(57)【要約】本開示は、ガスを処理するためのナノ材料を含む基材、そのような基材を調製するのに使用されるウォッシュコート、ナノ材料およびこのナノ材料を含む基材を調製する方法に関する。より詳細には、本開示は、排ガスを処理するための三元触媒コンバーター用のナノ材料を含む基材に関する。三元触媒コンバーターで使用するためのコーティングされた基材について記載する。このコーティング基材は、一般的な三元触媒コンバーターに損害を与えるエイジング現象の速度を低下させる。これは、ガソリン排気の高温環境に曝露されたときに、これらの基材を用いた三元触媒コンバーターの酸化活性と還元活性の両方が、安定した状態を保つことを可能にする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の支持体ナノ粒子、および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む、酸化性複合ナノ粒子、ならびに湿式化学法によって酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子を含む、酸化性触媒活性粒子と、
第２の支持体ナノ粒子、および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む、還元性複合ナノ粒子、ならびに第２のミクロンサイズの担体粒子を含む、還元性触媒活性粒子と
を含むコーティング基材。
【請求項２】
前記酸化性複合ナノ粒子がプラズマ生成されている、請求項１に記載のコーティング基材。
【請求項３】
前記還元性複合ナノ粒子がプラズマ生成されている、請求項１から２のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項４】
前記コーティング基材が、少なくとも二つのウォッシュコート層を含み、前記酸化性触媒活性粒子は一つのウォッシュコート層内にあり、前記還元性触媒活性粒子は別のウォッシュコート層内にある、請求項１から３のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項５】
前記酸化性触媒活性粒子および前記還元性触媒活性粒子が、同じウォッシュコート層内にある、請求項１から３のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項６】
前記酸化性触媒ナノ粒子が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項１から５のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項７】
前記酸化性触媒材料が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項１から６のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項８】
前記酸化性触媒ナノ粒子がパラジウムを含む、請求項６に記載のコーティング基材。
【請求項９】
前記第１の支持体ナノ粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項１から８のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項１０】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項１から９のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項１１】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が、約７００℃〜約１５００℃の温度範囲で前処理されている、請求項１から１０のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項１２】
前記還元性触媒ナノ粒子がロジウムを含む、請求項１から１１のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項１３】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子に、湿式化学法によって還元性触媒材料が含浸されている、請求項１から１２のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項１４】
前記還元性触媒材料がロジウムを含む、請求項１３に記載のコーティング基材。
【請求項１５】
前記第２の支持体ナノ粒子が、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項１から１４のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項１６】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子が、酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項１から１５のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項１７】
前記支持体ナノ粒子が、１０ｎｍ〜２０ｎｍの平均直径を有する、請求項１から１６のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項１８】
前記触媒ナノ粒子が、１ｎｍ〜５ｎｍの間の平均直径を有する、請求項１から１７のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項１９】
酸素貯蔵成分をさらに含む、請求項１から１８のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項２０】
前記酸素貯蔵成分が、酸化セリウムジルコニウムまたは酸化セリウムである、請求項１９に記載のコーティング基材。
【請求項２１】
ＮＯｘ吸収剤成分をさらに含む、請求項１から２０のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項２２】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ナノサイズのＢａＯである、請求項２１に記載のコーティング基材。
【請求項２３】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ミクロンサイズのＢａＯである、請求項２１に記載のコーティング基材。
【請求項２４】
菫青石を含む、請求項１から２３のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項２５】
格子配列構造を含む、請求項１から２４のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項２６】
４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１から２５のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項２７】
４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い炭化水素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１から２６のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項２８】
４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い酸化窒素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１から２７のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項２９】
約０．５ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有する、請求項１から２８のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項３０】
前記コーティング基材が、約０．５ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有し、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後に、前記コーティング基材が、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後の、同じ前記白金族金属ローディングを有する、専ら湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製されたコーティング基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、請求項１から２９のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項３１】
酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子との比が６：１〜４０：１の間である、請求項１から３０のいずれかに記載のコーティング基材。
【請求項３２】
請求項１から３１のいずれかに記載のコーティング基材を含む、触媒コンバーター。
【請求項３３】
排ガス用のコンジットと、請求項１から３１のいずれかに記載のコーティング基材を含む触媒コンバーターとを含む、排気処理システム。
【請求項３４】
請求項３２に記載の触媒コンバーターを含む車両。
【請求項３５】
排ガスを処理する方法であって、請求項１から３１のいずれかに記載のコーティング基材と、前記排ガスとを接触させるステップを含む方法。
【請求項３６】
排ガスを処理する方法であって、請求項１から３１のいずれかに記載のコーティング基材と、前記排ガスとを接触させるステップを含み、前記基材が、前記排ガスを受容するよう構成された触媒コンバーター内に収容されている、方法。
【請求項３７】
コーティング基材を形成する方法であって、
ａ）第１の支持体ナノ粒子および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む、酸化性複合ナノ粒子と、
湿式化学法によって、酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子と
を含む酸化性触媒活性粒子を含む第１のウォッシュコート組成物で、基材をコーティングするステップと、
ｂ）第２の支持体ナノ粒子および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む、還元性複合ナノ粒子と、
第２のミクロンサイズの担体粒子と
を含む還元性触媒活性粒子を含む第２のウォッシュコート組成物で、前記基材をコーティングするステップと
を含み、前記第１のウォッシュコート組成物で前記基材をコーティングするステップは、前記第２のウォッシュコート組成物で前記基材をコーティングする前に行うことができ、または前記第２のウォッシュコート組成物で前記基材をコーティングするステップは、前記第１のウォッシュコート組成物で前記基材をコーティングする前に行うことができる方法。
【請求項３８】
前記酸化性複合ナノ粒子がプラズマ生成される、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記還元性複合ナノ粒子がプラズマ生成される、請求項３７または３８のいずれかに記載の方法。
【請求項４０】
前記第１のウォッシュコート組成物で前記基材をコーティングするステップが、前記第２のウォッシュコート組成物で前記基材をコーティングする前に行われる、請求項３７から３９のいずれかに記載の方法。
【請求項４１】
前記第２の組成物で前記基材をコーティングするステップが、前記第１のウォッシュコート組成物で前記基材をコーティングする前に行われる、請求項３７から３９のいずれかに記載の方法。
【請求項４２】
前記酸化性触媒ナノ粒子が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項３７から４１のいずれかに記載の方法。
【請求項４３】
前記酸化性触媒材料が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項３５から４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】
前記酸化性触媒ナノ粒子がパラジウムを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１の支持体ナノ粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項３７から４４のいずれかに記載の方法。
【請求項４６】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項３７から４５のいずれかに記載の方法。
【請求項４７】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が、約７００℃〜約１５００℃の温度範囲で前処理される、請求項３７から４６のいずれかに記載の方法。
【請求項４８】
前記還元性触媒ナノ粒子がロジウムを含む、請求項３７から４７のいずれかに記載の方法。
【請求項４９】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子に、湿式化学法によって還元性触媒材料を含浸させる、請求項３７から４８のいずれかに記載の方法。
【請求項５０】
前記還元性触媒材料がロジウムを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記第２の支持体ナノ粒子が、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項３７から５０のいずれかに記載の方法。
【請求項５２】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子が、酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項３７から５１のいずれかに記載の方法。
【請求項５３】
前記支持体ナノ粒子が、１０ｎｍ〜２０ｎｍの平均直径を有する、請求項３７から５２のいずれかに記載の方法。
【請求項５４】
前記触媒ナノ粒子が、１ｎｍ〜５ｎｍの間の平均直径を有する、請求項３７から５３のいずれかに記載の方法。
【請求項５５】
前記コーティング基材が、酸素貯蔵成分をさらに含む、請求項３７から５４のいずれかに記載の方法。
【請求項５６】
前記酸素貯蔵成分が、酸化セリウムジルコニウムまたは酸化セリウムである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記コーティング基材が、ＮＯｘ吸収剤成分をさらに含む、請求項３７から５６のいずれかに記載の方法。
【請求項５８】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ナノサイズのＢａＯである、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ミクロンサイズのＢａＯである、請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記基材が菫青石を含む、請求項３７から５９のいずれかに記載の方法。
【請求項６１】
前記基材が格子配列構造を含む、請求項３７から６０のいずれかに記載の方法。
【請求項６２】
他のウォッシュコートで前記基材をコーティングする前に、コーナーフィルウォッシュコートで前記基材をコーティングするステップをさらに含む、請求項３７から６１のいずれかに記載の方法。
【請求項６３】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度とを有する、請求項３７から６２のいずれかに記載の方法。
【請求項６４】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い炭化水素についてのライトオフ温度とを有する、請求項３７から６３のいずれかに記載の方法。
【請求項６５】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い酸化窒素についてのライトオフ温度とを有する、請求項３７から６４のいずれかに記載の方法。
【請求項６６】
前記コーティング基材が、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有する、請求項３７から６５のいずれかに記載の方法。
【請求項６７】
前記コーティング基材が、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有し、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後に、前記コーティング基材が、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後の、同じ前記白金族金属ローディングを有する専ら湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製されたコーティング基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、請求項３７から６６のいずれかに記載の方法。
【請求項６８】
酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子との比が６：１〜４０：１の間である、請求項３７から６７のいずれかに記載の方法。
【請求項６９】
コーティング基材を形成する方法であって、
ａ）酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物で、基材をコーティングするステップであり、
前記酸化性触媒活性粒子が、
第１の支持体ナノ粒子、および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む、酸化性複合ナノ粒子と、
湿式化学法により酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子と
を含み、
前記還元性触媒活性粒子が、
第２の支持体ナノ粒子、および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む、還元性複合ナノ粒子と、
第２のミクロンサイズの担体粒子と
を含むステップ
を含む方法。
【請求項７０】
前記酸化性複合ナノ粒子がプラズマ生成される、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記還元性複合ナノ粒子がプラズマ生成される、請求項６９から７０のいずれかに記載の方法。
【請求項７２】
前記酸化性触媒ナノ粒子が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項６９から７１のいずれかに記載の方法。
【請求項７３】
前記酸化性触媒材料が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項６９から７２のいずれかに記載の方法。
【請求項７４】
前記酸化性触媒ナノ粒子がパラジウムを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
前記第１の支持体ナノ粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項６９から７４のいずれかに記載の方法。
【請求項７６】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項６９から７５のいずれかに記載の方法。
【請求項７７】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が、約７００℃〜約１５００℃の温度範囲で前処理される、請求項６９から７６のいずれかに記載の方法。
【請求項７８】
前記還元性触媒ナノ粒子がロジウムを含む、請求項６９から７７のいずれかに記載の方法。
【請求項７９】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子に、湿式化学法によって還元性触媒材料を含浸させる、請求項６９から７８のいずれかに記載の方法。
【請求項８０】
前記還元性触媒材料がロジウムを含む、請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
前記第２の支持体ナノ粒子が、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項６９から８０のいずれかに記載の方法。
【請求項８２】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子が、酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項６９から８１のいずれかに記載の方法。
【請求項８３】
前記支持体ナノ粒子が、１０ｎｍ〜２０ｎｍの平均直径を有する、請求項６９から８２のいずれかに記載の方法。
【請求項８４】
前記触媒ナノ粒子が、１ｎｍ〜５ｎｍの間の平均直径を有する、請求項６９から８３のいずれかに記載の方法。
【請求項８５】
前記コーティング基材が、酸素貯蔵成分をさらに含む、請求項６９から８４のいずれかに記載の方法。
【請求項８６】
前記酸素貯蔵成分が、酸化セリウムジルコニウムまたは酸化セリウムである、請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
前記コーティング基材が、ＮＯｘ吸収剤成分をさらに含む、請求項６９から８６のいずれかに記載の方法。
【請求項８８】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ナノサイズのＢａＯである、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ミクロンサイズのＢａＯである、請求項８７に記載の方法。
【請求項９０】
前記基材が菫青石を含む、請求項６９から８９のいずれかに記載の方法。
【請求項９１】
前記基材が格子配列構造を含む、請求項６９から９０のいずれかに記載の方法。
【請求項９２】
他のウォッシュコートで前記基材をコーティングする前に、コーナーフィルウォッシュコートで前記基材をコーティングするステップをさらに含む、請求項６９から９１のいずれかに記載の方法。
【請求項９３】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度とを有する、請求項６９から９２のいずれかに記載の方法。
【請求項９４】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い炭化水素についてのライトオフ温度とを有する、請求項６９から９３のいずれかに記載の方法。
【請求項９５】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い酸化窒素についてのライトオフ温度とを有する、請求項６９から９４のいずれかに記載の方法。
【請求項９６】
前記コーティング基材が、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有する、請求項６９から９５のいずれかに記載の方法。
【請求項９７】
前記コーティング基材が、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有し、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後に、前記コーティング基材が、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後で同じ前記白金族金属ローディングを有する専ら湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製されたコーティング基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、請求項６９から９６のいずれかに記載の方法。
【請求項９８】
酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子との比が６：１〜４０：１の間である、請求項６９から９７のいずれかに記載の方法。
【請求項９９】
第１の支持体ナノ粒子、および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む、酸化性複合ナノ粒子、ならびに湿式化学法によって酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子を含む、酸化性触媒活性粒子を２５〜７５重量％、
第２の支持体ナノ粒子、および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む、還元性複合ナノ粒子、ならびに第２のミクロンサイズの担体粒子を含む、還元性触媒活性粒子を５〜５０重量％、
ミクロンサイズの酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムを１〜４０重量％、
ベーマイトを０．５〜１０重量％、ならびに
ミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３を１〜２５重量％
の固形分含量を含む、ウォッシュコート組成物。
【請求項１００】
前記酸化性複合ナノ粒子がプラズマ生成されている、請求項９９に記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１０１】
前記還元性複合ナノ粒子がプラズマ生成されている、請求項９９から１００のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１０２】
前記酸化性触媒ナノ粒子が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項９９から１０１のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１０３】
前記酸化性触媒材料が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項９９から１０２のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１０４】
前記酸化性触媒ナノ粒子がパラジウムを含む、請求項１０２に記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１０５】
前記第１の支持体ナノ粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項９９から１０４のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１０６】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項９９から１０５のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１０７】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が、約７００℃〜約１５００℃の温度範囲で前処理されている、請求項９９から１０６のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１０８】
前記還元性触媒ナノ粒子がロジウムを含む、請求項９９から１０７のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１０９】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子に、湿式化学法によって還元性触媒材料が含浸されている、請求項９９から１０８のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１１０】
前記還元性触媒材料がロジウムを含む、請求項１０９に記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１１１】
前記第２の支持体ナノ粒子が、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項９９から１１０のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１１２】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子が、酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項９９から１１１のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１１３】
前記支持体ナノ粒子が、１０ｎｍ〜２０ｎｍの平均直径を有する、請求項９９から１１２のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１１４】
前記触媒ナノ粒子が、１ｎｍ〜５ｎｍの間の平均直径を有する、請求項９９から１１３のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１１５】
ＮＯｘ吸収剤成分をさらに含む、請求項９９から１１４のいずれかに記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１１６】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ナノサイズのＢａＯである、請求項１１５に記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１１７】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ミクロンサイズのＢａＯである、請求項１１５に記載のウォッシュコート組成物。
【請求項１１８】
請求項９９から１１７のいずれかに記載のウォッシュコート組成物を含む、コーティング基材。
