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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】P2024099879
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】排ガス浄化用触媒
(51)【国際特許分類】
B01J 29/83 20060101AFI20240719BHJP
B01J 29/89 20060101ALI20240719BHJP
B01J 35/57 20240101ALI20240719BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20240719BHJP
F01N 3/10 20060101ALI20240719BHJP
【ＦＩ】
B01J29/83 A ZAB
B01J29/89 A
B01J35/04 301L
B01D53/94 228
F01N3/10 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023003477
(22)【出願日】2023-01-13
(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】川上 祐紀
(72)【発明者】
【氏名】杉岡 大輔
(72)【発明者】
【氏名】千葉 明哉
【テーマコード（参考）】
3G091
4D148
4G169
【Ｆターム（参考）】
3G091AA17
3G091AB01
3G091BA20
3G091GA06
3G091GB01
4D148AA06
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4G169BA13A
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4G169BB06A
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4G169BB10B
4G169BC13B
4G169BC35A
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4G169BC50A
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4G169BC51A
4G169BC51B
4G169BC67A
4G169BC67B
4G169CA09
4G169CA11
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4G169DA06
4G169EA18
4G169EB12Y
4G169FC05
4G169ZA39A
4G169ZA39B
4G169ZA40A
4G169ZA40B
4G169ZF02A
4G169ZF02B
4G169ZF05A
4G169ZF05B
(57)【要約】
【課題】水熱耐久後におけるコールドスタート時のＮＨ３浄化性能が高い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、基材と、前記基材上に設けられた排ガス浄化層と、を備える。前記排ガス浄化層は、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩と、触媒金属と、を含有する。前記Ｓｉを実質的に含有しない分子篩は、骨格の一部がＡｌ以外の金属により置換されたメタロアルミノホスフェートである。
【選択図】図３
【解決手段】ここに開示される排ガス浄化用触媒は、基材と、前記基材上に設けられた排ガス浄化層と、を備える。前記排ガス浄化層は、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩と、触媒金属と、を含有する。前記Ｓｉを実質的に含有しない分子篩は、骨格の一部がＡｌ以外の金属により置換されたメタロアルミノホスフェートである。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、
前記基材上に設けられた排ガス浄化層と、
を備える排ガス浄化用触媒であって、
前記排ガス浄化層は、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩と、触媒金属と、を含有し、
前記Ｓｉを実質的に含有しない分子篩は、骨格の一部がＡｌ以外の金属により置換されたメタロアルミノホスフェートである、
排ガス浄化用触媒。
前記基材上に設けられた排ガス浄化層と、
を備える排ガス浄化用触媒であって、
前記排ガス浄化層は、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩と、触媒金属と、を含有し、
前記Ｓｉを実質的に含有しない分子篩は、骨格の一部がＡｌ以外の金属により置換されたメタロアルミノホスフェートである、
排ガス浄化用触媒。
【請求項2】
前記メタロアルミノホスフェートの骨格を置換する金属が、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｏ、およびＴｉからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項3】
前記メタロアルミノホスフェートの骨格を置換する金属が、Ｃｏである、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項4】
前記排ガス浄化層が、前記Ｓｉを実質的に含有しない分子篩を含有するＮＨ３吸着層と、前記触媒金属を含有する触媒層と、を有する、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項5】
前記ＮＨ３吸着層と前記触媒層とが、積層されており、前記ＮＨ３吸着層が、前記触媒層よりも基材側に位置している、請求項４に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項6】
前記排ガス浄化層が、フロント部と、排ガスの流れ方向において前記フロント部よりも下流側に位置するリア部と、を有し、前記ＮＨ３吸着層が前記フロント部を構成し、前記触媒層が前記リア部を構成している、請求項４に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項7】
ガソリンエンジンの排ガス浄化用である、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車等のガソリンエンジン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。これら有害成分を排ガス中から効率よく反応によって除去するために、従来から排ガス浄化用触媒が利用されている。
【0003】
ガソリンエンジンのコールドスタート時でのＨＣの除去性能を向上させるために、排ガス浄化用触媒において、分子篩等のＨＣ吸着材を使用する技術が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。一方、近年、排ガス規制は益々強化されており、ガソリンエンジン車からのＮＨ３排出量の低減が望まれている。ＮＨ３は、排ガス浄化用触媒によるＮＯｘの過還元によって発生し得る成分である。分子篩は、ＮＨ３吸着材としても機能することが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００４－１１６３３１号公報
【特許文献2】特開２００９－１６７９７３号公報
【特許文献3】特開２０２０－３４００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら本発明者らが鋭意検討した結果、ガソリンエンジン車からのＮＨ３排出量の低減を目的として、従来技術の分子篩をＮＨ３吸着材に用いた場合には、水を含んだ高温の排気ガスに長時間晒された後（以下、これを「水熱耐久後」と称する）の、コールドスタート時でのＮＨ３浄化性能が低いという問題があることを見出した。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水熱耐久後におけるコールドスタート時のＮＨ３浄化性能が高い排ガス浄化用触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らが鋭意検討した結果、排ガス浄化用触媒において吸着材としてゼオライトを用いた場合には、水熱耐久後にゼオライト（アルミノシリケート塩）に含まれるＳｉが移動して、触媒金属である貴金属に悪影響を及ぼし、これによりＮＨ３浄化性能を低下させていることを見出した。さらに、排ガス浄化用触媒において吸着材として、Ｓｉを含有しないアルミノホスフェート分子篩を用いた場合であっても、コールドスタート時のＮＨ３浄化性能が不十分であることを見出した。これに対し、本発明者らがさらに鋭意検討した結果、アルミノホスフェート分子篩の骨格の一部を金属で置換することで、ＮＨ３吸着能が向上し、コールドスタート時でのＮＨ３浄化性能を顕著に高めることができることを見出した。
【0008】
すなわち、ここに開示される排ガス浄化用触媒［１］は、基材と、前記基材上に設けられた排ガス浄化層と、を備える。前記排ガス浄化層は、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩と、触媒金属と、を含有する。前記Ｓｉを実質的に含有しない分子篩は、骨格の一部がＡｌ以外の金属により置換されたメタロアルミノホスフェートである。このような構成によれば、水熱耐久後におけるコールドスタート時のＮＨ３浄化性能が高い排ガス浄化用触媒を提供することができる。
【0009】
ここに開示される排ガス浄化用触媒［２］は、上記排ガス浄化用触媒［１］において、前記メタロアルミノホスフェートの骨格を置換する金属が、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｏ、およびＴｉからなる群より選ばれる少なくとも１種である。このような構成によれば、排ガス浄化用触媒の上記のＮＨ３浄化性能に関し有利である。
