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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024123664
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】排ガス浄化用触媒
(51)【国際特許分類】
B01J 35/57 20240101AFI20240905BHJP
B01J 23/63 20060101ALI20240905BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
B01J35/04 301L
B01J23/63 A ZAB
B01D53/94 222
B01D53/94 245
B01D53/94 280
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023031269
(22)【出願日】2023-03-01
(71)【出願人】
【識別番号】000104607
【氏名又は名称】株式会社キャタラー
(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】100130605
【弁理士】
【氏名又は名称】天野 浩治
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 雅也
(72)【発明者】
【氏名】尾上 亮太
(72)【発明者】
【氏名】藤田 希未
(72)【発明者】
【氏名】高須 亮佑
(72)【発明者】
【氏名】白山 陽大
(72)【発明者】
【氏名】大野原 佑
【テーマコード（参考）】
4D148
4G169
【Ｆターム（参考）】
4D148AA06
4D148AA13
4D148AA18
4D148AB01
4D148AB02
4D148AB09
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4D148BA30Y
4D148BA31X
4D148BA32Y
4D148BA33X
4D148BA34Y
4D148BA36Y
4D148BA37Y
4D148BA38Y
4D148BA41X
4D148BA42X
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4D148BB17
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4D148EA04
4G169AA03
4G169BA01B
4G169BA05A
4G169BA05B
4G169BA06A
4G169BB04A
4G169BB04B
4G169BB06A
4G169BB06B
4G169BC03A
4G169BC06A
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4G169BC12A
4G169BC13A
4G169BC13B
4G169BC43A
4G169BC43B
4G169BC71A
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4G169BC72B
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4G169BC75B
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4G169EA18
4G169EB14Y
4G169EC28
4G169EC29
4G169EE06
4G169EE09
(57)【要約】
【課題】内燃機関の稼働状況に応じて適切な浄化性能を発揮できる排ガス浄化用触媒を提供する。
【解決手段】ここに開示される排ガス浄化用触媒は、下層触媒層２２と上層触媒層２４とを有する触媒層２０を備えている。そして、下層触媒層２２の上流側には下層フロント部Ａが設けられ、下流側には下層リア部Ｂが設けられている。また、上層触媒層２４の上流側には上層フロント部Ｃが設けられ、下流側には上層リア部Ｄが設けられている。そして、フロント部Ａと下層リア部Ｂと上層フロント部Ｃと上層リア部Ｄの各々は、ＣｅＯ２含有量が個別に設定されている。これによって、内燃機関の稼働状況に応じて適切な浄化性能を発揮できる。また、この排ガス浄化用触媒では、三元性能とＮＯＸ吸蔵能力との両立という観点から、ＮＯＸ吸蔵材とＰｔを含むＮＯＸ吸蔵層３０が上層触媒層２２よりも隔壁１４側に形成されている。
【選択図】図４
【解決手段】ここに開示される排ガス浄化用触媒は、下層触媒層２２と上層触媒層２４とを有する触媒層２０を備えている。そして、下層触媒層２２の上流側には下層フロント部Ａが設けられ、下流側には下層リア部Ｂが設けられている。また、上層触媒層２４の上流側には上層フロント部Ｃが設けられ、下流側には上層リア部Ｄが設けられている。そして、フロント部Ａと下層リア部Ｂと上層フロント部Ｃと上層リア部Ｄの各々は、ＣｅＯ２含有量が個別に設定されている。これによって、内燃機関の稼働状況に応じて適切な浄化性能を発揮できる。また、この排ガス浄化用触媒では、三元性能とＮＯＸ吸蔵能力との両立という観点から、ＮＯＸ吸蔵材とＰｔを含むＮＯＸ吸蔵層３０が上層触媒層２２よりも隔壁１４側に形成されている。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の排気経路に配置され、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒であって、
複数のセルと、前記複数のセルを仕切る隔壁とを有する基材と、
前記隔壁の表面に設けられた多孔質層であって、ＣｅＯ２を含むＯＳＣ材と触媒金属とを有する触媒層と
を備え、
前記触媒層は、前記隔壁の表面に近い方を下層触媒層とし相対的に遠い方を上層触媒層とする少なくとも２層の積層構造を有しており、
前記下層触媒層は、
排ガス流通方向における前記基材の上流側の端部から下流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が０ｇ／Ｌ～１５ｇ／Ｌであり、前記触媒金属としてＰｄを含む下層フロント部Ａと、
前記排ガス流通方向における前記基材の下流側の端部から上流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２が２０ｇ／Ｌ～６３ｇ／Ｌであり、前記触媒金属としてＰｄおよびＰｔの少なくとも一方を含む下層リア部Ｂと
を有し、
前記上層触媒層は、
前記排ガス流通方向における前記基材の上流側の端部から下流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２が１ｇ／Ｌ～７ｇ／Ｌであり、前記触媒金属としてＲｈを含む上層フロント部Ｃと、
前記排ガス流通方向における前記基材の下流側の端部から上流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２が２ｇ／Ｌ～８ｇ／Ｌであり、前記触媒金属としてＲｈを含む上層リア部Ｄと
を有しており、
前記触媒層は、ＮＯＸ吸蔵材と共にＰｔを含むＮＯＸ吸蔵領域を有しており、前記ＮＯＸ吸蔵領域は、前記上層触媒層よりも前記隔壁側に形成されている、排ガス浄化用触媒。
複数のセルと、前記複数のセルを仕切る隔壁とを有する基材と、
前記隔壁の表面に設けられた多孔質層であって、ＣｅＯ２を含むＯＳＣ材と触媒金属とを有する触媒層と
を備え、
前記触媒層は、前記隔壁の表面に近い方を下層触媒層とし相対的に遠い方を上層触媒層とする少なくとも２層の積層構造を有しており、
前記下層触媒層は、
排ガス流通方向における前記基材の上流側の端部から下流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が０ｇ／Ｌ～１５ｇ／Ｌであり、前記触媒金属としてＰｄを含む下層フロント部Ａと、
前記排ガス流通方向における前記基材の下流側の端部から上流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２が２０ｇ／Ｌ～６３ｇ／Ｌであり、前記触媒金属としてＰｄおよびＰｔの少なくとも一方を含む下層リア部Ｂと
を有し、
前記上層触媒層は、
前記排ガス流通方向における前記基材の上流側の端部から下流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２が１ｇ／Ｌ～７ｇ／Ｌであり、前記触媒金属としてＲｈを含む上層フロント部Ｃと、
前記排ガス流通方向における前記基材の下流側の端部から上流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２が２ｇ／Ｌ～８ｇ／Ｌであり、前記触媒金属としてＲｈを含む上層リア部Ｄと
を有しており、
前記触媒層は、ＮＯＸ吸蔵材と共にＰｔを含むＮＯＸ吸蔵領域を有しており、前記ＮＯＸ吸蔵領域は、前記上層触媒層よりも前記隔壁側に形成されている、排ガス浄化用触媒。
【請求項2】
前記ＮＯｘ吸蔵材は、Ｂａ、Ｃｓ、Ｓｒ、Ｋ、Ｃａ、およびＭｇからなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項3】
前記上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２は、前記上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２よりも多い、請求項１または２に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項4】
前記ＯＳＣ材は、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物である、請求項１または２に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項5】
前記ＮＯＸ吸蔵領域は、前記上層触媒層と前記下層触媒層との間に介在するＮＯＸ吸蔵層である、請求項１または２に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項6】
前記ＮＯＸ吸蔵領域は、前記下層フロント部Ａおよび／または前記下層リア部Ｂである、請求項１または２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】
ここに開示される技術は、排ガス用浄化触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車エンジン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（ＮＯｘ）等の有害成分が含まれる。このため、内燃機関の排気系には、有害成分を浄化する排ガス浄化用触媒が配置される。この排ガス浄化用触媒は、基材と、当該基材の表面に形成される触媒層とを備えている。この触媒層には、例えば、触媒金属とＯＳＣ材が含まれる。触媒金属は、上記有害成分の酸化（又は還元）を促進する貴金属材料である。また、ＯＳＣ材には、例えば、ＣｅＯ２が使用される。このＣｅＯ２は、リーン状態（酸素過多）の排ガスが供給されている間に酸素を貯蔵し、リッチ状態（酸素不足）の排ガスが供給された際に酸素を放出する。これによって、排ガスの空燃比が変動しても、排ガスを安定的に浄化できる。
【0003】
近年の排ガス浄化用触媒の分野では、組成の異なる複数の触媒層を基材表面に形成することが提案されている。例えば、特許文献１に記載の排ガス浄化用触媒は、上流側下層コート層と、上流側上層コート層と、下流側下層コート層と、下流側上層コート層とからなる４種類の触媒層を備えている。そして、特許文献１に記載の排ガス浄化用触媒では、各層における触媒金属（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ）の濃度を異ならせている。これによって、高温環境におけるＨＣ浄化能力と、低温環境におけるＮＯＸ浄化能力とを高度に両立できる。また、特許文献２には、排ガス用浄化触媒の他の例が開示されている。この特許文献２に記載の排ガス用浄化触媒では、複数の触媒層の各々にＯＳＣ材が添加されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第７０６１６５５号
【特許文献2】米国出願公開第２０１０／０１０４４９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、内燃機関から排出される排ガスは、当該内燃機関の稼働状況に応じて様々な要素（温度、流速、空燃比など）が変化する。例えば、始動直後の暖機運転では、低温低速の排ガスが排出される。一方、高速運転では、高温高速の排ガスが排出される。さらに、通常運転の間も、フューエルカット（Ｆ／Ｃ）などによって排ガスの流速や空燃比が変動し得る。このため、特定の状況（例えば、暖機運転）のみに着目して排ガス浄化用触媒を設計すると、内燃機関の稼働状況が変化した際に、有害成分のエミッションが増大するおそれがある。
【0006】
ここに開示される技術は、上述の課題を解決するためになされたものであり、様々な稼働状況で好適な浄化性能を発揮できる排ガス浄化用触媒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】
【0007】
上記課題を解決するべく、ここに開示される技術によって下記の構成の排ガス浄化用触媒が提供される。
【0008】
ここに開示される排ガス浄化用触媒（１）は、内燃機関の排気経路に配置され、内燃機関から排出される排ガスを浄化する。この排ガス浄化用触媒は、複数のセルと、複数のセルを仕切る隔壁とを有する基材と、隔壁の表面に設けられた多孔質層であって、ＣｅＯ２を含むＯＳＣ材と触媒金属とを有する触媒層とを備えている。そして、触媒層は、隔壁の表面に近い方を下層触媒層とし相対的に遠い方を上層触媒層とする少なくとも２層の積層構造を有している。下層触媒層は、排ガス流通方向における基材の上流側の端部から下流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が０ｇ／Ｌ～１５ｇ／Ｌであり、触媒金属としてＰｄを含む下層フロント部Ａと、排ガス流通方向における基材の下流側の端部から上流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２が２０ｇ／Ｌ～６３ｇ／Ｌであり、触媒金属としてＰｄおよびＰｔの少なくとも一方を含む下層リア部Ｂとを有している。また、上層触媒層は、排ガス流通方向における基材の上流側の端部から下流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２が１ｇ／Ｌ～７ｇ／Ｌであり、触媒金属としてＲｈを含む上層フロント部Ｃと、排ガス流通方向における基材の下流側の端部から上流側に向かって延在し、ＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２が２ｇ／Ｌ～８ｇ／Ｌであり、触媒金属としてＲｈを含む上層リア部Ｄとを有している。そして、ここに開示される排ガス浄化用触媒の触媒層は、ＮＯｘ吸蔵材と共にＰｔを含むＮＯｘ吸蔵領域を有しており、ＮＯｘ吸蔵領域は、上層触媒層よりも隔壁側に形成されている。
【0009】
上述の通り、ここに開示される排ガス浄化用触媒は、触媒金属の種類とＣｅＯ２含有量が異なる４種類の触媒層（下層フロント部Ａ、下層リア部Ｂ、上層フロント部Ｃ、上層リア部Ｄ）を備えている。これによって、様々な稼働状況において好適な浄化性能を発揮できる。以下、具体的に説明する。
【0010】
まず、下層フロント部Ａは、運転開始直後の暖機運転における排ガスを好適に浄化する領域である。具体的には、運転開始時においては、触媒金属の大部分が酸化しており、触媒活性が低下している。そして、暖機運転を開始すると、排ガス温度の上昇に伴って触媒金属から酸素が徐々に解離して浄化性能が上昇（回復）する。一方で、運転開始時には、ＯＳＣ材（ＣｅＯ２）も多くの酸素を吸蔵している。このため、触媒金属の近傍にＣｅＯ２が多く存在していると、ＣｅＯ２からの酸素供給によって浄化性能の回復が阻害され得る。ここで、暖機運転中の排ガスは、流速が非常に遅いため、下層触媒層の上流側（下層フロント部Ａ）に浸透しやすい。これらの点を考慮し、ここに開示される排ガス浄化用触媒では、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２を１５ｇ／Ｌ以下に設定している。これによって、暖機運転における浄化性能の回復が生じやすくなる。加えて、ここに開示される排ガス浄化用触媒では、下層フロント部Ａの触媒金属としてＰｄを使用している。Ｐｄは、他の触媒金属よりも、酸化状態での触媒活性に優れている。これらの構成によって、下層フロント部Ａは、暖機運転中の有害成分のエミッションを低減できる。
【0011】
次に、下層リア部Ｂは、空燃比制御による長周期における排ガスの空燃比の変動に対応する領域である。具体的には、下層リア部Ｂは、下層触媒層の下流側に位置しているため、様々な状況の排ガスが供給される。このため、下層リア部Ｂに多くのＣｅＯ２が存在していると、内燃機関の稼働中に生じ得る空燃比の変動に対応しやすい。かかる観点から、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２は、２０ｇ／Ｌ以上に設定される。これによって、空燃比の変動による有害成分のエミッションを低減できる。なお、触媒層を形成する他の成分の添加量を一定以上担保するために、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２の上限値は、６３ｇ／Ｌ以下に設定される。加えて、下層リア部Ｂは、触媒金属としてＰｄおよびＰｔの少なくとも一方を含有している。上述の通り、Ｐｄは、暖機運転中でも好適な浄化性能を発揮できる。また、Ｐｔは、他の領域で生じた成分（触媒内発生物質）を好適に浄化できる。下層リア部Ｂは、様々な状況の排ガスが供給され得るため、これらの触媒金属の少なくとも一方を含有することが好ましい。
【0012】
次に、上層フロント部Ｃは、ＮＯＸ浄化の促進を目的とした領域である。まず、排ガス浄化用触媒の内部では、式（１）に示す水性ガスシフト反応が生じて水素ガス（Ｈ２）が生成される。そして、この水素ガスは、式（２）に示すＮＯＸ浄化反応における還元剤として用いられる。すなわち、排ガス浄化用触媒の内部でＮＯＸを浄化するには、下記の式（１）及び（２）に示す反応を適切に生じさせることが求められる。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２ （１）
ＮＯＸ＋Ｈ２→Ｎ２＋Ｈ２Ｏ （２）
ここで、上層触媒層の上流側に位置する上層フロント部Ｃは、排ガスと最初に接触する領域である。このため、上層フロント部Ｃで水性ガスシフト反応が適切に生じると、他の領域でＮＯＸ浄化反応が生じやすくなる。かかる観点から、上層フロント部Ｃは、水性ガスシフト反応の促進に優れるＲｈを含有している。しかしながら、Ｒｈは、酸化状態での活性低下が顕著であるため、暖機運転中に水性ガスシフト反応を十分に促進できない可能性がある。このため、ここに開示される排ガス浄化用触媒では、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２を７ｇ／Ｌ以下に設定している。これによって、暖機運転におけるＲｈの触媒活性の回復を促進できるため、暖機運転中にＮＯＸを好適に浄化できる。なお、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２が少なくなりすぎると、空燃比の変動に追従できなくなるため、触媒活性が十分に回復しても暖機運転中のＮＯＸエミッションを低減できなくなるおそれがある。このため、ここに開示される技術では、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２の下限値を１ｇ／Ｌ以上に設定している。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２ （１）
ＮＯＸ＋Ｈ２→Ｎ２＋Ｈ２Ｏ （２）