【請求項１１９】
請求項１１８に記載のコーティング基材を含む、触媒コンバーター。
【請求項１２０】
排ガス用のコンジットと、請求項１１９に記載の触媒コンバーターとを含む、排気処理システム。
【請求項１２１】
請求項１１９に記載の触媒コンバーターを含む車両。
【請求項１２２】
第１の支持体ナノ粒子、および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む、酸化性複合ナノ粒子、ならびに湿式化学法によって、酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子を含む、酸化性触媒活性粒子と、
第２の支持体ナノ粒子、および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む、還元性複合ナノ粒子、ならびに第２のミクロンサイズの担体粒子を含む、還元性触媒活性粒子と
を含むコーティング基材を含む触媒コンバーターを含む車両。
【請求項１２３】
前記酸化性複合ナノ粒子がプラズマ生成されている、請求項１２２に記載の車両。
【請求項１２４】
前記還元性複合ナノ粒子がプラズマ生成されている、請求項１２２から１２３のいずれかに記載の車両。
【請求項１２５】
前記コーティング基材が、少なくとも二つのウォッシュコート層を含み、前記酸化性触媒活性粒子が一つのウォッシュコート層内にあり、前記還元性触媒活性粒子が別のウォッシュコート層内にある、請求項１２２から１２４のいずれかに記載の車両。
【請求項１２６】
前記酸化性触媒活性粒子および前記還元性触媒活性粒子が、同じウォッシュコート層内にある、請求項１２２から１２４のいずれかに記載の車両。
【請求項１２７】
前記酸化性触媒ナノ粒子が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項１２２から１２６のいずれかに記載の車両。
【請求項１２８】
前記酸化性触媒材料が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項１２２から１２７のいずれかに記載の車両。
【請求項１２９】
前記酸化性触媒ナノ粒子がパラジウムを含む、請求項１２７に記載の車両。
【請求項１３０】
前記第１の支持体ナノ粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項１２２から１２９のいずれかに記載の車両。
【請求項１３１】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項１２２から１３０のいずれかに記載の車両。
【請求項１３２】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が、約７００℃〜約１５００℃の温度範囲で前処理されている、請求項１２２から１３１のいずれかに記載の車両。
【請求項１３３】
前記還元性触媒ナノ粒子がロジウムを含む、請求項１２２から１３２のいずれかに記載の車両。
【請求項１３４】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子に、湿式化学法によって還元性触媒材料が含浸されている、請求項１２２から１３３のいずれかに記載の車両。
【請求項１３５】
前記還元性触媒材料がロジウムを含む、請求項１３４に記載の車両。
【請求項１３６】
前記第２の支持体ナノ粒子が、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項１２２から１３５のいずれかに記載の車両。
【請求項１３７】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子が、酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項１２２から１３６のいずれかに記載の車両。
【請求項１３８】
前記支持体ナノ粒子が、１０ｎｍ〜２０ｎｍの平均直径を有する、請求項１２２から１３７のいずれかに記載の車両。
【請求項１３９】
前記触媒ナノ粒子が、１ｎｍ〜５ｎｍの間の平均直径を有する、請求項１２２から１３８のいずれかに記載の車両。
【請求項１４０】
前記コーティング基材が、酸素貯蔵成分をさらに含む、請求項１２２から１３９のいずれかに記載の車両。
【請求項１４１】
前記酸素貯蔵成分が、酸化セリウムジルコニウムまたは酸化セリウムである、請求項１４０に記載の車両。
【請求項１４２】
前記コーティング基材が、ＮＯｘ吸収剤成分をさらに含む、請求項１２２から１４１のいずれかに記載の車両。
【請求項１４３】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ナノサイズのＢａＯである、請求項１４２に記載の車両。
【請求項１４４】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ミクロンサイズのＢａＯである、請求項１４２に記載の車両。
【請求項１４５】
前記基材が菫青石を含む、請求項１２２から１４４のいずれかに記載の車両。
【請求項１４６】
前記基材が格子配列構造を含む、請求項１２２から１４５のいずれかに記載の車両。
【請求項１４７】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１２２から１４６のいずれかに記載の車両。
【請求項１４８】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い炭化水素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１２２から１４７のいずれかに記載の車両。
【請求項１４９】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い酸化窒素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１２２から１４８のいずれかに記載の車両。
【請求項１５０】
前記コーティング基材が、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有する、請求項１２２から１４９のいずれかに記載の車両。
【請求項１５１】
前記コーティング基材が、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有し、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後に、前記コーティング基材が、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後の、同じ前記白金族金属ローディングを有する専ら湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製されたコーティング基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、請求項１２２から１５０のいずれかに記載の車両。
【請求項１５２】
酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子との比が６：１〜４０：１の間である、請求項１２２から１５１のいずれかに記載の車両。
【請求項１５３】
第１の支持体ナノ粒子、および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む、酸化性複合ナノ粒子、ならびに湿式化学法によって、酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子を含む、酸化性触媒活性粒子と、
第２の支持体ナノ粒子、および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む、還元性複合ナノ粒子ならびに第２のミクロンサイズの担体粒子を含む、還元性触媒活性粒子と
を含むコーティング基材を含む触媒コンバーター。
【請求項１５４】
前記酸化性複合ナノ粒子がプラズマ生成されている、請求項１５３に記載の触媒コンバーター。
【請求項１５５】
前記還元性複合ナノ粒子がプラズマ生成されている、請求項１５３から１５４のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１５６】
前記コーティング基材が、少なくとも二つのウォッシュコート層を含み、前記酸化性触媒活性粒子が一つのウォッシュコート層内にあり、前記還元性触媒活性粒子が別のウォッシュコート層内にある、請求項１５３から１５５のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１５７】
前記酸化性触媒活性粒子および前記還元性触媒活性粒子が、同じウォッシュコート層内にある、請求項１５３から１５５のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１５８】
前記酸化性触媒ナノ粒子が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項１５３から１５７のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１５９】
酸化性触媒材料が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項１５３から１５８のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１６０】
前記酸化性触媒ナノ粒子がパラジウムを含む、請求項１５８に記載の触媒コンバーター。
【請求項１６１】
前記第１の支持体ナノ粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項１５３から１６０のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１６２】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項１５３から１６１のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１６３】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が、約７００℃〜約１５００℃の温度範囲で前処理されている、請求項１５３から１６２のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１６４】
前記還元性触媒ナノ粒子がロジウムを含む、請求項１５３から１６３のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１６５】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子に、湿式化学法によって還元性触媒材料が含浸されている、請求項１５３から１６４のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１６６】
前記還元性触媒材料がロジウムを含む、請求項１６５に記載の触媒コンバーター。
【請求項１６７】
前記第２の支持体ナノ粒子が、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項１５３から１６６のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１６８】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子が、酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項１５３から１６７のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１６９】
前記支持体ナノ粒子が、１０ｎｍ〜２０ｎｍの平均直径を有する、請求項１５３から１６８のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１７０】
前記触媒ナノ粒子が、１ｎｍ〜５ｎｍの間の平均直径を有する、請求項１５３から１６９のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１７１】
前記コーティング基材が、酸素貯蔵成分をさらに含む、請求項１５３から１７０のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１７２】
前記酸素貯蔵成分が、酸化セリウムジルコニウムまたは酸化セリウムである、請求項１７１に記載の触媒コンバーター。
【請求項１７３】
前記コーティング基材が、ＮＯｘ吸収剤成分をさらに含む、請求項１５３から１７２のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１７４】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ナノサイズのＢａＯである、請求項１７３に記載の触媒コンバーター。
【請求項１７５】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ミクロンサイズのＢａＯである、請求項１７３に記載の触媒コンバーター。
【請求項１７６】
前記基材が菫青石を含む、請求項１５３から１７５のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１７７】
前記基材が格子配列構造を含む、請求項１５３から１７６のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１７８】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１５３から１７７のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１７９】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い炭化水素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１５３から１７８のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１８０】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い酸化窒素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１５３から１７９のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１８１】
前記コーティング基材が、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有する、請求項１５３から１８０のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１８２】
前記コーティング基材が、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有し、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後に、前記コーティング基材が、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後の、同じ前記白金族金属ローディングを有する専ら湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製されたコーティング基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、請求項１５３から１８１のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１８３】
酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子との比が６：１〜４０：１の間である、請求項１５３から１８２のいずれかに記載の触媒コンバーター。
【請求項１８４】
排ガス用コンジットと、触媒コンバーターとを含む、排気処理システムであって、前記触媒コンバーターが、
第１の支持体ナノ粒子、および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む、酸化性複合ナノ粒子、ならびに湿式化学法によって、酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子を含む、酸化性触媒活性粒子と、
第２の支持体ナノ粒子、および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む、還元性複合ナノ粒子、ならびに第２のミクロンサイズの担体粒子を含む、還元性触媒活性粒子と
を含むコーティング基材を含む、排気処理システム。
【請求項１８５】
前記酸化性複合ナノ粒子がプラズマ生成されている、請求項１８４に記載の排気処理システム。
【請求項１８６】
前記還元性複合ナノ粒子がプラズマ生成されている、請求項１８４から１８５のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１８７】
前記コーティング基材が、少なくとも二つのウォッシュコート層を含み、前記酸化性触媒活性粒子が一つのウォッシュコート層内にあり、前記還元性触媒活性粒子が別のウォッシュコート層内にある、請求項１８４から１８６のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１８８】
前記酸化性触媒活性粒子および前記還元性触媒活性粒子が、同じウォッシュコート層内にある、請求項１８４から１８６のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１８９】
前記酸化性触媒ナノ粒子が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項１８４から１８８のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１９０】
前記酸化性触媒材料が、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含む、請求項１８４から１８９のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１９１】
前記酸化性触媒ナノ粒子がパラジウムを含む、請求項１８９に記載の排気処理システム。
【請求項１９２】
前記第１の支持体ナノ粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項１８４から１９１のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１９３】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が酸化アルミニウムを含む、請求項１８４から１９２のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１９４】
前記第１のミクロンサイズの担体粒子が、約７００℃〜約１５００℃の温度範囲で前処理される、請求項１８４から１９３のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１９５】
前記還元性触媒ナノ粒子がロジウムを含む、請求項１８４から１９４のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１９６】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子に、湿式化学法によって還元性触媒材料が含浸されている、請求項１８４から１９５のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１９７】
還元性触媒材料がロジウムを含む、請求項１９６に記載の排気処理システム。
【請求項１９８】
前記第２の支持体ナノ粒子が、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項１８４から１９７のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項１９９】
前記第２のミクロンサイズの担体粒子が、酸化セリウムジルコニウムを含む、請求項１８４から１９８のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２００】
前記支持体ナノ粒子が、１０ｎｍ〜２０ｎｍの平均直径を有する、請求項１８４から１９９のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２０１】
前記触媒ナノ粒子が、１ｎｍ〜５ｎｍの間の平均直径を有する、請求項１８４から２００のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２０２】
前記コーティング基材が、酸素貯蔵成分をさらに含む、請求項１８４から２０１のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２０３】
前記酸素貯蔵成分が、酸化セリウムジルコニウムまたは酸化セリウムである、請求項２０２に記載の排気処理システム。
【請求項２０４】
前記コーティング基材が、ＮＯｘ吸収剤成分をさらに含む、請求項１８４から２０３のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２０５】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ナノサイズのＢａＯである、請求項２０４に記載の排気処理システム。
【請求項２０６】
前記ＮＯｘ吸収剤が、ミクロンサイズのＢａＯである、請求項２０４に記載の排気処理システム。
【請求項２０７】
前記基材が菫青石を含む、請求項１８４から２０６のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２０８】
前記基材が格子配列構造を含む、請求項１８４から２０７のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２０９】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１８４から２０８のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２１０】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い炭化水素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１８４から２０９のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２１１】
前記コーティング基材が、４ｇ／ｌまたはそれ未満の白金族金属ローディングと、専ら湿式化学法によって同じ前記白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い酸化窒素についてのライトオフ温度とを有する、請求項１８４から２１０のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２１２】
前記コーティング基材が、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有する、請求項１８４から２１１のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２１３】
前記コーティング基材が、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有し、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後に、前記コーティング基材が、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後の、同じ前記白金族金属ローディングを有する専ら湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製されたコーティング基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、請求項１８４から２１２のいずれかに記載の排気処理システム。
【請求項２１４】
酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子との比が６：１〜４０：１の間である、請求項１８４から２１３のいずれかに記載の排気処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年７月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／０３０，５５７号および２０１４年９月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／０５４，２５１号の優先権の利益を主張する。これらの出願の内容の全体は、本明細書において参考として援用される。
【０００２】
発明の技術分野
本開示は、触媒、ガス処理のためのナノ粒子を含む基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）およびその調製の方法の分野に関する。より詳細には、本開示は、三元触媒コンバーターのためのナノ材料を含む基材に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
車の排気はしばしば、炭化水素、一酸化炭素および酸化窒素を含む環境的および生物学的に有害な組成物を含有する。これらの組成物の一部は、ガソリンまたは他の燃料の不完全燃焼によってもたらされる。これらの組成物は、しばしばエンジンの高温環境中で生成される。
【０００４】
触媒コンバーターは、これらの環境的および生物学的に有害な組成物を、二酸化炭素、水、窒素および酸素などの環境的により有害性の低いまたは有害でない組成物に転換させるために使用される。触媒コンバーターは一般に、触媒含有ウォッシュコートでコーティングされている触媒コンバーターコアを備える。触媒コンバーターのコアは通常、触媒を支持するための大きな表面積を提供する格子配列構造物を含む。ウォッシュコートは一般に、活性な貴金属触媒のためのさらに大きい表面積を提供するシリカおよびアルミナを含有する。活性な貴金属触媒はしばしば白金、パラジウムおよびロジウムを含む。セリウム、鉄、マンガンおよびニッケルなどのやはり触媒的に活性である他の金属を、触媒として使用することもできる。
【０００５】
二つのタイプの触媒コンバーター、二元および三元触媒コンバーターを、一般に利用することができる。三元触媒コンバーターは、炭化水素、一酸化炭素および酸化窒素の排出を減少させるために、ガソリンエンジンで広範に使用される。下記式で以下に示すように、活性な触媒の支援を受けて、一酸化炭素および炭化水素は酸化されて二酸化炭素に転換され、酸化窒素は還元されて窒素に転換される。
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２
ＣｘＨ２ｘ＋２＋［（３ｘ＋１）／２］Ｏ２→ｘＣＯ２＋（ｘ＋１）Ｈ２Ｏ
２ＮＯ＋２ＣＯ→２ＣＯ２＋Ｎ２
ＣｘＨ２ｘ＋２＋ＮＯ→ｘＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｎ２
【０００６】
従来、三元触媒コンバーターは、ある一つの容器中で酸化性貴金属（白金またはパラジウムなど）を酸化アルミニウム、水および他の成分と混合してスラリーを作製することと、第２の容器中で還元性貴金属（ロジウムなど）を酸化セリウムジルコニウム、水および他の成分と混合して第２のスラリーを作製することを別々に行うことによって調製される。これらのスラリーは通常、酸化性ウォッシュコートおよび還元性ウォッシュコートと称される。円筒形状をしていてよい格子配列構造を有するセラミックモノリスを、ウォッシュコートの一方に浸漬してセラミックモノリス上に第１の触媒層を形成する。乾燥させ焼成した後、セラミックモノリスを別のウォッシュコートに浸漬して、そのセラミックモノリス上に第２の層を形成する。二つのウォッシュコート層を含むセラミックモノリスを、排ガスを処理するためにエンジンに連結されている触媒コンバーターのシェルに組み込む。
【０００７】
従来の方法によって作製された触媒コンバーターには、様々な欠点がある。ある主要な問題は、高温排ガスへの曝露に起因して、従来の触媒が時間と共にエイジングすることである。正常稼働中の、典型的なガソリンエンジン触媒コンバーター内の温度は、５００〜６００℃に到達する可能性があり、または場合によってはさらに高くなる可能性がある。これらの高温は、ウォッシュコート層内の貴金属ナノ粒子に高い移動度を与え、その結果、これらの粒子はその酸化物支持体上を移動する。貴金属ナノ粒子が移動するときに互いに遭遇する場合、これらの粒子は、「エイジング」として公知の現象において、より大きい金属粒子に焼結しまたは合体する可能性がある。このエイジング現象は、貴金属の利用可能な反応性表面の損失をもたらす。したがって、エイジングによって触媒コンバーターは効果的ではなくなり、ライトオフ温度は上昇し始め、排出水準が上昇し始める。
【０００８】
このエイジング現象は、二元触媒コンバーターを使用できるディーゼルエンジンにおいてより、三元触媒コンバーターを使用するガソリンエンジンにおいて、より問題となる。その理由は、ガソリン排気の排気温度が、ディーゼル排気の排気温度より高いからである。さらに、三元触媒コンバーターは、酸化触媒と還元触媒の両方のエイジングに対処しなければならない。これらのエイジング効果に対抗するために、触媒コンバーターの製造業者は、触媒コンバーター中に当初存在する貴金属粒子の量を増加させることができる。しかし、コンバーター中での貴金属の増量は高価でありかつ無駄が多い。 