【0010】
ここに開示される排ガス浄化用触媒［３］は、上記排ガス浄化用触媒［１］において、前記メタロアルミノホスフェートの骨格を置換する金属が、Ｃｏである。このような構成によれば、排ガス浄化用触媒の上記のＮＨ３浄化性能を特に高くすることができる。
【0011】
ここに開示される排ガス浄化用触媒［４］は、上記排ガス浄化用触媒［１］～［３］のいずれかにおいて、前記排ガス浄化層が、前記Ｓｉを実質的に含有しない分子篩を含有するＮＨ３吸着層と、前記触媒金属を含有する触媒層と、を有する。このような構成によれば、排ガス浄化用触媒の上記のＮＨ３浄化性能に関し有利である。
【0012】
ここに開示される排ガス浄化用触媒体［５］は、上記排ガス浄化用触媒［４］において、前記ＮＨ３吸着層と前記触媒層とが、積層されており、前記ＮＨ３吸着層が、前記触媒層よりも基材側に位置している。このような構成によれば、排ガス浄化用触媒の上記のＮＨ３浄化性能に関し特に有利である。
【0013】
ここに開示される排ガス浄化用触媒体［６］は、上記排ガス浄化用触媒［４］において、前記排ガス浄化層が、フロント部と、排ガスの流れ方向において前記フロント部よりも下流側に位置するリア部と、を有し、前記ＮＨ３吸着層が前記フロント部を構成し、前記触媒層が前記リア部を構成している。このような構成によれば、排ガス浄化用触媒の上記のＮＨ３浄化性能に関し特に有利である。
【0014】
ここに開示される排ガス浄化用触媒体［７］は、上記排ガス浄化用触媒［１］～［６］のいずれかにおいて、排ガス浄化用触媒が、ガソリンエンジンの排ガス浄化用である。このような構成によれば、ガソリンエンジンからのＮＨ３排出量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第１実施形態に係る排ガス浄化システムを示す模式図である。
【図5】第２実施形態における排ガス浄化用触媒を筒軸方向に切断した部分断面図である。
【図6】第３実施形態における排ガス浄化用触媒を筒軸方向に切断した部分断面図である。
【図7】各実施例および各比較例の水熱耐久処理後におけるＮＨ３５０％浄化温度を示すグラフである。
【図8】各実施例および比較例１の水熱耐久処理後におけるＨＣ５０％浄化温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を説明する。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本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。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、重複する説明は省略又は簡略化することがある。各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）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。
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を説明する。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本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。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、重複する説明は省略又は簡略化することがある。各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）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。
【0017】
≪排ガス浄化システム≫
図１は、排ガス浄化システム１の模式図である。排ガス浄化システム１は、内燃機関（エンジン）２と、排ガス浄化装置３と、エンジンコントロールユニット（Engine Control Unit：ＥＣＵ）７と、を備えている。排ガス浄化システム１は、内燃機関２から排出される排ガスに含まれる有害成分、例えば、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ、ＮＨ３等を、排ガス浄化装置３で浄化するように構成されている。なお、図１の矢印は排ガスの流動方向を示している。また、以下の説明では、排ガスの流れに沿って内燃機関２に近い側を上流側、内燃機関２から遠い側を下流側という。
図１は、排ガス浄化システム１の模式図である。排ガス浄化システム１は、内燃機関（エンジン）２と、排ガス浄化装置３と、エンジンコントロールユニット（Engine Control Unit：ＥＣＵ）７と、を備えている。排ガス浄化システム１は、内燃機関２から排出される排ガスに含まれる有害成分、例えば、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ、ＮＨ３等を、排ガス浄化装置３で浄化するように構成されている。なお、図１の矢印は排ガスの流動方向を示している。また、以下の説明では、排ガスの流れに沿って内燃機関２に近い側を上流側、内燃機関２から遠い側を下流側という。
【0018】
内燃機関２は、ここではガソリン車両のガソリンエンジンを主体として構成されている。ただし、内燃機関２は、ガソリン以外のエンジン、例えばディーゼルエンジンやハイブリッド車に搭載されるエンジン等であってもよい。内燃機関２は、燃焼室（図示せず）を備えている。燃焼室は、燃料タンク（図示せず）に接続されている。燃料タンクには、ここではガソリンが貯留されている。ただし、燃料タンクに貯留される燃料は、ディーゼル燃料（軽油）等であってもよい。燃焼室では、燃料タンクから供給された燃料が酸素と混合され、燃焼される。これにより、燃焼エネルギーが力学的エネルギーへと変換される。燃焼室は、排気ポート２ａに連通している。排気ポート２ａは、排ガス浄化装置３に連通している。燃焼された燃料ガスは、排ガスとなって排ガス浄化装置３に排出される。
【0019】
排ガス浄化装置３は、内燃機関２と連通する排気経路４と、圧力センサ８と、第１触媒９と、第２触媒１０と、を備えている。排気経路４は、排ガスが流動する排ガス流路である。排気経路４は、ここではエキゾーストマニホールド５と排気管６とを備えている。エキゾーストマニホールド５の上流側の端部は、内燃機関２の排気ポート２ａに連結されている。エキゾーストマニホールド５の下流側の端部は、排気管６に連結されている。排気管６の途中には、上流側から順に、第１触媒９と第２触媒１０とが配置されている。ただし、第１触媒９と第２触媒１０との配置は任意に可変であってよい。また、第１触媒９と第２触媒１０との個数は特に限定されず、それぞれ複数個が設けられてもよい。また、第２触媒１０の下流側には、さらに第３触媒が配置されていてもよい。
【0020】
第１触媒９については従来と同様でよく、特に限定されない。第１触媒９は、例えば、排ガスに含まれるＰＭを除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）；排ガスに含まれるＨＣやＣＯを浄化するディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）；排ガスに含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒；通常運転時に（リーン条件下で）ＮＯｘを吸蔵し、燃料を多めに噴射した時に（リッチ条件下で）ＨＣ、ＣＯを還元剤としてＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸着還元（ＮＳＲ：NOx Storage-Reduction）触媒；等であってもよい。第１触媒９は、例えば第２触媒１０に流入する排ガスの温度を上昇させる機能を有していてもよい。なお、第１触媒９は必須の構成ではなく、他の実施形態において省略することもできる。
【0021】
第２触媒１０は、排ガス中の有害成分（特にＮＨ３）を浄化する機能を有する。第２触媒１０は、ここでは三元触媒である。第２触媒１０は、ここに開示される排ガス浄化用触媒の一例である。なお、以下では、第２触媒１０を「排ガス浄化用触媒」ということがある。第２触媒（排ガス浄化用触媒）１０の構成については、後に詳述する。
【0022】
ＥＣＵ７は、内燃機関２と排ガス浄化装置３とを制御する。ＥＣＵ７は、内燃機関２と、排ガス浄化装置３の各部位に設置されているセンサ（例えば、圧力センサ８や、温度センサ、酸素センサ等）とに、電気的に接続されている。なお、ＥＣＵ７の構成については従来と同様でよく、特に限定されない。ＥＣＵ７は、例えばプロセッサや集積回路である。ＥＣＵ７は、入力ポート（図示せず）と出力ポート（図示せず）とを備えている。ＥＣＵ７は、例えば、車両の運転状態や、内燃機関２から排出される排ガスの量、温度、圧力等の情報を受信する。ＥＣＵ７は、センサで検知された情報（例えば、圧力センサ８で計測された圧力）を、入力ポートを介して受信する。ＥＣＵ７は、例えば受信した情報に基づいて、出力ポートを介して制御信号を送信する。ＥＣＵ７は、例えば内燃機関２の燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御等の運転を制御する。ＥＣＵ７は、例えば内燃機関２の運転状態や内燃機関２から排出される排ガスの量等に基づいて、排ガス浄化装置３の駆動と停止とを制御する。
【0023】
≪排ガス浄化用触媒≫
