特許 6472677 排ガス浄化用触媒

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6472677

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】排ガス浄化用触媒

(51)【国際特許分類】

   B01J 35/04 20060101AFI20190207BHJP

   B01J 23/63 20060101ALI20190207BHJP

   F01N 3/022 20060101ALI20190207BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20190207BHJP

   F01N 3/10 20060101ALI20190207BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20190207BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20190207BHJP

【ＦＩ】

   B01J35/04 301L

   B01J35/04 301E

   B01J23/63 AZAB

   F01N3/022 C

   F01N3/28 301Q

   F01N3/10 A

   F01N3/24 E

   B01D53/94 222

   B01D53/94 100

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-28795(P2015-28795)

(22)【出願日】2015年2月17日

(65)【公開番号】特開2016-150305(P2016-150305A)

(43)【公開日】2016年8月22日

【審査請求日】2017年6月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000104607

【氏名又は名称】株式会社キャタラー

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100136423

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 道子

(72)【発明者】

【氏名】尾上 亮太

(72)【発明者】

【氏名】坂神 新吾

(72)【発明者】

【氏名】野村 泰隆

(72)【発明者】

【氏名】森下 雄太

(72)【発明者】

【氏名】栗山 純実

(72)【発明者】

【氏名】関根 洋

(72)【発明者】

【氏名】三好 直人

(72)【発明者】

【氏名】竹内 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 あけみ

(72)【発明者】

【氏名】落合 大輔

【審査官】 西山 義之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０９９７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５００１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６９２０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ２１／００−３８／７４

Ｂ０１Ｄ ５３／８６−５３／９０

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウォールフロー型の基材と、第１触媒層と、第２触媒層と、を備える排ガス浄化用触媒であって、
前記基材は、
排ガス流入側の端部のみが開口した入側セルと、
排ガス流出側の端部のみが開口した出側セルと、
前記入側セルと前記出側セルとを仕切る多孔質な隔壁と、を備え、
前記隔壁の延伸方向の全長をＬ_ｗとしたときに、
前記第１触媒層は、前記隔壁の内部に、前記入側セルと接するよう前記排ガス流入側の端部から前記延伸方向に向かって前記Ｌ_ｗ未満の長さＬ_１で配設され、
前記第２触媒層は、前記隔壁の内部に、前記出側セルと接するよう前記排ガス流出側の端部から前記延伸方向に向かって前記Ｌ_ｗ未満の長さＬ_２で配設され、
前記排ガス流出側の端部に近接する前記隔壁の内部では、前記入側セルと接する領域に前記第１触媒層及び前記第２触媒層が配設されていない基材露出部を有し、
前記第１触媒層及び前記第２触媒層では、それぞれ、コート量（ｇ）全体を１００％としたときに、少なくとも８０％のコート量が前記隔壁の内部に存在しており、
前記第１触媒層及び前記第２触媒層は、酸素吸蔵材を含み、
前記第２触媒層のコート密度Ｄ_２に対する前記第１触媒層のコート密度Ｄ_１の比（Ｄ_１／Ｄ_２）は１．１〜１．８である、排ガス浄化用触媒。

【請求項2】

前記Ｄ_１／Ｄ_２が１．４〜１．７である、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。

【請求項3】

触媒全体の触媒平均コート密度Ｄ_Ａが４０〜１５０ｇ／Ｌである、請求項１又は２に記載の排ガス浄化用触媒。

【請求項4】

前記第１触媒層及び前記第２触媒層が、触媒金属を担持しない助触媒として前記酸素吸蔵材を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。

【請求項5】

前記第１触媒層における前記基材の体積１Ｌあたりの前記酸素吸蔵材の含有量Ｏ_１と、前記第２触媒層における前記基材の体積１Ｌあたりの前記酸素吸蔵材の含有量Ｏ_２との比（Ｏ_１／Ｏ_２）が１．４〜１．７である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。

【請求項6】

前記第１触媒層がロジウムを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。

【請求項7】

前記第２触媒層がパラジウムを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。

【請求項8】

前記Ｌ_ｗと前記Ｌ_１と前記Ｌ_２とが、次式：Ｌ_ｗ＜（Ｌ_１＋Ｌ_２）＜２Ｌ_ｗ；を満たすよう、前記第１触媒層と前記第２触媒層とが前記延伸方向に一部重なり合って構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。

【請求項9】

前記隔壁の前記延伸方向に直交する厚さ方向の全体厚みをＴ_ｗとし、
前記厚さ方向の前記第１触媒層の厚みをＴ_１とし、
前記厚さ方向の前記第２触媒層の厚みをＴ_２としたときに、
前記Ｔ_ｗと前記Ｔ_１と前記Ｔ_２とが、次式：Ｔ_ｗ＜（Ｔ_１＋Ｔ_２）＜２Ｔ_ｗ；を満たすよう、前記第１触媒層と前記第２触媒層とが前記厚さ方向に一部重なり合って構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は内燃機関の排気系に設けられる排ガス浄化用触媒に関する。詳しくは、ウォールフロー型の排ガス浄化用触媒に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車エンジンなどの内燃機関から排出される排ガスには、粒子状物質（パティキュレートマター；ＰＭ）や、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）などの有害成分が含まれる。これらの排ガス成分を効率よく除去するため、従来、触媒層（具体的には担体に担持された触媒金属）を備えた排ガス浄化用触媒が利用されている。

【0003】

例えばウォールフロー型の排ガス浄化用触媒は、ウォールフロー型の基材と触媒層とを備える。ウォールフロー型の基材は、排ガス流入側の端部のみが開口した入側セルと、排ガス流出側の端部のみが開口した出側セルと、両セルを仕切る多孔質な隔壁（リブ壁）とを備える。内燃機関から排出された排ガスは、排ガス流入側の端部から入側セルへと流入し、隔壁の細孔内を通過して、出側セルの排ガス流出側の端部から流出する。この間に排ガスが触媒層と接触することで浄化（無害化）処理される。
これに関連する技術として、特許文献１〜４が挙げられる。例えば特許文献１には、二層構造の触媒層を備えた排ガス浄化用触媒が開示されている。具体的には、隔壁の内部全体に第一の触媒層（Ｐｄ含有層）を備え、上記第一の触媒層を完全に覆うように隔壁の表面全体に第二の触媒層（Ｒｈ含有層）を備え、上記第二の層のみが付加的に酸素吸蔵性のセリア／ジルコニア複合酸化物を含有する排ガス浄化用触媒が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−８２９１５号公報

【特許文献2】特開２００７−１８５５７１号公報

【特許文献3】国際公開２０１１／１２５７７１号公報

【特許文献4】特開２０１１−１６７５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

排ガス浄化用触媒にセリア／ジルコニア複合酸化物のような酸素吸蔵材（ＯＳＣ（Oxygen Storage Capacity）材）を含むことで、触媒内の排ガス雰囲気を安定的にストイキ（理論空燃比）近傍に維持することができる。つまり、ＯＳＣ材は、排ガスの空燃比がリーン雰囲気（すなわち酸素過剰の雰囲気）のときに排ガス中の酸素を吸蔵し、排ガスの空燃比がリッチ雰囲気（すなわち燃料過剰の雰囲気）のときに吸蔵している酸素を放出する働きをする。これにより、排ガス中の酸素濃度が変動しても触媒内の雰囲気をストイキ近傍に維持することができる。その結果、安定した触媒性能が得られるようになり、浄化性能が向上し得る。

