(57)【要約】  ＮＯx含有エンジン排ガス流の処理のための排ガス処理システムが記載される。排ガス処理システムは、エンジンと、鉄で促進された第一モレキュラーシーブを備える上流帯域および銅で促進された第二モレキュラーシーブを備える下流帯域の２つの帯域を有する選択接触還元物品を含む触媒システムとを含む。触媒システムは、排ガス流中のＮＯxの高い含有量を低下させるのに有効である。ＮＯxの含有量が高いエンジン排ガス流を、２つの帯域を有する選択接触還元物品を含む触媒システムで処理することを含む、エンジン排ガス流の処理のための方法も記載される。
2018507777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯx含有エンジン排ガス流の処理のための排ガス処理システムであって、以下：
排ガス流を生成するエンジンと、
鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域および銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域を有し、ここで、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は二重６員環単位を有する、選択接触還元物品を含む触媒システム
とを含む前記排ガス処理システム。
【請求項２】
選択接触還元物品は、軸長さおよび上流端部および下流端部を有する基材をさらに含み、ここで、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域は、基材の上流端部に被覆され、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域は、基材の下流端部に被覆される、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項３】
基材は、フロースルー型モノリスを含む、請求項２に記載の排ガス処理システム。
【請求項４】
基材は、ウォールフロー型フィルターである、請求項２に記載の排ガス処理システム。
【請求項５】
上流帯域および下流帯域は、少なくとも部分的に重なっている、請求項２に記載の排ガス処理システム。
【請求項６】
上流帯域は、上流帯域が下流帯域と少なくとも部分的に重なっているように被覆される、請求項５に記載の排ガス処理システム。
【請求項７】
下流帯域は、下流帯域が上流帯域と少なくとも部分的に重なっているように被覆される、請求項５に記載の排ガス処理システム。
【請求項８】
上流帯域は、下流帯域に隣接している、請求項２に記載の排ガス処理システム。
【請求項９】
上流帯域と下流帯域との間に間隙がある、請求項２に記載の排ガス処理システム。
【請求項１０】
鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、酸化鉄として計算して約０．０１質量％から約１０．０質量％までの鉄を含む、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項１１】
銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、銅酸化物として計算して約２質量％から約５質量％までの銅を含む、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項１２】
上流帯域は、第一基材上にあり、ここで、第一基材は、第一帯域および第二帯域を有し、ここで、第一帯域は、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備え、第二帯域は、銅で促進された第三モレキュラーシーブ材料を備え、ここで、第一帯域は、第二帯域の前に排ガス流に曝され、かつここで、下流帯域は、第二基材上にある、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項１３】
上流帯域は第二基材上にあり、かつ下流帯域は第一基材上にあり、ここで、第一基材は、第一帯域および第二帯域を有し、ここで、第一帯域は、鉄で促進された第四モレキュラーシーブ材料を備え、第二帯域は、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備え、ここで、第一帯域は、第二帯域の前に排ガス流に曝される、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項１４】
第一帯域は、第一基材上で第二帯域に隣接している、請求項１２または１３に記載の排ガス処理システム。
【請求項１５】
第一帯域は、第一基材の全軸長さの少なくとも５０％に延在している、請求項１２または１３に記載の排ガス処理システム。
【請求項１６】
第一帯域は、第一基材の全軸長さの５０％未満に延在している、請求項１２または１３に記載の排ガス処理システム。
【請求項１７】
第一帯域は、第一基材の全軸長さの３５％未満に延在している、請求項１２または１３に記載の排ガス処理システム。
【請求項１８】
上流帯域および下流帯域は、同一の基材上に被覆される、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項１９】
上流帯域は第一基材上に被覆され、下流帯域は第二基材上に被覆される、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項２０】
第一基材は、ウォールフロー型フィルターを含み、第二基材は、フロースルー型モノリスを含む、請求項１９に記載の排ガス処理システム。
【請求項２１】
触媒システム内の選択接触還元物品は、トップウォッシュコート層およびボトムウォッシュコート層をさらに含み、ここで、ボトムウォッシュコート層は、基材上に直接被覆される銅で促進された第五モレキュラーシーブ材料を含み、トップウォッシュコート層は、ボトムウォッシュコート層上に直接被覆される上流帯域および下流帯域を有する、請求項２に記載の排ガス処理システム。
【請求項２２】
触媒システムは、選択接触還元物品の下流に位置しているアンモニア酸化触媒をさらに含む、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項２３】
アンモニア酸化触媒は、白金族金属と、銅、鉄、またはその組み合わせで促進されたモレキュラーシーブとを含む、請求項２２に記載の排ガス処理システム。
【請求項２４】
第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、ＡＥＩ、ＣＨＡ、およびＡＦＸから選択される骨格型を有する、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項２５】
第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、ＣＨＡ骨格型を含む、請求項２４に記載の排ガス処理システム。
【請求項２６】
触媒システムの上流に位置している触媒化スートフィルターをさらに含む、請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項２７】
ＮＯx含有エンジン排ガス流を、（１）銅で促進されたゼオライトを含まない、Ｎ2Ｏの形成を最小限に抑える働きをする上流のＳＣＲ帯域と、（２）二重６員環単位を有する銅で促進されたモレキュラーシーブを備える下流の活性ＳＣＲ帯域とを含む２つの帯域を有する選択接触還元物品を含む排ガス処理システムで処理することを含み、かつここで、触媒システムは、ＮＯxレベルを低減するのに効果的である、エンジン排ガス流の処理方法。
【請求項２８】
排ガス流を、上流の触媒化スートフィルターに流して、上流のＳＣＲ帯域に到達する前に約０．１〜約０．８５のＮＯ2／ＮＯx流出量比をもたらすことをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
上流のＳＣＲ帯域は、二重６員環単位を有する鉄で促進されたモレキュラーシーブ材料を備える、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
上流のＳＣＲ帯域および下流の活性ＳＣＲ帯域は、ＣＨＡ骨格型を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
エンジン排ガス流を選択接触還元物品と接触させる前に、還元剤を過剰量でエンジン排ガス流に添加することをさらに含み、ここで、還元剤のＮＯxに対するモル比率は、少なくとも約１．０５である、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
還元剤は、尿素である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
Ｎ2Ｏの形成は、上流のＳＣＲ帯域が鉄で促進されたモレキュラーシーブ材料を備えていない排ガス処理システムと比べて少なくとも６５％少ない、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
エンジン排ガス流を請求項１に記載の排ガス処理システムに通過させて、その結果、ＮＯx転化率が少なくとも７５％であることを含む、排ガス流の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、概して、選択接触還元の分野および窒素酸化物の選択還元の方法に関する。特に、本発明の実施形態は、ＮＯx含有エンジン排ガス流の処理のための排ガスシステムに関する。
【０００２】
発明の背景
長きにわたって、窒素酸化物（ＮＯx）の有害成分は、大気汚染の原因となっている。ＮＯxは、例えば内燃エンジン（例えば自動車およびトラック）から、燃焼設備（例えば天然ガス、天然油、または天然石炭により加熱される発電所）から、ならびに硝酸製造工場からの排ガス中に含まれている。
【０００３】
種々の方法がＮＯx含有混合ガスの処理に使用されている。処理の１つの種類は、窒素酸化物の接触還元を含む。（１）還元剤として一酸化炭素、水素、または低級炭化水素が用いられる非選択還元法と、（２）還元剤としてアンモニアまたはアンモニア前駆体が用いられる選択還元法の２つの方法がある。選択還元法では、少量の還元剤を用いて窒素酸化物を高度に除去することができる。
【０００４】
選択還元法は、ＳＣＲ法（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）と呼ばれる。ＳＣＲ法では、大気中酸素の存在下でのアンモニアによる窒素酸化物の接触還元が用いられ、これにより主に窒素および水蒸気が形成される：
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ（標準ＳＣＲ反応）
２ＮＯ2＋４ＮＨ3→３Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ（低速ＳＣＲ反応）
ＮＯ＋ＮＯ2＋ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ（高速ＳＣＲ反応）。
【０００５】
ＳＣＲ法で使用される触媒は、理想的には、熱水条件下で、例えば２００℃から６００℃までまたはそれを上回る広範な使用温度条件にわたって良好な触媒活性を保持しうることが望ましい。実際にはしばしば、例えば粒子の除去に使用される排ガス処理システムの構成要素であるスートフィルターの再生の間に、熱水条件に直面する。
【０００６】
現在のヘビーデューティディーゼル（ＨＤＤ）エンジンは、窒素酸化物（ＮＯx）および粒子状物質（ＰＭ）に関してその主な排出低減要件が定められている。微粒子は、ディーゼル微粒子捕集フィルター（ＤＰＦ）を使用して、触媒（ＣＳＦ）の使用の有無にかかわらず制御することができる。ＨＤＤ用途でＮＯxを還元する主な手段は、バナジウム系触媒またはゼオライト系触媒の使用による選択接触還元（ＳＣＲ）である。
【０００７】
最新の政府規制は、ＳＣＲ触媒のより高い性能を要求している。現行の２０１３年の米国オンロード規制ＮＯx排出基準は、ヘビーデューティ過渡サイクル（ｈｅａｖｙ  ｄｕｔｙ  ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  ｃｙｃｌｅ）（ＨＤＤＴまたはＨＤ  ＦＴＰ）にわたって０．２ｇ／ブレーキ馬力時（ｂｈｐｈ）である。欧州および世界的なオフロードＮＯx基準および試験サイクル（例えばＷＨＴＣ＆ＮＲＴＣ）は、米国におけるそれらとは異なる。ＨＤＤオンロード用途の一般的なエンジンアウトのＮＯx排出量レベルは、２ｇ／ｂｈｐｈから３ｇ／ｂｈｐｈまでの範囲にある。ＮＯx排出基準を正確に満たすためには、９０％から９３％までのＮＯx還元率が求められる。しかしながら、ＨＤＤエンジンでの排ガス再循環（ＥＧＲ）の使用を低減／排除することも切望されており、これによって、温室効果ガス排出量（例えばＣＯ2）の低減および燃料経済性の向上がもたらされる。しかしながら、ＥＧＲの低減は、エンジンアウトのＮＯx排出量を、２ｇ／ｂｈｐｈから３ｇ／ｂｈｐｈまでの現在のレベルから、例えば４ｇ／ｂｈｐｈから７ｇ／ｂｈｐｈまでに増加させる。これらの比較的高いエンジンアウトのＮＯx排出量レベルは、単に現行のＮＯx基準を満たすために、さらに高いＮＯx転化率（９５％から９８％まで）を必要とする。したがって、低温（例えば２００℃から３００℃まで）のＮＯx転化およびＥＧＲの低減という相反する目標を達成することができるＳＣＲ触媒の需要があり、ＮＯxを還元し、かつ政府規制限度を守るＳＣＲ触媒の能力が極度に要求される。
【０００８】
発明の概要
本発明の第一の態様は、排ガス流を生成するエンジンと、選択接触還元物品を含む触媒システムとを有する排ガス処理システムを対象としている。この選択接触還元物品には、鉄で促進された（ｉｒｏｎ−ｐｒｏｍｏｔｅｄ）第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域と、銅で促進された（ｃｏｐｐｅｒ−ｐｒｏｍｏｔｅｄ）第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域の２つの帯域がある。いくつかの実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、二重６員環単位を有するものである。いくつかの実施形態では、鉄で促進されたモレキュラーシーブ材料および銅で促進されたモレキュラーシーブ材料は、軸長さ、および上流端部および下流端部を有する基材上に被覆され、ここで、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域は、単一基材の上流端部上に被覆され、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域は、単一基材の下流端部上に被覆される。
【０００９】
他の実施形態では、基材は、フロースルー型モノリスを含む。他の実施形態では、基材は、ウォールフロー型フィルターである。
【００１０】
他の実施形態では、上流帯域および下流帯域は、少なくとも部分的に重なっている。他の実施形態では、上流帯域は、上流帯域が下流帯域と少なくとも部分的に重なっているように被覆される。他の実施形態では、下流帯域は、下流帯域が上流帯域と少なくとも部分的に重なっているように被覆される。他の実施形態では、上流帯域は、下流帯域に隣接している。他の実施形態では、上流帯域と下流帯域との間に間隙がある。
【００１１】
他の実施形態では、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、酸化鉄として計算して約０．０１質量％から約１０．０質量％までの量の鉄として存在している。他の実施形態では、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、銅酸化物として計算して約２質量％から約５質量％の量の銅として存在している。
【００１２】
他の実施形態では、排ガス処理システムは、上流帯域を第一基材上に有し、ここで、第一基材は、第一帯域および第二帯域を有し、ここで、第一帯域は、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備え、第二帯域は、銅で促進された第三モレキュラーシーブ材料を備え、ここで、第一帯域は、第二帯域の前に排ガス流に曝され、かつここで、下流帯域は、第二基材上にある。
【００１３】
いくつかの実施形態では、排ガス処理システムは、上流帯域を第二基材上に有し、下流帯域は、第一基材上にあり、ここで、第一基材は、第一帯域および第二帯域を有し、ここで、第一帯域は、鉄で促進された第四モレキュラーシーブ材料を備え、第二帯域は、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備え、ここで、第一帯域は、第二帯域の前に排ガス流に曝される。他の実施形態では、第一帯域は、第一基材上で第二帯域に隣接している。他の実施形態では、第一帯域は、第一基材の全軸長さの少なくとも５０％に延在している。他の実施形態では、第一帯域は、第一基材の全軸長さの５０％未満に延在している。他の実施形態では、第一帯域は、第一基材の全軸長さの３５％未満に延在している。他の実施形態では、上流帯域および下流帯域は、同一の基材上に被覆される。いくつかの実施形態では、上流帯域は、第一基材上に被覆され、下流帯域は、第二基材上に被覆される。他の実施形態では、第一基材は、ウォールフロー型フィルターを含み、第二基材は、フロースルー型モノリスを含む。
【００１４】
他の実施形態では、触媒システム内の選択接触還元物品は、トップウォッシュコート層およびボトムウォッシュコート層をさらに含み、ここで、ボトムウォッシュコート層は、基材上に直接被覆される銅で促進された第五モレキュラーシーブ材料を含み、トップウォッシュコート層は、直接ボトムウォッシュコート層の最上部に被覆される上流帯域および下流帯域を有する。他の実施形態では、排ガス処理システムは、選択接触還元物品の下流に位置するアンモニア酸化触媒をさらに含む。他の実施形態では、アンモニア酸化触媒は、白金族金属と、銅、鉄、またはその組み合わせで促進されたモレキュラーシーブとを含む。
【００１５】
他の実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、ＡＥＩ、ＣＨＡ、およびＡＦＸから選択される骨格型を有している。他の実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、ＣＨＡ骨格型を含む。
【００１６】
他の実施形態では、排ガス処理システムは、選択接触還元物品の上流に位置する触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）をさらに含む。
【００１７】
本発明の別の態様は、エンジン排ガス流の処理のための方法であって、ＮＯx含有エンジン排ガス流を、（１）銅で促進されたゼオライトを含まない、Ｎ2Ｏの形成を最小限に抑える働きをする上流のＳＣＲ帯域と、（２）二重６員環単位を有する銅で促進されたモレキュラーシーブを備える下流の活性ＳＣＲ帯域とを含む２つの帯域を有する選択接触還元物品を含む触媒システムで処理することを含む方法を説明している。いくつかの実施形態では、排ガス処理システムは、ＮＯxレベルを低減するのに効果的である。いくつかの実施形態では、排ガス処理システムは、排ガス流中で４ｇ／ｂｈｐｈを上回るＮＯxレベルを低減するのに効果的である。
