卑金属が、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、セリウム（Ｃｅ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）及びジルコニウム（Ｚｒ）、並びにこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１３に記載の触媒物品。
【請求項１５】
少なくとも１の卑金属促進剤をさらに含む、請求項１４に記載の触媒製品。
【請求項１６】
モレキュラーシーブ又は金属交換モレキュラーシーブが小細孔、中細孔、大細孔又はこれらの混合物である、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項１７】
第２のＳＣＲ触媒が、アルミノシリケートモレキュラーシーブ、金属置換アルミノシリケートモレキュラーシーブ、アルミノホスフェート（ＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、金属置換アルミノホスフェート（ＭｅＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、シリコアルミノホスフェート（ＳＡＰＯ）モレキュラーシーブ及び金属置換シリコアルミノホスフェート（ＭｅＳＡＰＳＯ）モレキュラーシーブ、並びにこれらの混合物からなる群より選択される小細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項１８】
第２のＳＣＲ触媒が、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧ及びＺＯＮ、並びにこれらの混合物及び／又は連晶からなる骨格型の群より選択される小細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項１９】
第２のＳＣＲ触媒が、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＲＩ、ＩＴＥ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、及びＳＦＷからなる骨格型の群より選択される小細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項２０】
第２のＳＣＲ触媒が、ＡＥＬ、ＡＦＯ、ＡＨＴ、ＢＯＦ、ＢＯＺ、ＣＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＩ、ＤＡＣ、ＥＵＯ、ＦＥＲ、ＨＥＵ、ＩＭＦ、ＩＴＨ、ＩＴＲ、ＪＲＹ、ＪＳＲ、ＪＳＴ、ＬＡＵ、ＬＯＶ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＲＥ、ＭＴＴ、ＭＶＹ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＯＢＷ、ＰＡＲ、ＰＣＲ、ＰＯＮ、ＰＵＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＳＴＷ、ＳＶＲ、ＳＺＲ、ＴＥＲ、ＴＯＮ、ＴＵＮ、ＵＯＳ、ＶＳＶ、ＷＥＩ及びＷＥＮ、並びにこれらの混合物及び／又は連晶からなる骨格型の群より選択される中細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項２１】
第２のＳＣＲ触媒が、ＡＦＩ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＹ、ＡＳＶ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＳＶ、ＣＡＮ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＦＯ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＺＴ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＩＦＲ、ＩＳＶ、ＩＴＧ、ＩＷＲ、ＩＷＳ、ＩＷＶ、ＩＷＷ、ＪＳＲ、ＬＴＦ、ＬＴＬ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＥ、ＭＴＷ、ＮＰＯ、ＯＦＦ、ＯＫＯ、ＯＳＩ、ＲＯＮ、ＲＷＹ、ＳＡＦ、ＳＡＯ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＥＷ、ＳＦＥ、ＳＦＯ、ＳＦＳ、ＳＦＶ、ＳＯＦ、ＳＯＳ、ＳＴＯ、ＳＳＦ、ＳＳＹ、ＵＳＩ、ＵＷＹ及びＶＥＴ、並びにこれらの混合物及び／又は連晶からなる骨格型の群より選択される大細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項２２】
白金族金属が、白金、パラジウム、又は白金とパラジウムとの組み合わせを含む、請求項１から２１のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項２３】
パラジウムが１ｇ／ｆｔ３〜２０ｇ／ｆｔ３の量で第１のゾーンに存在する、請求項１から２２のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項２４】
ＰｔとＰｄが１０：１〜１：１００、好ましくは５：１〜１：１０の重量比で存在する、請求項１から２３のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項２５】
第１のＳＣＲ触媒中の金属交換モレキュラーシーブがＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒である、請求項１から２４のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項２６】
Ｃｕ−ＳＣＲ触媒が銅及びモレキュラーシーブを含み、Ｆｅ−ＳＣＲ触媒が鉄及びモレキュラーシーブを含む、請求項２５に記載の触媒物品。
【請求項２７】
モレキュラーシーブがアルミノシリケート、アルミノホスフェート（ＡｌＰＯ）、シリコアルミノホスフェート（ＳＡＰＯ）又はこれらの混合物である、請求項２６に記載の触媒物品。
【請求項２８】
モレキュラーシーブが、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧ及びＺＯＮ、並びにこれらの混合物及び／又は連晶からなる骨格型の群より選択される、請求項２６又は請求項２７に記載の触媒物品。
【請求項２９】
モレキュラーシーブが、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＲＩ、ＩＴＥ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、及びＳＦＷからなる骨格型の群より選択される、請求項２８に記載の触媒物品。
【請求項３０】
白金族金属が担体、好ましくは低アンモニア貯蔵を有する担体上にある、請求項１から２９のいずれか１項に記載の触媒物品。
【請求項３１】
低アンモニア貯蔵を有する担体が珪酸質担体である、請求項３０に記載の触媒物品。
【請求項３２】
珪酸質担体が、（ａ）少なくとも１００、（ｂ）少なくとも２００、（ｃ）少なくとも２５０、（ｄ）少なくとも３００、（ｅ）少なくとも４００、（ｆ）少なくとも５００、（ｇ）少なくとも７５０、及び（ｈ）少なくとも１０００のうちの少なくとも１つのシリカ対アルミナ比を有するシリカ又はゼオライトを含む、請求項３１の触媒物品。
【請求項３３】
珪酸質担体がＢＥＡ、ＣＤＯ、ＣＯＮ、ＦＡＵ、ＭＥＬ、ＭＦＩ又はＭＷＷを含む、請求項３１又は３２に記載の触媒物品。
【請求項３４】
担体、好ましくは低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金の量に対する第１のＳＣＲ触媒の量の比が、これらの成分の重量に基づいて、（ａ）０：１〜３００：１、（ｂ）３：１〜３００：１、（ｃ）７：１〜１００：１、及び（ｄ）１０：１〜５０：１（比の各端点を含む）のうちの少なくとも１つの範囲内にある、請求項１から３３のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項３５】
白金が、白金の担体の重量＋白金の重量＋ブレンド中の第１のＳＣＲ触媒の重量に対して、（ａ）０．０１〜０．３％、（ｂ）０．０３〜０．２％、（ｃ）０．０５〜０．１７％、及び（ｄ）０．０７〜０．１５％のうちの少なくとも１つとして存在する、請求項１から３４のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項３６】