【0006】

しかしながら、本発明者らの検討によれば、従来の構成はなおも改善の余地があるものだった。つまり、近年では、製造コストの低減などを目的として、触媒金属の使用量が低減される傾向にある。触媒金属は、リーン雰囲気のときには上記酸素の吸蔵を仲介する役割を担っている。このため、触媒金属量の低減された排ガス浄化用触媒では、ＯＳＣ材への酸素吸蔵率（ＯＳＣ能）が著しく低下してしまう。触媒のＯＳＣ量は、例えばＯＳＣ材の含有量そのものを増やすことで増加させ得るが、かかる手法では排ガスが隔壁を通過する際の圧力損失（圧損）が上昇する背反がある。したがって、上述のようなＯＳＣ能の低下を補うためにも、触媒のＯＳＣ能を向上することが望まれている。
加えて、例えば特許文献１の排ガス浄化用触媒では、隔壁の内部全体にＰｄ含有層を備え、且つ隔壁の表面を覆うようにＲｈ含有層を配置している。このため、排ガスが流れにくくなり、圧損が増大する問題もある。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ウォールフロー型の排ガス浄化用触媒であって、酸素吸蔵材のＯＳＣ能がいかんなく発揮され、ＯＳＣ量が向上した排ガス浄化用触媒を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、ウォールフロー型の基材を備えた排ガス浄化用触媒において、上記課題を解決すべく様々な角度から検討を重ねた。その結果、隔壁の延伸方向における圧損を制御することに想到した。そして、更なる鋭意検討を重ね、圧損の低減を図りつつもＯＳＣ能を向上させる手段を見出し、本発明を完成させた。

【0009】

すなわち、本発明により、ウォールフロー型の基材と、第１触媒層と、第２触媒層と、を備える排ガス浄化用触媒が開示される。上記基材は、排ガス流入側の端部のみが開口した入側セルと、排ガス流出側の端部のみが開口した出側セルと、上記入側セルと上記出側セルとを仕切る多孔質な隔壁と、を備える。
上記隔壁の延伸方向の全長をＬ_ｗとしたときに、上記第１触媒層は、上記隔壁の内部に、上記入側セルと接するよう上記排ガス流入側の端部から上記延伸方向に向かって上記Ｌ_ｗ未満の長さＬ_１で配設されている。また、上記第２触媒層は、上記隔壁の内部に、上記出側セルと接するよう上記排ガス流出側の端部から上記延伸方向に向かって上記Ｌ_ｗ未満の長さＬ_２で配設されている。また、上記排ガス流出側の端部に近接する上記隔壁の内部では、上記入側セルと接する領域に上記第１触媒層及び上記第２触媒層が配設されていない基材露出部を有する。
上記第１触媒層及び上記第２触媒層は、酸素吸蔵材を含む。そして、上記第２触媒層のコート密度Ｄ_２に対する上記第１触媒層のコート密度Ｄ_１の比（Ｄ_１／Ｄ_２）は１．１〜１．８である。

【0010】

かかる構成の排ガス浄化用触媒では、ＯＳＣ材が２つの触媒層に配置されている。これにより、例えば特許文献１の構成に比べて、排ガスとＯＳＣ材との接触機会が多くなる。また、基材の隔壁内で２つの触媒層を上記のように配置することで、排ガスが隔壁を通過する際の圧損の比率（すなわち、第１触媒層を通過する際の圧損と、第２触媒層を通過する際の圧損との比率）を最適化することができる。これにより、圧損の低減を図りつつ、触媒のＯＳＣ能を効果的に引き出すことができる。したがって、本発明によると、従来品に比べて浄化性能に優れた排ガス浄化用触媒を実現することができる。

【0011】

なお、本明細書において、「（触媒層が）隔壁の内部に配設されている」とは、触媒層が、隔壁の外部（典型的には表面）に比べて、隔壁の内部に偏って存在する（偏在する）ことをいう。例えば、第１触媒層の隔壁の断面を電子顕微鏡で観察し、排ガス流入側の端部から延伸方向に向かって０．１Ｌ_ｗの長さの範囲におけるコート密度全体を１００％とする。このとき、隔壁の内部に存在するコート密度分が、典型的には８０％以上、例えば９０％以上、好ましくは９５％以上、特には実質的に１００％であることをいう。また、例えば、第２触媒層の隔壁の断面を電子顕微鏡で観察し、排ガス流出側の端部から延伸方向に向かって０．１Ｌ_ｗの長さの範囲におけるコート密度全体を１００％とする。このとき、隔壁の内部に存在するコート密度分が、典型的には８０％以上、例えば９０％以上、好ましくは９５％以上、特には実質的に１００％であることをいう。したがって、例えば隔壁の表面に触媒層を配設しようとした際に触媒層の一部が非意図的に隔壁の内部へ浸透するような場合とは明確に区別されるものである。

【0012】

また、本明細書において「コート密度」とは、基材の体積（セルの容積を含めた全体の嵩容積）１Ｌ当たりの触媒層のコート量（ｇ）をいう。単位は、ｇ／Ｌである。
かかるコート密度は、例えば、触媒層をコートする前のリファレンス基材と触媒層付きの基材とをそれぞれ溶媒中（例えば水中）に浸漬させ、アルキメデス法で溶媒中における質量を測定して、以下の（式１）から算出することができる。
ρ＝Ｗ×ρ(l)／（Ｗ−Ｗ'） （式１）
ただし、ρは触媒層のコート密度（ｇ／Ｌ）であり；Ｗは「触媒層付き基材の大気中での質量」から「リファレンス基材の大気中での質量」を差し引いて求めた「触媒層の大気中での質量」であり；Ｗ'は「触媒層付き基材の溶媒中での質量」から「リファレンス基材の溶媒中での質量」を差し引いて求めた「触媒層の溶媒中での質量」であり；ρ(l)は溶媒（例えば水）の密度である。

【0013】

ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、上記Ｄ_１／Ｄ_２が１．４〜１．７である。これによって、本発明の効果をより高いレベルで発揮することができる。

【0014】

ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、触媒全体の触媒平均コート密度Ｄ_Ａが４０〜１５０ｇ／Ｌである。これによって、触媒のＯＳＣ量を向上する効果と、触媒全体としての圧損の抑制とをより高度に両立することができる。

【0015】

ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、上記第１触媒層及び上記第２触媒層が、触媒金属を担持しない助触媒として上記酸素吸蔵材を含む。
ここに開示される排ガス浄化用触媒の他の好ましい一態様では、上記第１触媒層における上記基材の体積１Ｌあたりの上記酸素吸蔵材の含有量Ｏ_１（ｇ）と、上記第２触媒層における上記基材の体積１Ｌあたりの上記酸素吸蔵材の含有量Ｏ_２（ｇ）との比（Ｏ_１／Ｏ_２）が１．４〜１．７である。
これによって、例えばリーン雰囲気における酸素吸蔵率を一層高めることができる。

【0016】

ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、上記第１触媒層がロジウムを含む。換言すれば、第１触媒層には、還元活性の高い貴金属種（ロジウム）を配置することが好ましい。
また、ここに開示される排ガス浄化用触媒の他の好ましい一態様では、上記第２触媒層がパラジウムを含む。換言すれば、第２触媒層には、酸化活性の高い貴金属種（パラジウム）を配置することが好ましい。
このような構成であると、排ガス中の有害成分を効率よく浄化することができる。その結果、排ガス浄化性能をさらに向上することができる。

【0017】

ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、上記Ｌ_ｗと上記Ｌ_１と上記Ｌ_２とが、次式：Ｌ_ｗ＜（Ｌ_１＋Ｌ_２）＜２Ｌ_ｗ；を満たす。つまり、上記第１触媒層と上記第２触媒層とが上記延伸方向に一部重なり合って構成されている。
ここに開示される排ガス浄化用触媒の他の好ましい一態様では、上記隔壁の上記延伸方向に直交する厚さ方向の全体厚みをＴ_ｗとし、上記厚さ方向の上記第１触媒層の厚みをＴ_１とし、上記厚さ方向の上記第２触媒層の厚みをＴ_２としたときに、上記Ｔ_ｗと上記Ｔ_１と上記Ｔ_２とが、次式：Ｔ_ｗ＜（Ｔ_１＋Ｔ_２）＜２Ｔ_ｗ；を満たす。つまり、上記第１触媒層と上記第２触媒層とが上記厚さ方向に一部重なり合って構成されている。
２つの触媒層（第１触媒層及び第２触媒層）を隔壁の延伸方向および／または厚さ方向で一部相互に重ね合わせることにより、触媒層を通らずに隔壁内をすり抜ける排ガスが無くなる。このため、排ガスをより的確に浄化（無害化）することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の基材を模式的に示す斜視図である。