ここで、上層触媒層の上流側に位置する上層フロント部Ｃは、排ガスと最初に接触する領域である。このため、上層フロント部Ｃで水性ガスシフト反応が適切に生じると、他の領域でＮＯＸ浄化反応が生じやすくなる。かかる観点から、上層フロント部Ｃは、水性ガスシフト反応の促進に優れるＲｈを含有している。しかしながら、Ｒｈは、酸化状態での活性低下が顕著であるため、暖機運転中に水性ガスシフト反応を十分に促進できない可能性がある。このため、ここに開示される排ガス浄化用触媒では、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２を７ｇ／Ｌ以下に設定している。これによって、暖機運転におけるＲｈの触媒活性の回復を促進できるため、暖機運転中にＮＯＸを好適に浄化できる。なお、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２が少なくなりすぎると、空燃比の変動に追従できなくなるため、触媒活性が十分に回復しても暖機運転中のＮＯＸエミッションを低減できなくなるおそれがある。このため、ここに開示される技術では、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２の下限値を１ｇ／Ｌ以上に設定している。
【0013】
次に、上層リア部Ｄは、高速運転中に排出される排ガスを浄化するための領域である。具体的には、高速運転中の排ガスは、流速が非常に速いため、下層触媒層まで殆ど浸透せず、主に上層触媒層（特に上層リア部Ｄ）に浸透する。この場合、排ガスと触媒層との接触機会が少なくなるため、有害成分を十分に浄化できなくなるおそれがある。これに対して、上層リア部Ｄは、触媒金属としてＲｈを含有している。Ｒｈは、三元性能に非常に優れているため、流速が速い高速運転中の排ガスを好適に浄化できる。しかし、Ｒｈは、ＣｅＯ２に固溶して触媒性能が大きく低下するおそれがある。特に、高速運転中の排ガスは、非常に高温であるため、ＲｈとＣｅＯ２の固溶を促進する。このため、ここに開示される排ガス浄化用触媒では、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２を８ｇ／Ｌ以下に設定している。これによって、Ｒｈの周囲におけるＣｅＯ２の存在量を減少させ、ＲｈとＣｅＯ２の固溶を抑制できる。一方で、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２が少なくなりすぎると、短い周期における排ガスの空燃比の急激な変動に対応できなくなるため、高速運転中の有害成分のエミッションが却って増大するおそれがある。このため、ここに開示される技術では、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２の下限値を２ｇ／Ｌ以上に設定している。
【0014】
加えて、ここに開示される排ガス浄化用触媒の触媒層は、ＮＯｘ吸蔵材と共にＰｔを含むＮＯＸ吸蔵領域を有している。このＮＯＸ吸蔵材は、低温環境下でＮＯＸを吸蔵し、温度上昇時にＮＯＸを放出する。これによって、低温環境時のＮＯＸエミッションを低減できる。ここで、ＮＯＸ吸蔵領域は、上記ＮＯＸ吸蔵材と共に白金（Ｐｔ）を含んでいる。このＰｔは、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化してＮＯＸに変換できるため、窒素酸化物のエミッションをより好適に低減できる。一方で、上述した上側触媒層は、触媒金属としてＲｈを含んでいるため、三元性能に特に優れた領域である。この上側触媒層よりも上側（セル側）にＮＯＸ吸蔵領域を形成すると、上側触媒層に有害成分（ＮＯＸ、ＨＣ、ＣＯ）が供給されにくくなるため、ＮＯＸ等の有害成分のエミッションが却って増大するおそれがある。このため、ここに開示される排ガス浄化用触媒では、上層触媒層よりも隔壁側にＮＯＸ吸蔵領域が形成されている。この結果、ＮＯＸ吸蔵領域によって上層触媒層の機能が阻害されることを抑制できる。
【0015】
ここに開示される排ガス浄化用触媒（２）では、上記排ガス浄化用触媒（１）において、ＮＯＸ吸蔵材は、Ｂａ、Ｃｓ、Ｓｒ、Ｋ、Ｃａ、およびＭｇからなる群から選択される少なくとも一種を含む。これによって、ＮＯＸ吸蔵性能をさらに向上できる。
【0016】
ここに開示される排ガス浄化用触媒（３）では、上記排ガス浄化用触媒（１）または（２）において、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２は、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２よりも多い。これによって、高速の排ガスが供給される高負荷運転における空燃比の変動に対応しやすくなる。この結果、上層フロント部Ｃで十分に浄化できなかった有害成分に対する浄化性能が向上するため、高負荷運転時の有害成分のエミッションを好適に低減できる。
【0017】
ここに開示される排ガス浄化用触媒（４）では、上記排ガス浄化用触媒（１）～（３）の一つにおいて、ＯＳＣ材は、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物である。これによって、ＣｅＯ２のシンタリングが抑制されるため、より好適な酸素吸蔵能を発揮できる。
【0018】
ここに開示される排ガス浄化用触媒（５）では、上記排ガス浄化用触媒（１）～（４）の一つにおいて、ＮＯＸ吸蔵領域は、上層触媒層と下層触媒層との間に介在するＮＯＸ吸蔵層である。本態様のように、上層触媒層や下層触媒層とは別の層であるＮＯＸ吸蔵層をＮＯＸ吸蔵領域として形成した場合でも、上層触媒層の三元性能の低下を抑制した上で、好適なＮＯＸ吸蔵性能を発揮できる。
【0019】
ここに開示される排ガス浄化用触媒（６）では、上記排ガス浄化用触媒（１）～（５）の一つにおいて、ＮＯＸ吸蔵領域は、下層フロント部Ａおよび／または下層リア部Ｂである。本態様のように、下層フロント部Ａや下層リア部ＢをＮＯＸ吸蔵領域にした場合でも、上層触媒層の三元性能の低下を抑制した上で、好適なＮＯＸ吸蔵性能を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】排ガス浄化用触媒が配置される排気系を模式的に示す図である。
【図2】第１の実施形態に係る排ガス浄化用触媒を模式的に示す斜視図である。
【図3】第１の実施形態に係る排ガス浄化用触媒の筒軸方向に沿った断面を模式的に示す図である。
【図5】第４の実施形態に係る排ガス浄化用触媒の隔壁表面を拡大した部分断面図である。
【図6】第１の試験における５０％ＨＣ浄化時間の測定結果を示すグラフである。
【図7】第２の試験におけるＮＯＸ浄化率の測定結果を示すグラフである。
【図8】第３の試験における５０％ＨＣ浄化温度の測定結果を示すグラフである。
【図9】第４の試験におけるＮＯＸ排出量の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、ここに開示される技術の実施形態について説明する。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、ここに開示される技術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。すなわち、ここに開示される技術は、本明細書の開示事項と当該分野における技術常識とに基づいて実施できる。また、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ている。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。また、本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ」（Ａ，Ｂは任意の数値）の表記は、Ａ以上Ｂ以下の意と共に、「好ましくはＡより大きい」および「好ましくはＢより小さい」の意を包含する。
【0022】
［内燃機関の排気系］
先ず、ここに開示される排ガス浄化用触媒の用途について説明する。図１は排ガス浄化用触媒が配置される排気系を模式的に示す図である。
先ず、ここに開示される排ガス浄化用触媒の用途について説明する。図１は排ガス浄化用触媒が配置される排気系を模式的に示す図である。
【0023】
図１中の内燃機関２は、酸素と燃料ガスを含む混合気を燃焼して運動エネルギーを発生させる機構である。この内燃機関２から排出される排ガスには、ガス状の有害成分（ＮＯＸ、ＣＯ、ＨＣ）と、粒子状物質（ＰＭ）が含まれる。そして、排ガスは、エキゾーストマニホールド３と排気管４とで構成された排気系５に排出される。また、排気管４には、センサ６が取り付けられている。このセンサ６は、排ガスの成分や温度に関する情報を検知する。センサ６は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ：Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）７と接続されている。センサ６が検知した情報は、ＥＣＵ７に送信される。ＥＣＵ７は、内燃機関２の運転制御の際にセンサ６の検知結果を適宜参照する。
【0024】
そして、ここに開示される排ガス浄化用触媒は、内燃機関２の排気系５（図１では排気管４）に配置される。具体的には、図１に示す排気管４は、第１浄化部材８と第２浄化部材９を備えている。ここに開示される排ガス浄化用触媒は、この第１浄化部材８と第２浄化部材９の少なくとも一方に使用できる。そして、排ガス浄化用触媒は、排気管４を流通する排ガス中の有害成分を浄化する。
【0025】
［第１の実施形態］
次に、ここに開示される排ガス浄化用触媒の第１の実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒の筒軸方向に沿った断面を模式的に示す図である。図４は、図３に示す排ガス浄化用触媒の隔壁表面を拡大した部分断面図である。
次に、ここに開示される排ガス浄化用触媒の第１の実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒の筒軸方向に沿った断面を模式的に示す図である。図４は、図３に示す排ガス浄化用触媒の隔壁表面を拡大した部分断面図である。
【0026】
なお、各図における符号Ｘは「基材の筒軸方向」を示し、符号Ｙは「基材の隔壁の厚み方向」を示す。また、本明細書では、排ガスが流通する方向のことを「排ガス流通方向Ｆ」という。そして、相対的に内燃機関に近い方を「（排ガス流通方向Ｆの）上流側」といい、内燃機関から遠い方を「（排ガス流通方向Ｆの）下流側」という。また、本明細書では、排ガス浄化用触媒１の上流側の領域を「フロント部」といい、下流側の領域を「リア部」という。
【0027】
【0028】
１．基材
基材１０は、排ガス浄化用触媒１の骨組みを構成する部材である。図２に示すように、本実施形態における基材１０は、筒軸方向Ｘに延びる円筒形の外形を有している。なお、基材の外形は、図２に示す形状に限定されない。例えば、基材の外形は、楕円筒形、多角筒形などでもよい。また、基材１０には、従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、基材１０は、コージェライト、チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素などのセラミックス製でもよい。また、基材１０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ系合金、Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ系合金などの合金製でもよい。
基材１０は、排ガス浄化用触媒１の骨組みを構成する部材である。図２に示すように、本実施形態における基材１０は、筒軸方向Ｘに延びる円筒形の外形を有している。なお、基材の外形は、図２に示す形状に限定されない。例えば、基材の外形は、楕円筒形、多角筒形などでもよい。また、基材１０には、従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、基材１０は、コージェライト、チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素などのセラミックス製でもよい。また、基材１０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ系合金、Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ系合金などの合金製でもよい。
【0029】
また、図３に示すように、基材１０は、ストレートフロー型の基材である。すなわち、基材１０は、複数のセル１２と、当該複数のセル１２を仕切る隔壁１４とを有している。セル１２は、筒軸方向Ｘにおいて基材１０を貫通するガス流路である。排ガス浄化用触媒１に供給された排ガスは、セル１２を通過して外部へ排出される。なお、セル１２の形状、大きさ及び数等は特に限定されない。これらのセル１２の構成は、排ガスの流量や成分などを考慮して適宜変更できる。例えば、図２に示すように、本実施形態におけるセル１２の正面形状（筒軸方向Ｘに沿って見た形状）は正方形である。しかし、セルの正面形状は、平行四辺形、長方形、台形等の矩形、その他の多角形（例えば三角形、六角形、八角形）、円形状等の種々の幾何学形状でもよい。
【0030】
一方、隔壁１４は、隣接した２つのセル１２を仕切る緻密部材である。この隔壁１４は、筒軸方向Ｘに沿って、基材１０の上流側の端部１０ａから下流側の端部１０ｂまで延びている。このため、セル１２に流入した排ガスは、筒軸方向Ｘに沿って直線的に流動する。すなわち、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、基材１０の筒軸方向Ｘと排ガス流通方向Ｆとが略同一方向になる。なお、ここに開示される技術を限定するものではないが、隔壁１４の厚みは、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましい。これによって、基材１０の機械的強度を十分に確保できる。一方、隔壁１４の厚みは、５００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。これによって、セル１２の孔径を十分に確保できるため、セル１２の閉塞による圧損上昇を抑制できる。
【0031】
また、基材１０の全長や容量は、特に限定されず、内燃機関２の性能や排気管６の寸法等に応じて適宜変更することが好ましい。例えば、筒軸方向Ｘにおける基材１０の全長Ｌ（図４参照）は、１０ｍｍ～５００ｍｍ（好適には５０ｍｍ～３００ｍｍ）の範囲内で設定され得る。また、基材１０の体積は、例えば、０．１Ｌ～１０Ｌ（好適には１Ｌ～５Ｌ）の範囲内に設定され得る。なお、本明細書における「基材の体積」とは、基材１０の内部に存在する空間（典型的にはセル１２）の総体積のことをいう。
【0032】
２．触媒層
触媒層２０は、基材１０の隔壁１４の表面に設けられた多孔質層である。触媒層２０の気孔率は、１％以上が好ましく、２％以上がより好ましく、３％以上がさらに好ましく、５％以上が特に好ましい。これによって、触媒層２０内部に排ガスが浸透しやすくなるため、より好適な浄化性能を発揮できる。一方、触媒層２０の気孔率の上限は、４０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましく、１５％以下が特に好ましい。これによって、触媒層２０の強度を十分に確保できる。なお、触媒層の気孔率は、筒軸方向に沿った断面ＳＥＭ写真に画像解析処理を実施することによって測定できる。ここでの画像解析処理には、Ｉｍａｇｅ－Ｊなどの従来公知の解析ソフトを使用できる。
触媒層２０は、基材１０の隔壁１４の表面に設けられた多孔質層である。触媒層２０の気孔率は、１％以上が好ましく、２％以上がより好ましく、３％以上がさらに好ましく、５％以上が特に好ましい。これによって、触媒層２０内部に排ガスが浸透しやすくなるため、より好適な浄化性能を発揮できる。一方、触媒層２０の気孔率の上限は、４０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましく、１５％以下が特に好ましい。これによって、触媒層２０の強度を十分に確保できる。なお、触媒層の気孔率は、筒軸方向に沿った断面ＳＥＭ写真に画像解析処理を実施することによって測定できる。ここでの画像解析処理には、Ｉｍａｇｅ－Ｊなどの従来公知の解析ソフトを使用できる。
【0033】
（１）触媒層の成分
次に、触媒層２０の成分について説明する。本実施形態における触媒層２０は、ＯＳＣ材と触媒金属とを有している。
次に、触媒層２０の成分について説明する。本実施形態における触媒層２０は、ＯＳＣ材と触媒金属とを有している。
【0034】
（１－１）触媒金属
触媒金属は、排ガス中の有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ）の酸化（又は還元）を促進する金属材料である。具体的には、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）は、触媒金属との接触によって酸化反応が促進される。これによって、ＨＣやＣＯは、水（Ｈ２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ２）に変換される。一方、窒素酸化物（ＮＯＸ）は、触媒金属との接触によって還元反応が促進される。これによって、ＮＯＸは、水（Ｈ２Ｏ）と窒素（Ｎ２）に変換される。なお、触媒金属の具体例として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）等の貴金属触媒が挙げられる。なお、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、触媒層２０を構成する４つの領域（下層フロント部Ａ、下層リア部Ｂ、上層フロント部Ｃ、上層リア部Ｄ）の各々に含まれる触媒金属の種類が異なっている。各領域における触媒金属の詳細は後述する。
触媒金属は、排ガス中の有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ）の酸化（又は還元）を促進する金属材料である。具体的には、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）は、触媒金属との接触によって酸化反応が促進される。これによって、ＨＣやＣＯは、水（Ｈ２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ２）に変換される。一方、窒素酸化物（ＮＯＸ）は、触媒金属との接触によって還元反応が促進される。これによって、ＮＯＸは、水（Ｈ２Ｏ）と窒素（Ｎ２）に変換される。なお、触媒金属の具体例として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）等の貴金属触媒が挙げられる。なお、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、触媒層２０を構成する４つの領域（下層フロント部Ａ、下層リア部Ｂ、上層フロント部Ｃ、上層リア部Ｄ）の各々に含まれる触媒金属の種類が異なっている。各領域における触媒金属の詳細は後述する。
【0035】
また、排ガス浄化用触媒１内に存在する触媒金属量は、１．０ｇ／Ｌ以上が好ましく、１．５ｇ／Ｌ以上がより好ましく、２．０ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。これによって、より好適な排ガス浄化性能を発揮できる。一方で、材料コストを考慮すると、触媒金属の総量は、８ｇ／Ｌ以下が好ましく、７ｇ／Ｌ以下がより好ましく、６ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。なお、ここでの「触媒金属量」とは、基材１０の体積を１Ｌとして規格化した際の触媒金属の合計含有量である。
【0036】
（１－２）ＯＳＣ材
ＯＳＣ材は、セリア（ＣｅＯ２）を含有する金属酸化物である。ＣｅＯ２は、リーン状態の排ガスが供給された際に酸素を吸蔵する。一方で、ＣｅＯ２は、リッチ状態の排ガスが供給された際に酸素を放出する。これによって、排ガスの空燃比が変動しても安定的な排ガス浄化性能を発揮できる。なお、ＯＳＣ材は、ＣｅＯ２以外の成分を含んでいてもよい。例えば、ＯＳＣ材は、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物などでもよい。ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物は、高温環境におけるＣｅＯ２のシンタリングを抑制できるため、高い酸素貯蔵能を安定的に発揮できる。なお、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物をＯＳＣ材として使用する場合、当該複合酸化物の総重量（１００ｗｔ％）に対するＣｅＯ２の含有率は、１０ｗｔ％以上が好ましく、１５ｗｔ％以上がより好ましく、１７ｗｔ％以上がさらに好ましく、２０ｗｔ％以上が特に好ましい。これによって、酸素貯蔵能を発揮するＣｅＯ２を十分に確保できる。一方、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物の総重量に対するＣｅＯ２の含有率は、７０ｗｔ％以下が好ましく、６０ｗｔ％以下がより好ましく、５０ｗｔ％以下がさらに好ましく、４０ｗｔ％以下が特に好ましい。これによって、ＣｅＯ２のシンタリングを抑制するＺｒＯ２を十分に確保できる。