図２は、排ガス浄化用触媒１０を模式的に示す斜視図である。なお、図２の矢印は、排ガスの流れを示している。図２では、相対的に内燃機関２に近い排気経路４の上流側が左側に表され、相対的に内燃機関２から遠い排気経路の下流側が右側に表されている。また、図２において、符号Ｘは、排ガス浄化用触媒１０の筒軸方向を表している。排ガス浄化用触媒１０は、筒軸方向Ｘが排ガスの流動方向に沿うように排気経路４に設置されている。筒軸方向Ｘは、排ガスの流動方向である。以下では、筒軸方向Ｘのうち、一の方向Ｘ１を上流側（排ガス流入側、フロント側ともいう。）といい、他の方向Ｘ２を下流側（排ガス流出側、リア側ともいう。）ということがある。ただし、これは説明の便宜上の方向に過ぎず、排ガス浄化用触媒１０の設置形態を何ら限定するものではない。
図２は、排ガス浄化用触媒１０を模式的に示す斜視図である。なお、図２の矢印は、排ガスの流れを示している。図２では、相対的に内燃機関２に近い排気経路４の上流側が左側に表され、相対的に内燃機関２から遠い排気経路の下流側が右側に表されている。また、図２において、符号Ｘは、排ガス浄化用触媒１０の筒軸方向を表している。排ガス浄化用触媒１０は、筒軸方向Ｘが排ガスの流動方向に沿うように排気経路４に設置されている。筒軸方向Ｘは、排ガスの流動方向である。以下では、筒軸方向Ｘのうち、一の方向Ｘ１を上流側（排ガス流入側、フロント側ともいう。）といい、他の方向Ｘ２を下流側（排ガス流出側、リア側ともいう。）ということがある。ただし、これは説明の便宜上の方向に過ぎず、排ガス浄化用触媒１０の設置形態を何ら限定するものではない。
【0024】
図３に例示されるように、排ガス浄化用触媒１０は、ストレートフロー構造の基材１１と、排ガス浄化層４０と、を備えている。排ガス浄化用触媒１０の一の方向Ｘ１の端部は排ガスの流入口１０ａであり、他の方向Ｘ２の端部は排ガスの流出口１０ｂである。排ガス浄化用触媒１０の外形は、ここでは円筒形状である。ただし、排ガス浄化用触媒１０の外形は特に限定されず、例えば、楕円筒形状、多角筒形状、パイプ状、フォーム状、ペレット形状、繊維状等であってもよい。
【0025】
基材１１は、排ガス浄化用触媒１０の骨組みを構成するものである。基材１１としては特に限定されず、従来のこの種の用途に用いられる種々の素材および形態のものが使用可能である。基材１１は、例えば、コージェライト、チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素等のセラミックスで構成されるセラミックス担体であってもよいし、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ系合金、Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ系合金等で構成されるメタル担体であってもよい。図２に示すように、基材１１は、ここではハニカム構造を有している。基材１１は、筒軸方向Ｘに規則的に配列された複数のセル（空洞）１２と、複数のセル１２を仕切る隔壁（リブ）１４と、を備えている。特に限定されるものではないが、基材１１の体積（セル１２の容積を含んだ見掛けの体積）は、概ね０．１～１０Ｌ、例えば０．５～５Ｌであってもよい。また、基材１１の筒軸方向Ｘに沿う平均長さ（全長）Ｌは、概ね１０～５００ｍｍ、例えば５０～３００ｍｍであってもよい。
【0026】
セル１２は、排ガスの流路となる。セル１２は、筒軸方向Ｘに延びている。セル１２は、基材１１を筒軸方向Ｘに貫通する貫通孔である。セル１２の形状、大きさ、数等は、例えば、排ガス浄化用触媒１０を流動する排ガスの流量や成分等を考慮して設計すればよい。セル１２の筒軸方向Ｘに直交する断面の形状は特に限定されない。セル１２の断面形状は、例えば、正方形、平行四辺形、長方形、台形等の四角形や、その他の多角形（例えば、三角形、六角形、八角形）、波形、円形等種々の幾何学形状であってよい。隔壁１４は、セル１２に面し、隣り合うセル１２の間を区切っている。特に限定されるものではないが、隔壁１４の平均厚み（表面に直交する方向の寸法。以下同じ。）は、機械的強度を向上する観点や圧損を低減する観点等から、概ね０．１～１０ｍｉｌ（１ｍｉｌは、約２５．４μｍ）、例えば０．２～５ｍｉｌであってもよい。隔壁１４は、排ガスが通過可能なように多孔質であってもよい。
【0027】
図３は、排ガス浄化用触媒１０を筒軸方向Ｘに沿って切断した断面の一部を模式的に示す部分断面図である。図３に示すように、この基材１１上に、排ガス浄化層４０が設けられており、排ガス浄化層４０は、ＮＨ３吸着層２０と、触媒層３０とを備えている。よって、基材１１上に、ＮＨ３吸着層２０および触媒層３０が積層されている。このように、排ガス浄化層４０は、排ガスの浄化に関与する層から構成される。
【0028】
ＮＨ３吸着層２０は、触媒層３０よりも基材１１側（すなわち、下層側）に配置されている。このような配置によれば、ＮＨ３吸着層２０に吸着されたＮＨ３がＮＨ３吸着層２０から脱離した際に、そのＮＨ３を触媒層３０によって効率的に除去することができる。
【0029】
排ガス浄化層４０は、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩と、触媒金属と、含有する。本実施形態では、排ガス浄化層４０のうち、ＮＨ３吸着層２０がＳｉを実質的に含有しない分子篩を含有し、触媒層３０が触媒金属を含有している。
【0030】
ＮＨ３吸着層２０に含有される、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩は、ＮＨ３吸着材として機能する。よって、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩は、触媒金属が十分に活性化されていない温度においてＮＨ３を吸着し、触媒金属が十分に活性化されている温度において、ＮＨ３を脱離するように機能する。本明細書において、「分子篩がＳｉを実質的に含有しない」とは、分子篩を構成するすべて原子に対するＳｉ原子の割合が、６原子％以下（好ましくは３原子％以下、より好ましくは１原子％以下、さらに好ましくは０原子％）であることをいう。よって、例えば、Ｓｉの移動、不可避的不純物等によって、分子篩にＳｉが含有されることは許容される。なお、分子篩を構成するすべて原子に対するＳｉ原子の割合は、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）により求めることができる。
【0031】
そして、本実施形態では、このＳｉを実質的に含有しない分子篩として、骨格の一部がＡｌ以外の金属により置換されたメタロアルミノホスフェート（以下、「ＭｅＡＰＯ」ともいう）が用いられる。すなわち、アルミノホスフェート（ＡＬＰＯ）分子篩の骨格の一部が、Ａｌ以外の金属によって置換された分子篩が用いられる。骨格の構成元素が金属で置換されているため、担持金属がイオン交換された金属含有（金属担持）分子篩とは異なる。
【0032】
ＭｅＡＰＯ分子篩は、Ｓｉを実質的に含有しないが、ＭｅＡＰＯ分子篩のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比（モル比）は、好ましくは１未満であり、より好ましくは０．５以下であり、さらに好ましくは０．１以下であり、最も好ましくは０である。ここで用いられるＭｅＡＰＯ分子篩は、Ｓｉを実質的に含有しないため、ＳｉＯ２に対するＡｌ２Ｏ３の含有割合を高めたアルミノホスフェート系ゼオライトとは異なる（低シリカゼオライトであっても、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比は通常、１以上である）。なお、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比は、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）により求めることができる。
【0033】
ＭｅＡＰＯ分子篩は、ゼオライトと同じ、類似の、または異なる骨格構造を有し得る。ＭｅＡＰＯ分子篩の骨格構造の例としては、国際ゼオライト学会（ＩＺＡ：International Zeolite Association）が定める骨格型コードとして、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＥＮ、ＡＥＴ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＯ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＴ、ＡＦＹ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＳＴ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＡＴＴ、ＡＴＶ、ＡＶＥ、ＡＶＬ、ＡＷＯ、ＡＷＷ、ＣＨＡ、ＤＦＯ、ＥＲＩ、ＬＥＶ、ＳＢＳ、ＳＢＥ、ＳＢＴ、ＳＯＤ、ＶＦＩ、ＺＯＮなどが挙げられる。骨格構造は、好適には、ＡＦＩである。
【0034】
ＭｅＡＰＯの骨格を置換する金属（以下、「骨格置換金属」ともいう）の種類は、Ａｌ以外である限り特に限定されない。ＭｅＡＰＯ分子篩の製造の容易さの観点から、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｏ、およびＴｉからなる群より選ばれる少なくとも１種であってよい。ＭｅＡＰＯ分子篩中の骨格置換金属の量が多い方が、ＮＨ３の吸着点が多くなり有利である。よって、骨格置換金属としては、ＭｅＡＰＯ分子篩の骨格への導入のし易さの観点（すなわち、ＮＨ３浄化性能の特に高い排ガス浄化用触媒１０を得る観点）から、ＣｏおよびＺｒが好ましく、Ｃｏがより好ましい。一方、ＨＣ浄化性能の特に高い排ガス浄化用触媒１０を得る観点からは、ＣｏおよびＺｎが好ましく、Ｃｏがより好ましい。
【0035】
骨格置換金属によるＭｅＡＰＯの骨格の置換量は、特に限定されない。骨格置換金属（Ｍｅ）／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子数の比が大きい方が、ＮＨ３浄化性能がより高くなる。そこで、Ｍｅ／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子数の比は、例えば、０．０００１以上であり、好ましくは０．００１０以上であり、より好ましくは０．０１０以上であり、さらに好ましくは０．０１５以上であり、さらにいっそう好ましくは０．０２０以上である。一方、Ｍｅ／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子数の比は、技術的限界によって定まり、例えば、０．３０以下、０．１０以下、または０．０３０以下であり得る。