【図2】図１のハニカム基材の端部を模式的に示す断面図である。

【図3】一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の隔壁近傍の構成を模式的に示す拡大断面図である。

【図4】第２触媒層のコート密度を変化させた際の、触媒のＯＳＣ量とＤ_１／Ｄ_２との関係を示すグラフである。

【図5】第２触媒層のコート密度を変化させた際の、圧力損失の増加率とＤ_１／Ｄ_２との関係を示すグラフである。

【図6】第１触媒層のコート密度を変化させた際の、触媒のＯＳＣ量とＤ_１／Ｄ_２との関係を示すグラフである。

【図7】第１触媒層のコート密度を変化させた際の、圧力損失の増加率とＤ_１／Ｄ_２との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しつつ本発明の好適ないくつかの実施形態を説明する。以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚みなど）は、実際の寸法関係を必ずしも反映するものではない。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術知識とに基づいて実施することができる。
なお、本明細書において「≒」とは、製造過程で生じるバラつき（個体差）などを包含し得る用語であり、例えば両者の差が±１０％程度、典型的には±５％程度、好ましくは±２％程度であることをいう。

【0020】

ここに開示される排ガス浄化用触媒はいわゆるウォールフロー型であり、ウォールフロー構造の基材と２つの触媒層（第１触媒層及び第２触媒層）とを備える。そして、（１）上記基材の隔壁の内部に所定の配置で２つの触媒層が配設されていること、（２）２つの触媒層がいずれも酸素吸蔵材を含むこと、及び（３）第２触媒層のコート密度Ｄ_２に対する第１触媒層のコート密度Ｄ_１の比（Ｄ_１／Ｄ_２）が所定の範囲を満たすことで、本発明特有の顕著な効果を発揮するものである。したがって、その他の構成については特に限定されず、種々の基準に照らして任意に決定し得る。

【0021】

排ガス浄化用触媒の骨格を構成する基材には、従来この種の用途に用いられる種々の形態のものを採用することができる。
図１は、一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の基材を模式的に示す斜視図である。この態様では、外形が円筒形状のハニカム基材（ハニカム構造体）１を採用している。ハニカム基材１は、該ハニカム基材の延伸方向（円筒形状の筒軸方向）に沿って形成された隔壁と、該隔壁によって仕切られ規則的に配列された複数のセルとを有している。このハニカム基材１は、端部１ａにおいて、延伸方向の一の開口端と他の一の開口端とが隣り合うセル同士で交互に封止されている。
図２は、図１のハニカム基材１の端部１ａを模式的に示す断面図である。この態様では、端部１ａは略円形状である。端部１ａでは、隣り合うセル同士の間に多孔質な隔壁６が配置されている。また、封止部２と開口部４とがいわゆる市松模様状に配されている。

【0022】

ハニカム基材１の素材には、従来この種の用途に用いられる種々の材料を採用することができる。好ましくは、内燃機関が高負荷条件で運転される場合などを考慮して、高温（例えば４００℃以上）の排ガスに曝された場合にも安定した性状を有する材料で構成される。一好適例として、コーディエライト、チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのセラミックス製、或いはステンレス鋼などの合金製が挙げられる。
ハニカム基材１の容量（セルの総体積）は、通常０．１Ｌ以上（好ましくは０．５Ｌ以上）であって、例えば５Ｌ以下（好ましくは３Ｌ以下、より好ましくは２Ｌ以下）であるとよい。また、ハニカム基材１の延伸方向の全長（換言すれば隔壁６の延伸方向の全長Ｌ_ｗ）は、通常１０〜５００ｍｍ（例えば５０〜３００ｍｍ）程度であるとよい。なお、ハニカム基材１全体の外形は、図１に示す円筒形にかえて、例えば、楕円筒形、多角筒形などとすることもできる。

【0023】

図３は、一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の隔壁近傍の構成を模式的に示す拡大断面図である。図３に示す排ガス浄化用触媒１０の基材は、排ガス流入側の端部２４ａのみに開口部４を有する（コの字状の）入側セル２４と、排ガス流出側の端部２５ａのみに開口部４を有する（コの字状の）出側セル２５と、両セルを仕切る多孔質な隔壁２６と、を備えている。換言すれば、入側セル２４の排ガス流出側の端部及び出側セル２５の排ガス流入側の端部には封止部２２が配設され、これによって目封じがされている。
入側セル２４及び出側セル２５は、排ガス浄化用触媒１０に供給される排ガスの流量や成分を考慮して、適切な形状及び大きさに設定するとよい。また、入側セル２４及び出側セル２５の形状は、正方形、平行四辺形、長方形、台形などの矩形、三角形、その他の多角形（例えば、六角形、八角形）、円形など種々の幾何学形状とすることができる。

【0024】

隔壁２６は、排ガスが通過可能な多孔質構造である。隔壁２６の全体厚み（換言すれば隔壁６の延伸方向に直交する厚さ方向の長さ）Ｔ_ｗは、排ガス浄化性能を向上する観点、機械的強度を向上する観点、圧損の増大を抑制する観点などから、例えば０．０５〜２ｍｍ程度であるとよい。また、隔壁２６の気孔率は、機械的強度を向上する観点や圧損の増大を抑制する観点などから、通常４０〜７０％程度であるとよい。また、隔壁２６の平均細孔径は、ＰＭの捕集性能を向上する観点や圧損の増大を抑制する観点などから、通常１０〜４０μｍ程度であるとよい。
ここに開示される排ガス浄化用触媒１０では、隔壁２６の内部（具体的には隔壁２６の細孔内）に、所定の性状（例えば、長さや厚み、コート密度、ＯＳＣ材の含有密度）を有する２つの触媒層、すなわち第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２を備える。このように、隔壁２６上には実質的に（意図的に）触媒層を設けないことで、排ガスの流路を適切に確保し、圧損の増大を効果的に抑制することができる。

【0025】

このような構成の排ガス浄化用触媒１０では、内燃機関から排出された排ガスが、排ガス流入側の端部２４ａから入側セル２４内へと流入する。そして、多孔質な隔壁２６の細孔内を通過して、隣接する出側セル２５の排ガス流出側の端部２５ａから流出する。かかる排ガス浄化用触媒１０では、主に排ガスが隔壁内２６内を通過する間に触媒層（第１触媒層２６１及び／又は第２触媒層２６２）と接触し、これによって排ガス中の有害成分が浄化（無害化）される。例えば、排ガスに含まれるＨＣ成分やＣＯ成分は触媒層の触媒機能によって酸化され、水（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）などに変換（浄化）される。また、ＮＯ_ｘ成分は触媒層の触媒機能によって還元され、窒素（Ｎ_２）に変換（浄化）される。また、ＰＭ成分は隔壁２６の細孔内を通り難いため、一般に、入側セル２４内の隔壁２６上に（例えば封止部２２に近い部分に）堆積する。該堆積したＰＭは、第１触媒層２６１の触媒機能によって、或いは所定の温度（例えば５００〜７００℃程度）で燃焼され、分解される。