ＯＳＣ材は、セリア（ＣｅＯ２）を含有する金属酸化物である。ＣｅＯ２は、リーン状態の排ガスが供給された際に酸素を吸蔵する。一方で、ＣｅＯ２は、リッチ状態の排ガスが供給された際に酸素を放出する。これによって、排ガスの空燃比が変動しても安定的な排ガス浄化性能を発揮できる。なお、ＯＳＣ材は、ＣｅＯ２以外の成分を含んでいてもよい。例えば、ＯＳＣ材は、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物などでもよい。ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物は、高温環境におけるＣｅＯ２のシンタリングを抑制できるため、高い酸素貯蔵能を安定的に発揮できる。なお、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物をＯＳＣ材として使用する場合、当該複合酸化物の総重量（１００ｗｔ％）に対するＣｅＯ２の含有率は、１０ｗｔ％以上が好ましく、１５ｗｔ％以上がより好ましく、１７ｗｔ％以上がさらに好ましく、２０ｗｔ％以上が特に好ましい。これによって、酸素貯蔵能を発揮するＣｅＯ２を十分に確保できる。一方、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物の総重量に対するＣｅＯ２の含有率は、７０ｗｔ％以下が好ましく、６０ｗｔ％以下がより好ましく、５０ｗｔ％以下がさらに好ましく、４０ｗｔ％以下が特に好ましい。これによって、ＣｅＯ２のシンタリングを抑制するＺｒＯ２を十分に確保できる。
【0037】
なお、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、触媒層２０を構成する４つの領域（下層フロント部Ａ、下層リア部Ｂ、上層フロント部Ｃ、上層リア部Ｄ）の各々におけるＣｅＯ２含有量が異なっている。各領域におけるＣｅＯ２含有量の詳細は後述する。
【0038】
（１－３）担体材料
また、触媒層２０は、触媒金属とＯＳＣ材以外の成分を含んでいてもよい。かかる成分の一例として担体材料が挙げられる。担体材料に触媒金属を担持させることによって、触媒金属のシンタリングを抑制できる。なお、担体材料の好適例として、ＪＩＳ Ｒ２００１で規定される耐熱材料（アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）等）が挙げられる。なお、触媒層２０の総重量（１００ｗｔ％）に対する担体材料の含有量は、１０ｗｔ％以上（好適には１５ｗｔ％以上、より好適には２０ｗｔ％以上、特に好適には３０ｗｔ％以上）が好ましい。これによって、触媒金属のシンタリングをさらに好適に抑制できる。一方、触媒金属やＯＳＣ材の含有量を確保するという観点から、担体材料の含有量は、９５ｗｔ％以下が好ましく、９２．５ｗｔ％以下がより好ましく、９０ｗｔ％以下が特に好ましい。
また、触媒層２０は、触媒金属とＯＳＣ材以外の成分を含んでいてもよい。かかる成分の一例として担体材料が挙げられる。担体材料に触媒金属を担持させることによって、触媒金属のシンタリングを抑制できる。なお、担体材料の好適例として、ＪＩＳ Ｒ２００１で規定される耐熱材料（アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）等）が挙げられる。なお、触媒層２０の総重量（１００ｗｔ％）に対する担体材料の含有量は、１０ｗｔ％以上（好適には１５ｗｔ％以上、より好適には２０ｗｔ％以上、特に好適には３０ｗｔ％以上）が好ましい。これによって、触媒金属のシンタリングをさらに好適に抑制できる。一方、触媒金属やＯＳＣ材の含有量を確保するという観点から、担体材料の含有量は、９５ｗｔ％以下が好ましく、９２．５ｗｔ％以下がより好ましく、９０ｗｔ％以下が特に好ましい。
【0039】
（１－４）ＮＯＸ吸蔵材
ＮＯｘ吸蔵材は、低温環境下でＮＯＸを吸蔵し、温度上昇時にＮＯＸを放出する成分である。このＮＯＸ吸蔵材としては、ＮＯＸに電子を供与し得る金属を含む材料（典型的には塩基性材料）を使用できる。かかるＮＯＸ吸蔵材の一例として、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属や、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）のようなアルカリ土類金属などが挙げられる。これらのなかでも、アルカリ土類金属（特にはバリウム）は、高いＮＯｘ吸蔵能を有するため好適である。また、後述するＮＯＸ吸蔵領域は、上述したＮＯＸ吸蔵材を２種以上含んでいてもよい。
ＮＯｘ吸蔵材は、低温環境下でＮＯＸを吸蔵し、温度上昇時にＮＯＸを放出する成分である。このＮＯＸ吸蔵材としては、ＮＯＸに電子を供与し得る金属を含む材料（典型的には塩基性材料）を使用できる。かかるＮＯＸ吸蔵材の一例として、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属や、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）のようなアルカリ土類金属などが挙げられる。これらのなかでも、アルカリ土類金属（特にはバリウム）は、高いＮＯｘ吸蔵能を有するため好適である。また、後述するＮＯＸ吸蔵領域は、上述したＮＯＸ吸蔵材を２種以上含んでいてもよい。
【0040】
（１－５）他の添加剤
また、触媒層２０は、ここに開示される技術の効果を著しく阻害しない限りにおいて、他の添加材を含んでいていてもよい。かかる添加材の一例として、安定化材、ＨＣ吸着材などが挙げられる。さらに、触媒層２０は、原料や製造工程に由来する微量成分を含有していてもよい。例えば、触媒層２０は、アルカリ土類金属元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａなど）、希土類元素（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅなど）、アルカリ金属元素（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなど）、遷移金属元素（Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなど）等を含む化合物（酸化物、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、塩化物）を１種または２種以上含んでいてもよい。
また、触媒層２０は、ここに開示される技術の効果を著しく阻害しない限りにおいて、他の添加材を含んでいていてもよい。かかる添加材の一例として、安定化材、ＨＣ吸着材などが挙げられる。さらに、触媒層２０は、原料や製造工程に由来する微量成分を含有していてもよい。例えば、触媒層２０は、アルカリ土類金属元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａなど）、希土類元素（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅなど）、アルカリ金属元素（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなど）、遷移金属元素（Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなど）等を含む化合物（酸化物、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、塩化物）を１種または２種以上含んでいてもよい。
【0041】
（２）触媒層の構造
次に、触媒層２０の構造について説明する。図４に示すように、本実施形態における触媒層２０は、下層触媒層２２と上層触媒層２４を有している。さらに、本実施形態における触媒層２０は、ＮＯＸ吸蔵層３０を備えている。
次に、触媒層２０の構造について説明する。図４に示すように、本実施形態における触媒層２０は、下層触媒層２２と上層触媒層２４を有している。さらに、本実施形態における触媒層２０は、ＮＯＸ吸蔵層３０を備えている。
【0042】
まず、各層の位置関係について説明する。下層触媒層２２は、相対的に隔壁１４の表面に近い方に設けられた触媒層である。図４に示す下層触媒層２２は、隔壁１４の表面上に設けられている。一方、上層触媒層２４は、相対的に隔壁１４の表面から遠い方に設けられた触媒層である。図４に示す上層触媒層２４は、下層触媒層２２よりも上側（セル１２側）に設けられている。そして、本実施形態におけるＮＯＸ吸蔵層３０は、上層触媒層２４と下層触媒層２２との間に介在している。換言すると、ＮＯＸ吸蔵層３０は、下層触媒層２２の表面上に設けられている。そして、上層触媒層２４は、ＮＯＸ吸蔵層３０の表面上に設けられている。
【0043】
なお、本明細書における「下層触媒層が隔壁の表面上に設けられている」とは、下層触媒層２２の大部分が隔壁１４の表面上に存在していることを意味しており、下層触媒層２２の一部が隔壁１４の内部に入り込むことを禁止することを意図したものではない。典型的には、断面ＳＥＭ画像に基づいた分析において、触媒層２０の８０％以上（典型的には９０％以上、例えば９５％以上）が隔壁１４の表面に付着していれば、「下層触媒層２２が隔壁１４の表面上に設けられている」ということができる。また、「ＮＯＸ吸蔵層が下層触媒層の表面上に設けられている」とは、ＮＯＸ吸蔵層３０の大部分が下層触媒層２２の表面上に付着していることを意味しており、ＮＯＸ吸蔵層３０の一部が下層触媒層２２の内部に入り込むことを禁止することを意図したものではない。典型的には、断面ＳＥＭ画像に基づいた分析において、ＮＯＸ吸蔵層３０の５０％以上（典型的には６０％以上、例えば７０％以上）が下層触媒層２２の表面に付着していれば、「ＮＯＸ吸蔵層３０が下層触媒層２２の表面上に設けられている」ということができる。さらに、「上側触媒層がＮＯＸ吸蔵層の表面上に設けられている」とは、上層触媒層２４の大部分がＮＯＸ吸蔵層３０の表面上に付着していることを意味しており、上層触媒層２４の一部がＮＯＸ吸蔵層３０の内部に入り込むことを禁止することを意図したものではない。典型的には、断面ＳＥＭ画像に基づいた分析において、上層触媒層２４の５０％以上（典型的には６０％以上、例えば７０％以上）がＮＯＸ吸蔵層３０の表面に付着していれば、「上層触媒層２４がＮＯＸ吸蔵層３０の表面上に設けられている」ということができる。
【0044】
そして、本実施形態における触媒層２０は、下層フロント部Ａ、下層リア部Ｂ、上層フロント部Ｃ、上層リア部Ｄから構成される４つの領域を有している。そして、これらの領域は、触媒金属の種類とＣｅＯ２含有量がそれぞれ異なっている。以下、各領域について具体的に説明する。
【0045】
（２－１）下層フロント部Ａ
下層触媒層２２は、排ガス流通方向Ｆにおける基材１０の上流側の端部１０ａから下流側（図４中の右側）に向かって延在する下層フロント部Ａを備えている。換言すると、下層フロント部Ａは、下層触媒層２２の上流側の領域である。この下層フロント部Ａは、暖機運転中に供給される低速の排ガスの浄化に適した領域である。具体的には、暖機運転中の排ガスは、流速が非常に遅いため、排ガス浄化用触媒１の上流側から触媒層２０の内部に浸透し、下層フロント部Ａまで到達する。
下層触媒層２２は、排ガス流通方向Ｆにおける基材１０の上流側の端部１０ａから下流側（図４中の右側）に向かって延在する下層フロント部Ａを備えている。換言すると、下層フロント部Ａは、下層触媒層２２の上流側の領域である。この下層フロント部Ａは、暖機運転中に供給される低速の排ガスの浄化に適した領域である。具体的には、暖機運転中の排ガスは、流速が非常に遅いため、排ガス浄化用触媒１の上流側から触媒層２０の内部に浸透し、下層フロント部Ａまで到達する。
【0046】
ここで、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が１５ｇ／Ｌ以下に設定されている。これによって、暖機運転における浄化性能の回復が生じやすくなる。具体的には、運転開始時においては、触媒金属の大部分が酸化しており、触媒活性が低下している。そして、暖機運転を開始すると、排ガス温度の上昇に伴って触媒金属から酸素が徐々に解離して浄化性能が上昇（回復）する。一方で、運転開始時には、ＯＳＣ材（ＣｅＯ２）も多くの酸素を吸蔵している。このため、触媒金属の近傍にＣｅＯ２が多く存在していると、ＣｅＯ２からの酸素供給によって浄化性能の回復が阻害され得る。これに対して、本実施形態における下層フロント部Ａは、ＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が一定以下に制限されているため、暖機運転中のＣｅＯ２からの酸素供給を抑制できる。これによって、触媒金属からの酸素の解離を促進し、浄化性能を早期に回復できる。なお、暖機性能をさらに向上するという観点から、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２は、１４ｇ／Ｌ以下が好ましく、１３ｇ／Ｌ以下がより好ましく、１２ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。
【0047】
なお、暖機運転中の浄化性能の回復を促進するという観点では、下層フロント部Ａは、ＣｅＯ２を含んでいなくてもよい（ＡＣｅＯ２＝０ｇ／Ｌ）。一方で、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２の下限値は、２ｇ／Ｌ以上が好ましく、４ｇ／Ｌ以上がより好ましく、６ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。下層フロント部Ａに一定の酸素吸蔵能を付与することによって、排ガスの空燃比の変動に対応しやすい排ガス浄化用触媒を構築できる。なお、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が少量である場合には、ＣｅＯ２による回復阻害が殆ど生じないことが実験で確認されている。
【0048】
なお、本明細書における「下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２」とは、下層フロント部Ａが存在する領域の基材体積ＶＡを１Ｌと仮定した際に、下層フロント部Ａに含まれるＣｅＯ２の重量（ｇ／Ｌ）である。このような触媒層２０の各領域におけるＣｅＯ２含有量（ｇ／Ｌ）は、誘導結合プラズマ分析（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）と、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ）とを利用することによって測定される。以下、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２と上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２の測定手順を例に挙げて、「各領域のＣｅＯ２含有量（ｇ／Ｌ）」の測定手順を説明する。
【0049】
この測定では、最初に、下層フロント部Ａと上層フロント部Ｃとのみを含む上流側領域を排ガス浄化用触媒１から切り出す。次に、この上流側領域を粉砕した粉体に対してＩＣＰを実施することによって、上流側領域のＣｅ元素と比較元素の存在比率（％）を測定する。なお、ここでの「比較元素」の種類は、特に限定されず、Ｃｅ元素以外の任意の元素を適宜選択できる。例えば、ＯＳＣ材としてＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物を使用した場合にはＺｒ元素を選択できる。また、担体材料としてＡｌ２Ｏ３を使用した場合にはＡｌ元素を選択できる。以下、Ａｌ元素を選択した場合を例に挙げて説明する。
【0050】
上記ＩＣＰによって測定されたＣｅ元素の存在比率とＡｌ元素の存在比率の各々に対して酸化物換算を行うことによって、ＣｅＯ２比率とＡｌ２Ｏ３比率を算出することができる。次に、触媒層２０が付与されていない基材１０に対して同様の処理を行い、基材１０の主要元素を解析する。そして、上流側領域の成分から基材１０由来の成分を減算する。これによって、基材１０の成分を除いた、上流側領域の触媒層２０のＣｅＯ２比率とＡｌ２Ｏ３比率を得ることができる。そして、測定に供した上流側領域の重量Ｗ（ｇ）と触媒層２０のＣｅＯ２比率とを掛けることによって、下層フロント部Ａと上層フロント部Ｃの合計ＣｅＯ２重量Ｍ（ｇ）を算出できる。また同様の手順に従って、下層フロント部Ａと上層フロント部Ｃの合計Ａｌ２Ｏ３重量Ｎ（ｇ）を算出できる。
【0051】
次に、筒軸方向に沿った上流側領域の断面に対してＥＰＭＡを実施することによって上流側領域の元素マップを取得する。そして、所定の画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ－Ｊなど）を用いて、元素マップ上の下層フロント部Ａを解析し、下層フロント部ＡにおけるＡｌ量とＣｅ量との比率（ＣｅＡ／ＡｌＡ）を算出する。次に、上層フロント部Ｃを解析し、上層フロント部ＣにおけＡｌ量とＣｅ量との比率（ＣｅＣ／ＡｌＣ）を算出する。以下、算出結果のＣｅＡ／ＡｌＡを「ａ」とし、ＣｅＣ／ＡｌＣを「ｃ」とする。
【0052】
そして、下層フロント部Ａ中のＡｌ２Ｏ３量とＣｅＯ２量の合計量を「Ｘ」、上層フロント部Ｃ中のＡｌ２Ｏ３量とＣｅＯ２量の合計量を「Ｙ」と仮定する。この場合、ＩＣＰによって測定した「下層フロント部Ａと上層フロント部Ｃの合計ＣｅＯ２重量Ｍ」と、「下層フロント部Ａと上層フロント部Ｃの合計Ａｌ２Ｏ３重量Ｎ」は、以下の式（４）及び式（５）で表される。
Ｘ＋Ｙ＝Ｍ＋Ｎ （４）
ａＸ＋ｃＹ＝Ｍ （５）
Ｘ＋Ｙ＝Ｍ＋Ｎ （４）
ａＸ＋ｃＹ＝Ｍ （５）
【0053】
そして、上記の（４）及び式（５）中のＭ、Ｎ、ａ、ｃは既に測定されているため、連立方程式を解くことによって、下層フロント部Ａ中のＡｌ２Ｏ３量とＣｅＯ２量の合計量Ｘと、上層フロント部Ｃ中のＡｌ２Ｏ３量とＣｅＯ２量の合計量Ｙを算出することができる。そして、当該Ｘとａを掛けることによって、下層フロント部ＡのＣｅＯ２重量（ｇ）を算出できる。一方、Ｙとｃを掛けることによって、上層フロント部ＣのＣｅＯ２重量（ｇ）を算出できる。そして、各々の算出結果を上流測定サンプルの体積（Ｌ）で除算することによって、「下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２（ｇ／Ｌ）」と、「上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２（ｇ／Ｌ）」とを算出することができる。
【0054】
次に、下層フロント部Ａは、触媒金属としてパラジウム（Ｐｄ）を含有する。Ｐｄは、他の触媒金属よりも酸化状態での触媒活性に優れている。このため、当該Ｐｄを含む下層フロント部Ａは、暖機運転による回復（酸素の解離）が十分に進行する前でも一定の排ガス浄化性能を発揮できる。これによって、暖機運転中の有害成分のエミッションをさらに低減できる。下層フロント部ＡのＰｄ含有量は、０．５ｇ／Ｌ以上が好ましく、１．０ｇ／Ｌ以上がより好ましく、２ｇ／Ｌ以上がさらに好ましく、２．８ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。これによって、暖機運転中の有害成分のエミッションをより好適に低減できる。一方、浄化性能と材料コストとのバランスを考慮すると、下層フロント部ＡのＰｄ含有量は、１０ｇ／Ｌ以下が好ましく、８ｇ／Ｌ以下がより好ましく、６ｇ／Ｌ以下がさらに好ましく、５．３ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。
【0055】
なお、本明細書における「各領域の触媒金属の含有量（ｇ／Ｌ）」も、上記「各領域のＣｅＯ２含有量（ｇ）」と同様に、ＩＣＰとＥＰＭＡを利用することによって測定される。以下、下層フロント部ＡのＰｄ含有量の測定手順を例に挙げて、「各領域の触媒金属の含有量（ｇ／Ｌ）」の測定手順を説明する。この測定では、最初に、下層フロント部Ａと上層フロント部Ｃとのみを含む上流側領域を排ガス浄化用触媒１から切り出した上流測定サンプルを作成する。次に、上流測定サンプルを粉砕した粉体に対してＩＣＰを実施することによって、上流側領域のＰｄの総重量（ｇ）を測定する。次に、筒軸方向に沿った上流側領域の断面に対してＥＰＭＡを実施することによって上流側領域の元素マップを取得する。そして、この元素マップに基づいて、上流側領域のＰｄ存在量ＰｄＡ＋Ｃに対する下層フロント部ＡのＰｄ存在量ＰｄＡの比率（ＰｄＡ／ＰｄＡ＋Ｃ）を算出する。なお、この元素マップの解析には、従来公知の画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ－Ｊなど）を使用できる。そして、ＩＣＰで取得した「上流側領域のＰｄの総重量（ｇ）」に、「元素マップで取得した存在比率（ＰｄＡ／ＰｄＡ＋Ｃ）」を掛けることによって、下層フロント部ＡのＰｄの重量（ｇ）を算出できる。そして、この算出結果を基材１０の容量（Ｌ）で除算することによって、「下層フロント部ＡのＰｄ含有量（ｇ／Ｌ）」を算出することができる。