基材がコーディエライト、高多孔性コーディエライト、金属基材、押出ＳＣＲ、ウォールフロー型フィルター、フィルター又はＳＣＲＦである、請求項１から３５のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項３７】
ただ１つのアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、（ａ）第２のゾーンがディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を含まないか、又は（ｂ）ＤＯＣがアンモニアスリップ触媒に隣接してその下流に配置されていないかのいずれかである、請求項１から３６のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項３８】
ＡＳＣ触媒を含む第３のゾーンをさらに含み、第３のゾーンが第１のゾーンと第２のゾーンの間に配置されている、請求項１から３７のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項３９】
第１のゾーン内のＰＧＭが発熱を生じさせるのに十分な量のパラジウムを含む、請求項３８に記載の触媒物品。
【請求項４０】
請求項１から３９のいずれか一項に記載の触媒物品と、ＮＨ３を排気ガスに導入するか又はＮＨ３を排気ガス中に生成するか又はＮＨ３を排気ガスに導入するための手段とを備える排気システム。
【請求項４１】
触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）をさらに含む、請求項４０に記載の排気システム。
【請求項４２】
触媒化スートフィルターが、前記フィルターの入口側に約５ｇ／ｆｔ３〜約２０ｇ／ｆｔ３のＰＧＭ担持量を含む、請求項４１に記載の排気システム。
【請求項４３】
請求項４０又は４１に記載の排気システム又は請求項１〜３９のいずれか一項に記載の触媒物品と、排気ガスにＮＨ３を導入するか又は排気ガス中にＮＨ３を生成するための手段とを備えるエンジン。
【請求項４４】
炭化水素を含む排気ガスを請求項１から３９のいずれか一項に記載の触媒と接触させることを含む、触媒において発熱をもたらす方法。
【請求項４５】
アンモニアを含む排気ガスを請求項１から３９のいずれか一項に記載の触媒物品と接触させることを含む、排気ガス中のＮＨ３からのＮ２Ｏの生成を低減する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）、アンモニアスリップ触媒を含有する物品、並びにアンモニアスリップを減少させるためにそのような物品を製造及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、固定ガスタービン及びその他のシステムにおける炭化水素の燃焼は、ＮＯ（一酸化窒素）及びＮＯ２（二酸化窒素）を含む窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するために処理しなければならない排気ガスを生成する（生成するＮＯｘの大部分はＮＯである）。ＮＯｘは、人々の健康問題を多く引き起こすだけでなく、スモッグや酸性雨の形成を含む多くの有害な環境影響を引き起こすことが知られている。排気ガス中のＮＯｘのヒト及び環境への影響を軽減するためには、これらの望ましくない成分を、好ましくは他の有害又は毒性物質を生成しないプロセスによって、排除することが望ましい。
【０００３】
リーンバーン及びディーゼルエンジンで発生する排気ガスは、一般に酸化性である。ＮＯｘを元素窒素（Ｎ２）と水に変換する選択的触媒還元（ＳＣＲ）として知られている方法において、触媒及び還元剤を用いてＮＯｘを選択的に還元する必要がある。ＳＣＲプロセスでは、ガス状還元剤、典型的には無水アンモニア、アンモニア水又は尿素が、排気ガスが触媒と接触する前に排気ガス流に添加される。還元剤は触媒上に吸着され、ＮＯｘは触媒された基材の中又は上を通過する際に還元される。ＮＯｘの変換を最大にするためには、化学量論量より多いアンモニアをガス流に添加することがしばしば必要である。しかし、過剰のアンモニアを大気中に放出することは、人々の健康及び環境に有害であろう。さらに、アンモニアは、特に水溶液形態で苛性である。排気管下流の排気管の領域におけるアンモニア及び水の凝縮は、排気システムを損傷し得る腐食性の混合物を生じる可能性がある。したがって、排気ガス中のアンモニアの放出は止めるべきである。従来型の排気システムの多くでは、アンモニア酸化触媒（アンモニアスリップ触媒又は「ＡＳＣ」としても知られている）がＳＣＲ触媒の下流に設置されており、排気ガス中のアンモニアを窒素に変換することによってアンモニアを除去する。アンモニアスリップ触媒の使用は、典型的なディーゼル走行サイクルにわたって９０％を超えるＮＯｘ変換を可能にし得る。
【０００４】
ＳＣＲによるＮＯｘ除去と窒素への選択的アンモニア変換の両方を提供する触媒を有することが望ましく、アンモニア変換は車両の駆動サイクル中に広い温度範囲にわたって起こり、最小の窒素酸化物及び亜酸化窒素副生成物が形成される。
【発明の概要】
【０００５】
第１の態様において、本発明は、入口端及び出口端を含む基材と、第１のゾーンと、第２のゾーンとを含む触媒物品であって、第１のゾーンが、白金族金属を含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）と、金属交換モレキュラーシーブ、バナジウム又は卑金属を含む第１のＳＣＲ触媒とを含み、第２のゾーンが、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）、触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）、ＮＯｘ吸収剤、選択的触媒還元／受動的ＮＯｘ吸着剤（ＳＣＲ／ＰＮＡ）、コールド・スタート触媒（ＣＳＣ）又は三元触媒（ＴＷＣ）からなる群より選択される第２の触媒を含み、第１のゾーンが第２のゾーンに対して上流のガス流に配置されている触媒物品に関する。
【０００６】
別の態様では、本発明は、本発明の第１の態様の触媒物品と、ＮＨ３を排気ガス中に生成するための手段とを備える排気システムに関する。
【０００７】
さらに別の態様では、本発明は、本発明の第１の態様の触媒物品と、ＮＨ３を排気ガス中に生成するための手段とを備える排気システムを含む燃焼源に関する。
【０００８】
なお別の態様では、本発明は、炭化水素を含む排気ガスを本発明の第１の態様の触媒と接触させることを含む、触媒において発熱をもたらす方法に関する。
【０００９】
別の態様では、本発明は、アンモニアを含む排気ガスを本発明の第１の態様の触媒物品と接触させることを含む、排気ガス中のＮＨ３からのＮ２Ｏの生成を低減する方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＡＳＣがＤＯＣ又は他の触媒の前の排気ガス流中に配置されている構成を示す。
【図２】ＡＳＣが二重層であり、ＤＯＣ又は他の触媒の前の排気ガス流中に配置されている構成を示す。二重層も図解する。
【図３】ＡＳＣがブレンドであり、ＤＯＣ又は他の触媒の前の排気ガス流中に配置されている構成を示す。
【図４】ＡＳＣがフィルターの前の排気ガス流中に配置され、フィルターの後ろにＳＣＲが配置されている構成を示しており、ここで、ＡＳＣは二重層又はブレンドであってよく、フィルターはノンコートの上にコーティングされている。
【図５】ＡＳＣがフィルターの前後の排気ガス流中に配置されている構成を示しており、ここで、フィルター前のＡＳＣは、アンモニア酸化触媒の入口側と最上部の双方を覆うＳＣＲを有する二重層であり、フィルターの後ろのＡＳＣは、アンモニア酸化触媒の入口側を覆うＳＣＲを有する二重層であり、フィルターは、ノンコートの上にコーティングされている。
【図６】ＡＳＣがフィルターの前後の排気ガス流中に配置されている構成を示しており、ここで、両ＡＳＣは、アンモニア酸化触媒の入口側と最上部の双方を覆うＳＣＲを有する二重層であり、フィルターは、ノンコートの上にコーティングされている。
【図７】ＡＳＣがＤＯＣ又は他の触媒の前の排気ガス流中に配置され、ＡＳＣはＳＣＲの入口側にアンモニアスリップ触媒を有する二重層であり、ＳＣＲはＤＯＣ又は他の触媒との間にある構成を示す。
【図８】ＡＳＣがＤＯＣ又は他の触媒の前の排気ガス流中に配置され、ＡＳＣはＳＣＲの入口側にアンモニアスリップ触媒を有する二重層であり、ＳＣＲの一部がアンモニア酸化触媒の最上部を覆い、ＳＣＲはＤＯＣ又は他の触媒との間にある構成を示す。