【0026】

なお、ウォールフロー型と対比される構造として、いわゆるストレート型がある。ストレート型の排ガス浄化用触媒では、基材の前段（上流側）から後段（下流側）に向かって排ガスが触媒層と順番に反応し、有害成分が浄化される。このため、ストレート型の排ガス浄化用触媒では、浄化反応の順序を考慮して触媒金属の種類や触媒層の配置（長さや厚さ方向の積層構造等）等が決定される。一方、ここに開示されるウォールフロー型の排ガス浄化用触媒では、隔壁内の排ガスの流れを制御するために触媒層の配置や性状を決定する。かかる点で、ウォールフロー型とストレート型とは技術的に大きく異なっている。

【0027】

ここに開示される排ガス浄化用触媒１０は、隔壁２６の内部に、第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２を備える。２つの触媒層をいずれも隔壁２６の内部に備えることで、隔壁２６の開口面積を広く確保することができる。このため、圧損が高くなり過ぎることを高度に抑制することができる。
２つの触媒層は、排ガスを浄化する場として排ガス浄化用触媒１０の主体をなすものであり、それぞれ、酸化及び／又は還元触媒として機能する触媒金属粒子が担持された担体を備えている。また、２つの触媒層は、それぞれ酸素吸蔵材（ＯＳＣ材）を含んでいる。２つの触媒層にＯＳＣ材を配置することにより、ＯＳＣ材と排ガスとの接触機会が多くなる。そのため、触媒全体のＯＳＣ能がより良く向上することができる。

【0028】

触媒金属としては、酸化触媒や還元触媒として機能し得ることが知られている種々の金属種のなかから１種又は２種以上を適宜採用し得る。典型的には、白金族であるロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などの貴金属が挙げられる。或いは、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）及び上記貴金属とこれら金属との合金を用いることもできる。
かかる触媒金属は、排ガスとの接触面積を高める観点から十分に小さい粒径の微粒子として使用されることが好ましい。触媒金属粒子の平均粒径（ＴＥＭ観察により求められる粒径の平均値。以下同じ。）は通常１〜１５ｎｍ程度であり、１０ｎｍ以下、７ｎｍ以下、更には５ｎｍ以下であることが特に好ましい。

【0029】

２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）に含まれる触媒金属の種類は同じであってもよく、異なっていてもよい。
一好適例では、第１触媒層２６１にロジウム（Ｒｈ）を備える。反応活性の高いロジウムを第１触媒層２６１に配置することで、限られた触媒金属量のなかで効果的に浄化性能（特にはＮＯ_ｘの浄化性能）を高めることができる。また、例えば排ガスの温度が一時的に触媒活性温度を下回ったりする態様（例えば、運転中や信号待ちなどの一時停止中にエンジンが起動・停止を繰り返すようなエコカー）にあっても、触媒内の温度を高く維持する（保温する）ことができる。その結果、安定的に優れた触媒活性を実現することができる。
他の一好適例では、一方の触媒層（例えば第１触媒層２６１）に還元活性が高い金属種（例えばロジウム）を、もう一方の触媒層（例えば第２触媒層２６２）に酸化活性が高い金属種（例えばパラジウム（Ｐｄ））を備える。かかる構成によると、排ガス中の有害成分を一度に効率よく浄化することができる。

【0030】

各触媒層における触媒金属の担持率（担体を１００質量％としたときの触媒金属含有量）は、特に限定されない。例えば各触媒層の長さや厚み、供給される排ガスの流量などを考慮して決定するとよい。
一好適例では、各触媒層における担持率がそれぞれ１．５質量％以下、好ましくは０．０５質量％以上１．５質量％以下、より好ましくは０．２質量％以上１質量％以下である。担持率が１．５質量％以下であると、金属の粒成長（シンタリング）を高度に抑制することができる。その結果、高耐久性を実現することができる。更に、コスト面でも有利である。また、担持率が０．０５質量％以上であると、優れた触媒活性を実現するために効果的である。さらに、上述の通り、触媒金属の担持率が低いと酸素吸蔵材のＯＳＣ能が低下しがちである。このため、担持率が低い場合には本発明の適用が特に効果を奏する。

【0031】

第１触媒層２６１の触媒金属の担持率と第２触媒層２６２の触媒金属の担持率とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、第２触媒層２６２の担持率よりも第１触媒層２６１の担持率が高くてもよい。好適な一態様では、第２触媒層２６２の担持率に対する第１触媒層２６１の担持率の比が１〜１．８（典型的には１．１〜１．７、例えば１．４〜１．７）である。これによって、排ガスの上流側（入側セル２４の領域）で活発に浄化反応を生じさせることができる。その結果、浄化反応時の反応熱を排ガスの下流側（出側セル２５の領域）に伝達することができ、触媒全体の暖機性を効率よく向上することができる。したがって、例えば排ガスの温度が一時的に触媒活性温度を下回ったりする態様（例えば、運転中や信号待ちなどの一時停止中にエンジンが起動・停止を繰り返すようなエコカー）にあっても、安定的に優れた触媒活性を実現することができる。

【0032】

上述の触媒金属を担持する担体としては、従来の排ガス浄化用触媒と同様の無機材料を１種又は２種以上を適宜採用し得る。なかでも、比表面積（ここではＢＥＴ法により測定される比表面積をいう。以下同じ。）が比較的大きな多孔質材料が好ましい。一好適例として、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、セリア（ＣｅＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、シリカ（ＳｉＯ_２）、チタニア（ＴｉＯ_２）、及びこれらの固溶体（例えば、セリア−ジルコニア複合酸化物（ＣＺ複合酸化物））などが挙げられる。なかでも、アルミナやＣＺ複合酸化物が好適である。
担体（例えばアルミナ粉末やＣＺ複合酸化物の粉末）の比表面積は、耐熱性や構造安定性の観点から、概ね１０〜５００ｍ^２／ｇ程度、例えば２００〜４００ｍ^２／ｇであるとよい。また、担体の平均粒径は、１〜５００ｎｍ程度、例えば１０〜２００ｎｍであるとよい。
なお、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）に含まれる担体の種類は同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0033】

酸素吸蔵材（ＯＳＣ材）は、触媒内の排ガス雰囲気を安定的にストイキ（理論空燃比）近傍に維持する役割を担うものである。ＯＳＣ材としては、酸素吸蔵能を有することが知られている種々の化合物のなかから１種又は２種以上を適宜採用し得る。一好適例として、上述のセリア（ＣｅＯ_２）や該セリアを含む複合酸化物（例えばＣＺ複合酸化物）などが挙げられる。なかでも、ＣＺ複合酸化物が好適である。ＺＣ複合酸化物では、ジルコニアとセリアを固溶させることで、粒成長が抑制されている。このため、耐久性に優れ、長期に亘って優れたＯＳＣ能を発揮することができる。ＣＺ複合酸化物におけるセリアとジルコニアとの混合割合は、セリア／ジルコニア＝０．２５〜０．７５（例えば０．３〜０．６）程度であるとよい。これにより、触媒活性とＯＳＣ能とをバランスよく向上することができる。
なお、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）に含まれるＯＳＣ材の種類は同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0034】

ＯＳＣ材は、上記触媒金属粒子の担持されている担体として、及び／又は、触媒金属粒子が担持されていない助触媒として、２つの触媒層にそれぞれ含まれる。なお、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）に含まれるＯＳＣ材の態様は同じであってもよく、異なっていてもよい。
好適な一態様では、第１触媒層２６１及び／又は第２触媒層２６２において、助触媒としてＯＳＣ材を含む。これにより、ＯＳＣ材への酸素吸蔵率（ＯＳＣ能）が向上し得、本発明の効果をより高いレベルで発揮することができる。