したがって、三元の活性触媒材料を調製するためのより良好な材料および方法が必要である。改善された三元触媒の例は、共有米国特許出願公開第２０１４／０１４０９０９号およびＷＯ２０１４／０８１８２６として公開された国際特許出願に開示されている。本出願は、改善された三元触媒に関する追加の実施形態について記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１４０９０９号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１４／０８１８２６号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
要旨
三元触媒コンバーターで使用するためのコーティングされた基材について記載する。このコーティング基材（ｃｏａｔｅｄ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）は、一般的な三元触媒コンバーターに損害を与えるエイジング現象の速度を低下させる。これは、ガソリン排気の高温環境に曝露されたときに、これらの基材を用いた三元触媒コンバーターの酸化活性と還元活性の両方が、安定した状態を保つことを可能にする。 
【００１１】
本明細書に記載されるように、触媒活性酸化および還元粒子の両方の移動度が低減される。これは、記載されるウォッシュコート混合物中の貴金属が、より大きい金属粒子に焼結しまたは合体する可能性が低く、エイジングするにつれて低減された触媒活性を有する可能性が低いことを意味する。これらの改善は、触媒コンバーターおよび車両の寿命中に環境に放出された汚染の低減をもたらし、かつ／または効果的な触媒コンバーターを作製するのに使用される貴金属酸化および還元触媒の量を減少させる。
【００１２】
三元触媒コンバーターで使用されるコーティング基材は、炭化水素、一酸化炭素、および酸化窒素の排出を減少させる。ある特定の実施形態では、本発明のコーティング基材は、炭化水素、一酸化炭素、および酸化窒素を転換する際に、現在の商用のコーティング基材に比べて同じローディングまたはより低いローディングのＰＧＭを使用しながら、現在の商用のコーティング基材と同等またはそれよりも良好な性能を示すことができる。
【００１３】
コーティング基材は、酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子の両方を含むことができる。酸化性触媒活性粒子は、酸化性複合ナノ粒子およびミクロンサイズの担体粒子を含むことができる。酸化性複合ナノ粒子は、ミクロンサイズの担体粒子に結合することができる。酸化性複合ナノ粒子は、第１の支持体ナノ粒子、および１種または複数の酸化性ナノ粒子を含むことができる。還元性触媒活性粒子は、還元性複合ナノ粒子およびミクロンサイズの担体粒子を含むことができる。還元性複合ナノ粒子は、ミクロンサイズの担体粒子に結合することができる。還元性複合ナノ粒子は、第２の支持体ナノ粒子、および１種または複数の還元性ナノ粒子を含むことができる。酸化性および／または還元性複合ナノ粒子は、プラズマ生成することができる。ミクロンサイズの担体粒子には、酸化性および／または還元性触媒材料を、湿式化学法によって含浸させることができる。ミクロンサイズの担体粒子は、湿式化学により堆積された酸化性および／または還元性触媒粒子を含むことができる。酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子は、一酸化炭素および炭化水素を酸化するのに、かつ酸化窒素を還元するのに効果的と考えられる。酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子は、本明細書に記載されるように、同じウォッシュコート層内にあっても、または異なるウォッシュコート層内にあってもよい。
【００１４】
コーティング基材の一実施形態は、第１の支持体ナノ粒子および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む酸化性複合ナノ粒子、ならびに湿式化学法によって酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子を含む、酸化性触媒活性粒子と、第２の支持体ナノ粒子および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む還元性複合ナノ粒子、ならびに第２のミクロンサイズの担体粒子を含む、還元性触媒活性粒子とを含むことができる。酸化性および／または還元性複合ナノ粒子は、プラズマ生成することができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、コーティング基材は、少なくとも二つのウォッシュコート層を含み得、ここで、酸化性触媒活性粒子が一つのウォッシュコート層中に存在し、還元性触媒活性粒子が別のウォッシュコート層中に存在する。いくつかの実施形態では、酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子は同じウォッシュコート層中に存在する。 
【００１６】
実施形態のいずれかにおいて、酸化性触媒ナノ粒子は、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、酸化性触媒ナノ粒子はパラジウムを含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、酸化性触媒材料は、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、湿式化学により堆積された酸化性触媒粒子は、白金、パラジウム、またはこれらの混合物を含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、第１の支持体ナノ粒子は酸化アルミニウムを含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、第１のミクロンサイズの担体粒子は酸化アルミニウムを含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、第１のミクロンサイズの担体粒子は、約７００℃〜約１２００℃の温度範囲で前処理されていてもよい。実施形態のいずれかにおいて、還元性触媒ナノ粒子は、ロジウムを含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、第２のミクロンサイズの担体粒子には、還元性触媒材料を、湿式化学法により含浸させてもよい。還元性触媒材料は、ロジウムを含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、第２のミクロンサイズの担体粒子は、湿式化学によって堆積された還元性触媒粒子を含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、湿式化学によって堆積された還元性触媒粒子は、ロジウムを含む。実施形態のいずれかにおいて、第２の支持体ナノ粒子は、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムを含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、第２のミクロンサイズの担体粒子は、酸化セリウムジルコニウムを含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、支持体ナノ粒子は１０ｎｍ〜２０ｎｍの平均直径を有していてもよい。実施形態のいずれかにおいて、触媒ナノ粒子は、０．５ｎｍ〜５ｎｍの間の平均直径を有していてもよい。
【００１７】
実施形態のいずれかは、酸素貯蔵成分を含むこともできる。これらの実施形態のいくつかでは、酸素貯蔵成分は酸化セリウムジルコニウムであっても酸化セリウムであってもよい。
【００１８】
実施形態のいずれかは、ＮＯｘ吸収剤成分を含むこともできる。実施形態のいくつかでは、ＮＯｘ吸収剤はナノサイズのＢａＯであってもミクロンサイズのＢａＯであってもよい。実施形態のいくつかでは、ナノサイズのＢａＯを、ミクロンサイズのアルミナ粒子に含浸させる。実施形態のいくつかでは、ＮＯｘ吸収剤はナノサイズのＢａＯとミクロンサイズのＢａＯの両方であってよい。ミクロンサイズのアルミナ粒子中に含浸させたナノサイズのＢａＯを用いる実施形態のいくつかでは、ナノサイズのＢａＯは約１０重量％を構成し、アルミナは約９０重量％を構成する。ミクロンサイズのアルミナ粒子中に含浸させたナノサイズのＢａＯを用いる実施形態のいくつかでは、ミクロンサイズのアルミナ粒子中に含浸させたナノサイズのＢａＯのローディングは、最終基材上で約５ｇ／ｌ〜約４０ｇ／ｌ、約１０ｇ／ｌ〜約３５ｇ／ｌ、約１０ｇ／ｌ〜約２０ｇ／ｌもしくは約２０ｇ／ｌ〜約３５ｇ／ｌまたは約１６ｇ／ｌもしくは約３０ｇ／ｌを含むことができる。ミクロンサイズのアルミナ粒子中に含浸させたナノサイズのＢａＯを用いる実施形態のいくつかでは、ミクロンサイズのアルミナ粒子中に含浸させたナノサイズのＢａＯのローディングは、基材上でのＰＧＭローディングの約５倍〜２０倍、基材上でのＰＧＭローディングの約８倍〜１６倍または基材上でのＰＧＭローディングの約１２倍〜１５倍を含むことができる。１．１ｇ／ｌのＰＧＭが基材上にロードされる実施形態のいくつかでは、ミクロンサイズのアルミナ粒子中に含浸させたナノサイズのＢａＯは、基材上に約１０ｇ／ｌ〜約２０ｇ／ｌ、約１４ｇ／ｌ〜約１８ｇ／ｌまたは約１６ｇ／ｌのローディングを含むことができる。２．５ｇ／ｌのＰＧＭが基材上にロードされる実施形態のいくつかでは、ミクロンサイズのアルミナ粒子中に含浸させたナノサイズのＢａＯは、基材上に約２０ｇ／ｌ〜約４０ｇ／ｌ、約２５ｇ／ｌ〜約３５ｇ／ｌまたは約３０ｇ／ｌのローディングを含むことができる。
【００１９】
実施形態のいずれかでは、基材は菫青石または金属基材を含むことができる。実施形態のいずれかでは、基材は格子配列または箔構造を含むことができる。
【００２０】
コーティング基材の実施形態のいずれかでは、コーティング基材は、４ｇ／ｌもしくはそれ未満の白金族金属ローディングを有することができ、専ら湿式化学法によって同じ白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有することができる。
【００２１】
コーティング基材の実施形態のいずれかでは、コーティング基材は、４ｇ／ｌもしくはそれ未満の白金族金属ローディングを有することができ、専ら湿式化学法によって同じ白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い炭化水素についてのライトオフ温度を有することができる。
【００２２】
コーティング基材の実施形態のいずれかでは、コーティング基材は、４ｇ／ｌもしくはそれ未満の白金族金属ローディングを有することができ、専ら湿式化学法によって同じ白金族金属ローディングを堆積させた基材のライトオフ温度より少なくとも５℃低い酸化窒素についてのライトオフ温度を有することができる。
【００２３】
コーティング基材の実施形態のいずれかでは、コーティング基材は、約０．５ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有することができる。コーティング基材の実施形態のいずれかでは、コーティング基材は、約０．５ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有することができ、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後、コーティング基材は、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後の同じ白金族金属ローディングを有する専ら湿式化学法で白金族金属を堆積させることによって調製されたコーティング基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する。コーティング基材の実施形態のいずれかでは、コーティング基材は、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有することができる。コーティング基材の実施形態のいずれかでは、コーティング基材は、約３．０ｇ／ｌ〜約４．０ｇ／ｌの白金族金属ローディングを有することができ、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後、コーティング基材は、車両用触媒コンバーターで１２５，０００マイル稼働させた後の同じ白金族金属ローディングを有する専ら湿式化学法で白金族金属を堆積させることによって調製されたコーティング基材より少なくとも５℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する。
【００２４】
コーティング基材の実施形態のいずれかでは、酸化性触媒活性粒子対還元性触媒活性粒子の比は６：１〜４０：１である。
【００２５】
いくつかの実施形態では、コーティング基材を形成する方法は：ａ）酸化性触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物で、基材をコーティングするステップであって；酸化性触媒活性粒子が、第１の支持体ナノ粒子および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む酸化性複合ナノ粒子と、湿式化学法により酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子とを含むステップと；ｂ）還元性触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物で、基材をコーティングするステップであって；還元性触媒活性粒子が、第２の支持体ナノ粒子および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む還元性複合ナノ粒子と、第２のミクロンサイズの担体粒子とを含むステップとを含むことができる。酸化性および／または還元性複合ナノ粒子は、プラズマ生成することができる。いくつかの実施形態では、基材は、還元性触媒活性粒子ウォッシュコート組成物で基材をコーティングする前に、酸化性触媒活性粒子ウォッシュコート組成物でコーティングされていてもよい。いくつかの実施形態では、基材は、酸化性触媒活性ウォッシュコート組成物で基材をコーティングする前に、還元性触媒活性粒子ウォッシュコート組成物でコーティングされていてもよい。すでに記載したコーティング基材およびコーティング基材の構成成分に関する上述の変形例は、これらの方法のコーティング基材にも適用可能である。
【００２６】
いくつかの実施形態では、コーティング基材を形成する方法は：ａ）酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物で、基材をコーティングするステップであって、酸化性触媒活性粒子が、第１の支持体ナノ粒子および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む酸化性複合ナノ粒子と、湿式化学法によって酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子とを含み、還元性触媒活性粒子が、第２の支持体ナノ粒子および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む還元性複合ナノ粒子と、第２のミクロンサイズの担体粒子とを含むステップを含むことができる。酸化性および／または還元性複合ナノ粒子は、プラズマ生成することができる。実施形態のいずれかにおいて、コーティング基材は、コーナーフィル層を含んでいてもよい。実施形態のいずれかにおいて、コーナーフィルウォッシュコートは、その他の一つまたは複数のウォッシュコートで基材をコーティングする前に、基材をコーティングすることができる。すでに記載したコーティング基材およびコーティング基材の構成成分に関する上述の変形例は、これらの方法のコーティング基材にも適用可能である。
【００２７】
いくつかの実施形態では、ウォッシュコート組成物は：第１の支持体ナノ粒子および１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含む酸化性複合ナノ粒子と、湿式化学法によって酸化性触媒材料を含浸させた第１のミクロンサイズの担体粒子とを含む、酸化性触媒活性粒子を２５〜７５重量％；第２の支持体ナノ粒子および１種または複数の還元性触媒ナノ粒子を含む還元性複合ナノ粒子と、第２のミクロンサイズの担体粒子とを含む、還元性触媒活性粒子を５〜５０重量％；ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウムを１〜４０重量％；ベーマイトを０．５〜１０重量％；およびミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３を１〜２５重量％の、固形分含量を含むことができる。すでに記載したコーティング基材およびコーティング基材の構成成分に関する上述の変形例は、ウォッシュコート組成物にも適用可能である。
【００２８】
コーティング基材は、ウォッシュコート組成物の実施形態のいずれかを含んでいてもよい。触媒コンバーターは、コーティング基材の実施形態のいずれかを含んでいてもよい。排気処理システムは、排ガス用のコンジットと、コーティング基材の実施形態のいずれかを含む触媒コンバーターとを含んでいてもよい。車両は、コーティング基材の実施形態のいずれかを含む触媒コンバーターを含んでいてもよい。
【００２９】
排ガスを処理する方法は、コーティング基材の実施形態のいずれかのコーティング基材と、排ガスとを接触させるステップを含んでいてもよい。排ガスを処理する方法は、コーティング基材の実施形態のいずれかのコーティング基材と排ガスとを接触させるステップであって、基材が、排ガスを受容するように構成された触媒コンバーター内に収容されているステップを含んでいてもよい。
【００３０】
本明細書に記載するすべての方法、システム、組成物およびデバイスについて、その方法、システム、組成物およびデバイスは、列挙した成分もしくはステップを含んでよいか、または、その列挙した成分もしくはステップ「から本質的になって（ｃｏｎｓｉｓｔ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」いてよい。システム、組成物またはデバイスが、列挙した成分「から本質的になっている」と記載されている場合、そのシステム、組成物またはデバイスは、列挙した成分を含有し、かつ、システム、組成物またはデバイスの性能に実質的に影響を及ぼさない他の成分を含有することができるが、明確に列挙されている成分以外のシステム、組成物またはデバイスの性能に実質的に影響を及ぼす任意の他の成分を含まないか；あるいは、そのシステム、組成物またはデバイスの性能に実質的に影響を及ぼすのに十分な濃度または量の余分な成分を含まない。ある方法が、列挙されたステップ「から本質的になる」と記載されている場合、その方法は、その列挙されたステップからなり、かつその方法の結果に実質的に影響を及ぼさない他のステップを含有することができるが、その方法は、明確に列挙されているステップ以外の、その方法の結果に実質的に影響を及ぼす任意の他のステップを含有しない。
【００３１】
本明細書に記載する本発明の任意の実施形態を含む、本明細書に記載するシステム、組成物、基材および方法は単独で使用され得るか、または、他のシステム、組成物、基材および方法と組み合わせて使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本開示による別個のウォッシュコート層中に含有された酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子を含むコーティング基材を有する触媒コンバーターの図式的な例示を示す図である。
【００３３】
【図２】図２は、本開示による別個のウォッシュコート層中に含有された酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子を含むコーティング基材の調製方法を例示する流れ図である。
【００３４】
【図３】図３は、本開示による同じウォッシュコート層中に含有された酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子を含むコーティング基材を有する触媒コンバーターの図式的な例示を示す図である。
【００３５】
【図４】図４は、本開示による同じウォッシュコート層中に含有された酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子を含むコーティング基材の調製方法を例示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
酸化性触媒活性粒子を含むウォッシュコート層および還元性触媒活性粒子を含むウォッシュコート層を備えた三元触媒コンバーターと、その三元触媒コンバーターを作製する方法について記載する。酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子とを共に含むウォッシュコート層を備えた三元触媒コンバーターと、その三元触媒コンバーターを作製する方法についても記載する。複合ナノ粒子触媒、ウォッシュコート処方物、コーティング基材、および触媒コンバーターと、これらの複合ナノ粒子触媒、ウォッシュコート処方物、コーティング基材、および触媒コンバーターを作製し使用する方法とについても記載する。記載される三元触媒コンバーターは、専ら湿式化学法に依拠する典型的な三元触媒コンバーターよりも安定であり、エイジレスである。したがって、より少ない貴金属酸化および還元触媒を、これらの三元触媒コンバーターで使用することができる。
【００３７】
さらに、記載される基材、複合ナノ粒子触媒およびウォッシュコートスラリーは、触媒コンバーターを製造するために使用される場合、従来の触媒およびウォッシュコート処方物に対して高い性能を提供し、専ら湿式化学法を用いて調製された触媒を有する触媒コンバーターと比較して、低いライトオフ温度、少ない排出物および／または少ない白金族金属ローディング要件を有する触媒コンバーターの製造を可能にする。記載されるコーティング基材は、一つまたは複数のウォッシュコート層を含み、上記一つまたは複数のウォッシュコート層において、ガソリンエンジンからの排気において直面する高温に曝露された場合に、触媒的に活性な酸化粒子と触媒的に活性な還元粒子の両方の移動性が制約される。この制約された移動性により、従来の三元触媒コンバーターと比較して、記載される層中の貴金属が、焼結または合体してより大きな金属粒子になる可能性はより小さくなり、エイジングに伴う触媒活性の低下は減少する。これらの改善は、触媒コンバーターの耐用期間中に環境へ放出される汚染物の減少をもたらす。さらに、より少ない貴金属酸化および還元触媒を使用して、効果的な触媒コンバーターを作製することができる。
【００３８】
複合ナノ粒子は、一緒に結合してナノ・オン・ナノ（ｎａｎｏ−ｏｎ−ｎａｎｏ）複合ナノ粒子を形成する触媒ナノ粒子および支持体ナノ粒子を含む。次いで、これらの複合ナノ粒子をミクロンサイズの担体粒子に結合させてミクロンサイズの触媒活性粒子を形成させる。複合ナノ粒子は、むらがなくかつ堅く結合したナノ・オン・ナノ複合粒子が製造されるように、例えばプラズマ反応器において製造することができる。次いで、これらの複合粒子をミクロンサイズの担体粒子に結合させて、複合ナノ粒子を担持するミクロンサイズの触媒活性粒子を製造することができ、これは、専ら湿式化学法を用いて調製される触媒などの触媒コンバーターにおいて使用される従来の触媒と比較して、より良好な初期（エンジン起動時）性能、触媒の耐用期間にわたるより良好な性能および／または触媒の耐用期間にわたるより少ない性能低下を提供することができる。
【００３９】
さらに、三元触媒コンバーターは、触媒コンバーター基材などの触媒基材上に、一つまたは複数の層のウォッシュコートを含むことができる。いくつかの実施形態では、複合酸化性ナノ粒子を担持するミクロン粒子と複合還元性ナノ粒子を担持するミクロン粒子は、同じウォッシュコート層中に存在する。いくつかの実施形態では、複合酸化性ナノ粒子を担持するミクロン粒子と複合還元性ナノ粒子を担持するミクロン粒子は、別個のウォッシュコート層中に存在する。複合酸化性ナノ粒子を担持するミクロン粒子と複合還元性ナノ粒子を担持するミクロン粒子が別個のウォッシュコート層中に存在する場合、基材上でのこれらの二つの層の順番および配置は、異なる実施形態で違っていてもよく、さらなる実施形態では、追加のウォッシュコート処方物／層を、これらのウォッシュコート層（例えば、コーティングしようとする基材上に最初に堆積させていてもよいコーナーフィルウォッシュコート層）の上、その下またはその間で使用することもできる。他の実施形態では、この二つの層を互いの上に直接堆積させることができる。すなわち、第１のウォッシュコート層と第２のウォッシュコート層の間に介在する層は存在しない。従来のウォッシュコート処方物と比較した場合、特にこれらの記載されたウォッシュコート処方物が複合ナノ粒子を担持するミクロンサイズの粒子を使用している場合、記載されるウォッシュコート処方物は、より少ない量の白金族金属を含むことができ、かつ／またはより良好な性能を提供することができる。
【００４０】
本開示の種々の態様を、流れ図を用いて説明することができる。しばしば、本開示の態様の単一の例を示す。しかし、当業者によって理解されるように、本明細書に記載するプロトコル、プロセスおよび手順は、継続的に繰り返すことができるか、または本明細書に記載する必要性を満たすことを必要とするごとに繰り返すことができる。さらに、ある特定の方法ステップを、流れ図に開示したものに対して代替の順序で実行できることが企図される。
【００４１】
「約（ａｂｏｕｔ）」という用語または「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語を用いて本明細書で数値が表されている場合、指定された値と、その指定された値に合理的に近い値の両方が含まれることを理解されたい。例えば、「約５０℃」または「おおよそ５０℃」という記載は、５０℃自体の開示と、５０℃に近い値の両方を含む。したがって、「約Ｘ」または「おおよそＸ」という語句は、値Ｘ自体の記載を含む。「おおよそ５０℃〜６０℃」などの、ある範囲が指定されている場合、末端（ｅｎｄｐｏｉｎｔ）によって指定される両方の値が含まれ、かつ、各末端または両方の末端について、各末端または両方の末端に近い値が含まれる。すなわち、「おおよそ５０℃〜６０℃」とは、「５０℃〜６０℃」と「おおよそ５０℃〜おおよそ６０℃」の両方を挙げるのと同等であることを理解されたい。
【００４２】
「いずれの白金族金属も実質的に存在しないこと（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ  ａｂｓｅｎｃｅ  ｏｆ  ａｎｙ  ｐｌａｔｉｎｕｍ  ｇｒｏｕｐ  ｍｅｔａｌｓ）」とは、重量で、約５％未満、約２％未満、約１％未満、約０．５％未満、約０．１％未満、約０．０５％未満、約０．０２５％未満または約０．０１％未満の白金族金属しか存在しないことを意味する。好ましくは、いずれの白金族金属も実質的に存在しないことは、重量で約１％未満の白金族金属しか存在しないことを表す。
【００４３】
種々の実施形態において、特定の成分、特定の組成物、特定の化合物または特定の構成要素を「実質的に含まない（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｆｒｅｅ  ｏｆ）」とは、重量で約５％未満、約２％未満、約１％未満、約０．５％未満、約０．１％未満、約０．０５％未満、約０．０２５％未満または約０．０１％未満の特定の成分、特定の組成物、特定の化合物または特定の構成要素しか存在しないことを意味する。好ましくは、特定の成分、特定の組成物、特定の化合物または特定の構成要素を「実質的に含まない」とは、重量で約１％未満の特定の成分、特定の組成物、特定の化合物または特定の構成要素しか存在しないことを表す。
【００４４】
加工の間または稼働の間（特に長期間にわたって）、一つのウォッシュコート層中に存在する少量の材料が、他のウォッシュコート層中に拡散、移行あるいは移動する可能性があることに留意すべきである。したがって、「実質的に存在しない」および「実質的に含まない」という用語の使用は、少量の参照材料を完全に排除していると解釈されるべきではない。
【００４５】
種々の実施形態において、特定の成分、特定の組成物、特定の化合物または特定の構成要素の「実質的にそれぞれ（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｅａｃｈ）」とは、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、少なくとも約９９．５％、少なくとも約９９．９％、少なくとも約９９．９５％、少なくとも約９９．９７５％または少なくとも約９９．９９％の特定の成分、特定の組成物、特定の化合物または特定の構成要素が、数または重量で存在することを意味する。好ましくは、特定の成分、特定の組成物、特定の化合物または特定の構成要素の実質的にそれぞれは、少なくとも約９９％の特定の成分、特定の組成物、特定の化合物または特定の構成要素が、数または重量で存在することを意味する。
【００４６】
本開示はいくつかの実施形態を提供する。任意の実施形態に由来する任意の特徴は、任意の他の実施形態に由来する任意の特徴と組み合わせることができることが企図される。この手法において、開示された特徴の混成構成は本発明の範囲内である。
【００４７】
組成物における相対重量百分率への参照は、組成物におけるすべての成分の一緒にした全重量百分率が合計されて１００となるものと仮定することを理解されたい。一つまたは複数の成分の相対重量百分率は、組成物中の成分の重量パーセントが一緒になって合計１００となるように上方または下方に調節することができるが、ただし、任意の特定の成分の重量パーセントが、その成分について指定された範囲の限界外に外れることはないことをさらに理解されたい。
【００４８】
