特許 6865664 排ガス浄化用酸化触媒装置

(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】6865664

(24)【登録日】2021年4月8日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】排ガス浄化用酸化触媒装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/10 20060101AFI20210419BHJP

   B01J 29/74 20060101ALI20210419BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20210419BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20210419BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/10 A

   B01J29/74 AZAB

   B01D53/94 222

   B01D53/94 245

   B01D53/94 280

   F01N3/28 301P

【請求項の数】8

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2017-183643(P2017-183643)

(22)【出願日】2017年9月25日

(65)【公開番号】特開2019-60250(P2019-60250A)

(43)【公開日】2019年4月18日

【審査請求日】2019年7月1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】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【識別番号】100173107

【弁理士】

【氏名又は名称】胡田 尚則

(74)【代理人】

【識別番号】100170874

【弁理士】

【氏名又は名称】塩川 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100122404

【弁理士】

【氏名又は名称】勝又 秀夫

(72)【発明者】

【氏名】野口 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】辻 誠

(72)【発明者】

【氏名】今井 啓人

(72)【発明者】

【氏名】新名 祐介

(72)【発明者】

【氏名】松原 宏幸

【審査官】 沼生 泰伸

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１６−５３１７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０１２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０６−５０６２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５００１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３０６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５３６２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１８３４９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１７−５０１０３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００− ３／３８

Ｆ０１Ｎ ９／００−１１／００

Ｂ０１Ｄ ５３／７３

Ｂ０１Ｄ ５３／８６−５３／９０

Ｂ０１Ｄ ５３／９４−５３／９６

Ｂ０１Ｊ ２１／００−３８／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、前記基材上の第１〜第３の触媒コート層とを有する排ガス浄化用酸化触媒装置であって、
前記第１の触媒コート層は排ガス流れ上流側に存在し、前記第２の触媒コート層は排ガス流れ下流側上層に存在し、前記第３の触媒コート層は排ガス流れ下流側下層に存在し、
前記第１の触媒コート層は、白金及びパラジウムを含み、白金の質量Ｗ_Ｐｔ１とパラジウムの質量Ｗ_Ｐｄ１との比Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１は、０．７５以上４．５０以下であり、
前記第２の触媒コート層は、白金及びパラジウムを含み、白金の質量Ｗ_Ｐｔ２とパラジウムの質量Ｗ_Ｐｄ２との比Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２は、４．５０超２５．０以下であり、
前記第３の触媒コート層は、少なくともパラジウムを含み、白金の質量Ｗ_Ｐｔ３とパラジウムの質量Ｗ_Ｐｄ３との比Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３は、０．１２以下であり、
前記第１の触媒コート層の長さは、前記基材の長さの８％以上５５％以下であり、
前記第２の触媒コート層の長さは、前記基材の長さの４５％以上９５％以下であり、かつ、
前記第３の触媒コート層の長さは、前記基材の長さの４５％以上９５％以下であり、
前記第１の触媒コート層と、前記第２の触媒コート層及び前記第３の触媒コート層の少なくとも一方とが積層して存在している積層領域を有し、かつ、前記積層領域では、前記第１の触媒コート層が上層である、
排ガス浄化用酸化触媒装置。

【請求項2】

前記基材は、その長さの全部にわたって、前記第１〜第３の触媒コート層のうちの少なくとも１つに覆われている、請求項１に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。

【請求項3】

前記第１の触媒コート層の長さは、前記基材の長さの１０％以上５０％以下であり、
前記第２の触媒コート層の長さは、前記基材の長さの５０％以上９０％以下であり、かつ、
前記第３の触媒コート層の長さは、前記基材の長さの５０％以上９０％以下である、
請求項１又は２に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。

【請求項4】

前記第１の触媒コート層中の白金の質量Ｗ_Ｐｔ１とパラジウムの質量Ｗ_Ｐｄ１との比Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１は、１．００以上４．００以下であり、
前記第２の触媒コート層中の白金の質量Ｗ_Ｐｔ２とパラジウムの質量Ｗ_Ｐｄ２との比Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２は、５．００以上２０．０以下であり、かつ、
前記第３の触媒コート層中の白金の質量Ｗ_Ｐｔ３とパラジウムの質量Ｗ_Ｐｄ３との比Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３は、０．１０以下である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。

【請求項5】

前記第１の触媒コート層中の白金の質量とパラジウムの質量との合計が、前記第２の触媒コート層及び前記第３の触媒コート層中の白金の質量とパラジウムの質量との合計よりも多い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。

【請求項6】

前記第１〜第３の触媒コート層中の白金及びパラジウムが、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｅ、及びＺｒから選択される１種以上の酸化物の粒子上に担持されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。

【請求項7】

前記第１〜第３の触媒コート層が、白金及びパラジウムを担持していない、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｅ、及びＺｒから選択される１種以上の酸化物の粒子を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置、及びその排ガス流れ下流側の排ガス浄化用選択還元触媒装置を含む、排ガス浄化用触媒システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガス浄化用酸化触媒装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等の内燃機関から排出される排ガスには、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）等の成分が含まれている。これらの成分を浄化するために、種々の触媒技術が検討されてきた。

【0003】

例えば、ディーゼル機関から排出される排ガスを浄化するための触媒システムとして、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）装置と選択還元触媒（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）装置とを組み合わせた触媒システムが知られている。この触媒システムでは、ＨＣについては、ＤＯＣにて水（Ｈ_２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ_２）に酸化浄化し、ＣＯについては、ＤＯＣにて二酸化炭素（ＣＯ_２）に酸化浄化するとともに、ＮＯ_ｘについては、ＤＯＣにて一酸化窒素（ＮＯ）の一部を二酸化窒素（ＮＯ_２）に酸化したうえで、ＮＯ_ｘ（主にＮＯ及びＮＯ_２）を、ＳＣＲにて例えば尿素等の還元剤を用いて窒素（Ｎ_２）に還元浄化する。このＳＣＲでは、ＮＯとＮＯ_２とが等モルのときに、ＮＯ_ｘの還元反応の速度が速いことが知られている。

【0004】

このような触媒システム中のＤＯＣについては、ＨＣ、ＣＯ、及びＮＯの酸化効率を向上させようと、種々の検討が行われている。

【0005】

例えば、特許文献１に記載されているディーゼル排ガスの浄化のための装置は、排ガスの流れ方向に、前方触媒として、キャリア基材上に配置された第１の酸化触媒、及び直後に後方触媒として、このキャリア基材上に配置された第２の酸化触媒を有する、触媒の帯域化配置を備える。ここで、キャリア基材は、フロースルー基材であり、第１及び第２の酸化触媒は、それらの触媒活性コーティング中にパラジウム及び白金を含有する。更に、前方触媒中の金及びパラジウムの合計量は、それぞれ、３０〜２５０ｇ／ｆｔ^３であり、５〜１００ｇ／ｆｔ^３である後方触媒と比べて高く、前方触媒中のＰｔ：Ｐｄ比は、後方触媒中のＰｔ：Ｐｄ比よりも低い。

【0006】

特許文献２には、希薄燃焼エンジンからの排ガス排出物の削減のための酸化触媒複合材料であって、長さ、入口端、及び出口端を有する担体基材、この担体上の酸化触媒の触媒材料を含み、この酸化触媒の触媒材料が、ゼオライト、Ｐｔ、及び第１の耐火性のＭｎ含有金属酸化物支持体を含む第１のウォッシュコート；第２の耐火性金属酸化物支持体、Ｐｔ：Ｐｄ比が約１０：１〜１：１０の範囲の白金（Ｐｔ）成分及びパラジウム（Ｐｄ）成分を含む第２のウォッシュコート；並びにパラジウム及び希土類酸化物成分を含み、白金を実質的に含まない第３のウォッシュコート；を含み、希薄燃焼エンジン排ガス中の炭化水素及び一酸化炭素を削減し、かつＮＯをＮＯ_２に酸化するのに効果的である酸化触媒複合材料が記載されている。この特許文献２では、担体基材上における第１〜第３のウォッシュコートの配置については、任意の配置が可能であると説明されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第５９５９５３０号公報