【0035】

第１触媒層２６１におけるＯＳＣ材の含有密度と第２触媒層２６２におけるＯＳＣ材の含有密度とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、第２触媒層２６２の含有密度よりも第１触媒層２６１の含有密度が高くてもよい。
好適な一態様では、第１触媒層２６１におけるＯＳＣ材の含有密度（基材の体積１ＬあたりのＯＳＣ材の含有量）Ｏ_１と、第２触媒層２６２におけるＯＳＣ材の含有密度（基材の体積１ＬあたりのＯＳＣ材の含有量）Ｏ_２との比（Ｏ_１／Ｏ_２）が、コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）と略等しい。すなわち、Ｏ_１／Ｏ_２が１．１〜１．８（好ましくは１．４〜１．７）であるとよい。これによって、ＯＳＣ能向上の効果がより高いレベルで発揮される。したがって、優れた浄化性能を安定的に実現することができる。

【0036】

第１触媒層２６１におけるＯＳＣ材の含有密度は、基材の性状（例えばセルの形状や隔壁の厚み、気孔率）などによるため特に限定されない。一好適例では、圧損を低減する観点において、第１触媒層２６１におけるＯＳＣ材の含有密度が、概ね８０ｇ／Ｌ以下、好ましくは７０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以下、例えば４５ｇ／Ｌ以下である。また、他の一好適例では、ＯＳＣ能を高める観点において、第１触媒層２６１におけるＯＳＣ材の含有密度が、概ね１０ｇ／Ｌ以上、好ましくは２０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは３０ｇ／Ｌ以上、例えば４０ｇ／Ｌ以上である。
第２触媒層２６２におけるＯＳＣ材の含有密度は、基材の性状（例えばセルの形状や隔壁の厚み、気孔率）などによるため特に限定されない。一好適例では、圧損を低減する観点において、第２触媒層２６２におけるＯＳＣ材の含有密度が、概ね６０ｇ／Ｌ以下、好ましくは５５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以下、例えば３５ｇ／Ｌ以下である。また、他の一好適例では、ＯＳＣ能を高める観点において、第２触媒層２６２におけるＯＳＣ材の含有密度が、概ね５ｇ／Ｌ以上、好ましくは１０ｇ／Ｌ以上、例えば２０ｇ／Ｌ以上である。

【0037】

また、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）には、上記成分に加えて他の成分が添加されていてもよい。かかる添加成分は、上記担体に及び／又は上記ＯＳＣ材を構成する添加元素として、或いは独立した形態で、各触媒層に含まれ得る。そのような添加成分の一例として、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属（例えばバリウム）、希土類金属の化合物や酸化物が挙げられる。

【0038】

ここに開示される技術では、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）のコート密度の比が所定の範囲にある。すなわち、第２触媒層２６２のコート密度Ｄ_２に対する第１触媒層２６１のコート密度Ｄ_１の比（Ｄ_１／Ｄ_２）が１．１〜１．８である。換言すれば、第１触媒層２６１のコート密度Ｄ_１が、第２触媒層２６２のコート密度Ｄ_２の１．１〜１．８倍である。第１触媒層２６１と第２触媒層２６２のコート密度を異ならせることで、隔壁２６の延伸方向に圧損の分布が生まれる。その結果、延伸方向に排ガスの通りやすい部分と通りにくい部分とを生じさせることができる。

【0039】

つまり、１．１≦（Ｄ_１／Ｄ_２）を満たすことによって、第１触媒層２６１の圧損が増大する。これにより、第１触媒層２６１の形成されていない隔壁２６部分（典型的には第２触媒層２６２のみが形成されている部分）を流れる排ガスの流量が多くなる。その結果、入側セル２４において排ガスと第１触媒層２６１中のＯＳＣ材とが接触する機会を増加させることができる。したがって、触媒全体のＯＳＣ能を効果的に向上させることができる。その結果、ＯＳＣ材への酸素吸収効率をより高めることができる。
好適な一態様では、１．２≦（Ｄ_１／Ｄ_２）、１．４≦（Ｄ_１／Ｄ_２）、例えば１．４５≦（Ｄ_１／Ｄ_２）を満たす。これにより、本発明の効果をより高いレベルで奏することができる。

【0040】

また、（Ｄ_１／Ｄ_２）≦１．８を満たすことによって、入側セル２４から出側セル２５に至る排ガスの流れが円滑になる。その結果、排ガス浄化用触媒１０全体としての圧損を低減することができる。また、本発明者らの検討によれば、圧損差が過度に高くなりすぎると、排ガスが触媒層内を素早く通り抜けてしまう。そのため、浄化性能が低下することがあり、好ましくない。
好適な一態様では、（Ｄ_１／Ｄ_２）≦１．７、例えば（Ｄ_１／Ｄ_２）≦１．６５を満たす。これにより、排ガス浄化用触媒１０全体としての圧損の低減とＯＳＣ能向上の効果とをより高度に両立することができる。

【0041】

好適な一態様では、触媒全体の触媒平均コート密度Ｄ_Ａが４０〜１５０ｇ／Ｌである。触媒全体の触媒平均コート密度Ｄ_Ａが１５０ｇ／Ｌ以下、好ましくは１２０ｇ／Ｌ以下、例えば１００ｇ／Ｌ以下であると、触媒全体としての圧損をより良く抑制することができる。また、触媒全体の触媒平均コート密度Ｄ_Ａが４０ｇ／Ｌ以上、好ましくは５０ｇ／Ｌ以上、例えば６０ｇ／Ｌ以上であると、浄化性能をより良く発揮することができる。したがって、本願発明の効果をより高いレベルで発揮することができる。

【0042】

第１触媒層２６１のコート密度Ｄ_１は、基材の性状（例えばセルの形状や隔壁の厚み、気孔率）などによるため特に限定されない。一好適例では、圧損（特には、触媒内に排ガスが流入する際の面圧損）を低減する観点において、第１触媒層２６１のコート密度Ｄ_１が、概ね２００ｇ／Ｌ以下、好ましくは１９５ｇ／Ｌ以下、例えば１９０ｇ／Ｌ以下である。また、他の一好適例では、排ガスの上流側（入側セル２４）における浄化性能を高める観点から、第１触媒層２６１のコート密度Ｄ_１が、概ね４０ｇ／Ｌ以上、好ましくは４５ｇ／Ｌ以上、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以上、例えば６５ｇ／Ｌ以上である。

【0043】

第２触媒層２６２のコート密度Ｄ_２は、上記Ｄ_１／Ｄ_２の比を満たす限りにおいて特に限定されない。一好適例では、圧損を低減する観点において、第２触媒層２６２のコート密度Ｄ_２が、概ね１５０ｇ／Ｌ以下、好ましくは１４０ｇ／Ｌ以下、例えば１３０ｇ／Ｌ以下である。また、他の一好適例では、第２触媒層２６２のコート密度Ｄ_２が、概ね２５ｇ／Ｌ以上、好ましくは３０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは３５ｇ／Ｌ以上、例えば４５ｇ／Ｌ以上である。

【0044】

第１触媒層２６１は、隔壁２６の内部に、排ガス流入側の端部２４ａから隔壁２６の延伸方向に向かって、隔壁２６の延伸方向の全長Ｌ_ｗよりも短い長さＬ_１（つまり、Ｌ_１＜Ｌ_ｗ）で形成されている。なお、図３に示す実施形態では、Ｌ_１≒０．７Ｌ_ｗである。