本開示は、粒子と粉末の両方に言及する。これらの二つの用語は、単数の「粉末」が粒子の集合体を指すことに注意する（ｃａｖｅａｔ）ことを除いて、同等である。本発明は、多種多様の粉末および粒子に適用することができる。「ナノ粒子」、「ナノサイズ粒子」および「ナノサイズの粒子」という用語は、当業者によって通常、直径が数ナノメートル程度の粒子、一般に約０．５ｎｍ〜５００ｎｍ、約１ｎｍ〜５００ｎｍ、約１ｎｍ〜１００ｎｍまたは約１ｎｍ〜５０ｎｍの粒子を包含するものと理解されている。好ましくは、ナノ粒子は、２５０ナノメートル未満の平均粒度（ｇｒａｉｎ  ｓｉｚｅ）および１〜１００万のアスペクト比を有する。いくつかの実施形態では、ナノ粒子は、約５０ｎｍもしくはそれ未満、約３０ｎｍもしくはそれ未満、または約２０ｎｍもしくはそれ未満の平均粒度を有する。追加的な実施形態では、ナノ粒子は約５０ｎｍもしくはそれ未満、約３０ｎｍもしくはそれ未満、または約２０ｎｍもしくはそれ未満の平均直径を有する。粒子の最長寸法をその粒子の最短寸法で除したものと定義される粒子のアスペクト比は、好ましくは１〜１００、より好ましくは１〜１０、さらに好ましくは１〜２である。「粒度」は、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）規格（ＡＳＴＭ  Ｅ１１２−１０を参照されたい）を用いて測定される。粒子の直径を計算する場合、その最長寸法と最短寸法の平均をとる。したがって、長軸が２０ｎｍでありかつ短軸が１０ｎｍである卵形粒子の直径は１５ｎｍとなる。粒子の集合体の平均直径は、個々の粒子の直径の平均であり、これは当業者に公知の様々な技術によって測定することができる。
【００４９】
追加的な実施形態では、ナノ粒子は約５０ｎｍもしくはそれ未満、約３０ｎｍもしくはそれ未満、または約２０ｎｍもしくはそれ未満の粒度を有する。追加的な実施形態では、ナノ粒子は、約５０ｎｍもしくはそれ未満、約３０ｎｍもしくはそれ未満、または約２０ｎｍもしくはそれ未満の直径を有する。
【００５０】
「ミクロ粒子」、「ミクロサイズ粒子」、「ミクロサイズの粒子」、「ミクロン粒子」、「ミクロンサイズ粒子」および「ミクロンサイズの粒子」という用語は通常、直径が数マイクロメートル程度の粒子、一般に約０．５μｍ〜１０００μｍ、約１μｍ〜１０００μｍ、約１μｍ〜１００μｍまたは約１μｍ〜５０μｍの粒子を包含するものと理解される。さらに、本開示で使用する「白金族金属」という用語は（「ＰＧＭ」と略記される）は、周期律表において一つにまとめられる６つの金属元素について用いられる集合名称を指す。６つの白金族金属は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムおよび白金である。
【００５１】
ベーマイト（水酸化酸化アルミニウム）を含有する様々なウォッシュコート組成物が、本明細書に記載される。ベーマイトは結合剤としてウォッシュコート組成物に添加され；焼成によって、ベーマイトは酸化アルミニウムに変換され、ウォッシュコートの残りの元素が一緒に結合するのを助ける。様々なベーマイト含有ウォッシュコート組成物について、以下に記載する。当業者なら、焼成前のウォッシュコート処方物の場合、ベーマイトの指定されたパーセンテージは、ウォッシュコート処方物中に存在するベーマイト（水酸化酸化アルミニウム）の量を指すことが理解されよう。焼成後にベーマイトは酸化アルミニウムに変換されることになるので、当業者なら、焼成後のウォッシュコート組成物の場合、そのようなウォッシュコートにおいて示されるベーマイトの量は、酸化アルミニウム（焼成前のウォッシュコート組成物中に存在する任意の酸化アルミニウムに加えて存在することになる)に変換されていることが理解されよう。したがって、本明細書で焼成前のウォッシュコート処方物中のベーマイトと言った場合は、焼成後のこれらウォッシュコート層から形成されたウォッシュコート層内の酸化アルミニウムの存在も指す。
【００５２】
複合ナノ粒子触媒
三元触媒コンバーターは、二つの異なるタイプの複合ナノ粒子から形成され得る。一つのタイプの複合ナノ粒子は酸化性複合ナノ粒子である。別のタイプの複合ナノ粒子は還元性複合ナノ粒子である。 
【００５３】
複合ナノ粒子触媒は、「ナノ・オン・ナノ」複合ナノ粒子を形成するために支持体ナノ粒子に取着された触媒ナノ粒子を含んでいてもよい。次いで多数のナノ・オン・ナノ粒子は、ミクロンサイズの担体粒子に結合されて、複合ミクロ／ナノ粒子、すなわち複合ナノ粒子を担持するミクロ粒子を形成してもよい。これらのミクロサイズの担体粒子には、湿式化学法を介して触媒粒子をさらに含浸させることができ、それによって混成複合ミクロ／ナノ粒子が形成され、ナノ・オン・ナノ粒子は、湿式化学により含浸されたミクロンサイズの担体粒子に結合される。酸化性複合ナノ粒子が結合されたミクロサイズの担体粒子には、湿式化学を介して酸化性触媒粒子を含浸させることができ、還元性複合ナノ粒子が結合されたミクロサイズの担体粒子には、湿式化学を介して還元性触媒粒子を含浸させることができる。これらの複合ミクロ／ナノ粒子は、本明細書に記載されるウォッシュコート処方物および触媒コンバーターに使用されてもよい。これらの粒子の使用は、専ら湿式化学法によって調製された現在利用可能な商用の触媒コンバーターと比較して、白金族金属含量に関する要件を低減させることができかつ／または性能を著しく高めることができ、特に、低下したライトオフ温度に関して、性能を高めることができる。これは特に、ガゾリンエンジンによって生成された高温環境で機能しかつ酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子との両方を含む、三元触媒コンバーターで有意であり顕著である。
【００５４】
湿式化学法では、一般に、すでに形成された支持体（典型的には、市販のミクロンサイズの粒子）に含浸させた白金族金属イオンまたは金属塩の溶液を使用し、これを元素の形の白金族金属に還元して、触媒として使用する。例えば、塩化白金酸、Ｈ２ＰｔＣｌ６の溶液を、アルミナミクロ粒子に付着させ、その後、乾燥し焼成して、白金をアルミナ上に沈澱させる。湿式化学法による触媒の生成は、Heck,  Ronald  M.;  Robert  J.  Farrauto;  およびSuresh  T.  Gulati、Catalytic  Air  Pollution  Control:    Commercial  Technology、第３版、Hoboken、New  Jersey:  John  Wiley  &  Sons、２００９年、第２章、２４〜４０頁（特に３０〜３２頁参照)、およびそれらに開示された文献に、論じられている。Marceau,  Eric;  Xavier  Carrier,  and  Michel  Che、「Impregnation  and  Drying」、Synthesis  of  Solid  Catalysts（de  Jong,  Krijn編）の第４章  Weinheim、ドイツ:  Wiley-VCH、２００９年、５９〜８２頁、およびそれらに開示された文献も参照されたい。
【００５５】
湿式化学法によってアルミナおよび酸化セリウムジルコニウムなどの金属酸化物支持体上に堆積させた白金族金属は、触媒コンバーターにおいて直面する温度などの高温で移動性がある。すなわち、ガソリンエンジン用に使用される三元触媒コンバーターの高温で、ＰＧＭ原子は、それらが堆積している表面にわたって移行することができ、他のＰＧＭ原子と一緒に塊になることになる。ＰＧＭの微細化された部分は、高温への曝露時間が長くなるに従って、一緒になって、ますます大きな白金族金属の凝集体になる。この凝集は触媒表面積の減少をもたらし、触媒コンバーターの性能を劣化させる。この現象は、触媒コンバーターの「エイジング」と称される。
【００５６】
対照的に、複合白金族金属触媒は、プラズマをベースとした方法で調製される。一実施形態では、白金族のナノサイズの金属粒子はナノサイズの金属酸化物支持体上に堆積させられ、これは、専ら湿式化学法によって堆積させられたＰＧＭより非常に低い移動性を有する。得られるプラズマ製法の触媒は、湿式化学製法の触媒より非常に遅い速度でエイジングする。したがって、プラズマ製法の触媒を用いた触媒コンバーターは、エンジンにより排出されるガスに曝露される触媒のより大きな表面積を長期間にわたって維持し、より良好な排出性能をもたらすことができる。
酸化性複合ナノ粒子（酸化性ナノ・オン・ナノ粒子）
【００５７】
上記で論じたように、複合ナノ粒子の一つのタイプは酸化性複合ナノ粒子触媒である。酸化性複合ナノ粒子は、酸化性「ナノ・オン・ナノ」複合ナノ粒子が形成されるように、第１の支持体ナノ粒子に取着された１種または複数の酸化性触媒ナノ粒子を含んでいてもよい。白金（Ｐｔ）およびパラジウム（Ｐｄ）は、炭化水素ガスおよび一酸化炭素を酸化することになる。ある特定の実施形態では、酸化ナノ粒子が白金である。他の実施形態では、酸化ナノ粒子がパラジウムである。さらに他の実施形態では、酸化ナノ粒子はパラジウム／白金合金である。酸化性触媒ナノ粒子に適切な支持体ナノ粒子には、ナノサイズの酸化アルミニウム（アルミナまたはＡｌ２Ｏ３）が含まれるが、これに限定するものではない。
【００５８】
各酸化触媒ナノ粒子は、第１の支持体ナノ粒子上に支持されていてよい。第１の支持体ナノ粒子は、一つまたは複数の酸化性ナノ粒子を含むことができる。第１の支持体ナノ粒子上の酸化触媒ナノ粒子は白金、パラジウムまたはその混合物を含むことができる。ガソリン排気エンジンに関係する高温で、パラジウムと白金の両方は効果的な酸化触媒である。したがって、いくつかの実施形態では、酸化触媒はパラジウムだけであり、これは現在、より広く入手することができ、より安価である。
【００５９】
しかし、いくつかの実施形態では、白金が単独で使用され得るか、またはパラジウムと一緒に使用され得る。例えば、第１の支持体ナノ粒子は、２：１〜４０：１のパラジウムと白金の混合物を含むことができる。
【００６０】
還元性複合ナノ粒子（還元性ナノ・オン・ナノ粒子）
上で論じたように、別のタイプの複合ナノ粒子は還元性複合ナノ粒子触媒である。還元性複合ナノ粒子は、第２の支持体ナノ粒子と結合して還元性「ナノ・オン・ナノ」複合ナノ粒子を形成している一つまたは複数の還元触媒ナノ粒子を含むことができる。ロジウム（Ｒｈ）は、燃料リッチな条件下で酸化窒素を還元する。ある特定の実施形態では、還元触媒ナノ粒子はロジウムである。第２の支持体は第１の支持体と同じであっても異なっていてもよい。還元性ナノ粒子に適した第２の支持体ナノ粒子には、ナノサイズの酸化セリウム（ＣｅＯ２）もしくは酸化セリウムジルコニウム（ＣｅＯ２・ＺｒＯ２）が含まれるが、これに限定されない。
【００６１】
各還元触媒ナノ粒子は、第２の支持体ナノ粒子に支持されていてよい。第２の支持体ナノ粒子は、一つまたは複数の還元触媒ナノ粒子を含むことができる。ロジウムと酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウムの比および還元性複合ナノ粒子触媒のサイズは、プラズマをベースとした方法による複合ナノ粒子の製造および複合ナノ粒子を担持するミクロンサイズの担体粒子の製造について記載する下記節においてさらに論じる。
【００６２】
酸化バリウムのナノ粒子およびミクロン粒子
酸化バリウムナノ粒子は、以下で記載するような多孔質ミクロン支持体と一緒にすることができ、酸化性ウォッシュコート層もしくは還元性ウォッシュコート層、または酸化性ウォッシュコート層と還元性ウォッシュコート層の両方に含めることができる。代替の実施形態として、ミクロンサイズの酸化バリウム粒子を、酸化性ウォッシュコート層もしくは還元性ウォッシュコート層、または酸化性ウォッシュコート層と還元性ウォッシュコート層の両方に含めることができる。別の代替実施形態では、酸化バリウムナノ粒子と酸化バリウムミクロン粒子の両方を、酸化性ウォッシュコート層もしくは還元性ウォッシュコート層、または酸化性ウォッシュコート層と還元性ウォッシュコート層の両方に含めることができる。酸化性粒子と還元性粒子が同じ層の中にある場合、酸化バリウムナノ粒子および／または酸化バリウムミクロン粒子をこの組合せ層中に含めることができる。
【００６３】
酸化バリウムは、エンジン稼働のリーン燃焼時間中に、ＮＯｘ化合物、特にＮＯ２、およびＳＯｘ、特にＳＯ２などの硫黄化合物と結合しそれらを保持する吸収剤である。次いで、これらの化合物は、リッチエンジン稼働の間に放出され、触媒によって還元される。
【００６４】
プラズマをベースとした方法による複合ナノ粒子（「ナノ・オン・ナノ」粒子または「ＮＮ」粒子）の製造
酸化性複合ナノ粒子触媒および還元性複合ナノ粒子触媒は、プラズマをベースとした方法で製造される。これらの粒子は、専ら湿式化学で製造された触媒と比較して多くの有利な特性を有している。例えば、複合ナノ粒子触媒中の貴金属は、専ら湿式化学法を用いて製造される一般的な市販の三元触媒コンバーターで使用されるウォッシュコート混合物中の貴金属より、三元触媒コンバーターの高温環境下で相対的に移動性が小さい。
【００６５】
酸化性複合ナノ粒子と還元性複合ナノ粒子の両方を、プラズマ反応器法で形成することができる。これらの方法は、白金族金属および支持材料を、プラズマ銃中に供給するステップを含み、上記プラズマ銃中で材料が蒸発する。ＵＳ２０１１／０１４３０４１に開示されているプラズマ銃などのプラズマ銃を使用することができ、ＵＳ５，９８９，６４８、ＵＳ６，６８９，１９２、ＵＳ６，７５５，８８６およびＵＳ２００５／０２３３３８０に記載されている技術などの技術を使用してプラズマを発生させることができる。プラズマの発生のために、アルゴンなどの作動ガス（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｇａｓ）をプラズマ銃に供給する。一実施形態では、アルゴン／水素混合物（１０：２のＡｒ／Ｈ２の比で）を、作動ガスとして使用することができる。
【００６６】
一般に約１〜６ミクロンの直径の金属粒子の形態の白金族金属または金属類（ロジウム、パラジウム、白金、または白金／パラジウム（任意の比、例えば重量で２：１から４０：１までの白金：パラジウム）など）を、アルゴンなどのキャリアーガス流中の流動粉末として、プラズマ反応器中に導入することができる。約１５〜２５ミクロンの直径の粒子サイズの金属酸化物、典型的には酸化アルミニウム、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムも、キャリアーガス中の流動粉末として導入される。しかし、液体スラリー中などの、材料を反応器中に導入する他の方法を用いることができる。一般に、酸化性複合ナノ粒子については、パラジウム、白金またはその混合物を、酸化アルミニウム上に堆積させる。一般に、還元性複合ナノ粒子については、ロジウムを、酸化セリウムジルコニウム上に堆積させる。
【００６７】
酸化性複合ナノ粒子を調製するために、１％〜４５％白金族金属および５５％〜９９％の金属酸化物（重量で）の組成物を通常使用する。パラジウムが酸化触媒である酸化性複合ナノ粒子に使用できる材料の範囲の例は、約１％〜２０％のパラジウムに対し８０％〜９９％の酸化アルミニウム；および５％〜２０％のパラジウムに対し８０％〜９５％の酸化アルミニウムである。白金が酸化触媒である酸化性複合ナノ粒子に使用できる材料の範囲の例は、約３５％〜４５％の白金に対し５５％〜６５％の酸化アルミニウムである。白金とパラジウムの両方が酸化触媒である酸化性複合ナノ粒子に使用できる材料の範囲の例は、約２３．３％〜約３０％の白金、１１．７％〜１５％のパラジウムおよび５５％〜６５％の酸化アルミニウムである。特定の実施形態では、組成物は約２６．７％の白金、１３．３％のパラジウムおよび６０％の酸化アルミニウムを含有する。
【００６８】
還元性複合ナノ粒子に使用できる材料の範囲の例は、約１％〜約１０％のロジウムおよび９０％〜９９％の酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウムである。ある特定の実施形態では、組成物は約５％のロジウムおよび９５％の酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウムを含有する。
【００６９】
プラズマ反応器では、任意の固体または液体材料を急速に蒸発させるかまたはプラズマに変える。２０，０００〜３０，０００ケルビンの温度に達する可能性がある過熱された材料の運動エネルギーは、すべての成分を確実に極めて完全な混合物にする。
【００７０】
次いで、ＵＳ２００８／０２７７２６７に開示されている乱流クエンチチャンバーなどの方法を用いて、プラズマ流の過熱した材料を急速にクエンチする。２４００〜２６００Ｌ／分などの高い流速のアルゴンクエンチガスを、過熱した材料中に注入することができる。この材料を、冷却管中でさらに冷却し、収集し分析して、確実に材料を適切なサイズ範囲にすることができる。
【００７１】
上記プラズマ製造法は、その複合ナノ粒子が、支持体ナノ粒子に結合した触媒ナノ粒子を含む高度に均一な複合ナノ粒子をもたらす。触媒ナノ粒子は、Ｐｄ、ＰｔまたはＲｈなどの白金族金属もしくは金属類を含む。いくつかの実施形態では、触媒ナノ粒子は、おおよそ０．３ｎｍ〜おおよそ１０ｎｍ、好ましくはおおよそ１ｎｍ〜おおよそ５ｎｍ、すなわちおおよそ３ｎｍ＋／−２ｎｍの平均直径または平均粒度を有する。いくつかの実施形態では、酸化アルミニウム、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムなどの金属酸化物を含む支持体ナノ粒子は、おおよそ２０ｎｍもしくはそれ未満または１５ｎｍもしくはそれ未満、あるいは、おおよそ１０ｎｍ〜おおよそ２０ｎｍ、すなわち、おおよそ１５ｎｍ＋／−５ｎｍ、またはおおよそ１０ｎｍ〜おおよそ１５ｎｍ、すなわち、おおよそ１２．５ｎｍ＋／−２．５ｎｍの平均直径を有する。いくつかの実施形態では、酸化アルミニウム、酸化セリウムまたは酸化セリウムジルコニウムなどの金属酸化物を含む支持体ナノ粒子は、おおよそ２０ｎｍもしくはそれ未満またはおおよそ１５ｎｍもしくはそれ未満、あるいはおおよそ１０ｎｍ〜おおよそ２０ｎｍ、すなわち、おおよそ１５ｎｍ＋／−５ｎｍ、またはおおよそ１０ｎｍ〜おおよそ１５ｎｍ、すなわち、おおよそ１２．５ｎｍ＋／−２．５ｎｍの直径を有する。
【００７２】
Ｐｄ−アルミナ、Ｐｔ−アルミナ、およびＰｔ／Ｐｄ−アルミナ複合ナノ粒子は、アルゴン／水素作動ガスを使用するなどして還元条件下で生成される場合、還元条件下で生成されていないナノ粒子と比較して、低い凝集速度を示す。これは、米国特許出願公開第２０１１／０１４３９１５号、段落００１４〜００２２に記載されるように、ＰＧＭナノ粒子が結合された支持体ナノ粒子上に、部分的に還元されたアルミナ表面が生成されたことに起因すると考えられるが、この文献には、部分的に還元されたアルミナ表面またはＡｌ２Ｏ（３−ｘ）（式中、ｘはゼロよりも大きいが３未満である)について、高温では、アルミナ表面上の白金族金属の移行が阻害され得ることが記載されている。還元条件下で複合ナノ粒子が生成されると、粒子が長期にわたり高温に曝された場合に白金族金属の凝集が制限される。そのような凝集は、反応に利用可能なＰＧＭ触媒の表面積を低減させるので、多くの触媒の適用例に望ましくない。
【００７３】
二つのナノ粒子（触媒または支持体の）を含む複合ナノ粒子は、「ナノ・オン・ナノ」粒子または「ＮＮ」粒子と称される。
【００７４】
複合ナノ粒子を担持するミクロンサイズの担体粒子（「ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ」粒子または「ＮＮｍ」（商標）粒子）の製造
複合ナノ粒子（ナノ・オン・ナノ粒子）を、さらにミクロンサイズの担体粒子に結合させて、触媒活性粒子である、「ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ」粒子または「ＮＮｍ」（商標）粒子と称される複合ミクロ／ナノ粒子を製造することができる。したがって、「ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ粒子」および「ＮＮｍ（商標）粒子」（または「ＮＮｍ粒子」）という用語は同義語であり、本明細書では互換的に使用される。すなわち、「ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ粒子」は、本明細書では「ＮＮｍ（商標）粒子」とも称される。「ＮＮｍ（商標）粒子」はその粒子を、任意の特定の供給源または独占所有の供給源に限定しようとするものではない。
【００７５】
酸化性触媒活性粒子は、ミクロンサイズの担体粒子（ミクロンサイズの酸化アルミニウムまたはミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウムなど）に結合している、酸化触媒ナノ粒子（パラジウム、白金またはその混合物など）およびナノサイズの金属酸化物（ナノサイズの酸化アルミニウム、ナノサイズの酸化セリウムまたはナノサイズの酸化セリウムジルコニウムなど）を含む。還元性触媒活性粒子は、ミクロンサイズの担体粒子（ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウムなど）に結合している、還元触媒ナノ粒子（ロジウムなど）およびナノサイズの金属酸化物（ナノサイズの酸化セリウムまたはナノサイズの酸化セリウムジルコニウムなど）を含む。
【００７６】
ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウムは、様々な比のセリウムとジルコニウムとを有することができる。比は、約７０％Ｃｅ：３０％Ｚｒ（例えば、Ｃｅ０．７Ｚｒ０．３Ｏ２）〜約５０％Ｃｅ：５０％Ｚｒ（例えば、Ｃｅ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２）、または約６５％Ｃｅ：３５％Ｚｒ（例えば、Ｃｅ０．６５Ｚｒ０．３５Ｏ２）〜約５５％Ｃｅ：４５％Ｚｒ（例えば、Ｃｅ０．５５Ｚｒ０．４５Ｏ２）の範囲に及ぶことができる。一実施形態では、比が６０％Ｃｅ：４０％Ｚｒ（例えば、Ｃｅ０．６Ｚｒ０．４Ｏ２）である。
【００７７】
ミクロンサイズの粒子は、約１ミクロン〜約１００ミクロン、例えば約１ミクロン〜約１０ミクロン、約３ミクロン〜約７ミクロンまたは約４ミクロン〜約６ミクロンの平均サイズを有することができる。
（複合ナノ粒子を担持する混成ミクロンサイズの担体粒子（「ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ」粒子または「ＮＮｍ」（商標）粒子）と、湿式化学法を使用して白金族金属（複数可）も含浸させた混成ミクロンサイズの担体粒子−「混成ＮＮｍ／湿式化学粒子」または「混成複合／湿式化学粒子」の生成）
【００７８】
さらに、複合ナノ粒子を担持するミクロンサイズの粒子に、追加として、湿式化学法を使用して白金族金属を含浸させることができ、したがって、ナノ・オン・ナノ複合ナノ粒子に起因してかつ湿式化学を介した堆積にも起因して、ＰＧＭがミクロンサイズの粒子上に存在する。酸化性複合ナノ粒子が結合されているミクロサイズの担体粒子には、湿式化学法を介して酸化性触媒金属を含浸させることができ、還元性複合ナノ粒子が結合されているミクロサイズの担体粒子には、湿式化学法を介して還元性触媒金属を含浸させることができる。ミクロンサイズの粒子には、複合ナノ粒子（ナノ・オン・ナノ）がミクロンサイズの粒子に結合する前にまたは後に、ＰＧＭを含浸させることができる。ナノ・オン・ナノ粒子がミクロンサイズの担体粒子に付加された場合、ナノ・オン・ナノ粒子は、ミクロン粒子のより小さい細孔内に侵入するには大き過ぎるので、ミクロン粒子の表面付近に留まる傾向がある。したがって、湿式化学法を介してこれらのミクロンサイズの粒子に含浸させることにより、ＰＧＭは、対応するナノ・オン・ナノ粒子よりも、ミクロンサイズの粒子内により深く侵入することが可能になる。さらに、これらの混成ＮＮｍ／湿式化学粒子のナノ・オン・ナノ粒子がＰＧＭを含有するので、より少ない量のＰＧＭを湿式化学によってミクロンサイズの粒子に含浸させて、全体として所望のローディングを実現することができる。例えば、５ｇ／ｌのＰＧＭの最終ローディングが最終触媒上で望まれる場合、ナノ・オン・ナノ（ＮＮ）粒子としてのＰＧＭのローディング  ３ｇ／ｌは、湿式化学法を介して２ｇ／ｌのＰＧＭしかロードする必要がない。より少ない量の、湿式化学で含浸させたＰＧＭは、凝集するＰＧＭが少ないので、触媒が長期にわたって高温に曝された場合にこれらの湿式化学で含浸させた触媒粒子の凝集速度を低減させることができる。すなわち、触媒のエイジング速度は低減されることになるが、それは移動性湿式化学堆積ＰＧＭの衝突および凝集速度が、湿式化学堆積ＰＧＭのより低い濃度で低減されるからであり、しかしナノ・オン・ナノ粒子からのＰＧＭの関与によってＰＧＭの全体的なローディングを低下させることがないからである。このように、ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ構成を用いることによりかつ湿式化学堆積白金族金属を有するミクロンサイズの粒子を使用することにより、過剰なエイジング速度を回避しながら触媒性能を高めることができる。
【００７９】
湿式化学法によって担体を含浸しかつ触媒を生成するための方法は、Heck,  Ronald  M.;  Robert  J.  Farrauto;  およびSuresh  T.  Gulati、Catalytic  Air  Pollution  Control:    Commercial  Technology、第３版、Hoboken、New  Jersey:    John  Wiley  &  Sons,  ２００９年、２章、２４〜４０頁（特に３０〜３２頁参照）、およびそこに開示された文献と、Marceau,  Eric;  Xavier  Carrier,  and  Michel  Che、「Impregnation  and  Drying」、４章、Synthesis  of  Solid  Catalysts（de  Jong,  Krijn編）Weinheim、ドイツ:  Wiley-VCH,  ２００９年、５９〜８２頁、およびそこに開示された文献にも、論じられている。
【００８０】
湿式化学含浸の場合、典型的には、白金族金属塩の溶液を、初期湿潤点までミクロンサイズの担体粒子に添加し、その後、乾燥し、焼成し、必要に応じて元素金属に還元する。白金は、塩化白金酸（Ｈ２ＰｔＣｌ６）などのＰｔ塩を使用することによってアルミナなどの担体上に堆積し、その後、乾燥し、焼成し、元素金属に還元することができる。パラジウムは、硝酸パラジウム（Ｐｄ（ＮＯ３）２）、塩化パラジウム（ＰｄＣｌ２）、アセチルアセトン酸パラジウム（ＩＩ）（Ｐｄ（ａｃａｃ）２）などの塩を使用してアルミナなどの担体上に堆積し、その後、乾燥し、焼成し、元素金属に還元することができる（例えば、Toebesら、「Synthesis  of  supported  palladium  catalysts」、Journal  of  Molecular  Catalysis  A:  Chemical  １７３巻（２００１年）７５〜９８頁参照）。ロジウムは、ＲｈＣｌ３、酢酸Ｒｈ（ＩＩ）、およびＲｈ（ＮＯ３）３などの塩を使用してセリアまたは酸化セリウムジルコニウムなどの担体上に堆積し、その後、乾燥し、焼成し、元素金属に還元することができる。還元は、水素またはエチレンなどの還元ガスに、高温で曝露することによって実施することができる。
【００８１】
一般に、ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ粒子は、複合ナノ粒子（ナノ・オン・ナノ粒子）を水に懸濁させるステップと、懸濁液のｐＨを約２〜約７、約３〜約５または約４に調節するステップと、１種または複数種の界面活性剤を懸濁液に添加して（または代替的に、複合ナノ粒子を水に懸濁させる前に、界面活性剤を水に添加して）第１の溶液を生成させるステップからなるプロセスによって製造される。このプロセスは、複合ナノ粒子懸濁液を超音波処理するステップと、懸濁液を、初期湿潤点（ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ  ｗｅｔｎｅｓｓ）までミクロンサイズの金属酸化物粒子に塗布し、それによってミクロンサイズの粒子に、複合ナノ粒子およびナノサイズの金属酸化物を含浸させるステップとを含む。
【００８２】
いくつかの実施形態では、ミクロンサイズの金属酸化物粒子を、ガスを用いて高温で前処理する。ミクロンサイズの金属酸化物粒子の前処理は、ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ粒子がエンジンの高温に耐えることを可能にする。前処理しない場合には、ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ粒子は、前処理されたナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ粒子と比較して、高温に曝露されると相変化を起こす可能性が高くなる。いくつかの実施形態では、前処理は、約７００℃〜約１５００℃；７００℃〜約１４００℃；７００℃〜約１３００℃；および７００℃〜約１２００℃などの温度でミクロンサイズの金属酸化物粒子を曝露させることを含む。いくつかの実施形態では、前処理はミクロンサイズの金属酸化物粒子を約７００℃、１１１０℃、１１２０℃、１１３０℃、１１４０℃、１１５０℃、１１５５℃、１１６０℃、１１６５℃、１１７０℃、１１７５℃、１１８０℃、１１９０℃および１２００℃などの温度で曝露させることを含む。
【００８３】
プロセスは、複合ナノ粒子およびナノサイズの金属酸化物で含浸されているミクロンサイズの金属酸化物粒子を乾燥させるステップと、複合ナノ粒子およびナノサイズの金属酸化物で含浸されているミクロンサイズの金属酸化物粒子を焼成するステップとを含む。
【００８４】