【００１８】
いくつかの実施形態では、排ガス流は、上流の触媒化スートフィルターを流れ、上流のＳＣＲ帯域に到達する前に約０．１〜約０．８５のＮＯ2／ＮＯxの流出量比がもたらされる。他の実施形態では、上流のＳＣＲ帯域は、二重６員環単位を有する鉄で促進されたモレキュラーシーブ材料を備える。他の実施形態では、上流のＳＣＲ帯域および下流の活性ＳＣＲ帯域は、ＣＨＡ骨格型を含む。
【００１９】
他の実施形態では、本方法は、排ガス流が１つ以上のＳＣＲ帯域に接触する前に、還元剤を排ガス流に添加することをさらに含み、ここで、添加される還元剤の量は、過剰量である。いくつかの実施形態では、添加される還元剤の量は、少なくとも約１．０５の還元剤のＮＯxに対するモル比率である。他の実施形態では、ガス状の還元剤は、尿素である。他の実施形態では、Ｎ2Ｏの形成は、上流のＳＣＲ帯域が鉄で促進されたモレキュラーシーブを備えていない触媒システムと比べて少なくとも約６５％少ない。他の実施形態では、排ガス流は、触媒物品を通過し、その結果、ＮＯx転化率は少なくとも約７５％である。
【００２０】
本発明の詳細な説明
本発明のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本発明は、以下の説明に記述される構造または方法工程の詳細に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、その他の実施形態が可能であり、かつ種々の方法で実行または実施することができる。
【００２１】
本発明は、ガス状のＮＯx排出物の少なくとも部分的な転化およびＮ2Ｏ発生量の低減に好適な選択接触還元（ＳＣＲ）物品を含む排ガス処理システムを提供する。ＳＣＲ物品は、上流帯域および下流帯域の２つの帯域を有する。上流帯域は、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を含み、下流帯域は、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える。どちらのモレキュラーシーブ材料も、二重６員環単位を有する。例えば、銅で促進されたモレキュラーシーブ材料、例えばチャバザイト（ＣＨＡ）は、ガス状の還元剤、例えばアンモニアの存在下でのＮＯxの転化においてきわめて活性であり、それによって排ガス流中のＮＯx排出量レベルが著しく低減する。しかしながら、ＮＯ2が不所望の副生成物として生成される。その一方、鉄で促進されたモレキュラーシーブ材料、例えばチャバザイトは、ＮＯxの転化に対してあまり活性を示さず、ＮＯxの還元にさらに使用することができるＮＨ3を副生成物として生成し、著しく低いレベルのＮ2Ｏを生成する。したがって、鉄で促進されたチャバザイトの上流帯域を有する選択接触還元（ＳＣＲ）物品は、比較的遅い速度でＮＯxを変換して少量のＮ2Ｏを生成し、ＮＨ3を発生させ、ＮＨ3は、続いて、還元剤として、触媒物品の下流帯域の銅で促進されたチャバザイトとともに使用され、ここで、すでに処理された排ガス流中のＮＯxの残留量は、より活性の高い触媒組成物（すなわち銅で促進されたチャバザイト）によって転化される。
【００２２】
政府規制は、ライトデューティ車およびヘビーデューティ車に対してＮＯx還元技術の使用を義務づけている。尿素を使用するＮＯxの選択接触還元（ＳＣＲ）は、効果的かつＮＯx制御のための有力な排出制御技術である。例えば米国の、現在のオンロードＮＯx排出基準は、ヘビーデューティ過渡サイクルにわたって約０．２ｇ／ｂｈｐｈ（または約０．２７ｇ／ＫＷｈ）である。この基準を満たすことが、エンジンの全ライフサイクルに必要であり、この全ライフサイクルは、触媒が新しくなった時点、または「未使用」条件にある時点から、規制上の「全耐用年数」（エンジン上で４３５，０００マイル）の終わりの時点までである。さらに、相手先商標製品製造業者（ＯＥＭ）の顧客は、しばしば、この基準が、エンジンが１００万マイル走行するために達成されることを所望する。一般的なエンジンアウトのＮＯx排出量は、１．７ｇ／ｂｈｐｈから２．５ｇ／ｂｈｐｈまでの範囲であり、したがって、現在の規制基準を満たすためには、現在のＳＣＲ触媒によって９０％から９３％までのＮＯx還元率が求められる。しかしながら、ＯＥＭは、エンジンアウトのＮＯx排出量レベルを、排ガス再循環（ＥＧＲ）の使用を低減／排除することによって４ｇ／ｂｈｐｈから７ｇ／ｂｈｐｈまでに増加させている。このことは、比較的高いＮＯx還元率（９５％から９８％まで）の必要性とともに、ＳＣＲ触媒に比較的大きい負荷をかけている。
【００２３】
ＥＧＲを低減することは、新たな一連の排出要件として現れているＯＥＭのエンジンアウトのＣＯ2（温室効果ガス）排出量を低減し、かつＥＧＲを低減することは、燃料関連費用が増え続けるのに伴って顧客にとって望ましい、より優れたエンジンの燃料経済性ももたらす。ヘビーデューティディーゼルＯＥＭのその他の最新動向は、排気後処理システムの寸法を小さくすることであり、このことは、使用可能なＳＣＲ触媒の容積がより小さくなることを意味する。これは、ＳＣＲ触媒は、より小さい触媒容積で比較的高いＮＯx転化率を達成しなければならないというさらなる課題である。より少ないＥＧＲ、およびＯＥＭが変更を加えているその他のエンジンがもたらすさらに別の動向には、比較的低い動作排気温度が含まれる。比較的低い動作排気温度は、ＳＣＲ触媒が比較的低い温度で改善された性能を有することを求める。銅チャバザイト（Ｃｕ−ＣＨＡ）ゼオライト系ＳＣＲ触媒は、最良の低温性能を示すが、より低いエンジンアウト温度には、いっそう優れた低温活性が要求される可能性がある。
【００２４】
前述の通り、ＳＣＲ反応の副生成物は、特に高性能のＣｕ−ＣＨＡ  ＳＣＲ触媒の場合、Ｎ2Ｏである。Ｎ2Ｏは毒性ではないが、強力な温室効果ガスであり（ＣＯ2の最大３００倍）、したがって、規制機関は、Ｎ2Ｏ排出量を０．１ｇ／ｂｈｐｈに制限している。そのレベルを越えた場合、ＯＥＭは罰金を支払わなければならない、および／またはそれらの実際のエンジンアウトのＣＯ2排出量レベルに加算しなければならない。したがって、排気管（ＳＣＲ−アウト）Ｎ2Ｏの適切な制御は、主要な関心事である。全体的な課題は、排気管Ｎ2Ｏ排出量を制限すると同時に、比較的小さい触媒容積で、かつ比較的低い排気温度で、比較的高いエンジンアウトのＮＯxレベルの場合にきわめて高い耐用命数終わり（Ｅｎｄ−ｏｆ−Ｌｉｆｅ）のＮＯx転化率（約９７％から９８％まで）を達成することである。
【００２５】
驚くべきことに、鉄で促進されたモレキュラーシーブ材料も銅で促進されたモレキュラーシーブ材料も含むＳＣＲ触媒システムの独自かつ選択された構成を使用することによって、良好なＮＯx転化率を、ＳＣＲ反応の副生成物として生成されるＮ2Ｏをはるかに少なく提供することができる。１つまたは複数の実施形態では、本開示は、２つのＳＣＲ帯域を有する触媒システムを提供する。前述の通り、２つの帯域のうちの第一帯域は、理論にとらわれるものではないが、「Ｎ2Ｏ−最適化された」帯域と考えられ、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える。第二帯域は、触媒的に「活性の」帯域と考えられ、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える。いくつかの実施形態では、「Ｎ2Ｏ−最適化された」帯域は、鉄で促進されたモレキュラーシーブ材料と銅で促進されたモレキュラーシーブ材料とを備えるために、それ自体区分されていてよい。いくつかの実施形態では、触媒的に「活性の」帯域は、鉄で促進されたモレキュラーシーブ材料および銅で促進されたモレキュラーシーブを含むために区分されていてよい。１つまたは複数の実施形態の触媒システムは、低温（約２００℃から約３００℃まで）で、限定されたＮ2Ｏ発生量および優れたＮＯx転化率の二重利点をもたらす。
【００２６】
本発明の複数の実施形態は、エンジン排ガス流の処理のための排ガスシステムを対象としており、例えば、これに限定されないが、例えば２ｇ／ｂｈｐｈを上回るＮＯxレベルのような多量のＮＯxを含有する排ガス流の処理のための排ガスシステムがこれに含まれる。１つまたは複数の実施形態では、排ガス処理システムは、ヘビーデューティ過渡サイクルにわたって排ガス流を生成するエンジン（例えば２ｇ／ｂｈｐｈを上回るＮＯxレベルを含む排ガス流を生成するエンジンであってよい）と、（１）第一基材上に被覆された鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域、および（２）第二基材上に被覆された銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域の２つの帯域を有し、ここで、第一モレキュラーシーブおよび第二モレキュラーシーブは、二重６員環単位を有する、選択接触還元物品を含む触媒システムとを含むものである。１つまたは複数の実施形態では、触媒システムは、排ガス流中で２ｇ／ｂｈｐｈを上回るＮＯxレベルを０．２ｇ／ｂｈｐｈ未満に下げるのに効果的である。
【００２７】
上流帯域および下流帯域の金属で促進されたモレキュラーシーブ触媒組成物は、インシピエントウエットネス含浸技術よりも金属イオン交換法を使用して調製されて、個々の触媒組成物を作り出すことができ、この組成物は、続いて、以下にさらに詳述されるウォッシュコート技術を使用して基材上に被覆することができる。
【００２８】
イオン交換は、多孔性支持体中に存在しているイオンを、対象の外部金属イオンと交換するために一般的に使用される方法である。例えば、細孔内に存在するナトリウムイオンで調製されたゼオライトを異なる金属イオンと交換して、イオン交換された多孔性支持体を形成することができる。これは、交換される対象の外部金属イオンを含む溶液中の多孔性支持体、すなわちゼオライトのスラリーを調製することによって行われる。熱は、この方法の間に任意に加えられてよい。外部金属イオンは、支持体の細孔に拡散して、内在するイオン、すなわちナトリウムイオンと交換して、イオン交換された多孔性支持体を形成することができる。
【００２９】
例えば、チャバザイトゼオライトのＮａ型は、促進剤金属、すなわちイオン交換法で使用される金属イオンを含む前駆体金属と接触させることができる。水溶性成分または金属前駆体の錯体の水溶液が一般的に用いられ、例えば硝酸（ＩＩ）銅、酢酸（ＩＩ）銅、酢酸（ＩＩ）鉄、硝酸（ＩＩＩ）鉄、および酢酸（ＩＩＩ）鉄を含む具体例の金属前駆体の硝酸塩または酢酸塩である。支持粒子、例えばモレキュラーシーブは金属前駆体の溶液で処理された後、例えば粒子を高められた温度（例えば約１００℃から１５０℃まで）で一定期間（例えば約１時間から３時間まで）熱処理することによって粒子は乾燥され、次に焼成されて、金属成分がさらに触媒活性の酸化物形態に転換される。例示的な焼成法は、大気中で約５００℃から８００℃までの温度で約１時間から３時間までの熱処理を含む。上述の方法は、金属前駆体含浸の所望レベルに達するまで必要に応じて繰り返されてよい。結果として生じた材料は、乾燥粉末としてか、またはスラリー形態で貯蔵することができる。本開示で使用される用語に関しては、以下の定義が与えられる。
【００３０】
本願で使用される場合、「触媒」または「触媒組成物」または「触媒材料」という用語は、反応を促進する材料を指す。
【００３１】
本願で使用される場合、「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構成要素を指す。例えば、触媒物品は、触媒種、例えば触媒組成物を含むウォッシュコートを基材、例えばハニカム基材上に有するものであってよい。
【００３２】
本願で使用される場合、「ヘビーデューティ過渡サイクル」という用語は、ヘビーデューティオンロードエンジン（ｈｅａｖｙ  ｄｕｔｙ  ｏｎ−ｒｏａｄ  ｅｎｇｉｎｅｓ）を試験するために使用される排出試験サイクルを指す。ヘビーデューティ過渡サイクルには、連邦試験手順によるヘビーデューティ（Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｔｅｓｔ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｈｅａｖｙ  Ｄｕｔｙ）（ＦＴＰ  ＨＤ）過渡サイクル、米国ヘビーデューティディーゼル過渡サイクル（Ｕ．Ｓ．ｈｅａｖｙ  ｄｕｔｙ  ｄｉｅｓｅｌ  ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  ｃｙｃｌｅ）（ＨＤＤＴ）、世界統一過渡サイクル（Ｗｏｒｌｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｚｅｄ  ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  ｃｙｃｌｅ）（ＷＨＴＣ）、欧州過渡サイクル（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｃｙｃｌｅ）（ＥＴＣ）、ノンロード過渡サイクル（ｎｏｎ−ｒｏａｄ  ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  ｃｙｃｌｅ）（ＮＲＴＣ）、および日本ＪＥ０５過渡サイクルが含まれる。図１は、ヘビーデューティ過渡サイクルエンジン試験でしばしば使用される触媒システム構成を示している。具体的には、図１は、排気入口２からの下流のディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）３、触媒スートフィルター（ＣＳＦ）４、２つの選択接触還元（ＳＣＲ）触媒５および６、ならびに排気出口８の上流にアンモニア酸化（ＡＭＯｘ）触媒７を含む触媒システム構成１を示している。第二のＳＣＲ６触媒およびＡＭＯｘ７触媒は、いくつかの実施形態では、同一の基材上に区分して被覆されてよいことに留意されたい。
【００３３】
本願で使用される場合、「ブレーキ馬力時」および「ｂｈｐｈ」という用語は、モーターの実速度を減速しうる任意の種々の補助構成要素は考慮されずに、モーターによって発生する仕事量を指す。１ブレーキ馬力時は、０．７４６キロワット時に等しい（１ｂｈｐｈ＝０．７４６ＫＷｈ）。一般的に、ヘビーデューティ排出量は、ｇ／ｂｈｐｈ（ｇ／ＫＷｈ）で測定される。
【００３４】
１つまたは複数の実施形態では、本願に開示される排ガス処理システムは、ヘビーデューティ過渡サイクルにわたって約２ｇ／ｂｈｐｈ（約２．７ｇ／ＫＷｈ）を上回るＮＯxレベルを含む排ガス流を生成するエンジンを有し、これには、約２．５ｇ／ｂｈｐｈ（約３．４ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約３ｇ／ｂｈｐｈ（約４．１ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約３．５ｇ／ｂｈｐｈ（約４．７ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約４ｇ／ｂｈｐｈ（約５．４ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約４．５ｇ／ｂｈｐｈ（約６．１ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約５ｇ／ｂｈｐｈ（約６．７ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約６ｇ／ｂｈｐｈ（約８．０ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約７ｇ／ｂｈｐｈ（約９．４ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約８ｇ／ｂｈｐｈ（約１０．７ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約９ｇ／ｂｈｐｈ（約１２．１ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約１０ｇ／ｂｈｐｈ（約１３．４ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約１１ｇ／ｂｈｐｈ（約１４．８ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約１２ｇ／ｂｈｐｈ（約１６．１ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約１３ｇ／ｂｈｐｈ（約１７．４ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約１４ｇ／ｂｈｐｈ（約１８．８ｇ／ＫＷｈ）を上回る、約１５ｇ／ｂｈｐｈ（約２０．１ｇ／ＫＷｈ）を上回るＮＯxレベルを含む排ガス流を生成するエンジンが含まれる。
【００３５】
他の実施形態では、排ガス流は、約２ｇ／ｂｈｐｈから約１５ｇ／ｂｈｐｈまで（約２．７ｇ／ＫＷｈから約２０．１ｇ／ＫＷｈまで）の範囲のＮＯxレベルを含み、これには、約３ｇ／ｂｈｐｈから約１５ｇ／ｂｈｐｈまで（約４ｇ／ＫＷｈから約２０．１ｇ／ＫＷｈまで）の範囲、約４ｇ／ｂｈｐｈから約１５ｇ／ｂｈｐｈまで（約５．４ｇ／ＫＷｈから約２０．１ｇ／ＫＷｈまで）の範囲、約３ｇ／ｂｈｐｈから約１０ｇ／ｂｈｐｈまで（約４ｇ／ＫＷｈから約１３．４ｇ／ＫＷｈまで）、約５ｇ／ｂｈｐｈから約１５ｇ／ｂｈｐｈまで（約６．７ｇ／ＫＷｈから約２０．１ＫＷｈまで）、約５ｇ／ｂｈｐｈから約１０ｇ／ｂｈｐｈまで（約６．７ｇ／ＫＷｈから約１３．４ｇ／ＫＷｈまで）、約６ｇ／ｂｈｐｈから約１５ｇ／ｂｈｐｈまで（約８．０ｇ／ＫＷｈから約２０．１ｇ／ＫＷｈまで）、約６ｇ／ｂｈｐｈから約１０ｇ／ｂｈｐｈまで（約８．０ｇ／ＫＷｈから約１３．４ｇ／ＫＷｈまで）の範囲のＮＯxレベルが含まれる。
【００３６】
本願で使用される場合、「Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ  Ｒａｔｉｏ（正規化化学量論比）」または「ＮＳＲ」という用語は、目標のＮＯx還元を達成するのに必要な還元試薬（例えばアンモニア）の量を指す。言い換えれば、ＮＳＲは、例えばアンモニアの窒素酸化物ＮＯx（ＮＯ2として）に対するモル比率（例えばＮＨ3／ＮＯ2）である。ＮＳＲ値は、ＮＯx  １モルあたり約０．５モルから約３モルまで、好ましくは約０．７５モルから約２モルまでの範囲、より好ましくは約１．０モルから約１．５モルまでの範囲の還元剤、例えばアンモニアであってよい。１つまたは複数の実施形態では、本発明のエンジン排ガスシステムは、約１から約１．２の間のＮＳＲ値を使用し、これには、約１．０、約１．０５、約１．１、および約１．２が含まれる。ＮＳＲが１．０であるとは、システムが化学量論的水準で作動していることを意味する。ＮＳＲが１．１であるとは、システムに噴射される尿素が１０％過剰供給されることを意味し、ＮＳＲが１．２であるとは、システムに噴射される尿素が２０％過剰供給されることを意味する。
