特許 6805161 排ガス処理システム

(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】6805161

(24)【登録日】2020年12月7日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】排ガス処理システム

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/94 20060101AFI20201214BHJP

   B01J 29/76 20060101ALI20201214BHJP

   B01J 23/46 20060101ALI20201214BHJP

   B01J 23/44 20060101ALI20201214BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20201214BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20201214BHJP

   F01N 3/035 20060101ALI20201214BHJP

   F01N 3/022 20060101ALI20201214BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/94 222

   B01D53/94 241

   B01D53/94 245

   B01D53/94 280

   B01J29/76 AZAB

   B01J23/46 311A

   B01J23/44 A

   F01N3/08 B

   F01N3/08 A

   F01N3/28 301B

   F01N3/28 301E

   F01N3/28 301D

   F01N3/035 A

   F01N3/035 E

   F01N3/022 C

【請求項の数】29

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2017-550525(P2017-550525)

(86)(22)【出願日】2016年3月24日

(65)【公表番号】特表2018-513784(P2018-513784A)

(43)【公表日】2018年5月31日

(86)【国際出願番号】US2016023926

(87)【国際公開番号】WO2016154391

(87)【国際公開日】20160929

【審査請求日】2019年3月25日

(31)【優先権主張番号】62/138,689

(32)【優先日】2015年3月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505470786

【氏名又は名称】ビーエーエスエフ コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】シャオフェン ヤン

(72)【発明者】

【氏名】ウェン−メイ シュエ

(72)【発明者】

【氏名】ジョン ケイ． ホックムース

(72)【発明者】

【氏名】マシュー ジェイ． シュラット

(72)【発明者】

【氏名】ユエジン リー

【審査官】 佐々木 典子

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３２２１１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２６２０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２２６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２５５７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／７３、５３／８６−５３／９０

５３／９４、５３／９６

Ｆ０１Ｎ ３／００、 ３／０２

３／０４−３／３８

９／００−１１／００

Ｂ０１Ｊ ２１／００−３８／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＮＯ_ｘ、微粒子状物質および硫黄を含有するガソリンエンジン排ガス流を処理するための排ガスシステムであって、
三元転化（ＴＷＣ）触媒、リーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）および一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される少なくとも１つの触媒物品；
少なくとも１つの触媒物品の下流にある白金含有触媒物品；および
前記白金含有触媒物品のすぐ下流にある選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒物品を有し、前記ＳＣＲ触媒物品が分子ふるいを含み、
前記白金含有触媒物品が、高表面積耐火金属酸化物担体上に担持された白金およびパラジウムを含み、白金が、白金およびパラジウムの合計量の少なくとも５０質量％の量で前記白金含有触媒物品中に存在し、
前記白金含有触媒物品におけるＰｔ：Ｐｄの比が、２０：１〜２：１の範囲である前記排ガスシステム。

【請求項2】

少なくとも１つの触媒物品がＴＷＣ触媒から成る、請求項１記載の排ガスシステム。

【請求項3】

少なくとも１つの触媒物品がＬＮＴから成る、請求項１記載の排ガスシステム。

【請求項4】

少なくとも１つの触媒物品がＴＷＣ触媒およびＬＮＴを含む、請求項１記載の排ガスシステム。

【請求項5】

前記ＬＮＴおよび前記ＴＷＣ触媒が単一の基材上で一体化されている、請求項４記載の排ガスシステム。

【請求項6】

少なくとも１つの触媒物品および前記白金含有触媒物品が単一の基材上にある、請求項１記載の排ガスシステム。

【請求項7】

前記白金含有触媒が微粒子フィルター上にある、請求項１記載の排ガスシステム。

【請求項8】

前記微粒子フィルターがウォールフローフィルターである、請求項７記載の排ガスシステム。

【請求項9】

前記白金含有触媒がフロースルー基材上にある、請求項１記載の排ガスシステム。

【請求項10】

ＮＯ_ｘ、微粒子状物質および硫黄を含有するガソリンエンジン排ガス流を処理するための排ガスシステムであって、
三元転化（ＴＷＣ）触媒；
前記ＴＷＣ触媒の下流にある、触媒化された白金含有煤煙フィルター；
触媒化された煤煙フィルターのすぐ下流にある第一選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒；および
第一ＳＣＲ触媒物品のすぐ下流にある第二選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒を有し、
ここで第一および第二ＳＣＲ触媒物品がそれぞれ独立して分子ふるいを含む、前記排ガスシステム。

【請求項11】

前記ＳＣＲ触媒物品の下流にアンモニア酸化（ＡＭＯ_ｘ）触媒をさらに含む、請求項１から９までのいずれか１項記載の排ガスシステム。

【請求項12】

前記ＳＣＲ触媒物品が、吸入口および排出口を有する基材上にあり、前記ＡＭＯ_ｘ触媒が排出口にある、請求項１１記載の排ガスシステム。

【請求項13】

前記ガソリンエンジンがリーンガソリン直噴（ＧＤＩ）エンジンである、請求項１から１０までのいずれか１項記載の排ガスシステム。

【請求項14】

前記ガソリンエンジンの排ガス流がリッチである場合、１つまたは複数の前記触媒物品がＮＨ_３を発生させる、請求項１から９までのいずれか１項記載の排ガス処理システム。

【請求項15】

前記分子ふるいが、二重六員環（ｄ６ｒ）単位を有する分子ふるいである、請求項１記載の排ガス処理システム。

【請求項16】

前記分子ふるいが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣ、ＷＥＮおよびこれらの組み合わせの骨格構造型から成る群より選択される、請求項１５記載の排ガスシステム。

【請求項17】

前記分子ふるいが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＳＡＳ、ＳＡＴおよびＳＡＶの骨格構造型から成る群より選択される、請求項１６記載の排ガス処理システム。

【請求項18】

前記分子ふるいが、ＡＥＩ、ＣＨＡおよびＡＦＸの骨格構造型から成る群より選択される、請求項１７記載の排ガス処理システム。

【請求項19】

前記分子ふるいがＣＨＡ骨格構造型である、請求項１８記載の排ガス処理システム。

【請求項20】

前記ＣＨＡ骨格構造型分子ふるいが、アルミノケイ酸塩ゼオライト、ホウケイ酸塩、ガロケイ酸塩、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯ、ＭｅＡＰＳＯおよびＭｅＡＰＯから選択される、請求項１９記載の排ガス処理システム。

【請求項21】

前記ＣＨＡ骨格構造型分子ふるいが、ＳＳＺ−１３、ＳＳＺ−６２、チャバサイト、ゼオライトＫ〜Ｇ、リンデＤ、リンデＲ、ＬＺ−２１８、ＬＺ−２３５、ＬＺ−２３６、ＺＫ−１４、ＳＡＰＯ−３４、ＳＡＰＯ−４４、ＳＡＰＯ−４７およびＺＹＴ−６から成る群より選択される、請求項２０記載の排ガス処理システム。

【請求項22】

前記分子ふるいがＳＳＺ−１３およびＳＳＺ−６２から選択される、請求項２１記載の排ガス処理システム。

【請求項23】

前記分子ふるいが、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇおよびこれらの組み合わせから選択される金属によって促進される、請求項１５から２２までのいずれか１項記載の排ガス処理システム。

【請求項24】

前記分子ふるいが、Ｃｕ、Ｆｅおよびこれらの組み合わせから選択される金属によって促進される、請求項２３記載の排ガス処理システム。

【請求項25】

前記分子ふるいがＣｕによって促進される、請求項２３記載の排ガス処理システム。

【請求項26】

微粒子状物質、アンモニア、ＮＯ_ｘおよび硫黄を含有する、リーンバーンエンジンのエンジン排ガス流を処理するための方法であって、
前記エンジン排ガス流を、三元転化（ＴＷＣ）触媒、リーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）および一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される少なくとも１つの触媒物品上に流すこと；
微粒子状物質、ＮＯ_ｘ、硫黄およびアンモニアを含有する、少なくとも１つの触媒物品から出る排ガス流を白金含有触媒物品に通すこと；および
前記白金含有触媒物品から出る排ガスを、分子ふるいおよび促進剤金属を有する選択触媒還元（ＳＣＲ）物品に通すことを含み、
前記白金含有触媒物品が、高表面積耐火金属酸化物担体上に担持された白金およびパラジウムを含み、白金が、白金およびパラジウムの合計量の少なくとも５０質量％の量で前記白金含有触媒物品中に存在し、
前記白金含有触媒物品におけるＰｔ：Ｐｄの比が、２０：１〜２：１の範囲である前記方法。

【請求項27】

少なくとも１つの触媒物品がＴＷＣから成る、請求項２６記載の方法。

【請求項28】

前記分子ふるいが、二重六員環（ｄ６ｒ）単位を有するアルミノケイ酸塩ゼオライトを含む、請求項２６記載の方法。

【請求項29】

前記ゼオライトが、銅で促進されたＣＨＡ骨格構造型ゼオライトである、請求項２８記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は概して、ガソリンエンジン排気後処理システムに関する。

【0002】

背景技術
ガソリンエンジンにより駆動する乗り物からの排ガスは一般的に、化学量論的な空気／燃料条件で、またはほぼ化学量論的な空気／燃料条件で稼動されるエンジンの排気中の汚染物質であるＮＯ_ｘ、一酸化炭素、（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ）を削減するのに効率的な、１つまたは複数の三元転化（ＴＷＣ）自動車用触媒により処理される。化学量論的な条件をもたらす、燃料に対する空気の正確な割合は、燃料中の炭素と水素との相対的割合に伴って変化する。１４．６５：１の空燃比（Ａ／Ｆ）（空気の質量：燃料の質量）は、平均式ＣＨ_ｌ．８８を有する炭化水素燃料、例えばガソリンの燃焼に相応する化学量論比である。したがって、記号λは、特定のＡ／Ｆ比を所定の燃料についての化学量論的なＡ／Ｆ比で割った結果を表すために使用され、λ＝１は化学量論的混合物であり、λ＞１は燃料がリーンな混合物であり、λ＜１は燃料がリッチな混合物である。