一般に、複合ナノ粒子およびナノサイズの金属酸化物を水に懸濁させ、懸濁液が約２〜約７のｐＨ、好ましくは約３〜約５のｐＨ、より好ましくは約４のｐＨを有するように調節する（ｐＨは酢酸または他の有機酸で調節する）。分散剤および／または界面活性剤を複合ナノ粒子およびナノサイズの金属酸化物に添加することができる。使用するのに適した界面活性剤には、非イオン性ポリマー分散剤である、ＨｕｎｔｓｍａｎからのＪｅｆｆｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｘ３２０２（ケミカルアブストラクツサービス登録番号（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｂｓｔｒａｃｔｓ  Ｒｅｇｉｓｔｒｙ  Ｎｏ．）６８１２３−１８−２であり、２−（クロロメチル）オキシラン、２−メチルオキシランおよびオキシランを伴う４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス−フェノールポリマーと記載されている）、Ｊｅｆｆｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｘ３２０４およびＪｅｆｆｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｘ３５０３界面活性剤（ＪＥＦＦＳＰＥＲＳＥは、分散剤および安定剤として使用するための、Ｈｕｎｔｓｍａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｔｈｅ  Ｗｏｏｄｌａｎｄｓ、Ｔｅｘａｓ、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａの登録商標である）が含まれる。他の適切な界面活性剤には、ＬｕｂｒｉｚｏｌからのＳｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）２４０００およびＳｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）４６０００（ＳＯＬＳＰＥＲＳＥは、化学分散剤に対するＬｕｂｒｉｚｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｄｅｒｂｙｓｈｉｒｅ、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍの登録商標である）が含まれる。Ｊｅｆｆｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｘ３２０２界面活性剤、ケミカルアブストラクツサービス登録番号６８１２３−１８−２（２−（クロロメチル）オキシラン、２−メチルオキシランおよびオキシランを伴う４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス−フェノールポリマーと記載されている）が好ましい。界面活性剤は、例えば約０．５％〜約５％の範囲で添加することができ、典型的な値は約２％である。 
【００８５】
水性界面活性剤、複合ナノ粒子およびナノサイズの金属酸化物の混合物を超音波処理して、複合ナノ粒子およびナノサイズの金属酸化物を分散させることができる。分散液中の複合ナノ粒子およびナノサイズの金属酸化物の量は約２％〜約１５％（質量で）の範囲であってよい。 
埋め込まれた複合ナノ粒子を有するミクロンサイズの粒子（「ナノ・オン・ナノ・イン・ミクロ」粒子または「ＮＮｉＭ」（商標）粒子）の生成
【００８６】
触媒活性材料は、ナノ・オン・ナノ（「ＮＮ」（商標）粒子）を生成することによってウォッシュコートに使用するために調製することもでき、次いでＮＮ粒子の周りに形成された多孔質担体内に埋め込まれる。本明細書で使用される「埋め込まれた」という用語は、多孔質担体に埋め込まれたナノ粒子について記載する場合、一般に本明細書に記載される方法を使用することによって多孔質担体がナノ粒子の周りに形成されたときに得られる多孔質担体内のナノ粒子の構成を指す。すなわち、得られた構造は、ナノ粒子の周りにまたは取り囲んで多孔質担体の足場が構築された、ナノ粒子を含有する。多孔質担体はナノ粒子を包含し、それと同時にその多孔度によって、多孔質担体は、埋め込まれたナノ粒子に外部ガスを接触させる。
【００８７】
酸化性ナノ・オン・ナノ粒子、すなわち、触媒ナノ粒子が白金、パラジウム、または白金／パラジウム合金を含むことができ、支持体ナノ粒子が酸化アルミニウムを含むことができる粒子を生成することができる。還元ナノ・オン・ナノ粒子、すなわち、触媒ナノ粒子がロジウムを含むことができ、支持体ナノ粒子が酸化セリウムを含むことができる粒子を生成することができる。支持体ナノ粒子は、酸化セリウムの代わりに、酸化セリウムジルコニウム、酸化セリウムジルコニウムランタン、または酸化セリウムジルコニウムランタンイットリウムを含むことができる。
【００８８】
埋め込まれたナノ・オン・ナノ粒子が材料の多孔質構造内にある多孔質材料は、多孔質構造がアルミナを含み、または多孔質構造がセリアを含み、または多孔質構造が酸化セリウムジルコニウム、酸化セリウムジルコニウムランタン、もしくは酸化セリウムジルコニウムランタンイットリウムを含むものを、下記の通り調製することができる。アルミナ多孔質構造は、例えば、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれる米国特許第３，５２０，６５４号に記載された方法によって、形成されてもよい。いくつかの実施形態では、酸化ナトリウムおよび酸化アルミニウムを水に溶解することによって調製されたアルミン酸ナトリウム溶液を、硫酸または硫酸アルミニウムで処理して、ｐＨを約４．５〜約７の範囲に低減させることができる。ｐＨの低下は、多孔質含水アルミナの沈澱をもたらし、これを噴霧乾燥し、洗浄し、フラッシュ乾燥し、その結果、多孔質アルミナ材料を得ることができる。任意選択で、多孔質アルミナ材料は、参照によりその開示全体が本明細書に組み込まれるＥＰ０１０５４３５  Ａ２に記載されるように、シリカで安定化させてもよい。アルミン酸ナトリウム溶液は、硫酸アルミニウム溶液に添加することができ、ｐＨが約８．０の混合物が形成される。ケイ酸ナトリウム溶液などのアルカリ金属ケイ酸塩溶液を、混合物にゆっくり添加して、シリカで安定化された多孔質アルミナ材料の沈澱を得ることができる。
【００８９】
多孔質材料は、酸化アルミニウムナノ粒子と、カーボンブラックなどの非晶質炭素粒子との共沈によって、発生させてもよい。周囲または酸素化環境での沈澱物の乾燥および焼成によって、非晶質炭素が排出され、すなわち焼却される。同時に、焼成プロセスからの熱は、酸化アルミニウムナノ粒子を一緒に焼結させ、その結果、沈澱した酸化アルミニウム全体にわたって細孔が生じるが、これはカーボンブラックが構造内にかつて現れた場所である。いくつかの実施形態では、酸化アルミニウムナノ粒子は、エタノール、水、またはエタノールと水との混合物中に懸濁することができる。いくつかの実施形態では、ＢＹＫ製ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ（登録商標）−１４５（ＤｉｓｐｅｒＢＹＫは、分散および湿潤剤として使用される化学物質に関する、ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ  ＬＬＣ、Ｗｅｓｅｌ、ドイツの登録商標である）などの分散剤を、酸化アルミニウムナノ粒子懸濁液に添加してもよい。平均粒度が約１ｎｍ〜約２００ｎｍ、または約２０ｎｍ〜約１００ｎｍ、または約２０ｎｍ〜約５０ｎｍに及ぶ、または約３５ｎｍであるカーボンブラックを、酸化アルミニウム懸濁液に添加してもよい。いくつかの実施形態では、使用され得る約５０ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇ、例えば約５０ｍ２／ｇ、約１００ｍ２／ｇ、約１５０ｍ２／ｇ、約２００ｍ２／ｇ、約２５０ｍ２／ｇ、約３００ｍ２／ｇ、約３５０ｍ２／ｇ、約４００ｍ２／ｇ、約４５０ｍ２／ｇ、または約５００ｍ２／ｇの細孔表面積が得られるように、十分なカーボンブラックが添加される。得られる混合物のｐＨは、約２〜約７の範囲、例えば約３〜約５の間のｐＨ、好ましくは約４のｐＨに調節して、粒子を沈澱させることができる。いくつかの実施形態では、例えば沈殿物（precipitant）を温めることによって、沈殿物（precipitant）を乾燥することができる（例えば、約３０℃〜約９５℃、好ましくは約６０℃〜約７０℃で、大気圧または減圧で、例えば約１パスカル〜約９０，０００パスカルで）。あるいはいくつかの実施形態では、沈殿物（precipitant）を凍結乾燥してもよい。
【００９０】
次いで乾燥後、材料を焼成してもよい（高温で、例えば４００℃〜約７００℃、好ましくは約５００℃〜約６００℃、より好ましくは約５４０℃〜約５６０℃、さらにより好ましくは約５５０℃〜約５６０℃、または約５５０℃で；大気圧または減圧で、例えば約１パスカル〜約９０，０００パスカル、周囲雰囲気中）。焼成プロセスは、カーボンブラックを実質的に焼却させ、酸化アルミニウムナノ粒子を一緒に焼結し、多孔質酸化アルミニウム材料が得られる。
【００９１】
他の実施形態では、多孔質材料は、酸化セリウムナノ粒子と、カーボンブラックなどの非晶質炭素粒子とを共沈させることによって発生させてもよい。周囲または酸素化環境での沈澱物の乾燥および焼成によって、非晶質炭素が排出され、すなわち焼却される。同時に、焼成プロセスからの熱は、酸化セリウムナノ粒子を一緒に焼結させ、その結果、沈澱した酸化セリウム全体にわたって細孔が生じるが、これはカーボンブラックが構造内にかつて現れた場所である。いくつかの実施形態では、酸化セリウムナノ粒子は、エタノール、水、またはエタノールと水との混合物中に懸濁することができる。いくつかの実施形態では、ＢＹＫ製ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ（登録商標）−１４５（ＤｉｓｐｅｒＢＹＫは、分散および湿潤剤として使用される化学物質に関する、ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ  ＬＬＣ、Ｗｅｓｅｌ、ドイツの登録商標である）などの分散剤を、酸化セリウムナノ粒子懸濁液に添加してもよい。平均粒度が約１ｎｍ〜約２００ｎｍ、または約２０ｎｍ〜約１００ｎｍ、または約２０ｎｍ〜約５０ｎｍに及ぶ、または約３５ｎｍであるカーボンブラックを、酸化セリウム懸濁液に添加してもよい。いくつかの実施形態では、使用され得る約５０ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇ、例えば約５０ｍ２／ｇ、約１００ｍ２／ｇ、約１５０ｍ２／ｇ、約２００ｍ２／ｇ、約２５０ｍ２／ｇ、約３００ｍ２／ｇ、約３５０ｍ２／ｇ、約４００ｍ２／ｇ、約４５０ｍ２／ｇ、または約５００ｍ２／ｇの細孔表面積が得られるように、十分なカーボンブラックが添加される。得られる混合物のｐＨは、約２〜約７の範囲、例えば約３〜約５の間のｐＨ、好ましくは約４のｐＨに調節することができ、粒子を沈澱させることが可能になる。いくつかの実施形態では、例えば沈殿物（precipitant）を温めることによって、沈殿物（precipitant）を乾燥することができる（例えば、約３０℃〜約９５℃、好ましくは約６０℃〜約７０℃で、大気圧または減圧で、例えば約１パスカル〜約９０，０００パスカルで）。あるいはいくつかの実施形態では、沈殿物（precipitant）を凍結乾燥してもよい。
【００９２】
次いで乾燥後、材料を焼成してもよい（高温で、例えば４００℃〜約７００℃、好ましくは約５００℃〜約６００℃、より好ましくは約５４０℃〜約５６０℃、さらにより好ましくは約５５０℃〜約５６０℃、または約５５０℃で；大気圧または減圧で、例えば約１パスカル〜約９０，０００パスカル、周囲雰囲気中）。焼成プロセスは、カーボンブラックを実質的に焼却させ、酸化セリウムナノ粒子を一緒に焼結し、多孔質酸化セリウム材料が得られる。
【００９３】
いくつかの実施形態では、多孔質材料は、ゾルゲルプロセスを使用して作製してもよい。例えば、アルミナ多孔質材料に対するゾルゲル前駆体を、塩化アルミニウムとプロピレンオキシドとを反応させることによって形成してもよい。プロピレンオキシドは、エタノールと水との混合物に溶解した塩化アルミニウムの溶液に添加することができ、多孔質材料が形成されて、これを乾燥し焼成してもよい。いくつかの実施形態では、プロピレンオキシドの代わりにエピクロロヒドリン（epichlorodydrin）を使用してもよい。別の例として、セリア多孔質材料に対するゾルゲル前駆体を、硝酸セリウムとレゾルシノールおよびホルムアルデヒドと反応させることによって形成してもよい。当技術分野で公知のゾルゲル法を使用して多孔質材料を生成するその他の方法を使用してもよく、例えばゾルゲルプロセスを使用して形成した多孔質材料は、オルトケイ酸テトラエチルを使用して形成してもよい。
【００９４】
いくつかの実施形態では、多孔質材料は、ゲルの重合前に燃焼性ゲルと金属酸化物材料の前駆体とを混合し、ゲルを重合させ、複合材料を乾燥し、複合材料を焼成し、それによって有機ゲル成分を排出することにより、形成されてもよい。いくつかの実施形態では、ホルムアルデヒドとプロピレンオキシドとの混合物を含むゲル活性化溶液を、塩化アルミニウムとレゾルシノールとの混合物を含むゲルモノマー溶液と混合することができる。ゲル活性化溶液とゲルモノマー溶液とを混合することにより、ホルムアルデヒドとレゾルシノールとの混合の結果として燃焼性有機ゲル成分が形成され、非燃焼性無機金属酸化物材料が、プロピレンオキシドと塩化アルミニウムとを混合した結果として形成される。得られた複合材料を、乾燥し焼成することができ、燃焼性有機ゲル成分は焼却され、その結果、多孔質金属酸化物材料（酸化アルミニウム）が得られる。別の実施形態では、ホルムアルデヒドの溶液を、レゾルシノールおよび硝酸セリウムの溶液と反応させることができる。得られた材料を乾燥し焼成して、燃焼性有機ゲル成分を焼却させ、その結果、多孔質金属酸化物材料（酸化セリウム）を得ることができる。得られた材料を乾燥し焼成して、燃焼性有機ゲル成分を焼却させ、その結果、多孔質金属酸化物材料（酸化セリウム）を得ることができる。さらなるその他の実施形態では、ホルムアルデヒドの溶液を、レゾルシノール、硝酸セリウムと、オキシ硝酸ジルコニウム、酢酸ランタン、および／または硝酸イットリウムの１種または複数との溶液に、適宜反応させて、酸化セリウムジルコニウム、酸化セリウムジルコニウムランタン、または酸化セリウムジルコニウムランタンイットリウムを形成することができる。得られた材料を、乾燥し焼成し、燃焼性有機ゲル成分を焼却させ、その結果、多孔質金属酸化物材料を得ることができる（酸化セリウムジルコニウム、酸化セリウムジルコニウムランタン、または酸化セリウムジルコニウムランタンイットリウム）。
【００９５】
いくつかの実施形態では、ゲル活性化溶液を、水性ホルムアルデヒドとプロピレンオキシドとを混合することによって調製してもよい。ホルムアルデヒドは、好ましくは水溶液中にある。いくつかの実施形態では、ホルムアルデヒド水溶液の濃度は、ホルムアルデヒドが約５ｗｔ％〜約５０ｗｔ％、ホルムアルデヒドが約２０ｗｔ％〜約４０ｗｔ％、またはホルムアルデヒドが約３０ｗｔ％〜約４０ｗｔ％である。好ましくは、水性ホルムアルデヒドは、ホルムアルデヒドが約３７ｗｔ％である。いくつかの実施形態では、水性ホルムアルデヒドは、ホルムアルデヒドを溶液状態で安定化させるため、メタノールを約５ｗｔ％〜約１５ｗｔ％含有していてもよい。水性ホルムアルデヒドは、ゲル活性化溶液の最終重量の約２５％〜約５０％の範囲で添加することができ、その残りはプロピレンオキシドである。好ましくは、ゲル活性化溶液は、ホルムアルデヒド水溶液を３７．５ｗｔ％（それ自体は３７ｗｔ％のホルムアルデヒドを含む）、およびプロピレンオキシドを６２．５ｗｔ％含み、その結果、最終ゲル活性化溶液の約１４ｗｔ％の最終ホルムアルデヒド濃度が得られる。
【００９６】
ゲル活性化溶液とは別に、ゲルモノマー溶液は、塩化アルミニウムをレゾルシノールとエタノールとの混合物に溶解することによって生成されてもよい。レゾルシノールは、約２ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の範囲で添加することができ、約５ｗｔ％が典型的な値である。塩化アルミニウムは、約０．８ｗｔ％〜約５ｗｔ％の範囲で添加することができ、約１．６ｗｔ％が典型的な値である。
【００９７】
ゲル活性化溶液およびゲルモノマー溶液は、（ゲル活性化溶液の重量）：（ゲルモノマー溶液の重量）に関して約１：１の比で、一緒に混合することができる。次いで最終混合物を乾燥してもよい（例えば、約３０℃〜約９５℃、好ましくは約５０℃〜約６０℃で、大気圧または減圧、例えば約１パスカル〜約９０，０００パスカルで、約１日〜約５日間、または約２日〜約３日間）。次いで乾燥後、材料を焼成して（高温で、例えば４００℃〜約７００℃、好ましくは約５００℃〜約６００℃、より好ましくは約５４０℃〜約５６０℃、さらにより好ましくは約５５０℃〜約５６０℃、または約５５０℃で；大気圧または減圧で、例えば約１パスカル〜約９０，０００パスカルで、周囲雰囲気中で、約１２時間〜約２日間、または約１６時間〜約２４時間）、燃焼性有機ゲル成分を焼却し、多孔質酸化アルミニウム担体を得ることができる。
【００９８】
ゲルモノマー溶液は、硝酸セリウム、オキシ硝酸ジルコニウム、酢酸ランタン、および／または硝酸イットリウムを用い、多孔質酸化セリウム、酸化セリウムジルコニウム、酸化セリウムジルコニウムランタン、または酸化セリウムジルコニウムランタンイットリウム担体の調製に関する上述のものと類似のプロセスで、調製することができる。
【００９９】
次いで上記調製された多孔質材料を、粉砕しまたはミリングして、ミクロンサイズの粒子にする。
ナノ・オン・ナノ・イン・ミクロ（「ＮＮｉＭ」（商標））材料は、例えば、ナノ粒子と非晶質炭素とを一緒に混合するときにはＮＮ粒子の一部を使用することにより、多孔質材料の前駆体にナノ・オン・ナノ（ＮＮ）粒子を混合することによって、またはＮＮ粒子をゾルゲル溶液に混合し、その後、上述のように多孔質材料の調製を行うことによって、調製する。埋め込まれたＮＮ粒子を有する多孔質材料を、粉砕しまたはミリングしてミクロンサイズの粒子にした後（「ＮＮｉＭ」（商標）材料を形成する)、得られた材料を、その後、酸化ウォッシュコート、還元ウォッシュコート、または組み合わされた酸化／還元ウォッシュコートで使用することができる。添加されるＮＮ粒子の量は、最終ＮＮｉＭ材料中のＰＧＭ金属の所望のローディングによって導かれる。
【０１００】
酸化ＮＮｉＭ材料は、ナノ・オン・ナノ複合ナノ粒子が、酸化アルミニウム支持粒子上に堆積された白金触媒ナノ粒子を含み；ナノ・オン・ナノ複合ナノ粒子が、酸化アルミニウム支持粒子上に堆積されたパラジウム触媒ナノ粒子を含み；またはナノ・オン・ナノ複合ナノ粒子が、酸化アルミニウム支持粒子上に堆積された白金／パラジウム合金触媒ナノ粒子を含み；それらのＮＮ粒子の１種または複数が、その後、酸化アルミニウムで形成された多孔質担体に埋め込まれ、それが粉砕されまたはミリングされてミクロンサイズの粒子になるものを、形成することができる。還元ＮＮｉＭ材料は、ナノ・オン・ナノ複合ナノ粒子が、酸化セリウム支持粒子上に堆積されたロジウム触媒ナノ粒子を含み；ナノ・オン・ナノ複合ナノ粒子が、酸化セリウムジルコニウム支持粒子上に堆積されたロジウム触媒ナノ粒子を含み；ナノ・オン・ナノ複合ナノ粒子が、酸化セリウムジルコニウムランタン支持粒子上に堆積されたロジウム触媒ナノ粒子を含み；またはナノ・オン・ナノ複合ナノ粒子が、酸化セリウムジルコニウムランタンイットリウム支持粒子上に堆積されたロジウム触媒ナノ粒子を含み；それらのＮＮ粒子の１種または複数が、その後、多孔質酸化セリウム、酸化セリウムジルコニウム、酸化セリウムジルコニウムランタン、または酸化セリウムジルコニウムランタンイットリウム担体で形成された多孔質担体に埋め込まれ、それが粉砕されまたはミリングされてミクロンサイズの粒子になるものを、形成することができる。酸化アルミニウム多孔質材料は、前述のロジウム含有複合ＮＮナノ粒子のいずれかを埋め込むことができる多孔質材料として使用することもできる。
【０１０１】
酸化反応用触媒の調製のための一般的手順
酸化性触媒活性粒子を調製するために、酸化性複合ナノ粒子の分散液を、多孔質のミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３（これは、例えばＲｈｏｄｉａまたはＳａｓｏｌなどの企業から購入することができる）に塗布することができる。多孔質のミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３粉末は、わずかなパーセンテージのランタン（約２％〜約４％のＬａ）で安定化させることができる。使用するのに適した一つの市販アルミナ粉末は、Ｇｒａｃｅ  ＤａｖｉｓｏｎまたはＲｈｏｄｉａから購入ができるＭＩ−３８６である。０．２８μｍ超の細孔サイズで規定されるこの粉末の使用可能な表面はおおよそ２．８ｍ２／ｇである。さらに、混成粒子を調製するために、多孔質のミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３粉末に、湿式化学法を介して酸化ＰＧＭを含浸させてもよい。使用される複合ナノ粒子と使用されるミクロンサイズの担体粒子の比は、（複合ナノ粒子の重量）：（ミクロン担体粒子の重量）に関して約３：１００〜約１０：１００であっても、約５：１００〜約８：１００であっても、約６．５：１００であってもよい。いくつかの実施形態では、約８グラムの複合ナノ粒子を、約１２２グラムの担体ミクロ粒子と使用することができる。複合ナノ粒子の水性分散液を、少量に分けて（滴下または他の方法などによって）、初期湿潤点までミクロンサイズの粉末に塗布し、以下で説明するような湿潤した砂と類似した材料を製造する。 
【０１０２】
いくつかの場合、ナノサイズの酸化触媒、例えばＰｄ、ＰｔまたはＰｔ／Ｐｄのサイズは約１ｎｍであり、ナノサイズのＡｌ２Ｏ３のサイズは約１０ｎｍである。いくつかの場合、ナノサイズの酸化触媒のサイズはおおよそ１ｎｍもしくはそれ未満であり、ナノサイズのＡｌ２Ｏ３のサイズはおおよそ１０ｎｍもしくはそれ未満である。いくつかの場合、Ｐｄが酸化触媒として使用され、ナノサイズのＰｄ：ナノサイズのＡｌ２Ｏ３の重量比は約５％：９５％である。いくつかの場合、ナノサイズのＰｄの重量百分率は、ナノサイズＰｄを担持するナノサイズＡｌ２Ｏ３（ｎａｎｏ−ｓｉｚｅｄ  Ｐｄ  ｏｎ  ｎａｎｏ−ｓｉｚｅｄ  Ａｌ２Ｏ３）の約２０％〜約４０％である。いくつかの場合、ナノサイズのＰｄの重量百分率は、ナノサイズＰｄを担持するナノサイズＡｌ２Ｏ３の約５％〜約２０％である。ナノサイズＰｄを担持するナノサイズＡｌ２Ｏ３を含有するナノ・オン・ナノ材料は濃い黒色（ｄａｒｋ  ｂｌａｃｋ  ｃｏｌｏｒ）を示す。いくつかの場合、Ｐｔは酸化触媒として使用され、ナノサイズのＰｔ：ナノサイズのＡｌ２Ｏ３の重量比は約４０％：６０％である。
【０１０３】
分散したナノ・オン・ナノ材料を含有する溶液は、ｐＨが約４の水にナノ・オン・ナノ粒子が分散されるよう、超音波処理プロセスによって調製することができる。次いでミクロンサイズのＭＩ３８６  Ａｌ２Ｏ３  １００ｇをミキサーに入れ、ナノ・オン・ナノ材料を含有する分散体１００ｇを、初期湿潤点まで混合Ａｌ２Ｏ３に注入する。
【０１０４】
次に、湿潤粉末を、対流式オーブン中で、完全に乾燥するまで６０℃で終夜乾燥させる。
【０１０５】
次に、焼成を実施する。上記ステップからの乾燥粉末、すなわちナノ材料を担持するミクロンサイズ材料（ｔｈｅ  ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｍｉｃｒｏｎ−ｓｉｚｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を、周囲空気条件下、５５０℃で２時間ベーキングする。焼成の間、界面活性剤は燃え尽き、ナノ材料はミクロン材料の表面上またはミクロン材料の細孔の表面上に付着させられるかまたは固定される。焼成の間にナノ材料がミクロン材料上により恒久的に付着させられ得るかまたは固定され得る理由の一つの説明は、焼成の間に酸素−酸素（Ｏ−Ｏ）結合、酸化物−酸化物結合、または共有結合が形成されるからである。この酸化物−酸化物結合は、ナノ材料間（ナノ・オン・ナノとナノ・オン・ナノ、ナノ・オン・ナノとナノサイズのＡｌ２Ｏ３、およびナノサイズのＡｌ２Ｏ３とナノサイズのＡｌ２Ｏ３）、ナノ材料とミクロン材料の間、およびミクロン材料自体の間で形成され得る。酸化物−酸化物結合の形成は、固体状態反応と称されることがある。この段階で、製造された材料は、表面上にランダムに分布したナノ・オン・ナノおよびｎ−Ａｌ２Ｏ３を有するミクロン粒子ベースの材料を含有する。
【０１０６】
酸化性ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子の全質量に対して、約０．５重量％〜約５重量％のパラジウム、または別の実施形態では約１重量％〜３重量％、または別の実施形態では約１．２重量％〜２．５重量％を含有することができる。
【０１０７】
酸化性ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子の全質量に対して、約１重量％〜約６重量％の白金を含有することができる。
【０１０８】
還元反応用触媒の調製のための一般的手順
還元性触媒活性粒子を調製するために、還元性複合ナノ粒子の分散液を、多孔質のミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウムに塗布することができる。多孔質の、ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウムには、湿式化学法を介して還元ＰＧＭを含浸させてもよい。好ましい還元性ＰＧＭはロジウムである。
【０１０９】
次いで、複合還元性ナノ粒子およびナノサイズの金属酸化物を含浸させたミクロンサイズの担体粒子を乾燥させることができる（例えば約３０℃〜約９５℃、好ましくは約６０℃〜約７０℃、大気圧または減圧下、例えば約１パスカル〜約９０，０００パスカルで）。乾燥した後、次いで粒子を焼成して（高温、例えば４００℃〜約７００℃、好ましくは約５００℃〜約６００℃、より好ましくは約５４０℃〜約５６０℃、さらにより好ましくは約５５０℃〜約５６０℃、または約５５０℃；周囲雰囲気中、または窒素もしくはアルゴンなどの不活性雰囲気下、大気圧または減圧下、例えば約１パスカル〜約９０，０００パスカルで）、複合ミクロ／ナノ粒子を得ることができる。この複合ミクロ／ナノ粒子はナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ粒子またはＮＮｍ（商標）粒子とも称される。焼成ステップ前に乾燥ステップを実施して水を除去することができ、次いで、より高い焼成温度で加熱することができる。これは、ミクロンサイズの担体の細孔中に残留する含浸ナノ粒子を破壊するであろう水の沸騰を回避する。
【０１１０】
還元反応用の触媒は、酸化反応用の触媒を作製する手順と同様の手順を用いて作製することができる。ナノ・オン・ナノ材料、ナノサイズＲｈを担持するナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウム（ｎａｎｏ−ｓｉｚｅｄ  Ｒｈ  ｏｎ  ｎａｎｏ−ｓｉｚｅｄ  ｃｅｒｉｕｍ  ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）は、上記方法を用いて得ることができ、調製することができる。いくつかの場合、ナノサイズのＲｈのサイズは約１ｎｍであり、ナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウムのサイズは約１０ｎｍである。いくつかの場合、ナノサイズのＲｈのサイズはおおよそ１ｎｍもしくはそれ未満であり、ナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウムのサイズはおおよそ１０ｎｍもしくはそれ未満である。いくつかの場合、ナノサイズのＲｈ：ナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウムの重量比は約５％：９５％である。いくつかの場合、ナノサイズのＲｈの重量百分率は、ナノサイズＲｈを担持するナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウムの約５％〜約２０％である。 
【０１１１】
次に、焼成を実施することができる。上記ステップからの乾燥粉末、すなわちナノ材料を担持するミクロンサイズ材料（ｔｈｅ  ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｍｉｃｒｏｎ−ｓｉｚｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を、周囲空気条件下、５５０℃で２時間ベーキングすることができる。焼成の間に、界面活性剤は蒸発し、ナノ材料はミクロン材料の表面上またはミクロン材料の細孔の表面上に付着させられるかまたは固定される。この段階で、製造された材料（触媒活性材料）は、ナノ・オン・ナノ（ナノサイズＲｈを担持するナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウム）およびナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウムが表面上にランダムに分布している、ミクロン粒子ベースの材料（ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウム）を含有する。
【０１１２】
還元性ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子の全質量に対して、約０．１重量％〜１．０重量％ロジウム、または別の実施形態では約０．２重量％〜０．５重量％、または別の実施形態では約０．３重量％を含有することができる。次いで、ＮＮｍ（商標）粒子を、基材をコーティングするための処方物に使用することができる。このコーティングされた基材を、触媒コンバーターで使用することができる。 
【０１１３】
ＮＮｍ（商標）材料の製造およびＮＮｍ（商標）材料の製造に適切なequipmentの例は、以下の共同所有特許および特許出願に記載されている。これらの開示は、その全体が参考として本明細書に援用される。米国特許出願公開第２００５／０２３３３８０号、同第２００６／００９６３９３号、米国特許出願第１２／１５１，８１０号、同第１２／１５２，０８４号、同第１２／１５１，８０９号、米国特許第７，９０５，９４２号、米国特許出願第１２／１５２，１１１号、米国特許出願公開第２００８／０２８０７５６号、同第２００８／０２７７２７０号、米国特許出願第１２／００１，６４３号、同第１２／４７４，０８１号、同第１２／００１，６０２号、同第１２／００１，６４４号、同第１２／９６２，５１８号、同第１２／９６２，４７３号、同第１２／９６２，４９０号、同第１２／９６９，２６４号、同第１２／９６２，５０８号、同第１２／９６５，７４５号、同第１２／９６９，５０３号および同第１３／０３３，５１４号、ＷＯ２０１１／０８１８３４（ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／５９７６３）およびＵＳ２０１１／０１４３９１５（米国特許出願第１２／９６２，４７３号）、米国特許出願公開第２００８／０２７７２６７号、米国特許第８，６６３，５７１号、米国特許出願第１４／２０７，０８７号および国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０２４９３３号。
【０１１４】
白金族金属の移行が阻止されているＮＮｍ（商標）粒子