【図９】ＤＯＣ又は他の触媒の上流にあるＳＣＲ触媒の前の排気ガス流中にＡＳＣが配置されている構成を示しており、ＡＳＣは、アンモニア酸化触媒の前にＳＣＲ触媒を有する二重層である。図示されていない他の構成では、ＡＳＣ内のＳＣＲ触媒又はＡＳＣとＤＯＣ若しくは他の触媒との間のＳＣＲのいずれかの一部が、アンモニア酸化層の最上部を覆うことができる。
【図１０】フレッシュ触媒を用いたＮＨ３変換、Ｎ２Ｏ選択性、及びＮＯＸ選択性を示すグラフである。
【図１１】エイジング触媒を用いたＮＨ３変換、Ｎ２Ｏ選択性、及びＮＯＸ選択率を示すグラフである。
【図１２】フレッシュ触媒を用いたＮＯ変換を示すグラフである。
【図１３】エイジング触媒を用いたＮＯ変換を示すグラフである。
【図１４】フレッシュ触媒を用いたＣＯ変換を示すグラフである。
【図１５】エイジング触媒を用いたＣＯ変換を示すグラフである。
【図１６】フレッシュな参照触媒を用いた炭化水素（ＨＣ）変換を示すグラフである。
【図１７】１：５のＰｔ：Ｐｄ比を有するフレッシュ触媒を用いた炭化水素（ＨＣ）変換を示すグラフである。
【図１８】２：１のＰｔ：Ｐｄ比を有するフレッシュ触媒を用いた炭化水素（ＨＣ）変換を示すグラフである。
【図１９】エイジングさせた参照触媒を用いた炭化水素（ＨＣ）変換を示すグラフである。
【図２０】１：５のＰｔ：Ｐｄ比を有するエイジング触媒を用いた炭化水素（ＨＣ）変換を示すグラフである。
【図２１】２：１のＰｔ：Ｐｄ比を有するエイジング触媒を用いた炭化水素（ＨＣ）変換を示すグラフである。
【図２２】唯一のＰＧＭとしてＰｔを含む参照触媒を含有する排気システム内のさまざまな地点の温度を示すグラフである。
【図２３】ＰｔとＰｄを１：５の担持量で含む参照触媒を含有する排気システム内のさまざまな地点の温度を示すグラフである。
【図２４】ＰｔとＰｄを２：１の担持量で含む参照触媒を含有する排気システム内のさまざまな地点の温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈から判断して明らかにそうでないと分かる以外は、複数の指示物を含む。したがって、例えば「触媒(a catalyst)」と言えば、２以上の触媒の混合物などを含む。
【００１２】
「アンモニアスリップ」という用語は、ＳＣＲ触媒を通過する未反応アンモニアの量を意味する。
【００１３】
用語「担体」とは、触媒が固定されている材料を意味する。
【００１４】
用語「低アンモニア貯蔵を有する担体」とは、担体１ｍ３当たり０．００１ｍｍｏｌ未満のＮＨ３を貯蔵する担体を通常意味する。
【００１５】
低アンモニア貯蔵を有する担体は好ましくは、ＡＥＩ、ＡＮＡ、ＡＴＳ、ＢＥＡ、ＣＤＯ、ＣＦＩ、ＣＨＡ、ＣＯＮ、ＤＤＲ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＧＯＮ、ＩＦＲ、ＩＦＷ、ＩＦＹ、ＩＨＷ、ＩＭＦ、ＩＲＮ、ＩＲＹ、ＩＳＶ、ＩＴＥ、ＩＴＧ、ＩＴＮ、ＩＴＲ、ＩＴＷ、ＩＷＲ、ＩＷＳ、ＩＷＶ、ＩＷＷ、ＪＯＺ、ＬＴＡ、ＬＴＦ、ＭＥＬ、ＭＥＰ、ＭＦＩ、ＭＲＥ、ＭＳＥ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＭＶＹ、ＭＷＷ、ＮＯＮ、ＮＳＩ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＲＷＲ、ＳＥＷ、ＳＦＥ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＦＨ、ＳＦＮ、ＳＦＳ、ＳＦＶ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＳＦ、ＳＳＯ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＯ、ＳＴＴ、ＳＶＲ、ＳＶＶ、ＴＯＮ、ＴＵＮ、ＵＯＳ、ＵＯＶ、ＵＴＬ、ＵＷＹ、ＶＥＴ、ＶＮＩからなる群より選択される骨格型を有するモレキュラーシーブ又はゼオライトである。モレキュラーシーブ又はゼオライトは、より好ましくはＢＥＡ、ＣＤＯ、ＣＯＮ、ＦＡＵ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、及びＭＷＷからなる群より選択される骨格型を、さらに一層好ましくはＢＥＡ及びＭＦＩからなる群より選択される骨格型を有する。
用語「か焼する」又は「か焼」とは、空気中又は酸素中で材料を加熱することを意味する。この定義は、ＩＵＰＡＣのか焼の定義と一致するものである。この定義は、ＩＵＰＡＣのか焼の定義と一致するものである。(IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 第2版(「Gold Book」). A. D. McNaught及びA. Wilkinsonによる編纂。Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XMLオンライン改訂版: http://goldbook.iupac.org (2006-)、M. Nic, J. Jirat, B. Kosataにより作成; A. Jenkinsにより更新版が編纂される。ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/ goldbook.)金属塩を分解し、触媒内の金属イオンの交換を促進し、触媒を基材に接着させるために、か焼が行われる。か焼に用いられる温度は、か焼する材料中の成分によって決まり、通常、およそ１から８時間で約４００℃から約９００℃の間である。場合によっては、か焼は、約１２００℃までの温度で実施することができる。本明細書に記載の方法を含む用途では、か焼は、通常約４００℃から約７００℃の温度でおよそ１から８時間、好ましくは約４００℃から約６５０℃の温度でおよそ１から４時間実施される。
【００１６】
用語「約」は、おおよそを意味し、この用語が結び付けられている値の、任意選択的に±２５％、好ましくは±１０％、さらに好ましくは±５％、又は最も好ましくは±１％の範囲を指す。
【００１７】
さまざまな数値要素の１つ又は複数の範囲が提供される場合、その１つ又は複数の範囲は、別記されない限り、その値を含めることができる。
【００１８】
用語「Ｎ２選択性」は、アンモニアの窒素への変換率を意味する。
【００１９】
「ディーゼル酸化触媒」（ＤＯＣ）、「ディーゼル発熱触媒」（ＤＥＣ）、「ＮＯｘ吸収剤」、「ＳＣＲ／ＰＮＡ」（選択的触媒還元／受動的ＮＯｘ吸着剤）、コールド・スタート触媒」（ＣＳＣ）、及び「三元触媒」（ＴＷＣ）という用語は、燃焼プロセスからの排気ガスを処理するために使用されるさまざまなタイプの触媒を記載するために使用される、当該技術分野において周知の用語である。
【００２０】
用語「白金族金属」又は「ＰＧＭ」は、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、及びイリジウムを指す。白金族金属は好ましくは、白金、パラジウム、ルテニウム又はロジウムである。
【００２１】
用語「下流」及び「上流」は、排気ガスの流れが基材又は物品の入口端から出口端に向かう触媒又は基材の配向を表す。
【００２２】
「第１」、「第２」という用語は、本明細書において一般的に使用され、同じ名前を有する特徴を区別するためのラベルであり、このような各特徴の数ついては、文脈がそうでないことを示さない限り、数値限定されない。例えば、「第１のＳＣＲ触媒」への言及は、「第２のＳＣＲ触媒」が存在しなければならないことを意味するものではない。
【００２３】
特に第２のゾーンの第２の触媒に関して、本明細書で使用される「触媒化スートフィルター」とは、スートの酸化を触媒するのに適した触媒をいう。「触媒化スートフィルター」の基材は、特に第１のゾーンと第２のゾーンが同じ基材上に配置されている場合、フロースルー又はフィルター構造を有することができる。
【００２４】
本明細書で使用される「片部」とは、用語「基材」と同義であり得る。
【００２５】
本発明の第１の態様において、触媒物品は、入口及び出口端を含む基材と、第１のゾーンと、第２のゾーンとを含み、第１のゾーンは、白金族金属を含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）と、金属交換モレキュラーシーブ、バナジウム又は卑金属を含む第１のＳＣＲ触媒とを含み、第２のゾーンは、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）、触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）、ＮＯｘ吸収剤、選択的触媒還元／受動的ＮＯｘ吸着剤（ＳＣＲ／ＰＮＡ）、コールド・スタート触媒（ＣＳＣ）又は三元触媒（ＴＷＣ）からなる群より選択される第２の触媒を含み、第１のゾーンが第２のゾーンに対して上流のガス流に配置されている。