【0056】
また、下層フロント部Ａは、Ｐｄ以外の触媒金属を含んでいてもよい。但し、下層フロント部ＡにおけるＰｄ含有量は、当該下層フロント部Ａにおける触媒金属の総量を１００ｗｔ％としたとき、８０ｗｔ％以上（好適には８５ｗｔ％以上、より好適には９０ｗｔ％以上、特に好適には９５ｗｔ％以上）であることが好ましい。これによって、暖機運転中の排ガス浄化性能を適切に確保することができる。
【0057】
なお、下層フロント部Ａは、触媒層２０全体に対する触媒金属の含有比率が最も多い領域であることが好ましい。具体的には、触媒層２０全体の触媒金属（１００ｗｔ％）に対する下層フロント部Ａの触媒金属の含有比率は、３０ｗｔ％以上が好ましく、３５ｗｔ％以上がより好ましく、４０ｗｔ％以上が特に好ましい。これによって、材料コストのために触媒層２０全体の触媒金属量を少なくした場合でも、暖機運転時やフューエルカット後の浄化性能を十分に担保できる。一方、下層フロント部Ａの触媒金属の含有比率が多くなりすぎると、触媒層２０全体の触媒金属量を少なくした場合に、他の領域における触媒金属の含有量が低下し、各領域に要求される機能が発揮されにくくなる可能性がある。かかる点を考慮すると、下層フロント部Ａの触媒金属の含有比率は、８０ｗｔ％以下が好ましく、７５ｗｔ％以下がより好ましく、７０ｗｔ％以下が特に好ましい。
【0058】
なお、排ガス流通方向Ｆにおける下層フロント部Ａの長さＬＡは、基材１０の全長Ｌよりも短ければよく、特に限定されない。但し、下層フロント部Ａの機能（暖機運転中の排ガスの浄化）を適切に発揮させるという観点から、下層フロント部Ａの長さＬＡは、基材１０の全長Ｌの１５％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、２５％以上がさらに好ましく、４０％以上が特に好ましい。一方、下層フロント部Ａの長さＬＡは、隔壁１４の全長Ｌの８５％以下が好ましく、８０％以下がより好ましく、７５％以下がさらに好ましく、７０％以下が特に好ましい。これによって、後述する下層リア部Ｂの長さＬＢを確保しやすくなる。なお、下層フロント部Ａは、触媒金属やＣｅＯ２の組成が他の領域と異なるため、目視による発色で他の領域と区別することができる。このため、下層フロント部Ａの長さＬＡは、ブラシ等で他の領域（上層触媒層２４など）を削り落とした後に目視で測定することができる。
【0059】
また、下層フロント部Ａの厚みＴＡも、特に限定されない。但し、下層フロント部Ａの機能を適切に発揮するという観点から、触媒層２０の総厚みＴ（１００％）に対する下層フロント部Ａの厚みＴＡは、１２．５％以上でもよく、２５％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、３５％以上がさらに好ましく、４０％以上が特に好ましい。一方、下層フロント部Ａの厚みＴＡは、７５％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６５％以下がさらに好ましく、６０％以下が特に好ましい。これによって、後述する上層フロント部Ｃの厚みＴＣを確保しやすくなる。
【0060】
（２－２）下層リア部
下層触媒層２２は、排ガス流通方向Ｆにおける基材１０の下流側の端部１０ｂから上流側（図４中の左側）に向かって延在する下層リア部Ｂを備えている。換言すると、下層リア部Ｂは、下層触媒層２２の下流側の領域である。この下層リア部Ｂは、フューエルカット（Ｆ／Ｃ）などによる空燃比の変動に対応するという機能を有している。具体的には、下層リア部Ｂには、暖機運転中の排ガスや通常運転中の排ガスなどの様々な排ガスが供給される。このため、下層リア部Ｂに高い酸素吸蔵能力を付与することによって、排ガスの空燃比の変動に対応しやすい排ガス浄化用触媒１を構築できる。
下層触媒層２２は、排ガス流通方向Ｆにおける基材１０の下流側の端部１０ｂから上流側（図４中の左側）に向かって延在する下層リア部Ｂを備えている。換言すると、下層リア部Ｂは、下層触媒層２２の下流側の領域である。この下層リア部Ｂは、フューエルカット（Ｆ／Ｃ）などによる空燃比の変動に対応するという機能を有している。具体的には、下層リア部Ｂには、暖機運転中の排ガスや通常運転中の排ガスなどの様々な排ガスが供給される。このため、下層リア部Ｂに高い酸素吸蔵能力を付与することによって、排ガスの空燃比の変動に対応しやすい排ガス浄化用触媒１を構築できる。
【0061】
具体的には、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２が２０ｇ／Ｌ以上に設定されている。これによって、下層リア部Ｂに高い酸素吸蔵能力を付与できるため、空燃比の変動が生じた場合でも好適な排ガス浄化性能を発揮できる。なお、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２は、２２ｇ／Ｌ以上が好ましく、２３ｇ／Ｌ以上がより好ましく、２４ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。これによって、下層リア部Ｂにより好適な酸素吸蔵能力を付与できる。
【0062】
一方、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２が一定以上になると、下層リア部Ｂの酸素吸蔵能力が飽和する。かかる観点から、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２は、６３ｇ／Ｌ以下に設定される。これによって、下層リア部Ｂにおける他の成分（触媒金属、担体材料など）の含有量を十分に確保できる。なお、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２は、５０ｇ／Ｌ以下が好ましく、４０ｇ／Ｌ以下がより好ましく、３０ｇ／Ｌ以下がさらに好ましく、２８ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。
【0063】
また、本明細書における「下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２」とは、下層リア部Ｂが存在する領域の基材体積ＶＢを１Ｌと仮定した際に、下層リア部Ｂに含まれるＣｅＯ２の重量である。この「下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２」は、上記「下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２」と同様に、ＩＣＰとＥＰＭＡを利用することによって測定される。
【0064】
また、下層リア部Ｂは、触媒金属としてＰｄおよびＰｔの少なくとも一方を含有する。例えば、この下層リア部Ｂにも暖機運転中の排ガスが供給され得る。このため、酸化状態での触媒活性に優れたＰｄを含有させることによって、暖機運転中の有害成分のエミッションを低減できる。また、下層リア部Ｂは、他の領域（下層フロント部Ａや上層フロント部Ｃなど）を通過した後の排ガスが供給される。この他の領域を通過した排ガスは、有害成分が変化した物質（触媒内発生物質）を含んでいることがある。例えば、炭化水素（ＨＣ）の一種である長鎖系炭化水素は、水と二酸化炭素まで分解される前に、短鎖系炭化水素（メタン（ＣＨ３）など）になることがある。また、他の領域でＮＯＸが過剰に還元されると、アンモニア（ＮＨ３）になることもある。Ｐｔは、短鎖系炭化水素の分解やアンモニアの酸化を好適に促進するため、下層リア部Ｂの触媒金属として好適である。下層リア部ＢのＰｄとＰｔの合計含有量は、０．１ｇ／Ｌ以上が好ましく、０．２５ｇ／Ｌ以上がより好ましく、０．５ｇ／Ｌ以上がさらに好ましく、０．８ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。これによって、下層リア部Ｂにおける浄化性能を十分に担保できる。一方、浄化性能と材料コストとのバランスを考慮すると、下層リア部ＢのＰｄとＰｔの合計含有量は、１０ｇ／Ｌ以下が好ましく、７．５ｇ／Ｌ以下がより好ましく、５ｇ／Ｌ以下がさらに好ましく、３．４ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。なお、「下層リア部ＢのＰｄとＰｔの合計含有量（ｇ／Ｌ）」は、上述した「下層フロント部ＡのＰｄ含有量（ｇ／Ｌ）」と同様の手順に従って測定できるため重複した説明を省略する。
【0065】
なお、下層リア部Ｂは、ＰｄとＰｔ以外の触媒金属を含んでいてもよい。但し、下層リア部ＢにおけるＰｄとＰｔの合計含有量は、当該下層リア部Ｂにおける触媒金属の総量を１００ｗｔ％としたとき、８０ｗｔ％以上（好適には８５ｗｔ％以上、より好適には９０ｗｔ％以上、特に好適には９５ｗｔ％以上）であることが好ましい。これによって、有害成分のエミッションをより好適に低減できる。
【0066】
また、下層リア部Ｂは、触媒層２０全体に対する触媒金属の含有比率が２番目に多い領域であることが好ましい。具体的には、触媒層２０全体に対する下層リア部Ｂの触媒金属の含有比率は、１０ｗｔ％以上が好ましく、１５ｗｔ％以上がより好ましく、２０ｗｔ％以上が特に好ましい。これによって、酸素吸蔵能が非常に高い下層リア部Ｂにおいても触媒金属による浄化性能を一定以上確保することができる。一方、下層リア部Ｂの触媒金属の含有比率が多くなりすぎると、触媒層２０全体の触媒金属量を少なくした場合に、他の領域における触媒金属の含有量が低下し、各領域に要求される機能が発揮されにくくなる可能性がある。かかる点を考慮すると、下層リア部Ｂの触媒金属の含有比率は、５０ｗｔ％以下が好ましく、４７ｗｔ％以下がより好ましく、４５ｗｔ％以下が特に好ましい。
【0067】
また、筒軸方向Ｘにおける下層リア部Ｂの長さＬＢは、隔壁１４の全長Ｌよりも短ければよく、特に限定されない。但し、下層リア部Ｂの機能（空燃比の変動への対応）を好適に生じさせるという観点から、下層リア部Ｂの長さＬＢは、隔壁１４の全長Ｌの１５％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、２５％以上がさらに好ましく、３０％以上が特に好ましい。一方、下層リア部Ｂの長さＬＢは、隔壁１４の全長Ｌの８５％以下が好ましく、８０％以下がより好ましく、７５％以下がさらに好ましく、７０％以下が特に好ましい。これによって、下層フロント部Ａの長さＬＡを確保しやすくなる。
【0068】
なお、上記下層フロント部Ａの長さＬＡと下層リア部Ｂの長さＬＢとの合計長さ（ＬＡ＋ＬＢ）は、隔壁１４の全長Ｌよりも長くてもよい。この場合、下層フロント部Ａの下流側の端部と下層リア部Ｂの上流側の端部とが厚み方向Ｙに重なって形成される。これによって、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂとの間に隙間が生じることが防止できるため、ここに開示される技術の効果をより好適に発揮できる。具体的には、上記合計長さＬＡ＋ＬＢは、隔壁１４の全長Ｌの１００％以上が好ましく、１０５％以上がより好ましく、１１０％以上がさらに好ましく、１１５％以上が特に好ましい。一方、上記合計長さＬＡ＋ＬＢの上限値は、隔壁１４の全長Ｌの１６０％以下が好ましく、１５０％以下がより好ましく、１４５％以下がさらに好ましく、１４０％以下が特に好ましい。これによって、過剰な触媒層２０の形成を防止し、セル１２の閉塞による圧損上昇を抑制できる。
【0069】
また、下層リア部Ｂの厚みＴＢも、特に限定されない。但し、下層リア部Ｂの機能を十分に発揮するという観点から、下層リア部Ｂの厚みＴＢは、触媒層２０の総厚みＴの１２．５％以上でもよく、２５％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、３５％以上がさらに好ましく、４０％以上が特に好ましい。一方、下層リア部Ｂの厚みＴＢの上限は、触媒層２０の総厚みＴの８５％以下が好ましく、８０％以下がより好ましく、７５％以下がさらに好ましく、７０％以下が特に好ましい。これによって、上層リア部Ｄの厚みＴＤを確保しやすくなる。
【0070】
（２－３）上層フロント部Ｃ
上層触媒層２４は、排ガス流通方向Ｆにおける基材１０の上流側の端部１０ａから下流側（図４中の右側）に向かって延在する上層フロント部Ｃを備えている。換言すると、上層フロント部Ｃは、上層触媒層２４の上流側の領域である。この上層フロント部Ｃは、排ガス浄化用触媒１全体のＮＯＸ浄化性能を向上させる機能を有している。具体的には、排ガス浄化用触媒１に排ガスが供給されると、下記の式（１）に示される水性ガスシフト反応が生じ、水素ガス（Ｈ２）が生成される。そして、この水素ガスは、下記の式（２）に示すようにＮＯＸを浄化する還元剤となる。ここで、上層触媒層２４の上流側の領域である上層フロント部Ｃは、様々な状況において、排ガスが最初に接触する領域である。このため、上層フロント部Ｃにおける水性ガスシフト反応を促進すると、排ガス浄化用触媒１全体のＮＯＸ浄化性能を向上できる。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２ （１）
ＮＯＸ＋Ｈ２→Ｎ２＋Ｈ２Ｏ （２）
上層触媒層２４は、排ガス流通方向Ｆにおける基材１０の上流側の端部１０ａから下流側（図４中の右側）に向かって延在する上層フロント部Ｃを備えている。換言すると、上層フロント部Ｃは、上層触媒層２４の上流側の領域である。この上層フロント部Ｃは、排ガス浄化用触媒１全体のＮＯＸ浄化性能を向上させる機能を有している。具体的には、排ガス浄化用触媒１に排ガスが供給されると、下記の式（１）に示される水性ガスシフト反応が生じ、水素ガス（Ｈ２）が生成される。そして、この水素ガスは、下記の式（２）に示すようにＮＯＸを浄化する還元剤となる。ここで、上層触媒層２４の上流側の領域である上層フロント部Ｃは、様々な状況において、排ガスが最初に接触する領域である。このため、上層フロント部Ｃにおける水性ガスシフト反応を促進すると、排ガス浄化用触媒１全体のＮＯＸ浄化性能を向上できる。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２ （１）
ＮＯＸ＋Ｈ２→Ｎ２＋Ｈ２Ｏ （２）
【0071】
これに対して、上層フロント部Ｃは、触媒金属としてロジウム（Ｒｈ）を含有している。Ｒｈは、水性ガスシフト反応の促進に優れているため、上層フロント部ＣにおけるＨ２の生成量を増加できる。これによって、排ガス浄化用触媒１全体のＮＯＸ浄化性能を大きく向上できる。上層フロント部ＣのＲｈ含有量は、０．０１ｇ／Ｌ以上が好ましく、０．０５ｇ／Ｌ以上がより好ましく、０．１ｇ／Ｌ以上がさらに好ましく、０．２ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。これによって、上層フロント部Ｃにおける水性ガスシフト反応をより好適に促進できる。一方、浄化性能と材料コストとのバランスを考慮すると、上層フロント部ＣのＲｈ含有量は、１ｇ／Ｌ以下が好ましく、０．５ｇ／Ｌ以下がより好ましく、０．４ｇ／Ｌ以下がさらに好ましく、０．３ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。なお、「上層フロント部ＣのＲｈ含有量（ｇ／Ｌ）」は、上述した「下層フロント部ＡのＰｄ含有量（ｇ／Ｌ）」と同様の手順に従って測定できるため重複した説明を省略する。
【0072】
また、上層フロント部ＣにおけるＨ２生成を適切に促進するという観点から、上層フロント部ＣにおけるＲｈ含有量は、当該上層フロント部Ｃにおける触媒金属の含有量（１００ｗｔ％）に対して、５０ｗｔ％以上（好適には６０ｗｔ％以上、より好適には７０ｗｔ％以上、特に好適には８０ｗｔ％以上）であることが好ましい。
【0073】
一方で、Ｒｈは、酸化された際に触媒活性が大きく低下するという問題を有している。このため、暖機運転による触媒活性の回復が遅くなると、上層フロント部ＣにおけるＨ２生成量が大きく減少し、ＮＯＸエミッションが増大するおそれがある。このため、本実施形態では、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２を７ｇ／Ｌ以下に設定している。上述の通り、触媒金属の周囲のＣｅＯ２量を少なくすることによって、暖機運転中のＣｅＯ２からの酸素供給を抑制できるため、Ｒｈの触媒活性を早期に回復できる。これによって、暖機運転中の上層フロント部ＣにおけるＨ２生成量を確保し、ＮＯＸエミッションを低減できる。なお、暖機運転中のＮＯＸエミッションをさらに抑制するという観点から、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２は、６．５ｇ／Ｌ以下が好ましく、６ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。
【0074】
一方、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２が少なくなりすぎると、短い周期における排ガスの空燃比の急激な変動に対応できなくなるため、暖機運転中のＮＯＸエミッションが却って増大するおそれがある。このため、ここに開示される技術では、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２の下限値を１ｇ／Ｌ以上に設定している。なお、暖機運転中のＮＯＸのエミッションをより好適に抑制するという観点から、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２は、２ｇ／Ｌ以上が好ましく、２．５ｇ／Ｌ以上がより好ましく、３ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。
【0075】
また、本明細書における「上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２」とは、上層フロント部Ｃが存在する領域の基材体積ＶＣを１Ｌと仮定した際に、上層フロント部Ｃに含まれるＣｅＯ２の重量である。この「上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２」は、上述の通り、ＩＣＰとＥＰＭＡを利用することによって測定できる。
【0076】
なお、筒軸方向Ｘ（排ガス流通方向Ｆ）における上層フロント部Ｃの長さＬＣは、隔壁１４の全長Ｌよりも短ければよく、特に限定されない。但し、水性ガスシフト反応をより適切に生じさせるという観点から、上層フロント部Ｃの長さＬＣは、隔壁１４の全長Ｌの１５％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、２５％以上がさらに好ましく、３０％以上が特に好ましい。一方、後述する上層リア部Ｄの長さＬＤを十分に確保するという観点から、上層フロント部Ｃの長さＬＣは、隔壁１４の全長Ｌの８５％以下が好ましく、８０％以下がより好ましく、７５％以下がさらに好ましく、７０％以下が特に好ましい。
【0077】
また、上層フロント部Ｃの厚みＴＣも、特に限定されない。但し、水性ガスシフト反応をより適切に生じさせるという観点から、上層フロント部Ｃの厚みＴＣは、触媒層２０の総厚みＴの１２．５％以上でもよく、２５％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、３５％以上がさらに好ましく、４０％以上が特に好ましい。一方、下層フロント部Ａの厚みＴＡを十分に確保するという観点から、上層フロント部Ｃの厚みＴＣは、触媒層２０の総厚みＴの７５％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６５％以下がさらに好ましく、６０％以下が特に好ましい。
【0078】
（２－４）上層リア部Ｄ