複合ナノ粒子が還元条件下で製造される、複合ナノ粒子を担持する酸化アルミニウムミクロンサイズの担体粒子を含む酸化性ＮＮｍ（商標）粒子は、触媒コンバーター用途で使用するのに特に有利である。触媒ナノ粒子の白金族金属は、ミクロンサイズの担体粒子のＡｌ２Ｏ３表面に対してより、支持体ナノ粒子の部分的に還元されたＡｌ２Ｏ（３−ｘ）表面に対して、より大きい親和性を有する。したがって、高温で、隣接Ａｌ２Ｏ（３−ｘ）支持体ナノ粒子に結合した隣接ＰＧＭナノ粒子が、Ａｌ２Ｏ３ミクロンサイズの担体粒子表面上で移行し、凝集してより大きな触媒の塊となる可能性はより低い。触媒のより大きい凝集体ほどより小さい表面積を有し、触媒としての有効性がより低くなるので、移行および凝集の阻止はＮＮｍ（商標）粒子に顕著な利点を提供する。対照的に、専ら湿式化学沈澱法によってアルミナ支持体上に堆積させたパラジウムおよび白金粒子は、より高い移動性および移行を示し、触媒の凝集体を形成し、経時的な触媒効率の低下（すなわち、触媒エイジング）をもたらす。ＮＮｍ（商標）粒子のミクロンサイズの粒子に、湿式化学法を介してＰＧＭが含浸される場合、ナノ・オン・ナノ粒子はＰＧＭも含有するので、専ら湿式化学法を使用して調製されたような触媒と比較してより少ない量のＰＧＭをミクロンサイズの粒子に含浸させることができる。より少ない量の湿式化学により含浸させたＰＧＭは、凝集するＰＧＭが少ないので、粒子が長期にわたって高温に曝された場合にこれらの湿式化学により含浸させた触媒粒子の全体的な凝集を低減させることができる。動態の観点から見れば、粒子の衝突（および凝集）速度は、移動性粒子の有効濃度が低下すると、遅くなる。
【０１１５】
酸化バリウム粒子
酸化バリウムナノ粒子および酸化バリウムミクロン粒子は、酸化性および還元性ナノ・オン・ナノ粒子に関して上で記載された、プラズマをベースとした方法で製造することができる。酸化バリウム供給材料は、プラズマ銃中に供給されてよく、プラズマ銃において材料が蒸発する。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、酸化バリウムナノ粒子は、おおよそ２０ｎｍもしくはそれ未満またはおおよそ１５ｎｍもしくはそれ未満、あるいはおおよそ１０ｎｍ〜おおよそ２０ｎｍ、すなわち、おおよそ１５ｎｍ＋／−５ｎｍ、またはおおよそ１０ｎｍ〜おおよそ１５ｎｍ、すなわち、おおよそ１２．５ｎｍ＋／−２．５ｎｍの平均直径を有する。いくつかの実施形態では、酸化バリウムナノ粒子は、おおよそ２０ｎｍもしくはそれ未満またはおおよそ１５ｎｍもしくはそれ未満、あるいはおおよそ１０ｎｍ〜おおよそ２０ｎｍ、すなわち、おおよそ１５ｎｍ＋／−５ｎｍ、またはおおよそ１０ｎｍ〜おおよそ１５ｎｍ、すなわち、おおよそ１２．５ｎｍ＋／−２．５ｎｍの直径を有する。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、酸化バリウムミクロン粒子は、おおよそ１０μｍもしくはそれ未満、おおよそ８μｍもしくはそれ未満、おおよそ５μｍもしくはそれ未満、おおよそ２μｍもしくはそれ未満、おおよそ１．５μｍもしくはそれ未満、おおよそ１μｍもしくはそれ未満またはおおよそ０．５μｍもしくはそれ未満の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、酸化バリウムミクロン粒子は、おおよそ６μｍ〜おおよそ１０μｍ、すなわち、おおよそ８μｍ＋／−２μｍまたはおおよそ７μｍ〜おおよそ９μｍ、すなわち、おおよそ８μｍ＋／−１μｍの平均直径を有する。いくつかの実施形態では、酸化バリウムミクロン粒子は、おおよそ０．５μｍ〜おおよそ２μｍ、すなわち、おおよそ１．２５μｍ＋／−０．７５μｍまたはおおよそ１．０μｍ〜おおよそ１．５μｍ、すなわち、おおよそ１．２５μｍ＋／−０．２５μｍの平均直径を有する。
【０１１８】
酸化バリウムナノ粒子を、ミクロンサイズのアルミナ支持体中に含浸させることができる。これらの支持体に含浸させるための手順は、酸化性複合ナノ粒子をミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３支持体中に含浸させることに関して上記プロセスと同様であってよい。好ましくは、酸化バリウムナノ粒子は、酸化性ナノ粒子に関連して記載したように、酸化バリウムナノ粒子の分散液を多孔質のミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３に塗布することによって調製される。多孔質のミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３粉末は、わずかなパーセンテージのランタン（約２％〜約４％のＬａ）で安定化され得る。使用するのに適した一つの市販のアルミナ粉末はＭＩ−３８６である。
【０１１９】
ナノサイズのＢａＯ−アルミナの比の例示的な範囲は、重量百分率で表すと、１〜２０％のＢａＯに対し８０％〜９９％の酸化アルミニウムミクロン支持体；２〜１５％のＢａＯに対し８５％〜９８％の酸化アルミニウムミクロン支持体；５％〜１２％のＢａＯに対し８８％〜９５％の酸化アルミニウムミクロン支持体；および約１０％のＢａＯに対し約９０％の酸化アルミニウムミクロン支持体を含む。一実施形態では、ナノＢａＯ含浸酸化アルミニウムは、重量で１０％または約１０％のナノＢａＯ、および重量で９０％または約９０％の酸化アルミニウムを含む。
【０１２０】
酸化バリウムミクロン粒子は、それらを、望ましいときに望ましい量で他の固体構成要素と一緒に、ウォッシュコートに単に添加することによって使用される。
【０１２１】
基材
当初の基材は、好ましくは、熱衝撃に対する耐性を含む良好な熱安定性を示す触媒コンバーター基材であって、この触媒コンバーター基材に、記載されるウォッシュコートが安定した手法で付けられ得るものである。適切な基材には、これらに限定されないが、菫青石または他のセラミック材料から形成された基材および金属から形成された基材が含まれる。基材は、無数のチャネルを提供し大きな表面積をもたらす、格子配列構造物またはコイル状の箔構造物を含むことができる。触媒コンバーターにおいて、その塗布されたウォッシュコートを有するコーティング基材の大きな表面積は、触媒コンバーターを通過する排ガスの効果的な処理を提供する。
【０１２２】
活性ウォッシュコート層のいずれかを塗布する前に、コーナーフィル層、緩衝層または接着層、例えば薄厚ベーマイト層は基材に塗布されてよいが、必要とされない。三元ウォッシュコートを用いたガソリンエンジン用に使用される菫青石基材は一般に、１平方インチ当たり約９００個のチャネル（ｃｐｓｉ）を有し、その肉厚は２．５ミルである。
【０１２３】
ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ粒子を含むウォッシュコート
支持体粒子に結合した触媒活性粒子は、触媒コンバーターの基材にウォッシュコートの一部として塗布され得る。触媒活性粒子は、排気中の異なるガスに対して反応性である。例えば、白金またはパラジウムナノ粒子を含有する触媒活性粒子は炭化水素ガスおよび一酸化炭素に対して酸化性であり、ロジウムを含む触媒活性粒子は酸化窒素に対して還元性である。
【０１２４】
ウォッシュコートは、酸化性ナノ粒子もしくは還元性ナノ粒子、または酸化性ナノ粒子と還元性ナノ粒子の両方を含有することができる。酸化性ナノ粒子を担持するミクロン支持体（ｏｘｉｄａｔｉｖｅ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｏｎ  ｍｉｃｒｏｎ  ｓｕｐｐｏｒｔｓ）または還元性ナノ粒子を担持するミクロン支持体（ｒｅｄｕｃｔｉｖｅ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｏｎ  ｍｉｃｒｏｎ  ｓｕｐｐｏｒｔｓ）を含有するウォッシュコートを使用して、複合ナノ粒子を担持する酸化性触媒活性粒子、および複合ナノ粒子を担持する還元性触媒活性粒子が基材上の別個のウォッシュコート層中に存在するように、基材をコーティングすることができる。代替の実施形態では、酸化性ナノ粒子を担持するミクロン支持体および還元性ナノ粒子を担持するミクロン支持体を含有するウォッシュコートを使用して、複合ナノ粒子を担持する酸化性触媒活性粒子、および複合ナノ粒子を担持する還元性触媒活性粒子が基材上の同じ層中に存在するように、基材をコーティングすることができる。
【０１２５】
ウォッシュコート層は、排気に対して活性がより小さいかまたは不活性である材料を含むことができる。そうした材料は、反応性触媒用の支持体として、または貴金属用の表面積を提供するために組み込まれ得る。いくつかの実施形態では、触媒含有ウォッシュコート組成物は「スペーサー」または「フィラー」粒子をさらに含み、ここで、このスペーサー粒子は、例えばセラミックであっても、金属酸化物であっても、金属粒子であってもよい。いくつかの実施形態では、スペーサー粒子はアルミナであってもベーマイトであってもよい。
【０１２６】
特定の実施形態では、ウォッシュコート層は酸素貯蔵成分を含有することができる。酸素貯蔵成分は酸素貯蔵能力を有し、それによって、触媒は、排ガスが酸素過剰状態（酸化雰囲気）であるときに酸素を蓄積し、排ガスが酸素不足状態（還元雰囲気）であるときに、蓄積された酸素を放出する。酸素貯蔵成分を用いると、酸素不足状態にあっても、一酸化炭素および炭化水素を効率的に酸化してＣＯ２にすることができる。酸化セリウム（ＣｅＯ２、「セリア」とも称される）および酸化セリウムジルコニウム（ＣｅＯ２−ＺｒＯ２）などの材料を、酸素貯蔵成分として使用することができる。いくつかの実施形態では、ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウムが、酸素貯蔵成分としてウォッシュコート中に含まれる。
【０１２７】
ある特定の実施形態では、ウォッシュコート層は、ＮＯｘおよびＳＯｘ化合物と結合する吸収剤を含有することができる。いくつかの実施形態では、アルミナ支持体とともに使用されるナノ酸化バリウム粒子またはミクロンサイズの酸化バリウム粒子は、吸収剤としてウォッシュコート中に含まれる。
【０１２８】
以下の記載において、ウォッシュコート組成物を水性懸濁液で、またはいくつかの場合、乾燥粉末として提供することができるので、ウォッシュコート組成物の成分のパーセンテージは、ウォッシュコート組成物中に存在する固体の量に換算して提供される。触媒層（または触媒含有層）は、触媒含有ウォッシュコート組成物を基材に塗布し、乾燥し、焼成した後の、触媒含有ウォッシュコート組成物を指す。本明細書中で言及される触媒層は、酸化性触媒活性粒子を含む層もしくは還元性触媒活性粒子を含む層または酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子を含むウォッシュコート層を包含する。
【０１２９】
以下の表１は、異なるウォッシュコート層の構成の実施形態を提供する。
【表１】
2017529228.tif 000002
【０１３０】
２層ウォッシュコートの構成−別々の酸化性および還元性ウォッシュコート層
酸化性ウォッシュコート成分
いくつかの実施形態では、２層構成の酸化性ウォッシュコート層（表１の構造１ａ、１ｂ、３ａおよび３ｂ）は、ＢａＯを伴うかまたは伴わないアルミナフィラー粒子（例えば、ＭＩ−３８６）、酸化性ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ（ＮＮｍ（商標））粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、およびベーマイト粒子を含むか、本質的にそれらからなるか、またはそれらからなる。酸化性ウォッシュコート成分および還元性ウォッシュコート成分の組成は、ウォッシュコートが堆積する順番にかかわらず、以下に記載する通りであってよい。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもの（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ）のおおよそ３５重量％〜おおよそ７５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ４５重量％〜おおよそ６５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ５０重量％〜おおよそ６０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約５５重量％を構成する。好ましくは、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子中の触媒活性粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子中に１．５〜２ｗｔ％のローディングのパラジウムである。別の実施形態では、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子中の触媒活性粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子中に１．０〜２ｗｔ％のローディングのパラジウムである。パラジウム、白金および白金ならびにパラジウム／白金混合物を、上記のローディングで使用することもできる。
【０１３２】
還元性ＮＮｍ（商標）支持体粒子に関して記載したミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム粒子を、酸化性ウォッシュコート処方物中のミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム成分に使用することができる。いくつかの実施形態では、ミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ５重量％〜おおよそ２５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１０重量％〜おおよそ２０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１２重量％〜おおよそ１７重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約１５重量％を構成する。
【０１３３】
いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ０．５重量％〜おおよそ１０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１重量％〜おおよそ７重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ２重量％〜おおよそ５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約３重量％を構成する。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１０重量％〜おおよそ４０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ２０重量％〜おおよそ３５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ２５重量％〜おおよそ３０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約２７重量％を構成する。アルミナフィラー粒子は、多孔質ランタン安定化アルミナ、例えばＭＩ−３８６であってよい。いくつかの実施形態では、異なるフィラー粒子を、アルミナ粒子の一部またはすべての代わりに使用することができる。
【０１３５】
酸化性ウォッシュコートでは、アルミナフィラー粒子の０〜１００％が、ナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させたアルミナ、ミクロンサイズのＢａＯ粒子と混合したアルミナ、またはナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させかつミクロンサイズのＢａＯ粒子と混合したアルミナであってよい。いくつかの実施形態では、１ｗｔ％〜１００ｗｔ％、２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％または３０ｗｔ％〜６０ｗｔ％のミクロンサイズのＢａＯを、非ＢａＯ含浸アルミナの代わりに使用することができる。いくつかの実施形態では、正規の（ｒｅｇｕｌａｒ）ＭＩ−３８６とＢａＯ含浸ＭＩ−３８６（ナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させたもの）の５０：５０混合物、またはＭＩ−３８６とミクロンサイズのＢａＯ粒子の５０：５０混合物、またはナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させかつミクロンサイズのＢａＯ粒子と混合したＭＩ−３８６の混合物を、ウォッシュコートのこの成分に使用することができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜３０％のナノＢａＯ含浸アルミナおよび７０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜２０％のナノＢａＯ含浸アルミナおよび８０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、８％〜１６％のナノＢａＯ含浸アルミナおよび８４％〜９２％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。一実施形態では、１２％または約１２％のナノＢａＯ含浸アルミナを、８８％または約８８％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。一実施形態では、１０％または約１０％のナノＢａＯ含浸アルミナを、９０％または約９０％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜３０％のミクロンサイズのＢａＯおよび７０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜２０％のミクロンサイズのＢａＯおよび８０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、８％〜１６％のミクロンサイズのＢａＯおよび８４％〜９２％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。一実施形態では、１２％または約１２％のミクロンサイズのＢａＯを、８８％または約８８％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。一実施形態では、１０％または約１０％のミクロンサイズのＢａＯを、９０％または約９０％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。
【０１３７】
ナノサイズのＢａＯ−アルミナ比、すなわち、アルミナ中に含浸したナノＢａＯの量の範囲は、重量百分率で表すと、１〜２０％のＢａＯに対し８０％〜９９％の酸化アルミニウムミクロン支持体；２〜１５％のＢａＯに対し８５％〜９８％の酸化アルミニウムミクロン支持体；５％〜１２％のＢａＯに対し８８％〜９５％の酸化アルミニウムミクロン支持体；および約１０％のＢａＯに対し約９０％の酸化アルミニウムミクロン支持体を含む。一実施形態では、ナノＢａＯ含浸酸化アルミニウムは、重量で１０％または約１０％のナノＢａＯおよび重量で９０％または約９０％の酸化アルミニウムを含む。
【０１３８】
還元性ウォッシュコート成分
いくつかの実施形態では、２層構成の還元性ウォッシュコート層（表１の構造１ａ、１ｂ、３ａおよび３ｂ）は、ＢａＯを伴うかまたは伴わないアルミナフィラー粒子（例えば、ＭＩ−３８６）、還元性ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ（ＮＮｍ（商標））粒子、およびベーマイト粒子を含むか、本質的にそれらからなるか、またはそれらからなる。
【０１３９】
いくつかの実施形態では、還元性ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ４０重量％〜おおよそ９５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、還元性ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ５０重量％〜おおよそ９５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ６０重量％〜おおよそ９０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ７５重量％〜おおよそ８５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ＮＮｍ（商標）粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約８０重量％を構成する。好ましくは、ＮＮｍ（商標）粒子中の触媒活性粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子中に約０．３ｗｔ％のローディングのロジウムである。上記の他のローディングを用いることもできる。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ０．５重量％〜おおよそ１０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１重量％〜おおよそ７重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ２重量％〜おおよそ５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約３重量％を構成する。
【０１４１】
いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ５重量％〜おおよそ３０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１０重量％〜おおよそ２５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１５重量％〜おおよそ２０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約１７重量％を構成する。アルミナフィラー粒子は、多孔質ランタン安定化アルミナ、例えばＭＩ−３８６であってよい。いくつかの実施形態では、異なるフィラー粒子を、アルミナ粒子の一部またはすべての代わりに使用することができる。
【０１４２】
還元性ウォッシュコートでは、アルミナフィラー粒子の０〜１００％が、ナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させたアルミナ、ミクロンサイズのＢａＯ粒子と混合したアルミナ、またはナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させかつミクロンサイズのＢａＯ粒子と混合したアルミナであってよい。いくつかの実施形態では、１ｗｔ％〜１００ｗｔ％、２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％または３０ｗｔ％〜６０ｗｔ％のミクロンサイズのＢａＯを、非ＢａＯ含浸アルミナの代わりに使用することができる。いくつかの実施形態では、正規のＭＩ−３８６とＢａＯ含浸ＭＩ−３８６（ナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させたもの）の５０：５０混合物、またはＭＩ−３８６とミクロンサイズのＢａＯ粒子の５０：５０混合物、またはナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させかつミクロンサイズのＢａＯ粒子と混合したＭＩ−３８６の混合物を、ウォッシュコートのこの成分に使用することができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜３０％のナノＢａＯ含浸アルミナおよび７０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜２０％のナノＢａＯ含浸アルミナおよび８０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、８％〜１６％のナノＢａＯ含浸アルミナおよび８４％〜９２％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。一実施形態では、１２％または約１２％のナノＢａＯ含浸アルミナを、８８％または約８８％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。一実施形態では、１０％または約１０％のナノＢａＯ含浸アルミナを、９０％または約９０％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。
【０１４３】
いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜３０％のミクロンサイズのＢａＯおよび７０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜２０％のミクロンサイズのＢａＯおよび８０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、８％〜１６％のミクロンサイズのＢａＯおよび８４％〜９２％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。一実施形態では、１２％または約１２％のミクロンサイズのＢａＯを、８８％または約８８％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。一実施形態では、１０％または約１０％のミクロンサイズのＢａＯを、９０％または約９０％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。
【０１４４】
ナノサイズのＢａＯ−アルミナ比、すなわち、アルミナ中に含浸したナノＢａＯの量の範囲は、重量百分率で表すと、１〜２０％のＢａＯに対し８０％〜９９％の酸化アルミニウムミクロン支持体；２〜１５％のＢａＯに対し８５％〜９８％の酸化アルミニウムミクロン支持体；５％〜１２％のＢａＯに対し８８％〜９５％の酸化アルミニウムミクロン支持体；および約１０％のＢａＯに対し約９０％の酸化アルミニウムミクロン支持体を含む。一実施形態では、ナノＢａＯ含浸酸化アルミニウムは、重量で１０％または約１０％のナノＢａＯおよび重量で９０％または約９０％の酸化アルミニウムを含む。
【０１４５】
１層ウォッシュコート構成：一緒になったウォッシュコート成分
いくつかの実施形態では、１層構成で一緒になったウォッシュコート層（表１の構成２および４）は、ＢａＯを伴うかまたは伴わないアルミナフィラー粒子（例えば、ＭＩ−３８６）、酸化性ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ（ＮＮｍ（商標））粒子、還元性ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ（ＮＮｍ（商標））粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、およびベーマイト粒子を含むか、本質的にそれらからなるか、またはそれらからなる。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ２５重量％〜おおよそ７５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ３５重量％〜おおよそ５５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ４０重量％〜おおよそ５０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約４５重量％を構成する。好ましくは、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子中の触媒活性粒子は、ＮＮｍ（商標）粒子中に１．３〜２．０ｗｔ％のローディングのパラジウムである。パラジウム、白金および白金ならびにパラジウム／白金混合物を、上記のローディングで使用することもできる。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、還元性ＮＮｍ（商標）粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ５重量％〜おおよそ５０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、還元性ＮＮｍ（商標）粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１０重量％〜おおよそ４０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、還元性ＮＮｍ（商標）粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ２０重量％〜おおよそ３０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、還元性ＮＮｍ（商標）粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約２５重量％を構成する。好ましくは、還元性ＮＮｍ（商標）粒子中の触媒活性粒子は、還元性ＮＮｍ（商標）粒子中に０．３ｗｔ％のローディングのロジウムである。上記の他のローディングを用いることもできる。
【０１４８】