【0003】

電子式燃料噴射システムを備えるガソリンエンジンは、空気−燃料混合物を常に変化させ、リーンな排気とリッチな排気の間で迅速かつ連続的に循環させる。近年では、燃費を改善するために、ガソリン燃料のエンジンは、リーン条件下で稼動するように設計されている。リーン条件とは、そのようなエンジンに供給される燃焼混合物中の空燃比が化学量論比を上回るように維持されることを表しており、そのため、発生する排ガスは「リーン」であり、つまり排ガスは、酸素含分が相対的に高い。リーンバーンガソリン直噴（ＧＤＩ）エンジンは、温室効果ガスの排出削減に貢献し得る燃料効率上の利点をもたらし、燃料は過剰な空気中で燃焼される。リーン燃焼の主な副生成物はＮＯ_ｘであり、その後処理が主な課題である。

【0004】

窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）の排出は、排出規制基準に適うように削減される必要がある。ＴＷＣ触媒は、ガソリンエンジンがリーンで稼動する場合、排気中の過剰な酸素を原因として、ＮＯ_ｘ排出量を削減するのに効率的ではない。酸素リッチな環境下でＮＯ_ｘを削減するために最も有望な技術のうち２つは、尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）およびリーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）である。

【0005】

尿素ＳＣＲシステムは、噴射システムを備える第二の流体タンクを必要とし、これによって、システムがさらに複雑になる。尿素ＳＣＲに関するその他の問題は、尿素のための基本的設備、尿素溶液が凍結する可能性、および操作者が定期的に尿素溶液貯蔵器を満たす必要性である。

【0006】

ガソリンエンジンの排気は、アルカリ金属成分またはアルカリ土類金属成分（Ｂａ、Ｋなど）を含有する触媒／ＮＯ_ｘ吸着剤で処理することができ、この吸着剤は、ＮＯ_ｘをリーン（酸素リッチ）操作時間の間に貯蔵し、貯蔵されたＮＯ_ｘをリッチ（燃料リッチ）操作時間の間に放出する。リッチ（または化学量論的）操作時間の間に、触媒／ＮＯ_ｘ吸着剤の触媒成分は、ＮＯ_ｘ（ＮＯ_ｘ吸着剤から放出されたＮＯ_ｘを含む）と、排気中に存在するＨＣ、ＣＯおよび／または水素との反応によって、ＮＯ_ｘが窒素に還元することを促進する。しかしながら、ＮＯ_ｘ吸収成分はまた、容易に排気中の硫黄酸化物と反応して、より安定した金属硫酸塩を生成し、したがって、ＮＯ_ｘ貯蔵容量が減少する。高温（６５０℃超）の還元環境での処理は、ＬＮＴ触媒から硫黄を除去し、ＮＯ_ｘ貯蔵容量を回復するために必要とされている。

【0007】

図１は、従来技術のガソリンエンジンでしばしば使用されている、例示的なエンジン排気システムの構成を示す。図１は特に、排気管１１５を介してガソリンエンジン１１０の下流にあるＴＷＣ触媒１２０、排気管１２５を介してＴＷＣ触媒１２０の下流にある任意のガソリン微粒子フィルター１３０、ならびに排気管１３５を介してＴＷＣ触媒１２０および任意のガソリン微粒子フィルター１３０の下流にあるＳＣＲ触媒物品１４０を有するエンジン排気システム１００を示す。ガソリン微粒子フィルター１３０を、１種または複数の白金族金属、特にパラジウムおよびロジウムで触媒化することができる。

【0008】

現在の政府による排ガス規制に適うためには、ガソリンエンジン適用において、ＮＯ_ｘ排出およびＳＣＲ触媒の硫黄被毒に対処する技術が必要である。

【0009】

発明の概要
本発明の第１の態様は、ガソリンエンジン排ガス流を処理するための排ガス処理システムに関する。第１の実施形態において、ＮＯ_ｘ、微粒子状物質および硫黄を含有するガソリンエンジン排ガス流を処理するための排ガスシステムは、三元転化（ＴＷＣ）触媒、リーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）および一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される少なくとも１つの触媒物品；少なくとも１つの触媒物品の下流にある白金含有触媒物品；および白金含有触媒物品のすぐ下流にある選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒物品を有し、ＳＣＲ触媒物品は分子ふるいを含む。

【0010】

第２の実施形態では、第１の実施形態の排ガスシステムを変形し、ここで少なくとも１つの触媒物品は、ＴＷＣ触媒から成る。

【0011】

第３の実施形態では、第１の実施形態の排ガスシステムを変形し、ここで少なくとも１つの触媒物品は、ＬＮＴから成る。

【0012】

第４の実施形態では、第１の実施形態の排ガスシステムを変形し、ここで少なくとも１つの触媒物品は、ＴＷＣ触媒およびＬＮＴを含む。

【0013】

第５の実施形態では、第４の実施形態の排ガスシステムを変形し、ここでＬＮＴおよびＴＷＣは、単一の基材上で一体化されている。

【0014】

第６の実施形態では、第１から第５の実施形態のいずれかの排ガスシステムを変形し、ここで少なくとも１つの触媒物品および白金含有触媒物品は、単一の基材上にある。

【0015】

第７の実施形態では、第１から第５の実施形態のいずれかの排ガスシステムを変形し、ここで白金含有触媒は、微粒子フィルター上にある。

【0016】

第８の実施形態では、第７の実施形態の排ガスシステムを変形し、ここで微粒子フィルターは、ウォールフローフィルターである。

【0017】

第９の実施形態では、第１から第５の実施形態のいずれかの排ガスシステムを変形し、ここで白金含有触媒は、フロースルー基材上にある。

【0018】

本発明の第２の態様は、ガソリンエンジン排ガス流を処理するための排ガスシステムに向けられている。第１０の実施形態では、ＮＯ_ｘ、微粒子状物質および硫黄を含有するガソリンエンジン排ガス流を処理するための排ガスシステムは、三元転化（ＴＷＣ）触媒；ＴＷＣ触媒の下流にある、触媒化された白金含有煤煙フィルター；触媒化された煤煙フィルターのすぐ下流にある第一選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒物品；および第一ＳＣＲ触媒物品のすぐ下流にある第二選択触媒還元触媒（ＳＣＲ）を有し、ここで第一および第二ＳＣＲ触媒物品はそれぞれ独立して分子ふるいを含む。

【0019】

第１１の実施形態では、第１から第８の実施形態のいずれかの排ガスシステムを変形し、ここで白金含有触媒物品はさらに、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＩｒおよびＯｓから選択されるさらなる白金族金属（ＰＧＭ）を含み、ここで白金は、全ＰＧＭの少なくとも５０質量％の量で、白金含有触媒物品中に存在する。

【0020】

第１２の実施形態では、第１から第８の実施形態のいずれかの排ガスシステムを変形し、この排ガスシステムはさらに、ＳＣＲ触媒物品の下流にアンモニア酸化（ＡＭＯ_ｘ）触媒を有する。

【0021】

第１３の実施形態では、第１の実施形態の排ガスシステムを変形し、ここでＳＣＲ触媒物品は、吸入口および排出口を有する基材上にあり、アンモニア酸化触媒（ＡＭＯ_ｘ）を排出口に有する。

【0022】

第１４の実施形態では、第１から第１３の実施形態のいずれかの排ガスシステムを変形し、ここでガソリンエンジンは、リーンガソリン直噴（ＧＤＩ）エンジンである。

【0023】

第１５の実施形態では、第１から第８の実施形態のいずれかの排ガス処理システムを変形し、ここで排ガスがリッチである場合、少なくとも１つの触媒物品は、ＮＨ_３を発生させる。

【0024】

第１６の実施形態では、第１１の実施形態の排ガス処理システムを変形し、ここでさらなる白金族金属は、パラジウムである。

【0025】

第１７の実施形態では、第１から第１０の実施形態のいずれかの排ガス処理システムを変形し、ここで分子ふるいは、二重六員環（ｄ６ｒ）単位を有する分子ふるいである。

【0026】

第１８の実施形態では、第１から第１７の実施形態のいずれかの排ガスシステムを変形し、ここで分子ふるいは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣ、ＷＥＮおよびこれらの組み合わせの骨格構造型から成る群より選択される。

【0027】

第１９の実施形態では、第１から第１８の実施形態のいずれかの排ガス処理システムを変形し、ここで分子ふるいは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＳＡＳ、ＳＡＴおよびＳＡＶの骨格構造型から成る群より選択される。

【0028】

第２０の実施形態では、第１から第１９の実施形態のいずれかの排ガス処理システムを変形し、ここで分子ふるいは、ＡＥＩ、ＣＨＡおよびＡＦＸの骨格構造型から成る群より選択される。

【0029】

第２１の実施形態では、第１から第２０の実施形態のいずれかの排ガス処理システムを変形し、ここで分子ふるいは、ＣＨＡ骨格構造型である。

【0030】

第２２の実施形態では、第２１の実施形態の排ガス処理システムを変形し、ここでＣＨＡ骨格構造型分子ふるいは、アルミノケイ酸塩ゼオライト、ホウケイ酸塩、ガロケイ酸塩、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯ、ＭｅＡＰＳＯおよびＭｅＡＰＯから選択される。

【0031】

第２３の実施形態では、第２１および第２２の実施形態のどちらかの排ガス処理システムを変形し、ここでＣＨＡ骨格構造型分子ふるいは、ＳＳＺ−１３、ＳＳＺ−６２、チャバサイト、ゼオライトＫ〜Ｇ、リンデＤ、リンデＲ、ＬＺ−２１８、ＬＺ−２３５、ＬＺ−２３６、ＺＫ−１４、ＳＡＰＯ−３４、ＳＡＰＯ−４４、ＳＡＰＯ−４７およびＺＹＴ−６から成る群より選択される。