上層触媒層２４は、排ガス流通方向Ｆにおける基材１０の下流側の端部１０ｂから上流側（図４中の左側）に向かって延在する上層リア部Ｄを備えている。換言すると、上層リア部Ｄは、上層触媒層２４の下流側の領域である。この上層リア部Ｄは、高速運転中に排出される排ガスを浄化するという機能を有している。具体的には、高速運転中の排ガスは、流速が非常に速いため、触媒層２０の上流部分には殆ど浸透せず、流速が低下し始めた下流部分において上層触媒層２４に浸透する。すなわち、高速運転中の排ガスは、主に上層リア部Ｄに浸透するため、触媒層２０との接触機会が少なくなる。これに対して、ここに開示される排ガス浄化用触媒では、上層リア部Ｄの触媒金属としてロジウム（Ｒｈ）を使用する。Ｒｈは、三元性能に非常に優れた金属であるため、排ガスとの接触機会が僅かであっても有害成分を好適に浄化できる。このため、本実施形態における上層リア部Ｄは、高速運転中の排ガスを適切に浄化することができる。上層リア部ＤのＲｈ含有量は、０．０１ｇ／Ｌ以上が好ましく、０．０５ｇ／Ｌ以上がより好ましく、０．１ｇ／Ｌ以上がさらに好ましく、０．２ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。これによって、高速運転中の排ガスをより好適に浄化できる。一方、浄化性能と材料コストとのバランスを考慮すると、上層リア部ＤのＲｈ含有量は、１ｇ／Ｌ以下が好ましく、０．５ｇ／Ｌ以下がより好ましく、０．４ｇ／Ｌ以下がさらに好ましく、０．３ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。なお、「上層リア部ＤのＲｈ含有量（ｇ／Ｌ）」は、上述した「下層フロント部ＡのＰｄ含有量（ｇ／Ｌ）」と同様の手順に従って測定できるため重複した説明を省略する。
上層触媒層２４は、排ガス流通方向Ｆにおける基材１０の下流側の端部１０ｂから上流側（図４中の左側）に向かって延在する上層リア部Ｄを備えている。換言すると、上層リア部Ｄは、上層触媒層２４の下流側の領域である。この上層リア部Ｄは、高速運転中に排出される排ガスを浄化するという機能を有している。具体的には、高速運転中の排ガスは、流速が非常に速いため、触媒層２０の上流部分には殆ど浸透せず、流速が低下し始めた下流部分において上層触媒層２４に浸透する。すなわち、高速運転中の排ガスは、主に上層リア部Ｄに浸透するため、触媒層２０との接触機会が少なくなる。これに対して、ここに開示される排ガス浄化用触媒では、上層リア部Ｄの触媒金属としてロジウム（Ｒｈ）を使用する。Ｒｈは、三元性能に非常に優れた金属であるため、排ガスとの接触機会が僅かであっても有害成分を好適に浄化できる。このため、本実施形態における上層リア部Ｄは、高速運転中の排ガスを適切に浄化することができる。上層リア部ＤのＲｈ含有量は、０．０１ｇ／Ｌ以上が好ましく、０．０５ｇ／Ｌ以上がより好ましく、０．１ｇ／Ｌ以上がさらに好ましく、０．２ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。これによって、高速運転中の排ガスをより好適に浄化できる。一方、浄化性能と材料コストとのバランスを考慮すると、上層リア部ＤのＲｈ含有量は、１ｇ／Ｌ以下が好ましく、０．５ｇ／Ｌ以下がより好ましく、０．４ｇ／Ｌ以下がさらに好ましく、０．３ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。なお、「上層リア部ＤのＲｈ含有量（ｇ／Ｌ）」は、上述した「下層フロント部ＡのＰｄ含有量（ｇ／Ｌ）」と同様の手順に従って測定できるため重複した説明を省略する。
【0079】
また、高速運転中の排ガスを適切に浄化するという観点から、上層リア部ＤにおけるＲｈ含有量は、当該上層リア部Ｄにおける触媒金属の含有量（１００ｗｔ％）に対して、３０ｗｔ％以上（好適には４０ｗｔ％以上、より好適には４５ｗｔ％以上、特に好適には５０ｗｔ％以上）であることが好ましい。
【0080】
一方で、酸化ロジウムは、セリアに対する反応性が高いため、高温環境に晒されるとセリアに固溶して触媒活性が大幅に低下するおそれがある。特に、高速運転中の排ガスは、非常に高温であるため、酸化ロジウムとセリアの固溶を促進し得る。これに対して、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２を８ｇ／Ｌ以下に設定している。これによって、Ｒｈの周囲におけるＣｅＯ２の存在量を減少させ、酸化ロジウムとセリアの固溶を抑制できる。この結果、高速運転中の排ガスを好適に浄化することができる。なお、高速運転中の排ガスをより好適に浄化するという観点から、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２は、７．５ｇ／Ｌ以下が好ましく、７ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。
【0081】
一方、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２が少なくなりすぎると、短い周期における排ガスの空燃比の急激な変動に対応できなくなるため、高速運転中のＮＯＸエミッションが却って増大するおそれがある。このため、ここに開示される技術では、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２の下限値を２ｇ／Ｌ以上に設定している。なお、高速運転中のＮＯＸエミッションをより適切に抑制するという観点から、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２は、２．５ｇ／Ｌ以上が好ましく、３ｇ／Ｌ以上がより好ましく、３．５ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。
【0082】
また、本明細書における「上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２」とは、上層リア部Ｄが存在する領域の基材体積ＶＤを１Ｌと仮定した際に、上層リア部Ｄに含まれるＣｅＯ２の重量である。この「上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２」も、上記「下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２」などと同様に、ＩＣＰとＥＰＭＡを利用することによって測定できる。
【0083】
なお、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２は、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２よりも多いことが好ましい。より具体的には、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２に対する上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２の割合（ＣＣｅＯ２／ＤＣｅＯ２）は、１．０以下が好ましく、０．７５以下がより好ましく、０．７以下がさらに好ましい。これによって、高速の排ガスが供給される高負荷運転における空燃比の変動に対応しやすくなる。この結果、上層フロント部Ｃで十分に浄化できなかった有害成分に対する浄化性能が向上するため、高負荷運転時の有害成分のエミッションを好適に低減できる。一方、上記ＣＣｅＯ２／ＤＣｅＯ２の下限値は、特に限定されず、０．１以上でもよく、０．２以上でもよく、０．４以上でもよく、０．５以上でもよい。
【0084】
また、筒軸方向Ｘにおける上層リア部Ｄの長さＬＤは、隔壁１４の全長Ｌよりも短ければよく、特に限定されない。但し、高速運転中の排ガスを適切に浄化するという観点から、上層リア部Ｄの長さＬＤは、隔壁１４の全長Ｌの１５％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、２５％以上がさらに好ましく、３０％以上が特に好ましい。一方、上層フロント部Ｃの長さＬＣを十分に確保するという観点から、上層リア部Ｄの長さＬＤは、隔壁１４の全長Ｌの８５％以下が好ましく、８０％以下がより好ましく、７５％以下がさらに好ましく、７０％以下が特に好ましい。
【0085】
なお、上層フロント部Ｃの長さＬＣと上層リア部Ｄの長さＬＤとの合計長さ（ＬＣ＋ＬＤ）は、隔壁１４の全長Ｌよりも長くてもよい。この場合、上層フロント部Ｃの下流側の端部と上層リア部Ｄの上流側の端部とが厚み方向Ｙに重なって形成される。これによって、上層フロント部Ｃと上層リア部Ｄとの間に隙間が生じることを防止できるため、ここに開示される技術の効果をより好適に発揮できる。具体的には、上記合計長さＬＣ＋ＬＤは、隔壁１４の全長Ｌの１００％以上が好ましく、１０５％以上がより好ましく、１１０％以上がさらに好ましく、１１５％以上が特に好ましい。一方、上記合計長さＬＣ＋ＬＤの上限値は、隔壁１４の全長Ｌの１６０％以下が好ましく、１５０％以下がより好ましく、１４５％以下がさらに好ましく、１４０％以下が特に好ましい。これによって、過剰な触媒層２０の形成を防止し、セル１２の閉塞による圧損上昇を抑制できる。
【0086】
また、上層リア部Ｄの厚みＴＤも、特に限定されない。例えば、上層リア部Ｄの厚みＴＤは、触媒層２０の総厚みＴの１２．５％以上でもよく、２５％以上でもよく、３０％以上でもよく、３５％以上でもよく、４０％以上でもよい。一方、下層リア部Ｄの厚みＴＤを十分に確保するという観点から、上層リア部Ｄの厚みＴＤは、触媒層２０の総厚みＴの７５％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６５％以下がさらに好ましく、６０％以下が特に好ましい。
【0087】
（３）ＮＯＸ吸蔵領域
そして、ここに開示される排ガス浄化用触媒の触媒層は、ＮＯＸ吸蔵材と共にＰｔを含むＮＯＸ吸蔵領域を有している。ここで、本実施形態におけるＮＯＸ吸蔵領域は、上層触媒層２４と下層触媒層２２との間に介在するＮＯＸ吸蔵層３０である。このＮＯＸ吸蔵層３０は、ＮＯＸ吸蔵材と共に白金（Ｐｔ）を含んでいる。これによって、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）をＰｔで酸化してＮＯＸに変換できる。この結果、窒素酸化物が適切にＮＯＸ吸蔵材に吸蔵されるため、低温環境での窒素酸化物のエミッションを低減できる。なお、ＮＯＸ吸蔵材の含有量に対するＰｔ含有量の重量比は、１％以上が好ましく、２．５％以上がより好ましく、５％以上が特に好ましい。Ｐｔの含有量に対するＮＯＸ吸蔵材の含有量の比率の上限は、２５％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１５％以下がさらに好ましく、１０％以下が特に好ましい。これによって、より好適なＮＯＸ吸蔵性能を向上できる。
そして、ここに開示される排ガス浄化用触媒の触媒層は、ＮＯＸ吸蔵材と共にＰｔを含むＮＯＸ吸蔵領域を有している。ここで、本実施形態におけるＮＯＸ吸蔵領域は、上層触媒層２４と下層触媒層２２との間に介在するＮＯＸ吸蔵層３０である。このＮＯＸ吸蔵層３０は、ＮＯＸ吸蔵材と共に白金（Ｐｔ）を含んでいる。これによって、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）をＰｔで酸化してＮＯＸに変換できる。この結果、窒素酸化物が適切にＮＯＸ吸蔵材に吸蔵されるため、低温環境での窒素酸化物のエミッションを低減できる。なお、ＮＯＸ吸蔵材の含有量に対するＰｔ含有量の重量比は、１％以上が好ましく、２．５％以上がより好ましく、５％以上が特に好ましい。Ｐｔの含有量に対するＮＯＸ吸蔵材の含有量の比率の上限は、２５％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１５％以下がさらに好ましく、１０％以下が特に好ましい。これによって、より好適なＮＯＸ吸蔵性能を向上できる。
【0088】
また、ＮＯＸ吸蔵層３０における具体的なＰｔ含有量は、０．５ｇ／Ｌ以上が好ましく、１ｇ／Ｌ以上がより好ましく、１．５ｇ／Ｌ以上がさらに好ましく、２ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。これによって、ＮＯを効率よくＮＯＸに変換できる。一方、浄化性能と材料コストとのバランスを考慮すると、ＮＯＸ吸蔵層３０のＰｔ含有量は、５ｇ／Ｌ以下が好ましく、４．５ｇ／Ｌ以下がより好ましく、４ｇ／Ｌ以下がさらに好ましく、３．５ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。一方、ＮＯＸ吸蔵層３０におけるＮＯＸ吸蔵材の含有量は、１０ｇ／Ｌ以上が好ましく、１５ｇ／Ｌ以上がより好ましく、２０ｇ／Ｌ以上がさらに好ましく、２５ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。これによって、ＮＯＸに好適に吸蔵できる。一方、ＮＯＸ吸蔵性能と材料コストとのバランスを考慮すると、ＮＯＸ吸蔵材の含有量は、５０ｇ／Ｌ以下が好ましく、４５ｇ／Ｌ以下がより好ましく、４０ｇ／Ｌ以下がさらに好ましく、３５ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。
【0089】
上述の通り、ＮＯＸ吸蔵層３０は、上層触媒層２４と下層触媒層２２との間に介在している。換言すると、本実施形態におけるＮＯＸ吸蔵層３０は、上層触媒層２４よりも隔壁１４側に形成されている。これによって、ＮＯＸ吸蔵層３０によって上層触媒層２４の三元性能が阻害されることを抑制できる。具体的には、上側触媒層２４を構成する上層フロント部Ｃと上層リア部Ｄは、何れも、触媒金属としてＲｈを含んでいるため、三元性能に特に優れた領域となる。この上側触媒層２４の上側（セル側）を他の層で覆うと、上側触媒層２４に有害成分（ＮＯＸ、ＨＣ、ＣＯ）が供給されにくくなるため、有害成分のエミッションが増大するおそれがある。これに対して、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、上層触媒層２４よりも隔壁１４側にＮＯＸ吸蔵層３０を形成している。この結果、ＮＯＸ吸蔵層３０によって上層触媒層２４の三元性能が阻害されることを抑制できる。
【0090】
なお、ＮＯＸ吸蔵層３０の厚みＴNOXは、特に限定されない。但し、排ガス中のＮＯＸを効率良く吸蔵する観点から、ＮＯＸ吸蔵層３０の厚みＴNOXは、触媒層２０の総厚みＴの１２．５％以上でもよく、２５％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、３５％以上がさらに好ましく、４０％以上が特に好ましい。一方、下層触媒層２２への排ガス供給効率を向上させるという観点から、ＮＯＸ吸蔵層３０の厚みＴNOXは、触媒層２０の総厚みＴの７５％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６５％以下がさらに好ましく、６０％以下が特に好ましい。
【0091】
３．まとめ
上述の通り、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１は、下層フロント部Ａと、下層リア部Ｂと、上層フロント部Ｃと、上層リア部Ｄを有する触媒層２０を備えている。下層フロント部Ａは、酸化状態での触媒活性に優れたＰｄを含み、かつ、酸化状態からの浄化性能の回復が生じやすいようにＣｅＯ２を少なくしている。このため、下層フロント部Ａは、暖機運転における排ガス浄化性能の向上に貢献する。次に、下層リア部Ｂは、ＣｅＯ２を多量に含有しているため、高い酸素吸蔵能を有している。このため、下層リア部Ｂは、空燃比変動時の排ガス浄化性能の向上に貢献する。次に、上層フロント部Ｃは、水性ガスシフト反応の促進に優れたＲｈを含み、かつ、Ｒｈの触媒機能が回復しやすいようにＣｅＯ２をさらに少なくしている。このため、上層フロント部Ｃは、排ガス浄化用触媒１全体のＮＯＸ浄化性能の向上に貢献する。そして、上層リア部Ｄは、三元性能に優れたＲｈを含み、かつ、高温環境におけるＲｈとＣｅＯ２との固溶を抑制できるようにＣｅＯ２を少なくしている。このため、上層リア部Ｄは、高速高温の排ガスが供給される高速運転時の排ガス浄化性能の向上に貢献する。以上の通り、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１は、様々な稼働状況で好適な浄化性能を発揮できるように構成されている。
上述の通り、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１は、下層フロント部Ａと、下層リア部Ｂと、上層フロント部Ｃと、上層リア部Ｄを有する触媒層２０を備えている。下層フロント部Ａは、酸化状態での触媒活性に優れたＰｄを含み、かつ、酸化状態からの浄化性能の回復が生じやすいようにＣｅＯ２を少なくしている。このため、下層フロント部Ａは、暖機運転における排ガス浄化性能の向上に貢献する。次に、下層リア部Ｂは、ＣｅＯ２を多量に含有しているため、高い酸素吸蔵能を有している。このため、下層リア部Ｂは、空燃比変動時の排ガス浄化性能の向上に貢献する。次に、上層フロント部Ｃは、水性ガスシフト反応の促進に優れたＲｈを含み、かつ、Ｒｈの触媒機能が回復しやすいようにＣｅＯ２をさらに少なくしている。このため、上層フロント部Ｃは、排ガス浄化用触媒１全体のＮＯＸ浄化性能の向上に貢献する。そして、上層リア部Ｄは、三元性能に優れたＲｈを含み、かつ、高温環境におけるＲｈとＣｅＯ２との固溶を抑制できるようにＣｅＯ２を少なくしている。このため、上層リア部Ｄは、高速高温の排ガスが供給される高速運転時の排ガス浄化性能の向上に貢献する。以上の通り、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１は、様々な稼働状況で好適な浄化性能を発揮できるように構成されている。
【0092】
加えて、ここに開示される排ガス浄化用触媒１では、上層触媒層２４よりも隔壁１４側にＮＯＸ吸蔵層３０が形成されている。これによって、ＮＯＸ吸蔵層３０による三元性能の阻害を抑制しつつ、好適なＮＯＸ吸蔵性能を発揮できる。
【0093】
［排ガス浄化用触媒の製造方法］
次に、上記構成の排ガス浄化用触媒１を製造する方法の一例について説明する。かかる製造方法は、少なくとも、下層形成工程と、ＮＯＸ吸蔵層形成工程と、上層形成工程とを備えている。以下、各工程について説明する。
次に、上記構成の排ガス浄化用触媒１を製造する方法の一例について説明する。かかる製造方法は、少なくとも、下層形成工程と、ＮＯＸ吸蔵層形成工程と、上層形成工程とを備えている。以下、各工程について説明する。
【0094】
１．下層形成工程
本工程では、下層触媒層２２を形成する。この下層形成工程は、下層フロント部Ａを形成する下層フロント部形成工程と、下層リア部Ｂを形成する下層リア部形成工程と、を備えている。下層フロント部形成工程では、まず、下層フロント部Ａ形成用のスラリーを基材１０の上流側の端部１０ａからセル１２内に供給する。そして、基材１０の下流側の端部１０ｂからセル１２内を吸引する。これによって、基材１０の上流側の端部１０ａから下流側（図４中の右側）に向かって延びるように、隔壁１４の表面上にスラリーを塗布できる。この状態で乾燥・焼成を行うことによって下層フロント部Ａが形成される。一方、下層リア部形成工程では、下層リア部Ｂ形成用のスラリーを基材１０の下流側の端部１０ｂからセル１２内に供給する。そして、基材１０の上流側の端部１０ａからセル１２内を吸引する。これによって、基材１０の下流側の端部１０ｂから上流側（図４中の左側）に向かって延びるように、隔壁１４の表面上にスラリーを塗布できる。この状態で乾燥・焼成を行うことによって下層リア部Ｂが形成される。なお、下層フロント部形成工程と下層リア部形成工程を実施する順序は、特に限定されない。例えば、下層リア部Ｂを形成した後に、下層フロント部Ａを形成してもよい。
本工程では、下層触媒層２２を形成する。この下層形成工程は、下層フロント部Ａを形成する下層フロント部形成工程と、下層リア部Ｂを形成する下層リア部形成工程と、を備えている。下層フロント部形成工程では、まず、下層フロント部Ａ形成用のスラリーを基材１０の上流側の端部１０ａからセル１２内に供給する。そして、基材１０の下流側の端部１０ｂからセル１２内を吸引する。これによって、基材１０の上流側の端部１０ａから下流側（図４中の右側）に向かって延びるように、隔壁１４の表面上にスラリーを塗布できる。この状態で乾燥・焼成を行うことによって下層フロント部Ａが形成される。一方、下層リア部形成工程では、下層リア部Ｂ形成用のスラリーを基材１０の下流側の端部１０ｂからセル１２内に供給する。そして、基材１０の上流側の端部１０ａからセル１２内を吸引する。これによって、基材１０の下流側の端部１０ｂから上流側（図４中の左側）に向かって延びるように、隔壁１４の表面上にスラリーを塗布できる。この状態で乾燥・焼成を行うことによって下層リア部Ｂが形成される。なお、下層フロント部形成工程と下層リア部形成工程を実施する順序は、特に限定されない。例えば、下層リア部Ｂを形成した後に、下層フロント部Ａを形成してもよい。
【0095】
２．ＮＯＸ吸蔵層形成工程