還元性ＮＮｍ（商標）支持体粒子に関して記載したミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム粒子を、一緒になったウォッシュコート処方物中のミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム成分に使用することができる。いくつかの実施形態では、ミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１重量％〜おおよそ４０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ５重量％〜おおよそ３０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１０重量％〜おおよそ２０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ミクロンサイズの多孔質酸化セリウムジルコニウム粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約１５重量％を構成する。
【０１４９】
いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ０．５重量％〜おおよそ１０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１重量％〜おおよそ７重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ２重量％〜おおよそ５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、ベーマイト粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約３重量％を構成する。
【０１５０】
いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１重量％〜おおよそ２５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ５重量％〜おおよそ２０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたもののおおよそ１０重量％〜おおよそ１５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、アルミナフィラー粒子は、酸化性ＮＮｍ（商標）粒子、還元性ＮＮｍ（商標）粒子、酸化セリウムジルコニウム粒子、ベーマイト粒子およびアルミナフィラー粒子を組み合わせたものの約１２重量％を構成する。アルミナフィラー粒子は、多孔質ランタン安定化アルミナ、例えばＭＩ−３８６であってよい。いくつかの実施形態では、異なるフィラー粒子を、アルミナ粒子の一部またはすべての代わりに使用することができる。
【０１５１】
組合せウォッシュコートにおいて、アルミナフィラー粒子の０〜１００％が、ナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させたアルミナであっても、ミクロンサイズのＢａＯ粒子と混合したアルミナであっても、ナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させかつミクロンサイズのＢａＯ粒子と混合したアルミナであってもよい。いくつかの実施形態では、１ｗｔ％〜１００ｗｔ％、２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％または３０ｗｔ％〜６０ｗｔ％のミクロンサイズのＢａＯを、非ＢａＯ含浸アルミナの代わりに使用することができる。いくつかの実施形態では、正規のＭＩ−３８６とＢａＯ含浸ＭＩ−３８６（ナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させたもの）の５０：５０混合物、またはＭＩ−３８６とミクロンサイズのＢａＯ粒子の５０：５０混合物、またはナノサイズのＢａＯ粒子を含浸させかつミクロンサイズのＢａＯ粒子と混合したＭＩ−３８６の混合物を、ウォッシュコートのこの成分に使用することができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜３０％のナノＢａＯ含浸アルミナおよび７０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜２０％のナノＢａＯ含浸アルミナおよび８０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、８％〜１６％のナノＢａＯ含浸アルミナおよび８４％〜９２％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。一実施形態では、１２％または約１２％のナノＢａＯ含浸アルミナを、８８％または約８８％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。一実施形態では、１０％または約１０％のナノＢａＯ含浸アルミナを、９０％または約９０％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。
【０１５２】
いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜３０％のミクロンサイズのＢａＯおよび７０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、５％〜２０％のミクロンサイズのＢａＯおよび８０％〜９５％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。いくつかの実施形態では、アルミナは、８％〜１６％のミクロンサイズのＢａＯおよび８４％〜９２％の非ＢａＯ含浸アルミナを含むことができる。一実施形態では、１２％または約１２％のミクロンサイズのＢａＯを、８８％または約８８％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。一実施形態では、１０％または約１０％のミクロンサイズのＢａＯを、９０％または約９０％の、ＢａＯを含浸させていないアルミナと混合する。
【０１５３】
ナノサイズのＢａＯ−アルミナ比、すなわち、アルミナ中に含浸したナノＢａＯの量の範囲は、重量百分率で表すと、１〜２０％のＢａＯに対し８０％〜９９％の酸化アルミニウムミクロン支持体；２〜１５％のＢａＯに対し８５％〜９８％の酸化アルミニウムミクロン支持体；５％〜１２％のＢａＯに対し８８％〜９５％の酸化アルミニウムミクロン支持体；および約１０％のＢａＯに対し約９０％の酸化アルミニウムミクロン支持体を含む。一実施形態では、ナノＢａＯ含浸酸化アルミニウムは、重量で１０％または約１０％のナノＢａＯおよび重量で９０％または約９０％の酸化アルミニウムを含む。
【０１５４】
いくつかの実施形態では、触媒含有ウォッシュコート組成物での基材のコーティングの前に、触媒含有ウォッシュコート組成物を水および酢酸などの酸と混合し、それによって触媒含有ウォッシュコート組成物、水および酸の水性混合物を形成する。次いで、触媒含有ウォッシュコート組成物、水および酸のこの水性混合物をその基材に塗布する（ここで、該基材は、それに他のウォッシュコート層がすでに塗布されていてもよいか、またはすでに塗布されていなくてもよい）。いくつかの実施形態では、この水性混合物が基材に塗布される前に、この水性混合物のｐＨを約２〜約７のｐＨレベルに調節する。いくつかの実施形態では、この水性混合物が基材に塗布される前に、この水性混合物のｐＨを約４のｐＨレベルに調節する。いくつかの実施形態では、セルロース溶液、トウモロコシデンプンまたは同様の増粘剤と混合することによって、水性ウォッシュコートの粘度を調節する。いくつかの実施形態では、粘度を約３００ｃＰ〜約１２００ｃＰの値に調節する。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、酸化触媒、パラジウムまたは白金を含有するウォッシュコート組成物は、おおよそ５０ｇ／ｌ〜おおよそ３００ｇ／ｌ、例えばおおよそ１５０ｇ／ｌ〜おおよそ２５０ｇ／ｌ、おおよそ１７５ｇ／ｌ〜おおよそ２２５ｇ／ｌもしくはおおよそ１８５ｇ／ｌ〜おおよそ２１０ｇ／ｌまたは約２００ｇ／ｌの濃さのパラジウムまたは白金を含む。
【０１５６】
いくつかの実施形態では、還元触媒、ロジウムを含有するウォッシュコート組成物は、１０ｇ／ｌ〜おおよそ１５０ｇ／ｌ、例えばおおよそ５０ｇ／ｌ〜おおよそ１２０ｇ／ｌ、おおよそ６０ｇ／ｌ〜おおよそ１００ｇ／ｌもしくはおおよそ７０ｇ／ｌ〜おおよそ９０ｇ／ｌまたは約８０ｇ／ｌの濃さのロジウムを含む。
【０１５７】
酸化反応用の触媒を含有するウォッシュコートの調製のための手順
酸化性ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロの触媒活性材料（例えばナノＰｄまたはナノＰｔ・オン・ナノ・オン・ミクロ）を、Ｌａで安定化したミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３、ベーマイトおよび水と混合してウォッシュコートスラリーを形成することができる。いくつかの場合、この混合物は、約５５重量％の触媒活性材料（貴金属を含まないナノ・オン・ナノおよびナノサイズのＡｌ２Ｏ３）、約２７重量％のミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３、約３重量％のベーマイトおよび１５％のミクロンＣＺを含む。いくつかの場合、ウォッシュコートは４またはおおよそ４のｐＨを有するように調節される。
【０１５８】
還元反応用の触媒を含有するウォッシュコートの調製のための手順
還元性ナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ触媒活性材料（例えば、Ｒｈ）を、ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウム、ベーマイトおよび水と混合してウォッシュコートスラリーを形成することができる。いくつかの場合、この混合物は、８０重量％の触媒活性材料（例えばミクロ−ＣＺ上のナノＣＺ上のナノロジウム）、３重量％のベーマイトおよび１７％のＭＩ３８６  Ａｌ２Ｏ３を含む。いくつかの場合、ウォッシュコートは４またはおおよそ４のｐＨを有するように調節される。
【０１５９】
酸化性ナノ粒子および還元性ナノ粒子の別々の層を有するコーティング基材
酸化性ナノ粒子および還元性ナノ粒子は、同じ層中に存在しても異なる層中に存在してもよい。好ましくは、酸化性ナノ粒子と還元性ナノ粒子の比は２：１〜１００：１、３：１〜７０：１または６：１〜４０：１である。
【０１６０】
異なる層中の酸化触媒および還元触媒
コーティング基材は、酸化性触媒活性ナノ粒子を含有する第１の層ウォッシュコートおよび還元性触媒活性ナノ粒子を含有する第２の層ウォッシュコートを含むことができる。ある特定の実施形態では、酸化性触媒活性ナノ粒子は、還元性触媒活性ナノ粒子と反応しない。
【０１６１】
酸化用の触媒を含有するウォッシュコートおよび還元用の触媒を含有するウォッシュコートを、格子配列構造、例えばハニカム構造のモノリスに塗布することができる。いくつかの場合、ウォッシュコートは、モノリスのチャネル中に層状構造を形成することができる。いくつかの場合、酸化反応用の触媒を含有するウォッシュコートを最初に塗布することができる。いくつかの場合、還元反応用の触媒を含有するウォッシュコートを最初に塗布することができる。モノリス上へのウォッシュコートの塗布は、例えばモノリスをウォッシュコートスラリー中に浸漬することによって遂行することができる。スラリーを乾燥させた後、モノリスをオーブン中、５５０℃で１時間ベーキングすることができる。次に、モノリスを第２のウォッシュコートスラリー中に浸漬することができる。２回目の浸漬のスラリーを乾燥させた後、モノリスをオーブン中、５５０℃で１時間再度ベーキングすることができる。
【０１６２】
当業者は、上記手順によって調製されたウォッシュコートを塗布する典型的な方法または手順を、ディーゼルエンジンおよび／または他の自動車車両用の触媒コンバーターに用いられるなど、様々な分野で用いられ得る触媒コンバーターを作製するために使用することができる。
【０１６３】
同じ層中の酸化および還元触媒
以下は、同じウォッシュコート層中に酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子を含有するコーティング基材を作製するための実験手順である。酸化性および還元性触媒活性材料を、ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウム、ミクロンサイズの酸化アルミニウム、ベーマイトおよび水と混合してウォッシュコートスラリーを形成する。いくつかの実施形態では、ウォッシュコートは約４のｐＨを有するように調節される。
【０１６４】
酸化反応と還元反応の両方のための触媒を含有するウォッシュコートを、単一の系列の手順で、格子配列構造のモノリスに塗布することができる。モノリス上へのウォッシュコートの塗布は、モノリスをウォッシュコートスラリー中に浸漬することによって遂行することができる。スラリーを乾燥させた後、モノリスをオーブン中、５５０℃で１時間ベーキングする。
【０１６５】
当業者は、上記手順によって調製されたウォッシュコートを塗布する典型的な方法または手順を、ディーゼルエンジンおよび／または他の自動車車両用の触媒コンバーターなどの様々な分野で用いられ得る触媒コンバーターを作製するために使用することができる。
【０１６６】
図１は、本開示の実施形態による触媒コンバーター１００の図式的な例示を示す。触媒コンバーター１００を、自動車車両１０２に取り付けることができる。自動車車両１０２はエンジン１０４を備える。エンジンは、化石燃料、ディーゼルまたはガソリンを燃焼させ、エネルギーおよび排ガスを発生させ得る。排ガスまたは排気を、触媒コンバーター１００で処理する。触媒コンバーター１００は格子配列構造物１０６を含有することができる。格子配列構造物を、ウォッシュコートの第１の層１０８およびウォッシュコートの第２の層１５０でコーティングすることができる。ウォッシュコートの第１の層１０８と第２の層１５０の位置は、いくつかの実施形態では第１の層が第２の層の上面上に存在することができるように、代替の実施形態では第２の層が第１の層の上面上に存在することができるように交換可能であってよい。ある特定の実施形態では、第２の層は基材の少なくとも一部を被覆し、第１の層は第２の層の少なくとも一部を被覆する。ある特定の実施形態では、第１の層は基材の少なくとも一部を被覆し、第２の層は第１の層の少なくとも一部を被覆する。
【０１６７】
ウォッシュコート１０８、１５０は異なる化学組成物を含有することができる。ウォッシュコート１０８中に含有される組成物は、排気中に存在する、ウォッシュコート１５０の組成物が反応性を示すガスとは異なるガスと反応性であってよい。いくつかの実施形態では、ウォッシュコート１０８は、活性触媒材料１２０、酸化セリウムジルコニウム１２２、ベーマイト１２６、および／または他の材料を含有する。活性触媒材料１２０は、ミクロンサイズの支持体１１０を含有することができる。ミクロンサイズの支持体１１０には、湿式化学法を介して（図示せず）、酸化性触媒材料などの活性触媒材料を含浸させることもできる。ナノ粒子を、ミクロンサイズの支持体１１０上に固定化して、ナノ材料の塊状化（ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ）または焼結を防止することができる。ナノ材料は、Ｐｄナノ粒子１１６などの酸化触媒、ナノサイズの酸化アルミニウムなどのナノサイズの１１８中の貴金属支持体、および活性触媒材料をカップリングさせていないナノサイズの酸化アルミニウム１１４を含むことができる。図１に示すように、活性触媒材料１２０は貴金属ナノ粒子１１６を担持するナノサイズＡｌ２Ｏ３１１８（例えば、ナノ・オン・ナノすなわちｎ・オン・ｎ材料１３０）を含むことができる。ナノ・オン・ナノ材料１３０は、ミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３１１２の表面上にランダムに分布している。
【０１６８】
いくつかの実施形態では、ウォッシュコート１５０は、活性触媒材料１５２、ミクロンサイズの酸化アルミニウム１５４、ベーマイト１５６および／または他の材料を含有する。活性触媒材料１５２は、ミクロンサイズの支持体１６０を含有することができる。ミクロンサイズの支持体１６０には、湿式化学法を介して（図示せず）、還元性触媒材料などの活性触媒材料を含浸させることもできる。ナノ材料を、ミクロンサイズの支持体１６０上に固定化して、ナノ材料の塊状化または焼結を防止することができる。ナノ材料は、ナノサイズのＲｈナノ粒子１６２などの還元触媒、ナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウムなどのナノサイズの貴金属支持体１６４、および活性触媒材料を含有しないナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウム１６６を含むことができる。
【０１６９】
図２は、本開示の実施形態による三元触媒系の調製方法５００を例示する流れ図である。三元触媒系は、基材上の別個のウォッシュコート層中に、酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子の両方を含む。
【０１７０】
三元触媒系の調製方法５００はステップ５０２から出発することができる。ステップ５０４で、酸化反応用触媒を調製する。ステップ５０６で、酸化反応用触媒を含有する第１のウォッシュコートを調製する。ステップ５０８で、還元反応用触媒を調製する。ステップ５１０で、還元反応用触媒を含有する第２のウォッシュコートを調製する。ステップ５１２で、第１のウォッシュコートまたは第２のウォッシュコートを基材上に塗布する。ステップ５１４で、基材を乾燥させる。ステップ５１６で、ウォッシュコートで被覆した基材をオーブン中でベーキングして、酸化物−酸化物結合の形成を可能にし、固定化されたナノ粒子を生じさせる。ステップ５２０で、他方のウォッシュコートを基材上に塗布する。ステップ５２２で、基材を乾燥させる。ステップ５２４で、別々の層中に含有される、ウォッシュコートで被覆した基材の酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子をオーブン中でベーキングして、酸化物−酸化物結合の形成を可能にする。方法５００はステップ５２６で終了する。ベーキングプロセスの間に形成された酸化物−酸化物結合は、ナノ粒子をしっかりと保持し、それによって、酸化性ナノ粒子および／または還元性ナノ粒子が高温で移動して互いに衝突し反応する機会が回避される。
【０１７１】
同じ層中に酸化性ナノ粒子および還元性ナノ粒子を有するコーティング基材
ある特定の実施形態では、コーティング基材は、酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子の両方を含有するウォッシュコート層を含む。ある特定の実施形態では、酸化性触媒活性ナノ粒子は、同じ層中に存在するにもかかわらず、還元性触媒活性ナノ粒子と反応またはカップリングしない。
【０１７２】
図３は、いくつかの実施形態による触媒コンバーター１００の図式的な例示を示す。触媒コンバーター１００を、自動車車両１０２に取り付けることができる。自動車車両１０２はエンジン１０４を備える。エンジンは、化石燃料、ディーゼルまたはガソリンを燃焼させ、エネルギーおよび排ガスを発生させ得る。排ガスまたは排気を、触媒コンバーター１００で処理する。触媒コンバーター１００は格子配列構造物１０６を含むことができる。格子配列構造物を、酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子の両方を含有するウォッシュコート１０８の層でコーティングすることができる。
【０１７３】
ウォッシュコート１０８は異なる化学組成物を含有することができる。ウォッシュコート１０８中に含有される異なる組成物は、排気中に存在する異なるガスと反応性であってよい。いくつかの実施形態では、ウォッシュコート１０８は、酸化性組成物１１０および還元性組成物１１２を含有する。いくつかの実施形態では、ウォッシュコート１０８は、ベーマイト１１４、ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウム１１６およびミクロンサイズの酸化アルミニウム１２０も含有する。
【０１７４】
活性触媒材料１１０は、ミクロンサイズの酸化アルミニウムなどのミクロンサイズの支持体１２２を含有することができる。ミクロンサイズの支持体１２２には、湿式化学法を介して（図示せず）、酸化性触媒材料などの活性触媒材料を含浸させることもできる。ナノ材料を、ミクロンサイズの支持体１２２上に固定化して、ナノ材料の塊状化または焼結を防止することができる。ナノ材料は、Ｐｄナノ粒子１２４などの貴金属、ナノサイズの酸化アルミニウムなどのナノサイズの１２６中の貴金属支持体および活性触媒材料を含有しないナノサイズの酸化アルミニウム１２８を含むことができる。図３に示すように、貴金属ナノ粒子１２４を担持するナノサイズＡｌ２Ｏ３  １２６（ナノ・オン・ナノ材料１３０）を、ナノサイズのＡｌ２Ｏ３  １２８と混合し、ミクロンサイズのＡｌ２Ｏ３  １２２の表面上にランダムに分布させて活性触媒材料１１０を形成することができる。ナノサイズのＡｌ２Ｏ３  １２８は、表面上に活性触媒材料を有さない酸化アルミニウムナノ粒子であってよい。
【０１７５】
活性触媒材料１１２は、ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウムなどのミクロンサイズの支持体１３２を含有することができる。ミクロンサイズの支持体１３２には、湿式化学法を介して（図示せず）、還元性触媒材料などの活性触媒材料を含浸させることもできる。ナノ材料をミクロンサイズの支持体１３２上に固定化して、ナノ材料の塊状化または焼結を防止することができる。ナノ材料は、還元触媒である能力を有する貴金属、例えばＲｈナノ粒子１３４、ナノサイズの１３６中の貴金属支持体、例えばナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウム、および表面上で活性触媒材料を含有しないナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウム１３８を含むことができる。図３に示すように、貴金属ナノ粒子１３４を担持するナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウム１３６（ナノ・オン・ナノ材料）を、ナノサイズの酸化セリウムもしくは酸化セリウムジルコニウム１３８と混合し、ミクロンサイズの酸化セリウムジルコニウム１３２の表面上にランダムに分布させて活性触媒材料１１２を形成することができる。
【０１７６】
図４は、いくつかの実施形態による三元触媒系の調製方法２００を例示する流れ図である。従来の方法と比べて、方法２００では、同じ層中に含有されている酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子を有する三元触媒系を、「１段浸漬（ｏｎｅ−ｄｉｐ）」法を用いて調製する。この１段浸漬法は、浸漬手順を一度実行することによって、酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子の両方を含有する混合物を基材上に塗布するのに使用され得る。
【０１７７】
三元触媒系の調製方法２００はステップ２０２で出発することができる。ステップ２０４で、酸化性触媒活性粒子を調製する。ステップ２０６で、還元性触媒活性粒子を調製する。ステップ２０８で、酸化性触媒活性粒子と還元性触媒活性粒子を混合して三元触媒材料を形成する。ステップ２１０で、水を触媒材料に加えて、ウォッシュコートスラリーを形成する。ステップ２１２で、基材をスラリー中に浸漬し、三元触媒材料がその基材上に留まることを可能にする。当業者は、ウォッシュコートスラリーを基材上に塗布するのに、任意の方法を使用できることを理解する。例えば、ウォッシュコートを噴霧して、それが基材上に留まるようにすることができる。ステップ２１４で、ウォッシュコートで被覆した基材を乾燥させる。ステップ２１６で、基材をオーブン中でベーキングする。ステップ２１８で、基材を触媒コンバーターに取り付ける。ステップ２２０で、同じ層中に含有されている酸化性触媒活性粒子および還元性触媒活性粒子を有する三元触媒コンバーターを形成する。方法２００はステップ２２２で終了することができる。ベーキングプロセスの間に形成された酸化物−酸化物結合は、ナノ粒子をしっかりと保持し、それによって、酸化性ナノ粒子および／または還元性ナノ粒子が高温で移動して互いに衝突し反応する機会が回避される。  
【０１７８】
排気システム、車両および排出性能
三元転換（ＴＷＣ）触媒は、自動車、トラックおよび他のガソリン燃料エンジンなどの内燃エンジンからの排ガス流の処理を含む多くの分野において有用である。未燃焼の炭化水素、一酸化炭素および酸化窒素汚染物質に対する排出基準は、様々な政府によって設定されており、中古車両も新規車両もこれを満たさなければならない。そうした基準を満たすために、ＴＷＣ触媒を含有する触媒コンバーターを、内燃エンジンの排ガスラインに配置させる。そうした触媒は、未燃焼の炭化水素および一酸化炭素の排ガス流中の酸素による酸化、ならびに酸化窒素の窒素への還元を促進する。
【０１７９】
いくつかの実施形態では、本明細書で開示するようなコーティング基材を、内燃エンジンの排気システム中など、内燃エンジンからの排ガスを受け入れるように構成された位置で、触媒コンバーター内に収容する。触媒コンバーターは、ガソリンエンジンからの排気を用いて使用することができる。触媒コンバーターは、ガソリンエンジンを備えた車両に取り付けることができる。
【０１８０】
コーティング基材を、図１および図３に示すものなどのハウジング中に配置し、次いで、これをガソリン内燃機関の排気システム（排気処理システムとも称される）中に配置することができる。内燃エンジンの排気システムは、エンジンからの排ガスを、一般に排気マニホールド中へ受け入れ、その排ガスを排気処理システムへ送り出す。排気システムは、酸素センサー、ＨＥＧＯ（加熱排ガス酸素）センサー、ＵＥＧＯ（ユニバーサル排ガス酸素）センサー、他のガス用のセンサーおよび温度センサーなどの他の構成部品を備えることもできる。排気システムはまた、環境へ放出される排出物を管理するように、排気処理システムに達する排ガスの成分を最適化するために、車両における様々なパラメーター（燃料流量、燃料／空気比、燃料注入、エンジンタイミング、バルブタイミング等）を調節できるコントローラー、例えばエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、マイクロプロセッサーまたはエンジン管理用コンピューターを備えることもできる。
【０１８１】
ガソリンエンジンからの排ガスなどの排ガスを「処理すること（ｔｒｅａｔｉｎｇ）」は、排ガスを、環境へ放出する前に、排気システム（排気処理システム）に通過させることを指す
【０１８２】
触媒コンバーター中で使用する場合、本明細書で開示するナノ・オン・ナノ・オン・ミクロ粒子を含むウォッシュコート処方物でコーティングされた基材は、他の触媒コンバーターを凌ぐ大幅な改善を提供する。コーティング基材は炭化水素、一酸化炭素および酸化窒素の転換において、同じかまたはより少ないＰＧＭのローディングで、専ら湿式化学技術を用いた現在市販されているコーティング基材に匹敵するかまたはそれより良好な性能を示すことができる。
【０１８３】
いくつかの実施形態では、本明細書で開示するコーティング基材を使用した触媒コンバーターおよび排気処理システムは、３４００ｍｇ／マイルもしくはそれ未満のＣＯ排出量および４００ｍｇ／マイルもしくはそれ未満のＮＯｘ排出量；３４００ｍｇ／マイルもしくはそれ未満のＣＯ排出量および２００ｍｇ／マイルもしくはそれ未満のＮＯｘ排出量；または１７００ｍｇ／マイルもしくはそれ未満のＣＯ排出量および２００ｍｇ／マイルもしくはそれ未満のＮＯｘ排出量という排出量を示す。触媒コンバーター基材として使用される開示されるコーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る排出システムにおいて使用することができる。
【０１８４】
欧州での排出制限は、ＵＲＬ  ｅｕｒｏｐａ．ｅｕ／ｌｅｇｉｓｌａｔｉｏｎ＿ｓｕｍｍａｒｉｅｓ／ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ／ａｉｒ＿  ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ  ／ｌ２８１８６＿ｅｎ．ｈｔｍにまとめられている。２００９年９月に施行されたＥｕｒｏ５排出基準は、５００ｍｇ／ｋｍのＣＯ排出量、１８０ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ排出量、および２３０ｍｇ／ｋｍのＨＣ（炭化水素）＋ＮＯｘ排出量の制限を規定している。２０１４年９月に実施される予定のＥｕｒｏ６排出基準は、５００ｍｇ／ｋｍのＣＯ排出量、８０ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ排出量および１７０ｍｇ／ｋｍのＨＣ（炭化水素）＋ＮＯｘ排出量の制限を規定している。開示される触媒コンバーター基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る排出システムにおいて使用することができる。
【０１８５】
いくつかの実施形態では、４．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも５℃低い一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、４．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１０℃低い一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、４．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１５℃低い一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０１８６】
いくつかの実施形態では、４．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも５℃低い炭化水素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、４．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１０℃低い炭化水素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、４．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１５℃低い炭化水素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０１８７】