【0032】

第２４の実施形態では、第１から第２１の実施形態のいずれかの排ガス処理システムを変形し、ここで分子ふるいは、ＳＳＺ−１３およびＳＳＺ−６２から選択される。

【0033】

第２５の実施形態では、第１から第２４の実施形態のいずれかの排ガス処理システムを変形し、ここで分子ふるいは、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇおよびこれらの組み合わせから選択される金属によって促進される。

【0034】

第２６の実施形態では、第１から第２５の実施形態のいずれかの排ガス処理システムを変形し、ここで分子ふるいは、Ｃｕ、Ｆｅおよびこれらの組み合わせから選択される金属によって促進される。

【0035】

第２７の実施形態では、第１から第２６の実施形態のいずれかの排ガス処理システムを変形し、ここで分子ふるいは、Ｃｕによって促進される。

【0036】

本発明の第３の態様は、リーンバーンエンジンのエンジン排ガス流を処理するための方法に向けられている。第２８の実施形態では、微粒子状物質、アンモニア、ＮＯ_ｘおよび硫黄を含有する、リーンバーンエンジンのエンジン排ガス流を処理するための方法が提供され、ここでこの方法は、エンジン排ガス流を、三元転化（ＴＷＣ）触媒、リーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）および一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される少なくとも１つの触媒物品上に流すこと；微粒子状物質、ＮＯ_ｘ、硫黄およびアンモニアを含有する、少なくとも１つの触媒物品から出る排ガス流を白金含有触媒物品に通すこと；および白金含有触媒物品から出る排ガスを、分子ふるいおよび促進剤金属を有する選択触媒還元（ＳＣＲ）物品に通すことを含む。

【0037】

第２９の実施形態では、第２８の実施形態の方法を変形し、ここで少なくとも１つの触媒物品は、ＴＷＣ触媒から成る。

【0038】

第３０の実施形態では、第２８および第２９の実施形態のどちらかの方法を変形し、ここで分子ふるいは、二重六員環（ｄ６ｒ）単位を有するアルミノケイ酸塩ゼオライトを含む。

【0039】

第３１の実施形態では、第３０の実施形態の方法を変形し、ここでゼオライトは、銅で促進されたＣＨＡ骨格構造型ゼオライトである。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】従来技術によるガソリンエンジンで使用される排ガスシステムの構成の図解である。

【図2】１つまたは複数の実施形態によるガソリンエンジンで使用される例示的な排ガスシステムの構成の図解である。

【図3】ウォールフローフィルター基材区分の断面図を示す。

【図4】１つまたは複数の実施形態による触媒物品システムの部分的断面図を示す。

【図5】１つまたは複数の実施形態による触媒物品システムの部分的断面図を示す。

【0041】

発明の詳細な説明
幾つかの例示的な本発明の実施形態を説明する前に、本発明は、以下の説明で記載される構成または方法工程の詳細に限定されないものと理解されたい。本発明は、別の実施形態であってよく、様々な手法で実践または実施することができる。

【0042】

ガソリン排気処理システム、例えば図１に図示されているシステムでは、ＳＣＲ触媒物品１４０の性能は、燃料の配合に依存する。ガソリンは、特にディーゼル燃料の硫黄含分に比べて多量の硫黄を含有しており、ＳＣＲ触媒は、特に硫黄に対して敏感であり、このことによって、性能が制限される。硫黄によってＳＣＲ触媒が被毒し、触媒のＮＯ_ｘ除去性能が低下する。

【0043】

硫酸塩化されたＳＣＲ触媒の再生には、約５００℃の温度が必要とされる。ガソリンエンジンに関して、そのような高い温度は、リッチサイクルでしか達成することができない。リッチサイクルによる稼動は、乗り物の燃費に不利な影響を与えるため、相手先ブランド製造（ＯＥＭ）の顧客は、延長時間の間にリッチに稼動しないシステムを好む。リーンに稼動することによって、燃費が改善される。よって、硫酸塩化されたＳＣＲ触媒を熱によって再生することはしばしば、特に、約２５０℃の温度でしかリーンに稼動しないリーンＧＤＩエンジンでの適用の場合、排気温度によって妨害される。したがって、経時的に、そのようなシステム内のＳＣＲ触媒のＮＯ_ｘ削減性能は著しく低下する。

【0044】

驚くべきことに、白金含有触媒物品を１つまたは複数の選択触媒還元（ＳＣＲ）物品のすぐ上流で使用することによって、燃料および排ガス流中の硫黄の有害作用に対してＳＣＲ触媒物品が安定化され、同時に、ＳＣＲ触媒物品が効率的にＮＯ_ｘ排出を削減することが可能になる。したがって、本発明の実施形態によると、ＮＯ_ｘ、微粒子状物質および硫黄を含有するガソリンエンジン排ガス流を処理するための排ガスシステムが提供され、このシステムは、三元転化（ＴＷＣ）触媒、リーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）および一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品；１つまたは複数の触媒物品の下流にある白金含有触媒物品；および白金含有触媒物品のすぐ下流にある１つまたは複数の選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒物品を有し、１つまたは複数のＳＣＲ触媒物品は分子ふるいを含む。

【0045】

本発明の実施形態の排ガス処理システムは、図２〜５を参照することによってより容易に理解することができる。図２を参照すると、例示的な実施形態であるエンジン排気システム２００は、排気管２１５を介してガソリンエンジン２１０の下流にある、ＴＷＣ触媒、ＬＮＴまたは一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣ触媒から選択される１つまたは複数の触媒物品２２０、排気管２２５を介して１つまたは複数の触媒物品２２０の下流にある白金含有触媒物品２３０、および排気管２３５を介して白金含有触媒物品２３０のすぐ下流にある１つまたは複数のＳＣＲ触媒物品２４０を有する。これより、例示的な構成および材料を含め、様々な成分の詳細をより細かく記載する。図２が、白金含有物品２３０を、１つまたは複数の触媒物品２２０の下流にある別個の物品として示す一方で、本発明の実施形態は、白金含有触媒が同じブリック（ｂｒｉｃｋ）上に、および／または１つもしくは複数の触媒物品２２０の排出口端部の近くにあり得る実施例を含む。したがって、本明細書にあるように、「下流」とは、白金含有触媒がエンジンから、より遠くに位置しているという事実を指す。

【0046】

本開示で使用される用語に関して、以下のように定義する。

【0047】

本明細書で使用されているように、「触媒」または「触媒材料（ｃａｔａｌｙｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）」または「触媒作用材料（ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）」という用語は、反応を促進する材料を指す。

【0048】

本明細書で使用されているように、「触媒物品」という用語は、所望の反応を促進するために使用される要素を指す。例えば、触媒物品は、触媒種、例えば触媒組成物を含有するウォッシュコートを、基材、例えばハニカム基材上に有することができる。

【0049】

本明細書で使用されているように、「層」および「層状の」という用語は、表面、例えば基材上で支持されている構造を指す。

【0050】

本明細書で使用されているように、「ガソリンエンジン」という用語は、ガソリンで稼動するよう設計された、火花点火を備えるあらゆる内燃エンジンを指す。１つまたは複数の特定の実施形態では、エンジンはリーンガソリン直噴エンジンである。ガソリン直噴（ＧＤＩ）エンジンは、リーンバーン条件および成層燃焼を有することができ、これによって、微粒子が生成する。ディーゼルリーンバーンエンジンにより生成される微粒子に比べて、ＧＤＩエンジンにより生成される微粒子は、より微細かつより少量になる傾向を示す。

【0051】

本明細書で使用されているように、「ウォッシュコート」という用語は、処理される気体流の通過を可能にするのに十分に多孔質である担体基材材料、例えばハニカム型担体部材に施与される触媒作用材料または別の材料の薄い接着性コーティングという、当技術分野において通常の意味を有する。当技術分野で理解されているように、ウォッシュコートは、スラリー中の粒子分散体から得られ、これを基材に施与し、乾燥およびか焼させると、多孔質ウォッシュコートがもたらされる。

【0052】

本明細書で使用されているように、「流」という用語は広義には、固体または液体の微粒子状物質を含有し得る流動気体のあらゆる組み合わせを指す。「気体流」または「排ガス流」という用語は、飛沫同伴する非気体状成分、例えば液滴、固体状微粒子などを含有し得る気体構成要素の流れ、例えばエンジンの排気を意味する。さらに、エンジンの排ガス流は一般的に、燃焼生成物、不完全燃焼生成物、窒素酸化物、燃焼性および／または炭素質の微粒子状物質（煤煙）、ならびに未反応の酸素および窒素を含む。

【0053】

ＴＷＣ触媒、ＬＮＴ、一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品：
１つまたは複数の実施形態では、排ガス処理システムは、三元転化（ＴＷＣ）触媒、リーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）および一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品２２０（図２中）を含む。

【0054】

１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数の触媒物品はＴＷＣから成る。ＴＷＣ触媒に関して、特定の要求はない；当技術分野で公知のあらゆるＴＷＣ触媒を利用することができる。１つまたは複数の実施形態では、ＴＷＣ触媒は、酸素貯蔵成分および／または耐火金属酸化物担体の上に担持されている白金族金属、ならびに任意で、第二耐火金属酸化物担体または第二酸素貯蔵成分の上に担持されているさらなる白金族金属成分を含む。