【００２６】
アンモニアスリップ触媒は、白金族金属と、金属交換モレキュラーシーブ、バナジウム、卑金属、卑金属酸化物又は混合酸化物を含む第１のＳＣＲ触媒とを含むアンモニア酸化触媒を含む。ＰＧＭ触媒及びＳＣＲ触媒は、３タイプの二重層構成と１つのブレンドという、４つの構成のうちの１つとして存在することができる。
【００２７】
第１の二重層構成は、最下層にアンモニア酸化触媒を、最上層にＳＣＲ触媒を有する。
【００２８】
第２の二重層構成は、アンモニア酸化触媒を含む層の前の層にＳＣＲ触媒を有する。
【００２９】
第３の二重層構成は、アンモニア酸化触媒を含む層の前の層にＳＣＲ触媒を有し、ＳＣＲ触媒の一部もアンモニア酸化触媒の上の最上層に存在する。
【００３０】
これらの二重層構成は、以下のように表すことができる。
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【００３１】
これらの構成の各々において、ＳＣＲ触媒を有する層は、白金族金属、好ましくは白金又はパラジウム、より好ましくはパラジウムを含むこともできる。
【００３２】
アンモニアスリップ触媒は、白金族金属を含む最下層と、最下層上に配置された第１のＳＣＲ触媒を含む最上層とを含んでもよい。
【００３３】
第４の構成では、アンモニアスリップ触媒は、低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金族金属（ＰＧＭ）と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む。好ましくは、白金族金属は、白金、パラジウム又はこれらの混合物を含む。ブレンドは、ＭｎＯ２上にＰｄ、Ｎｂ−Ｃｅ−Ｚｒ又はＮｂをさらに含むことができる。
【００３４】
物品が２以上のＡＳＣを含む場合、これらのＡＳＣ中のアンモニア酸化触媒及びＳＣＲ触媒は、同じであっても異なっていてもよい（すなわち、第１のＡＳＣのアンモニア酸化触媒は、残りのＡＳＣのアンモニア酸化触媒と異なる）。
【００３５】
第１のゾーン及び第２のゾーンは、同じ基材上に配置することができ、この場合、第１のゾーンが基材の入口側に配置され、第２のゾーンが基材の出口側に配置される。
【００３６】
触媒物品は、第２の基材をさらに含むことができ、この場合、第１のゾーンは第１の基材上に配置され、第２のゾーンは第２の基材上に配置され、第１の基材が第２の基材の上流に配置される。
【００３７】
触媒物品は、第１の片部と第２の片部とを含むことができ、この場合、第１のゾーンは第１の片部に配置され、第２のゾーンは第２の片部に配置され、第１の片部が第２の片部の上流に配置される。
【００３８】
触媒物品は、第１の片部と第２の片部とを含むことができ、この場合、第１のゾーンの一部は第１の片部に配置され、第１のゾーンの残り部分と第２のゾーンは第２の片部に配置され、第１の片部が第２の片部の上流に配置される。触媒物品は、３つの第１の片部と１つの第２の片部とを含むことができ、この場合、第１のゾーンは第１の片部に配置され、第１のゾーンの残り部分と第２のゾーンは第２の片部に配置され、第１の片部が第２の片部の上流に配置される。
【００３９】
これらの片部の各組み合わせにおいて、追加の触媒を第２の片部に、又は第２の片部の後ろの追加の片部に配置することもできる。
【００４０】
ＡＳＣ中のＰＧＭの量は、触媒物品の組成に応じて変化し得る。例えば、ＰＧＭは、約０．１ｇ／ｆｔ３〜約５ｇ／ｆｔ３、好ましくは約０．１ｇ／ｆｔ３〜約１ｇ／ｆｔ３のレベルで存在し得る。いくつかの構成において、発熱を生じるのが望ましい場合、ＰＧＭは、約１ｇ／ｆｔ３〜約２０ｇ／ｆｔ３、好ましくは約５ｇ／ｆｔ３〜約１０ｇ／ｆｔ３のレベルで存在し得る。
【００４１】
ＰＧＭは、Ｐｔ、Ｐｄ又は白金とパラジウムとの組み合わせであってもよい。
【００４２】
ＰｔとＰｄの双方が使用される場合、Ｐｔ：Ｐｄの比は、約１０：１から１：１００の間、好ましくは約５：１から１：１０の間とすることができる。
【００４３】
アンモニア酸化触媒は、担体、好ましくは低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金を含み得る。
【００４４】
低アンモニア貯蔵を有する担体は、珪酸質担体であり得る。
【００４５】
珪酸質担体は、（ａ）少なくとも１００、（ｂ）少なくとも２００、（ｃ）少なくとも２５０、（ｄ）少なくとも３００、（ｅ）少なくとも４００、（ｆ）少なくとも５００、（ｇ）少なくとも７５０、及び（ｈ）少なくとも１０００のうちの少なくとも１つのシリカ対アルミナ比を有するシリカ又はゼオライトを含み得る。
【００４６】
珪酸質担体は、ＢＥＡ、ＣＤＯ、ＣＯＮ、ＦＡＵ、ＭＥＬ、ＭＦＩ又はＭＷＷ骨格型を有するモレキュラーシーブを含み得る。
【００４７】
低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金の量に対するＳＣＲ触媒の量の比は、これらの成分の重量に基づいて、０：１〜３００：１、好ましくは３：１〜３００：１、より好ましくは７：１〜１００：１、最も好ましくは１０：１〜５０：１の範囲（比の各端点を含む）であってよい。
【００４８】
第２のゾーンは、酸化触媒と第２のＳＣＲ触媒とのブレンドを含むことができる。
【００４９】
触媒物品は、第２のＳＣＲ触媒をさらに含むことができ、第２のＳＣＲ触媒は、アンモニアスリップ触媒の上流又はアンモニアスリップ触媒と第２の触媒との間に配置される。
【００５０】
第２のＳＣＲ触媒の一部は、アンモニアスリップ触媒と少なくとも部分的に重なっていてもよい。
【００５１】
触媒物品は、第２のＳＣＲ触媒を含むことができ、この場合、第２のＳＣＲ触媒は、アンモニア酸化触媒と第２の触媒の間（すなわち、ＡＳＣの下流で、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）、触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）、ＮＯｘ吸収剤、選択的触媒還元／受動的ＮＯｘ吸着剤（ＳＣＲ／ＰＮＡ）、コールド・スタート触媒（ＣＳＣ）又は三元触媒（ＴＷＣ）の上流）に配置される。
【００５２】
ＳＣＲ触媒
触媒物品は、１以上のＳＣＲ触媒を含むことができる。アンモニアスリップ触媒中に存在するＳＣＲ触媒は、第１のＳＣＲ触媒と呼ばれる。このＳＣＲ触媒は、二重層の一部としてＡＳＣ中に、又は低アンモニア貯蔵を有する担体上のＰｔとのブレンド中に存在する。
【００５３】
第１のＳＣＲ触媒は、金属交換モレキュラーシーブ、バナジウム又は卑金属であり得る。
【００５４】
第１のＳＣＲ触媒は、好ましくはＣｕ−ＳＣＲ触媒、Ｆｅ−ＳＣＲ触媒又は混合酸化物、より好ましくはＣｕ−ＳＣＲ触媒又は混合酸化物である。Ｃｕ−ＳＣＲ触媒は、銅及びモレキュラーシーブを含む。Ｆｅ−ＳＣＲ触媒は、鉄及びモレキュラーシーブを含む。モレキュラーシーブについては、以下でさらに説明する。
【００５５】
銅又は鉄は、モレキュラーシーブの骨格内及び／又はモレキュラーシーブ内の（交換可能な）余分な骨格部位に配置されていてもよい。
【００５６】
第１のＳＣＲ触媒は、好ましくは、銅及び小細孔モレキュラーシーブを含むＣｕ−ＳＣＲ触媒、又は鉄及び小細孔モレキュラーシーブを含むＦｅ−ＳＣＲ触媒である。
【００５７】
小細孔モレキュラーシーブは、アルミノシリケート、アルミノホスフェート（ＡｌＰＯ）、シリコアルミノホスフェート（ＳＡＰＯ）又はこれらの混合物であり得る。
【００５８】
小細孔モレキュラーシーブは、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧ及びＺＯＮ、並びにこれらの混合物及び／又は連晶からなる骨格型の群より選択することができる。好ましくは、小細孔モレキュラーシーブは、ＣＨＡ、ＬＥＶ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＳＦＷ、ＫＦＩ、ＤＤＲ、及びＩＴＥからなる骨格型の群より選択することができる。
【００５９】
典型的には、低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金の量に対する第１のＳＣＲ触媒の量の比は、これらの成分の重量に基づいて、（ａ）０：１〜３００：１、（ｂ）３：１〜３００：１、（ｃ）７：１〜１００：１、及び（ｄ）１０：１〜５０：１（端点を含む）のうちの少なくとも１つの範囲内とすることができる。
【００６０】
一般に、白金は、白金の担体の重量＋白金の重量＋ブレンド中の第１のＳＣＲ触媒の重量に対して、（ａ）０．０１〜０．３％、（ｂ）０．０３〜０．２％、（ｃ）０．０５〜０．１７％、及び（ｄ）０．０７〜０．１５％のうちの少なくとも１つとして存在し得る。