【００３７】
本願で使用される場合、「選択接触還元」（ＳＣＲ）という用語は、還元剤を使用して窒素の酸化物を還元して二窒素（Ｎ2）にする触媒法を指す。本願で使用される場合、「窒素酸化物」または「ＮＯx」は、窒素の酸化物、特に一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、三酸化二窒素（Ｎ2Ｏ3）、二酸化窒素（ＮＯ2）、四酸化二窒素（Ｎ2Ｏ4）、五酸化二窒素（Ｎ2Ｏ5）、および過酸化窒素（ＮＯ3）を指す。
【００３８】
１つまたは複数の実施形態では、触媒システムは、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域と、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域の２つの帯域で構成され、ここで、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、二重６員環単位を有する、選択接触触媒還元（ＳＣＲ）物品を含むものである。
【００３９】
本願で使用される場合、「モレキュラーシーブ」という表現は、微粒子形態で、１つまたは複数の促進剤金属と組み合わされて触媒として使用することができる骨格材料、例えばゼオライトおよびその他の骨格材料（例えば同形置換された材料）を指す。モレキュラーシーブは、酸素イオンの広範囲の三次元網目構造をベースにする材料であり、一般的に四面体型位置を有し、かつ平均細孔径が２０Å以下の、実質的に均一の細孔分布を有するものである。細孔径は、環の大きさによって定義される。本願で使用される場合、「ゼオライト」という用語は、ケイ素原子およびアルミニウム原子を含むモレキュラーシーブの具体例を指す。１つまたは複数の実施形態によれば、モレキュラーシーブをその骨格型によって定義することにより、ゼオライト材料と同一の骨格型を有する骨格型ならびに任意の、およびあらゆる同位体骨格材料、例えばＳＡＰＯ、ＡＬＰＯおよびＭｅＡＰＯ材料を含むことが意図されることを理解されたい。いくつかの実施形態では、本発明のモレキュラーシーブ（例えば第一モレキュラーシーブ、第二モレキュラーシーブ、第三モレキュラーシーブ、第四モレキュラーシーブ、および第五モレキュラーシーブ）は、すべて同じである。いくつかの実施形態では、本発明のモレキュラーシーブ（例えば第一モレキュラーシーブ、第二モレキュラーシーブ、第三モレキュラーシーブ、第四モレキュラーシーブ、および第五モレキュラーシーブ）は、すべて同じではない。いくつかの実施形態では、本発明のモレキュラーシーブ（例えば第一モレキュラーシーブ、第二モレキュラーシーブ、第三モレキュラーシーブ、第四モレキュラーシーブ、および第五モレキュラーシーブ）の少なくとも２つは、同じである。
【００４０】
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に関して、骨格型は、材料を、骨格内で置換されたリンまたはその他の金属を含まないモレキュラーシーブに限定する。しかしながら、明確にするために、本願で使用される場合、「アルミノシリケートゼオライト」は、アルミノリン酸塩材料、例えばＳＡＰＯ、ＡＬＰＯ、およびＭｅＡＰＯ材料を除くものであり、「ゼオライト」という上位語は、アルミノケイ酸塩およびアルミノリン酸塩を含むことが意図される。ゼオライトは、ゼオライトの種類およびゼオライト格子内に含まれるカチオンの種類および量に応じて、直径が約３オングストロームから１０オングストロームまでの範囲である、どちらかと言えば均一な細孔径を有する結晶性材料である。一般的に、ゼオライトは、２以上のシリカのアルミナ（ＳＡＲ）に対するモル比率を有する。
【００４１】
「アルミノリン酸塩」という用語は、アルミニウム原子およびリン原子を含む、モレキュラーシーブの別の具体例を指す。アルミノリン酸塩は、どちらかと言えば均一な細孔径を有する結晶性材料である。
【００４２】
一般的に、モレキュラーシーブ、例えばゼオライトは、頂点を共有するＴＯ4四面体からなる連続した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るものであり、ここで、Ｔは、ＡｌまたはＳｉ、または任意にＰである。陰イオン骨格の荷電を平衡にする陽イオンは、骨格の酸素と緩く結合しており、残りの細孔容積は、水分子で充填されている。一般的に、骨格外の陽イオンは、交換可能であり、水分子は、除去可能である。
【００４３】
１つまたは複数の実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、独立してＳｉＯ4／ＡｌＯ4四面体を含み、共有の酸素原子により結合して三次元網目構造を形成する。他の実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、ＳｉＯ4／ＡｌＯ4／ＰＯ4四面体を含む。１つまたは複数の実施形態の第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、主に（ＳｉＯ4）／ＡｌＯ4四面体、またはＳｉＯ4／ＡｌＯ4／ＰＯ4四面体の剛性の網目構造により形成される間隙の形状にしたがって区別することができる。間隙への入口は、入口開口部を形成する原子に関して、６員環原子、８員環原子、１０員環原子、または１２員環原子から形成される。１つまたは複数の実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、１２員環以下の環の大きさを有し、これには、６員環、８員環、１０員環、および１２員環が含まれる。
【００４４】
１つまたは複数の実施形態によれば、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、骨格位相に基づくことができ、それによって構造が識別される。一般的に、ゼオライトの任意の骨格型、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、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、またはその組み合わせの骨格型が使用されてよい。
【００４５】
１つまたは複数の実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、８員環の小細孔のアルミノシリケートゼオライトを含む。本願で使用される場合、「小細孔」という用語は、約５オングストロームより小さい、例えばおよそ３．８オングストロームオーダーの細孔開口部を指す。「８員環」ゼオライトという表現は、８員環の細孔開口部および二重６員環の第二次構造単位（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｕｎｉｔｓ）を有するゼオライトと、４員環による二重６員環構造単位の結合から生じるケージのような構造を有するゼオライトを指す。ゼオライトは、第二次構造単位（ＳＢＵ）および複合構造単位（ＣＢＵ）で構成されており、多くの異なる骨格構造で生じる。第二次構造単位は、１６個までの四面体原子を含み、非キラル性である。複合構造単位は、アキラルである必要はなく、全体の骨格を構造するために必ずしも使用されなくてよい。例えば、ゼオライトの１つの群は、その骨格構造において単４員環（ｓ４ｒ）複合構造単位を有している。４員環では、「４」は、四面体のケイ素原子およびアルミニウム原子の位置を意味しており、酸素原子は、四面体原子の間に配置されている。その他の複合構造単位としては、例えば、単６員環（ｓ６ｒ）単位、二重４員環（ｄ４ｒ）単位、および二重６員環（ｄ６ｒ）単位が挙げられる。ｄ４ｒ単位は、２つのｓ４ｒ単位の結合によって作られる。ｄ６ｒ単位は、２つのｓ６ｒ単位の結合によって作られる。ｄ６ｒでは、１２個の四面体原子がある。ｄ６ｒの第二次構造単位を有するゼオライト骨格型としては、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が挙げられる。
【００４６】
１つまたは複数の実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、ｄ６ｒ単位を有する。したがって、１つまたは複数の実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、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、およびその組み合わせから選択される骨格型を有する。別の具体的な実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、ＣＨＡ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、およびその組み合わせからなる群から選択される骨格型を有する。さらに別の具体的な実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、ＣＨＡ、ＡＥＩ、およびＡＦＸから選択される骨格型を有する。１つまたは複数のきわめて具体的な実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、骨格型ＣＨＡを有する。
【００４７】
ゼオライトＣＨＡ骨格型モレキュラーシーブとしては、近似式：（Ｃａ，Ｎａ2，Ｋ2，Ｍｇ）Ａｌ2Ｓｉ4Ｏ12・６Ｈ2Ｏを有するゼオライト群の天然に存在するテクトケイ酸塩鉱物（例えば水和ケイ酸カルシウムアルミニウム）が挙げられる。ゼオライトＣＨＡ骨格型モレキュラーシーブの３つの合成形態は、Ｄ．Ｗ．Ｂｒｅｃｋによる「Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｉｅｖｅｓ」（１９７３年Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓにより出版）に記載されており、参照によって本願に援用される。Ｂｒｅｃｋにより報告された３つの合成形態は、ゼオライト  Ｋ−Ｇ（Ｊ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．，  ｐ．２８２２（１９５６），  Ｂａｒｒｅｒ  ｅｔ  ａｌに記載）、ゼオライト  Ｄ（英国特許第８６８，８４６号明細書（GB868,846）（１９６１）に記載）、およびゼオライト  Ｒ（米国特許第３，０３０，１８１号明細書（US3,030,181）に記載）であり、参照によって本願に援用される。ゼオライトＣＨＡ骨格型の別の合成形態、ＳＳＺ−１３の合成は、米国特許第４，５４４，５３８号明細書（US4,544,538）に記載されており、参照によって本願に援用される。ＣＨＡ骨格型を有するモレキュラーシーブ、シリコアルミノリン酸塩３４（ＳＡＰＯ−３４）の合成形態の合成は、米国特許第４，４４０，８７１号明細書（US4,440,871）および米国特許第７，２６４，７８９号明細書（US7,264,789）に記載されており、参照により本願に援用される。ＣＨＡ骨格型を有するさらに別の合成モレキュラーシーブ、ＳＡＰＯ−４４の製造方法は、米国特許第６，１６２，４１５号明細書（US6,162,415）に記載されており、参照によって本願に援用される。
【００４８】
一般的に、ゼオライトは、高度結晶性材料の形態で存在しており、その材料は、少なくとも約７５％が結晶性であるか、少なくとも約８０％が結晶性であるか、少なくとも約８５％が結晶性であるか、少なくとも約９０％が結晶性であるか、少なくとも約９５％が結晶性であるか、少なくとも約９８％が結晶性であるか、少なくとも約９９％が結晶性であるか、または少なくとも約９９．５％が結晶性である。
【００４９】
一般的に、ゼオライト支持材料は、６０ｍ2／ｇを上回る、しばしば最大約２００ｍ2／ｇまたはそれ以上のＢＥＴ表面積を示す。「ＢＥＴ表面積」は、Ｎ2吸着による表面積の測定のためのＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒ法を指す、通常の意味を有する。１つまたは複数の実施形態では、本願に開示される触媒中で使用されるゼオライト支持材料のＢＥＴ表面積は、少なくとも約２００ｍ2／ｇ、少なくとも約４００ｍ2／ｇ、または少なくとも約６００ｍ2／ｇである。
【００５０】
１つまたは複数の実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料としては、あらゆる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組成物を挙げることができる。これらには、これに限定されないが、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、およびＣｕＳＡＰＯ−４７が含まれる。
【００５１】
アルミノシリケートモレキュラーシーブ成分のシリカ対アルミナの比は、広範囲にわたって変化してよい。１つまたは複数の実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、独立して、約２〜約３００の範囲のシリカ対アルミナのモル比（ＳＡＲ）を有し、これには、約５〜約２５０、約５〜約２００、約５〜約１００、および約５〜約５０が含まれる。１つまたは複数の具体的な実施例では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、独立して、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の範囲のシリカ対アルミナのモル比（ＳＡＲ）を有する。
【００５２】
ゼオライトの粒径は、異なっていてよい。一般的に、ＣＨＡゼオライトの粒径は、約１マイクロメートルから約４０マイクロメートルまで、好ましくは約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートルまで、より好ましくは１０マイクロメートルから約２０マイクロメートルまでのＤ９０粒径により特徴づけることができる。Ｄ９０は、粒子の９０％が、比較的微細な粒径を有する粒径として定義される。
【００５３】
本願で使用される場合、「促進された（ｐｒｏｍｏｔｅｄ）」という用語は、モレキュラーシーブ内に固有の不純物ではなく、モレキュラーシーブ材料に意図的に加えられた成分を指す。したがって、促進剤（ｐｒｏｍｏｔｅｒ）は、意図的に加えられた促進剤を有していない触媒と比べて、触媒の活性を高めるために意図的に加えられるものである。窒素の酸化物のＳＣＲを促進するために、１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数の好適な金属は、独立して交換されて第一モレキュラーシーブおよび第二モレキュラーシーブに入れられる。１つまたは複数の実施形態によれば、第一モレキュラーシーブは、鉄、または鉄と銅の組み合わせで促進され、第二モレキュラーシーブは、銅、または銅と鉄の組み合わせで促進される。モレキュラーシーブ材料を金属で促進するために、金属は、モレキュラーシーブとイオン交換される。したがって、「金属で促進された」および「金属でイオン交換された」という用語は、同一の意味を有し、かつ区別なく用いることができる。
【００５４】
酸化物として計算される触媒の促進剤金属含有率は、１つまたは複数の実施形態では、揮発性物質を含まない主成分について報告される、焼成された金属でイオン交換されたモレキュラーシーブの全質量を基準として少なくとも約０．１質量％である。具体的な実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料の促進剤金属はＦｅを含み、かつＦｅ2Ｏ3として計算されるＦｅ含有率は、揮発性物質を含まない主成分について報告される、それぞれ、焼成された金属でイオン交換されたモレキュラーシーブの全質量を基準として約０．１質量％から最大約１０質量％までの範囲であり、これには、約９質量％、約８質量％、約７質量％、約６質量％、約５質量％、約４質量％、約３質量％、約２質量％、約１質量％、約０．５質量％、約０．２５質量％、および約０．１質量％が含まれる。具体的な実施形態では、Ｆｅ2Ｏ3として計算される第一モレキュラーシーブ材料のＦｅ含有率は、焼成された金属でイオン交換されたモレキュラーシーブ材料の全質量を基準として約１質量％から約１０質量％までの範囲であり、これには、焼成された金属でイオン交換されたモレキュラーシーブ材料の全質量を基準として約１質量％から約５質量％までが含まれる。
【００５５】
具体的な実施形態では、第二モレキュラーシーブ材料の促進剤金属は、Ｃｕを含み、かつＣｕＯとして計算されるＣｕ含有率は、揮発性物質を含まない主成分について報告される、焼成された金属イオン交換されたモレキュラーシーブ材料の全質量を基準として約０．１質量％から約５質量％までの範囲であり、これには、それぞれ焼成された金属イオン交換されたモレキュラーシーブ材料の全質量を基準として約５質量％、約４質量％、約３質量％、約２質量％、約１質量%、約０．５質量％、約０．２５質量％、および約０．１質量％が含まれる。具体的な実施形態では、ＣｕＯとして計算される第二モレキュラーシーブ材料のＣｕ含有率は、焼成された金属でイオン交換されたモレキュラーシーブ材料の全質量を基準として約２質量％から約５質量％までの範囲である。
【００５６】
１つまたは複数の実施形態では、種々の触媒システムは、鉄により促進された第一モレキュラーシーブ材料および銅により促進された第二モレキュラーシーブ材料を有する選択接触物品を使用して準備される。本願で開示されるＳＣＲ物品の重要な設計としては、区分された、かつ層状にされた選択接触還元物品が挙げられる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、上流帯域は、それ自体、鉄で促進されたモレキュラーシーブを備える上流帯域と、銅で促進されたモレキュラーシーブを備える下流帯域とに区分されており、ここで、上流帯域および下流帯域は、第一基材上に被覆される。いくつかの実施形態では、鉄で促進されたモレキュラーシーブを備える上流帯域は、第一基材の軸長さの約１％から約９９％まで、好ましくは約２５％から約７５％まで、より好ましくは約３０％から約７０％までの範囲で基材上に被覆される。
【００５８】
同様に、いくつかの実施形態では、下流帯域は、それ自体、鉄で促進されたモレキュラーシーブを備える上流帯域と、銅で促進されたモレキュラーシーブを備える下流帯域とに区分されており、ここで、上流帯域および下流帯域は、第二基材上に被覆される。いくつかの実施形態では、銅で促進されたモレキュラーシーブを備える下流帯域は、第二基材の軸長さの約１％から約９９％まで、好ましくは約２５％から約７５％まで、より好ましくは約３０％から約７０％までの範囲で基材上に被覆される。
【００５９】