【0055】

本明細書で使用されているように、「耐火金属酸化物担体」および「担体」という用語は、上にさらなる化合物または化学元素が担持された、土台となる高表面積材料を指す。担体粒子は、２０Åより大きい細孔および幅広い細孔分布を有する。本明細書で定義されるように、そのような金属酸化物担体からは、分子ふるい、特にゼオライトが除外される。特定の実施形態では、一般的に１グラムあたり６０平方メートル超（「ｍ^２／ｇ」）、しばしば約２００ｍ^２／ｇまで、またはそれより高いＢＥＴ表面積を示す高表面積耐火金属酸化物担体、例えばアルミナ担体材料（「γ−アルミナ」または「活性アルミナ」とも称される）を利用することができる。そのような活性アルミナは通常、アルミナのγ相およびδ相の混合物であるが、かなりの量のη−アルミナ相、κ−アルミナ相およびθ−アルミナ相を含有していてもよい。活性アルミナ以外の耐火金属酸化物を、所定の触媒中で、少なくとも幾つかの触媒成分のための担体として使用することができる。例えば、バルクセリア、ジルコニア、α−アルミナ、シリカ、チタニアおよびその他の材料が、そのような使用について知られている。

【0056】

本発明の１つまたは複数の実施形態は、アルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニア、ランタナ−アルミナ、ランタナ−ジルコニア−アルミナ、バリア−アルミナ、バリア−ランタナ−アルミナ、バリア−ランタナ−ネオジミア−アルミナ、アルミナ−クロミア、セリア、アルミナ−セリアおよびこれらの組み合わせから成る群より選択される活性化合物を含有する耐火金属酸化物担体を含む。これらの材料の多くには、活性アルミナよりも著しく低いＢＥＴ表面積を有するという欠点があるものの、この欠点は、できあがる触媒のより良好な耐久性または能力の向上によって相殺される傾向にある。本明細書で使用されているように、「ＢＥＴ表面積」という用語は、Ｎ_２吸着で表面積を特定するための、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒによる方法という通常の意味を有する。細孔直径および細孔容積は、ＢＥＴ式のＮ_２吸着実験または脱着実験を利用して、特定することもできる。

【0057】

１つまたは複数の実施形態では、耐火金属酸化物担体は独立して、アルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニア、ランタナ−アルミナ、ランタナ−ジルコニア−アルミナ、バリア−アルミナ、バリア−ランタナ−アルミナ、バリア−ランタナ−ネオジミア−アルミナ、アルミナ−クロミア、セリア、アルミナ−セリアおよびこれらの組み合わせから成る群より選択される、活性化された、安定化された、または活性化および安定化された化合物を含む。

【0058】

本明細書で使用されているように、「酸素貯蔵成分」（ＯＳＣ）という用語は、多価状態を有し、還元体、例えば一酸化炭素（ＣＯ）または水素と、還元条件下で活発に反応することができ、そして酸化体、例えば酸素または亜酸化窒素と、酸化条件下で反応することができるものを指す。適切な酸素貯蔵成分の例は、希土類酸化物、特にセリアを含む。ＯＳＣは、セリアに加えて、１つまたは複数のランタナ、プラセオジミア、ネオジミア、ニオビア、ユーロピア、サマリア、イッテルビア、イットリア、ジルコニアおよびこれらの混合物を含むことができる。希土類酸化物は、バルク（例えば、微粒子状）形態であってよい。酸素貯蔵成分は、酸素貯蔵特性を示す形態の酸化セリウム（セリア、ＣｅＯ_２）を含むことができる。セリアの格子酸素は、一酸化炭素、水素または炭化水素と、リッチＡ／Ｆ条件下で反応することができる。リーン暴露される場合、還元されたセリアは、酸素を空気および／またはＮＯ_ｘ種から再捕捉する能力を有しており、こうしてＮＯ_ｘの転化が促進される。

【0059】

１つまたは複数の実施形態では、酸素貯蔵成分は、セリア−ジルコニア複合体、または希土類により安定化されたセリア−ジルコニアを含む。

【0060】

本明細書で使用されているように、「白金族金属」または「ＰＧＭ」という用語は、元素周期表で定義されている１つまたは複数の化学元素を指し、これには、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）およびルテニウム（Ｒｕ）、ならびにこれらの混合物が含まれる。１つまたは複数の実施形態では、ＴＷＣ触媒は、酸素貯蔵成分（ＯＳＣ）および／または耐火金属酸化物担体の上に担持された少なくとも１種の白金族金属、および任意で、第二耐火金属酸化物担体または第二酸素貯蔵成分の上に担持されたさらなる白金族金属を有する。１つまたは複数の実施形態では、白金族金属成分は、白金、パラジウム、ロジウムまたはこれらの混合物から選択される。特定の実施形態では、白金族金属成分はパラジウムを含む。一般的に、ＴＷＣ触媒のパラジウム含分に関するかぎりでは、特定の制限は存在しない。

【0061】

１つまたは複数の実施形態では、ＴＷＣ触媒はさらなる白金族金属を含まない。別の実施形態では、ＴＷＣ触媒はさらなる白金族金属を含む。１つまたは複数の実施形態では、さらなる白金族金属は、存在する場合、白金、ロジウムおよびこれらの混合物から選択される。特定の実施形態では、さらなる白金族金属成分はロジウムを含む。一般的に、ＴＷＣ触媒のロジウム含分に関するかぎりでは、特定の制限は存在しない。１つまたは複数の特定の実施形態では、ＴＷＣ触媒はパラジウムおよびロジウムの混合物を含む。別の実施形態では、ＴＷＣ触媒は、白金、パラジウムおよびロジウムの混合物を含む。

【0062】

１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数の触媒物品２２０（図２中）はＬＮＴから成る。ＬＮＴに関して、特定の条件は存在しない；当技術分野で公知のあらゆるＬＮＴを利用することができる。還元環境において、リーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）は、炭化水素の水蒸気改質反応および水性ガスシフト（ＷＧＳ）反応を促進することよって、反応を活性化し、ＮＯ_ｘを削減する還元体としてのＨ_２をもたらす。水性ガスシフト反応は、一酸化炭素が水蒸気と反応して二酸化炭素および水素を形成する化学反応である。セリアがＬＮＴ中に存在することによって、ＷＧＳ反応に触媒作用が及ぼされ、ＳＯ_２による失活に対するＬＮＴの耐性が改善され、ＰＧＭが安定化される。アルカリ土類金属酸化物、例えばＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの酸化物、アルカリ金属酸化物、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓの酸化物、および希土類金属酸化物、例えばＣｅ、Ｌａ、ＰｒおよびＮｄの酸化物を含むＮＯ_ｘ貯蔵（吸着剤）成分を、白金族金属触媒、例えばアルミナ担体上に分散された白金と組み合わせて、内燃エンジンからの排ガスの浄化に使用することができる。ＮＯ_ｘ貯蔵にとって通常は、酸化バリウムが好ましい。なぜなら、酸化バリウムは、リーンエンジンの運転で硝酸塩を形成し、リッチ条件下で比較的容易に硝酸塩を放出するからである。

【0063】

１つまたは複数の実施形態では、ＬＮＴは、少なくとも１種の白金族金属成分、および希土類酸化物上に担持されているアルカリ土類金属を含む。１つまたは複数の実施形態では、希土類酸化物は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、ＹｂおよびＬａ、ならびにこれらの混合物から選択される希土類金属の酸化物少なくとも１種から選択される。幾つかの実施形態では、希土類酸化物を、１つまたは複数のその他の成分、例えば、ランタン、プラセオジム、ネオジム、ニオブ、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、タンタル、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、ニッケル、マンガン、鉄、銅、銀、金、ガドリニウムおよびこれらの組み合わせと混合することができる。

【0064】

１つまたは複数の実施形態では、ＬＮＴは、少なくとも１種の白金族金属、および高表面積耐火金属上に担持されたアルカリ土類金属を含む。１つまたは複数の実施形態では、高表面積耐火金属酸化物は、当技術分野で公知のあらゆる高表面積耐火金属酸化物を含む。例えば、高表面積耐火金属酸化物は、１つまたは複数のアルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニア、ランタナ−アルミナ、ランタナ−ジルコニア−アルミナ、バリア−アルミナ、バリア−ランタナ−アルミナ、バリア−ランタナ−ネオジミア−アルミナ、アルミナ−クロミア、セリアおよびアルミナ−セリアを含むことができる。

【0065】

１つまたは複数の特定の実施形態では、ＬＮＴは、希土類酸化物−高表面積耐火金属酸化物上に担持された、少なくとも１種の白金族金属を有する。１つまたは複数の実施形態では、希土類酸化物−高表面積耐火金属酸化物はセリア−アルミナを含む。

【0066】

１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数の触媒物品２２０（図２中）は、ＴＷＣ触媒およびＬＮＴの両方を含む。そのような実施形態では、ＴＷＣ触媒がＬＮＴの上流にあってよく、または別の実施形態では、ＬＮＴがＴＷＣの上流にあってよい。１つまたは複数の特定の実施形態では、ＬＮＴはＴＷＣ触媒の上流にある。

【0067】

本明細書で使用されているように、「上流」および「下流」という用語は、エンジンからテールパイプへのエンジン排ガス流の流れに従う相対的方向を指し、エンジンは上流に位置しており、テールパイプおよびあらゆる汚染物削減物品、例えばフィルターおよび触媒は、エンジンの下流にある。触媒または触媒帯域が、別の触媒または帯域の「下流」または「上流」にある場合、これは異なる基材もしくはブリックの上、または同じ基材もしくはブリックの異なる領域上にあってよい。

【0068】

１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数の触媒物品２２０（図２中）は、一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣを含む。１つまたは複数の実施形態によると、一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣは、ＴＷＣ活性とＬＮＴ機能の間でバランスをとる層状の触媒複合体である。リーン運転では、一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣ触媒複合体によって、一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ）の転化、ならびにＮＯ_ｘの貯蔵が可能になる。リッチ運転では、一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣ触媒複合体は、ＣＯおよびＨＣを転化すること、ならびにＮＯ_ｘを放出および削減することに対して効果的である。化学量論的運転では、一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣ触媒複合体によって、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯ_ｘの同時転化が可能になる。