【特許文献2】特表２０１７−５０１０３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、ＨＣ、ＣＯ、及びＮＯのすべてに対して十分に高い酸化効率を示す排ガス浄化用触媒装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、以下のとおりである。

【0010】

〈１〉基材と、上記基材上の第１〜第３の触媒コート層とを有する排ガス浄化用酸化触媒装置であって、
上記第１の触媒コート層は排ガス流れ上流側に存在し、上記第２の触媒コート層は排ガス流れ下流側上層に存在し、上記第３の触媒コート層は排ガス流れ下流側下層に存在し、
上記第１の触媒コート層は、白金及びパラジウムを含み、白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１）との比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）は、０．７５以上４．５０以下であり、
上記第２の触媒コート層は、白金及びパラジウムを含み、白金の質量（Ｗ_Ｐｔ２）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ２）との比（Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２）は、４．５０超２５．０以下であり、
上記第３の触媒コート層は、少なくともパラジウムを含み、白金の質量（Ｗ_Ｐｔ３）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ３）との比（Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３）は、０．１２以下であり、
上記第１の触媒コート層の長さは、上記基材の長さの８％以上５５％以下であり、
上記第２の触媒コート層の長さは、上記基材の長さの４５％以上９５％以下であり、かつ、
上記第３の触媒コート層の長さは、上記基材の長さの４５％以上９５％以下である、
排ガス浄化用酸化触媒装置。
〈２〉上記基材は、その長さの全部にわたって、上記第１〜第３の触媒コート層のうちの少なくとも１つに覆われている、上記〈１〉に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
〈３〉上記第１の触媒コート層と、上記第２の触媒コート層及び上記第３の触媒コート層の少なくとも一方とが積層して存在している積層領域を有し、かつ、上記積層領域では、上記第１の触媒コート層が上層である、上記〈１〉又は〈２〉に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
〈４〉上記第１の触媒コート層の長さは、上記基材の長さの１０％以上５０％以下であり、
上記第２の触媒コート層の長さは、上記基材の長さの５０％以上９０％以下であり、かつ、
上記第３の触媒コート層の長さは、上記基材の長さの５０％以上９０％以下である、
上記〈１〉〜〈３〉のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
〈５〉上記第１の触媒コート層中の白金の質量Ｗ_Ｐｔ１とパラジウムの質量Ｗ_Ｐｄ１との比Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１は、１．００以上４．００以下であり、
上記第２の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ２）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ２）との比（Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２）は、５．００以上２０．０以下であり、かつ、
上記第３の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ３）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ３）との比Ｚ（Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３）は、０．１０以下である、
上記〈１〉〜〈４〉のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
〈６〉上記第１の触媒コート層中の白金の質量とパラジウムの質量との合計が、上記第２の触媒コート層及び上記第３の触媒コート層中の白金の質量とパラジウムの質量との合計よりも多い、上記〈１〉〜〈５〉のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
〈７〉上記第１〜第３の触媒コート層中の白金及びパラジウムが、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｅ、及びＺｒから選択される１種以上の酸化物の粒子上に担持されている、上記〈１〉〜〈６〉のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
〈８〉上記第１〜第３の触媒コート層が、白金及びパラジウムを担持していない、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｅ、及びＺｒから選択される１種以上の酸化物の粒子を含む、上記〈１〉〜〈７〉のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置。
〈９〉上記〈１〉〜〈８〉のいずれか一項に記載の排ガス浄化用酸化触媒装置、及びその排ガス流れ下流側の排ガス浄化用選択還元触媒装置を含む、排ガス浄化用触媒システム。

【発明の効果】

【0011】

本発明によると、ＨＣ、ＣＯ、及びＮＯのすべてに対して十分に高い酸化効率を示す、排ガス浄化用酸化触媒装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置の構成の例を示す概略断面図である。

【図2】図２（ａ）は、実施例１〜６及び比較例１〜７で製造した触媒装置の構成を示す概略断面図であり、図２（ｂ）は、比較例８及び９で製造した触媒装置の構成を示す概略断面図である。

【図3】図３（ａ）〜（ｄ）は、比較例１０、実施例７、実施例８、及び比較例１１でそれぞれ製造した触媒装置の構成を示す概略断面図である。

【図4】図４（ａ）〜（ｄ）は、比較例１２、実施例９、実施例１０、及び比較例１３でそれぞれ製造した触媒装置の構成を示す概略断面図である。

【図5】図５（ａ）〜（ｄ）は、比較例１４、実施例１１、実施例１２、及び比較例１５でそれぞれ製造した触媒装置の構成を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

《排ガス浄化用触媒装置》
本発明の排ガス浄化用触媒装置は、
基材と、この基材上の第１〜第３の触媒コート層とを有する排ガス浄化用酸化触媒装置であって、
第１の触媒コート層は排ガス流れ上流側に存在し、第２の触媒コート層は排ガス流れ下流側上層に存在し、第３の触媒コート層は排ガス流れ下流側下層に存在し、
第１の触媒コート層は、白金及びパラジウムを含み、白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１）との比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）は、０．７５以上４．５０以下であり、
第２の触媒コート層は、白金及びパラジウムを含み、白金の質量（Ｗ_Ｐｔ２）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ２）との比（Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２）は、４．５０超２５．０以下であり、
第３の触媒コート層は、少なくともパラジウムを含み、白金の質量（Ｗ_Ｐｔ３）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ３）との比（Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３）は、０．１２以下であり、
第１の触媒コート層の長さは、上記基材の長さの８％以上５５％以下であり、
第２の触媒コート層の長さは、上記基材の長さの４５％以上９５％以下であり、かつ、
第３の触媒コート層の長さは、上記基材の長さの４５％以上９５％以下である、
触媒装置である。

【0014】

ここで、第１〜第３の触媒コート層の長さとは、排ガス流れ方向に沿った長さを意味している。

【0015】

本発明者らは、本発明の目的を達成しようと検討を行った。その結果、貴金属として白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）を含む排ガス浄化用酸化触媒装置では、ＨＣの酸化、ＣＯの酸化、及びＮＯの酸化について、それぞれ別個に好適な白金とパラジウムとの質量比の範囲が存在し、１つの触媒コート層中で白金とパラジウムとの質量比を調整するのみでは、ＨＣ、ＣＯ、及びＮＯのすべてに対する酸化効率を十分に高いものとすることは困難であることを見出した。また、Ｐｄが排ガス中のＨＣによって被毒されることは知られている。

【0016】

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものである。

【0017】

図１に、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置の構成の例を、概略断面図として示した。

【0018】

図１の排ガス浄化用触媒装置は、基材（５）、並びに基材（５）上の第１の触媒コート層（１）、第２の触媒コート層（２）、及び第３の触媒コート層（３）を有する。第１の触媒コート層（１）は、排ガス流れ上流側に配置され、主としてＨＣの酸化反応に寄与する。第２の触媒コート層（２）は、排ガス流れ下流側上層に配置され、主としてＮＯの酸化反応に寄与する。第３の触媒コート層（３）は、排ガス流れ下流側下層に配置され、主としてＣＯの酸化反応に寄与する。

【0019】

第１の触媒コート層（１）は、白金及びパラジウムを含む。第１の触媒コート層（１）では、白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１）との比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）が、ＨＣの酸化反応に適切な範囲に調節されている。これにより、第１の触媒コート層（１）は、ＨＣの酸化反応に高い活性を示す。

【0020】

また、第１の触媒コート層（１）の長さ（Ｌ_１）は、触媒装置に流入した排ガス中のＨＣが第１の触媒コート層（１）上で十分に酸化される程度に長く、かつ、第１の触媒コート層（１）中の貴金属濃度を高く保ち、第１の触媒コート層の「着火」が可能な程度に短い。第１の触媒コート層の「着火」とは、ＨＣの酸化による発熱によって第１の触媒コート層（１）の温度が十分に高くなり、第１の触媒コート層の触媒作用によるＨＣの酸化反応が更に促進されることをいう。