いくつかの実施形態では、４．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも５℃低い酸化窒素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、４．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１０℃低い酸化窒素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、４．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１５℃低い酸化窒素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０１８８】
いくつかの実施形態では、３．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも５℃低い一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、３．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１０℃低い一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、３．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１５℃低い一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０１８９】
いくつかの実施形態では、３．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも５℃低い炭化水素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、３．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１０℃低い炭化水素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、３．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１５℃低い炭化水素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０１９０】
いくつかの実施形態では、３．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも５℃低い酸化窒素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、３．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１０℃低い酸化窒素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、３．０ｇ／ｌもしくはそれ未満のＰＧＭをロードした本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製され、同じかまたは類似したＰＧＭローディングを有する触媒コンバーターより少なくとも１５℃低い酸化窒素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０１９１】
いくつかの実施形態では、コーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターより約３０〜４０％少ない触媒を使用するが、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターの一酸化炭素ライトオフ温度の＋／−２℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、この性能を実証する。
【０１９２】
いくつかの実施形態では、コーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターより約３０〜４０％少ない触媒を使用するが、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターの一酸化炭素ライトオフ温度の＋／−１℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、この性能を実証する。
【０１９３】
いくつかの実施形態では、コーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターより約３０〜４０％少ない触媒を使用するが、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターの炭化水素ライトオフ温度の＋／−２℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、この性能を実証する。
【０１９４】
いくつかの実施形態では、コーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターより約３０〜４０％少ない触媒を使用するが、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターの酸化窒素ライトオフ温度の＋／−１℃以内の炭化水素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、この性能を実証する。
【０１９５】
いくつかの実施形態では、コーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターより約３０〜４０％少ない触媒を使用するが、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、湿式化学法で作製された触媒コンバーターの酸化窒素ライトオフ温度の＋／−２℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、この性能を実証する。
【０１９６】
いくつかの実施形態では、コーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターより約３０〜４０％少ない触媒を使用するが、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターの酸化窒素ライトオフ温度の＋／−４℃以内の一酸化炭素ライトオフ温度を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、この性能を実証する。
【０１９７】
いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、米国ＥＰＡ排出要件（ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）に、同じ基準に適合する専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用しても適合する。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。この排出要件は、中間寿命（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｌｉｆｅ）要件であっても全寿命（ｆｕｌｌ  ｌｉｆｅ）要件であってもよい。この要件は、ＴＬＥＶ要件であっても、ＬＥＶ要件であっても、ＵＬＥＶ要件であってもよい。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０１９８】
いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターはＥＰＡ  ＴＬＥＶ／ＬＥＶ中間寿命要件に適合する。いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターはＥＰＡ  ＴＬＥＶ／ＬＥＶ全寿命要件に適合する。いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターはＥＰＡ  ＵＬＥＶ中間寿命要件に適合する。いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターはＥＰＡ  ＵＬＥＶ全寿命要件に適合する。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０１９９】
いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、ＥＰＡ  ＴＬＥＶ／ＬＥＶ中間寿命要件に、その基準に適合する専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用しても適合する。いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、ＥＰＡ  ＴＬＥＶ／ＬＥＶ全寿命要件に、その基準に適合する専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用しても適合する。いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、ＥＰＡ  ＵＬＥＶ中間寿命要件に、その基準に適合する専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用しても適合する。いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、ＥＰＡ  ＵＬＥＶ全寿命要件に、その基準に適合する専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用しても適合する。いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、ＥＰＡ  ＳＵＬＥＶ中間寿命要件に、その基準に適合する専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用しても適合する。いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、ＥＰＡ  ＳＵＬＥＶ全寿命要件に、その基準に適合する専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用しても適合する。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。いくつかの実施形態では、上記要件は軽量車両（ｌｉｇｈｔ  ｄｕｔｙ  ｖｅｈｉｃｌｅ）に対するものである。いくつかの実施形態では、上記要件は軽量トラックに対するものである。いくつかの実施形態では、上記要件は中型車両（ｍｅｄｉｕｍ  ｄｕｔｙ  ｖｅｈｉｃｌｅ）に対するものである。
【０２００】
いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターはＥｕｒｏ５要件に適合する。いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターはＥｕｒｏ６要件に適合する。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０２０１】
いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、Ｅｕｒｏ５要件に適合する専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用しても、Ｅｕｒｏ５要件に適合する。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０２０２】
いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、Ｅｕｒｏ６要件に適合する専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用しても、Ｅｕｒｏ６要件に適合する。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０２０３】
いくつかの実施形態では、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、４２００ｍｇ／マイルもしくはそれ未満の一酸化炭素排出量を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは３４００ｍｇ／マイルもしくはそれ未満の一酸化炭素排出量を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは２１００ｍｇ／マイルもしくはそれ未満の一酸化炭素排出量を示す。別の実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは１７００ｍｇ／マイルもしくはそれ未満の一酸化炭素排出量を示す。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０２０４】
いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは５００ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満の一酸化炭素排出量を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは３７５ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満の一酸化炭素排出量を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは２５０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満の一酸化炭素排出量を示す。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０２０５】
いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは１８０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ排出量を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは８０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ排出量を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは４０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ排出量を示す。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０２０６】
いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは２３０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは１７０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示す。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは８５ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示す。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０２０７】
いくつかの実施形態では、コーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは、５００ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満の一酸化炭素排出量を示し、その一方で、同じかまたは同様の排出量を示す専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して、少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用する。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは、３７５ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満の一酸化炭素排出量を示し、その一方で、同じかまたは同様の排出量を示す専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して、少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用する。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは、２５０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満の一酸化炭素排出量を示し、その一方で、同じかまたは同様の排出量を示す専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して、少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用する。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０２０８】
いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは、１８０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ排出量を示し、その一方で、同じかまたは同様の排出量を示す専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して、少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用する。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは、８０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ排出量を示し、その一方で、同じかまたは同様の排出量を示す専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して、少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用する。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは、４０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ排出量を示し、その一方で、同じかまたは同様の排出量を示す専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して、少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用する。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０２０９】
いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは、２３０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示し、その一方で、同じかまたは同様の排出量を示す専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して、少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用する。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは、１７０ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示し、その一方で、同じかまたは同様の排出量を示す専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して、少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用する。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製され、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用される触媒コンバーターは、８５ｍｇ／ｋｍもしくはそれ未満のＮＯｘ＋ＨＣ排出量を示し、その一方で、同じかまたは同様の排出量を示す専ら湿式化学法で作製された触媒コンバーターと比較して、少なくとも約３０％少ない、最大で約３０％少ない、少なくとも約４０％少ない、最大で約４０％少ない、少なくとも約５０％少ない、または最大で約５０％少ない白金族金属または白金族金属ローディングを使用する。いくつかの実施形態では、コーティング基材は、これらの基準を満たすかまたは該基準に勝る触媒コンバーターにおいて使用される。いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターは、（本発明のコーティング基材で作製された触媒コンバーターと比較触媒コンバーターの両方について）約５０，０００ｋｍ、約５０，０００マイル、約７５，０００ｋｍ、約７５，０００マイル、約１００，０００ｋｍ、約１００，０００マイル、約１２５，０００ｋｍ、約１２５，０００マイル、約１５０，０００ｋｍまたは約１５０，０００マイル稼働させた後、上記性能基準のいずれも実証する。
【０２１０】
いくつかの実施形態では、上記比較をするために、本発明の基材で作製された触媒コンバーターについての白金族金属の節約（削減）を、１）開示されている用途に対して（例えば、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用するために）専ら湿式化学を用いて作製された市販の触媒コンバーター、または２）指定された性能基準を達成するために最少量の白金族金属を使用した専ら湿式化学で作製された触媒コンバーターと比較する。
【０２１１】
いくつかの実施形態では、上記比較をするために、試験する前に、本発明によるコーティング基材と、市販の触媒コンバーターで使用されている触媒または専ら湿式化学法を用いて調製された触媒の両方をエイジングさせる（同じ量で）。いくつかの実施形態では、本発明によるコーティング基材と、市販の触媒コンバーターで使用されている触媒基材または専ら湿式化学法を用いて調製された触媒基材の両方を、約（または最大で約）５０，０００キロメートル、約（または最大で約）５０，０００マイル、約（または最大で約）７５，０００キロメートル、約（または最大で約）７５，０００マイル、約（または最大で約）１００，０００キロメートル、約（または最大で約）１００，０００マイル、約（または最大で約）１２５，０００キロメートル、約（または最大で約）１２５，０００マイル、約（または最大で約）１５０，０００キロメートルまたは約（または最大で約）１５０，０００マイルまでエイジングさせる。いくつかの実施形態では、上記比較をするために、試験する前に、本発明によるコーティング基材と、市販の触媒コンバーターで使用されている触媒基材または専ら湿式化学法を用いて調製された触媒基材の両方を、人工的にエイジングさせる（同じ量で）。いくつかの実施形態では、それらを、約４００℃、約５００℃、約６００℃、約７００℃、約８００℃、約９００℃、約１０００℃、約１１００℃または約１２００℃で、約（または最大で約）４時間、約（または最大で約）６時間、約（または最大で約）８時間、約（または最大で約）１０時間、約（または最大で約）１２時間、約（または最大で約）１４時間、約（または最大で約）１６時間、約（または最大で約）１８時間、約（または最大で約）２０時間、約（または最大で約）２２時間、約（または最大で約）２４時間または約（または最大で約）５０時間加熱することによって人工的にエイジングさせる。いくつかの実施形態では、それらを、約８００℃で約１６時間加熱することによって人工的にエイジングさせる。好ましい実施形態では、それらを、約９８０℃で約１０時間加熱することによって人工的にエイジングさせる。
【０２１２】
いくつかの実施形態では、上記比較をするために、本発明の基材で作製された触媒コンバーターについての白金族金属の節約（削減）を、１）開示されている用途に対して（例えば、ガソリンエンジンまたはガソリン車両で使用するために）専ら湿式化学を用いて作製された市販の触媒コンバーター、または２）指定された性能基準を達成するために最少量の白金族金属を使用した専ら湿式化学で作製された触媒コンバーターを、指定された性能基準を達成するための最少量のＰＧＭで、本発明によるコーティング基材、および市販の触媒または専ら湿式化学法を用いて作製された触媒で使用される触媒基材を、上記のとおりにエイジングさせた後、比較する。
【０２１３】
いくつかの実施形態では、本発明のコーティング基材を用いた上記触媒コンバーター用に、本発明のコーティング基材を用いた触媒コンバーターを使用する排気処理システム用に、およびこれらの触媒コンバーターおよび排気処理システムを用いた車両用に、上記のＣＯおよび／またはＮＯｘおよび／またはＨＣに対する基準を満たすかまたは該基準に勝るように、上記触媒コンバーターをディーゼル微粒子フィルターと一緒にディーゼル酸化触媒として使用するか、または上記触媒コンバーターを、触媒コンバーターをディーゼル微粒子フィルターおよび選択的触媒還元ユニットと一緒にディーゼル酸化触媒として使用する。
【実施例】
【０２１４】
実験の部
市販の触媒コンバーターに対する触媒コンバーター性能の比較
以下の表に、コーティング基材が本発明の一つの実施形態に従って調製された触媒コンバーター中のコーティング基材の性能を、専ら湿式化学法を用いて調製された基材を有する市販の触媒コンバーターと比較して例示する。コーティング基材を人工的にエイジングさせて試験する。
【表２】
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【０２１５】
表２では、触媒の試験を、本発明の一つの実施形態に従って調製されたコーティング基材を含有する触媒コンバーターを、市販の触媒コンバーターと比較するために実施した。触媒コンバーターは同じＰＧＭローディングを含有した。これらの比はＰＧＭローディングを示しており、パラジウム対ロジウムの比を表している。一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および酸化窒素（ＮＯ）のライトオフ温度（Ｔ５０）を測定し、上に示した。表２の結果に基づいて、本発明に従って調製した実施例２のコーティング基材を含有する触媒コンバーターは、同じＰＧＭのローディングを有する比較例１の市販の触媒コンバーターに比べて、エイジング後のより低いライトオフ温度を含めて、著しく良好な性能を示した。
【表３】
2017529228.tif 000004
【０２１６】
表３では、触媒の試験を、本発明の一つの実施形態に従って調製されたコーティング基材を含有する触媒コンバーターを、市販の触媒コンバーターと比較するために実施した。本発明の一つの実施形態に従って調製されたコーティング基材を含有する触媒コンバーターである実施例４は、比較例３の市販の触媒コンバーターより低いＰＧＭローディングを含有した。これらの比はＰＧＭローディングを示しており、パラジウム対ロジウムの比を表している。一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および酸化窒素（ＮＯ）のライトオフ温度（Ｔ５０）を測定し、上に示した。表３の結果に基づいて、本発明の実施形態に従って調製した実施例４の触媒コンバーターは、ＰＧＭのより高いローディングを有する比較例３の市販の触媒コンバーターと比較して同様の性能を示した。これは、開示された触媒コンバーターは、白金族金属の必要性を低下させることを示している。
【０２１７】
市販の触媒コンバーターに対する本明細書中に記載する触媒コンバーター性能の比較
表４は、本発明に従って調製した触媒（「ＳＤＣ材料触媒」）対専ら湿式化学法を用いて調製された基材を有する市販の触媒コンバーター（「市販ＴＷＣ触媒」または「市販の触媒」）のある特定の特性の比較を示す。コーティング基材を、上述したような手法で、人工的にエイジングさせて試験する。本発明に従って調製した触媒は、一酸化炭素（ＣＯ）（３６℃低い）、炭化水素（ＨＣ）（４０℃低い）、および酸化窒素（ＮＯ）（１１℃低い）について、より低いライトオフ温度（５０％転換温度）を実証した。本発明に従って調製した触媒は、専ら湿式化学法によって調製された触媒コンバーターの約２．２倍の酸素貯蔵能力を示すことも実証した。
【表４】
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【０２１８】
以下の記載を、当業者が本発明物を作製し使用できるように提示し、特許出願およびその要件との関連で提供する。当業者には上記実施形態に対する様々な改変形態が容易に明らかとなり、そして、本明細書の包括的な原理は他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、示した実施形態に限定されることは意図されておらず、本発明には、本明細書に記載される原理および特徴と一致する最も広い範囲が許容されるべきである。最後に、本出願において参照した特許および出版物の開示全体を、これにより、参考として本明細書に援用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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