【0069】

１つまたは複数の実施形態では、排ガスがリッチである場合、ＴＷＣ触媒、ＬＮＴ、または一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品２２０（図２中）が、アンモニア（ＮＨ_３）を発生させる。

【0070】

白金含有触媒物品：
図２を参照すると、１つまたは複数の実施形態では、排ガスシステムは、白金含有触媒物品２３０を、１つまたは複数の触媒物品２２０の下流に、かつ１つまたは複数の選択触媒還元物品２４０のすぐ上流に有する。理論に結びつけるつもりはないが、白金含有触媒物品を、１つまたは複数のＴＷＣ触媒、ＬＮＴ、または一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣの下流に、かつ１つまたは複数のＳＣＲ触媒物品のすぐ上流に置くことによって、ＮＯ_２の量が制限され、ガソリン中の硫黄に対してより安定なシステムが提供されるであろうと考えられている。白金含有触媒物品によって、１つまたは複数のＳＣＲ触媒物品のＮＯ_ｘ削減能力の低下が防止され、したがって、ＳＣＲ触媒物品が効率的にＮＯ_ｘ排出を減らすことができると考えられている。

【0071】

本明細書で使用されているように、「すぐ上流」という用語は、エンジンからテールパイプへのエンジン排ガス流の流れに従う相対的方向を指す。すぐ下流とは、白金含有触媒物品と１つまたは複数のＳＣＲ触媒物品との間に別の触媒作用材料がないことを意味する。

【0072】

１つまたは複数の実施形態では、白金含有触媒物品２３０（図２中）は、高表面積耐火金属酸化物担体上に分散された白金を含む。１つまたは複数の実施形態では、高表面積耐火金属酸化物担体は、当技術分野で公知のあらゆる高表面積耐火金属酸化物担体を含む。例えば、高表面積耐火金属酸化物担体は、１つまたは複数のアルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、セリア、シリカ−アルミナ、ジルコニア−アルミナ、チタニア−アルミナ、ランタナ−アルミナ、ランタナ−ジルコニア−アルミナ、バリア−アルミナ、バリア−ランタナ−アルミナ、バリア−ランタナ−ネオジミア−アルミナ、ジルコニア−シリカ、チタニア−シリカ、またはジルコニア−チタニア、またはこれらの組み合わせを含むことができる。

【0073】

一般的に、白金含有触媒物品の白金含分に関するかぎりでは、特定の制限は存在しない。１つまたは複数の実施形態では、白金担持量は、約１ｇ／ｆｔ^３〜約１００ｇ／ｆｔ^３の範囲にある。

【0074】

１つまたは複数の実施形態では、白金含有触媒物品２３０（図２中）はさらに、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＩｒおよびＯｓから選択されるさらなる白金族金属（ＰＧＭ）を含む。さらなるＰＧＭが存在するそのような実施形態では、白金は、合計ＰＧＭの少なくとも５０質量％の量で白金含有触媒物品中に存在しており、この量には、少なくとも５５質量％、少なくとも６０質量％、少なくとも６５質量％、少なくとも７０質量％、少なくとも７５質量％、少なくとも８０質量％、少なくとも８５質量％、少なくとも９０質量％および少なくとも９５質量％（例えば、約５０質量％および約９５質量％）が包含される。

【0075】

１つまたは複数の実施形態では、さらなるＰＧＭはパラジウムを含む。そのような実施形態では、白金は、白金およびパラジウムの合計量の少なくとも５０質量％の量で白金含有触媒物品中に存在しており、この量には、少なくとも５５質量％、少なくとも６０質量％、少なくとも６５質量％、少なくとも７０質量％、少なくとも７５質量％、少なくとも８０質量％、少なくとも８５質量％、少なくとも９０質量％および少なくとも９５質量％（例えば、約５５質量％〜約９５質量％）が包含される。１つまたは複数の実施形態では、白金含有触媒物品におけるＰｔ：Ｐｄの比が、約１００：１〜約１：０の範囲にあり、この範囲には、約５０：１〜約５：１の範囲および約２０：１〜約２：１の範囲が包含される。特定の実施形態では、白金含有触媒物品におけるＰｔ：Ｐｄの比は、約１０：１である。

【0076】

１つまたは複数の実施形態では、白金含有触媒物品２３０（図２中）は、フロースルー基材上にある。別の実施形態では、白金含有触媒物品２３０（図２中）は、微粒子フィルター上に被覆されている。微粒子フィルターは、ガソリン微粒子フィルターまたは煤煙フィルターから選択することができる。本明細書で使用されているように、「微粒子フィルター」または「煤煙フィルター」という用語は、微粒子状物質を排ガス流、例えば煤煙から除去するように設計されたフィルターを指す。微粒子フィルターは、ハニカムウォールフローフィルター、部分濾過フィルター、ワイヤーメッシュフィルター、巻取り繊維フィルター、焼結金属フィルターおよび発泡フィルターを含むが、これらに限定されることはない。

【0077】

特定の実施形態では、微粒子フィルターは、白金を含有する、触媒化された煤煙フィルター（ＣＳＦ）である。白金含有ＣＳＦは、捕捉された煤煙を焼失させるために、および／またはＮＯ_２を酸化するために、白金含有ウォッシュコート層で被覆された基材を有する。白金含有ＣＳＦは、燃やされていない炭化水素およびある程度の微粒子状物質を燃焼させるために、白金および１つまたは複数の高表面積耐火金属酸化物担体（例えば、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ジルコニア、ジルコニアアルミナおよびセリア−ジルコニア）で被覆される。

【0078】

白金含有ＣＳＦ組成物を担持するのに有利なウォールフロー基材は、基材の長手軸に沿って広がる、複数の微細な、実質的に平行な気体流路を有する。一般的に、流路はそれぞれ、基材本体の片端において塞がれており、反対の端面では、一つおきに流路が塞がれている。そのようなモノリス基材は、断面１平方インチあたり、約９００個までまたはそれより多くの流路（または「セル」）を有することができるが、さらに少ない流路を使用してよい。例えば、基材は、平方インチ（「ｃｐｓｉ」）あたり、約７個〜６００個、より一般的には約１００個〜４００個のセルを有することができる。本発明の実施形態で使用される多孔質ウォールフローフィルターは、前記要素の壁が、白金、例えば本明細書で上述した白金含有ＣＳＦ触媒組成物を、その上に有するか、またはその中に含有するように触媒化することができる。白金含有触媒作用材料は、要素の壁の吸入口側だけに、排出口側だけに、吸入口側および排出口側の両方に存在してよく、または壁自体が、全てまたは部分的に、白金含有触媒作用材料から成っていてよい。別の実施形態において、本発明は、要素の吸入口壁および／または排出口壁上における、１つまたは複数の白金含有触媒作用材料ウォッシュコート層および１つまたは複数の白金含有触媒作用材料ウォッシュコート層の組み合わせの使用を含み得る。

【0079】

図３は、複数の流路５２を有するウォールフローフィルター基材５０を図示する。これらの流路は、フィルター基材のチャネル壁５３によって管状に囲まれている。この基材は、吸入口端部５４および排出口端部５６を有する。吸入口端部では吸入口栓５８によって、排出口端部では排出口栓６０によって、交互に流路に栓をして、吸入口端部５４および排出口端部５６において対向するチェッカー盤柄を形成する。気体流６２は、栓をはずしたチャネルを通って吸入口６４に入り、排出口栓６０によって止められ、チャネル壁５３（細孔質である）を通って排出口側６６へと拡散する。この気体は、吸入口栓５８のために、壁の吸入口側に戻ることはできない。

【0080】

図２を参照すると、１つまたは複数の実施形態では、ＴＷＣ触媒、ＬＮＴおよび一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品２２０、ならびに白金含有触媒物品２３０は、別個の基材上にある。１つまたは複数の触媒物品２２０および白金含有触媒物品２３０が別個の基材上にある実施形態は、より具体的には図４に図示されている。図４を参照すると、示されている排ガスシステム３００の一部は、軸方向に区分された配列であり、ここで、ＴＷＣ触媒、ＬＮＴまたは一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品３２０は、白金含有触媒物品３３０の上流に位置しており、触媒物品３２０および白金含有触媒物品３３０は、別個の基材、つまり第一基材３０５および第二基材３１５上にある。ＴＷＣ触媒、ＬＮＴまたは一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品３２０は、第一基材３０５上に配置されており、白金含有触媒物品３３０は、別個の第二基材３１５上に配置されている。第一基材３０５および第二基材３１５は、同じ材料または異なる材料で構成されていてよい。第一基材３０５は、吸入口端部３２５および排出口端部３３０を有しており、これらによって、軸長Ｌ１が定められる。第二基材３１５は、吸入口端部３３５および排出口端部３４０を有しており、これらによって、軸長Ｌ２が定められる。１つまたは複数の実施形態では、第一基材３０５および第二基材３１５は一般的に、ハニカム基材のチャネル３５０を複数有しており、これらのうち、明確化のために、チャネルを１つだけ断面図に示す。ＴＷＣ触媒、ＬＮＴまたは一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品３２０は、第一基材３０５の吸入口端部３２５から、第一基材３０５の全軸長Ｌ１を通って、排出口端部３２５にまで広がる。１つまたは複数の触媒物品３２０の長さは、図４において、第一帯域長３０５ａとして表される。白金含有触媒物品３３０は、第二基材３１５の排出口端部３３５から、第二基材３１５の全軸長Ｌ２を通って、吸入口端部３４０にまで広がる。図４では、白金含有触媒物品３３０によって、第二帯域長３１５ａが定められる。基材３０５ａの長さおよび基材３１５ａの長さは変更可能であると理解される。