１つまたは複数の実施形態では、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料および銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、２つの別個の帯域として軸方向に区分された構成で配列されている。本願で使用される場合、「軸方向に区分された」という用語は、上流帯域および下流帯域の互いに関連した位置を指す。軸方向は、上流帯域および下流帯域が隣り合って位置するように並んでいることを意味する。本願で使用される場合、「上流」および「下流」という用語は、エンジン排ガス流のエンジンから排気管への流れにしたがう方向に対して、エンジンが上流の位置にあり、排気管および任意の汚染対策物品、例えばフィルターおよび触媒がエンジンから下流にあることを指す。
【００６０】
１つまたは複数の実施形態では、選択接触還元物品は、軸方向に区分された構成にあり、ここで、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、銅で促進されたモレキュラーシーブ材料（同一の基材または別個の基材上にあってよい）の上流の基材に被覆される。１つまたは複数の実施形態によれば、軸方向に区分された鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料および銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、同一の基材上に配列されるか、または共通の基材上に配列されるか、または互いに分離された異なる基材の上に配列されてよい。共通の基材が使用される場合、そのような基材上に被覆された鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料の量は、基材の軸長さの約１％から約９５％まで、より好ましくは約２５％から約７５％まで、さらにより好ましくは約３０％から約６５％までの範囲であってよい。図２Ａを参照すると、軸方向に区分されたシステムの例示的な実施形態が示されている。触媒物品１０は、軸方向に区分された配列で示されており、ここで、上流帯域１８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、基材１２上で、下流帯域２０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料の上流に位置している。基材１２は、軸長さＬを定義する入口端部２２および出口端部２４を有している。１つまたは複数の実施形態では、一般的に、基材１２は、ハニカム基材の複数のチャネル１４を有し、明確にするために、そのうちの１つのチャネルが断面で示されているにすぎない。上流帯域１８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、基材１２の入口端部２２から基材１２の全軸長さＬ未満までに延在している。上流帯域１８の長さは、図２Ａでは第一帯域長さ１８ａと示される。下流帯域２０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、基材１２の出口端部２４から基材１２の全軸長さＬ未満までに延在している。下流帯域２０の長さは、図２Ａでは第二帯域長さ２０ａと示される。
【００６１】
１つまたは複数の実施形態では、図２Ａに図示される通り、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域１８は、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域２０に直接隣接している。
【００６２】
図２Ｂを参照すると、他の実施形態では、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域１８は、間隙２６によって銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域２０から分離されている。
【００６３】
上流帯域１８および下流帯域２０の長さは異なっていてよいことが理解されるであろう。１つまたは複数の実施形態では、上流帯域１８および下流帯域２０は、長さが同じであってよい。他の実施形態では、上流帯域１８は、図２Ａに示される基材の長さＬの残りをそれぞれ占める下流帯域２０を含めて、基材１２の長さＬの約１０％から９０％まで、または約２０％から約８０％までの範囲であってよい。他の実施形態では、上流帯域１８は、図２Ｂに示される基材の長さＬの残りをそれぞれ占める下流帯域２０を含めて、間隙２６を含め、基材１２の長さＬの約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、または約９０％であってよい。
【００６４】
当業者には、上流帯域および下流帯域が少なくとも部分的に重なっていてよいことも理解されるであろう。本願で使用される場合、「少なくとも部分的に重なっている」という用語は、上流帯域および下流帯域が、少なくとも約０．１％から少なくとも約９９％までの範囲の量で重なってよいことを意味する。１つまたは複数の実施形態では、上流帯域および下流帯域が、完全に重なっていてよい（例えば約１００％）。１つまたは複数の実施形態では、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域は、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域に部分的に重なっている。図３を参照すると、軸方向に区分されたシステムの例示的な実施形態が示されている。触媒物品４０は、軸方向に区分された配列で示されており、ここで、上流帯域４８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、基材４２上で、下流帯域５０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料の上流に位置している。基材４２は、軸長さＬ１を定義する入口端部５１および出口端部５５を有している。１つまたは複数の実施形態では、一般的に、基材４２は、ハニカム基材の複数のチャネル４４を有し、明確にするために、そのうちの１つのチャネルが断面で示されているにすぎない。上流帯域４８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、基材４２の入口端部５１から基材４２の全軸長さＬ１未満までに延在しており、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域５０に部分的に重なっている。上流帯域４８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料の長さは、図３では第一帯域長さ４８ａと示される。下流帯域５０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、基材４２の出口端部５５から基材４２の全軸長さＬ１未満までに延在している。下流帯域５０の銅で促進された第二のモレキュラーシーブ材料の長さは、図３では第二帯域長さ５０ａと示される。少なくとも部分的な重なりの長さは、図３ではＬ２と示される。他の実施形態では、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域は、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域に少なくとも部分的に重なっている。１つまたは複数の実施形態では、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域は、少なくとも約０．１％から少なくとも約９９％までの範囲で、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域に部分的に重なっている。１つまたは複数の実施形態では、銅で促進されたモレキュラーシーブ材料を備える下流帯域は、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域に完全に重なっている。図４を参照すると、軸方向に区分されたシステムの例示的な実施形態が示されている。触媒物品７０は、軸方向に区分された配列で示されており、ここで、上流帯域７８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、基材７２上で、下流帯域８０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料の上流に位置している。基材７２は、軸長さＬ３を定義する入口端部８２および出口端部８４を有している。１つまたは複数の実施形態では、一般的に、基材７２は、ハニカム基材の複数のチャネル７４を有し、明確にするために、そのうちの１つのチャネルが断面で示されているにすぎない。上流帯域７８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、基材７２の入口端部８２から基材７２の全軸長さＬ３未満までに延在している。上流帯域７８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料の長さは、図４では第一帯域長さ７８ａと示される。下流帯域８０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、基材７２の出口端部８４から基材７２の全軸長さＬ３未満までに延在しており、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域７８に部分的に重なっている。下流帯域８０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料の長さは、図４では第二帯域長さ８０ａと示される。少なくとも部分的な重なりの長さは、図４ではＬ４と示される。前述の通り、Ｌ４と示される部分的な重なりの量は、軸長さＬ３の少なくとも約０．１％から少なくとも約９９％までの範囲であってよい。
【００６５】
図５を参照すると、軸方向に区分された触媒物品１１０の他の実施形態が示されている。示された触媒物品１１０は、軸方向に区分された配列であり、ここで、上流帯域１１８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、第一基材１１２および第二基材１１３の別個の基材上で、下流帯域１２０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料の上流に位置している。上流帯域１１８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、第一基材１１２上に被覆され、下流帯域１２０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、別個の第二基材１１３上に被覆される。第一基材１１２および第二基材１１３は、同一の材料または異なる材料からなってよい。第一基材１１２は、軸長さＬ５を定義する入口端部１２２ａおよび出口端部１２４ａを有している。第二基材１１３は、軸長さＬ６を定義する入口端部１２２ｂおよび出口端部１２４ｂを有している。１つまたは複数の実施形態では、一般的に、第一基材１１２および第二基材１１３は、ハニカム基材の複数のチャネル１１４を有し、明確にするために、そのうちの１つのチャネルが断面で示されているにすぎない。上流帯域１１８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、第一基材１１２の入口端部１２２ａから出口端部１２４ａに至るまでの第一基材１１２の全軸長さＬ５に延在している。上流帯域１１８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブの長さは、図５では第一帯域長さ１１８ａと示される。下流帯域１２０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、第二基材１１３の出口端部１２４ｂから入口端部１２２ｂに至るまでの第二基材１１３の全軸長さＬ６に延在している。下流帯域１２０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、図５では第二帯域長さ１２０ａを定義している。帯域長さ１１８ａおよび１２０ａは、図５に関して記載の通り異なっていてよい。
【００６６】
図２３を参照すると、軸方向に区分された触媒物品３１０の他の実施形態が示されている。示された触媒物品３１０は、軸方向に区分された配列であり、ここで、上流帯域は、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域３１８と、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域３１９とに区分される。触媒物品３１０の下流帯域３２０は、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える。下流帯域３２０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、別個の基材上にあるため、触媒物品３１０は、第一基材３１２および第二基材３１３を有するものである。上流帯域３１８に区分された鉄で促進されたモレキュラーシーブおよび下流帯域３１９に区分された銅で促進されたモレキュラーシーブは、両方とも第一基材３１２上に被覆され、下流帯域３２０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、別個の第二基材３１３上に被覆される。上流帯域３１８は、基材３１２の軸長さＬ３５の約１％から約９５％までが、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備えるように区分されてよい。第一基材３１２および第二基材３１３は、同一の材料または異なる材料からなってよい。第一基材３１２は、軸長さＬ３５を定義する入口端部３２２ａおよび出口端部３２４ａを有している。第二基材３１３は、軸長さＬ３６を定義する入口端部３２２ｂおよび出口端部３２４ｂを有している。１つまたは複数の実施形態では、一般的に、第一基材３１２および第二基材３１３は、ハニカム基材の複数のチャネル３１４を有し、明確にするために、そのうちの１つのチャネルが断面で示されているにすぎない。下流帯域３１８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、前述の通り、第一基材３１２の入口端部３２２ａから出口端部３２４ａに至るまでの第一基材３１２の軸長さＬ３５の一部に延在している。区分された上流帯域３１８／３１９の鉄／銅で促進されたモレキュラーシーブの長さは、図２３では第一帯域長さ３１８ａと示される。下流帯域３２０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、第二基材３１３の出口端部３２４ｂから入口端部３２２ｂに至るまでの第二基材３１３の全軸長さＬ３６に延在している。下流帯域３２０の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、図２３では第二帯域長さ３２０ａを定義している。帯域長さ３１８ａおよび３２０ａは、前述の通り異なっていてよい。
【００６７】
同様に、図２４を参照すると、軸方向に区分された触媒物品４１０の他の実施形態が示されている。示された触媒物品４１０は、軸方向に区分された配列であり、ここで、下流帯域は、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域４２０と、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域４１９とに区分されている。触媒物品４１０の上流帯域４１８は、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える。上流帯域４１８は、別個の基材上にあるため、触媒物品４１０は、第一基材４１２および第二基材４１３を有するものである。上流帯域４２０の鉄で促進されたモレキュラーシーブおよび下流帯域４１９の銅で促進されたモレキュラーシーブは、第二基材４１３上に被覆され、上流帯域４１８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、別個の第一基材４１２上に被覆される。下流帯域４２０は、基材４１３の軸長さＬ４６の約１％から約９５％までが鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備えるように区分されてよい。第一基材４１２および第二基材４１３は、同一の材料または異なる材料からなってよい。第一基材４１２は、軸長さＬ４５を定義する入口端部４２２ａおよび出口端部４２４ａを有している。第二基材４１３は、軸長さＬ４６を定義する入口端部４２２ｂおよび出口端部４２４ｂを有している。１つまたは複数の実施形態では、第一基材４１２および第二基材４１３は、一般的に、ハニカム基材の多数のチャネル４１４を有するものであり、明確にするために、そのうちの１つのチャネルが断面で示されているにすぎない。上流帯域４１８の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、第一基材４１２の入口端部４２２ａから出口端部４２４ａに至るまでの第一基材４１２の全軸長さＬ４５に延在している。上流帯域４１８の鉄で促進されたモレキュラーシーブの長さは、図２４では第一帯域長さ４１８ａと示される。区分された帯域４１９／４２０の鉄／銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、第二基材４１３の出口端部４２４ｂから入口端部４２２ｂに至るまでの第二基材４１３の全軸長さＬ４６に延在している。区分された下流帯域４２０の鉄／銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、図２４では第二帯域長さ４２０ａを定義している。帯域長さ４１８ａおよび４２０ａは、図２４に関して前述の通り異なっていてよい。
【００６８】
さらなる実施形態では、触媒システムは、層状物品である。図６を参照すると、１つまたは複数の実施形態では、触媒システムは、層状物品９０を含むものであり、ここで、基材９２は、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料でウォッシュコートされて第一層（またはボトムウォッシュコート層）９４が形成され、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料が第一層上にウォッシュコートされて、第二層（またはトップウォッシュコート層）９６が形成される。当業者には、トップウォッシュコート層／第二層がボトムウォッシュコート層／第一層の上流にあるため、トップウォッシュコート層／第二層は上流帯域であり、ボトムウォッシュコート層／第一層は下流帯域であることが理解されるであろう。
【００６９】