【0021】

更に、第１の触媒コート層（１）は、排ガス流れ上流側に配置されている。このことにより、排ガス浄化用触媒装置に流入した排ガスは、先ず、ＨＣの酸化反応の活性が高い第１の触媒コート層（１）と接触して、ＨＣが高効率で除去された後に、排ガス流れ下流側の第２の触媒コート層（２）及び第３の触媒コート層（３）と接触することになる。したがって、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置では、第２の触媒コート層（２）及び第３の触媒コート層（３）中のパラジウムのＨＣ被毒の程度は、抑制されている。

【0022】

第２の触媒コート層（２）は、白金及びパラジウムを含む。ＮＯの酸化反応の活性は、触媒コート層中の白金の割合が大きく、かつ少量のパラジウムが共存しているときに向上する。また、触媒コート層は、白金とともに少量のパラジウムを含むときに優れた耐熱性を示す。このような観点から、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置の第２の触媒コート層（２）では、白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１）との比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）が、ＮＯの酸化反応の活性と、第２の触媒コート層の耐熱性とが高い水準で両立させるために最適な範囲に調節されている。これにより、第２の触媒コート層（２）は、ＮＯの酸化反応に高い活性を示す。

【0023】

また、第２の触媒コート層（２）の長さ（Ｌ_２）は、ガス中のＮＯが第２の触媒コート層（２）上で十分に酸化される程度に長い。したがって、第１の触媒コート層（１）通過後のガス中のＮＯを、高い効率で酸化してＮＯ_２とすることができる。一方で、第２の触媒コート層（２）の長さ（Ｌ_２）は、第１の触媒コート層（１）によって浄化される前の、ＨＣ濃度が高いガスと接触しない程度に短い。すなわち、第２の触媒コート層（２）は、排ガス流れ下流側に、基材（５）の長さ（ｄ）よりも短い長さで配置されている。したがって、触媒装置に流入した排ガスは、第１の触媒コート層（１）によってＨＣが高効率で酸化除去された後に、第２の触媒コート層（２）と接触する。そのため、第２の触媒コート層（２）中のＰｄはＨＣによる被毒が抑制されており、ＮＯの酸化反応を所期の高効率で進行することができる。

【0024】

更に、第２の触媒コート層（２）は、排ガス流れ下流側上層に配置されている。このことにより、第１の触媒コート層（１）を通過した後の排ガスは、第２の触媒コート層（２）と直ちに接触することができ、したがって排ガス中のＮＯは、速やかに第２の触媒コート層（２）による酸化反応に供される。

【0025】

第３の触媒コート層（３）は、少なくともパラジウムを含む。一般に、ＣＯの酸化反応は、触媒コート層中のパラジウムの割合が大きいときに向上する。したがって、パラジウムを大きな割合で含む第３の触媒コート層（３）は、ＣＯの浄化に高い活性を示す。本発明の効果が減殺されない範囲であれば、第３の触媒コート層（３）は白金を含んでいてもよい。

【0026】

第３の触媒コート層（３）の長さ（Ｌ_３）は、ガス中のＣＯが第３の触媒コート層（３）上で十分に酸化される程度に長く、ガス中のＣＯを高い効率でＣＯ_２に酸化して浄化することができる。一方で第３の触媒コート層（３）の長さ（Ｌ_３）は、第１の触媒コート層（１）によって浄化される前の、ＨＣ濃度が高いガスと接触しない程度に短い。すなわち、第３の触媒コート層（３）は、排ガス流れ下流側に、基材（５）の長さ（ｄ）よりも短い長さで配置されている。したがって、触媒装置に流入した排ガスは、第１の触媒コート層（１）によってＨＣが高効率で酸化除去された後に、第３の触媒コート層（３）と接触する。そのため、第３の触媒コート層（３）中のＰｄに対するＨＣ被毒は抑制されている。

【0027】

更に、第３の触媒コート層（３）は、排ガス流れ下流側下層に配置されている。このことにより、第１の触媒コート層（１）を通過した後の排ガスは、第２の触媒コート層（２）を介して第３の触媒コート層（３）に接触することになる。したがって、第１の触媒コート層（１）を通過した後の排ガスが残存ＨＣを含んでいる場合でも、この残存ＨＣが第３の触媒コート層（３）中のＰｄと接触する頻度は低減されている。

【0028】

このように、本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置では、第３の触媒コート層（３）中のＰｄに対するＨＣ被毒は、第３の触媒コート層（３）が、排ガス流れの下流側、かつ下層にあることによって、高度に抑制されている。

【0029】

以下、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置の構成要素について詳説する。

【0030】

〈第１の触媒コート層〉
本発明の排ガス浄化用触媒装置における第１の触媒コート層は、白金及びパラジウムを含み、白金の質量とパラジウムの質量との比が、ＨＣの酸化反応に好適な比に調整されており、かつ、排ガス流れ上流側に配置されている。

【0031】

第１の触媒コート層によるＨＣの酸化反応の活性を高くする観点から、第１の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１）との比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）は、０．７５以上であり、４．５０以下である。この比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）は、０．８０以上、０．９０以上、１．００以上、1.２５以上、１．５０以上、又は１．７５以上であってよく、４．２５以下、４．００以下、３．７５以下、３．５０以下、３．２５以下、３．００以下、２．７５以下、２．５０以下、又は２．２５以下であってよい。

【0032】

第１の触媒コート層中の比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）は、最も好ましくは、約２．００である。

【0033】

第１の触媒コート層に含有される白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１）との合計（Ｗ_{Ｐｔ１＋Ｐｄ１}）の基材容量１Ｌ（リットル）に対する割合は、例えば、０．５０ｇ／Ｌ以上、１．７５ｇ／Ｌ以上、１．００ｇ／Ｌ以上、又は１．２５ｇ／Ｌ以上であってよく、例えば、２．５０ｇ／Ｌ以下、２．２５ｇ／Ｌ以下、２．２５ｇ／Ｌ以下、又は１．７５ｇ／Ｌ以下であってよい。

【0034】

本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置では、触媒装置に流入した排ガス中のＨＣを第１の触媒コート層によって十分に酸化して、第１の触媒コート層よりも下流のガス中のＨＣ濃度を低いものとし、第２及び第３の触媒コート層中のＰｄのＨＣ被毒を抑制することによって、第２の触媒コート層によるＮＯ酸化、及び第３の触媒コート層におけるＣＯの酸化反応の効率が高くされている。

【0035】

したがって、第１の触媒コート層におけるＨＣの酸化を十分に行うとの観点から、第１の触媒コート層中の白金の質量とパラジウムの質量との合計は、第２の触媒コート層及び第３の触媒コート層中の白金の質量とパラジウムの質量との合計よりも多くてよい。

【0036】

具体的には、第１の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１）との合計（Ｗ_{Ｐｔ１＋Ｐｄ１}）は、第２の触媒コート層中の白金の質（Ｗ_Ｐｔ２）量及びパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ２）の合計（Ｗ_{Ｐｔ２＋Ｐｄ２}）と、第３の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ３）及びパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ３）の合計（Ｗ_{Ｐｔ３＋Ｐｄ３}）との総計（Ｗ_{Ｐｔ２＋Ｐｄ２}＋Ｗ_{Ｐｔ３＋Ｐｄ３}）よりも、多くてよい。

【0037】

第１の触媒コート層中の白金の質量及びパラジウムの質量の合計（Ｗ_{Ｐｔ１＋Ｐｄ１}）が、第１〜第３の触媒コート層中の白金の質量及びパラジウムの質量の総計（Ｗ_{Ｐｔ１＋Ｐｄｔ１}＋Ｗ_{Ｐｔ２＋Ｐｄ２}＋Ｗ_{Ｐｔ３＋Ｐｄ３}）に占める割合は、第１の触媒コート層におけるＨＣの酸化を十分に行うとの観点から、例えば、５０質量％超、５５質量％以上、又は６０質量％以上であってよく、第２及び第３の触媒コート層の触媒活性を高いものに維持するとの観点から、例えば、８０質量％以下、７５質量％以下、７０質量％以下、又は６５質量％以下であってよい。