【0081】

図２を参照すると、１つまたは複数の実施形態では、ＴＷＣ触媒、ＬＮＴおよび一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品２２０、ならびに白金含有触媒物品２３０は、単一の基材上にある。単一の基材上において、これらの設計は、区分された層状の系を含むことができる。１つまたは複数の触媒物品２２０および白金含有触媒物品２３０が層状の関係で単一の基材上にある実施形態では、白金含有触媒物品を基材上に被覆して、第一層（またはボトムコート）を形成し、１つまたは複数の触媒物品２２０を第一層の上にウォッシュコーティングして、第二層（またはトップコート）を形成する。１つまたは複数の触媒物品のトップコート／第二層は、白金含有触媒物品のボトムコート／第一層の上流にあると、当業者によって理解されるだろう。

【0082】

１つまたは複数の実施形態では、基材はフロースルーハニカムモノリスであり、触媒作用材料は基材にウォッシュコートとして適用される。本明細書で使用されているように、「基材」という用語は、一般的にウォッシュコートの形態にある触媒材料が置かれているモノリス材料を指す。ウォッシュコートは、特定の固体含分（例えば、約３０〜９０質量％）の触媒を液状ビークル中に含有するスラリーを調製することによって形成され、そしてこれを基材上に被覆し、乾燥させると、ウォッシュコート層が得られる。本明細書で使用されているように、「ウォッシュコート」という用語は、処理される気体流の通過を可能にするのに十分に多孔質である基材材料、例えばハニカム型担体部材に施与される触媒作用材料または別の材料の薄い接着性コーティングという、当技術分野において通常の意味を有する。

【0083】

１つまたは複数の実施形態では、基材は、ハニカム構造を有するセラミックまたは金属である。あらゆる適切な基材、例えば、流路に流れる液体流に対して流路が開放されるように、基材の吸入口端面または排出口端面から基材を通って広がる、微細で平行な気体流路を有する種類のモノリス基材を用いることができる。液体吸入口から液体排出口まで基本的に直線な通路である流路は、触媒作用材料がウォッシュコートとして被覆されている壁によって定められ、このことによって、これらの流路を流れる気体は、触媒作用材料に接触する。モノリス基材の流路は薄壁チャネルであり、これらのチャネルは、あらゆる適切な断面形状およびサイズ、例えば、台形、長方形、正方形、正弦、六角形、楕円形、円形などであってよい。そのような構造は、断面１平方インチあたり、約６０個〜約９００個またはそれより多くの気体吸入口開口部（つまりセル）を有することができる。

【0084】

金属基材は、あらゆる金属基材、例えば開口部または「打抜き」を有するものをチャネル壁内に含むことができる。

【0085】

セラミック基材は、あらゆる適切な耐火材料、例えば、コーディエライト、コーディエライト−α−アルミナ、窒化ケイ素、ジルコンムライト（ｚｉｒｃｏｎ ｍｕｌｌｉｔｅ）、リシア輝石、アルミナ−シリカ−マグネシア、ジルコンシリケート、シリマナイト、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、ペタライト、α−アルミナ、アルミノケイ酸塩などから製造することができる。

【0086】

本発明の実施形態の触媒材料にとって有利な基材はまた、基本的に金属であってもよく、１つもしくは複数の金属または金属合金から成っていてもよい。金属基材は、様々な形状、例えば、ペレット、波板またはモノリスの形態で用いることができる。金属基材の特定の例は、耐熱卑金属合金、特に、鉄が実質的または主要な成分であるものを含む。そのような合金は、１つまたは複数のニッケル、クロムおよびアルミニウムを含有することができ、これらの金属の合計は有利には、合金を少なくとも約１５質量％、例えば、クロムを約１０〜２５質量％、アルミニウムを約１〜８質量％およびニッケルを約０〜２０質量％含むことができる。

【0087】

１つまたは複数の実施形態では、ＴＷＣ触媒、ＬＮＴおよび一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品、ならびに白金含有触媒物品を、軸方向に区分された構成で配置する。本明細書で使用されているように、「軸方向に区分された」という用語は、互いに相対的に、上流帯域および下流帯域に位置することを指す。軸方向とは、横並びであることを意味し、そのため、上流帯域および下流帯域は、互いに並んで位置している。

【0088】

図２を参照すると、１つまたは複数の実施形態では、ＴＷＣ触媒、ＬＮＴおよび一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品２２０、ならびに白金含有触媒物品２３０は、共通の基材上に、軸方向に区分された構成で存在し、ここで１つまたは複数の触媒物品２２０は、白金含有触媒物品２３０の上流にある。そのような実施形態は、図５を参照することでより容易に理解することができる。図５を参照すると、軸方向に区分されたシステム４００の例示的な実施形態が示されている。ＴＷＣ触媒、ＬＮＴおよび一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品４２０は、共通の基材４０５上で、白金含有触媒物品４３０の上流にある。基材４０５は、吸入口端部４２５および排出口端部４３５を有しており、これらによって、軸長Ｌが定められる。１つまたは複数の実施形態では、基材４０５は一般的に、ハニカム基材のチャネル４５０を複数有しており、これらのうち、明確化のために、チャネルを１つだけ断面図に示す。ＴＷＣ触媒、ＬＮＴおよび一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたは複数の触媒物品４２０は、基材４０５の吸入口端部４２５から、基材４０５の全軸長Ｌ未満を通って広がる。１つまたは複数の触媒物品４２０の長さは、第一帯域長４２０ａとして図５に表される。白金含有触媒物品４３０は、基材４０５の排出口端部４３５から、基材４０５の全軸長Ｌ未満を通って広がる。白金含有触媒物品４３０の長さは、第二帯域長４３０ａとして図５に表される。

【0089】

１つまたは複数の実施形態では、図５に図示されているように、１つまたは複数の触媒物品４２０は、直接的に白金含有触媒物品４３０に接する。さらなる実施形態では、１つまたは複数の触媒物品４２０と白金含有触媒物品４３０の間に隙間があり得る（図示せず）。１つまたは複数の触媒物品４２０および白金含有触媒物品４３０は、少なくとも部分的に重なっていてよいと、当業者によって理解されるだろう（図示せず）。１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数の触媒物品４２０は、白金含有触媒物品４３０に少なくとも部分的に重なっている。別の実施形態では、白金含有触媒物品４３０は、１つまたは複数の触媒物品４２０に少なくとも部分的に重なっている。

【0090】

選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒物品：
１つまたは複数の実施形態では、排ガスシステムは、１つまたは複数の選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒物品２４０（図２中）を、白金含有触媒物品２３０のすぐ下流に有しており、１つまたは複数のＳＣＲ触媒物品２４０は分子ふるいを含む。

【0091】

本明細書で使用されているように、「選択触媒還元」（ＳＣＲ）とは、窒素還元剤を使用して、窒素酸化物を二窒素（Ｎ_２）へと還元する触媒プロセスを指す。本明細書で使用されているように、「窒素酸化物」および「ＮＯ_ｘ」という用語は、窒素の酸化物、特に一酸化二窒素（Ｎ_２Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、三酸化二窒素（Ｎ_２Ｏ_３）、二酸化窒素（ＮＯ_２）、四酸化二窒素（Ｎ_２Ｏ_４）、五酸化二窒素（Ｎ_２Ｏ_５）および三酸化窒素（ＮＯ_３）を示す。

【0092】

本明細書で使用されているように、「すぐ下流」という用語は、エンジンからテールパイプへのエンジン排ガス流の流れに従う相対的方向を指す。すぐ下流とは、白金含有触媒物品と１つまたは複数のＳＣＲ触媒物品との間にその他の触媒作用材料がないことを意味する。

【0093】

本明細書で使用されているように、「分子ふるい」という表現は、骨格構造材料、例えばゼオライト、およびその他の骨格構造材料（例えば同形置換材料）を指し、これらの材料は、微粒子形態で１つまたは複数の促進剤金属と組み合わせて、触媒として使用することができる。分子ふるいは、広範囲の酸素イオン三次元網目構造に基づく材料であり、一般的に、四面体型サイトを含有し、実質的に均一な細孔分布を有し、平均細孔サイズは２０Å以下である。細孔サイズは環サイズによって定められる。本明細書で使用されているように、「ゼオライト」という用語は、ケイ素原子およびアルミニウム原子を含有する分子ふるいの特定の例を指す。１つまたは複数の実施形態によると、その骨格構造型によって分子ふるいを定めることで、その骨格構造型およびあらゆる全ての同形骨格構造材料、例えば、同じ骨格構造型を有するＳＡＰＯ、ＡＬＰＯおよびＭｅＡＰＯ材料をゼオライト材料として含むことが意図されると理解されるだろう。

【0094】

より特定された実施形態では、アルミノケイ酸塩ゼオライト骨格構造型を参照することによって、材料が、骨格構造中で置換されたリンまたはその他の金属を含まない分子ふるいに限定される。しかしながら明確化のために、本明細書で使用されているように、「アルミノケイ酸塩ゼオライト」からは、アルミノリン酸塩材料、例えば、ＳＡＰＯ、ＡＬＰＯおよびＭｅＡＰＯ材料が除外され、上位語である「ゼオライト」は、アルミノケイ酸塩およびアルミノリン酸塩を含むことを意図する。ゼオライトは、ゼオライトの種類、ならびにゼオライト格子中に含まれるカチオンの種類および量に応じて、直径約３Å〜１０Åの範囲にあるかなり均一な細孔サイズを有する結晶質材料である。ゼオライトは一般的に、２またはそれより大きい、アルミナに対するシリカのモル比率（ＳＡＲ）を有する。

【0095】

「アルミノリン酸塩」という用語は、アルミニウム原子およびリン原子を含有する分子ふるいの別の特定の例を指す。アルミノリン酸塩は、かなり均一な細孔サイズを有する結晶質材料である。