【0045】

第１触媒層２６１の延伸方向の長さＬ_１は、Ｌ_１＜Ｌ_ｗの限りにおいて特に限定されない。Ｌ_１＜Ｌ_ｗを満たすことで、圧損の増大を好適に抑制することができる。かかる観点からは、Ｌ_１＜０．９Ｌ_ｗを満たすことが好ましく、Ｌ_１＜０．８Ｌ_ｗを満たすことがより好ましい。換言すれば、排ガス流出側の端部２５ａから延伸方向に向かってＬ_ｗの少なくとも１０％（好ましくは２０％）の部分には、第１触媒層２６１が配設されていないことが好ましい。Ｌ_１＜０．９Ｌ_ｗを満たすことで、コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）を上記範囲とする本願発明の構成がより効果を発揮する。また、本発明者らの検討によれば、排ガス中のＰＭ成分は隔壁２６を通過し難く、入側セル２４内の排ガス流出側の端部２５ａ付近に堆積し易い傾向にある。このため、かかる領域に第１触媒層２６１を配設しないことで、圧損の増大を好適に抑制することができる。かかる観点からは、Ｌ_１＜０．８Ｌ_ｗを満たすことが好ましく、Ｌ_１＜０．７５Ｌ_ｗを満たすことがより好ましい。
他の一好適例では、Ｌ_１が０．３Ｌ_ｗ＜Ｌ_１を満たす。これにより、触媒の上流側（入側セル２４の領域）において排ガスとＯＳＣ材とが接触する機会をより好適に増やすことができる。その結果、ＯＳＣ能を一層高めることができる。また、触媒の暖機性を向上することもできる。かかる観点からは、０．５Ｌ_ｗ＜Ｌ_１を満たすことが好ましく、０．６Ｌ_ｗ＜Ｌ_１を満たすことがより好ましく、０．６５Ｌ_ｗ＜Ｌ_１を満たすことが特に好ましい。

【0046】

第２触媒層２６２は、隔壁２６の内部に、排ガス流出側の端部２５ａから隔壁２６の延伸方向に向かって、隔壁２６の延伸方向の全長Ｌ_ｗよりも短い長さＬ_２（つまり、Ｌ_２＜Ｌ_ｗ）で形成されている。なお、図３に示す実施形態では、Ｌ_２≒０．５Ｌ_ｗである。

【0047】

第２触媒層２６２の延伸方向の長さＬ_２は、Ｌ_２＜Ｌ_ｗの限りにおいて特に限定されない。Ｌ_２＜Ｌ_ｗを満たすことで、圧損の増大を好適に抑制することができる。かかる観点からは、Ｌ_２＜０．９Ｌ_ｗを満たすことが好ましく、Ｌ_２＜０．８Ｌ_ｗを満たすことがより好ましい。換言すれば、排ガス流入側の端部２４ａから延伸方向に向かってＬ_ｗの少なくとも１０％（好ましくは２０％）の部分には、第２触媒層２６２が形成されていないことが好ましい。第１触媒層２６１の長さＬ_１等にもよるが、一実施形態では、０．４Ｌ_ｗ＜Ｌ_２＜０．６Ｌ_ｗを満たすことが特に好ましい。

【0048】

好適な一態様では、隔壁２６の全長Ｌ_ｗと、第１触媒層２６１の長さＬ_１と、第２触媒層２６２の長さＬ_２とが、次式：Ｌ_ｗ＜（Ｌ_１＋Ｌ_２）＜２Ｌ_ｗ；を満たす。換言すれば、隔壁２６の内部において、第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２の一部が隔壁２６の延伸方向に相互に重なり合っていることが好ましい。図３に示す実施形態では、Ｌ_１＋Ｌ_２≒１．２Ｌ_ｗである。第１触媒層２６１と第２触媒層２６２の一部を延伸方向に敢えて重ねることによって、隔壁２６内の触媒層の形成されていない部分を通じて入側セル２４から出側セル２５へと達する経路が無くなる。したがって、排ガスをより確実に第１触媒層２６１及び／又は第２触媒層２６２と接触させることができる。その結果、排ガスをより的確に浄化（無害化）することができる。

【0049】

２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）が隔壁２６の延伸方向に重なり合う長さは、例えば各触媒層の厚み（延伸方向に直交する方向の長さ）などによっても異なり得るため特に限定されないが、通常は、Ｌ_ｗの２％以上、典型的には５％以上、好ましくは１０％以上であって、Ｌ_ｗの４０％以下、好ましくは３０％以下、例えば２０％以下であるとよい。なかでも、ここに開示される技術の効果をより高いレベルで発揮する観点からは、上記Ｌ_ｗの１０〜３０％程度（特には１０〜２０％程度）であることが好ましい。換言すれば、上記Ｌ_ｗと上記Ｌ_１と上記Ｌ_２とが、次式：１．１Ｌ_ｗ≦（Ｌ_１＋Ｌ_２）≦１．３Ｌ_ｗ；を満たすことが好ましい。

【0050】

第１触媒層２６１の延伸方向に直交する方向の長さ（厚み）Ｔ_１は、例えば隔壁２６の厚みや第１触媒層２６１の延伸方向の長さなどによっても異なり得るため特に限定されない。典型的には、入側セル２４と接し、且つ出側セル２５と接しないように、隔壁２６の厚みＴ_ｗよりも短く形成される（つまり、Ｔ_１＜Ｔ_ｗ）。換言すれば、隔壁２６内部の入側セル２４の方に偏在していることが好ましい。好適な一態様では、排ガス流出側の端部２５ａから延伸方向に向かってＬ_ｗの少なくとも１０％（好ましくは２０％）の部分では、隔壁２６の入側セル２４と接する領域に、第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２のいずれも形成されていない。これにより、触媒全体としての圧損を効果的に低減することができる。

【0051】

また、第２触媒層２６２の延伸方向に直交する方向の長さ（厚み）Ｔ_２は、第２触媒層２６２は、出側セル２５に接し且つ入側セル２４に接しないように、隔壁２６の厚みＴ_ｗよりも短く形成される。換言すれば、隔壁２６内部の出側セル２５の方に偏在している。好適な一態様では、上記排ガス流入側の端部２４ａから延伸方向に向かってＬ_ｗの少なくとも１０％（好ましくは２０％）の部分では、隔壁２６の出側セル２５と接する領域に第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２のいずれも形成されていない。これにより、触媒全体としての圧損を効果的に低減することができる。

【0052】

第１触媒層２６１の厚みＴ_１及び第２触媒層２６２の厚みＴ_２は、それぞれ、上記Ｔ_ｗの概ね２０％以上、典型的には３０％以上、好ましくは４０％以上、例えば５０％以上であって、例えば９０％以下、典型的には８０％以下であるとよい。これにより、ＯＳＣ能の向上と圧損の低減と浄化性能の維持向上とをより高いレベルで兼ね備えることができる。図３に示す実施形態では、Ｔ_１≒Ｔ_２≒０．８Ｔ_ｗである。
なお、第１触媒層２６１の厚みＴ_１と、第２触媒層２６２の厚みＴ_２とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0053】

好適な一態様では、隔壁の厚みＴ_ｗと、第１触媒層２６１の厚みＴ_１と、第２触媒層２６２の厚みＴ_２とが、次式：Ｔ_ｗ＜（Ｔ_１＋Ｔ_２）＜２Ｔ_ｗ；を満たす。換言すれば、隔壁２６の内部において、第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２の一部が隔壁２６の厚さ方向に相互に重なり合っていることが好ましい。図３に示す実施形態では、Ｔ_１＋Ｔ_２≒１．６Ｔ_ｗである。これにより、排ガスエミッションをより効果的に低減することできる。

【0054】

ここに開示される排ガス浄化用触媒１０は、排ガス流出側の端部２５ａに近接する隔壁２６の内部であって入側セル２４と接する領域に、基材露出部２６Ｎ_１を有する。基材露出部２６Ｎ_１は、第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２がいずれも配設されていない部分である。基材露出部２６Ｎ_１を有することで、圧損をより確実に低く抑えることができる。
基材露出部２６Ｎ_１の寸法（長さや厚み）は特に限定されない。例えば、基材の性状や使用用途（例えば、予想されるＰＭの発生量やエンジンの出力）などを考慮して決定するとよい。一好適例では、基材露出部２６Ｎ_１が排ガス流出側の端部２５ａから延伸方向に向かって０．１Ｌ_ｗ以上の長さであり、例えば０．１Ｌ_ｗ〜０．３Ｌ_ｗの長さである。また、他の一好適例では、基材露出部２６Ｎ_１の厚みが０．１Ｔ_ｗ以上であり、例えば０．１Ｔ_ｗ〜０．３Ｔ_ｗである。このような態様であると、浄化性能の維持を図りつつ圧損をより良く低減することができる。したがって、本発明の効果を更に高いレベルで発揮することができる。