【0038】

第１の触媒コート層中の白金及びパラジウムは、それぞれ、適当な担体粒子上に担持されていてよい。この担体粒子は、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｅ、及びＺｒから選択される１種以上の酸化物の粒子であってよい。担体粒子は、具体的には例えば、アルミナ、シリカ、セリア、ジルコニア等、及びこれらの複合酸化物等から構成される粒子から選択されてよい。

【0039】

第１の触媒コート層中の白金及びパラジウムは、同じ担体粒子上に担持されていてよく、それぞれ別個の担体粒子上に担持されていてよい。耐久による粒径増大に伴う触媒活性の低下を、白金とパラジウムとの合金化によって抑制する観点からは、白金及びパラジウムのうちの少なくとも一部、好ましくは全部は、同じ担体粒子上に担持されていてよい。

【0040】

第１の触媒コート層の長さは、触媒装置に流入した排ガス中のＨＣを、第１の触媒コート層上で十分に酸化するとの観点から、基材の長さに対して、８％以上であり、９%以上、１０％以上、２０％以上、３０％以上、又は４０％以上であってよい。一方で、第１の触媒コート層中の貴金属濃度を高く保ち、第１の触媒コート層の着火を可能とする観点から、第１の触媒コート層の長さは、基材の長さに対して、５５％以下であり、５０％以下、４０％以下、３０％以下、又は２０％以下であってよい。

【0041】

第１の触媒コート層は、更に必要に応じてその他の成分を含有していてよい。その他の成分は、例えば、白金及びパラジウムを担持していない酸化物粒子、無機バインダー等であってよい。また、第１の触媒コート層は、白金及びパラジウム以外の貴金属、例えばロジウム（Ｒｈ）等を更に含有していてよい。

【0042】

白金及びパラジウムを担持していない酸化物粒子は、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｅ、及びＺｒから選択される１種以上の酸化物の粒子であってよく、具体的には例えば、アルミナ、シリカ、セリア、ジルコニア等、及びこれらの複合酸化物、例えばゼオライト等から構成される粒子から選択されてよい。

【0043】

無機バインダーは、例えば、アルミナゾル、チタニアゾル等であってよい。

【0044】

〈第２の触媒コート層〉
本発明の排ガス浄化用触媒装置における第２の触媒コート層は、白金及びパラジウムを含み、白金の質量とパラジウムの質量との比が、ＮＯの酸化反応の活性と、第２の触媒コート層の耐熱性とが高水準で両立するのに好適な比に調整されており、かつ、排ガス流れ下流側の上層に配置されている。

【0045】

第２の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ２）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ２）との比（Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２）は、ＮＯの酸化反応に対する触媒活性を高くする観点から、４．５０超であり、５．００以上、６．００以上、８．００以上、１０．００以上、１２．００以上、又は１５．００以上であってよい。一方で、第２の触媒コート層のＮＯの酸化活性と耐熱性とを両立させる観点から、第２の触媒コート層中の比（Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２）は、２５．０以下であり、２２．０以下、２０．０以下、１８．０以下、１６．０以下、又は１５．０以下であってよい。

【0046】

第２の触媒コート層に含有される白金の質量（Ｗ_Ｐｔ２）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ２）との合計（Ｗ_{Ｐｔ２＋Ｐｄ２}）の、基材容量１Ｌに対する割合は、例えば、０．６０ｇ／Ｌ以上、０．３０ｇ／Ｌ以上、１．４０ｇ／Ｌ以上、又は０．５０ｇ／Ｌ以上であってよく、例えば、１．００ｇ／Ｌ以下、０．９０ｇ／Ｌ以下、又は０．７５ｇ／Ｌ以下であってよい。

【0047】

第２の触媒コート層中の白金及びパラジウムは、第１の触媒コート層におけるのと同様の担体粒子上に、両者一緒に、又はそれぞれ別個に担持されていてよい。

【0048】

第２の触媒コート層の長さは、ガス中のＮＯが第２の触媒コート層上で十分に酸化されてＮＯ_２を生成するとの観点から、基材の長さに対して、４５％以上であり、５０％以上、６０％以上、７０％以上、又は８０％以上であってよい。一方で、流入した排ガスが、第１の触媒コート層と十分に接触して、ＨＣ濃度が低くなった後に第２の触媒コート層と接触し、第２の触媒コート層中のＰｄのＨＣ被毒を抑制する観点から、第２の触媒コート層の長さは、基材の長さに対して、９５％以下であり、９０％以下、８５％以下、８０％以下、又は７５％以下であってよい。

【0049】

第２の触媒コート層は、必要に応じて、第１の触媒コート層におけるのと同様のその他の成分を含有していてよい。その他の成分は、例えば、白金及びパラジウムを担持していない酸化物粒子、無機バインダー、白金及びパラジウム以外の貴金属（例えばロジウム等）等であってよい。

【0050】

〈第３の触媒コート層〉
本発明の排ガス浄化用触媒装置における第３の触媒コート層は、少なくともパラジウムを含み、任意的に更に白金を含んでよい。第３の触媒コート層は、白金の質量とパラジウムの質量との比が、ＣＯの酸化反応に好適な比に調整されており、かつ、排ガス流れ下流側の下層に配置されている。

【0051】

第３の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ３）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ３）との比（Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３）は、ＣＯの酸化反応に対する触媒活性を高くする観点から、０．１２以下であり、０．１１以下、０．１０以下、０．０９以下、０．０８以下、又は０．０５以下であってよい。第３の触媒コート層には、白金が含まれていなくてもよい。

【0052】

第３の触媒コート層に含有される白金の質量（Ｗ_Ｐｔ３）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ３）との合計（Ｗ_{Ｐｔ３＋Ｐｄ３}）の、基材容量１Ｌに対する割合は、例えば、０．１５ｇ／Ｌ以上、０．２０ｇ／Ｌ以上、又は０．２５ｇ／Ｌ以上であってよく、例えば、０．５０ｇ／Ｌ以下、０．４５ｇ／Ｌ以下、０．４０ｇ／Ｌ以下、又は０．３５ｇ／Ｌ以下であってよい。

【0053】

第３の触媒コート層中の白金、及び存在する場合にはパラジウムは、第１の触媒コート層におけるのと同様の担体粒子上に、両者一緒に、又はそれぞれ別個に担持されていてよい。

【0054】

第３の触媒コート層の長さは、ガス中のＣＯが第３の触媒コート層上で十分に酸化されるとの観点から、基材の長さに対して、４５％以上であり、５０％以上、６０％以上、７０％以上、又は８０％以上であってよい。一方で、流入した排ガスが、第１の触媒コート層と十分に接触して、ＨＣ濃度が低くなった後に第３の触媒コート層と接触し、第３の触媒コート層中のＰｄのＨＣ被毒を抑制する観点から、第３の触媒コート層の長さは、基材の長さに対して、９５％以下であり、９０％以下、８５％以下、８０％以下、又は７５％以下であってよい。

【0055】

第３の触媒コート層は、必要に応じて、第１の触媒コート層におけるのと同様のその他の成分を含有していてよい。その他の成分は、例えば、白金及びパラジウムを担持していない酸化物粒子、無機バインダー、白金及びパラジウム以外の貴金属（例えばロジウム等）等であってよい。

【0056】

〈第１〜第３の触媒コート層中の、白金及びパラジウムの総量〉
第１〜第３の触媒コート層中の白金の質量及びパラジウムの質量の総計（Ｗ_{Ｐｔ１＋Ｐｄｔ１}＋Ｗ_{Ｐｔ２＋Ｐｄ２}＋Ｗ_{Ｐｔ３＋Ｐｄ３}）の、基材容量１Ｌに対する割合は、排ガス成分の酸化活性を十分に高くするとの観点から、例えば、１．５０ｇ／Ｌ以上、１．７５ｇ／Ｌ以上、２．００ｇ／Ｌ以上、又は２．２５ｇ／Ｌ以上であってよく、排ガス浄化用酸化触媒装置の製造コストを抑制するとの観点から、例えば、４．００ｇ／Ｌ以下、３．５０ｇ／Ｌ以下、３．００ｇ／Ｌ以下、２．７５ｇ／Ｌ以下、又は２．５０ｇ／Ｌ以下であってよい。