【００６１】
第２のＳＣＲ触媒は、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換モレキュラーシーブ又はこれらの混合物であり得る。卑金属は、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、セリウム（Ｃｅ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）及びジルコニウム（Ｚｒ）、並びにこれらの混合物からなる群より選択することができる。
【００６２】
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などの耐火性金属酸化物上に担持されたバナジウムからなるＳＣＲ組成物は、周知であり、自動車用途で商業的に広く使用されている。典型的な組成物は、米国特許第４０１０２３８号及び第４０８５１９３号に記載されており、これらの特許の全内容は参照により本明細書に援用される。商業的に、特に自動車用途において使用される組成物は、ＴｉＯ２であってその上にＷＯ３及びＶ２Ｏ５が各々５〜２０重量％及び０．５〜６重量％の範囲の濃度で分散されているＴｉＯ２を含む。
【００６３】
第２のＳＣＲ触媒は、ＭｎＯ２上にＮｂ−Ｃｅ−Ｚｒ又はＮｂを含んでもよい。これらの触媒は、結合剤及び促進剤として作用する、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２などの他の無機材料を含んでもよい。
【００６４】
ＳＣＲ触媒が卑金属である場合、触媒物品は、少なくとも１種の卑金属促進剤をさらに含んでもよい。本明細書で使用される場合、「促進剤」は、触媒に添加されたときに触媒の活性を増加させる物質を意味すると理解される。
【００６５】
卑金属促進剤は、金属、金属の酸化物、又はこれらの混合物の形態であってもよい。少なくとも１種の卑金属触媒促進剤は、ネオジム（Ｎｄ）、バリウム（Ｂａ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、ストロンチウム（Ｓｒ））、及びこれらの酸化物から選択することができる。少なくとも１種の卑金属触媒促進剤は、好ましくはＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＣｕＯ、ＣｏＯ、ＣｅＯ２、及びこれらの混合物であり得る。少なくとも１種の卑金属触媒促進剤は、水溶液中の塩、例えば硝酸塩又は酢酸塩などの形態で触媒に添加してもよい。少なくとも１種の卑金属触媒促進剤及び少なくとも１種の卑金属触媒（例えば銅）は、酸化物担体材料上に水溶液から含浸されてもよく、酸化物担体材料を含むウオッシュコートに添加されてもよく、ウオッシュコートで予めコーティングされた担体に含浸されてもよい。
【００６６】
ＳＣＲ触媒は、モレキュラーシーブ又は金属交換モレキュラーシーブを含んでもよい。本明細書で使用されるように、「モレキュラーシーブ」とは、ガス又は液体の吸着剤として使用することができる、適切かつ均一なサイズの小さな細孔を含む準安定物質を意味すると理解される。細孔を通過するのに十分小さい分子は吸着され、大きい分子は吸着されない。モレキュラーシーブは、ゼオライトモレキュラーシーブ、非ゼオライトモレキュラーシーブ、又はこれらの混合物であってもよい。
【００６７】
ゼオライトモレキュラーシーブは、国際ゼオライト協会(International Zeolite Association(IZA))が発表しているＤａｔａｂａｓｅ  ｏｆ  Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（ゼオライト構造のデータベース）に列挙されている骨格構造のいずれか１つを有する微多孔アルミノシリケートである。骨格構造には、ＣＨＡ、ＦＡＵ、ＢＥＡ、ＭＦＩ、ＭＯＲ型のものが含まれるが、これらに限定されない。これらの構造を有するゼオライトの非限定的な例には、チャバサイト、フージャサイト、ゼオライトＹ、超安定Ｙ型ゼオライト、ベータゼオライト、モルデナイト、シリカライト、Ｘ型ゼオライト、及びＺＳＭ−５が含まれる。
【００６８】
アルミノシリケートゼオライトは、少なくとも約５、好ましくは少なくとも約２０のシリカ／アルミナモル比（ＳＡＲ）（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３と定義される）を有することができ、有効測定範囲は約１０〜２００である。
【００６９】
ＳＣＲ触媒のいずれも、小細孔、中細孔又は大細孔モレキュラーシーブ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。「小細孔モレキュラーシーブ」は、四面体原子８個の最大環サイズを含むモレキュラーシーブである。「中細孔モレキュラーシーブ」は、四面体原子１０個の最大環サイズを含むモレキュラーシーブである。「大細孔モレキュラーシーブ」は、四面体原子１２個の最大環サイズを有するモレキュラーシーブである。
【００７０】
第２のＳＣＲ触媒は、アルミノシリケートモレキュラーシーブ、金属置換アルミノシリケートモレキュラーシーブ、アルミノホスフェート（ＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、金属置換アルミノホスフェート（ＭｅＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、シリコアルミノホスフェート（ＳＡＰＯ）モレキュラーシーブ及び金属置換シリコアルミノホスフェート（ＭｅＡＰＳＯ）モレキュラーシーブ、並びにこれらの混合物からなる群より選択される小細孔モレキュラーシーブを含んでもよい。
【００７１】
ＳＣＲ触媒のいずれも、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧ及びＺＯＮ、並びにこれらの混合物及び／又は連晶からなる骨格型の群より選択される小細孔モレキュラーシーブを含んでもよい。好ましくは、小細孔モレキュラーシーブは、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＲＩ、ＩＴＥ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、及びＳＦＷからなる骨格型の群より選択される。
【００７２】
ＳＣＲ触媒のいずれも、ＡＥＬ、ＡＦＯ、ＡＨＴ、ＢＯＦ、ＢＯＺ、ＣＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＩ、ＤＡＣ、ＥＵＯ、ＦＥＲ、ＨＥＵ、ＩＭＦ、ＩＴＨ、ＩＴＲ、ＪＲＹ、ＪＳＲ、ＪＳＴ、ＬＡＵ、ＬＯＶ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＲＥ、ＭＴＴ、ＭＶＹ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＯＢＷ、ＰＡＲ、ＰＣＲ、ＰＯＮ、ＰＵＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＳＴＷ、ＳＶＲ、ＳＺＲ、ＴＥＲ、ＴＯＮ、ＴＵＮ、ＵＯＳ、ＶＳＶ、ＷＥＩ及びＷＥＮ、並びにこれらの混合物及び／又は連晶からなる骨格型の群より選択される中細孔モレキュラーシーブを含んでもよい。好ましくは、中細孔モレキュラーシーブは、ＦＥＲ、ＭＦＩ、及びＳＴＴからなる骨格型の群より選択される。
【００７３】
ＳＣＲ触媒のいずれも、ＡＦＩ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＹ、ＡＳＶ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＳＶ、ＣＡＮ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＦＯ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＺＴ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＩＦＲ、ＩＳＶ、ＩＴＧ、ＩＷＲ、ＩＷＳ、ＩＷＶ、ＩＷＷ、ＪＳＲ、ＬＴＦ、ＬＴＬ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＥ、ＭＴＷ、ＮＰＯ、ＯＦＦ、ＯＫＯ、ＯＳＩ、ＲＯＮ、ＲＷＹ、ＳＡＦ、ＳＡＯ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＥＷ、ＳＦＥ、ＳＦＯ、ＳＦＳ、ＳＦＶ、ＳＯＦ、ＳＯＳ、ＳＴＯ、ＳＳＦ、ＳＳＹ、ＵＳＩ、ＵＷＹ及びＶＥＴ、並びにこれらの混合物及び／又は連晶からなる骨格型の群より選択される大細孔モレキュラーシーブを含んでもよい。好ましくは、大細孔モレキュラーシーブは、ＢＥＡ、ＭＯＲ、及びＯＦＦからなる骨格型の群より選択される。