【0055】

好適な一態様では、排ガス流入側の端部２４ａに近接する隔壁２６の内部であって出側セル２５と接する領域に、第２の基材露出部２６Ｎ_２を有する。これにより、例えば第１触媒層２６１のコート密度（絶対値）を比較的高く設定する場合にあっても、圧損の上昇を効果的に抑えることができる。したがって、本発明の効果を更に高いレベルで発揮することができる。
なお、例えば、２つの触媒層の長さが次式：Ｌ_ｗ＜（Ｌ_１＋Ｌ_２）；を満たす場合や、２つの触媒層の厚みが次式：Ｔ_ｗ＜（Ｔ_１＋Ｔ_２）；を満たす場合、基材露出部２６Ｎ_１は、排ガス流出側の端部２５ａに近接する隔壁２６の内部のみならず、より広い範囲に亘って配設され得る。また、基材露出部２６Ｎ_１と第２の基材露出部２６Ｎ_２とは、３次元的に連結した１の部分であり得る。

【0056】

このような触媒層は、従来と同様の方法で形成し得る。例えば図３に示すような２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）は、以下のように形成し得る。
先ず、図１，２に示すような基材を用意する。次に、２種類の触媒層形成用スラリー（すなわち、第１触媒層形成用スラリー及び第２触媒層形成用スラリー）を調製する。触媒層形成用スラリーは、それぞれ、所望の触媒金属成分（典型的にはＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈなどの触媒金属をイオンとして含む溶液）と、所望のＯＳＣ材（典型的には、セリア、ＣＺ複合酸化物）とを必須の成分として含み、その他の任意成分（例えばその他の担体粉末、助触媒、バインダ、各種添加剤等）を含み得る。なお、スラリーの性状（粘度や固形分率など）は、使用する基材のサイズや隔壁２６の気孔率、形成する触媒層の性状などを考慮して調整するとよい。

【0057】

次に、上記調製した第１触媒層形成用スラリーを基材の排ガス流入側の端部２４ａから延伸方向にＬ_１の長さまで入側セル２４内に供給する。これにより、入側セル２４に接する部分の隔壁２６の細孔内に、所望の性状の第１触媒層２６１を形成する。第１触媒層２６１の性状（例えばコート密度Ｄ_１や気孔率）は、第１触媒層形成用スラリーの性状やスラリーの供給量、供給回数などによって調整することができる。例えばコート密度Ｄ_１を大きくしたい場合には、スラリーの粘度を高めること、スラリーの固形分率を上げること、スラリーの供給量を増やすこと、スラリーの供給を複数回行うこと、などが有効である。また、第１触媒層２６１の厚みＴ_１は、スラリーの供給時間や、上記スラリーの供給時に出側セル２５を加圧して入側セル２４と出側セル２５との間に圧力差を生じさせることなどによって、調整することができる。なお、スラリーの供給や乾燥、焼成の操作は従来の触媒層形成時と同様でよい。

【0058】

次に、上記調製した第２触媒層形成用スラリーを基材の排ガス流出側の端部２５ａから延伸方向にＬ_２の長さまで出側セル２５内に供給する。これにより、出側セル２５に接する部分の隔壁２６の細孔内に、所望の性状の第２触媒層２６２を形成する。第２触媒層２６２の性状（例えばコート密度Ｄ_２や気孔率）や厚みＴ_２は、上記第１触媒層２６１の形成時と同様に、第２触媒層形成用スラリーの性状やスラリーの供給量、供給回数、供給時間、入側セル２４と出側セル２５との間に生じさせる圧力差などによって調整することができる。
そして、触媒層形成用スラリーを付与した後のハニカム基材を所定の温度及び時間で乾燥、焼成する。これによって、図３に示すような２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）を形成し得る。

【0059】

なお、上記では、２種類の触媒層形成用スラリーの性状や供給量、供給回数を異ならせることにより、コート密度の異なる２つの触媒層を形成する方法を紹介したが、これに限定されるものではない。例えば、２種類の触媒層形成用スラリーで担体（種類や性状）そのものを異ならせることによっても、コート密度の異なる２つの触媒層を形成することができる。

【0060】

ここに開示される排ガス浄化用触媒１０は、ＯＳＣ材を含有する効果がいかんなく発揮され、従来に比べてＯＳＣ量が向上していることを特徴とする。また、ＯＳＣ量の向上と圧損の低減とを高度なレベルで両立可能なものであり得る。したがって、種々の内燃機関、例えば自動車のガソリンエンジンやディーゼルエンジンの排気系（排気管）に好適に配置することができる。

【0061】

以下、本発明に関するいくつかの実施例につき説明するが、本発明をかかる具体例に示
すものに限定することを意図したものではない。

【0062】

〔Ｉ．第２触媒層のコート密度を変化させた試験例〕
＜例１＞
まず、ハニカム基材として、図１，２に示すようなコーディエライト製のウォールフロー型基材１（セル数３００ｃｐｓｉ（cells per square inch）、容積０．９Ｌ、全長１０５ｍｍ、外径１０３ｍｍ、隔壁厚み０．３ｍｍ、隔壁の気孔率５９％）を準備した。
次に、担体としてのＡｌ_２Ｏ_３粉末（γ−Ａｌ_２Ｏ_３）４０ｇと、Ｒｈ含有量が０．２ｇである硝酸ロジウムと、適量のイオン交換水とを混合した。得られた混合液を乾燥した後、焼成（５００℃、１時間）することにより、Ａｌ_２Ｏ_３にＲｈが担持された形態の粉末を得た。かかる粉末と、焼成後のＣＺ複合酸化物量が６０ｇとなるＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物粉末（助触媒）とをイオン交換水を混合して、第１触媒層形成用スラリーを調製した。

【0063】

次に、上記調製した第１触媒層形成用スラリーをハニカム基材１の排ガス流入側の端部から入側セル内に供給し、乾燥することにより、該入側セルに接する隔壁部分の細孔内に第１触媒層（延伸方向の長さＬ_１：隔壁の全長Ｌ_ｗの７０％、厚みＴ_１：隔壁の厚みＴ_ｗの８０％）を形成した。このとき、出側セルの排ガス流出側の端部からガスを供給して、入側セルと出側セルとの間に相対的な圧力差を生じさせ、スラリーが隔壁内に浸透する深さを調整した。例１では、基材の体積１Ｌ当たりの第１触媒層のコート密度Ｄ_１を６５ｇ／Ｌとした。また、基材の体積１Ｌ当たりの第１触媒層のＯＳＣ材の含有密度Ｏ_１を３６ｇ／Ｌとした。

【0064】

次に、触媒金属としてＰｄ源（硝酸パラジウム）を用いたこと以外は上記第１触媒層形成用スラリーと同様にして、第２触媒層形成用スラリーを調製した。
次に、上記調製した第２触媒層形成用スラリーをハニカム基材１の排ガス流出側の端部から出側セル内に供給し、乾燥することにより、該出側セルに接する隔壁部分の細孔内に第２触媒層（延伸方向の長さＬ_２：隔壁の全長Ｌ_ｗの５０％、厚みＴ_２：隔壁の厚みＴ_ｗの８０％）を形成した。このとき、第１触媒層の形成時と同様に、出側セルの排ガス流出側の端部からガスを供給して、入側セルと出側セルとの間に相対的な圧力差を生じさせ、スラリーが隔壁内に浸透する深さを調整した。例１では、基材の体積１Ｌ当たりの第２触媒層のコート密度Ｄ_２を４５ｇ／Ｌとした。つまり、コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）は、１．４４とした。また、基材の体積１Ｌ当たりの第２触媒層のＯＳＣ材の含有密度Ｏ_２を２５ｇ／Ｌとした。また、触媒金属の担持率は第１触媒層と第２触媒層で略等しくした。