【0036】
ＭｅＡＰＯは、公知方法（例えば、ChemPhysChem, 2018,Vol.19, Issue 4, pp.484-495のMortenらの論文等参照）に従い、合成して入手することができる。
【0037】
本実施形態においては、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩であるＭｅＡＰＯ分子篩をＮＨ３吸着材に用いることにより、排ガス浄化用触媒１０の水熱耐久後のコールドスタート時でのＮＨ３浄化性能を顕著に高めることができる。これは、次の理由による。
【0038】
従来より、排ガスの有害成分（特にＨＣ）の吸着材に用いられる分子篩として、ゼオライトが知られている。ゼオライトは、分子篩として機能する結晶性アルミノケイ酸塩であり、よって、ＳｉおよびＡｌを含有する。本発明者らによる検討により得られた知見では、ゼオライトを含む触媒層に水熱耐久処理を施すと、ゼオライトに含まれるＳｉが移動して、触媒金属に悪影響を及ぼし、これがコールドスタート時の排ガス浄化性能を低下させる。これは、高温還元雰囲気下においてゼオライトに含まれるＳｉＯ２がＳｉＯへ還元され、ＳｉＯｘの形態での界面移動や蒸散が起こるためと考えられる。また、Ｓｉと貴金属との相互作用による被毒によるものと考えられる。
【0039】
そこで、本実施形態では、ＮＨ３吸着材として、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩を用いることで、Ｓｉの移動による問題を解決し、その結果、排ガス浄化用触媒１０の水熱耐久後のコールドスタート時のＮＨ３浄化性能を高くすることができる。
【0040】
一方、排ガスの有害成分の分子篩として、ＡＬＰＯ分子篩が知られている。ＡＬＰＯ分子篩は、Ｓｉを実質的に含有しない分子篩である。しかしながら、本発明者らによる検討により得られた知見では、ＡＬＰＯ分子篩によっても、水熱耐久後のコールドスタート時のＮＨ３浄化性能が不十分である。そこで、本実施形態では、ＡＬＰＯ分子篩の骨格の一部を金属で置換することで、ＮＨ３吸着能を向上させている。その結果、排ガス浄化用触媒１０の水熱耐久後のコールドスタート時でのＮＨ３浄化性能をいっそう高めることができる。
【0041】
加えて、排ガス規制は益々強化されており、ガソリンエンジン車からのＨＣ排出量のさらなる低減が望まれている。ＭｅＡＰＯ分子篩は、ＨＣ吸着材として機能することもできる。このため、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１０によれば、排ガス中のＨＣ浄化を高効率で行うことができ、水熱耐久後においても高いＨＣ浄化性能を有する。
【0042】
本実施形態においては、ＮＨ３吸着層２０は、ＭｅＡＰＯ分子篩以外のＮＨ３吸着材（例、ゼオライト、ＡＬＰＯ等の分子篩）を含有していてもよい。ＮＨ３吸着層２０において、全ＮＨ３吸着材のうち、典型的には５０質量％超え、好ましく８０質量％以上、より好ましくは９０％質量以上、さらに好ましくは１００質量％がＭｅＡＰＯ分子篩である。
【0043】
排ガス浄化用触媒１０におけるＭｅＡＰＯ分子篩の量は、特に限定されず、基材１１のセル１２の大きさや排ガス浄化用触媒１０に流通する排ガスの流量等を考慮して適宜設計することができる。基材１１の体積１Ｌ当たりのＭｅＡＰＯ分子篩の量として、例えば、１ｇ／Ｌ以上、５ｇ／Ｌ以上、１０ｇ／Ｌ以上、１５ｇ／Ｌ以上、または２０ｇ／Ｌ以上であってよく、例えば、２００ｇ／Ｌ以下、１５０ｇ／Ｌ以下、１００ｇ／Ｌ以下、８０ｇ／Ｌ以下、６０ｇ／Ｌ以下、５０ｇ／Ｌ以下、または４０ｇ／Ｌ以下であってよい。
【0044】
なお、本明細書において「基材の体積１Ｌ当たり」とは、基材の純体積にセル通路の容積も含めた全体の嵩容積１Ｌ当たりをいう。以下の説明において（ｇ／Ｌ）と記載しているものについては、基材の体積１Ｌに含まれる量を示すものである。
【0045】
ＮＨ３吸着層２０は、任意成分として、ＮＨ３吸着材以外の成分を含み得る。ＮＨ３吸着層２０の任意成分の例としては、アルミナゾル、シリカゾル等のバインダ、各種添加剤などが挙げられる。
【0046】
ＮＨ３吸着層２０は、その他の任意成分として、酸素吸放出能を有する酸素吸放出材（いわゆる、ＯＳＣ材）、酸素吸放出能を有しない非酸素吸放出材（いわゆる、非ＯＳＣ材）を含有していてもよい。ＯＳＣ材、および非ＯＳＣ材の例は、後述の触媒層３０に含まれるＯＳＣ材、および非ＯＳＣ材と同様である。
【0047】
ＮＨ３吸着層２０におけるＯＳＣ材および非ＯＳＣ材の含有量は、特に限定されない。ＮＨ３吸着層２０におけるＮＨ３吸着材の量が多いほど、ＮＨ３を吸着できる。このため、ＮＨ３吸着層２０におけるＯＳＣ材および非ＯＳＣ材の含有量はそれぞれ、好ましくは４０質量％以下であり、より好ましくは２０質量％以下である。
【0048】
一方、排ガス浄化用触媒１０は、触媒層３０を有するため、ＮＨ３吸着層２０は、通常、触媒金属を含有しない。
【0049】
好ましい形態の一つにおいては、ＮＨ３吸着層２０は、ＭｅＡＰＯ分子篩、およびバインダ成分のみによって構成される。
【0050】
ＮＨ３吸着層２０の一部が、ＮＨ３吸着層２０の他の部分と異なる組成を有していてもよい。例えば、ＮＨ３吸着層２０の筒軸方向Ｘの上流側Ｘ１部分（フロント部）と下流側Ｘ２部分（リア部）とが、異なる組成を有していてもよい。具体的に例えば、ＮＨ３吸着層２０の筒軸方向Ｘの上流側Ｘ１部分（フロント部）と下流側Ｘ２部分（リア部）とが、異なる骨格構造のＭｅＡＰＯ分子篩を含有していてもよく、異なる金属で骨格置換されたＭｅＡＰＯ分子篩を含有していてもよい。
【0051】
ＮＨ３吸着層２０のコート量（すなわち、成形量）は、特に限定されない。当該コート量は、筒軸方向Ｘに沿ってＮＨ３吸着層２０が形成されている基材の部分の体積１Ｌあたり、例えば３～２００ｇ／Ｌであり、１０～１００ｇ／Ｌであってもよい。上記範囲を満たすことにより、有害成分の浄化性能の向上と圧損の低減とを高いレベルで両立することができる。また、耐久性や耐剥離性を向上することができる。
【0052】
ＮＨ３吸着層２０の厚みは特に限定されず、耐久性や耐剥離性等を考慮して適宜設計すればよい。ＮＨ３吸着層２０の厚みは、例えば１～１００μｍであり、５～１００μｍであってよい。
【0053】
ＮＨ３吸着層２０の筒軸方向Ｘのコート幅（平均長さ）は、特に限定されない。当該コート幅は、大きい方がＮＨ３浄化性能に優れるため、当該コート幅は、基材１１の全長Ｌの例えば２０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上であり、基材１１の全長Ｌと同じ長さであってもよい。
【0054】
触媒層３０は、排ガス中の有害成分を浄化する反応場である。触媒層３０は、多数の細孔（空隙）を有する多孔質体である。排ガス浄化用触媒１０に流入した排ガスは、排ガス浄化用触媒１０の流路内（セル１２）を流動している間に触媒層３０と接触する。これによって、排ガス中の有害成分が浄化される。例えば、排ガスに含まれるＨＣやＣＯは、触媒層３０によって酸化され、水や二酸化炭素等に変換（浄化）される。例えば、排ガスに含まれるＮＯｘは、触媒層３０によって還元され、窒素に変換（浄化）される。そして、排ガスに含まれるＮＨ３は、触媒層３０によって酸化され、窒素と水に変換（浄化）される。
【0055】
触媒層３０は、必須成分として少なくとも触媒金属を含む。触媒金属としては、有害成分の浄化にあたり酸化触媒や還元触媒として機能し得る種々の金属種を使用可能である。触媒金属の典型例としては、白金族、すなわち、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）が挙げられる。また、白金族にかえて、あるいは白金族に加えて、他の金属種を使用してもよい。例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの金属種を使用してもよい。また、これらの金属のうちの２種以上を合金化したものを用いてもよい。触媒金属としては、酸化活性が高い酸化触媒（例えばＰｄおよびＰｔのうちの少なくとも一方）、および還元活性が高い還元触媒（例えばＲｈ）が好適であり、特にこれらを２種以上組み合わせることが好ましい。酸化触媒および還元触媒は、同じ（単一の）触媒層に存在していてもよいし、別個の触媒層に存在していてもよい。
【0056】
触媒金属は、排ガスとの接触面積を高める観点から、十分に小さい粒径の微粒子として使用されることが好ましい。触媒金属の平均粒子径（具体的には、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察により求められる、５０個以上の触媒金属の粒径の平均値）は、概ね１～１５ｎｍ、例えば１０ｎｍ以下、さらには５ｎｍ以下であるとよい。
【0057】
排ガス浄化用触媒１０における触媒金属の量は、特に限定されず、触媒金属の種類等に応じて適宜決定することができる。基材１１の体積１Ｌ当たりの触媒金属の量として、特に高い排ガス浄化性能の観点からは、例えば、０．０１ｇ／Ｌ以上、０．０３ｇ／Ｌ以上、０．０５ｇ／Ｌ以上、０．０８ｇ／Ｌ以上、または０．１０ｇ／Ｌ以上であってよい。排ガス浄化性能とコストとのバランスの観点からは、例えば、１５．００ｇ／Ｌ以下、１０.００ｇ／Ｌ以下、５．００ｇ／Ｌ以下、３．００ｇ／Ｌ以下、１．５０ｇ／Ｌ以下、１．００ｇ／Ｌ以下、０．８０ｇ／Ｌ以下、または０．５０ｇ／Ｌ以下であってよい。
【0058】
触媒金属は、通常、担体に支持されている。よって、触媒層３０は、触媒金属を担持する担体をさらに含有していてもよい。
【0059】