【0057】

〈基材〉
本発明における基材としては、排ガス浄化用触媒の基材として一般に使用されているものを使用してよい。例えば、コージェライト、ＳｉＣ、金属、金属酸化物粒子等によって構成される、フロースルー型（「オープンフロー型」ともいう）の基材であってよく、例えば、モノリスハニカム基材等であってよい。モノリスハニカム基材は、典型的には、略円柱状又は略多角柱状の外形を有し、軸方向に連通する多数のセルを有していてよい。

【0058】

基材の容量は、例えば、０．１Ｌ（リットル）以上、０．２Ｌ以上、０．３Ｌ以上、０．４Ｌ以上、又は０．５Ｌ以上であってよく、例えば、４．０Ｌ以下、３．５Ｌ以下、３．０Ｌ以下、２．５Ｌ以下、２．０Ｌ以下、又は１．５Ｌ以下であってよい。

【0059】

本発明の排ガス浄化用触媒装置において、基材は、その長さの全部にわたって、第１〜第３の触媒コート層のうちの少なくとも１つに覆われていてよい。基材が長さの全部にわたって第１〜第３の触媒コート層のうちの少なくとも１つに覆われていることにより、基材と、第１〜第３の触媒コート層との熱膨張率の違いによる基材の破壊を抑制することができる。

【0060】

基材が長さの全部にわたって第１〜第３の触媒コート層のうちの少なくとも１つに覆われているとは、具体的には例えば、第１の触媒コート層が基材の排ガス入口側端部から排ガス下流方向に向けて存在し、第２の触媒コート層及び第３の触媒コート層が、それぞれ、基材の排ガス出口側端部から排ガス上流方向に向けて存在し、かつ、第１の触媒コート層の長さと、第２の触媒コート層の長さ及び第３の触媒コート層の長さのうちの長い方の長さと、の合計が、基材の長さ以上である場合が挙げられる。

【0061】

第１の触媒コート層の長さと、第２の触媒コート層の長さ及び第３の触媒コート層の長さのうちの長い方の長さとの合計は、基材の長さを超えてもよい。この場合、第１の触媒コート層と、第２の触媒コート層及び第３の触媒コート層の少なくとも一方とが、基材上で積層して存在している積層領域を有することになる。この積層領域では、第１の触媒コート層が上層であってよい。

【0062】

図１の排ガス浄化用触媒装置では、第１の触媒コート層（１）が基材（５）の排ガス入口側端部から排ガス下流方向に向けて存在し、第２の触媒コート層（２）及び第３の触媒コート層（３）が、それぞれ、基材（５）の排ガス出口側端部から排ガス上流方向に向けて存在し、第２の触媒コート層（２）の長さ（Ｌ_２）よりも第３の触媒コート層（３）の長さ（Ｌ_３）の方が長く、かつ、第１の触媒コート層（１）の長さ（Ｌ_１）と、第３の触媒コート層（３）の長さ（Ｌ_３）との合計が、基材（５）の長さ（ｄ）を超えており、これにより、基材（５）が長さ（ｄ）の全部にわたって第１〜第３の触媒コート層のうちの少なくとも１つに覆われている。

【0063】

図１の排ガス浄化用触媒装置では更に、第１の触媒コート層（１）と、第２の触媒コート層（２）及び第３の触媒コート層（３）とが、基材上で積層して存在している積層領域を有しており、この積層領域では、第１の触媒コート層（１）が上層である。

【0064】

《排ガス浄化用酸化触媒装置の製造方法》
本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置は、基材上の所定の位置に、第１〜第３の触媒コート層を形成することにより、製造されてよい。具体的には例えば、以下の方法によって製造されてよい。

【0065】

第３の触媒コート層形成用スラリーを、所望の基材の排ガス出口側端部から所定の長さで塗布し、次いで焼成して、第３の触媒コート層を形成すること、
第２の触媒コート層形成用スラリーを、第３の触媒コート層形成後の基材の排ガス出口側端部から所定の長さで塗布し、次いで焼成して、第２の触媒コート層を形成すること、及び
第１の触媒コート層形成用スラリーを、第２及び第３の触媒コート層形成後の基材の排ガス入口側端部から所定の長さで塗布し、次いで焼成して、第１の触媒コート層を形成すること
を含む、排ガス浄化用酸化触媒装置の製造方法。

【0066】

基材としては、本実施形態の排ガス浄化用酸化触媒装置における基材として上記に例示した基材から、適宜に選択して用いてよい。

【0067】

第１〜第３の触媒コート層形成用スラリーは、それぞれ、所定割合の白金及びパラジウム、並びにこれらを同時に又はそれぞれ別個に担持している酸化物粒子、並びに任意的に使用されるその他の成分が、例えば水中に分散されているスラリーであってよい。第３の触媒コート層形成用スラリーは、所望の排ガス浄化用酸化触媒装置における第３の触媒コート層の組成に応じて、白金を含まなくてよい場合がある。

【0068】

白金及びパラジウムを同時に又はそれぞれ別個に担持している酸化物粒子は、所望の貴金属前駆体と酸化物粒子を適当な媒体、例えば水中で混合し、次いで焼成することによって調製されてよい。貴金属前駆体は、白金又はパラジウムの、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩等であってよい。

【0069】

第１〜第３の触媒コート層形成用スラリー中の各成分の種類及び量は、所望の排ガス浄化用酸化触媒装置における第１〜第３の触媒コート層の組成に応じて、適宜に設定されてよい。

【0070】

基材上への各触媒コート層形成用スラリーの塗布は、例えば、公知のウォッシュコート法によってよい。基材上へ各触媒コート層形成用スラリーを塗布した後の焼成は、公知の方法によってよく、例えば、４００℃以上又は４５０℃以上、例えば、１，０００℃以下、９００℃以下、又は８００℃以下の温度において、例えば、１０分以上、３０分以上、又は１時間以上、例えば、４８時間以下、２４時間以下、１２時間以下、又は６時間以下の時間で行われてよい。

【0071】

《排ガス浄化用触媒システム》
本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置は、内燃機関、特にディーゼル機関から排出される排ガスを浄化するための触媒システムにおけるＤＯＣとして好適である。したがって本発明の別の観点によると、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置、及びその排ガス流れ下流側の排ガス浄化用選択還元触媒装置を含む、排ガス浄化用触媒システムが提供される。

【0072】

本発明の排ガス浄化用触媒システムは、スートフィルター、後段酸化触媒等を更に有していてよく、例えば、排ガス流れの上流側から、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置、スートフィルター、排ガス浄化用選択還元触媒装置、及び後段酸化触媒の順に配置されていてよい。

【0073】

スートフィルターは、内燃機関から排出されるすすを捕集する。捕集したすすは、酸素又は本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置からのＮＯ_２によって酸化して処理されてよい。

【0074】

排ガス浄化用選択還元触媒装置は、例えば、尿素水を供給し、この尿素水から生成されるＮＨ_３によって、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置によって生成したＮＯ_２と、残りのＮＯとを還元し、Ｎ_２及びＨ_２Ｏとして浄化してよい。

【0075】

後段酸化触媒は、排ガス浄化用選択還元触媒装置から排出された過剰のＮＨ_３を酸化して、Ｎ_２及びＨ_２Ｏとして浄化してよい。

【実施例】

【0076】

《触媒コート層形成用スラリーの調製》
〈第１の触媒コート層形成用スラリーの調製〉
（調製例１Ａ）
Ｐｔ金属換算で２．００ｇ相当の硝酸白金を含む水溶液、Ｐｄ金属換算で１．００ｇ相当の硝酸パラジウムを含む水溶液、アルミナ５０ｇ、及び純水１５０ｇを混合し、１００℃にて乾燥した後、５００℃にて焼成して、Ｐｔ／Ｐｄ担持アルミナ粉末１を得た。