１つまたは複数の実施形態では、触媒材料（すなわち、金属で促進されたモレキュラーシーブ材料）は、ウォッシュコートとして基材（例えばフロースルー型ハニカムモノリス）に施与されてよい。ウォッシュコートは、液体溶媒（例えば水）中に特定の固形成分含有率（例えば３０質量％から９０質量％まで）の触媒材料を含むスラリーを調製することによって形成されるものであり、次に、基材上に被覆され、乾燥されてウォッシュコート層をもたらす。本願で使用される場合、「ウォッシュコート」という用語は、処理される気体流を通過させることができる実質的に多孔性の基材材料、例えばハニカム型担体部材（ｃａｒｒｉｅｒ  ｍｅｍｂｅｒ）に施与される触媒材料または他の材料の薄い粘着性の被膜の技術分野でのその通常の意味を有する。前述の通り、スラリーは、触媒材料を水と混ぜることによって形成されるものであり、特定の固形成分含有率（例えば約３０質量％から９０質量％まで）の触媒材料を含むスラリーが形成される。触媒材料の他に、スラリーは、任意に、アルミナを結合剤として、水溶性または水分散性安定剤（例えば酢酸バリウム）、促進剤（例えば硝酸ランタン）、会合性増粘剤、および／または界面活性剤（アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤または両性界面活性剤を含む）を含んでよい。触媒材料内で合金化をもたらしうる、分離した金属成分または関連する金属種の形成を避けるために、酸のスラリーへの添加を避けることが利点である。それに応じて、特定の実施形態では、触媒基材の被覆に使用されるスラリーは、実質的に酸を含まないか、または完全に酸を含まないものであってよい。
【００７０】
アルミナ結合剤は、存在している場合、一般的に約０．０５ｇ／ｉｎ3から約１ｇ／ｉｎ3までの量で使用される。アルミナ結合剤は、例えば、ベーマイト、ガンマ−アルミナ、またはデルタ／シータアルミナであってよい。
【００７１】
スラリーは、粒子の混合および均一な材料の形成を高めるために粉砕されてよい。粉砕は、ボールミル、連続ミル、またはその他の類似の装置で行われてよく、スラリーの固体成分含有率は、例えば約２０質量％から約６０質量％まで、より好ましくは約３０質量％から約４０質量％までであってよい。１つの実施形態では、粉砕後スラリーは、約２０マイクロメートルから約３０マイクロメートルまでのＤ９０粒径であることによって特徴づけられる。Ｄ９０は、粒子の９０％が比較的微細な粒径を有する粒径と定義される。
【００７２】
スラリーは、次に、当該技術分野で公知の、かつさらに下に記載のウォッシュコート技術を使用して触媒基材上に被覆される。
【００７３】
本願で使用される場合、「基材」または「基材担体」という用語は、触媒材料が一般的に前述のウォッシュコートの形態で設けられるモノリス型材料（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を指す。１つまたは複数の実施形態では、基材は、ハニカム構造を有するセラミックまたは金属である。任意の好適な基材が用いられてよく、例えば、流体が通路を通過できるように、基材の入口面または出口面から延在している微細な平行の気体流路を有する種類のモノリス型基材が用いられてよい。流体入口から流体出口まで実質的に直線の経路である通路は、壁によって定義され、この壁上では、触媒材料がウォッシュコートとして被覆されるため、通路を通って流れる気体が触媒材料と接する。モノリス型基材の流路は、薄壁のチャネルであり、例えば台形、長方形、正方形、正弦曲線、六角形、楕円形、円形などの任意の好適な断面形状および寸法であってよい。そのような構造は、断面積１平方インチあたり約６０から約９００まで、またはそれより多い、より一般的には約３００ｃｐｓｉから約６００ｃｐｓｉまでの気体入口開口部（すなわちセル）を含んでいてよい。フロースルー型基材の壁厚は、異なっていてよく、一般的な範囲は、０．００２インチと０．１インチの間である。代表的な市販のフロースルー型基材は、４００ｃｐｓｉおよび壁厚６ミル、または６００ｃｐｓｉおよび壁厚４ミルを有するコーディエライト基材である。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ないことが理解されるであろう。
【００７４】
代替的な実施形態では、基材は、ウォールフロー型基材であってよく、ここで、それぞれの通路は、基材本体の片端部で無孔性の栓（ｎｏｎ−ｐｏｒｏｕｓ  ｐｌｕｇ）によって塞がれ、向かい合った端部面で、塞がれた通路が互い違いになっている。これによって、気体は、出口に到達するまでウォールフロー型基材の多孔質の壁を流れることが求められる。そのようなモノリス型基材は、最大約７００ｃｐｓｉまたはそれ以上、例えば約１００ｃｐｓｉから４００ｃｐｓｉまで、より一般的に約２００ｃｐｓｉから約３００ｃｐｓｉまで含んでよい。セルの断面形状は、上述の通り異なっていてよい。一般的に、ウォールフロー型基材は、０．００２インチから０．１インチの間の壁厚を有する。代表的な市販のウォールフロー型基材は、多孔質のコーディエライトで構成されており、その一例は、２００ｃｐｓｉおよび壁厚１０ミル、または壁厚８ミルで３００ｃｐｓｉ、および４５％から６５％の間の壁多孔率を有するものである。他のセラミック材料、例えばチタン酸アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素も、ウォールフロー型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ないことが理解されるであろう。基材がウォールフロー型基材である場合、触媒物品（すなわちＳＣＲ触媒）組成物は、壁の表面上で被覆されることに加えて、多孔質の壁の細孔構造に浸透できるものである（すなわち細孔開口部を部分的または完全に閉塞する）。金属基材としては、任意の金属基材、例えばチャネル壁に開口部または「穿孔」を有するものを挙げることができる。
【００７５】
セラミック基材は、任意の好適な難燃性物質、例えばコーディエライト、コーディエライト−α−アルミナ、窒化ケイ素、ジルコンムライト、リシア輝石、アルミナ−シリカ−マグネシア、ケイ酸ジルコン、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、アルミノケイ酸塩などから作られたものであってよい。
【００７６】
本発明の実施形態の触媒材料に有用な基材は、実質的に金属であり、かつ１つまたは複数の金属または金属合金から構成されるものであってもよい。金属基材は、種々の形状、例えばペレット、波形板またはモノリス型形態で使用されてよい。金属基材の具体例としては、耐熱性の卑金属合金、特に鉄が実質的な成分または主成分であるものが挙げられる。そのような合金は、ニッケル、クロム、およびアルミニウムの１つまたは複数を含んでよく、かつこれらの金属の合計は、有利には、合金の少なくとも約１５質量％を占めてよく、例えばクロムが約１０質量％から約２５質量％まで、アルミニウムが約１質量％から約８質量％まで、およびニッケルが約０質量％から約２０質量％まで占めてよい。
【００７７】
１つまたは複数の実施形態では、上流帯域および／または下流帯域は、高多孔率のセラミックハニカムフロースルー型支持体上に被覆される。高多孔率のセラミックハニカムフロースルー型支持体は、以下の特性を有するものであってよい：大きい割合の連通細孔；壁材料の多孔率は約５０％超であり、多孔率は最大約７０％；約２０マイクロメートル超、例えば約２５マイクロメートル超、さらに具体的に約３０マイクロメートル超、特に約４０マイクロメートル超であるが、約１００マイクロメートル未満の平均細孔径；および広範囲の細孔径分布。
【００７８】
１つまたは複数の実施形態では、選択接触還元物品は、上流の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える、および／または下流の銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、ウォールフロー型フィルター上に被覆される。当業者に認識される通り、選択接触還元物品がウォールフロー型フィルター上に被覆される場合、ＳＣＲ  ｏｎ  Ｆｉｌｔｅｒがもたらされる。１つまたはより具体的な実施形態では、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域は、ウォールフロー型フィルター上に被覆され（例えばＳＣＲ  ｏｎ  Ｆｉｌｔｅｒ（ＳＣＲｏＦ）を製造するため）、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域は、フロースルー型モノリス上に被覆される。他の実施形態では、上流帯域も下流帯域もウォールフロー型フィルター上に被覆される。そのような実施形態では、上流帯域も下流帯域もウォールフロー型フィルター上に被覆される場合、上流帯域および下流帯域は、ただ１つのウォールフロー型フィルター上に被覆されてよいか、または上流帯域および下流帯域は、別個のウォールフロー型フィルター上に被覆されてよいため、２つの改良された基材（すなわちブリック）は、排ガス処理システム内に存在している。
【００７９】
図７Ａおよび図７Ｂは、複数の通路５２を有するウォールフロー型フィルター基材１３０を示している。通路は、フィルター基材のチャネル壁５３によって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を有している。互い違いになっている通路は、入口端部では入口栓５８で目封じされ、出口端部では出口栓６０で目封じされて、入口端部５４および出口端部５６で相対する市松模様を形成している。気体流６２は、目封じされていないチャネル入口６４を通って入り、出口栓６０に止められ、（多孔質の）チャネル壁５３を通って出口側６６に拡散する。気体は、入口栓５８があるため、壁の入口側に戻ることはできない。
【００８０】
鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料も銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料もウォールフロー型フィルター基材上に被覆するためには、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料は、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料に向かう排ガス流の上流に被覆される。これは、以下を含むいくつかの方法で行うことができるが、これらに限定されない：（１）鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を、入口壁表面付近または入口壁表面で、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料の濃度勾配を維持するように入口チャネル上に被覆し、銅で促進された第二モレキュラーシーブを、出口壁表面付近または出口壁表面で、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料の濃度勾配を維持するように出口チャネル上に被覆する。これによって、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料と銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料とを、壁厚の中央を越えていくらか混合させることができる；（２）鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を入口チャネル上に被覆し、ウォッシュコーティングが壁を通って浸透できるようにし（そこには常に多少勾配がある）、次に、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を、フィルター壁に過度に浸透しないように出口チャネル表面上に被覆する。当然、これには、排気流中に浸食または噴出させないように、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料の出口壁への良好な付着性が必要とされる；（３）銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を、フィルター壁を通して浸透するように出口チャネル上に被覆する。これは、入口チャネル上からも行えるが、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料のフィルター壁への良好な浸透を達成する必要があり、次に、１つの層を入口チャネル壁上に形成して、フィルターの壁孔に（あまり）浸透しないように、鉄で促進された第一モレキュラーシーブを入口チャネルに施与する；（４）鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を、フィルター基材の全長に満たない深さまで入口チャネル上に被覆する。銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を、フィルター基材の全長に満たない深さまで出口チャネル上に被覆する。入口の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料および出口の銅で促進された第二モレキュラーシーブ帯域は、長さが異なっていてよく、（ａ）互いに隣接しているか、（ｂ）互いに重なっているか、または（ｃ）帯域間に間隙を有していてよい。（５）２つのフィルター基材は、平行に配列されてよく、第一のフィルター基材は、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料で被覆され、第二の下流フィルター基材は、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料で被覆される；（６）鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を出口チャネル上に被覆し、その材料が壁に浸透できるようにして、次に、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を出口上に被覆して、壁への浸透を最小限に抑える。
【００８１】
１つまたは複数の実施形態では、ウォールフロー型フィルター基材は、セラミック様の材料、例えばコーディエライト、α−アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、リシア輝石、アルミナ−シリカ−マグネシアまたはケイ酸ジルコニウム、または多孔性の耐熱性金属から構成されるものである。他の実施形態では、ウォールフロー型基材は、セラミック繊維複合材料から形成されるものである。具体的な実施形態では、ウォールフロー型基材は、コーディエライトおよび炭化ケイ素から形成されるものである。そのような物質は、環境、特に排気流の処理で直面する高温に耐えることができる。
【００８２】
１つまたは複数の実施形態では、ウォールフロー型基材としては、薄い多孔質壁のハニカムモノリスが挙げられ、このモノリスを通って、流体流は、背圧または物品にわたる圧力の上昇を過度に起こすことなく通過する。通常、清浄なウォールフロー型物品の存在は、水柱約１インチから約１０ｐｓｉｇまでの背圧を作り出すことになる。システムで使用されるセラミックウォールフロー型基材は、少なくとも約５０％（例えば約５０％から約７５％まで）の多孔率を有し、少なくとも約５マイクロメートル（例えば約５マイクロメートルから約３０マイクロメートルまで）の平均細孔径を有する材料で形成されるものである。１つまたは複数の実施形態では、基材は、少なくとも約５５％の多孔率を有し、かつ少なくとも約１０マイクロメートルの平均細孔径を有するものである。これらの多孔率およびこれらの平均細孔径を有する基材が、以下に記載の技術によって被覆される場合、充分なレベルの触媒組成物が基材上に充填されて、優れたＮＯx転化効率を達成することができる。これらの基材は、ＳＣＲ触媒の充填にもかかわらず、適切な排気流特性、すなわち許容範囲の背圧をなおも維持することができる。米国特許第４，３２９，１６２号明細書（US4,329,162）は、好適なウォールフロー型基材の開示に関して、参照によって本願に援用される。
【００８３】
商業的用途の一般的なウォールフロー型フィルターは、本発明で利用されるウォールフロー型フィルターより低い多孔率、例えば約３５％から約５０％までで形成されるものである。一般に、市販のウォールフロー型フィルターの細孔径分布は、一般的に、約１７マイクロメートルより小さい平均細孔径できわめて広範囲である。
【００８４】
１つまたは複数の実施形態で使用される多孔質のウォールフロー型フィルターは、前述の構成部材である壁が、１つまたは複数の触媒材料をその上に有するか、またはその中に含むように触媒作用を受ける。触媒材料は、構成部材の壁の入口側にのみ存在してよいか、出口側にのみ存在してよいか、入口側にも出口側にも存在してよいか、または壁それ自体がすべて触媒材料からなってよいか、または部分的に触媒材料からなってよい。本発明は、構成部材の入口壁および／または出口壁上での、触媒材料の１つまたは複数の層、ならびに触媒材料の１つまたは複数の層の組み合わせを使用することを含む。
【００８５】
ウォールフロー型基材を１つまたは複数の実施形態の触媒材料で被覆するために、基材の頂部がスラリーのちょうど表面上に位置するように、基材を、触媒材料を含むスラリーの一部に垂直に浸漬する。この方法では、スラリーは、それぞれのハニカム壁の入口面に接触するが、それぞれの壁の出口面と接触しないようにされる。試料基材を、約３０秒の間、スラリー中に置いておく。次に、基材をスラリーから取り出し、余分のスラリーを、まず、重力を使用してチャネルから排出させることによって、次に、圧縮空気で（スラリー浸透の方向とは反対に）吹き飛ばすことによって、次に、スラリー浸透の方向から真空引きすることによって、ウォールフロー型基材から取り除く。この技術を使用することによって、スラリーは基材の壁に浸透することができるが、それにもかかわらず細孔は、完成した基材において必要以上の背圧が高まる程度まで閉塞されない。本願で使用される場合、「浸透」という用語は、触媒材料を含むスラリーの基材上での分散を説明するために使用される場合、触媒材料が、基材の壁を通して分散されることを意味する。
【００８６】
被覆された基材は、一般的に約１００℃で乾燥され、比較的高い温度（例えば約３００℃から約４５０℃まで）で焼成される。ウォッシュコートまたは触媒金属成分または組成物の他の成分の量を説明する際、触媒基材の単位容積あたりの成分の重量単位を使用するのが都合がよい。したがって、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」）の単位は、本願では、基材の空隙の容積を含めた、基材の容積あたりの成分の重量を意味するために使用される。他の容積あたりの重量の単位、例えばｇ／Ｌも、時折、使用される。基材、例えばモノリスフロースルー型基材上の触媒材料の（すなわち、モレキュラーシーブ材料上のイオン交換された金属）合計充填量（ｔｏｔａｌ  ｌｏａｄｉｎｇ）は、一般的に約０．５ｇ／ｉｎ3から約６ｇ／ｉｎ3まで、より一般的に約１ｇ／ｉｎ3から約５ｇ／ｉｎ3までである。焼成後、触媒充填量は、基材の被覆重量および未被覆重量の計算によって測定することができる。当業者に明らかであるように、触媒充填量は、コーティングスラリーの固形成分含有率を変更することによって改善することができる。代替的に、基材のコーティングスラリーへの浸漬が繰り返され、それに続いて、前述の過剰のスラリーを除去することができる。