【００７４】
金属交換モレキュラーシーブは、モレキュラーシーブの外面又はチャネル、キャビティ若しくはケージ内の余分な骨格部位に堆積した、周期表のＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢ又はＩＩＢ族のうちの１つからの少なくとも１種の金属を有してもよい。金属は、０価の金属原子又はクラスター、単離されたカチオン、単核又は多核オキシカチオンを含むがこれらに限定されないいくつかの形態のうちの１つの形態で存在しても、又は拡大された（extended）金属酸化物として存在してもよい。好ましくは、金属は、鉄、銅、及びこれらの混合物又は組み合わせである。
【００７５】
金属は、適切な溶媒中の金属前駆体の混合物又は溶液を用いて、ゼオライトと組み合わせることができる。用語「金属前駆体」は、ゼオライト上に分散されて触媒活性金属成分をもたらすことができる任意の化合物又は錯体を意味する。溶媒は、他の溶媒を使用することの経済面及び環境面の双方に因り、好ましくは水である。好ましい金属である銅を使用する場合、好適な錯体又は化合物には、限定されないが、無水及び水和硫酸銅、硝酸銅、酢酸銅、銅アセチルアセトネート、酸化銅、水酸化銅、及び銅アミンの塩（例えば［Ｃｕ（ＮＨ３）４］２＋）が含まれる。本発明は、特定の種類、組成又は純度の金属前駆体に限定されない。モレキュラーシーブを金属成分の溶液に添加して懸濁液を形成し、その後これを反応させて金属成分をゼオライト上に分散させることができる。金属は、モレキュラーシーブの外面だけでなく細孔チャネルにも分散されてもよい。金属は、イオン形態で、又は金属酸化物として分散されてもよい。例えば、銅は、銅（ＩＩ）イオン、銅（Ｉ）イオン又は酸化銅として分散されてもよい。金属を含有するモレキュラーシーブを、懸濁液の液相から分離し、洗浄し、乾燥させることができる。その後、得られた金属含有モレキュラーシーブをか焼して、モレキュラーシーブ中に金属を固定することができる。
【００７６】
好ましくは、１以上のＳＣＲ触媒が、Ｃｕ−ＳＣＲ、Ｆｅ−ＳＣＲ、バナジウム、混合酸化物、促進Ｃｅ−Ｚｒ又は促進ＭｎＯ２を含む。Ｃｕ−ＳＣＲ触媒は、銅及びモレキュラーシーブを含み、Ｆｅ−ＳＣＲ触媒は、鉄及びモレキュラーシーブを含む。好ましくは、モレキュラーシーブは、アルミノシリケート、アルミノホスフェート（ＡｌＰＯ）、シリコアルミノホスフェート（ＳＡＰＯ）又はこれらの混合物である。第２のＳＣＲ触媒がアンモニアスリップ触媒と第２の触媒との間にある場合、第２のＳＣＲは、促進Ｃｅ−Ｚｒ又は促進ＭｎＯ２を好ましくは含む。
【００７７】
金属交換モレキュラーシーブは、モレキュラーシーブの外面又はチャネル、キャビティ若しくはケージ内の余分な骨格部位に配置されている、周期表のＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢ又はＩＩＢ族を約０．１０重量％〜約１０重量％の範囲で含有してもよい。好ましくは、余分な骨格金属は、約０．２重量％〜約５重量％の範囲の量で存在し得る。
【００７８】
金属交換モレキュラーシーブは、触媒の総重量の約０．１重量％〜約２０重量％の銅（Ｃｕ）又は鉄（Ｆｅ）を有する、銅又は鉄担持モレキュラーシーブであってもよい。より好ましくは、銅又は鉄は、触媒の総重量の約０．５％〜約１５％存在する。最も好ましくは、銅又は鉄は、触媒の総重量の約１％〜約９％存在する。
【００７９】
本明細書に記載の触媒は、様々なエンジンからの排気ガスのＳＣＲ処理において使用することができる。珪酸質担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む触媒の特性の１つは、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ又はＦｅ−ＳＣＲ触媒である場合、第１のＳＣＲ触媒が第１の層として存在し、アンモニアを貯蔵する層に担持された白金が第２のコーティングに存在し、ＮＨ３を含むガスが第２のコーティングを通過する前に第１の層を通過する比較構成を含む触媒と比較して、約２５０℃から約３５０℃の温度でのアンモニアからのＮ２収率の改善をもたらし得ることである。低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む触媒の別の特性は、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒である場合、第１のＳＣＲ触媒が第１の層として存在し、アンモニアを貯蔵する担体に担持された白金が第２のコーティングに存在し、ＮＨ３を含むガスが第２のコーティングを通過する前に第１の層を通過する比較構成を含む触媒と比較して、ＮＨ３からのＮ２Ｏ生成を低減し得ることである。
【００８０】
第１の構成では、触媒物品は、入口及び出口を有する基材と、（ａ）ＰＧＭ及び第１のＳＣＲ触媒を含むアンモニア酸化触媒と、ディーゼル酸化触媒、ディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）、ＮＯｘ吸収剤、選択的触媒還元／受動ＮＯｘ吸着剤（ＳＣＲ／ＰＮＡ）、コールド・スタート触媒（ＣＳＣ）又は三元触媒（ＴＷＣ）を含む第２のゾーンとを含み、第１のゾーンは、基材の入口側に配置され、第２のゾーンは基材の出口側に配置される。図１は、ＡＳＣが排気ガス流内で物品の入口に配置され、ＤＯＣ又は他の触媒のうちの１つが物品の出口に配置されている構成を示す。アンモニアスリップ触媒は、図２に示すように、３つの二重層構成のうちの１つに存在し得る。図３に示すように、アンモニアスリップ触媒はまた、低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金族金属（ＰＧＭ）と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドとして存在することができ、白金族金属は、白金、パラジウム又はこれらの混合物を好ましくは含む。
【００８１】
図４に示すように、別の構成では、触媒物品は、入口及び出口を有する基材と、（ａ）ＰＧＭ及び第１のＳＣＲ触媒を含むアンモニア酸化触媒と、コーティング又は非コーティングフィルターを含む第２のゾーンと、ＳＣＲ触媒とを含む。ＡＳＣは、上記のように、二重層又はブレンドとして存在してもよい。図５は、第１のゾーン内のＡＳＣが、ＳＣＲ触媒がアンモニア酸化触媒の入口側及び最上部を覆う二重層として構成されており、出口のＡＳＣが、ＳＣＲ触媒がアンモニア酸化触媒の入口側を覆う二重層として構成されている構成を示す。図６は、双方のＡＳＣが、ＳＣＲ触媒がアンモニア酸化触媒の入口側及び最上部を覆う二重層として構成されており、出口のＡＳＣが、ＳＣＲ触媒がアンモニア酸化触媒の入口側を覆う二重層として構成されている構成を示す。
【００８２】
図７は、ＡＳＣがＤＯＣ又は別の触媒の前の排気ガス流中に配置され、ＡＳＣはＳＣＲの入口側にアンモニアスリップ触媒を有する二重層であり、ＳＣＲはＤＯＣ又は別の触媒との間にある構成を示す。
【００８３】
図８は、ＡＳＣがＤＯＣ又は他の触媒の前の排気ガス流中に配置され、ＡＳＣはＳＣＲの入口側にアンモニアスリップ触媒を有する二重層であり、ＳＣＲの一部がアンモニア酸化触媒の最上部を覆い、ＳＣＲはＤＯＣ又は他の触媒との間にある構成を示す。好ましくは、第２のＳＣＲ触媒は、第１のＳＣＲ触媒と低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金とのブレンドを含む第１の層を完全に覆う。
【００８４】
図９は、ＤＯＣ又は他の触媒の上流にある第２のＳＣＲ触媒の前の排気ガス流中にＡＳＣが配置されている構成を示しており、ＡＳＣは、アンモニア酸化触媒の前にＳＣＲ触媒を有する二重層である。図示されていないが、その他の構成では、ＡＳＣ内のＳＣＲ触媒又はＡＳＣとの間のＳＣＲのいずれかの一部が、アンモニア酸化層の最上部を覆ってもよい。
【００８５】
別の構成では、触媒物品は、ただ１つのアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、（ａ）第２のゾーンがディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を含まないか、又は（ｂ）ＤＯＣがアンモニアスリップ触媒に隣接してその下流に配置されていないかのいずれかである。
【００８６】