本工程では、ＮＯＸ吸蔵層３０を形成する。このＮＯＸ吸蔵層形成工程では、まず、ＮＯＸ吸蔵層３０形成用のスラリーを基材１０の端部１０ａ、１０ｂの何れか一方からセル１２内に供給する。そして、スラリーを供給した側とは反対側の端部からセル１２内を吸引する。これによって、基材１０の筒軸方向Ｘに沿って延びるように、下層触媒層２２の表面上にスラリーを塗布できる。この状態で乾燥・焼成を行うことによってＮＯＸ吸蔵層３０が形成される。
本工程では、ＮＯＸ吸蔵層３０を形成する。このＮＯＸ吸蔵層形成工程では、まず、ＮＯＸ吸蔵層３０形成用のスラリーを基材１０の端部１０ａ、１０ｂの何れか一方からセル１２内に供給する。そして、スラリーを供給した側とは反対側の端部からセル１２内を吸引する。これによって、基材１０の筒軸方向Ｘに沿って延びるように、下層触媒層２２の表面上にスラリーを塗布できる。この状態で乾燥・焼成を行うことによってＮＯＸ吸蔵層３０が形成される。
【0096】
３．上層形成工程
本工程では、上層触媒層２４を形成する。この上層形成工程は、上層フロント部Ｃを形成する上層フロント部形成工程と、上層リア部Ｄを形成する上層リア部形成工程と、を備えている。上層フロント部形成工程では、まず、上層フロント部Ｃ形成用のスラリーを基材１０の上流側の端部１０ａからセル１２内に供給する。そして、基材１０の下流側の端部１０ｂからセル１２内を吸引する。これによって、基材１０の上流側の端部１０ａから下流側（図４中の右側）に向かって延びるように、ＮＯＸ吸蔵層３０の表面上にスラリーを塗布できる。この状態で乾燥・焼成を行うことによって上層フロント部Ｃが形成される。一方、上層リア部形成工程では、上層リア部Ｄ形成用のスラリーを基材１０の下流側の端部１０ｂからセル１２内に供給する。そして、基材１０の上流側の端部１０ａからセル１２内を吸引する。これによって、基材１０の下流側の端部１０ｂから上流側（図４中の左側）に向かって延びるように、ＮＯＸ吸蔵層３０の表面上にスラリーを塗布できる。この状態で乾燥・焼成を行うことによって上層リア部Ｄが形成される。なお、上層フロント部形成工程と上層リア部形成工程の順序も特に限定されない。例えば、上層リア部Ｄを形成した後に、上層フロント部Ｃを形成してもよい。
本工程では、上層触媒層２４を形成する。この上層形成工程は、上層フロント部Ｃを形成する上層フロント部形成工程と、上層リア部Ｄを形成する上層リア部形成工程と、を備えている。上層フロント部形成工程では、まず、上層フロント部Ｃ形成用のスラリーを基材１０の上流側の端部１０ａからセル１２内に供給する。そして、基材１０の下流側の端部１０ｂからセル１２内を吸引する。これによって、基材１０の上流側の端部１０ａから下流側（図４中の右側）に向かって延びるように、ＮＯＸ吸蔵層３０の表面上にスラリーを塗布できる。この状態で乾燥・焼成を行うことによって上層フロント部Ｃが形成される。一方、上層リア部形成工程では、上層リア部Ｄ形成用のスラリーを基材１０の下流側の端部１０ｂからセル１２内に供給する。そして、基材１０の上流側の端部１０ａからセル１２内を吸引する。これによって、基材１０の下流側の端部１０ｂから上流側（図４中の左側）に向かって延びるように、ＮＯＸ吸蔵層３０の表面上にスラリーを塗布できる。この状態で乾燥・焼成を行うことによって上層リア部Ｄが形成される。なお、上層フロント部形成工程と上層リア部形成工程の順序も特に限定されない。例えば、上層リア部Ｄを形成した後に、上層フロント部Ｃを形成してもよい。
【0097】
各工程で使用されるスラリーは、各層の成分（触媒金属、ＯＳＣ材、ＮＯＸ吸蔵材など）を分散媒に分散させることによって調製できる。この分散媒は、水を主成分とする水系媒体でもよいし、有機溶媒（アルコール類など）を主成分とする非水系媒体でもよい。また、スラリーは、粘度調整用のバインダを含有していてもよい。スラリーの粘度を調節することによって、筒軸方向Ｘにおける各領域の長さを調節できる。また、スラリーは、造孔材（樹脂ビーズなど）を含有していてもよい。これによって、焼成後の各層の気孔率を容易に調節できる。
【0098】
なお、ここに開示される排ガス浄化用触媒は、上述の製造方法によって製造されたものに限定されない。例えば、上述の製造方法では、スラリーを塗布する度に乾燥と焼成を実施している。これによって、触媒層２０を構成する各領域を一つずつ形成できる。しかし、触媒層２０を形成する手順はこれに限定されない。例えば、下層フロント部Ａ～上層リア部ＤおよびＮＯＸ吸蔵層３０の各スラリーの塗布と乾燥を順次実施した後に、全ての乾燥膜を共焼成してもよい。これによって、下層フロント部Ａ～上層リア部ＤおよびＮＯＸ吸蔵層３０を同時に形成できるため、排ガス浄化用触媒の製造効率を向上できる。
【0099】
［他の実施形態］
１．第２の実施形態
以上、ここに開示される排ガス浄化用触媒の第１の実施形態について説明した。しかし、ここに開示される排ガス浄化用触媒は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、第１の実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、筒軸方向Ｘにおける基材１０の全長Ｌに亘ってＮＯＸ吸蔵層３０が形成されている。しかし、ＮＯＸ吸蔵層３０の長さは、ここに開示される技術を限定する要素ではない。例えば、基材１０の全長Ｌを１００％としたときのＮＯＸ吸蔵層３０の長さは、４５％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、６５％以上がさらに好ましく、７５％以上が特に好ましい。ＮＯＸ吸蔵層３０が長くになるに従って、ＮＯＸ吸蔵性能が向上する傾向がある。一方、基材１０の全長Ｌを１００％としたときのＮＯＸ吸蔵層３０の長さの上限は、１００％以下でもよく、９５％以下でもよく、９０％以下でもよい。
１．第２の実施形態
以上、ここに開示される排ガス浄化用触媒の第１の実施形態について説明した。しかし、ここに開示される排ガス浄化用触媒は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、第１の実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、筒軸方向Ｘにおける基材１０の全長Ｌに亘ってＮＯＸ吸蔵層３０が形成されている。しかし、ＮＯＸ吸蔵層３０の長さは、ここに開示される技術を限定する要素ではない。例えば、基材１０の全長Ｌを１００％としたときのＮＯＸ吸蔵層３０の長さは、４５％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、６５％以上がさらに好ましく、７５％以上が特に好ましい。ＮＯＸ吸蔵層３０が長くになるに従って、ＮＯＸ吸蔵性能が向上する傾向がある。一方、基材１０の全長Ｌを１００％としたときのＮＯＸ吸蔵層３０の長さの上限は、１００％以下でもよく、９５％以下でもよく、９０％以下でもよい。
【0100】
２．第３の実施形態
上記第１の実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、ＮＯＸ吸蔵層３０は、上層触媒層２４と下層触媒層２２との間に介在している。しかし、ＮＯＸ吸蔵領域（ＮＯＸ吸蔵層）の形成位置は、上層触媒層よりも隔壁側であればよく、上述の実施形態に限定されない。例えば、ＮＯＸ吸蔵層は、下層触媒層と隔壁との間に形成されていてもよい。かかる構成を採用した場合でも、上層触媒層の三元性能が好適に発揮されることが実験によって確認されている。一方で、本発明者らの実験によると、下層触媒層よりも下側（隔壁側）にＮＯＸ吸蔵層を形成すると、ＮＯＸ吸蔵能力が低下することが確認されている。これは、低温環境下（暖機運転中など）に排ガスがＮＯＸ吸蔵層まで到達しにくいためと推測される。かかる観点から、ＮＯＸ吸蔵層は、第１の実施形態のように、上層触媒層２４と下層触媒層２２との間に介在させた方が好適である。これによって、三元性能とＮＯＸ吸蔵能力とを高いレベルで両立できる。
上記第１の実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、ＮＯＸ吸蔵層３０は、上層触媒層２４と下層触媒層２２との間に介在している。しかし、ＮＯＸ吸蔵領域（ＮＯＸ吸蔵層）の形成位置は、上層触媒層よりも隔壁側であればよく、上述の実施形態に限定されない。例えば、ＮＯＸ吸蔵層は、下層触媒層と隔壁との間に形成されていてもよい。かかる構成を採用した場合でも、上層触媒層の三元性能が好適に発揮されることが実験によって確認されている。一方で、本発明者らの実験によると、下層触媒層よりも下側（隔壁側）にＮＯＸ吸蔵層を形成すると、ＮＯＸ吸蔵能力が低下することが確認されている。これは、低温環境下（暖機運転中など）に排ガスがＮＯＸ吸蔵層まで到達しにくいためと推測される。かかる観点から、ＮＯＸ吸蔵層は、第１の実施形態のように、上層触媒層２４と下層触媒層２２との間に介在させた方が好適である。これによって、三元性能とＮＯＸ吸蔵能力とを高いレベルで両立できる。
【0101】
３．第４の実施形態
上記第１～第３の実施形態では、何れも、ＮＯＸ吸蔵層３０を形成している。しかし、ここに開示される技術は、ＮＯｘ吸蔵材とＰｔを含むＮＯｘ吸蔵領域を上層触媒層よりも隔壁側に形成すればよく、ＮＯＸ吸蔵層を別途形成する形態に限定されない。例えば、図５に示すように、第４の実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、下層触媒層２２と上層触媒層２４のみで構成されている。ここで、第４の実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂを有する下層触媒層２２に、ＮＯｘ吸蔵材とＰｔが添加されている。換言すると、第４の実施形態では、下層フロント部Ａと下層リア部ＢにＮＯｘ吸蔵領域３２を形成している。このように、下層フロント部Ａや下層リア部ＢをＮＯｘ吸蔵領域３２とした場合でも、上層触媒層２４の三元性能が阻害されることを抑制できる。なお、ＮＯｘ吸蔵領域３２は、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂの何れか一方のみ形成されていてもよい。この場合でも、上層触媒層２４の三元性能が阻害されることを抑制できる。但し、本発明者らの実験によると、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂの両方にＮＯｘ吸蔵領域３２を形成した方がＮＯＸ吸蔵性能が向上することが確認されている。また、第１～第３の実施形態のようにＮＯＸ吸蔵層を形成した上で、下層触媒層にＮＯｘ吸蔵材とＰｔを添加してもよい。この場合でも、上層触媒層の三元性能が阻害されることを抑制した上で、ＮＯＸ吸蔵性能を向上できる。
上記第１～第３の実施形態では、何れも、ＮＯＸ吸蔵層３０を形成している。しかし、ここに開示される技術は、ＮＯｘ吸蔵材とＰｔを含むＮＯｘ吸蔵領域を上層触媒層よりも隔壁側に形成すればよく、ＮＯＸ吸蔵層を別途形成する形態に限定されない。例えば、図５に示すように、第４の実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、下層触媒層２２と上層触媒層２４のみで構成されている。ここで、第４の実施形態に係る排ガス浄化用触媒１では、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂを有する下層触媒層２２に、ＮＯｘ吸蔵材とＰｔが添加されている。換言すると、第４の実施形態では、下層フロント部Ａと下層リア部ＢにＮＯｘ吸蔵領域３２を形成している。このように、下層フロント部Ａや下層リア部ＢをＮＯｘ吸蔵領域３２とした場合でも、上層触媒層２４の三元性能が阻害されることを抑制できる。なお、ＮＯｘ吸蔵領域３２は、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂの何れか一方のみ形成されていてもよい。この場合でも、上層触媒層２４の三元性能が阻害されることを抑制できる。但し、本発明者らの実験によると、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂの両方にＮＯｘ吸蔵領域３２を形成した方がＮＯＸ吸蔵性能が向上することが確認されている。また、第１～第３の実施形態のようにＮＯＸ吸蔵層を形成した上で、下層触媒層にＮＯｘ吸蔵材とＰｔを添加してもよい。この場合でも、上層触媒層の三元性能が阻害されることを抑制した上で、ＮＯＸ吸蔵性能を向上できる。
【0102】
４．第５の実施形態
上述の実施形態に係る排ガス浄化用触媒１の触媒層２０は、下層触媒層２２と上層触媒層２４のみで構成されている。しかし、ここに開示される排ガス浄化用触媒の触媒層は、下層触媒層と上層触媒層とを含む少なくとも２層の積層構造を有していればよい。換言すると、ここに開示される排ガス浄化用触媒は、図４中の隔壁１４と下層触媒層２２との間、下層触媒層２２と上層触媒層２４との間、上層触媒層２４の表面上などに、ＮＯｘ吸蔵層とは異なる他の層が設けられた形態を包含する。なお、このような３層以上の触媒層においては、隔壁の表面に近い方を下層触媒層とし、相対的に遠い方を上層触媒層とする。
上述の実施形態に係る排ガス浄化用触媒１の触媒層２０は、下層触媒層２２と上層触媒層２４のみで構成されている。しかし、ここに開示される排ガス浄化用触媒の触媒層は、下層触媒層と上層触媒層とを含む少なくとも２層の積層構造を有していればよい。換言すると、ここに開示される排ガス浄化用触媒は、図４中の隔壁１４と下層触媒層２２との間、下層触媒層２２と上層触媒層２４との間、上層触媒層２４の表面上などに、ＮＯｘ吸蔵層とは異なる他の層が設けられた形態を包含する。なお、このような３層以上の触媒層においては、隔壁の表面に近い方を下層触媒層とし、相対的に遠い方を上層触媒層とする。
【0103】
［試験例］
以下、ここに開示される技術に関する試験例を説明する。なお、以下の試験例は、ここに開示される技術を以下の内容に限定することを意図したものではない。
以下、ここに開示される技術に関する試験例を説明する。なお、以下の試験例は、ここに開示される技術を以下の内容に限定することを意図したものではない。
【0104】
＜第１の試験＞
第１～第４の試験では、ここに開示される技術の前提となる構成である下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄを備えた排ガス浄化用触媒の性能を調査した。具体的には、第１の試験では、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が異なる６種類の排ガス浄化用触媒（例１～例６）を作製し、各例の暖機性能を評価した。
第１～第４の試験では、ここに開示される技術の前提となる構成である下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄを備えた排ガス浄化用触媒の性能を調査した。具体的には、第１の試験では、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が異なる６種類の排ガス浄化用触媒（例１～例６）を作製し、各例の暖機性能を評価した。
【0105】
１．各例の作製
（１）例１
例１では、４種類のスラリー（下層フロント部Ａ用のスラリー、下層リア部Ｂ用のスラリー、上層フロント部Ｃ用のスラリー、および、上層リア部Ｄ用のスラリー）を準備した。下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：５．３ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：２．６ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ（Ｒｈ含有量：０．２ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．１ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（９０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ（Ｒｈ含有量：０．２ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．１ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（９０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
（１）例１
例１では、４種類のスラリー（下層フロント部Ａ用のスラリー、下層リア部Ｂ用のスラリー、上層フロント部Ｃ用のスラリー、および、上層リア部Ｄ用のスラリー）を準備した。下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：５．３ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：２．６ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ（Ｒｈ含有量：０．２ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．１ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（９０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ（Ｒｈ含有量：０．２ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．１ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（９０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
【0106】
次に、基材として、円筒形状のストレートフロー型のハニカム基材（直径：１１８．４ｍｍ、筒軸方向の長さＬ：１１４．３ｍｍ、容積：１．２６Ｌ）を準備した。そして、上記［排ガス浄化用触媒の製造方法］の「１．下層形成工程」と「３．上層形成工程」に記載の手順に従って、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂと上層フロント部Ｃと上層リア部Ｄを有する触媒層を形成した。本試験では、この排ガス浄化用触媒を例１のサンプルとした。
【0107】
（２）例２～例６
例２～例６では、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２を表１に示すように変更したことを除いて、例１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。具体的には、例２～例６では、ＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が表１に示す量になるように、下層フロント部Ａ用のスラリーに、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物を添加した。なお、例２～例６の下層フロント部Ａ用のスラリーでは、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物を添加した分、Ａｌ２Ｏ３粉末の添加量を減少させた。
例２～例６では、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２を表１に示すように変更したことを除いて、例１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。具体的には、例２～例６では、ＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が表１に示す量になるように、下層フロント部Ａ用のスラリーに、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物を添加した。なお、例２～例６の下層フロント部Ａ用のスラリーでは、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物を添加した分、Ａｌ２Ｏ３粉末の添加量を減少させた。
【0108】
２．評価試験
（１）耐久試験
本試験では、各例の排ガス浄化用触媒に対して１２万ｋｍ相当の加速耐久試験を行った。具体的には、各例の排ガス浄化用触媒を排気量４．８Ｌのエンジンベンチに取り付けた。そして、エンジンを稼働させ、触媒床温度１０００℃で５０時間保持した。
（１）耐久試験