【００８７】
１つまたは複数の実施形態では、排ガス処理システムは、ＳＣＲ触媒システムの上流およびエンジンの下流にスートフィルターをさらに含む。触媒システムは、スートフィルターの下流に配置され、スートフィルターは、触媒作用を受けるか、または触媒作用を受けなくてよい。
【００８８】
１つまたは複数の実施形態では、システムは、エンジンの下流に位置しているディーゼル酸化触媒をさらに含んでよい。具体的な実施形態では、ディーゼル酸化触媒は、１つまたは複数の実施形態の触媒システムの上流に位置している。他の具体的な実施形態では、ディーゼル酸化触媒も触媒化スートフィルターも、１つまたは複数の実施形態のＳＣＲ触媒システムの上流に位置している。
【００８９】
１つまたは複数の実施形態では、アンモニア酸化触媒は、１つまたは複数の実施形態のＳＣＲ触媒システムの下流に設けられて、任意の排出されたアンモニアを排ガス処理システムから除去することができる。具体的な実施形態では、ＡＭＯｘ触媒は、白金族金属（ＰＧＭ）、例えば白金、パラジウム、ロジウム、またはその組み合わせを含んでよい。１つまたは複数の実施形態では、ＡＭＯｘ触媒は、ＰＧＭを含むボトムコートと、ＳＣＲ機能を有するトップコートとを含んでよい。
【００９０】
そのようなＡＭＯｘ触媒は、すでにＳＣＲ触媒を含む、排ガス処理システムにおいて有用である。同一出願人による米国特許第５，５１６，４９７号明細書（US5,516,497）で議論される通り（その全内容は参照によって本願に援用される）、酸素、窒素酸化物、およびアンモニアを含む気体流は、実質的に、第一触媒および第二触媒を通過することができ、第一触媒は、窒素酸化物の還元に都合が良く、第二触媒は、過剰のアンモニアの酸化または分解に都合が良い。したがって、第一触媒は、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流帯域および、銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料を備える下流帯域を有する本発明の１つまたは複数の実施形態によるＳＣＲ触媒物品であってよく、第二触媒は、ＡＭＯｘ触媒および／またはＳＣＲとＡＭＯｘが統合された、任意にゼオライトを含む触媒の組み合わせであってよい。
【００９１】
１つ以上のＡＭＯｘ触媒組成物は、フロースルー型フィルターまたはウォールフロー型フィルター上に被覆されてよい。ウォールフロー型基材が利用される場合、結果として生じるシステムは、粒子状物質をガス状汚染物質とともに除去することができる。ウォールフロー型フィルター基材は、当該技術分野で周知の材料、例えばコーディエライト、チタン酸アルミニウムまたは炭化ケイ素で作られるものであってよい。触媒組成物のウォールフロー型基材への充填量は、基材特性、例えば多孔率および壁厚に左右され、一般的にフロースルー型基材上の充填量より少ない。
【００９２】
触媒の調製：
ＣＨＡ型モレキュラーシーブの合成
ＣＨＡ構造を有するモレキュラーシーブは、当該技術分野で公知の種々の手法、例えば米国特許第４，５４４，５３８号明細書（US4,544,538）（Ｚｏｎｅｓ）および米国特許第６，７０９，６４４号明細書（US6,709,644）（Ｚｏｎｅｓ）にしたがって調製することができ、そのすべては、参照によって本願に援用される。これらのモレキュラーシーブは、０．５マイクロメートル未満の粒径を有することが公知であることが留意される。
【００９３】
任意にＮＨ4交換してＮＨ4−ＣＨＡを形成する：
任意に、得られたアルカリ金属ゼオライトを、ＮＨ4交換して、ＮＨ4−ＣＨＡを形成する。ＮＨ4−イオン交換は、当該技術分野に公知の種々の手法、例えばＢｌｅｋｅｎ，Ｆ．；Ｂｊｏｒｇｅｎ，Ｍ．；Ｐａｌｕｍｂｏ，Ｌ．；Ｂｏｒｄｉｇａ，Ｓ．；Ｓｖｅｌｌｅ，Ｓ．；Ｌｉｌｌｅｒｕｄ，Ｋ．−Ｐ．；ａｎｄ  Ｏｌｓｂｙｅ，Ｕ．Ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  ５２，（２００９），２１８〜２２８にしたがって行うことができる。
【００９４】
アルカリ金属またはＮＨ4−ＣＨＡに銅交換または鉄交換して金属ＣＨＡを形成する：
銅イオンまたは鉄イオンは、アルカリ金属またはＮＨ4モレキュラーシーブにイオン交換される。具体的な実施形態では、銅イオンまたは鉄イオンはアルカリ金属またはＮＨ4−ＣＨＡにイオン交換されて、Ｃｕ−ＣＨＡまたはＦｅ−ＣＨＡが形成される。酢酸銅が使用される場合、銅イオン交換で使用される液体銅溶液の銅濃度は、具体的な実施形態では、約０．０１モルから約０．４モルまでの範囲、より具体的には約０．０５モルから約０．３モルまでの範囲、さらにより具体的には約０．１モルから約０．２５モルまでの範囲、さらにより具体的には約０．１２５モルから約０．２５モルの範囲、さらにより具体的には約０．１５モルから約０．２２５モルまでの範囲にある。
【００９５】
本発明の実施形態によれば、本発明のモレキュラーシーブ材料は、触媒法で使用される。一般に、本発明の触媒システムおよび触媒物品は、任意の考えられる触媒法で使用されてよく、ここで、方法は、少なくとも１つの有機化合物、より具体的には少なくとも１つの炭素−炭素結合および／または炭素−酸素結合および／または炭素−窒素結合を含む有機化合物、より具体的には少なくとも１つの炭素−炭素結合および／または炭素−酸素結合を含む有機化合物、さらにより具体的には少なくとも１つの炭素−炭素結合を含む有機化合物の変換を含む。本発明の特に具体的な実施形態では、触媒システムおよび触媒物品は、メタノールからオレフィンへの（ｍｅｔｈａｎｏｌ−ｔｏ−ｏｌｅｆｉｎ）（ＭＴＯ）反応、エチレンからプロピレンへの（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｔｏ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）（ＥＴＰ）反応だけでなく、メタノールおよびエチレンの共反応（ｔｈｅ  ｃｏ−ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｅｔｈａｎｏｌ  ａｎｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ）（ＣＭＥ）の任意の１つまたは複数を触媒作用するために使用することができる。本方法は、化合物と本発明の実施形態による組成物または触媒物品との接触を含む。
【００９６】
金属のイオン交換
鉄により促進された第一モレキュラーシーブ材料および銅により促進された第二モレキュラーシーブ材料は、他の金属により促進されてもよい。好適な金属としては、これに限定されないが、銅、鉄、コバルト、ニッケル、セリウム、マンガン、亜鉛、チタン、ジルコニウム、およびその組み合わせが挙げられる。金属は、ゼオライトの製造後に交換されてよい。１つまたは複数の実施形態によれば、金属の少なくとも一部は、適合したコロイド（ｔａｉｌｏｒｅｄ  ｃｏｌｌｏｉｄ）に含まれていてよく、その結果、適合したコロイドは、構造指向剤、シリカ源、およびアルミナ源および金属イオン（例えば銅）源を含む。
【００９７】
窒素の酸化物のＳＣＲの追加的な促進のために、好適なアルカリ土類金属またはアルカリ金属が、鉄で促進されたモレキュラーシーブ材料または銅で促進されたモレキュラーシーブ材料に交換される。好適なアルカリ土類金属またはアルカリ金属としては、これに限定されないが、バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、およびその組み合わせが挙げられる。具体的な実施形態では、アルカリ土類金属成分またはアルカリ金属成分は、バリウム、マグネシウム、カルシウムおよびその組み合わせから選択されるものである。金属は、モレキュラーシーブ材料の製造後に交換されてよい。
【００９８】
ＮＯxの還元方法：
一般に、上述の鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料および銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、モレキュラーシーブ、吸収剤、触媒、触媒支持体、または結合剤として使用することができる。１つまたは複数の実施形態では、鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料および銅で促進された第二モレキュラーシーブ材料は、組み合わされて触媒システムにおける触媒物品として使用される。
【００９９】
本発明の触媒システムまたは触媒物品は、少なくとも１つの窒素−酸素結合を含む少なくとも１つの化合物の変換を含む触媒法で使用することができる。本発明の実施形態は、窒素酸化物ＮＯx含有流を本発明による触媒システムまたは触媒物品と好適な還元条件下に接触させることによって、窒素酸化物ＮＯxを選択的に還元するための方法；ＮＨ3の酸化、特にディーゼルシステムにおけるＮＨ3スリップをＮＨ3を含む流を触媒システムと好適な酸化条件下に接触させることによって酸化させる方法；Ｎ2Ｏを含む流を触媒システムまたは触媒物品と好適な分解条件下に接触させることによってＮ2Ｏを分解する方法；改良型排出システム（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）、例えば予混合圧縮着火（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）（ＨＣＣＩ）エンジンにおける排出量を、排出流を触媒システムまたは触媒物品と好適な条件下に接触させることによって制御する方法；組成物が添加剤として使用される流動接触分解ＦＣＣ法；有機化合物を、前述の化合物を触媒システムまたは触媒物品と好適な変換条件下に接触させることによって変換する方法；触媒システムまたは触媒物品が使用される「固定発生源」法にも関する。
【０１００】
本発明の実施形態は、窒素酸化物ＮＯxを選択的に還元するための方法にも関し、ここで、高水準（４ｇ／ｂｈｐｈ超）の窒素酸化物ＮＯx、具体的にはアンモニアおよび尿素も含む気体流を、１つまたは複数の実施形態による触媒システムまたは触媒物品、例えば成形された触媒物品の形態の、具体的には成形された触媒物品である触媒システムまたは触媒物品と接触させ、ここで、ウォッシュコートが、好適な耐熱性担体上に、さらにより具体的には「ハニカム」担体またはウォールフロー型フィルター上に付着される。
【０１０１】
本発明の実施形態による触媒システムまたは触媒物品を使用して還元される窒素酸化物は、任意の方法によって、例えば廃ガス流として得ることができる。とりわけ、アジピン酸、硝酸、ヒドロキシルアミン誘導体、カプロラクタム、グリオキサル、メチル−グリオキサル、グリオキサル酸を生成するための方法において、または窒素含有物を燃焼するための方法で得られる廃ガス流に言及することができる。
【０１０２】
アンモニアは、定置発電所に選択される還元剤である一方、尿素は、移動式ＳＣＲシステムに選択される還元剤である。一般的に、ＳＣＲシステムは、車両の排ガス処理システムに統合されており、また一般的に、以下の主要な構成要素も含む：鉄により促進された上流第一モレキュラーシーブおよび銅により促進された下流第二モレキュラーシーブを有する選択接触還元触媒物品、本発明の実施形態によるｄ６ｒ単位を有する第一モレキュラーシーブおよび第二モレキュラーシーブ；尿素吸蔵槽；尿素ポンプ；尿素供給システム；尿素噴射装置／ノズル；ならびに各制御装置。
【０１０３】
本願で使用される場合、「流」という用語は、固体または液体の粒子状物質を含みうる流動気体の任意の組み合わせを広範囲に指す。「気体流」または「排ガス流」という用語は、気体状構成成分の流、例えば同伴される非気体状成分、例えば液滴、固体粒子などを含みうるリーンバーンエンジンの排出を意味する。一般的に、リーンバーンエンジンの排ガス流は、燃焼生成物、不完全燃焼による生成物、窒素の酸化物、可燃性および／または炭素質の粒子状物質（スート）、および未反応の酸素および窒素をさらに含む。
【０１０４】
より具体的な実施形態は、化学量論的燃焼に必要な量を超過した量の空気を使用する燃焼条件、すなわち希薄条件で作動する内燃機関、特にディーゼルエンジンの排ガスから窒素酸化物ＮＯxを除去するための触媒システムの使用に関する。
【０１０５】
エンジン排気の処理方法：
本発明の他の態様は、エンジンの排ガス流を処理する方法を対象としている。１つまたは複数の実施形態では、エンジン排ガス流の処理の方法は、ＮＯx（例えばヘビーデューティ過渡サイクルにわたって４ｇ／ｂｈｐｈ超のＮＯxレベル）含有エンジン排ガス流の、（１）銅ゼオライトを含まない、Ｎ2Ｏの形成を最小限に抑える働きをする上流のＳＣＲ帯域と、（２）銅および二重６員環単位を有するモレキュラーシーブを備える下流の活性ＳＣＲ帯域とを有する選択接触還元物品を含む触媒システムによる処理を含む。触媒システムは、排ガス流において４ｇ／ｂｈｐｈ超の高いＮＯxレベルを低減させるのに効果的であることもある。１つまたは複数の具体的な実施形態では、第一モレキュラーシーブ材料および第二モレキュラーシーブ材料は、ＣＨＡ骨格型を有するものである。
【０１０６】
１つまたは複数の実施形態では、エンジン排ガス流の処理のための方法は、排ガス流を上流のディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）および／または触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）に流して、上流のＳＣＲ帯域に到達する前に約０．１〜約０．８５のＮＯ2／ＮＯx流出量比をもたらすことをさらに含み、これには、約０．３〜約０．６５が含まれる。１つまたは複数の実施形態では、ＮＯxを含む排ガス流が、上流の（触媒化）スートフィルターを通過する場合、約０．１〜約０．８５のＮＯ2／ＮＯx比を有する流出物が、排ガス流が鉄で促進された第一モレキュラーシーブ材料を備える上流のＳＣＲ帯域に到達する前に製造され、これには、約０．３〜約０．６５が含まれ、これには、約０．１、約０．１５、約０．２、約０．２５、約０．３、約０．３５、約０．４、約０．４５、約０．５、約０．５５、約０．６、および約０．６５が含まれる。理論にとらわれるものではないが、銅で促進された第二モレキュラーシーブの上流に鉄で促進された第一モレキュラーシーブを有するシステムの場合、０．４から０．５までの範囲のＮＯ2／ＮＯxを有する入口排気が必要とされ、これは、「高速ＳＣＲ反応」の場合に近い。鉄で促進された第一モレキュラーシーブ活性は、排気中の比較的低いＮＯ2／ＮＯxで、例えば約０．３で低下する（６３％まで）。銅で促進された第二モレキュラーシーブは、約０．３では依然として良好に作動できる。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、本発明の実施形態に記載の触媒物品によるＮＯx含有エンジン排ガス流の処理の方法は、ＮＯx排出量レベルを、本発明の触媒物品と接触する前の排ガス流中で測定したＮＯx排出量レベルと比べて少なくとも５倍、好ましくは１０倍、より好ましくは１５倍低減する。例えば、いくつかの実施形態では、ＮＯx排出量レベルの量は、少なくとも約１．５ｇ／ｂｈｐｈ、または少なくとも約１．０ｇ／ｂｈｐｈ、または少なくとも約０．５ｇ／ｂｈｐｈ、または少なくとも約０．２５ｇ／ｂｈｐｈ、または少なくとも約０．１ｇ／ｂｈｐｈ、または少なくとも約０．０５ｇ／ｂｈｐｈに低減される。いくつかの実施形態では、ＮＯx排出量レベルは、記載の触媒物品のＮＯx変換活性のために低減する。触媒物品は、排ガス流中に存在しているＮＯxのモル量と比べてモル過剰である還元剤の存在下にＮＯxを還元させる（すなわち、還元剤：ＮＯxの比は、少なくとも約１．０５：１である）。触媒物品は、少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、または少なくとも約９６％、または少なくとも約９６％、または少なくとも約９７％、または少なくとも約９８％、または少なくとも約９９％、または少なくとも約９９．５％のＮＯx転化率を示す。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、本発明の実施形態に記載の触媒物品によるＮＯx含有エンジン排ガス流の処理の方法は、Ｎ2Ｏ排出量を、第一帯域が第一モレキュラーシーブ材料上にイオン交換された鉄を含まない触媒物品と比べて少なくとも約５０％、より好ましくは６５％、さらにより好ましくは７５％少なく生じさせる。例えば、いくつかの実施形態では、Ｎ2Ｏ発生量は、本願の実施形態の触媒物品の場合、約０．２５ｇ／ｂｈｐｈ未満、好ましくは約０．１ｇ／ｂｈｐｈ未満、より好ましくは約０．０５ｇ／ｂｈｐｈ未満である。
【０１０９】
ここで、本発明を以下の例をもとに説明する。本発明のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本発明が、以下に記述される構造の詳細または方法工程に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、かつ種々の方法で実行または実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】ヘビーデューティ過渡サイクルエンジンで使用される触媒システム構成を示す図
【図２Ａ】１つまたは複数の実施形態による触媒物品の部分断面図
【図２Ｂ】１つまたは複数の実施形態による触媒物品の部分断面図
【図３】１つまたは複数の実施形態による触媒物品の部分断面図
【図４】１つまたは複数の実施形態による触媒物品の部分断面図
【図５】１つまたは複数の実施形態による触媒物品の部分断面図
【図６】１つまたは複数の実施形態による触媒物品の部分断面図
【図７Ａ】ウォールフロー型フィルター基材の斜視図
【図７Ｂ】ウォールフロー型フィルター基材の部分の断面図
【図８】エンジン試験および参照と本発明の１つの例との比較に使用される後処理システム構成の図
【図９】エンジン評価のためのＦＴＰ過渡試験にわたるＳＣＲ１−ｉｎおよびＳＣＲ２−ｉｎでの排気温度を示すグラフ
【図１０】エンジン評価のためのＦＴＰ過渡試験にわたるＳＣＲ１およびＳＣＲ２のガス空間速度を示すグラフ
【図１１】８つのＦＴＰサイクル試験プロトコルにわたるサイクル毎のデータ（ＮＯx転化率（％）およびＮＯx排出量レベル（ｇ／ｂｈｐｈ））の１つの例を示すグラフ
【図１２】参照および本発明による例の試験の、尿素噴射レベル（ＮＳＲ）に応じた平均ＮＯx排出量レベル（ｇ／ｂｈｐｈ）のグラフ
【図１３】参照および本発明による例の試験の、尿素噴射レベル（ＮＳＲ）に応じた平均Ｎ2Ｏ排出量レベル（ｇ／ｂｈｐｈ）のグラフ
【図１４】参照および本発明による例の構成のエンジン試験の、ＮＯx還元量（ｇ／ｂｈｐｈ）に応じたＮ2Ｏ発生量（ｇ／ｂｈｐｈ）のグラフ
【図１５】エンジン試験プロトコルの最後３つのＦＴＰサイクルにわたる参照の試験構成のＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮＨ3スリップ（ｐｐｍ）のグラフ
【図１６】エンジン試験プロトコルの最後３つのＦＴＰサイクルにわたる本発明による例の試験構成のＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮＨ3スリップ（ｐｐｍ）のグラフ