触媒金属を担持する担体としては、排ガス浄化用触媒の触媒金属の担体として用いられる公知の材料を使用することができる。担体は、典型的には、無機多孔質体である。担体としては、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、アルミナ）、酸化チタン（ＴｉＯ２、チタニア）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２、ジルコニア）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２、シリカ）等の酸素貯蔵能を有しない材料（非ＯＳＣ材）；セリア（ＣｅＯ２）、セリアを含む複合酸化物等の酸素貯蔵能を有する材料（ＯＳＣ材）；などが挙げられる。担体は、非ＯＳＣ材およびＯＳＣ材のいずれかであってよく、両方であってよい。
【0060】
非ＯＳＣ材として用いられる酸化物には、耐熱性等を向上させるために、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３等の希土類元素の酸化物が、少量（例えば、１質量％以上１０質量％以下）添加されていてもよい。耐熱性および耐久性に特に優れることから、非ＯＳＣ材は、Ａｌ２Ｏ３が好ましく、Ｌａ２Ｏ３が複合化されたＡｌ２Ｏ３（Ｌａ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３複合酸化物；ＬＡ複合酸化物）であることがより好ましい。
【0061】
ＯＳＣ材に関し、セリアを含む複合酸化物としては、セリアとジルコニアとを含む複合酸化物（セリア－ジルコニア複合酸化物（いわゆる、ＣＺ複合酸化物またはＺＣ複合酸化物））などが挙げられる。ＯＳＣ材に酸化ジルコニウムが含有されている場合には、酸化セリウムの熱劣化を抑制できることから、ＯＳＣ材としては、セリア－ジルコニア複合酸化物が好ましい。
【0062】
ＯＳＣ材は、特性（特に耐熱性と酸素吸放出特性等）の向上を目的として、希土類元素の酸化物を含んでいても良い。希土類元素の例としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどが挙げられる。希土類元素の酸化物としては、好適にはＰｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、およびＹ２Ｏ３である。
【0063】
ＯＳＣ材が酸化セリウムを含む複合酸化物である場合、その酸素吸蔵能を十分に発揮させる観点から、当該複合酸化物における酸化セリウムの含有率は、好ましくは１５質量％以上であり、より好ましくは２０質量％以上である。一方、酸化セリウムの含有率が高過ぎると、ＯＳＣ材の塩基性が高くなり過ぎるおそれがある。そのため、酸化セリウムの含有率は、好ましくは４０質量％以下であり、より好ましくは３０質量％以下である。
【0064】
一例として、触媒層３０は、ＯＳＣ材、および非ＯＳＣ材を含み、触媒金属は、ＯＳＣ材、および非ＯＳＣ材の両方に担持される。
【0065】
触媒層３０は、触媒金属を担持しない形態で、上記のＯＳＣ材および／または上記の非ＯＳＣ材をさらに含有していてもよい。担体として使用されるＯＳＣ材および非ＯＳＣ材、ならびに非担体として使用されるＯＳＣ材および非ＯＳＣ材は、Ｓｉを含有しないことが好ましい。
【0066】
排ガス浄化用触媒１０におけるＯＳＣ材および非ＯＳＣ材の量は、特に限定されず、基材１１のセル１２の大きさや排ガス浄化用触媒１０に流通する排ガスの流量等を考慮して適宜設計することができる。基材１１の体積１Ｌ当たりのＯＳＣ材および非ＯＳＣ材の合計量（担体および非担体の両方を含めたＯＳＣ材および非ＯＳＣ材の合計量）として、例えば、５０ｇ／Ｌ以上、７０ｇ／Ｌ以上、８０ｇ／Ｌ以上、９０ｇ／Ｌ以上、または１００ｇ／Ｌ以上であってよく、例えば、３００ｇ／Ｌ以下、２５０ｇ／Ｌ以下、２００ｇ／Ｌ以下、１８０ｇ／Ｌ以下、または１６０ｇ／Ｌ以下であってよい。
【0067】
触媒層３０は、触媒金属の担体として、または、触媒金属を担持しない形態で、ＯＳＣ材を含むことが好ましい。このとき、例えば車両の走行条件などによって排ガスの空燃比が変動したときにも、安定して優れた浄化性能を発揮することができる。
【0068】
触媒層３０は、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類元素を含んでいてもよい。アルカリ土類元素によって、触媒金属（特に酸化触媒）の被毒を抑制することができる。また、アルカリ土類元素によって、触媒金属の分散性が高められ、触媒金属の粒成長に伴うシンタリングを抑制することができる。また、触媒層３０が、ＯＳＣ材と共にアルカリ土類元素を含む場合には、理論空燃比よりも燃料が薄いリーン雰囲気（酸素過剰雰囲気）において、ＯＳＣ材への酸素吸収量をさらに向上させることができる。アルカリ土類元素は、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酢酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩、ハロゲン化物等の形態で含有され得る。
【0069】
また、触媒層３０は、ＮＯｘ吸蔵能を有するＮＯｘ吸着材や、安定化剤等を含んでいてもよい。安定化剤としては、例えば、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジウム（Ｎｄ）等の希土類元素が挙げられる。なお、希土類元素は、酸化物の形態で触媒層３０に存在しうる。
【0070】
触媒層３０のその他の任意成分としては、アルミナゾル、シリカゾル等のバインダ、各種添加剤などが挙げられる。バインダは、Ｓｉを含有しないものが好ましく、よってアルミナゾルが好ましい。
【0071】
触媒層３０は、ＮＨ３吸着材を含んでいてもよいが、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１０は、ＮＨ３吸着層２０を有しているため、触媒層３０が、ＮＨ３吸着材を含んでいないことが好ましい。
【0072】
特に限定されるものではないが、触媒層３０のコート量（成形量）は、排ガス浄化用触媒１０の体積（基材１１の体積）１Ｌあたり、概ね３０ｇ／Ｌ以上、典型的には５０ｇ／Ｌ以上、好ましくは７０ｇ／Ｌ以上、例えば１００ｇ／Ｌ以上であってよく、概ね５００ｇ／Ｌ以下、典型的には４００ｇ／Ｌ以下、例えば、３００ｇ／Ｌ以下であってもよい。上記範囲を満たすことにより、浄化性能の向上と圧損の低減とを高いレベルで兼ね備えることができる。なお、本明細書において「コート量」とは、排ガス浄化用触媒１０の単位体積あたりに含まれる固形分の質量をいう。
【0073】
触媒層３０の長さや厚みは、例えば、基材１１のセル１２の大きさや排ガス浄化用触媒１０に流通する排ガスの流量等を考慮して適宜設計することができる。触媒層３０は、基材１１の隔壁１４に連続的に設けられていてもよく、断続的に設けられていてもよい。触媒層３０は、例えば、排ガスの流入口１０ａから筒軸方向Ｘに沿って設けられていてもよいし、排ガスの流出口１０ｂから筒軸方向Ｘに沿って設けられていてもよい。
【0074】
特に限定されるものではないが、触媒層３０の筒軸方向Ｘの全体のコート幅（平均長さ）は、基材１１の全長Ｌの概ね２０％以上、好ましくは５０％以上、典型的には８０％以上、例えば９０％以上であるとよく、基材１１の全長Ｌと同じ長さであってもよい。特に限定されるものではないが、触媒層３０のコート厚み（平均厚み）は、概ね１～３００μｍ、典型的には５～２００μｍ、例えば１０～１００μｍである。これにより、浄化性能の向上と圧損の低減とを高いレベルで兼ね備えることができる。
【0075】
触媒層３０の一部が、触媒層３０の他の部分と異なる組成を有していてもよい。例えば、触媒層３０の筒軸方向Ｘの上流側Ｘ１部分（フロント部）と下流側Ｘ２部分（リア部）とが、異なる組成を有していてもよい。具体的に例えば、触媒層３０の筒軸方向Ｘの上流側Ｘ１部分（フロント部）と下流側Ｘ２部分（リア部）とが、異なる触媒金属を含有していてもよい。
【0076】
図３に例示される排ガス浄化用触媒１０は、排ガス浄化層４０のみを有している。しかしながら、排ガス浄化用触媒１０は、これら以外の層をさらに有していてもよい。例えば、排ガス浄化用触媒１０は、基材１１と排ガス浄化層４０との間に別の層（下地層とも呼ばれ得る）を有していてもよいし、排ガス浄化層４０の上に別の層を有していてもよい。また、排ガス浄化層４０は、ＮＨ３吸着層２０と触媒層３０以外の排ガスの浄化に関与する層をさらに有していてもよい。
【0077】
図３に例示される排ガス浄化用触媒１０の触媒層３０は、単層構造を有している。しかしながら、触媒層３０は、各層が触媒金属を含有する複層構造を有していてもよい。以下、触媒層３０が複層構造である場合の排ガス浄化用触媒の例について説明する。
【0078】
≪排ガス浄化用触媒１０の変形例≫
図４は、排ガス浄化用触媒１０の変形例である排ガス浄化用触媒１０’を筒軸方向Ｘに沿って切断した断面の一部を模式的に示す部分断面図である。排ガス浄化用触媒１０’は、基材１１と、基材１１に設けられた排ガス浄化層４０’とを備えている。排ガス浄化層４０’は、ＮＨ３吸着層２０と、複層構造の触媒層３０’と、を備えている。ＮＨ３吸着層２０が、触媒層３０’よりも基材１１側になるように、ＮＨ３吸着層２０と触媒層３０’とが積層されている。触媒層３０’が複層構造であることにより、排ガス浄化性能をさらに高めることができる。
図４は、排ガス浄化用触媒１０の変形例である排ガス浄化用触媒１０’を筒軸方向Ｘに沿って切断した断面の一部を模式的に示す部分断面図である。排ガス浄化用触媒１０’は、基材１１と、基材１１に設けられた排ガス浄化層４０’とを備えている。排ガス浄化層４０’は、ＮＨ３吸着層２０と、複層構造の触媒層３０’と、を備えている。ＮＨ３吸着層２０が、触媒層３０’よりも基材１１側になるように、ＮＨ３吸着層２０と触媒層３０’とが積層されている。触媒層３０’が複層構造であることにより、排ガス浄化性能をさらに高めることができる。
【0079】