本試験では、各例の排ガス浄化用触媒に対して１２万ｋｍ相当の加速耐久試験を行った。具体的には、各例の排ガス浄化用触媒を排気量４．８Ｌのエンジンベンチに取り付けた。そして、エンジンを稼働させ、触媒床温度１０００℃で５０時間保持した。
【0109】
（２）暖機性能評価
次に、耐久試験後の排ガス浄化用触媒の暖機性能を評価した。具体的には、耐久試験後の排ガス浄化用触媒に空気を供給して５０℃まで冷却した。その後、排ガス浄化用触媒の上流側と下流側のＨＣ濃度を測定しながら４５０℃の排ガスを供給した、そして、下流側のＨＣ濃度が上流側のＨＣ濃度の５０％以下になるまでの時間（５０％ＨＣ浄化時間（ｓｅｃ））を測定した。結果を表１及び図６に示す。なお、本試験における排ガスの空燃比（ＡＦＲ）は、λ（還元ガス成分に対する酸化ガス成分の割合）が１（ストイキ）になるように設定した。
次に、耐久試験後の排ガス浄化用触媒の暖機性能を評価した。具体的には、耐久試験後の排ガス浄化用触媒に空気を供給して５０℃まで冷却した。その後、排ガス浄化用触媒の上流側と下流側のＨＣ濃度を測定しながら４５０℃の排ガスを供給した、そして、下流側のＨＣ濃度が上流側のＨＣ濃度の５０％以下になるまでの時間（５０％ＨＣ浄化時間（ｓｅｃ））を測定した。結果を表１及び図６に示す。なお、本試験における排ガスの空燃比（ＡＦＲ）は、λ（還元ガス成分に対する酸化ガス成分の割合）が１（ストイキ）になるように設定した。
【0110】
【表1】
【0111】
表１及び図６に示すように、本試験では、下層フロント部ＡのＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２が少なくなるにつれて、５０％ＨＣ浄化時間が短くなるという傾向が確認された。これは、暖機運転におけるＣｅＯ２からの酸素供給が抑制された結果、下層フロント部Ａの触媒金属（Ｐｄ）の浄化性能の回復が促進されたためと推測される。
【0112】
＜第２の試験＞
本試験では、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２が異なる４種類の排ガス浄化用触媒（例７～例１０）を作製し、各々の酸素吸蔵能を評価した。
本試験では、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２が異なる４種類の排ガス浄化用触媒（例７～例１０）を作製し、各々の酸素吸蔵能を評価した。
【0113】
１．各例の作製
（１）例７
第２の試験の例７では、各スラリー（下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄ）の成分を変更した点を除いて、第１の試験の例１と同様の手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
（１）例７
第２の試験の例７では、各スラリー（下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄ）の成分を変更した点を除いて、第１の試験の例１と同様の手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
【0114】
具体的には、例７の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：２．８ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：１５ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：０．８ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２８ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．２ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：６ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（８０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．２ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：６ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（８０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
【0115】
（２）例８～例１０
例８～例１０では、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２を表２に示すように変更したことを除いて、例７と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。なお、例８～例１０におけるＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２を調整する手順は、第１の試験の例２～例６におけるＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２を調整する手順と同じであるため重複した説明を省略する。
例８～例１０では、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２を表２に示すように変更したことを除いて、例７と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。なお、例８～例１０におけるＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２を調整する手順は、第１の試験の例２～例６におけるＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２を調整する手順と同じであるため重複した説明を省略する。
【0116】
２．評価試験
（１）耐久試験
第１の試験と同じ手順に従って、各例の排ガス浄化用触媒に対して１２万ｋｍ相当の加速耐久試験を行った。
（１）耐久試験
第１の試験と同じ手順に従って、各例の排ガス浄化用触媒に対して１２万ｋｍ相当の加速耐久試験を行った。
【0117】
（２）空燃比変動試験
本試験では、まず、耐久試験後の排ガス浄化用触媒の下流側にＯ２センサを取り付けた。次に、排ガス浄化用触媒の温度を５００℃に維持した状態で、エンジンベンチから排ガスを供給した。そして、Ｏ２センサの出力電圧が０．５Ｖ以上である場合に、排ガス浄化用触媒の内部がリッチガスで満たされていると判断し、λが１．０３５のリーンガスを供給した。一方、Ｏ２センサの出力電圧が０．５Ｖ未満である場合に、排ガス浄化用触媒の内部がリーンガスで満たされていると判断し、λが０．９６５のリッチガスを供給した。この空燃比変動試験を、上流側と下流側のＮＯＸ濃度を測定しながら５分間継続した。そして、ＮＯＸ濃度の測定結果に基づいて試験中のＮＯＸ浄化率を算出した。結果を表２に示す。
本試験では、まず、耐久試験後の排ガス浄化用触媒の下流側にＯ２センサを取り付けた。次に、排ガス浄化用触媒の温度を５００℃に維持した状態で、エンジンベンチから排ガスを供給した。そして、Ｏ２センサの出力電圧が０．５Ｖ以上である場合に、排ガス浄化用触媒の内部がリッチガスで満たされていると判断し、λが１．０３５のリーンガスを供給した。一方、Ｏ２センサの出力電圧が０．５Ｖ未満である場合に、排ガス浄化用触媒の内部がリーンガスで満たされていると判断し、λが０．９６５のリッチガスを供給した。この空燃比変動試験を、上流側と下流側のＮＯＸ濃度を測定しながら５分間継続した。そして、ＮＯＸ濃度の測定結果に基づいて試験中のＮＯＸ浄化率を算出した。結果を表２に示す。
【0118】
【表2】
【0119】
表２及び図７に示すように、本試験では、下層リア部ＢのＣｅＯ２含有量ＢＣｅＯ２が多くなるにつれて、空燃比変動時のＮＯＸ浄化率が向上するという傾向が確認された。これは、様々な稼働状況の排ガスが供給されやすい下層リア部Ｂに、高い酸素吸蔵能力を付与したためと推測される。
【0120】
＜第３の試験＞
本試験では、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２が異なる４種類の排ガス浄化用触媒（例１１～例１４）を作製し、暖機運転中のＮＯＸ浄化性能を評価した。
本試験では、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２が異なる４種類の排ガス浄化用触媒（例１１～例１４）を作製し、暖機運転中のＮＯＸ浄化性能を評価した。
【0121】
１．各例の作製
（１）例１１
第３の試験の例１１では、各スラリー（下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄ）の成分を変更した点を除いて、第１の試験の例１と同様の手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
（１）例１１
第３の試験の例１１では、各スラリー（下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄ）の成分を変更した点を除いて、第１の試験の例１と同様の手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
【0122】
具体的には、例１１の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：３．４ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：８ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：３．４ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５５ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ（Ｒｈ含有量：０．３ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：３ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ（Ｒｈ含有量：０．３ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：３ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
【0123】
（２）例１２～例１４
例１２～例１４では、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２を表３に示すように変更したことを除いて、例１１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。なお、例１２～例１４におけるＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２を調整する手順は、第１の試験の例２～例６におけるＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２を調整する手順と同じであるため重複した説明を省略する。
例１２～例１４では、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２を表３に示すように変更したことを除いて、例１１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。なお、例１２～例１４におけるＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２を調整する手順は、第１の試験の例２～例６におけるＣｅＯ２含有量ＡＣｅＯ２を調整する手順と同じであるため重複した説明を省略する。
【0124】
２．評価試験
（１）耐久試験
上記第１の試験と同じ手順に従って、各例の排ガス浄化用触媒に対して１２万ｋｍ相当の加速耐久試験を行った。
（１）耐久試験
上記第１の試験と同じ手順に従って、各例の排ガス浄化用触媒に対して１２万ｋｍ相当の加速耐久試験を行った。
【0125】
（２）暖機性能評価
本試験では、耐久試験後の排ガス浄化用触媒に対して、暖機運転中のＮＯＸ浄化性能を評価した。具体的には、耐久試験後の排ガス浄化用触媒に空気を供給して２００℃まで冷却した。その後、排ガス浄化用触媒の上流側と下流側のＮＯＸ濃度を測定しながら、排ガスの温度を１０℃／ｍｉｎの昇温速度で５００℃まで昇温させた。そして、ＮＯＸ浄化率が５０％になった温度（５０％ＮＯＸ浄化温度（℃））を測定した。結果を表３及び図８に示す。なお、本試験における排ガスの空燃比は、ストイキ（λ＝１）に設定した。
本試験では、耐久試験後の排ガス浄化用触媒に対して、暖機運転中のＮＯＸ浄化性能を評価した。具体的には、耐久試験後の排ガス浄化用触媒に空気を供給して２００℃まで冷却した。その後、排ガス浄化用触媒の上流側と下流側のＮＯＸ濃度を測定しながら、排ガスの温度を１０℃／ｍｉｎの昇温速度で５００℃まで昇温させた。そして、ＮＯＸ浄化率が５０％になった温度（５０％ＮＯＸ浄化温度（℃））を測定した。結果を表３及び図８に示す。なお、本試験における排ガスの空燃比は、ストイキ（λ＝１）に設定した。
【0126】
【表3】
【0127】
表３及び図８に示すように、例１２は、例１４と比べて５０％ＨＣ浄化温度が顕著に低下していた。このことから、上層フロント部ＣのＣｅＯ２含有量ＣＣｅＯ２が多くなると、暖機運転中のＮＯＸ浄化性能が低下することが分かった。これは、ＣｅＯ２からの酸素供給によってＲｈの触媒活性の回復が阻害された結果、上層フロント部Ｃで水性ガスシフト反応が生じにくくなったためと推測される。一方、例１１と例１３とを比較すると、例１１の方が５０％ＨＣ浄化温度が顕著に低くなっていた。このことから、上層フロント部Ｃに一定以上のＣｅＯ２が存在すると、暖機性能が大幅に向上することが分かった。これは、排ガスの空燃比がストイキに制御されている場合でも、実際の空燃比はリッチ側とリーン側に細かく振幅しており、上層フロント部Ｃに微量のＣｅＯ２を存在させることによって、このような微細な空燃比変動に対応できるようになるためと推測される。
【0128】
＜第４の試験＞
本試験では、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２が異なる４種類の排ガス浄化用触媒（例１５～例１８）を作製し、高速運転における排ガス浄化性能を評価した。
本試験では、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２が異なる４種類の排ガス浄化用触媒（例１５～例１８）を作製し、高速運転における排ガス浄化性能を評価した。
【0129】
１．各例の作製
（１）例１５
第４の試験の例１５では、各スラリー（下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄ）の成分を変更した点を除いて、第１の試験の例１と同様の手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
（１）例１５
第４の試験の例１５では、各スラリー（下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄ）の成分を変更した点を除いて、第１の試験の例１と同様の手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
【0130】
具体的には、例１５の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：３．４ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：８ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：３．４ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５５ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．３ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：３ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．３ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：３ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
【0131】
（２）例１６～例１８
例１６～例１８では、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２を表４に示すように変更したことを除いて、例１５と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
例１６～例１８では、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２を表４に示すように変更したことを除いて、例１５と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
【0132】
２．評価試験
（１）耐久試験
上記第１の試験と同じ手順に従って、各例の排ガス浄化用触媒に対して１２万ｋｍ相当の加速耐久試験を行った。
（１）耐久試験
上記第１の試験と同じ手順に従って、各例の排ガス浄化用触媒に対して１２万ｋｍ相当の加速耐久試験を行った。
【0133】
（２）高速運転評価
本試験では、耐久試験後の排ガス浄化用触媒に対して、高速運転におけるＮＯＸ浄化性能の評価を行った。具体的には、各例の排ガス浄化用触媒を１．５Ｌターボ車両に取り付けて、ＷＬＴＣモードで実際に走行した。そして、Ｅｘｔｒａ－ｕｒｂａｎ区間（平均速度：６２．６ｋｍ／ｈ、最高速度：１２０ｋｍ／ｈ）におけるＮＯＸ排出量（ｍｇ／ｋｍ）を、高速運転中のＮＯＸ排出量とみなして測定を行った。結果を表４及び図９に示す。
本試験では、耐久試験後の排ガス浄化用触媒に対して、高速運転におけるＮＯＸ浄化性能の評価を行った。具体的には、各例の排ガス浄化用触媒を１．５Ｌターボ車両に取り付けて、ＷＬＴＣモードで実際に走行した。そして、Ｅｘｔｒａ－ｕｒｂａｎ区間（平均速度：６２．６ｋｍ／ｈ、最高速度：１２０ｋｍ／ｈ）におけるＮＯＸ排出量（ｍｇ／ｋｍ）を、高速運転中のＮＯＸ排出量とみなして測定を行った。結果を表４及び図９に示す。
【0134】
【表4】
【0135】
表４及び図９に示すように、例１６は、例１８と比べて、高速運転中のＮＯｘ排出量が顕著に低下していた。このことから、上層リア部ＤのＣｅＯ２含有量ＤＣｅＯ２を少なくすると、高速運転中の排ガス浄化性能が向上することが分かった。これは、Ｒｈの周囲に存在するＣｅＯ２を少なくした結果、高温の排ガスによるＲｈとＣｅＯ２との固溶が抑制されたためと推測される。一方、例１５と例１７とを比較すると、例１５のＮＯＸ排出量が顕著に低下していた。このことから、上層リア部Ｄに一定量のＣｅＯ２を存在させることによって、高速運転中の排ガス浄化性能が向上することが分かった。これは、短い周期における排ガスの空燃比の急激な変動に対応できるようになるためと推測される。
【0136】
＜第５の試験＞
本試験では、下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄとは別にＮＯＸ吸蔵層を有する３種類の排ガス浄化用触媒（例１９～例２１）を作製し、排ガス浄化性能を評価した。
本試験では、下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄとは別にＮＯＸ吸蔵層を有する３種類の排ガス浄化用触媒（例１９～例２１）を作製し、排ガス浄化性能を評価した。
【0137】
１．各例の作製
（１）例１９
第５の試験の例１９では、以下の手順で排ガス浄化用触媒を作製した。まず、上述した第１の試験と同様の手順で、下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄの各々のスラリーを準備した。まず、例１９の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：１０ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５５ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．５ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（６０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：４．９ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４８ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