【図１７】Ｆｅ−ＳＳＺ１３／Ｃｕ−ＳＳＺ１３の長さが異なるＳＣＲ−１およびＳＣＲ−２の評価のためのＨＤＤ（Ｈｅａｖｙ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｄｕｔｙ）におけるエンジン試験に使用される後処理システムの構成図
【図１８】システムの構成要素の位置（ＦＴＰ６〜８サイクル）による排気温度のグラフ
【図１９】エージングしたＴＥＸ−１７０８＋ＴＥＸ−１５９６を使用し、ＮＳＲ＝１．１であるＨＤＤシステム試験の８つのＦＴＰサイクル試験プロトコルにわたるサイクル毎のデータ（ＮＯx転化率（％）およびＮＯx排出量レベル（ｇ／ｂｈｐｈ））の１つの例のグラフ
【図２０】Ｆｅ−ＳＳＺ１３／Ｃｕ−ＳＳＺ１３の長さが異なるＳＣＲ１およびＳＣＲ２の４つの異なる組み合わせの、ＣＳＦ−ｏｕｔ、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＢＳＮＯxおよびＢＳＮ2Ｏレベル（ｇ／ｂｈｐｈ）の棒グラフ
【図２１】Ｆｅ−ＳＳＺ１３／Ｃｕ−ＳＳＺ１３の長さが異なるＳＣＲ１およびＳＣＲ２の４つの異なる組み合わせの、ＣＳＦ−ｏｕｔ、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＢＳＮＯxおよびＢＳＮ2Ｏレベル（ｇ／ｂｈｐｈ）を示す図２０の棒グラフの拡大を示す棒グラフ
【図２２】Ｆｅ−ＳＳＺ１３／Ｃｕ−ＳＳＺ１３の長さが異なるＳＣＲ１およびＳＣＲ２の４つの異なる組み合わせの、ＣＳＦ−ｏｕｔ、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＢＳＮＯxおよびＢＳＮ2Ｏレベル（ｇ／ｂｈｐｈ）を示す図２０の棒グラフの拡大を示す棒グラフ
【図２３】１つまたは複数の実施形態による、区分された触媒物品の部分断面図
【図２４】１つまたは複数の実施形態による、区分された触媒物品の部分断面図
【０１１１】
実施例
例１  Ｃｕ−ＣＨＡの調製
Ｃｕ−ＣＨＡ粉末触媒は、ＴＭＡＯＨ（トリメチルアンモニウムヒドロキシド）およびＴＭＡＡ（トリメチル−１−アダマンチルアンモニウムヒドロキシド）を含む合成ゲルを使用してＣＨＡ骨格型ゼオライトを結晶化し、ＣＨＡ骨格型生成物を分離し、有機構造規定剤（ｔｅｍｐｌａｔｅ）（ＴＭＡＯＨおよびＴＭＡＡ）を除去するために乾燥および焼成することによって調製した。コロイドシリカおよびアルミニウムトリイソプロポキシドを使用した。２つの構造規定剤ＴＭＡＯＨおよびＴＭＡＡを添加後、合成ゲルをオートクレーブに移して熱水結晶化させた。熱水結晶化の後、懸濁液に水を混ぜて、ろ過した。次に、湿潤した生成物を乾燥して、さらに焼成した。その結果、焼成された生成物は、金属含有触媒を得るために、Ｃｕでイオン交換される準備が整えられた。
【０１１２】
Ｎａ型ＣＨＡと銅イオンとのイオン交換反応は、当該技術分野において公知の種々の技術、例えば米国特許第４，５４４，５３８号明細書（US4,544,538）（Ｚｏｎｅｓ）および米国特許第６，７０９，６４４号明細書（US6,709,644）（Ｚｏｎｅｓ）にしたがって実施し、それらの全内容は、本願に援用される。
【０１１３】
例２  Ｆｅ−ＣＨＡの調製
Ｆｅ−ＣＨＡ粉末触媒は、Ｎａ型ＣＨＡをイオン交換することによって調製した。スラリーを、Ｆｅ−ＣＨＡと結合剤から、当該技術分野において公知の種々の技術、例えば米国特許第４，５４４，５３８号明細書（US4,544,538）（Ｚｏｎｅｓ）および米国特許第６，７０９，６４４号明細書（US6,709,644）（Ｚｏｎｅｓ）にしたがって調製した。
【０１１４】
例３  触媒物品Ｃｕ−ＣＨＡ／Ｆｅ−ＣＨＡの調製
例３Ａ：得られたＣｕ−ＣＨＡ触媒（例１）は、ＩＣＰ分析によって測定して約３．２５質量％の量のＣｕＯを含んでいた。Ｃｕ−ＣＨＡスラリーを固形成分含有率３０％から４５％までに調製した。スラリーを粉砕し、希釈酢酸中の酢酸ジルコニウムの結合剤（３０％のＺｒＯ2含有）を撹拌しながらスラリーに加えた。
【０１１５】
スラリーを、４００ｃｐｓｉのセル密度（立方インチあたりのセル数）および６．５ミルの壁厚を有する、１０．５’’Ｄ×６’’Ｌ（６００／３）のセル状セラミックコア上に被覆した。被覆されたコアを１１０℃で３時間乾燥して、４５０℃で１時間焼成した。コーティングプロセスを繰り返して、所望のウォッシュコート充填量を得た。
【０１１６】
例３Ｂ：得られたＦｅ−ＣＨＡ触媒（例２）は、ＩＣＰ分析で測定して約２．３質量％の量のＦｅ2Ｏ3を含んでいた。Ｆｅ−ＣＨＡスラリーを固形成分含有率３０％から４５％までに調製した。スラリーを粉砕して、希釈酢酸中の酢酸ジルコニウムの結合剤（３０％のＺｒＯ2含有）を撹拌しながらスラリーに加えた。
【０１１７】
スラリーを、４００ｃｐｓｉのセル密度（立方インチあたりのセル数）および６．５ミルの壁厚を有する１０．５’’Ｄ×６’’Ｌ（６００／３）のセル状セラミックコア上に被覆した。被覆されたコアを１１０℃で３時間乾燥して、４００℃で１時間焼成した。コーティングプロセスを繰り返して、目標の約２．７５ｇ／ｉｎ3のウォッシュコート充填量を得た。
【０１１８】
例３Ｂブリックを例３Ａブリックの上流に配置して、例３の触媒システムを準備した。
【０１１９】
例４  Ｆｅ−ＣＨＡ／Ｃｕ−ＣＨＡに区分された触媒物品の調製
得られたＣｕ−ＣＨＡ触媒（例１）は、ＩＣＰ分析によって測定して約３．２５質量％の量のＣｕＯを含んでいた。Ｃｕ−ＣＨＡスラリーを固形成分含有率３０％から４５％までに調製した。スラリーを粉砕して、希釈酢酸中の酢酸ジルコニウムの結合剤（３０％のＺｒＯ2含有）を撹拌しながらスラリーに加えた。得られたＦｅ−ＣＨＡ触媒（例２）は、ＩＣＰ分析によって測定して約２．３質量％の量のＦｅ2Ｏ3を含んでいた。Ｆｅ−ＣＨＡスラリーを固形成分含有率３０％から４５％までに調製した。スラリーを粉砕して、希釈酢酸中の酢酸ジルコニウムの結合剤（３０％のＺｒＯ2含有）を撹拌しながらスラリーに加えた。
【０１２０】
Ｆｅ−ＣＨＡスラリーを、Ｃｕ−ＣＨＡスラリーの上流で、４００ｃｐｓｉのセル密度（立方インチあたりのセル数）および６．５ミルの壁厚を有する、１０．５’’Ｄ×６’’Ｌ（６００／３）のセル状セラミックコア上に被覆した。被覆されたコアを１１０℃で３時間乾燥し、約４００℃で１時間焼成した。コーティングプロセスを繰り返して、所望のウォッシュコート充填量を得た。
【０１２１】
例５  比較の触媒物品Ｃｕ−ＣＨＡ／Ｃｕ−ＣＨＡ
得られたＣｕ−ＣＨＡ触媒（例１）は、ＩＣＰ分析によって測定して約３．２５質量％の量のＣｕＯを含んでいた。Ｃｕ−ＣＨＡスラリーを固形成分含有率３０％から４５％までに調製した。スラリーを粉砕して、希釈酢酸中の酢酸ジルコニウムの結合剤（３０％のＺｒＯ2含有）を撹拌しながらスラリーに加えた。
【０１２２】
スラリーを、４００ｃｐｓｉのセル密度（立方インチあたりのセル数）および６．５ミルの壁厚を有する、１０．５’’Ｄ×６’’Ｌ（６００／３）のセル状セラミックコア上に被覆した。被覆されたコアを１１０℃で３時間乾燥し、約４００℃で１時間焼成した。コーティングプロセスを繰り返して、所望のウォッシュコート充填量を得た。
【０１２３】
例５Ｂ：得られたＣｕ−ＣＨＡ触媒（例１）は、ＩＣＰ分析によって測定して約３．２５質量％の量のＣｕＯを含んでいた。Ｃｕ−ＣＨＡスラリーを固形成分含有率３０％から４５％までに調製した。スラリーを粉砕して、希釈酢酸中の酢酸ジルコニウムの結合剤（３０％のＺｒＯ2含有）を撹拌しながらスラリーに加えた。
【０１２４】
スラリーを、４００ｃｐｓｉのセル密度（立方インチあたりのセル数）および６．５ミルの壁厚を有する、１０．５’’Ｄ×６’’Ｌ（６００／３）のセル状セラミックコア上に被覆した。被覆されたコアを１１０℃で３時間乾燥し、約４００℃で１時間焼成した。コーティングプロセスを繰り返して、所望のウォッシュコート充填量を得た。
【０１２５】
例５Ａブリックを例５Ｂブリックの上流に配置して、例５の触媒システムを準備した。
【０１２６】
例６  比較のＣｕ−ＣＨＡ／Ｃｕ−ＣＨＡに区分された触媒物品
得られたＣｕ−ＣＨＡ触媒（例１）は、ＩＣＰ分析によって測定して約３．２５質量％の量のＣｕＯを含んでいた。Ｃｕ−ＣＨＡスラリーを固形成分含有率３０％から４５％までに調製した。スラリーを粉砕して、希釈酢酸中の酢酸ジルコニウムの結合剤（３０％のＺｒＯ2含有）を撹拌しながらスラリーに加えた。
【０１２７】
Ｃｕ−ＣＨＡスラリーを、４００ｃｐｓｉのセル密度（立方インチあたりのセル数）および６．５ミルの壁厚を有する、１０．５’’Ｄ×６’’Ｌ（６００／３）のセル状セラミックコア上に被覆した。被覆されたコアを１１０℃で３時間乾燥し、約４００℃で１時間焼成した。コーティングプロセスを繰り返して、所望のウォッシュコート充填量を得た。
【０１２８】
例７  エンジン試験
エンジン試験は、上述の後処理システム構成のうちの１つ構成の有効性を示すために行った。これは、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）と２つのフロースルー型選択接触還元ユニット（ＳＣＲｓ）の上流の触媒スートフィルター（ＣＳＦ）とから直列してなるものである（図８）：ＤＯＣ：３４ｇ／ｆｔ3  白金族金属、Ｐｔ／Ｐｄ比＝１．３／１．０、１０．５’’×４’’／４００／４、ＣＳＦ：５ｇ／ｆｔ3白金族金属、Ｐｔ／Ｐｄ比＝１０：１、１０．５’’×１２’’／２００／１２。下流のＳＣＲ触媒は、６００ｃｐｓｉのセル間隔を有する基材上に被覆され、それぞれ１０．５’’×６’’の寸法である（容積８．５リットル）。エンジン試験のために、２つのＳＣＲ触媒構成を、例１から例６までで調製した触媒物品を使用して評価した。１つの構成は、第一（ＳＣＲ１）位置にＣｕ−チャバザイトを有し、かつ第二（ＳＣＲ２）位置にもＣｕ−チャバザイトを有する参照であった。もう１つの試験構成は、本発明の１つの例であり、ＳＣＲ１位置のＦｅ−チャバザイトおよびＳＣＲ２位置のＣｕ−チャバザイトからなるものであった。両方の試験構成とも、ＳＣＲ２位置のＣｕ−チャバザイトは同じに維持して、ＳＣＲ１位置の触媒のみを変更した。試験の前に、それぞれのＳＣＲ触媒を、システム内で連続的な「強制再生（ａｃｔｉｖｅ  ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）」下に、ＳＣＲ−ｉｎで１００時間６５０℃にて適度な尿素噴射により（ＮＳＲ＝０．７）エージングした。
【０１２９】
参照および本発明の構成の試験は、３００ＨＰ、６．８リットル、６シリンダーエンジンで、過渡条件下に、８つの連続ＦＴＰ（ＨＤＤＴ）サイクル（ソークなし）からなるプロトコルを使用して行った。このエンジンは、この試験において比較的高いサイクルの累積ＮＯx排出量（５．６ｇ／ｂｈｐｈから５．７ｇ／ｂｈｐｈまで）を示す校正を使用した。試験プロトコルを実行する前に、システムを強制再生下に１５分６００℃（ＣＳＦ−ｉｎ）で清浄化した。それぞれのシステムの場合、試験プロトコルは、３回、尿素噴射レベルを変えて実行した。尿素噴射レベルは、単純なＮＯｘ追従ストラテジー（ＮＯｘ−ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  ｓｔｒａｔｅｇｙ）を使用して、ＮＳＲ＝１．０、１．１および１．２であった。ＮＳＲという用語は、「正規化化学量論比」を表し、ＡＮＲ（Ａｍｍｏｎｉａ  ＮＯx  Ｒａｔｉｏ（アンモニアＮＯx比））と呼ばれることもあり、ＳＣＲ反応の場合のアンモニア（噴射された尿素からの）のＮＯx（ＮＯ2として）に対するモル比率である。ＮＳＲ＝１．０は、理想的な条件化での反応を満たし、ＮＳＲ＝１．１および１．２は、それぞれ理想値を１０％および２０％上回って過剰供給されることを意味する。
【０１３０】
エンジン試験プロトコルのＦＴＰ過渡にわたるＳＣＲ１−ｉｎおよびＳＣＲ２−ｉｎでの排気温度の１つの例が、図９に示されており、温度は約２０４℃から２６６℃までの範囲であることを読みとることができ、これは、ＳＣＲ反応の比較的低い範囲にある。一般的に、尿素溶液は、緩慢な水分蒸発および尿素の遊離ＮＨ3への分解に関する問題のため、２００℃未満で噴射されないが、しかしながら、試験プロトコルの場合、尿素を全サイクルにわたって噴射することが可能であった。
【０１３１】
エンジン試験プロトコルのＦＴＰ過渡にわたるＳＣＲ１およびＳＣＲ２の場合のガス空間速度（ＧＨＳＶ）レベルの１つの例が、図１０に示されている。それぞれの１０．５’’×６’’（８．５リットル）のＳＣＲ触媒の場合、ＧＨＳＶは、空転時約１７Ｋｈｒ-1から約１２１Ｋｈｒ-1のピークまでの範囲であり、範囲を通して引かれた傾向線は、約４８Ｋｈｒ-1の平均を示していることが分かる。このシステムでは、合計ＳＣＲ容積（ＳＣＲ１＋ＳＣＲ２）のＧＨＳＶレベルは、定められたレベルの半分である。
【０１３２】
ＣＳＦ−ｏｕｔ（基準）およびＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮＯx排出量レベル（ｇ／ｂｈｐｈ）に関するＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでの計算されたＮＯx転化率（％）レベルの１つの例は、８つのＦＴＰサイクルプロトコルに対して図１１に示されている。これは、ＮＳＲ＝１．２の尿素噴射による本発明の例示的な構成の試験の場合である。ＦＴＰ  １サイクルでは、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮＯx転化率は、比較的低く（それぞれ６７％および７４％）、相応するＮＯx排出量レベルは、比較的高い（それぞれ１．８４ｇ／ｂｈｐｈおよび１．４８ｇ／ｂｈｐｈ）。このことは、システムが強制再生をあらかじめ受け、これによって吸蔵されたＮＨ3がチャバザイトＳＣＲ触媒から除去されたことによる。しかしながら、システムは、ＦＴＰ  ２サイクルから８サイクルまででは速やかに平衡になっており、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮＯx転化率レベルは、それぞれ約８０％および９８％に増加している。相応するＮＯx排出量レベルは、それぞれ１．０ｇ／ｂｈｐｈから１．２ｇ／ｂｈｐｈまで、および０．０７ｇ／ｂｈｐｈから０．１ｇ／ｂｈｐｈまでに減少している。後者は、米国オンロードＮＯx要件を充分に下回っているとはいえ、試験プロトコルは、認証試験ではない。試験について平衡データは、最後の３つのＦＴＰサイクルの平均とした（図示）。
【０１３３】
参照のシステム（Ｃｕ−ＣＨＡ  ＳＣＲ１＋Ｃｕ−ＣＨＡ  ＳＣＲ２）および本発明の１つの例（Ｆｅ−ＣＨＡ  ＳＣＲ１＋Ｃｕ−ＣＨＡ  ＳＣＲ２）の場合の、尿素噴射レベル（ＮＳＲ）に応じたＣＳＦ−ｏｕｔ、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでの平衡平均ＮＯx排出量レベルが図１２で比較されている。すべての試験において、平均ＣＳＦ−ｏｕｔ（基準）ＮＯx排出量レベルは、約５．７ｇ／ｂｈｐｈであったことが分かる。図示されていないが、試験の場合の排気中のＣＳＦ−ｏｕｔ  ＦＴＰサイクル累積ＮＯ2／ＮＯx比率は、平均すると約０．４７（ＮＯ：ＮＯ2≒０．９４）になり、これは、「高速ＳＣＲ反応」に好ましい範囲であった。ＮＯx排出量レベルは、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔの両方のシステムで著しく減少したことも分かる。
【０１３４】
参照のシステムの場合、Ｃｕ−ＣＨＡ  ＳＣＲ１−ｏｕｔでのＮＯx排出量レベルは、０．５５ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．０）、０．３７ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．１）、０．２８ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．２）であり、これは、それぞれ９０．３％、９３．５％、９５．１％のＮＯx転化率レベルであった。Ｃｕ−ＣＨＡ  ＳＣＲ２−ｏｕｔでは、ＮＯx排出量は、０．５２ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．０）、０．１６ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．１）、および０．０６ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．２）であり、これは、それぞれ９０．８％、９７．２％、および９９．０％のＮＯx転化率レベルに相当する。明らかに、ＮＯx還元は、尿素の過剰供給（ＮＳＲ＝１．１および１．２）によってＳＣＲ２−ｏｕｔで著しく増加した。これは、下流のＳＣＲ２触媒にわたる残留ＮＯxとの反応のために、上流のＳＣＲ１からのより多くのＮＨ3スリップによってもたらされた。
【０１３５】
本発明の例示的な構成による反応は、若干異なっていた。Ｆｅ−ＣＨＡ  ＳＣＲ１−ｏｕｔでのＮＯx排出量レベルは、わずかに低く、同程度であり（１．１３ｇ／ｂｈｐｈから１．１５ｇ／ｂｈｐｈまで）、これによって、尿素噴射（ＮＳＲ）レベルにかかわらず、７９．９％のＮＯx転化率がもたらされた。しかしながら、これにより、ＳＣＲ１−ｏｕｔからＣｕ−ＣＨＡ  ＳＣＲ２−ｉｎへのＮＨ3スリップがもたらされ、さらなる顕著なＮＯx還元のために利用される。本発明による例示的な構成の場合のＣｕ−ＣＨＡ  ＳＣＲ２−ｏｕｔでは、ＮＯx排出量は、０．４１ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．０）、０．１６ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．１）、および０．１０ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．２）であり、これらは、それぞれ９２．７％、９７．２％、および９８．２％のＮＯx転化率レベルに相当する。本発明による例示的な構成（Ｆｅ−ＣＨＡ＋Ｃｕ−ＣＨＡ）の場合のＳＣＲ１−ｏｕｔでの比較的少ないＮＯx還元にもかかわらず、参照の構成（Ｃｕ−ＣＨＡ＋Ｃｕ−ＣＨＡ）の場合に達成されたのと実質的に同じ、尿素噴射（ＮＳＲ）レベルに応じたＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮＯx還元を示した。
【０１３６】
参照の構成および本発明による例示的な構成の試験の場合の、相応するＮ2Ｏ排出量レベルが、図１３に示されている。
【０１３７】
ここで、ＣＳＦ−ｏｕｔ（基準）での試験のＮ2Ｏ排出量レベルは、相当低い（０．０２４ｇ／ｂｈｐｈから０．０２６ｇ／ｂｈｐｈまで）ことが分かる。
【０１３８】