基材１１およびＮＨ３吸着層２０については上記と同様である。触媒層３０’は、図３に示す例とは異なり、複層構造を有している。具体的には、触媒層３０’は、第１部分触媒層（下層）３１と第２部分触媒層（上層）３２とが、厚み方向に積層された積層構造を有している。したがって、下層３１が、基材１１側に配置されている。図示例では、ＮＨ３吸着層２０の表面に接するように下層３１が設けられ、下層３１の上面に接するように上層３２が設けられている。図示例では、触媒層３０’は、２層構造を有しているが、触媒層３０’は、３層以上の積層構造を有していてもよい。例えば、触媒層３０’は、下層３１と上層３２との間に中間層を有していてもよいし、触媒層３０’は、上層３２の上にさらに別の層を有していてもよい。
【0080】
下層３１および上層３２はそれぞれ、触媒金属を含有している。ここで、下層３１と上層３２は、同じ触媒金属を含んでいてよいし、異なる触媒金属を含んでいてもよく、異なる触媒金属を含有することが好ましい。
【0081】
具体的に、例えば、下層３１は、触媒金属として、酸化触媒（例えばＰｄおよびＰｔのうちの少なくとも一方）を含み、上層３２は、触媒金属として還元触媒（例えばＲｈ）を含む。この場合、排ガス浄化用触媒１０’は、排ガス浄化性能に特に優れる。より高い排ガス浄化性能の観点から、下層３１の触媒金属がＰｔであり、上層３２の触媒金属がＲｈであることが有利である。この場合、パラフィンの浄化に特に有利である。あるいは、より高い排ガス浄化性能の観点から、下層３１の触媒金属がＰｄであり、上層３２の触媒金属がＲｈであることが有利である。この場合、オレフィンの浄化に特に有利である。
【0082】
なお、下層３１が、Ｐｔを含む場合、下層３１に含まれる触媒金属のうちの好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上、最も好ましくは１００質量％が、Ｐｔである。下層３１が、Ｐｄを含む場合、下層３１に含まれる触媒金属のうちの好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上、最も好ましくは１００質量％が、Ｐｄである。上層３２が、Ｒｈを含む場合、上層３２に含まれる触媒金属のうちの好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上、最も好ましくは１００質量％が、Ｒｈである。
【0083】
下層３１および上層３２は、上記した触媒層３０と同様の任意成分を含有していてもよい。
【0084】
≪排ガス浄化用触媒１０の製造方法≫
排ガス浄化用触媒１０は、例えば以下のような方法で製造することができる。まず、基材１１と、ＮＨ３吸着層２０を形成するためのＮＨ３吸着層形成用スラリーと、触媒層３０を形成するための触媒層形成用スラリーを用意する。
排ガス浄化用触媒１０は、例えば以下のような方法で製造することができる。まず、基材１１と、ＮＨ３吸着層２０を形成するためのＮＨ３吸着層形成用スラリーと、触媒層３０を形成するための触媒層形成用スラリーを用意する。
【0085】
ＮＨ３吸着層形成用スラリーは、例えば、ＭｅＡＰＯ分子篩と、その他の任意成分（例えば、非ＯＳＣ材、ＯＳＣ材、バインダ、各種添加剤等）とを、分散媒中で混合することにより、調製することができる。触媒層形成用スラリーは、例えば、触媒金属源（例えば、触媒金属をイオンとして含む溶液）と、その他の任意成分（例えば、非ＯＳＣ材、ＯＳＣ材、バインダ、各種添加剤等）とを、分散媒中で混合することにより、調製することができる。分散媒としては、例えば、水、水と水溶性有機溶媒の混合物等を使用し得る。これらのスラリーの性状（例えば、粘度、固形分率等）は、使用する基材１１のサイズや、セル１２（隔壁１４）の形態、ＮＨ３吸着層２０および触媒層３０への要求特性等によって適宜決定することができる。
【0086】
次に、ＮＨ３吸着層形成用スラリーを用いて、基材１１にＮＨ３吸着層２０を形成する。ＮＨ３吸着層２０の形成は、従来公知の方法（例えば、含浸法、ウォッシュコート法等）により行うことができる。具体的に例えば、ＮＨ３吸着層形成用スラリーを基材１１の端部からセル１２に流入させ、筒軸方向Ｘに沿って所定の長さまで供給する。スラリーは、流入口１０ａと流出口１０ｂのいずれから流入させてもよい。このとき、余分なスラリーは反対側の端部から吸引してもよい。また、反対側の端部から送風を行う等して、余分なスラリーをセル１２から排出させてもよい。
【0087】
次に、スラリーを供給した基材１１を所定の温度および時間で焼成する。焼成の方法は従来と同様であってよい。また、焼成の前に乾燥を行って、分散媒を除去してもよい。これにより、基材１１上にＮＨ３吸着層２０を形成することができる。
【0088】
続いて、触媒層形成用スラリーを用いて、触媒層３０を形成する。触媒層３０の形成は、従来公知の方法（例えば、含浸法、ウォッシュコート法等）により行うことができる。例えば、上記と同様にして、触媒層形成用スラリーを基材１１の端部からセル１２に流入させ、筒軸方向Ｘに沿って所定の長さまで供給し、基材１１に形成されたＮＨ３吸着層２０上に、触媒層形成用スラリーを塗工する。
【0089】
次に、これを、所定の温度および時間で焼成する。焼成の方法は従来と同様であってよい。また、焼成の前に乾燥を行って、分散媒を除去してもよい。これにより、基材１１に形成されたＮＨ３吸着層２０上に触媒層３０を形成することができる。以上のようにして、排ガス浄化用触媒１０を得ることができる。
【0090】
〔第２実施形態〕
第２実施形態は、第１実施形態とは、排ガス浄化用触媒の排ガス浄化層の構造が異なっている。よって、この点について主に説明し、第１実施形態と同じ点については、基本的に説明を省略する。
第２実施形態は、第１実施形態とは、排ガス浄化用触媒の排ガス浄化層の構造が異なっている。よって、この点について主に説明し、第１実施形態と同じ点については、基本的に説明を省略する。
【0091】
図５は、第２実施形態における排ガス浄化用触媒１１０を筒軸方向に切断した部分断面図である。図５に示すように、第２実施形態に係る排ガス浄化用触媒１１０は、基材１１と、排ガス浄化層１４０と、を備えている。基材１１には、第１実施形態と同じ基材が用いられている。排ガス浄化層１４０は、ＭｅＡＰＯ分子篩と触媒金属とを含有する。第２実施形態では、排ガス浄化層１４０が、筒軸方向Ｘの上流側Ｘ１部分（フロント部）１４０Ａと下流側Ｘ２部分（リア部）１４０Ｂとを有している。フロント部１４０Ａは、ＭｅＡＰＯ分子篩を含有するＮＨ３吸着層として構成され、リア部１４０Ｂは、触媒金属を含有する触媒層として構成されている。
【0092】
フロント部１４０Ａを構成するＮＨ３吸着層の組成は、第１実施形態に係る排ガス浄化用触媒１０のＮＨ３吸着層２０と同じであってよい。リア部１４０Ｂを構成する触媒層の組成は、第１実施形態に係る排ガス浄化用触媒１０の触媒層３０と同じであってよい。
【0093】
排ガス浄化用触媒１１０における触媒金属、ＭｅＡＰＯ分子篩、ＯＳＣ材、非ＯＳＣ材の量はそれぞれ、特に限定されず、第１実施形態に係る排ガス浄化用触媒１０における量と同じであってよい。
【0094】
フロント部１４０Ａおよびリア部１４０Ｂの筒軸方向Ｘのコート幅（平均長さ）の比は、特に限定されないが、例えば、５：９５～９０：１０であり、好ましくは１０：９０～８０：２０であり、より好ましくは２０：８０～７０：３０である。
【0095】
フロント部１４０Ａおよびリア部１４０Ｂはそれぞれ、単層構造を有しているが、複層構造であってもよい。例えば、リア部１４０Ｂは、表層部側の上層と、基材側の下層とを含む複層構造を有し、上層と下層が、異なる種類の触媒金属を含有していてもよい。
【0096】
具体的に例えば、リア部１４０Ｂは、表層部側の上層と、基材側の下層とを含む複層構造を有し、上層が触媒金属として還元触媒（例えばＲｈ）とを含有し、下層が触媒金属として酸化触媒（例えばＰｄおよびＰｔのうちの少なくとも一方）を含有する。このとき、排ガス浄化用触媒１１０は、排ガス浄化性能に特に優れる。
【0097】
なお、排ガス浄化層１４０において、フロント部１４０Ａを触媒層として構成し、リア部１４０ＢをＮＨ３吸着層として構成することも可能である。しかしながら、上述のように、フロント部１４０ＡをＮＨ３吸着層として構成し、リア部１４０Ｂを触媒層として構成する場合には、フロント部１４０Ａで吸着したＮＨ３を、フロント部１４０Ａから脱離した際にリア部１４０Ｂで浄化できるため、ＮＨ３の浄化効率において特に有利である。
【0098】
図示例では、フロント部１４０Ａとリア部１４０Ｂが、接しているが、離れていてもよい。また、製法上の理由等により、フロント部１４０ＡのＸ２側端部と、リア部１４０ＢのＸ１側端部とが、一部重なっていてもよい。
【0099】
特に限定されるものではないが、排ガス浄化層１４０のコート量（成形量）は、排ガス浄化用触媒１１０の体積（基材１１の体積）１Ｌあたり、概ね３０ｇ／Ｌ以上、典型的には５０ｇ／Ｌ以上、好ましくは７０ｇ／Ｌ以上、例えば１００ｇ／Ｌ以上であってよく、概ね５００ｇ／Ｌ以下、典型的には４００ｇ／Ｌ以下、例えば、３００ｇ／Ｌ以下であってもよい。上記範囲を満たすことにより、浄化性能の向上と圧損の低減とを高いレベルで兼ね備えることができる。なお、本明細書において「コート量」とは、排ガス浄化用触媒１０の単位体積あたりに含まれる固形分の質量をいう。
【0100】
特に限定されるものではないが、排ガス浄化層１４０の筒軸方向Ｘの全体のコート幅（平均長さ）は、基材１１の全長Ｌの概ね２０％以上、好ましくは５０％以上、典型的には８０％以上、例えば９０％以上であるとよく、基材１１の全長Ｌと同じ長さであってもよい。特に限定されるものではないが、排ガス浄化層１４０のコート厚み（平均厚み）は、概ね１～３００μｍ、典型的には５～２００μｍ、例えば１０～１００μｍである。これにより、浄化性能の向上と圧損の低減とを高いレベルで兼ね備えることができる。
【0101】
第２実施形態の排ガス浄化用触媒１１０は、例えば以下のような方法で製造することができる。まず、第１実施形態と同様に、基材１１と、ＮＨ３吸着層形成用スラリーと、触媒層形成用スラリーを用意する。