【0077】

Ｐｔ／Ｐｄ担持アルミナ粉末１の全量、β型ゼオライト粉末３０ｇ、アルミナゾルを２．０ｇ（固形分換算）、及び純水１８０ｇを混合した後、整粒することにより、スラリー１Ａを調製した。

【0078】

（調製例１Ｂ〜１Ｅ）
硝酸白金及び硝酸パラジウムの使用量を、それぞれ、表１に記載のとおりとした他は、調製例１Ａと同様にして、スラリー１Ｂ〜１Ｅを調製した。表１には、調製例１Ａ〜１Ｅで使用した原料成分の構成を合わせて示した。

【0079】

【表1】

【0080】

〈第２の触媒コート層形成用スラリーの調製〉
（調製例２Ａ）
Ｐｔ金属換算で１．００ｇ相当の硝酸白金を含む水溶液、Ｐｄ金属換算で０．２０ｇ相当の硝酸パラジウムを含む水溶液、アルミナ２５ｇ、及び純水７０ｇを混合し、１００℃にて乾燥した後、５００℃にて焼成して、Ｐｔ／Ｐｄ担持アルミナ粉末２を得た。

【0081】

Ｐｔ／Ｐｄ担持アルミナ粉末２の全量、β型ゼオライト粉末２０ｇ、アルミナゾルを２．０ｇ（固形分換算）、及び純水８０ｇを混合した後、整粒することにより、スラリー２Ａを得た。

【0082】

（調製例２Ｂ〜２Ｅ）
硝酸白金及び硝酸パラジウムの使用量を、それぞれ、表２に記載のとおりとした他は、調製例２Ａと同様にして、スラリー２Ｂ〜２Ｅを調製した。表２には、調製例２Ａ〜２Ｅで使用した原料成分の構成を合わせて示した。

【0083】

【表2】

【0084】

〈第３の触媒コート層形成用スラリーの調製〉
（調製例３Ａ）
Ｐｄ金属換算で０．６０ｇ相当の硝酸パラジウムを含む水溶液、アルミナ４０ｇ、及び純水１２０ｇを混合し、１００℃にて乾燥した後、５００℃にて焼成して、Ｐｄ担持アルミナ粉末３ａを得た。

【0085】

Ｐｄ担持アルミナ粉末３ａの全量、β型ゼオライト粉末１０ｇ、アルミナゾル２．０ｇ（固形分換算）、及び純水１６０ｇを混合した後、整粒することにより、スラリー３Ａを得た。

【0086】

（調製例３Ｂ）
Ｐｔ金属換算で０．０５ｇ相当の硝酸白金を含む水溶液、Ｐｄ金属換算で０．５５ｇ相当の硝酸パラジウムを含む水溶液、アルミナ４０ｇ、及び純水１２０ｇを混合し、１００℃にて乾燥した後、５００℃にて焼成して、Ｐｔ／Ｐｄ担持アルミナ粉末３ｂを得た。

【0087】

Ｐｔ／Ｐｄ担持アルミナ粉末３ｂの全量、β型ゼオライト粉末１０ｇ、アルミナゾル２．０ｇ（固形分換算）、及び純水１６０ｇを混合した後、整粒することにより、スラリー３Ｂを得た。

【0088】

（調製例３Ｃ〜３Ｅ）
硝酸白金及び硝酸パラジウムの使用量を、それぞれ、表３に記載のとおりとした他は、調製例３Ｂと同様にして、スラリー３Ｃ〜３Ｅを調製した。表３には、調製例３Ａ〜３Ｅで使用した原料成分の構成を合わせて示した。

【0089】

【表3】

【0090】

〈比較用触媒コート層形成用スラリーの調製〉
（調製例４Ａ）
Ｐｔ金属換算で２．００ｇ相当の硝酸白金を含む水溶液、Ｐｄ金属換算で１．００ｇ相当の硝酸パラジウムを含む水溶液、アルミナ５０ｇ、及び純水１５０ｇを混合し、１００℃にて乾燥した後、５００℃にて焼成して、Ｐｔ／Ｐｄ担持アルミナ粉末４ａを得た。

【0091】

Ｐｄ金属換算で０．６０ｇ相当の硝酸パラジウムを含む水溶液、アルミナ４０ｇ、及び純水１２０ｇを混合し、１００℃にて乾燥した後、５００℃にて焼成して、Ｐｄ担持アルミナ粉末４ｂを得た。

【0092】

上記で得られたＰｔ／Ｐｄ担持アルミナ粉末４ａの全量、Ｐｄ担持アルミナ粉末４ｂの全量、β型ゼオライト粉末４０ｇ、アルミナゾルを固形分換算で４．０ｇ、及び純水３４０ｇを混合した後、整粒することにより、スラリー４Ａを得た。

【0093】

（調製例４Ｂ）
Ｐｔ金属換算で１．００ｇ相当の硝酸白金を含む水溶液、Ｐｄ金属換算で０．２０ｇ相当の硝酸パラジウムを含む水溶液、アルミナ２５ｇ、及び純水７０ｇを混合し、１００℃にて乾燥した後、５００℃にて焼成して、Ｐｔ／Ｐｄ担持アルミナ粉末４ｃを得た。

【0094】

Ｐｄ金属換算で０．６０ｇ相当の硝酸パラジウムを含む水溶液、アルミナ４０ｇ、及び純水１２０ｇを混合し、１００℃にて乾燥した後、５００℃にて焼成して、Ｐｄ担持アルミナ粉末４ｄを得た。

【0095】

上記で得られたＰｔ／Ｐｄ担持アルミナ粉末４ｃの全量、Ｐｄ担持アルミナ粉末４ｄの全量、β型ゼオライト粉末３０ｇ、アルミナゾルを固形分換算で４．０ｇ、及び純水２４０ｇを混合した後、整粒することにより、スラリー４Ｂを得た。

【0096】

調製例４Ａ及び４Ｂで使用した原料成分の構成を、表４にまとめた。

【0097】

【表4】

【0098】

《実施例１》
〈触媒装置の製造〉
基材（５）として、直径１２９ｍｍ、長さ１５０ｍｍのコージェライト製のフロースルー型ハニカム基材（容量１．９６Ｌ）を用いて、２（ａ）に示す触媒コート層構成の触媒装置を製造した。具体的な製造は、下記にようにして行った。

【0099】

調製例３Ａにしたがって調製したスラリー３Ａの全量を、基材（５）の排ガス出口側端面上に配置し、反対側端面である排ガス入口側端面から吸引して、コーティング層の長さが基材（５）のガス出口側端部から基材（５）の長さ（ｄ）の８０％の長さになるようにコーティングを施した。

【0100】

次いで、コーティング層を１００℃にて乾燥した後、５００℃にて加熱処理して、基材（５）上に第３の触媒コート層（３）を形成した。この第３の触媒コート層（３）は、基材（５）の排ガス出口側端部から排ガス上流方向に向けて存在し、かつ、第３の触媒コート層（３）の長さ（Ｌ_３）は、基材（５）の長さ（ｄ）の８０％であった。

【0101】

次に、調製例２Ａにしたがって調製したスラリー２Ａの全量を、第３の触媒コート層形成後の基材（５）の排ガス出口側端面上に配置し、反対側端面である排ガス入口側端面から吸引して、コーティング層の長さが基材（５）の該ガス出口側端部から基材（５）の長さ（ｄ）の８０％の長さになるようにコーティングを施した。

【0102】

次いで、コーティング層を１００℃にて乾燥した後、５００℃にて加熱処理して、基材（５）上の第３の触媒コート層（３）の上層に、第２の触媒コート層（２）を形成した。この第２の触媒コート層（２）は、基材（５）の排ガス出口側端部から排ガス上流方向に向けて、第３の触媒コート層（３）の上層に存在し、かつ、第２の触媒コート層（２）の長さ（Ｌ_２）は、基材（５）の長さ（ｄ）の８０％であった。