参照の構成の場合、Ｎ2Ｏ排出量レベルは、ＣＳＦ−ｏｕｔと比べて、ＳＣＲ１−ｏｕｔにおいてもＳＣＲ２−ｏｕｔにおいても著しく増加したことが分かる。これによって、大量のＮ2Ｏが、Ｃｕ−ＣＨＡ＋Ｃｕ−ＣＨＡ構成にわたってＳＣＲ反応の副生成物として生成されたことが明示された。試験によって、尿素噴射（ＮＳＲ）レベルに応じて、Ｎ2Ｏ排出量も増加したが、それほどの程度ではないことも示された。ＳＣＲ１−ｏｕｔでのＮ2Ｏ排出量レベルは、０．１８４ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．０）、０．１９８ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．１）、および０．２０８ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．２）であった。Ｎ2Ｏ排出量のレベルは、ＳＣＲ２にわたるＮＯx転化率の追加上昇のため、ＳＣＲ２−ｏｕｔでわずかに増加し、それぞれ０．１８４ｇ／ｂｈｐｈ、０．２０６ｇ／ｂｈｐｈ、および０．２１８ｇ／ｂｈｐｈであった。
【０１３９】
本発明による例示的なシステム（Ｆｅ−ＣＨＡ＋Ｃｕ−ＣＨＡ）の場合、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮ2Ｏ排出量レベルは、参照の構成と比べて大幅に減少したことが分かる。Ｆｅ−ＣＨＡ  ＳＣＲ１−ｏｕｔでのＮ2Ｏ排出量レベルは、０．０６２ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．０）、０．０６５ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．１）、および０．０７１ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．２）であった。これらのレベルは、参照の構成の場合のＣｕ−ＣＨＡ  ＳＣＲ１−ｏｕｔでの相当するＮ2Ｏ排出量より６６％から６９％まで低い。本発明による例示的な構成の場合のＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮ2Ｏ排出量レベルは、０．０７７ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．０）、０．０９１ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．１）、および０．１０４ｇ／ｂｈｐｈ（ＮＳＲ＝１．２）であった。本発明による例示的な構成のこれらのレベルは、参照の構成の場合のＳＣＲ２−ｏｕｔでの相当するＮ2Ｏ排出量より５２％から５９％まで低い。
【０１４０】
図１２および図１３のデータは、本発明による例示的な構成および参照の構成の性能の別の比較を示すために使用することができる。Ｎ2Ｏ排出量の差（デルタ）；（ＳＣＲ１−ｏｕｔ）−（ＣＳＦ−ｏｕｔ）、および（ＳＣＲ２−ｏｕｔ）−（ＣＳＦ−ｏｕｔ）は、ＮＯx排出量レベルの差（デルタ）；（ＣＳＦ−ｏｕｔ）−（ＳＣＲ１−ｏｕｔ）、および（ＣＳＦ−ｏｕｔ）−（ＳＣＲ２−ｏｕｔ）に応じてグラフ化できる。これによって、還元されたＮＯxに応じたＮ2Ｏ発生量の反応を示すことができる。これは、図１４において参照の構成および本発明による例示的な構成の場合で比較される。これによって、本発明による例示的な構成のＮ2Ｏ発生の反応は、参照の構成の場合よりはるかに少ないことが明らかに示される。
【０１４１】
ＮＳＲ＝１．１で試験した参照の構成の場合のＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮＨ3スリップ（ｐｐｍ）が、図１５に示されている。ここで、ＳＣＲ１−ｏｕｔでは、ＮＨ3スリップのピークは約１３６ｐｐｍであり、これは、ＳＣＲ２にわたるさらなるＮＯx転化によってＳＣＲ２−ｏｕｔでは約２６ｐｐｍに減少したことが分かる。ＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮＨ3スリップはきわめて少ないが、図１に示された、下流のアンモニア酸化触媒（ＡＭＯｘ）によってさらに減少する可能性がある。
【０１４２】
ＮＳＲ＝１．１で試験された本発明による例示的な構成の場合のＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮＨ3スリップ（ｐｐｍ）は、図１６に示されている。ここで、ＳＣＲ１−ｏｕｔでは、ＮＨ3スリップのピークは、参照のシステムの場合よりはるかに高い（約４５０ｐｐｍ）。しかしながら、ＳＣＲ１−ｏｕｔ  ＮＨ3スリップは、下流のＳＣＲ２触媒にわたって効果的に使用され、したがって、ＳＣＲ２−ｏｕｔでのピークが約３７ｐｐｍに減少した。この場合も先と同様に、ＳＣＲ２−ｏｕｔでのＮＨ3スリップのこの低いレベルは、図１に示された、下流のアンモニア酸化触媒（ＡＭＯｘ）によってさらに減少しうる。
【０１４３】
ここで、第一触媒構成要素であるＦｅ−チャバザイトＳＣＲと排ガスＮＯxが相互作用し、それに続いてＣｕ−チャバザイトＳＣＲ触媒構成要素と後続接触する本発明による例示的な構成によって表される重要な発展がある。本発明による例示的な構成（Ｆｅ−ＣＨＡ＋Ｃｕ−ＣＨＡ）は、参照の構成（Ｃｕ−ＣＨＡ＋Ｃｕ−ＣＨＡ）に相当するＳＣＲ２−ｏｕｔで高いＮＯx還元を示した。しかしながら、本発明による例示的な構成は、参照の構成によるものより５２％から５９％低いＮ2Ｏ排出量レベルを示し、それによって、この強力な温室効果ガス（ＧＨＧ）の著しく良好な制御を示した。
【０１４４】
例８  ヘビーデューティディーゼルシステムを使用するエンジン試験
前述のエンジン試験は、良好なＮＯx還元を維持しながらＮ2Ｏ発生量を低くするための１つの方策が、ＨＤＤ後処理システムにおいて、より有効なＮＯx転化の触媒組成物Ｃｕ−ＳＳＺ１３（すなわちＳＣＲ２）の上流で、Ｆｅ−ＳＳＺ１３触媒組成物（すなわちＳＣＲ１）を使用することであったことを示している。さらなるＨＤＤエンジン過渡試験は、システムにおけるＣｕ−ＳＳＺ１３触媒組成物と比べたＦｅ−ＳＳＺ１３触媒組成物の相対的長さの効果を調査するために、ＵＥＬ  Ｄ４で６．８Ｌ／３００ＨＰエンジンにて行った。
【０１４５】
この試験では、システムは、ＤＯＣ構成要素およびＣＳＦ構成要素からなり、すべての試験で同じであった。ＳＣＲ１およびＳＣＲ２触媒組成物は、両方とも、６００ｃｐｓｉを有する１０．５’’×６’’（８．５リットル）の同じ寸法に保った。実行可能な試験構成は、図１７に示されている。第一の事例は、参照事例であり、これは、ＴＥＸ−１７０８（ＤＧ＝３ｇ／ｉｎ3）ＳＣＲ１およびＴＥＸ−１５９６（ＤＧ＝２．７５ｇ／ｉｎ3）ＳＣＲ２を有する全Ｃｕ−ＳＳＺ１３触媒システムであった。第二の事例は、ＳＣＲ１がそれぞれ５０：５０のＦｅ−ＳＳＺ１３およびＣｕ−ＳＳＺ１３（ＤＧ＝２．７５ｇ／ｉｎ3）の帯域長さで区分されたＴＥＸ−１３８４、それに続いてＳＣＲ２位置には同じＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３を有するものであった。第三の事例は、ＴＥＸ−１３８３  Ｆｅ−ＳＳＺ１３（ＤＧ＝２．７５ｇ／ｉｎ3）ＳＣＲ１に続いて、ＳＣＲ２位置にＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３を有するものであった。第四の事例は、ＳＣＲ１位置にＴＥＸ−１３８３  Ｆｅ−ＳＳＺ１３を有し、それに続いてＳＣＲ２位置に（５０：５０）のＦｅ−ＳＳＺ１３／Ｃｕ−ＳＳＺ１３に区分されたＴＥＸ−１３８４を有するものであった。
【０１４６】
示されたそれぞれのＳＣＲ触媒を、試験の前に、ＮＳＲ＝０．７で、５０時間／６５０ｄｅｇＣ  ＳＣＲ−ｉｎの連続強制再生下にエージングした。
【０１４７】
それぞれの触媒システム試験の場合、ＤＯＣは、１０．５’’×６’’／４００／４上のＴＥＸ−０６８１／３４ｇ（１．３３：１）であり、ＣＳＦは、１０．５’’×１２’’／２００／１２上のＴＥＸ−０４９９／５ｇ（１０：１）であった。このＤＯＣ＋ＣＳＦを用いるＣＳＦ−ｏｕｔ（ＳＣＲ１−ｉｎ）ＦＴＰサイクル累積ＮＯ2／ＮＯx比率は、０．４２から０．４３までの範囲にあり、これは、「高速ＳＣＲ機構」にとって好適であった。
【０１４８】
試験は、エンジン上で、そのＨｉ  ＮＯx校正（５．５ｇ／ｂｈｐｈ超のＮＯx）で実施した。それぞれのシステムの構成では、試験は、システムを清浄化するために、６００ｄｅｇＣ／２０ｍｉｎでの強制再生の実施と、それに続く、単純なＮＯx追従によるＮＳＲ＝１．１の尿素噴射での８つのＦＴＰ（ソークなし）とからなる。システムの位置による排気温度は、図１８に示されている。これらの試験では、ＳＣＲ１−ｉｎの排気温度の範囲は、１９８℃から２６２℃であった。第一のシステム構成（ＴＥＸ−１７０８＋ＴＥＸ−１５９６）のＮＯx転化率およびＢＳＮＯxレベルは、以下の図１９に示されている。ここで、基準のＢＳＮＯxレベル（ＣＳＦ−ｏｕｔ）は、Ｈｉ  ＮＯx校正では５．５９ｇ／ｂｈｐｈから５．６８ｇ／ｂｈｐｈまでの範囲で実施されたことが分かる。一般的なＮＯx転化率およびＢＳＮＯxのパターンが分かる。システムの事前の強制再生後の開始では（ＦＴＰ  １サイクル）、ＮＯx転化率は、１．４ｇ／ｂｈｐｈの範囲のＢＳＮＯxで比較的低く約７４％であった。このことは、ゼオライトＳＣＲ触媒に吸蔵されたＮＨ3を有していないことによるものである。しかしながら、ＦＴＰ  ２サイクルから８サイクルまででは、システムは、ＳＣＲ１−ｏｕｔで９３％から９４％まで、ＳＣＲ２−ｏｕｔで９７％超のＮＯx転化率レベルを示して即座に平衡になった。このことは、ＳＣＲ１で０．３６ｇ／ｂｈｐｈから０．３９ｇ／ｂｈｐｈまでの、およびＳＣＲ２−ｏｕｔで０．１４ｇ／ｂｈｐｈから０．１５ｇ／ｂｈｐｈまでの平衡ＢＳＮＯxレベルをもたらし、これは、０．２ｇ／ｂｈｐｈの目標を充分に下回っていた。試験では、平衡ＦＴＰ  ６サイクルから８サイクルまでの平均を出し、これは、９５％信頼限界の統計も示した。４つの異なる触媒システムの試験のこの分析に基づいて、ＢＳＮＯxレベルおよびＢＳＮ2Ｏレベルが図２０にまとめられている。図２０では、４つの触媒システムの構成の平均基準（ＣＳＦ−ｏｕｔ）サイクル累積ＮＯx（紺青色）は、５．６ｇ／ｂｈｐｈから５．９ｇ／ｂｈｐｈまでの範囲である。著しいＮＯx還元は、４つのシステムすべてのＮＳＲ＝１．１において見られた。図２０のＹ軸の拡大が図２１に示されており、これは、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＢＳＮＯxレベルおよびＢＳＮ2Ｏレベルをよりよく示すものである。ここで、ＳＣＲ１−ｏｕｔでのＢＳＮＯxレベルは、ＴＥＸ−１７０８  Ｃｕ−ＳＳＺ１３の場合に最も低く、０．３７３ｇ／ｂｈｐｈであったことが分かる。ＳＣＲ１−ｏｕｔでのＢＳＮＯxレベルは、Ｆｅ／Ｃｕ−ＳＳＺ１３（５０：５０）に区分されたＴＥＸ−１３８４の場合にわずかに高く、０．５９５ｇ／ｂｈｐｈであった。ＴＥＸ−１３８３  Ｆｅ−ＳＳＺ１３  ＳＣＲ１は、最後の２つのシステムの試験では、１．２９ｇ／ｂｈｐｈから１．３３ｇ／ｂｈｐｈまでの最も高いＢＳＮＯxレベルを示した。Ｙ軸のさらなる拡大が図２２に示されており、これは、ＳＣＲ２−ｏｕｔのＢＳＮＯxおよびＢＳＮ2Ｏレベルをよりいっそう明確に示している。この図は、ＢＳＮＯx目標限度（０．２ｇ／ｂｈｐｈ）および現在の目標ＢＳＮ2Ｏ限度（０．１ｇ／ｂｈｐｈ）も示している。
【０１４９】
ＢＳＮＯx結果：図２２では、全Ｃｕ−ＳＳＺ１３システム（ＴＥＸ−１７０８＋ＴＥＸ−１５９６）の場合、ＳＣＲ２−ｏｕｔでのＢＳＮＯxは、ＮＯx限界を充分に下回っていた（０．１４３ｇ／ｂｈｐｈ）。これは、基準（ＣＳＦ−ｏｕｔ）と比べて９７．４５％のＮＯx還元率に相当する。
【０１５０】
Ｆｅ／Ｃｕ−ＳＳＺ１３に区分されたＴＥＸ−１３８４＋ＴＥＸ−１５９６を用いるシステムの場合、ＳＣＲ２−ｏｕｔでのＢＳＮＯxレベルは、さらに低いか（０．０８２ｇ／ｂｈｐｈ）、または９８．５９％のＮＯx還元率であった。これは、前述の全Ｃｕ−ＳＳＺ１３システムの場合よりも著しく優れており、少なくとも部分的に、Ｆｅ／Ｃｕ−ＳＳＺ１３に区分された最前列のＴＥＸ−１３８４からのＮＨ3スリップが、ＴＥＸ−１７０８Ｍ  Ｃｕ−ＳＳＺ１３の場合（ＮＳＲ＝０．７１）よりもわずかに高い（ＮＳＲ＝１．０８）ことに帰することができ、それによって、下流のＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３の容積が、さらに全体のＮＯx還元に寄与することができる。
【０１５１】
ＴＥＸ−１３８３  Ｆｅ−ＳＳＺ１３＋ＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３を用いるシステムの場合、ＳＣＲ２−ｏｕｔのＢＳＮＯxはわずかに高く（０．１６４ｇ／ｂｈｐｈ）、９７．１２％のＮＯx還元率であった。平均して０．２ｇ／ｂｈｐｈの目標値をなおも下回っているが、９５％信頼限度ではわずかに上回っている。このシステムは、先の試験の目標値を充分に下回るＢＳＮＯxのより狭い信頼限度を示している。
【０１５２】
ＴＥＸ−１３８３  Ｆｅ−ＳＳＺ１３＋Ｆｅ／Ｃｕ−ＳＳＺ１３に区分されたＴＥＸ−１３８４を有するシステムの場合、ＳＣＲ２−ｏｕｔのＢＳＮＯxは、なおも比較的高く（０．４８ｇ／ｂｈｐｈ）、目標値（０．２ｇ／ｂｈｐｈ）の２倍超であった。
【０１５３】
これらの試験では、Ｆｅ／Ｃｕ−ＳＳＺ１３に区分されたＴＥＸ−１３８４＋ＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３を有するシステムは、ＳＣＲ２−ｏｕｔで最も低いＢＳＮＯxを示した。
【０１５４】
ＢＳＮ2Ｏの結果：図２２では、ＴＥＸ−１７０８Ｍ  Ｃｕ−ＳＳＺ１３＋ＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３を有するシステムの場合、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔの位置でのＢＳＮ2Ｏレベルは、両方とも０．２ｇ／ｂｈｐｈを上回っており、０．１ｇ／ｂｈｐｈの目標限度の少なくとも２倍であったことが分かる。
【０１５５】
Ｆｅ／Ｃｕ−ＳＳＺ１３に区分されたＴＥＸ−１３８４＋ＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３を有するシステムの場合、両方のＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＢＳＮ2Ｏレベルは、著しく減少したが、依然として０．１ｇ／ｂｈｐｈの目標をわずかに上回っていた。
【０１５６】
ＴＥＸ−１３８３  Ｆｅ−ＳＳＺ１３＋ＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３を有するシステムの場合、ＳＣＲ１−ｏｕｔおよびＳＣＲ２−ｏｕｔでのＢＳＮ2Ｏレベルは、さらにそれぞれ０．０５２ｇ／ｂｈｐｈおよび０．０７８ｇ／ｂｈｐｈに減少し、したがって、両方の位置は、誤差を含めて０．１ｇ／ｂｈｐｈを下回った。
【０１５７】
ＴＥＸ−１３８３  Ｆｅ−ＳＳＺ１３＋Ｆｅ／Ｃｕ−ＳＳＺ１３に区分されたＴＥＸ−１３８４を有するシステムの場合、ＢＳＮ2Ｏレベルは、ＴＥＸ−１３８３  Ｆｅ−ＳＳＺ１３＋ＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３を有するシステムと同程度であり、したがって、追加的なＢＳＮ2Ｏ減少量は、このシステムでは見られなかった。ここで、ＳＣＲ２−ｏｕｔでは、最も低いＢＳＮＯx（０．０８２ｇ／ｂｈｐｈ）が、Ｆｅ／Ｃｕ−ＳＳＺ１３に区分されたＴＥＸ−１３８４＋ＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３を有するシステムの場合に達成された。最も低いＢＳＮ2Ｏおよび依然として良好なＢＳＮＯxレベルでは、ＴＥＸ−１３８３  Ｆｅ−ＳＳＺ１３＋ＴＥＸ−１５９６  Ｃｕ−ＳＳＺ１３を有するシステムが最良である。低いＢＳＮＯxおよび低いＢＳＮ2Ｏの最適条件は、これらのシステムと、おそらく６７：３３または７５：２５の区分で全体的な性能における良好なバランスをもたらすＦｅ／Ｃｕ−ＳＳＺ１３に区分されたＴＥＸ−１３８４との間のどこかにあることを示す。
【符号の説明】
【０１５８】
１  触媒システム構成、  ２  排気入口、  ３  ディーゼル酸化触媒、  ４  触媒化スートフィルター、  ５  選択接触還元（ＳＣＲ）触媒、  ６  選択接触還元（ＳＣＲ）触媒、  ７  アンモニア酸化（ＡＭＯｘ）触媒、  ８  排気出口、  １０  触媒物品、  １２  基材、  １４  チャネル、  １８  上流帯域、  １８ａ  第一帯域長さ、  ２０  下流帯域、  ２０ａ  第二帯域長さ、  ２２  入口端部、  ２４  出口端部、  ２６  間隙、  ４０  触媒物品、  ４２  基材、  ４４  チャネル、  ４８  上流帯域、  ４８ａ  第一帯域長さ、  ５０  下流帯域、  ５０ａ  第二帯域長さ、  ５１  入口端部、  ５２  通路、  ５３  （多孔質の）チャネル壁、  ５４  入口端部、  ５５  出口端部、  ５６  出口端部、  ５８  入口栓、  ６０  出口栓、  ６２  気体流、  ６４  チャネル入口、  ６６  出口側、  ７０  触媒物品、  ７２  基材、  ７４  チャネル、  ７８  上流帯域、  ７８ａ  第一帯域長さ、  ８０  下流帯域、  ８０ａ  第二帯域長さ、  ８２  入口端部、  ８４  出口端部、  ９０  層状物品、  ９２  基材、  ９４  第一層（ボトムウォッシュコート層）、  ９６  第二層（トップウォッシュコート層）、  １１０  触媒物品、  １１２  第一基材、  １１３  第二基材、  １１４  チャネル、  １１８  上流帯域、  １１８ａ  第一帯域長さ、  １２０  下流帯域、  １２０ａ  第二帯域長さ、  １２２ａ  入口端部、  １２２ｂ  入口端部、  １２４ａ  出口端部、  １２４ｂ  出口端部、  １３０  ウォールフロー型フィルター基材、  ３１０  触媒物品、  ３１２  第一基材、  ３１３  第二基材、  ３１８  上流帯域、  ３１８ａ  第一帯域長さ、  ３１９  下流帯域、  ３２０  下流帯域、  ３２０ａ  第二帯域長さ、  ３２２ａ  入口端部、  ３２２ｂ  入口端部、  ３２４ａ  出口端部、  ３２４ｂ  出口端部、  ４１０  触媒物品、  ４１２  第一基材、  ４１３  第二基材、  ４１８  上流帯域、  ４１８ａ  第一帯域長さ、  ４１９  下流帯域、  ４２０  下流帯域、  ４２０ａ  第二帯域長さ、  ４２２ａ  入口端部、  ４２２ｂ  入口端部、  ４２４ａ  出口端部、  ４２４ｂ  出口端部、  Ｌ１  軸長さ、  Ｌ２  部分的な重なり、  Ｌ３  軸長さ、  Ｌ４  部分的な重なり、  Ｌ５  軸長さ、  Ｌ６  軸長さ、  Ｌ３５  軸長さ、  Ｌ３６  軸長さ、  Ｌ４５  軸長さ、  Ｌ４６  軸長さ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図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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