【0102】
基材１１の排ガスの流入側端部から、ＮＨ３吸着層形成用スラリーを所定の位置まで流し込み、乾燥する。基材１１の排ガスの流出側端部から、触媒層形成用スラリーを所定の位置まで流し込み、乾燥する。その後焼成を行い、基材１１上に、ＮＨ３吸着層から構成されるフロント部と、触媒層から構成されるリア部とを備える排ガス浄化層１４０を形成する。これにより、排ガス浄化用触媒１１０を得ることができる。
【0103】
〔第３実施形態〕
第３実施形態は、第１実施形態とは、排ガス浄化用触媒の排ガス浄化層の構造が異なっている。よって、この点について主に説明し、第１実施形態と同じ点については、基本的に説明を省略する。
第３実施形態は、第１実施形態とは、排ガス浄化用触媒の排ガス浄化層の構造が異なっている。よって、この点について主に説明し、第１実施形態と同じ点については、基本的に説明を省略する。
【0104】
図６は、第３実施形態における排ガス浄化用触媒２１０を筒軸方向に切断した部分断面図である。図６に示すように、第３実施形態に係る排ガス浄化用触媒２１０は、基材１１と、排ガス浄化層２４０と、を備えている。基材１１には、第１実施形態と同じ基材が用いられている。排ガス浄化層２４０は、ＭｅＡＰＯ分子篩と触媒金属とを含有する。第３実施形態では、一つの層内に、ＭｅＡＰＯ分子篩と触媒金属とが混合されて含有されている。
【0105】
排ガス浄化層２４０において、触媒金属は、ＭｅＡＰＯ分子篩に担持されていてもよいし、担体に支持されていてもよい。よって、排ガス浄化層２４０は、触媒金属を担持する担体をさらに含有していてもよい。触媒金属は、ＭｅＡＰＯ分子篩および担体のいずれかに担持されていてもよく、その両方に担持されていてもよい。担体の例としては、上述のＯＳＣ材、および上述の非ＯＳＣ材が挙げられる。
【0106】
一例として、排ガス浄化層２４０は、触媒金属、ＭｅＡＰＯ分子篩、ＯＳＣ材、および非ＯＳＣ材を含み、触媒金属は、ＭｅＡＰＯ分子篩、ＯＳＣ材、および非ＯＳＣ材のすべてに担持される。別の例として、排ガス浄化層２４０は、触媒金属、ＭｅＡＰＯ分子篩、ＯＳＣ材、および非ＯＳＣ材を含み、触媒金属は、非ＯＳＣ材に担持される。さらに別の例として、排ガス浄化層２４０は、触媒金属、ＭｅＡＰＯ分子篩、ＯＳＣ材、および非ＯＳＣ材を含み、触媒金属は、ＯＳＣ材および非ＯＳＣ材に担持される。
【0107】
排ガス浄化層２４０は、任意成分として、アルカリ土類元素、ＮＯｘ吸着材、安定化剤、バインダ、各種添加剤、ＭｅＡＰＯ分子篩以外のＮＨ３吸着材等を含有していてもよい。バインダは、Ｓｉを含有しないものが好ましく、よってアルミナゾルが好ましい。
【0108】
排ガス浄化用触媒２１０における触媒金属、ＭｅＡＰＯ分子篩、ＯＳＣ材、非ＯＳＣ材の量はそれぞれ、特に限定されず、第１実施形態に係る排ガス浄化用触媒１０における量と同じであってよい。
【0109】
特に限定されるものではないが、排ガス浄化層２４０のコート量（成形量）は、排ガス浄化用触媒１０の体積（基材１１の体積）１Ｌあたり、概ね３０ｇ／Ｌ以上、典型的には５０ｇ／Ｌ以上、好ましくは７０ｇ／Ｌ以上、例えば１００ｇ／Ｌ以上であってよく、概ね５００ｇ／Ｌ以下、典型的には４００ｇ／Ｌ以下、例えば、３００ｇ／Ｌ以下であってもよい。上記範囲を満たすことにより、浄化性能の向上と圧損の低減とを高いレベルで兼ね備えることができる。なお、本明細書において「コート量」とは、排ガス浄化用触媒１０の単位体積あたりに含まれる固形分の質量をいう。
【0110】
特に限定されるものではないが、排ガス浄化層２４０の筒軸方向Ｘの全体のコート幅（平均長さ）は、基材１１の全長Ｌの概ね２０％以上、好ましくは５０％以上、典型的には８０％以上、例えば９０％以上であるとよく、基材１１の全長Ｌと同じ長さであってもよい。特に限定されるものではないが、排ガス浄化層２４０のコート厚み（平均厚み）は、概ね１～３００μｍ、典型的には５～２００μｍ、例えば１０～１００μｍである。これにより、浄化性能の向上と圧損の低減とを高いレベルで兼ね備えることができる。
【0111】
排ガス浄化層２４０の一部が、排ガス浄化層２４０の他の部分と異なる組成を有していてもよい。例えば、例えば、排ガス浄化層２４０の筒軸方向Ｘの上流側Ｘ１部分（フロント部）と下流側Ｘ２部分（リア部）とが、異なる組成を有していてもよい。具体的に例えば、排ガス浄化層２４０の筒軸方向Ｘの上流側Ｘ１部分（フロント部）と下流側Ｘ２部分（リア部）とが、異なる種類の触媒金属を含有していてもよく、異なる種類のＭｅＡＰＯ分子篩を含有していてもよい。
【0112】
図示例では、排ガス浄化層２４０は、単層構造であるが、複層構造であってもよい。例えば、排ガス浄化層２４０は、表層部側の上層と、基材側の下層とを含む複層構造を有し、上層および下層のそれぞれが、ＭｅＡＰＯ分子篩と触媒金属とを含有していてもよい。このとき、上層と下層が、異なる種類の触媒金属を含有していてもよく、異なる種類のＭｅＡＰＯ分子篩を含有していてもよい。
【0113】
具体的に例えば、排ガス浄化層２４０は、表層部側の上層と、基材側の下層とを含む複層構造を有し、上層が、ＭｅＡＰＯ分子篩と、触媒金属として還元触媒（例えばＲｈ）とを含有し、下層が、ＭｅＡＰＯ分子篩と、触媒金属として酸化触媒（例えばＰｄおよびＰｔのうちの少なくとも一方）を含有する。このとき、排ガス浄化用触媒２１０は、排ガス浄化性能に特に優れる。
【0114】
第３実施形態の排ガス浄化用触媒２１０は、例えば以下のような方法で製造することができる。まず、基材１１と、排ガス浄化層２４０を形成するための排ガス浄化層形成用スラリーを用意する。排ガス浄化層形成用スラリーは、例えば、触媒金属源（例えば、触媒金属をイオンとして含む溶液）と、ＭｅＡＰＯ分子篩と、その他の任意成分（例えば、非ＯＳＣ材、ＯＳＣ材、バインダ、各種添加剤等）とを、分散媒中で混合することにより、調製することができる。
【0115】
次に、排ガス浄化層形成用スラリーを、従来公知の方法により、基材１１に塗布し、必要に応じ乾燥し、その後焼成する。これにより、基材１１上に排ガス浄化層２４０を形成して、排ガス浄化用触媒２１０を得ることができる。
【0116】
≪排ガス浄化用触媒１０，１１０，２１０の用途≫
排ガス浄化用触媒１０，１１０，２１０は、自動車やトラック等の車両や、自動二輪車や原動機付き自転車をはじめとして、船舶、タンカー、水上バイク、パーソナルウォータークラフト、船外機等のマリン用製品；草刈機、チェーンソー、トリマー等のガーデニング用製品；ゴルフカート、四輪バギー等のレジャー用製品；コージェネレーションシステム等の発電設備；ゴミ焼却炉；等の内燃機関から排出される排ガスの浄化に好適に用いることができる。なかでも、自動車等の車両に対して好適に用いることができ、特に、ガソリンエンジンを備える車両に対して好適に用いることができる。なお、本明細書において、「ガソリンエンジン」とは、燃料としてガソリンを使用し、理論空燃比（空気：ガソリン＝１４．７：１）を含むリッチ領域からリーン域の空燃比の混合気が燃焼されるエンジンであり、リーンバーンエンジンを含まない。
排ガス浄化用触媒１０，１１０，２１０は、自動車やトラック等の車両や、自動二輪車や原動機付き自転車をはじめとして、船舶、タンカー、水上バイク、パーソナルウォータークラフト、船外機等のマリン用製品；草刈機、チェーンソー、トリマー等のガーデニング用製品；ゴルフカート、四輪バギー等のレジャー用製品；コージェネレーションシステム等の発電設備；ゴミ焼却炉；等の内燃機関から排出される排ガスの浄化に好適に用いることができる。なかでも、自動車等の車両に対して好適に用いることができ、特に、ガソリンエンジンを備える車両に対して好適に用いることができる。なお、本明細書において、「ガソリンエンジン」とは、燃料としてガソリンを使用し、理論空燃比（空気：ガソリン＝１４．７：１）を含むリッチ領域からリーン域の空燃比の混合気が燃焼されるエンジンであり、リーンバーンエンジンを含まない。
【0117】
ガソリンエンジンからの排ガスの浄化に、排ガス浄化用触媒１０，１１０，２１０を用いる場合、第１触媒と、排ガスの流動方向において第１触媒よりも下流側に位置する第２触媒とを備える触媒ユニットにおいて、第１触媒として三元触媒を含有するものを用い、第２触媒として、排ガス浄化用触媒１０，１１０，２１０を用いることが好ましい。このとき、第１触媒において過還元によって生成したＮＨ３を、排ガス浄化用触媒１０，１１０，２１０で効率よく浄化することができ、ＮＨ３排出量を顕著に低減することができる。第１触媒は、典型的には、基材と、触媒層と、を備える。基材は、第１実施形態における１１と同様であってよく、触媒層は、第１実施形態における触媒層３０と同様であってよい。
【0118】
以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。
【0119】
〔実施例１〕
基材として、ハニカム基材（コージェライト製、容積：０．０１７５Ｌ、基材の全長：２４ｍｍ、セル数：４００セル、セル形状：四角形、隔壁の厚み：６ｍｉｌ）を用意した。ＮＨ３吸着材として、Ｚｎで骨格置換されたＡＦＩ型ＡＬＰＯ（以下、「ＺｎＡＰＯ－５」とも記す）を用意した。なお、ＺｎＡＰＯ－５において、Ｚｎ／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子比は、０．００３９であった。また、排ガス浄化層の原料として、以下を用意した。
非ＯＳＣ材：Ｌａ２Ｏ３複合化Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３含有量１～１０質量％
ＯＳＣ材：ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物、ＣｅＯ２含有量１５～４０質量％、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３が微量添加され、高耐熱化が施されたもの