【0103】

続いて、調製例１Ａにしたがって調製したスラリー１Ａの全量を、第２の触媒コート層（２）及び第３の触媒コート層（３）を形成した後の基材（５）の排ガス入口側端面上に配置し、反対側端面である排ガス出口側端面から吸引して、コーティング層の長さが基材（５）のガス入口側端部から基材（５）の長さ（ｄ）の４０％の長さになるようにコーティングを施した。

【0104】

次いで、コーティング層を１００℃にて乾燥した後、５００℃にて加熱処理して、第２の触媒コート層（２）及び第３の触媒コート層（３）を有する基材（５）上に、第１の触媒コート層（１）を形成することにより、触媒装置を製造した。この第１の触媒コート層（１）は、基材（５）の排ガス入口側端部から排ガス下流方向に向けて存在し、かつ、第１の触媒コート層（１）の長さ（Ｌ_１）は、基材（５）の長さ（ｄ）の４０％であった。第１の触媒コート層（１）と、第２の触媒コート層（２）及び第３の触媒コート層（３）との積層部分では、第１の触媒コート層（１）が最上層であった。

【0105】

〈触媒装置の評価〉
触媒装置を、リーン雰囲気下で耐久後、排気量２，５００ｃｃのコモンレール式ディーゼルエンジンの排ガス経路に装着し、ＮＥＤＣ（新欧州ドライビングサイクル）モードにて運転したときのＨＣの浄化率、ＮＯ_２の生成率、及びＣＯの浄化率を測定した。具体的には、負荷の調節により運転中の平均排ガス温度を１６０℃に設定して、エンジンをＮＥＤＣモードにて運転し、このＮＥＤＣモード運転中に排出された排ガス中の各種ガスの合計量を、触媒装置の入口及び出口においてそれぞれ測定した。そして、得られた測定値を下記式に代入することによって、ＮＥＤＣモード運転中のＨＣの浄化率、ＮＯ_２の生成率、及びＣＯの浄化率を算出した。その結果、ＨＣ浄化率は８３％、ＮＯ_２生成率は３０％、ＣＯ浄化率は８５％であった。

【数1】

【0106】

《実施例２〜６及び比較例１〜７》
第１〜第３の各コート層の形成に用いたスラリーを、それぞれ、表５に記載のものに変更した他は、実施例１と同様にして、図２（ａ）に示す触媒コート層構成の触媒装置を製造し、評価した。評価結果は、実施例１の評価結果とともに表６に示した。

【0107】

《比較例８》
図２（ｂ）に示す触媒コート層構成の触媒装置を製造し、評価した。具体的な製造及び評価は、下記のようにして行った。基材（５）としては、実施例１と同じフロースルー型ハニカム基材を用いた。

【0108】

〈触媒装置の製造〉
調製例２Ａにしたがって調製したスラリー２Ａの全量を、基材（５）の排ガス出口側端面上に配置し、反対側端面である排ガス入口側端面から吸引して、コーティング層の長さが、基材（５）の排ガス出口側端面から、基材（５）の長さ（ｄ）の８０％の長さになるようにコーティングを施した。

【0109】

次いで、コーティング層を１００℃にて乾燥した後、５００℃にて加熱処理して、基材（５）上に第２の触媒コート層（２）を形成した。この第２の触媒コート層（２）は、基材（５）の排ガス出口側端部から排ガス上流方向に向けて存在し、かつ、第２の触媒コート層（２）の長さ（Ｌ_２）は、基材（５）の長さ（ｄ）の８０％であった。

【0110】

続いて、調製例４Ａにしたがって調製したスラリー４Ａの全量を、第２の触媒コート層（２）形成後の基材（５）の排ガス入口側端面上に配置し、反対側端面である排ガス出口側端面から吸引して、コーティング層の長さが基材（５）の排ガス入口側端部から基材（５）の長さ（ｄ）の４０％の長さになるようにコーティングを施した。

【0111】

次いで、コーティング層を１００℃にて乾燥した後、５００℃にて加熱処理して、第２の触媒コート層（２）を有する基材（５）上に第１の触媒コート層（１）を形成することにより、触媒装置を製造した。この第１の触媒コート層（１）は、基材（５）の排ガス入口側端部から排ガス下流方向に向けて存在し、かつ、第１の触媒コート層（１）の長さ（Ｌ_１）は、基材（５）の長さ（ｄ）の４０％であった。第１の触媒コート層（１）と、第２の触媒コート層（２）との積層部分では、第１の触媒コート層（１）が上層であった。

【0112】

〈触媒装置の評価〉
得られた触媒装置を、実施例１と同様にして評価した。結果は、表６に示した。

【0113】

《比較例９》
第１の触媒コート層及び第２の触媒コート層の形成に用いたスラリーを、それぞれ、表５に記載のものに変更した他は、比較例８と同様にして、図２（ｂ）に示す触媒コート層構成の触媒装置を製造し、評価した。結果は、表６に示した。

【0114】

【表5】

【0115】

【表6】

【0116】

表５及び表６中の比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１、Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２、Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３）は、第１〜第３の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１、Ｗ_Ｐｔ２、Ｗ_Ｐｔ３）と、パラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１、Ｗ_Ｐｄ２、Ｗ_Ｐｄ３）との比を意味する。

【0117】

表６を参照すると、第１の触媒コート層における白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１）との比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）が、本発明所定の範囲よりも小さい比較例１、及び本発明所定の範囲よりも大きい比較例２の触媒装置では、ＨＣ浄化率が低かったとともに、特にＣＯ浄化率が低い値を示した。これに対し、第１の触媒コート層における両者の比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）が本発明所定の範囲内である実施例１〜３の触媒装置では、ＨＣ浄化率が７８％以上、ＮＯ_２生成率が２８％以上、及びＣＯ浄化率が８０％以上と、いずれも高い値を示した。

【0118】

比較例１及び２の触媒装置によるＨＣ浄化率及びＣＯ浄化率が低かったのは、第１の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１）との比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）が、ＨＣ浄化に対して適正ではなかったことに起因すると考えられる。即ち、比較例１及び２の触媒装置では、触媒装置に流入した排ガス中のＨＣが第１の触媒コート層によって十分に浄化されず、第１の触媒コート層の通過後にもＨＣ濃度が高い値に維持されていたため、第３の触媒コート層中のＰｄのＨＣ被毒が進行することにより、第３の触媒コート層のＣＯ浄化能が損なわれたと考えられる。

【0119】

これに対して、実施例１〜３の触媒装置では、第１の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１）との比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１）がＨＣ浄化に対して適正であったと考えられる。そのため、触媒装置に流入した排ガス中のＨＣ濃度が第１の触媒コート層の通過後には十分に低くなり、第３の触媒コート層中のＰｄの被毒が抑制されて、第３の触媒コート層が所期のＣＯ浄化能を発揮したと考えられる。

【0120】

表６を参照すると、第２の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ２）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ２）との比（Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２）が、本発明所定の範囲よりも小さい比較例３、及び本発明所定の範囲よりも大きい比較例４の触媒装置では、ＮＯ_２生成率が低い値を示した。これらに対し、第２の触媒コート層における両者の比（Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３）が本発明所定の範囲内である実施例１、４、及び５の触媒装置では、ＮＯ_２生成率が３０％以上の高い値を示した。第２の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ２）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ２）との比（Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２）が本発明所定の範囲であると、Ｐｔによる酸化反応の迅速性と、Ｐｄによる耐熱性とが両立され、これによってＮＯの酸化によるＮＯ_２生成が適切に進行したためと考えられる。

【0121】

同様に、第３の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ３）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ３）との比（Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３）が本発明所定の範囲を外れる比較例５〜７の触媒装置では、ＣＯ浄化率が低い値を示した。これに対し、第３の触媒コート層における両者の比（Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３）が本発明所定の範囲内である実施例１及び６の触媒装置では、ＣＯ浄化率がいずれも８３％と高い値を示した。第３の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ３）とパラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ３）との比（Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３）が本発明所定の範囲であることは、ＣＯの酸化浄化に対して適切な範囲であることが理解される。