（１）例１９
第５の試験の例１９では、以下の手順で排ガス浄化用触媒を作製した。まず、上述した第１の試験と同様の手順で、下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄの各々のスラリーを準備した。まず、例１９の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：１０ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５５ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．５ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（６０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：４．９ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４８ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
【0138】
次に、例１９の作製では、上記４種類のスラリーとは別に、ＮＯＸ吸蔵層用のスラリーを準備した。このＮＯＸ吸蔵層用のスラリーは、硝酸Ｐｔ（Ｐｔ含有量：２．６ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：１２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（８８ｇ）と、ＮＯＸ吸蔵材（ＢａＯ含有量：３０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
【0139】
次に、上記［排ガス浄化用触媒の製造方法］に記載の手順に従って、下側触媒層とＮＯＸ吸蔵層と上側触媒層の順序で各層が積層された排ガス浄化用触媒（図４参照）を製造した。なお、この例１９の排ガス浄化用触媒では、基材の筒軸方向の全長（１００％）に亘ってＮＯＸ吸蔵層を形成した。
【0140】
（２）例２０
例２０では、下側触媒層よりも下側（隔壁の表面上）にＮＯＸ吸蔵層を形成したことを除いて、例１９と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
例２０では、下側触媒層よりも下側（隔壁の表面上）にＮＯＸ吸蔵層を形成したことを除いて、例１９と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
【0141】
（３）例２１
例２１では、上側触媒層の上側をＮＯＸ吸蔵層で覆ったことを除いて、例１９と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
例２１では、上側触媒層の上側をＮＯＸ吸蔵層で覆ったことを除いて、例１９と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。
【0142】
２．評価試験
（１）排ガス浄化性能評価
本試験では、まず、例１９～例２１に対して、ＣＯとＨＣとＮＯＸの各々の５０％浄化時間（ｓｅｃ）を測定した。具体的には、各例の排ガス浄化用触媒をエンジンの排気系にそれぞれ設置し、触媒温度を２００℃に調節した。その後、排ガス浄化用触媒の上流側と下流側で有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ）の濃度を測定しながら、ストイキ（λ＝１）の排ガスを供給し、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で５００℃まで昇温させた。そして、下流側の有害成分の濃度が上流側の濃度の５０％以下になった時間（５０％浄化温度（℃））を測定した。結果を表５に示す。
（１）排ガス浄化性能評価
本試験では、まず、例１９～例２１に対して、ＣＯとＨＣとＮＯＸの各々の５０％浄化時間（ｓｅｃ）を測定した。具体的には、各例の排ガス浄化用触媒をエンジンの排気系にそれぞれ設置し、触媒温度を２００℃に調節した。その後、排ガス浄化用触媒の上流側と下流側で有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ）の濃度を測定しながら、ストイキ（λ＝１）の排ガスを供給し、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で５００℃まで昇温させた。そして、下流側の有害成分の濃度が上流側の濃度の５０％以下になった時間（５０％浄化温度（℃））を測定した。結果を表５に示す。
【0143】
（２）ＮＯＸ吸蔵量評価
次に、例１９～例２１に対してＮＯＸ吸蔵量の測定試験を行った。本試験では、各例の排ガス浄化用触媒をエンジンの排気系にそれぞれ設置し、触媒温度を１００℃以下に調節した。そして、熱交換器を用いて触媒の入りガス温度を３００℃に調整し、排ガスを流入させた。このときの排ガスの空燃比（λ）は、１．０８に制御した。次に、触媒に流入するガスのＮＯＸ濃度Ｐ１と、触媒から流出するガスのＮＯＸ濃度Ｐ２とを測定した。そして、このＰ１とＰ２との差（Ｐ１－Ｐ２）をＮＯＸ吸蔵量（ｍｇ／Ｌ）として算出した。結果を表５に示す。
次に、例１９～例２１に対してＮＯＸ吸蔵量の測定試験を行った。本試験では、各例の排ガス浄化用触媒をエンジンの排気系にそれぞれ設置し、触媒温度を１００℃以下に調節した。そして、熱交換器を用いて触媒の入りガス温度を３００℃に調整し、排ガスを流入させた。このときの排ガスの空燃比（λ）は、１．０８に制御した。次に、触媒に流入するガスのＮＯＸ濃度Ｐ１と、触媒から流出するガスのＮＯＸ濃度Ｐ２とを測定した。そして、このＰ１とＰ２との差（Ｐ１－Ｐ２）をＮＯＸ吸蔵量（ｍｇ／Ｌ）として算出した。結果を表５に示す。
【表5】
【0144】
表５に示すように、例２１は、例１９や例２０と比べて、有害成分の５０％浄化温度（℃）が高くなっていた。このことから、上側触媒層よりも上側（セル側）にＮＯＸ吸蔵領域を形成すると、排ガス浄化性能が低下し、有害成分の５０％浄化温度が上昇することが分かった。これは、優れた三元性能を有するＲｈを含んだ上側触媒層に排ガスが供給されにくくなったためと推測される。このため、下層フロント部Ａ～上層リア部Ｄを備えた排ガス浄化用触媒においてＮＯＸ吸蔵層を形成する場合には、当該ＮＯＸ吸蔵層を上側触媒層よりも隔壁側に形成すればよいことが分かった、これによって、上側触媒層の三元性能の低下を抑制できる。
【0145】
一方で、表５に示すように、例２０は、他の例と比べてＮＯＸ吸蔵量が低くなっていた。これは、下側触媒層よりも隔壁側（下側）にＮＯＸ吸蔵層を形成した結果、当該ＮＯｘ吸蔵層に排ガスが到達しにくくなったためと推測される。このことから、ＮＯＸ吸蔵層は、例１９のように、上側触媒層と下側触媒層との間に介在させる方がより好適であることが分かった。これによって、三元性能とＮＯＸ吸蔵性能を高いレベルで両立できる。
【0146】
＜第６の試験＞
本試験では、ＮＯＸ吸蔵層を形成せずに、下側触媒層の少なくとも一部をＮＯＸ吸蔵領域とした３種類の排ガス浄化用触媒（例２２～例２４）を作製した。
本試験では、ＮＯＸ吸蔵層を形成せずに、下側触媒層の少なくとも一部をＮＯＸ吸蔵領域とした３種類の排ガス浄化用触媒（例２２～例２４）を作製した。
【0147】
１．各例の作製
（１）例２２
第６の試験の例２２では、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂの両方に、ＮＯＸ吸蔵材とＰｔを添加した。具体的には、例２２の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、硝酸Ｐｔ（Ｐｔ含有量：２．６ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：１０ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、ＮＯＸ吸蔵材（ＢａＯ含有量：３０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、硝酸Ｐｔ（Ｐｔ含有量：２．６ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５５ｇ）と、ＮＯＸ吸蔵材（ＢａＯ含有量：３０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．４６ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（６０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：４．９２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４８ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
（１）例２２
第６の試験の例２２では、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂの両方に、ＮＯＸ吸蔵材とＰｔを添加した。具体的には、例２２の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、硝酸Ｐｔ（Ｐｔ含有量：２．６ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：１０ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、ＮＯＸ吸蔵材（ＢａＯ含有量：３０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、硝酸Ｐｔ（Ｐｔ含有量：２．６ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５５ｇ）と、ＮＯＸ吸蔵材（ＢａＯ含有量：３０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．４６ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（６０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：４．９２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４８ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
【0148】
（２）例２３
例２３では、下層フロント部ＡのみにＮＯＸ吸蔵材とＰｔを添加した。具体的には、例２３の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、硝酸Ｐｔ（Ｐｔ含有量：５．２ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：１０ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、ＮＯＸ吸蔵材（ＢａＯ含有量：６０ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５５ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．４６ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（６０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：４．９２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４８ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
例２３では、下層フロント部ＡのみにＮＯＸ吸蔵材とＰｔを添加した。具体的には、例２３の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、硝酸Ｐｔ（Ｐｔ含有量：５．２ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：１０ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、ＮＯＸ吸蔵材（ＢａＯ含有量：６０ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５５ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．４６ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（６０ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：４．９２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４８ｇ）と、水系溶媒と混合したスラリーである。
【0149】
（３）例２４
例２４では、下層リア部ＢのみにＮＯＸ吸蔵材とＰｔを添加した。具体的には、例２４の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：１０ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、硝酸Ｐｔ（Ｐｔ含有量：５．２ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５５ｇ）と、ＮＯＸ吸蔵材（ＢａＯ含有量：６０ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．４６ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（６０ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：４．９２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４８ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。
例２４では、下層リア部ＢのみにＮＯＸ吸蔵材とＰｔを添加した。具体的には、例２４の下層フロント部Ａ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：１０ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（７５ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。また、下層リア部Ｂ用のスラリーは、硝酸Ｐｄ（Ｐｄ含有量：１．９ｇ）と、硝酸Ｐｔ（Ｐｔ含有量：５．２ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が４０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（５５ｇ）と、ＮＯＸ吸蔵材（ＢａＯ含有量：６０ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。次に、上層フロント部Ｃ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：２．４６ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（６０ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。そして、上層リア部Ｄ用のスラリーは、硝酸Ｒｈ溶液（Ｒｈ含有量：０．１７ｇ）と、ＣｅＯ２含有率が２０％のＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物（ＣｅＯ２含有量：４．９２ｇ）と、Ａｌ２Ｏ３粉末（４８ｇ）と、水系溶媒とを混合したスラリーである。
【0150】
２．評価試験
本試験では、上記第５の試験と同様の手順に従って、例２２～例２４のＮＯＸ吸蔵量を測定した。結果を表６に示す。
本試験では、上記第５の試験と同様の手順に従って、例２２～例２４のＮＯＸ吸蔵量を測定した。結果を表６に示す。
【0151】
【表6】
【0152】
表６に示すように、下層フロント部Ａおよび／または下層リア部ＢにＰｔとＮＯＸ吸蔵材を添加し、これらをＮＯＸ吸蔵領域とした場合でも、十分なＮＯｘ吸蔵性能を発揮できることが分かった。そして、これらのＮＯＸ吸蔵領域は、上側触媒層の上側を被覆していないため、上側触媒層の三元性能を阻害しないと推測される。なお、例２２～例２４を比較すると、例２２が最も優れたＮＯＸ吸蔵性能を発揮していた。このことから、下層触媒層にＮＯＸ吸蔵領域を形成する場合には、下層フロント部Ａと下層リア部Ｂの両方にＮＯＸ吸蔵領域を形成した方が好適であることが分かった。
【0153】
＜第７の試験＞
本試験では、ＮＯＸ吸蔵層の長さが異なる４種類の排ガス浄化用触媒（例２５～例２８）を作製し、排ガス浄化性能を評価した。
本試験では、ＮＯＸ吸蔵層の長さが異なる４種類の排ガス浄化用触媒（例２５～例２８）を作製し、排ガス浄化性能を評価した。
【0154】
１．各例の作製
（１）例２５～２８
例２６～例２８では、上記第５の試験の例１９と同様に、上側触媒層と下側触媒層との間にＮＯＸ吸蔵層を形成した。ここで、表７に示すように、例２６～例２８では、基材の全長Ｌを１００％としたときのＮＯＸ吸蔵層の長さを各例で異ならせた。なお、本試験では、各層の成分を上記例１９と同じ成分にした。
（１）例２５～２８
例２６～例２８では、上記第５の試験の例１９と同様に、上側触媒層と下側触媒層との間にＮＯＸ吸蔵層を形成した。ここで、表７に示すように、例２６～例２８では、基材の全長Ｌを１００％としたときのＮＯＸ吸蔵層の長さを各例で異ならせた。なお、本試験では、各層の成分を上記例１９と同じ成分にした。
【0155】
２．評価試験
本試験では、上記第５の試験と同様の手順に従って、例２５～例２８のＮＯＸ吸蔵量を測定した。結果を表７に示す。
本試験では、上記第５の試験と同様の手順に従って、例２５～例２８のＮＯＸ吸蔵量を測定した。結果を表７に示す。
【0156】
【表7】
【0157】
表７に示すように、ＮＯＸ吸蔵層の長さが長くなるに従って、ＮＯｘ吸蔵性能が向上することが確認された。特に、例２７及び例２８に示すように、基材の全長を１００％としたときのＮＯＸ吸蔵層の長さが７５％以上になると、ＮＯｘ吸蔵性能が急激に向上することが分かった。
【0158】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。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常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を、他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。
【符号の説明】
【0159】
１ 排ガス浄化用触媒
２ 内燃機関
３ エキゾーストマニホールド
４ 排気管
５ 排気系
６ センサ
７ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
８ 第１浄化部材
９ 第２浄化部材
１０ 基材
１２ セル
２０ 触媒層
２２ 下層触媒層
２４ 上層触媒層
３０ ＮＯＸ吸蔵層
３２ ＮＯＸ吸蔵領域
Ａ 下層フロント部
Ｂ 下層リア部
Ｃ 上層フロント部
Ｄ 上層リア部
２ 内燃機関
３ エキゾーストマニホールド
４ 排気管
５ 排気系
６ センサ
７ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
８ 第１浄化部材
９ 第２浄化部材
１０ 基材
１２ セル
２０ 触媒層
２２ 下層触媒層
２４ 上層触媒層
３０ ＮＯＸ吸蔵層
３２ ＮＯＸ吸蔵領域
Ａ 下層フロント部
Ｂ 下層リア部
Ｃ 上層フロント部
Ｄ 上層リア部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】