別の構成では、触媒物品は、ＡＳＣ触媒を含む第３のゾーンをさらに含み、この場合、第３のゾーンは、第１のゾーンと第２のゾーンの間に配置されている。第１のゾーン内のＰＧＭは、発熱を生じさせるのに十分な量のパラジウムを含むことができる。
【００８７】
上記構成の各々において、各ゾーンは、同じ基材上に配置することができ、又は各基材上に１つ以上のゾーンを有する２つ以上の基材があってもよい。排気システムにおいて、２つ以上の基材が使用される場合、１つ以上の基材が１つのハウジング又はケーシング内に、又は異なるハウジング又はケーシング内に配置され得る。
【００８８】
触媒のための基材は、ハニカム構造、押出担体、金属基材又はＳＣＲＦなど、フロースルー又はフィルター構造を含む自動車用触媒を調製するために典型的に使用される任意の材料であってよい。基材は好ましくは、流路が流体の流れに対して開いているようにするため、基材の入口から出口面まで延在する微細で平行な複数のガス流路を有する。このようなモノリス担体は、断面積１平方インチ当たり約７００以上の流路（又は「セル」）を含むことができるが、これよりはるかに少ないものを使用してもよい。例えば、担体は、約７〜６００、より通常では約１００〜４００個のセル／平方インチ（「ｃｐｓｉ」）を有することができる。通路（流体入口から流体出口への実質的に真っ直ぐな通路）は、通路を流れるガスが触媒材料と接触するようにＳＣＲ触媒が「ウオッシュコート」としてコーティングされている壁によって画定される。モノリス基材の流路は、台形、長方形、正方形、三角形、正弦曲線、六角形、楕円形、円形等の任意の適切な断面形状とすることができる薄壁チャンネルである。本発明は、特定の基材の種類、材質又は形状に限定されない。
【００８９】
セラミック基材は、例えばコーディエライト、コーディエライト−αアルミナ、α−アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、スポジュメン、アルミナ−シリカマグネシア、ケイ酸ジルコニウム、シリマナイト、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、ペタライト、アルミノシリケート、及びこれらの混合物等の任意の適切な耐火材料で作られていてもよい。
【００９０】
ウォールフロー基材は、例えばコーディエライト及び炭化ケイ素から形成されるものなど、セラミック繊維複合材料から形成することもできる。このような材料は、排気流を処理する際に遭遇する環境、特に高温に耐えることができる。
【００９１】
基材は、高多孔性基材であってもよい。「高多孔性基材」という用語は、約４０％から約８０％の空隙率を有する基材を指す。高多孔性基材は、好ましくは少なくとも約４５％、より好ましくは少なくとも約５０％の空隙率を有し得る。高多孔性基材は、好ましくは約５％未満、より好ましくは約７０％未満の空隙率を有し得る。本明細書で使用される用語「空隙率」は、好ましくは水銀ポロシメトリーで測定した場合の、総空隙率を指す。
【００９２】
好ましくは、基材は、高多孔性コーディエライト、金属基材、押出ＳＣＲ、フィルター又はＳＣＲＦである。
【００９３】
珪酸質担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含むウオッシュコート（ここで、第１のＳＣＲ触媒は、好ましくはＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒である）を、当該技術分野で既知の方法を用いて基材の入口側に適用することができる。ウオッシュコートの適用後、組成物を乾燥させ、任意選択的にか焼することができる。組成物が第２のＳＣＲを含む場合、上述のように、別個のウオッシュコート中で、最下層を有する乾燥又はか焼物品のいずれかに第２のＳＣＲを適用することができる。第２のウオッシュコートを適用した後、それを乾燥及びか焼してもよい。
【００９４】
層を含む白金を有する基材を、３００℃から１２００℃、好ましくは４００℃から７００℃、さらに好ましくは４５０℃から６５０℃の範囲の温度で乾燥及びか焼してもよい。か焼は、好ましくは乾燥条件下で行われるが、水熱的に、すなわち、ある程度の水分含量の存在下で実施されてもよい。か焼は、約３０分〜約４時間、好ましくは約３０分〜約２時間、より好ましくは約３０分〜約１時間実施することができる。
【００９５】
排気システムは、本発明の第１の態様の触媒物品と、ＮＨ３を排気ガス中に生成するか又はＮＨ３を排気ガスに導入するための手段とを備え得る。排気システムにおいて、２つ以上の基材が使用される場合、１つ以上の基材が１つのハウジング又はケーシング内に、又は異なるハウジング又はケーシング内に配置され得る。排気システムは、触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）をさらに含み得る。触媒化スートフィルターは、フィルターの前方に高ＰＧＭ担持量を含む。高ＰＧＭ担持量とは、５〜５０ｍｍのフィルターのほぼ前方の、５ｇ／ｆｔ３〜約２０ｇ／ｆｔ３（好ましくは、ヘビーデューティーディーゼルエンジンでは少なくとも５ｇ／ｆｔ３、ライトデューティーディーゼルエンジンでは約１０ｇ／ｆｔ３〜約２０ｇ／ｆｔ３）の担持量を意味する。
【００９６】
エンジンは、本発明の第１の態様の触媒物品と、ＮＨ３を排気ガス中に生成するか又はＮＨ３を排気ガスに導入するための手段とを備える排気システムを含んでもよい。エンジンは、車両のディーゼルエンジン、固定発生源のディーゼルエンジン、又は船などの船舶のディーゼルエンジンであり得る。
【００９７】
本発明の別の態様では、触媒において発熱をもたらす方法は、可燃性ガス、例えば炭化水素、一酸化炭素（ＣＯ）又は水素を含む排気ガスを本発明の第１の態様の触媒と接触させることを含む。
【００９８】
本発明の別の態様では、排気ガス中のＮＨ３からのＮ２Ｏの生成を低減する方法は、アンモニアを含む排気ガスを本発明の第１の態様の触媒物品と接触させることを含む。
【００９９】
以下の実施例は本発明の単なる例示であり、当業者は本発明の精神及び特許請求の範囲内にある多くのバリエーションを認識するであろう。
【実施例】
【０１００】
実施例１
アルミナ上のＰＧＭを含むウオッシュコートを最初に基材上に配置して最下層を形成し、その後ウオッシュコートを乾燥させることにより、触媒物品をコージエライト基材（４００ｃｐｓｉ）上に調製した。銅チャバザイト（Ｃｕ−ＣＨＡ）（１２０ｇ／ｆｔ３Ｃｕ）を含むウオッシュコートを適用し、その後最上層を乾燥させることにより、最上層を最下層の上に配置した。最上層が乾いた後、物品をか焼した。
【０１０１】
３ｇ／ｆｔ３の担持量で、ＰＧＭとして白金のみを含有する参照触媒物品を調製した。ＰＧＭとしてＰｔとＰｄを含む試料を、１：５のＰｔ：Ｐｄ比で、１８ｇ／ｆｔ３の総ＰＧＭ担持量で調製した。ＰＧＭとしてＰｔとＰｄを含む試料を、２：１のＰｔ：Ｐｄ比で、１８ｇ／ｆｔ３の総ＰＧＭ担持量で調製した。
【０１０２】
試料はフレッシュな状態で試験し、かつ、１００時間５８０℃での水熱エイジング後にも試験した。
【０１０３】
試料の１ ”ｘ １”コアは、温度が室温から１５０℃に上昇するにつれて、最初にＮ２ガスを通過させた。すると、ＮＨ３＝５００ｐｐｍ、ＣＯ２＝４．５％、Ｈ２Ｏ＝５％、ＣＯ＝２００ｐｐｍ、Ｏ２＝１２％を含有し、残部がＮ２であるガスが、ＳＶ＝１５００００ｈ−１で試料の上を覆った一方、温度は１０℃／分の速度で１５０℃から５００℃に上昇した。ＮＨ３、ＮＯＸ、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、及びＣＯ２の濃度は、システムの出口でＦＴＩＲによって測定した。
【０１０４】
図１０及び図１１は、フレッシュ及びエイジング試料で２００℃から５００℃の、３つの試料のＮＨ３変換、Ｎ２Ｏ選択性及びＮＯｘ選択性を示している。２：１の比のＰｔとＰｄを含む触媒は、Ｐｔのみを有する参照触媒よりも、良好な低温ＮＨ３変換を示した一方、１：５の比のＰｔとＰｄを含む触媒は、約３５０℃未満でＮＨ３変換を示した。２：１の比のＰｔとＰｄを含む触媒は、Ｐｔのみを含む参照触媒又は１：５の比のＰｔとＰｄを含む触媒のいずれよりも、高いＮ２Ｏ選択性を示した。３つの触媒は、同様のＮＯｘ選択性を示した。これらの結果は、フレッシュ及びエイジング試料の双方に当てはまる。
【０１０５】
図１２及び１３は、フレッシュ及びエイジング試料で１５０℃から５００℃の、３つの試料のＮＯ変換を示している。ここでも、Ｐｔ：Ｐｄが２：１の混合物を用いたフレッシュ及びエイジング試料は同様の結果を示し、ＰＧＭとしてＰｔのみを含む参照触媒と同じかそれ以上の変換であった。
【０１０６】