【0065】

そして、第１触媒層及び第２触媒層を付与したハニカム基材を、１５０℃で１時間乾燥した後、５００℃で１時間焼成して、排ガス浄化用触媒（例１）を得た。なお、例１の排ガス浄化用触媒では、隔壁の延伸方向において、第１触媒層と第２触媒層とが隔壁の全長Ｌ_ｗの２０％の長さにわたって重なり合っている。また、隔壁の厚さ方向において、第１触媒層と第２触媒層とが隔壁の全体厚みＴ_ｗの６０％にわたって重なり合っている。

【0066】

＜例２、参考例１，２＞
第２触媒層のコート密度が下表１に示す値となるように第２触媒層形成用スラリーの性状（粘度や固形分率）や供給回数を調整したこと以外は上記例１と同様に、排ガス浄化用触媒（例２、参考例１，２）を作製した。なお、触媒層の触媒金属の担持量は全ての例で等しくした。
触媒層の仕様を下表１に纏める。

【0067】

【表1】

【0068】

＜ＯＳＣ能の評価＞
上記排ガス浄化用触媒の酸素吸放出能（ＯＳＣ）を評価した。具体的には、上記排ガス浄化用触媒をエンジンの排気管に取り付け、触媒の下流にＯ_２センサを取り付けた。そして、エンジンに供給する混合ガスの空燃比Ａ／Ｆをリッチとリーンの間で所定時間ごとに周期的に切り替え、Ｏ_２センサの挙動を基に、（１）触媒が酸素を放出しきってから酸素を吸蔵しきるまでの運転条件と時間、及び（２）酸素を吸蔵しきってから放出しきるまでの運転条件と時間、から平均酸素吸放出量（ＯＳＣ量）を算出した。結果を表１の該当欄に示す。なお、ここでは参考例１のＯＳＣ量を基準（１．０）としたときの相対値を表している。また、図４には触媒のＯＳＣ量とＤ_１／Ｄ_２との関係を示す。

【0069】

＜圧損の評価＞
上記排ガス浄化用触媒の圧損増加率を測定した。具体的には、まず、触媒層をコートする前のハニカム基材（リファレンス）を準備し、６ｍ^３／ｍｉｎの風量で空気を流通させたときの圧力を測定した。次に、上記作製した排ガス浄化用触媒（触媒層付きのハニカム基材）を用いて、同様に６ｍ^３／ｍｉｎの風量で空気を流通させたときの圧力を測定した。そして、次式：〔（排ガス浄化用触媒の圧力−リファレンスの圧力）／リファレンスの圧力〕×１００；から圧損増加率（％）を算出した。結果を表１の該当欄に示す。なお、ここでは参考例１の圧損増加率を基準（１．０）としたときの相対値を表している。また、図５には、圧力損失の増加率とＤ_１／Ｄ_２との関係を表す。

【0070】

表１及び図４から明らかなように、ＯＳＣ量は、コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）が大きくなるほど増加する傾向にあった。コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）を１．１以上（例えば１．１８以上）とすることで、ＯＳＣ材の効果がより良く発揮された。
また、表１及び図５から明らかなように、圧損は、コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）が大きくなるほど低減される傾向にあった。コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）を１．１以上（例えば１．１８以上）とすることで、圧損の上昇を１割以上低減することができた。
つまり、第２触媒層のコート密度Ｄ_２（ＯＳＣ材の含有密度Ｏ_２）を減少させることで、ＯＳＣ能の向上と圧損の低減とを高度に両立することができた。

【0071】

〔ＩＩ．第１触媒層のコート密度を変化させた試験例〕
＜例３，４、参考例３＞
第１触媒層のコート密度が下表２に示す値となるよう第１触媒層形成用スラリーの性状（粘度や固形分率）や供給回数を調整したこと以外は上記例１と同様に、排ガス浄化用触媒（例３，４、参考例３）を作製した。なお、触媒層の触媒金属の担持量は全ての例で等しくした。触媒層の仕様を下表２に纏める。
そして、上記Ｉ．と同様に、触媒のＯＳＣ能及び圧損を評価した。結果を表２の該当欄に示す。なお、ここでは上記参考例１のＯＳＣ量又は圧力損失を基準（１．０）としたときの相対値を表している。また、図６には触媒のＯＳＣ量とＤ_１／Ｄ_２との関係を示す。図７には圧力損失の増加率とＤ_１／Ｄ_２との関係を表す。

【0072】

【表2】

【0073】

表２及び図６から明らかなように、第１触媒層のコート密度Ｄ_１（ＯＳＣ材の含有密度Ｏ_１）を増加させると、所定量まではＯＳＣ量が増加するが、これを過ぎるとＯＳＣ量が減少した。つまり、コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）が１．５付近のときにＯＳＣ量が最も大きかった。コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）を１．４〜１．８、例えば１．４４〜１．６７とすることで、ＯＳＣ材を添加した効果がより良く発揮された。第１触媒層のコート密度Ｄ_１（ＯＳＣ材の含有密度Ｏ_１）が所定量以上になるとＯＳＣ量が低下した理由としては、第１触媒層の圧損が増大し、隔壁内の第１触媒層の形成されている部分を排ガスが流れ難くなったことが考えられる。
また、表１及び図７から明らかなように、圧損は、コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）が大きくなるほど増大（悪化）する傾向にあった。
以上のことから、コート密度の比（Ｄ_１／Ｄ_２）を１．１〜１．８（好ましくは１．４〜１．７）とすることは、ＯＳＣ能の向上と圧損の低減とを高度に両立する観点からより優位であるといえる。

【0074】

〔ＩＩＩ．第１触媒層のＯＳＣ含有密度を変化させた試験例〕
＜例５，６＞
第１触媒層形成用スラリーのＯＳＣ材の含有密度が下表３に示す値となるようを調整したこと以外は上記例１と同様に、排ガス浄化用触媒（例５，６）を作製した。なお、本試験例ではＯＳＣ材の含有密度を増やした分、アルミナの含有密度を減らして、コート密度を一定とした。また、触媒層の触媒金属の担持量は全ての例で等しくした。触媒層の仕様を下表３に纏める。
そして、上記Ｉ．と同様に、触媒のＯＳＣ能及び圧損を評価した。結果を表３の該当欄に示す。

【0075】

【表3】

【0076】

表３から明らかなように、ＯＳＣ量は、第１触媒層のＯＳＣ材の含有密度Ｏ_１が増えるほど向上した。また、圧損も、第１触媒層のＯＳＣ材の含有密度Ｏ_１が増えるほど低減された。この理由としては、アルミナの嵩密度がＣＺ複合酸化物よりも高いことが考えられる。つまり、嵩密度の高いアルミナの含有量が減ったことで、排ガスの流路が広がり、圧損が低減されたことが考えられる。

【0077】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【符号の説明】

【0078】

１ ハニカム基材
１ａ 端部
２ 封止部
４ 開口部
６、２６ 隔壁
１０ 排ガス浄化用触媒
２２ 封止部
２４ 入側セル
２４ａ 排ガス流入側の端部
２５ 出側セル
２５ａ 排ガス流出側の端部
２６１ 第１触媒層
２６２ 第２触媒層
２６Ｎ_１ 基材露出部
２６Ｎ_２ 第２の基材露出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】