【0096】

一般的に、分子ふるい、例えばゼオライトは、頂点共有型ＴＯ_４四面体から構成される開放された三次元骨格構造を有するアルミノケイ酸塩として定義され、ここでＴは、ＡｌまたはＳｉまたは任意でＰである。アニオン性骨格の電荷のバランスをとるカチオンは、骨格酸素との結びつきが緩く、残りの細孔容積は、水分子で満たされる。非骨格カチオンは一般的に、交換可能であり、水分子は除去可能である。

【0097】

１つまたは複数の実施形態によると、分子ふるい材料は独立して、ＳｉＯ_４／ＡｌＯ_４四面体を含み、共通の酸素原子によって結合され、三次元網目構造を形成する。別の実施形態では、分子ふるい材料はＳｉＯ_４／ＡｌＯ_４／ＰＯ_４四面体を含む。１つまたは複数の実施形態の分子ふるい材料は主に、（ＳｉＯ_４）／ＡｌＯ_４四面体またはＳｉＯ_４／ＡｌＯ_４／ＰＯ_４四面体の強固な網目構造によって形成される空洞の形状によって区別することができる。空洞への入口は、入口開口部を形成する原子について、６個、８個、１０個または１２個の環原子から形成される。１つまたは複数の実施形態では、分子ふるい材料は、１２個以下の環サイズを有しており、これには、６個、８個、１０個および１２個が含まれる。

【0098】

１つまたは複数の実施形態では、分子ふるい材料は骨格トポロジーに基づいていてよく、この骨格トポロジーによって、構造が同定される。一般的には、あらゆる骨格構造型のゼオライト、例えば、ＡＢＷ、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＥＮ、ＡＥＴ、ＡＦＧ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＯ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＦＹ、ＡＨＴ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＳＴ、ＡＳＶ、ＡＴＮ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＡＴＴ、ＡＴＶ、ＡＷＯ、ＡＷＷ、ＢＣＴ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＩＫ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＲＥ、ＣＡＮ、ＣＡＳ、ＳＣＯ、ＣＦＩ、ＳＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＡ、ＣＨＩ、ＣＬＯ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＦＯ、ＤＦＴ、ＤＯＨ、ＤＯＮ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＥＳＶ、ＥＴＲ、ＥＵＯ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＦＲＡ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＦＲ、ＩＨＷ、ＩＳＶ、ＩＴＥ、ＩＴＨ、ＩＴＷ、ＩＷＲ、ＩＷＷ、ＪＢＷ、ＫＦＩ、ＬＡＵ、ＬＥＶ、ＬＩＯ、ＬＩＴ、ＬＯＳ、ＬＯＶ、ＬＴＡ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＡＲ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＥＬ、ＭＥＰ、ＭＥＲ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＯＮ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＮＰＯ、ＮＳＩ、ＯＢＷ、ＯＦＦ、ＯＳＩ、ＯＳＯ、ＯＷＥ、ＰＡＲ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＰＯＮ、ＲＨＯ、ＲＯＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＲＷＲ、ＲＷＹ、ＳＡＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＥ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＦＨ、ＳＦＮ、ＳＦＯ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＯＳ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＨＯ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＵＯＺ、ＵＳＩ、ＵＴＬ、ＶＥＴ、ＶＦＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＩＥ、ＷＥＮ、ＹＵＧ、ＺＯＮまたはこれらの組み合わせの骨格構造型を使用することができる。

【0099】

１つまたは複数の実施形態では、分子ふるい材料は、八員環の小細孔アルミノケイ酸塩ゼオライトを有する。本明細書で使用されているように、「小細孔」という用語は、約５Åよりも小さな細孔開口部、例えば約３．８Åほどのオーダーのものを指す。「八員環の」ゼオライトという表現は、八員環の細孔開口部および二重六員環第二構造単位を有し、四員環による二重六員環構造単位の結合から生じるかご状構造を有するゼオライトを指す。ゼオライトは、第二構造単位（ＳＢＵ）および複合体構造単位（ＣＢＵ）から構成され、多くの異なる骨格構造で現れる。第二構造単位は、１６個までの四面体原子を含有しており、非キラルである。複合体構造単位は、アキラルである必要はなく、必ずしも骨格全体を構築するために使用されなくてよい。例えば、ゼオライトの群は、単一四員環（ｓ４ｒ）複合体構造単位をその骨格構造中に有する。四員環において、「四」とは、四面体のケイ素原子およびアルミニウム原子の位置を示し、酸素原子は、四面体原子の間に位置している。その他の複合体構造単位は例えば、単一六員環（ｓ６ｒ）単位、二重四員環（ｄ４ｒ）単位および二重六員環（ｄ６ｒ）単位を含む。ｄ４ｒ単位は、２つのｓ４ｒ単位を繋げることで作製される。ｄ６ｒ単位は、２つのｓ６ｒ単位を繋げることで作製される。ｄ６ｒ単位中には、１２個の四面体原子がある。ｄ６ｒ第二構造単位を有するゼオライト骨格構造型は、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣおよびＷＥＮを含む。

【0100】

１つまたは複数の実施形態では、分子ふるい材料はｄ６ｒ単位を含む。したがって、１つまたは複数の実施形態では、分子ふるい材料は、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣ、ＷＥＮおよびこれらの組み合わせから選択される骨格構造型を有する。別の特定の実施形態では、分子ふるい材料は、ＣＨＡ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶおよびこれらの組み合わせから成る群より選択される骨格構造型を有する。さらなる特定された実施形態では、分子ふるい材料は、ＣＨＡ、ＡＥＩおよびＡＦＸから選択される骨格構造型を有する。１つまたは複数の非常に特定された実施形態では、分子ふるい材料はＣＨＡ骨格構造型を有する。

【0101】

ゼオライトＣＨＡ骨格構造型分子ふるいは、以下の近似式を有するゼオライト群の天然に産生するテクトケイ酸塩鉱物を含む：（Ｃａ、Ｎａ_２、Ｋ_２、Ｍｇ）Ａｌ_２Ｓｉ_４Ｏ_１２・６Ｈ_２Ｏ（例えば、水素化されたカルシウムアルミニウムケイ酸塩）。ゼオライトＣＨＡ骨格構造型分子ふるいのうち３つの合成形態は、Ｄ．Ｗ．Ｂｒｅｃｋ著「Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｉｅｖｅｓ，」、１９７３年Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ刊行に記載されており、本明細書では、これを参照によって組み込む。Ｂｒｅｃｋにより報告されたこれら３つの合成形態は、ゼオライトＫ〜Ｇ（Ｂａｒｒｅｒら著Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、ｐ．２８２２（１９５６）に記載）；ゼオライトＤ（英国特許出願公開第８６８８４６号明細書（Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．８６８，８４６）（１９６１）に記載）；およびゼオライトＲ（米国特許第３０３０１８１号明細書（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．３，０３０，１８１））であり、本明細書では、これらを参照によって組み込む。ゼオライトＣＨＡ骨格構造型の別の合成形態（ＳＳＺ−１３）の合成は、米国特許第４５４４５３８号明細書（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４，５４４，５３８）に記載されており、本明細書では、これを参照によって組み込む。ＣＨＡ骨格構造型を有する分子ふるいの合成形態（シリコアルミノリン酸塩３４（ＳＡＰＯ−３４））の合成は、米国特許第４４４０８７１号明細書および第７２６４７８９号明細書（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ４，４４０，８７１ ａｎｄ Ｎｏ．７，２６４，７８９）に記載されており、本明細書では、これらを参照によって組み込む。ＣＨＡ骨格構造型を有するさらなる合成分子ふるい（ＳＡＰＯ−４４）の製造方法は、米国特許第６１６２４１５号明細書（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，１６２，４１５）に記載されており、本明細書では、これを参照として組み込む。

【0102】

１つまたは複数の実施形態では、分子ふるい材料は、あらゆるアルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、ガロケイ酸塩、ＭｅＡＰＳＯおよびＭｅＡＰＯの組成物を含むことができる。これらは、ＳＳＺ−１３、ＳＳＺ−６２、天然チャバサイト、ゼオライトＫ〜Ｇ、リンデＤ、リンデＲ、ＬＺ−２１８、ＬＺ−２３５、ＬＺ−２３６、ＺＫ−１４、ＳＡＰＯ−３４、ＳＡＰＯ−４４、ＳＡＰＯ−４７、ＺＹＴ−６、ＣｕＳＡＰＯ−３４、ＣｕＳＡＰＯ−４４およびＣｕＳＡＰＯ−４７を含むが、これらに限定されることはない。

【0103】

アルミノケイ酸塩分子ふるい成分における、アルミナに対するシリカの比率は、幅広い範囲にわたって変化し得る。１つまたは複数の実施形態では、分子ふるい材料は、アルミナに対するシリカのモル比率（ＳＡＲ）が２〜３００の範囲にあり、これには、５〜２５０；５〜２００；５〜１００；および５〜５０が含まれる。１つまたは複数の特定の実施形態では、分子ふるい材料は、アルミナに対するシリカのモル比率（ＳＡＲ）が、１０〜２００、１０〜１００、１０〜７５、１０〜６０および１０〜５０；１５〜１００、１５〜７５、１５〜６０および１５〜５０；２０〜１００、２０〜７５、２０〜６０および２０〜５０の範囲にある。

【0104】

本明細書で使用されているように、「促進される」という用語は、分子ふるいに内在する不純物とは反対に、意図的に分子ふるい材料に添加される成分を指す。したがって、促進剤は、意図的に添加される促進剤を有しない触媒に比べて触媒の活性を向上させるために、意図的に添加される。窒素酸化物のＳＣＲを促進するために、１つまたは複数の実施形態では、適切な金属が独立して交換され、分子ふるいに入る。１つまたは複数の実施形態によると、分子ふるいは１つまたは複数の銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）または銀（Ａｇ）により促進される。特定の実施形態では、分子ふるいは、１つまたは複数の銅（Ｃｕ）または鉄（Ｆｅ）により促進される。非常に特定された実施形態では、分子ふるいはＣｕにより促進される。