図１４及び１５は、フレッシュ及びエイジング試料で１５０℃から５００℃の、３つの試料のＣＯ変換を示している。ここでも、Ｐｔ：Ｐｄが２：１の混合物を用いたフレッシュ及びエイジング試料は同様の結果を示し、ＰＧＭとしてＰｔのみを含む参照触媒と同じかそれ以上の変換であった。
【０１０７】
図１６〜１８及び１９〜２１は、各々フレッシュ及びエイジング試料で１５０℃から５００℃の、３の試料のＨＣ変換を示す。ここでも、フレッシュ及びエイジング試料は、同様の結果を示した。ＰＧＭとしてＰｔのみを含有する参照試料は、約４５０℃〜５００℃で約７０％の最大ＨＣ変換を有した。しかし、ＰｔとＰｄとの混合物を含有する両試料は、約３７５℃で約７０％のＨＣ変換と、５００℃で９０％以上のＨＣ変換を示した。これは、ＡＳＣ中のＰｔとＰｄとの混合物が、Ｐｔ単独の使用よりもはるかに多くの炭化水素を酸化することができることを実証している。
【０１０８】
実施例２
実施例１に記載のとおりに調製された触媒の試料を、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）及び触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）と共に排気システムに配置した。触媒は、ＳＣＲ：ＡＳＣ：ＤＯＣ：ＣＳＦの順序で排気システムに配置した。排気システムをエンジンに接続し、尿素をＳＣＲ触媒の前の排気ストリームに注入した。燃料噴射器の出口はまた、ＳＣＲの前のシステム内に配置されていた。４５０℃で１時間エンジンを運転させることによりシステムを調整し、その後、エンジン速度を低下させて、エンジン温度を約３００℃で安定させた。温度が安定した後、ＳＣＲ触媒の前の排気システムに燃料を注入し、ＣＳＦの後ろの温度を約４５０℃に上昇させた。ＣＳＦの後ろの温度を約１５分間維持した後、排気システムへの燃料添加を停止し、温度を約３００℃に戻した。
【０１０９】
ＳＣＲの入口、並びにＡＳＣ、ＤＯＣ及びＣＳＦの出口の温度を測定した。これらの温度を、Ｐｔのみを含有する参照触媒、１：５のＰｔ：Ｐｄ担持量で１８ｇ／ｆｔ３のＰＧＭを含む触媒、及び２：１のＰｔ：Ｐｄ担持量で１８ｇ／ｆｔ３のＰＧＭを含む触媒について、それぞれ図２２−２４に示す。図２２は、ＰＧＭとしてＰｔのみを含有する触媒の使用により、ＡＳＣの出口温度が約１２５０秒で最大約３５０℃に達し、その後約１６００秒で約３００℃に低下したことを示している。しかし、ＰｔとＰｄの組み合わせを使用する両方のシステムでは、ＡＳＣの出口温度は、約１２５０秒で最大約３９０℃に達し、この温度は約２２００秒まで約３９０℃にとどまり、これら両方の触媒が発熱を生じたことを示している。この安定した発熱は、ＰＧＭとしてＰｔのみを含有する参照触媒では観察されなかった。このことは、ＡＳＣの前のＳＣＲを使用した場合、ＳＣＲが安定した発熱を生じなかったことを実証している。これらの結果はまた、本明細書に記載の触媒物品が、参照システムによって提供されるよりも良好な発熱を生じさせることができることを示している。
【０１１０】
発熱が生じることにより、再生される硫黄をＣｕ  ＳＣＲ触媒などの触媒が受け得る温度、又はＳＣＲ反応効率が高められる温度まで触媒を加熱することができ、低負荷運転又はコールド・スタートにおける、より良好な性能につながる。ＡＳＣがシステム内で先頭にある場合、発熱が生じることにより、触媒がそれ自体を再生させることを可能にする。
【０１１１】
触媒中にＰＧＭが存在すると、触媒上に蓄積し、排気ガス温度を上昇させる事象中に放出されて燃焼する可能性がある炭化水素又は他の反応性種の酸化に起因する、触媒システムにおける高発熱反応の危険性が低減される。
【０１１２】
実施例３：ＡＳＣでの発熱生成
上述のアンモニアスリップ触媒は、排気後処理システム内で先頭に配置される。従来のシステムでは、実施例２に示すように、ＳＣＲ触媒がこの位置に配置される。あるいは、アンモニアスリップ触媒は、発熱がアンモニアスリップ触媒の上流で生じないような位置に配置される。
【０１１３】
発熱が生じることにより、再生される硫黄をＣｕ  ＳＣＲ触媒などの触媒が受け得る温度、又はＳＣＲ反応効率が高められる温度まで触媒を加熱することができ、低負荷運転又はコールド・スタートにおける、より良好な性能につながる。ＡＳＣがシステム内で先頭にある場合、発熱が生じることにより、触媒がそれ自体を再生させることを可能にする。
【０１１４】
触媒中にＰＧＭが存在すると、触媒上に蓄積し、排気ガス温度を上昇させる事象中に放出されて燃焼する可能性がある炭化水素又は他の反応性種の酸化に起因する、触媒システムにおける高発熱反応の危険性が低減される。白金族金属を触媒に組み込むことにより、排気ラインに直接噴射されるか、又はエンジンからＡＳＣ自体に供給される炭化水素を反応させることによって発熱を生じさせることができる。発熱が生じることにより、再生される硫黄をＣｕ  ＳＣＲ触媒などの触媒が受け得る温度、又はＳＣＲ反応効率が高められる温度まで触媒を加熱することができ、低負荷運転又はコールド・スタートにおける、より良好な性能につながる。ＰＧＭとしてのＰｄの使用は、発熱生成におけるその良好な性能と、比較的劣っているアンモニア酸化特性がゆえに、特に有用である。
【０１１５】
実施例４：ＨＣ貯蔵に比較的影響されないシステム
アンモニアスリップ触媒は、排気後処理システム内で先頭であるか、又は大量の炭化水素がアンモニアスリップ触媒に到達する位置に配置される。本発明は、代わりにＳＣＲ触媒が同じ位置に配置される従来のシステム設計と比較される。
【０１１６】
大量の炭化水素の貯蔵は、システムが熱くなるにつれての速い炭化水素の放出と組み合わせて、触媒において非常に高い温度をもたらす大きな発熱をもたらすことができる。このような非常に高い温度は、触媒を失活させ得る。場合によっては、生成された大きな発熱によって、触媒が溶融することさえある。ＰＧＭの存在は、炭化水素が非常に高い発熱を引き起こすレベルで存在する前に燃焼させることによって、非常に大きな発熱の生成の危険性を低減することができる。白金族金属を触媒に組み込むことによって、触媒に到達する炭化水素の多くは、一般的に起こるようにＳＣＲ触媒骨格内にトラップされるのではなく、酸化される。トラップされた炭化水素が反応して、突然排気ガス後処理システムを停止させるような非常に高い温度をもたらす熱暴走事象(runaway exothermal event）の危険性が、これによって低減されるであろう。
【０１１７】
実施例５：非常に優れたスリップ制御を有するシステム
アンモニアスリップ触媒は、尿素（又は他のＮＨ３源）の注入点の後に配置される。従来のシステムでは、ＳＣＲ触媒がこの位置に配置される。
【０１１８】
ＡＳＣをシステムのかなり前方に配置することにより、アンモニアスリップのリスクが低減されるため、アンモニア注入の制御がより容易になる。これは、アンモニアスリップ触媒が従来のＳＣＲＴ又はＣＣＲＴシステムの上流に配置される場合のように、触媒のサイズが非常に限定されている場合に特に有用である。このシステムは、Ｎ２Ｏ生成を低減させることができる。アンモニアは、ＤＯＣ又はＣＳＦに反応してＮ２Ｏを生成し得る。アンモニアスリップを最小化することによって、ＤＯＣ又はＣＳＦ上のアンモニアの反応によって生成され得るＮ２Ｏの量も削減される。
【０１１９】
このシステムの利点は、以下である：（１）ＮＨ３の過量供与が可能であり、（２）さほど厳密な供与計画は必要なく、（３）ＮＨ３を（ＤＯＣ又はＣＳＦで）スリップさせることによって、下流のｌ構成要素でＮ２Ｏの生成が比較的少なくなる。
【０１２０】
実施例６：ＳＣＲ触媒へのＰＧＭの組み込み
上記の例の各々の場合、ＡＳＣは、白金族金属を含む最下層と第１のＳＣＲ触媒を含む最上層とを有する二重層触媒ではなく、ＰＧＭとＳＣＲ触媒との混合物である単層触媒である。
【０１２１】
２つの触媒の混合物の使用は、製造コストを低減するだけでなく、システム内の背圧を低下させる。好ましくは、アンモニアスリップ触媒は、低アンモニア貯蔵を有する担体上の白金とＳＣＲ触媒とのブレンドを含む。
【０１２２】
本明細書に記載の触媒物品は、コールド・スタート時に特に有用であり、その温度は、ＰＧＭがアンモニアを酸化してシステムのＳＣＲ活性を低下させるために一般に必要とされる温度よりも低い。例えば、アンモニアのＰｄ酸化は一般に、約４００℃の温度までは重要ではなく、典型的なコールド・スタート温度より上である。
【０１２３】
先の実施例は単に例示として意図されており、以下の特許請求の範囲により本発明の範囲が規定されるものである。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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