【0122】

表６によると、更に、触媒コート層を２つしか有さない比較例８及び９の触媒装置では、ＨＣ浄化率、ＣＯ浄化率、及びＮＯ_２生成率のすべてが同時に高い値を示すことはなかった。これは、白金の質量とパラジウムの質量との比の適切な値が、ＨＣの酸化、ＣＯの酸化、及びＮＯの酸化それぞれで互いに異なるため、２つの触媒コート層でこれら３つの反応をカバーすることができなかったためと考えられる。

【0123】

《実施例７〜１２及び比較例１０〜１５》
図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）〜（ｄ）、及び図５（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示す触媒コート層構成の触媒装置を製造し、評価した。

【0124】

〈触媒装置の製造〉
第１〜第３の触媒コート層を形成する際に、各所定の触媒コート層形成用スラリーを基材（５）の排ガス入口端面又は出口側端面上に配置した後に、反対側端面から吸引する際の吸引風量を調節して、各コーティング層の端面からの長さの、基材（５）の長さ（ｄ）に対する割合を変更して、第１〜第３の触媒コート層（１、２、３）の長さ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）をそれぞれ表７に記載のとおりとした他は実施例１と同様にして、触媒装置をそれぞれ製造した。

【0125】

〈触媒装置の評価〉
得られた触媒装置を、実施例１と同様にして評価した。評価結果は、実施例１の評価結果とともに、表７にそれぞれ示した。

【0126】

【表7】

【0127】

表７中の比（Ｗ_Ｐｔ１／Ｗ_Ｐｄ１、Ｗ_Ｐｔ２／Ｗ_Ｐｄ２、Ｗ_Ｐｔ３／Ｗ_Ｐｄ３）は、それぞれ、第１〜第３の触媒コート層中の白金の質量（Ｗ_Ｐｔ１、Ｗ_Ｐｔ２、Ｗ_Ｐｔ３）と、パラジウムの質量（Ｗ_Ｐｄ１、Ｗ_Ｐｄ２、Ｗ_Ｐｄ３）との比を意味する。

【0128】

表７によると、第１の触媒コート層（１）の長さ（Ｌ_１）が、本発明所定の範囲よりも短い比較例１０では、ＨＣ浄化率及びＣＯ浄化率が低い値を示した。この比較例１０では、第１の触媒コート層（１）の長さ（Ｌ_１）が過小であったため、ＨＣの酸化反応の進行が不十分であったと考えられる。そのため、第１の触媒コート層の通過後にもＨＣ濃度が高い値に維持されており、第３の触媒コート層中のＰｄのＨＣ被毒により、第３の触媒コート層のＣＯ浄化能が損なわれたと考えられる。

【0129】

更に、第１の触媒コート層（１）の長さ（Ｌ_１）が、本発明所定の範囲よりも長い比較例１１の触媒装置では、ＨＣ浄化率が低い値を示し、ＣＯ浄化率及びＮＯ_２生成率も高い値とはならなかった。

【0130】

比較例１１では、第１の触媒コート層（１）の長さ（Ｌ_１）が過大であるため、第１の触媒コート層（１）に含まれる白金及びパラジウムが過大な長さに分散されて存在している。そのため、第１の触媒コート層（１）の単位長さ当たりの白金及びパラジウムの濃度が低くなり、ＨＣの酸化によって発生する発熱量が不十分となって、第１の触媒コート層（１）の「着火」に至らなかったと考えられる。そのため、第１の触媒コート層の通過後にもＨＣ濃度が高い値に維持されており、第３の触媒コート層中のＰｄのＨＣ被毒により、第３の触媒コート層のＣＯ浄化能が損なわれたと考えられる。

【0131】

また、比較例１１の触媒装置でＮＯ_２生成率が低かったのは、上層である第１の触媒コート層（１）の長さ（Ｌ_１）が長く、したがって、第２の触媒コート層（２）のうちの下層となっている部分の割合が多くなり、これにより第２の触媒コート層（２）の活性点へのＮＯ吸着が制限されたためと考えられる。

【0132】

これらに対して第１の触媒コート層（１）の長さ（Ｌ_１）が本発明所定の範囲内である実施例１、７、及び８の触媒装置では、ＨＣ浄化率が８１％以上と高く、ＮＯ_２生成率が２８％以上、ＣＯ浄化率が８２％以上と、いずれも高い値を示した。

【0133】

第２の触媒コート層（２）の長さ（Ｌ_２）が、本発明所定の範囲よりも短い比較例１２では、ＮＯ_２生成率が低かった。比較例１２では、第２の触媒コート層（２）の長さ（Ｌ_２）が過小であったため、ＮＯの酸化によるＮＯ_２の生成反応の進行が不十分であったと考えられる。

【0134】

一方、第２の触媒コート層（２）の長さ（Ｌ_２）が、本発明所定の範囲よりも長く、基材（５）の長さ（ｄ）と同じ長さの第２の触媒コート層（２）を有する比較例１３の触媒装置でも、ＮＯ_２生成率が低かった。比較例１３の触媒装置は、第２の触媒コート層（２）の長さ（Ｌ_２）が基材（５）の長さ（ｄ）と同じであり、流入する排ガスに対して前端部が露出されている。そのため、排ガスは、ＨＣが浄化される前の高い濃度のまま、第２の触媒コート層（２）の前端部に直接接触して、ＰｄがＨＣ被毒され、これにより第２の触媒コート層（２）のＮＯ酸化能が損なわれたと考えられる。

【0135】

これらに対して、第２の触媒コート層（２）の長さ（Ｌ_２）が本発明所定の範囲内である実施例１、９、及び１０の触媒装置では、２４％以上の高いＮＯ_２生成率を示した。

【0136】

表７によると、更に、第３の触媒コート層（３）の長さ（Ｌ_３）が、本発明所定の範囲よりも短い比較例１４、及び本発明所定の範囲よりも長く、基材（５）の長さ（ｄ）と同じ長さの第３の触媒コート層（３）を有する比較例１５の触媒装置では、ＣＯ浄化率が低かった。

【0137】

第３の触媒コート層（３）の長さ（Ｌ_３）が過小の比較例１４では、ＣＯの酸化反応の進行が不十分であったため、ＣＯ浄化率が低くなったと考えられる。

【0138】

比較例１５の触媒装置は、第３の触媒コート層（３）の長さ（Ｌ_３）が基材（５）の長さ（ｄ）と同じであり、流入する排ガスに対して前端部が露出されている。そのため、排ガスは、ＨＣが浄化される前の高い濃度のまま、第３の触媒コート層（３）の前端部に直接接触して、第３の触媒コート層（３）中のＰｄが流入排ガス中のＨＣによって被毒されたため、第３の触媒コート層（３）のＣＯの浄化性能が損なわれたと考えられる。これらに対して、第３の触媒コート層（３）の長さ（Ｌ_３）が本発明所定の範囲内である実施例１、１１、及び１２の触媒装置では、８３％以上の高いＣＯ浄化率を示した。

【0139】

以上説明してきたとおり、本発明の排ガス浄化用酸化触媒装置は、基材上に、排ガス流れ上流側の第１の触媒コート層、排ガス流れ下流側上層の第２の触媒コート層、及び排ガス流れ下流側下層の第３の触媒コート層を有し、かつこれら第１〜第３の触媒コート層のそれぞれは、長さ、及び白金の質量とパラジウムの質量との比が、最適の範囲に調整されている。そのため、本発明の触媒装置は、ＨＣの酸化、ＮＯの酸化によるＮＯ_２の生成、及びＣＯの酸化のすべてを高い効率で行うことができ、例えば、ディーゼル機関から排出される排ガスを浄化するための触媒システムにおけるＤＯＣとして、極めて好適である。

【符号の説明】

【0140】

１ 第１の触媒コート層
２ 第２の触媒コート層
３ 第３の触媒コート層
５ 基材
ｄ 基材の長さ
Ｌ_１ 第１の触媒コート層の長さ
Ｌ_２ 第２の触媒コート層の長さ
Ｌ_３ 第３の触媒コート層の長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】