【0105】

触媒の促進剤金属含分（酸化物として計算）は、１つまたは複数の実施形態において、揮発物不含系のものについて報告されたところでは、少なくとも約０．１質量％である。特定の実施形態において、促進剤金属含分（酸化物として計算）は、揮発物不含系のものについて報告されたところでは、それぞれの場合に、か焼分子ふるいの合計質量を基準として、約０．１質量％〜約１０質量％までの範囲にあり、これには、９質量％、８質量％、７質量％、６質量％、５質量％、４質量％、３質量％、２質量％、１質量％、０．５質量％、０．２５質量％および０．１質量％が含まれる。

【0106】

特定の実施形態において、促進剤金属はＣｕを含み、このＣｕ含分（ＣｕＯとして計算）は、揮発物不含系のものについて報告されたところでは、それぞれの場合に、か焼分子ふるいの合計質量を基準として、約０．１質量％〜約５質量％までの範囲にあり、これには、５質量％、４質量％、３質量％、２質量％、１質量％、０．５質量％、０．２５質量％および０．１質量％が含まれる。特定の実施形態では、分子ふるいのＣｕ含分（ＣｕＯとして計算）は、約２質量％〜約５質量％の範囲にある。

【0107】

１つまたは複数の実施形態では、排ガスシステムはさらに、アンモニア酸化（ＡＭＯ_ｘ）触媒を、１つまたは複数のＳＣＲ触媒物品２４０の下流に有する（図２中）。アンモニア酸化触媒を、スリップしたあらゆるアンモニアを排ガス処理システムから除去するために、１つまたは複数のＳＣＲ触媒物品２４０の下流に備えることができる。１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数のＳＣＲ触媒物品は、吸入口および排出口を有する基材上にあり、アンモニア酸化（ＡＭＯ_ｘ）触媒を排出口において有する。特定の実施形態では、ＡＭＯ_ｘ触媒は、白金族金属、例えば、白金、パラジウム、ロジウムまたはこれらの組み合わせを含む。１つまたは複数の実施形態では、ＡＭＯ_ｘ触媒は、ＰＧＭを有するボトムコートおよびＳＣＲ機能を有するトップコートを含むことができる。

【0108】

そのようなＡＭＯ_ｘ触媒は、ＳＣＲ触媒を含む排ガス処理システムにおいて有用である。本願の譲受人に譲渡された米国特許第５５１６４９７号明細書（Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，５１６，４９７、その内容全体は、参照によって本明細書に組み込まれる）で論じられたように、酸素含有気体流、窒素酸化物およびアンモニアを順次、第一触媒および第二触媒に通過させることができ、第一触媒は窒素酸化物の削減にとって好ましく、第二触媒は過剰なアンモニアの酸化または分解にとって好ましい。したがって、第一触媒はＳＣＲ触媒物品であってよく、第二触媒はＡＭＯ_ｘ触媒および／またはＳＣＲ＋ＡＭＯ_ｘ一体化触媒であってよく、これらは任意で、ゼオライトを含む。

【0109】

１つまたは複数のＡＭＯ_ｘ触媒組成物は、フロースルーフィルターまたはウォールフローフィルターの上に被覆することができる。ウォールフロー基材が利用される場合、できあがるシステムは、気体状汚染物質とともに微粒子状物質を除去することができるだろう。ウォールフローフィルター基材は、当技術分野で一般的に知られている材料、例えば、コーディエライト、チタン酸アルミニウムまたは炭化ケイ素から製造されていてよい。ウォールフロー基材上での触媒組成物の担持量は、基材特性、例えば気孔率および壁厚に依存し、一般的にフロースルー基材上での担持量よりも低くなるだろうと理解される。

【0110】

よって、１つまたは複数の特定の実施形態では、ＮＯ_ｘ、微粒子状物質および硫黄を含有するガソリンエンジン排ガス流を処理するための排ガスシステムが提供され、このシステムは、三元転化（ＴＷＣ）触媒；三元触媒の下流にある、白金を含有する触媒化された煤煙フィルター；触媒化された煤煙フィルターのすぐ下流にある第一選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒物品；および触媒化された煤煙フィルターのすぐ下流にある、第二選択触媒還元触媒（ＳＣＲ）を含み、ここで第一ＳＣＲ触媒物品および第二ＳＣＲ触媒物品は独立して分子ふるいを含む。１つまたは複数の実施形態では、排ガスシステムはさらに、ＬＮＴをＴＷＣの上流に有することができる。別の実施形態では、排ガスシステムはさらに、ＬＮＴをＴＷＣの下流に有することができる。

【0111】

エンジン排気の処理法：
本発明の別の態様は、エンジンの排ガス流の処理法に向けられている。１つまたは複数の実施形態では、微粒子状物質、アンモニア、ＮＯ_ｘおよび硫黄を含有するガソリンエンジンのエンジン排ガス流の処理法は、エンジン排ガス流を、三元転化（ＴＷＣ）触媒、リーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）および一体化されたＬＮＴ−ＴＷＣから選択される１つまたはそれより多くの触媒物品上に流すこと；微粒子状物質、ＮＯ_ｘ、硫黄およびアンモニアを含有する排ガス流を白金含有触媒物品に通すこと；および白金含有触媒物品を通過した排ガスを、分子ふるいおよび促進剤金属を含む、１つまたはそれより多くの選択触媒還元物品に通すことを含む。

【0112】

これより本発明を、以下の実施例を参照して説明する。本発明の幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本発明は、以下の説明で記載される構成または方法工程の詳細に限定されないものと理解されたい。本発明は、別の実施形態であってよく、様々な手法で実践または実施することができる。

【0113】

実施例
実施例１−白金含有ＣＳＦの製造
白金を有する触媒化された煤煙フィルターを、吸入口コートおよび排出口コートを使用して製造した。白金含有触媒作用材料は、白金およびパラジウムを１０：１の比および２５ｇ／ｆｔ^３の合計白金族金属担持量で含有していた。

【0114】

実施例２−ＳＣＲ触媒
２つのＳＣＲ触媒を獲得した。第一ＳＣＲ触媒は、市販で入手可能な、フロースルー基材上の新品のＣｕＣＨＡのＳＣＲ触媒であった。第二ＳＣＲ触媒は第一ＳＣＲ触媒と同じであったが、ただしこの触媒は、基材の質量を含めて約１質量％のＳＯ_３の硫黄負荷によって硫酸塩化させた。

【0115】

実施例３−新品のＳＣＲ触媒を有する排ガスシステムの試験
フロースルー基材上のＰｄ単独三元触媒を、フロースルー基材上のＰｄ−ＲｈＴＷＣ触媒の上流に置き、これらのＴＷＣ触媒を実施例２の触媒の上流に置いた。新品のＣｕＣＨＡのＳＣＲ触媒を実施例１の触媒の下流に置いた。これは、Ｆｅｄｅｒａｌ Ｔｅｓｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ７２に従って、ガソリンエンジンシミュレーター上で試験されたシステムであった。

【0116】

実施例４−硫酸塩化させたＳＣＲ触媒を有する排ガスシステムの試験
フロースルー基材上のＰｄ単独三元触媒を、フロースルー基材上のＰｄ−Ｒｈ系ＴＷＣ触媒の上流に置き、これらのＴＷＣ触媒を実施例２の触媒の上流に置いた。硫酸塩化させたＣｕＣＨＡのＳＣＲ触媒を実施例１の触媒の下流に置いた。これは、Ｆｅｄｅｒａｌ Ｔｅｓｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ７２に従って、ガソリンエンジンシミュレーター上で試験されたシステムであった。

【0117】

比較例５−白金含有触媒を有さず、新品のＳＣＲ触媒を有する排ガスシステムの試験
実施例３を繰り返したが、ただし、実施例２の触媒を、剥き出しの触媒化されていないフィルターと取り替えた。これは、Ｆｅｄｅｒａｌ Ｔｅｓｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ７２に従って、ガソリンエンジンシミュレーター上で試験されたシステムであった。

【0118】

比較例６−白金含有触媒を有さず、硫酸塩化させたＳＣＲ触媒を有する排ガスシステムの試験
実施例４を繰り返したが、ただし、実施例２の触媒を、剥き出しの触媒化されていないフィルターと取り替えた。これは、Ｆｅｄｅｒａｌ Ｔｅｓｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ７２に従って、ガソリンエンジンシミュレーター上で試験されたシステムであった。

【0119】

システム全体に関するＮＯ_ｘ転化率のデータを獲得した。以下の表１は、例３〜６についての結果を示す。以下の表１に示されているように、硫酸塩化させたＳＣＲ触媒の上流に白金含有触媒を有するシステムは、最も良好なＮＯ_ｘ転化能力を有する。しかしながら、例５および６（これらは白金含有触媒を含まない）は、例６のＮＯ_ｘ転化能力が、例５と比較した場合に、低下していることを示す。

【表1】

【0120】

本明細書を通して「一実施形態」、「幾つかの実施形態」、「１つまたは複数の実施形態」または「実施形態」と述べることは、その実施形態との関わりで記載されている特定の特徴、構造、材料または特性が、少なくとも１つの本発明の実施形態に含まれていることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な箇所に見られる表現、例えば、「１つまたは複数の実施形態では」、「幾つかの実施形態では」、「一実施形態では」または「実施形態では」は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料または特性は、１つまたは複数の実施形態において、あらゆる適切なやり方で組み合わせることができる。

【0121】

本明細書において本発明を、特定の実施形態を参照して記載してきたが、これらの実施形態は単に、本発明の原則および適用を説明するものであると理解されたい。当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明の方法および装置に様々な変形および変更を行うことが可能であると明らかだろう。したがって、本発明が、添付のクレームおよびそれらの等価物の範囲内における変形および変更を含むことが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】