基材として、ハニカム基材（コージェライト製、容積：０．０１７５Ｌ、基材の全長：２４ｍｍ、セル数：４００セル、セル形状：四角形、隔壁の厚み：６ｍｉｌ）を用意した。ＮＨ３吸着材として、Ｚｎで骨格置換されたＡＦＩ型ＡＬＰＯ（以下、「ＺｎＡＰＯ－５」とも記す）を用意した。なお、ＺｎＡＰＯ－５において、Ｚｎ／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子比は、０．００３９であった。また、排ガス浄化層の原料として、以下を用意した。
非ＯＳＣ材：Ｌａ２Ｏ３複合化Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３含有量１～１０質量％
ＯＳＣ材：ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物、ＣｅＯ２含有量１５～４０質量％、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３が微量添加され、高耐熱化が施されたもの
【0120】
ＮＨ３吸着材（すなわち、ＺｎＡＰＯ－５）、Ａｌ２Ｏ３系バインダ、および水溶媒を混合して、ＮＨ３吸着層形成用スラリーを調製した。このスラリーを、基材に流し込み、ブロアーで不要部分を吹き払うことで、基材表面をＮＨ３吸着層形成用の材料でコーティングした。その後、電気炉内で５００℃で１時間焼成した。このようにして、基材上にＮＨ３吸着層を形成した。
【0121】
硝酸系Ｐt水溶液、上記Ｌａ２Ｏ３複合化Ａｌ２Ｏ３、上記ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物、硫酸Ｂａ、Ａｌ２Ｏ３系バインダ、および水溶媒を混合して、下側触媒層形成用スラリーを調製した。このスラリーを、ＮＨ３吸着層を形成した基材に流し込み、ブロアーで不要部分を吹き払うことで、ＮＨ３吸着層を下側触媒用形成用の材料でコーティングした。その後、電気炉内で５００℃で１時間焼成した。このようにして、基材上にＰｔ触媒を含有する下側触媒層を形成した。
【0122】
次に、硝酸Ｒｈ水溶液、上記Ｌａ２Ｏ３複合化Ａｌ２Ｏ３、上記ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物、Ａｌ２Ｏ３系バインダ、および水溶媒を混合して、上側触媒層形成用スラリーを調製した。このスラリーを。下側触媒層を形成した基材に流し込み、ブロアーで不要部分を吹き払うことで、下側触媒層の表面を上側触媒層形成用の材料でコーティングした。その後、電気炉内で５００℃で１時間焼成した。これにより、下側触媒層上にＲｈ触媒を含有する上側触媒層を形成した。このようにして、ＮＨ３吸着層、Ｐｔ含有下側触媒層、およびＲｈ含有上側触媒層から構成される排ガス浄化層を基材上に備える、実施例１の排ガス浄化用触媒を得た。得られた排ガス浄化用触媒において、基材の体積１Ｌ当たりのＰｔの含有量は０．３ｇ／Ｌ、Ｒｈの含有量は０．０６ｇ／Ｌ、担体（非ＯＳＣ材＋ＯＳＣ材）の含有量は１５０ｇ／Ｌ、ＮＨ３吸着材の含有量は１０８ｇ／Ｌであった。
【0123】
〔実施例２〕
ＮＨ３吸着材として、ＺｎＡＰＯ－５に代えて、Ｚｒで骨格置換されたＡＦＩ型ＡＬＰＯ（以下、「ＺｒＡＰＯ－５」とも記す）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、実施例２の排ガス浄化用触媒を作製した。なお、ＺｒＡＰＯ－５において、Ｚｒ／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子比は、０．０１１であった。
ＮＨ３吸着材として、ＺｎＡＰＯ－５に代えて、Ｚｒで骨格置換されたＡＦＩ型ＡＬＰＯ（以下、「ＺｒＡＰＯ－５」とも記す）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、実施例２の排ガス浄化用触媒を作製した。なお、ＺｒＡＰＯ－５において、Ｚｒ／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子比は、０．０１１であった。
【0124】
〔実施例３〕
ＮＨ３吸着材として、ＺｎＡＰＯ－５に代えて、Ｃｏで骨格置換されたＡＦＩ型ＡＬＰＯ（以下、「ＣｏＡＰＯ－５」とも記す）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、実施例３の排ガス浄化用触媒を作製した。なお、ＣｏＡＰＯ－５において、Ｃｏ／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子比は、０．０２２７であった。
ＮＨ３吸着材として、ＺｎＡＰＯ－５に代えて、Ｃｏで骨格置換されたＡＦＩ型ＡＬＰＯ（以下、「ＣｏＡＰＯ－５」とも記す）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、実施例３の排ガス浄化用触媒を作製した。なお、ＣｏＡＰＯ－５において、Ｃｏ／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子比は、０．０２２７であった。
【0125】
〔実施例４〕
ＮＨ３吸着材として、ＺｎＡＰＯ－５に代えて、Ｔｉで骨格置換されたＡＦＩ型ＡＬＰＯ（以下、「ＴＡＰＯ－５」とも記す）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、実施例４の排ガス浄化用触媒を作製した。なお、ＴＡＰＯ－５において、Ｔｉ／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子比は、０．００１３であった。
ＮＨ３吸着材として、ＺｎＡＰＯ－５に代えて、Ｔｉで骨格置換されたＡＦＩ型ＡＬＰＯ（以下、「ＴＡＰＯ－５」とも記す）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、実施例４の排ガス浄化用触媒を作製した。なお、ＴＡＰＯ－５において、Ｔｉ／（Ａｌ＋Ｐ）で表される原子比は、０．００１３であった。
【0126】
〔比較例１〕
ＮＨ３吸着層形成用スラリーを使用せずにＮＨ３吸着層を形成しなかった以外は、実施例１と同様の方法で、比較例１の排ガス浄化用触媒を作製した。
ＮＨ３吸着層形成用スラリーを使用せずにＮＨ３吸着層を形成しなかった以外は、実施例１と同様の方法で、比較例１の排ガス浄化用触媒を作製した。
【0127】
〔比較例２〕
ＮＨ３吸着材として、ＺｎＡＰＯ－５に代えて、ＢＥＡ型ゼオライト（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比＝５００）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、比較例２の排ガス浄化用触媒を作製した。
ＮＨ３吸着材として、ＺｎＡＰＯ－５に代えて、ＢＥＡ型ゼオライト（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比＝５００）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、比較例２の排ガス浄化用触媒を作製した。
【0128】
〔比較例３〕
ＮＨ３吸着材として、ＺｎＡＰＯ－５に代えて、ＡＦＩ型ＡＬＰＯ－５を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、比較例３の排ガス浄化用触媒を作製した。
ＮＨ３吸着材として、ＺｎＡＰＯ－５に代えて、ＡＦＩ型ＡＬＰＯ－５を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、比較例３の排ガス浄化用触媒を作製した。
【0129】
［水熱耐久処理］
各実施例および各比較例の排ガス浄化用触媒に、ＲｉｃｈガスとＬｅａｎガスとを交互に、１０分ごとに切り替えながら、９００℃で１０時間流通させた。このＲｉｃｈガスの組成は、ＣＯ：５％、水：１０％、Ｎ２：残部とし、このＬｅａｎガスの組成は、Ｏ２：２．５％、水：１０％、Ｎ２：残部とした。
各実施例および各比較例の排ガス浄化用触媒に、ＲｉｃｈガスとＬｅａｎガスとを交互に、１０分ごとに切り替えながら、９００℃で１０時間流通させた。このＲｉｃｈガスの組成は、ＣＯ：５％、水：１０％、Ｎ２：残部とし、このＬｅａｎガスの組成は、Ｏ２：２．５％、水：１０％、Ｎ２：残部とした。
【0130】
［ＮＨ３に対する触媒活性評価］
上記水熱耐久処理を施した各実施例および各比較例の排ガス浄化用触媒に、前処理ガスＡを流通させながら１００℃から５００℃まで２０℃／分で昇温を行い、５分間５００℃に保持した。次いで、不活性ガス（Ｎ２ガス）を流通させながら１００℃まで降温させた。温度が安定した後、反応ガスＡを流通させながら６５０℃まで５０℃／分で昇温を行い、反応ガスのＮＨ３の浄化率が５０％に到達する温度（ＮＨ３５０％浄化温度：Ｔ５０）を求めた。なお、前処理ガスＡおよび反応ガスＡとしては、以下のものを用いた。各実施例および各比較例のＮＨ３５０％浄化温度のグラフを図７に示す。
前処理ガスＡ
Ａ／Ｆ比：１４．６；
Ｃ３Ｈ６：２４００ｐｐｍＣ、Ｃ３Ｈ８：６００ｐｐｍＣ、ＣＯ：０．５％、
ＮＯ：８００ｐｐｍ、Ｈ２Ｏ：１０％、ＣＯ２：１０％、Ｏ２：０．６％、Ｎ２：残部
反応ガスＡ
ＮＨ３：５００ｐｐｍ、Ｈ２Ｏ：３％、ＣＯ２：１０％、Ｏ２：０．１％、Ｎ２：残部
上記水熱耐久処理を施した各実施例および各比較例の排ガス浄化用触媒に、前処理ガスＡを流通させながら１００℃から５００℃まで２０℃／分で昇温を行い、５分間５００℃に保持した。次いで、不活性ガス（Ｎ２ガス）を流通させながら１００℃まで降温させた。温度が安定した後、反応ガスＡを流通させながら６５０℃まで５０℃／分で昇温を行い、反応ガスのＮＨ３の浄化率が５０％に到達する温度（ＮＨ３５０％浄化温度：Ｔ５０）を求めた。なお、前処理ガスＡおよび反応ガスＡとしては、以下のものを用いた。各実施例および各比較例のＮＨ３５０％浄化温度のグラフを図７に示す。
前処理ガスＡ
Ａ／Ｆ比：１４．６；
Ｃ３Ｈ６：２４００ｐｐｍＣ、Ｃ３Ｈ８：６００ｐｐｍＣ、ＣＯ：０．５％、
ＮＯ：８００ｐｐｍ、Ｈ２Ｏ：１０％、ＣＯ２：１０％、Ｏ２：０．６％、Ｎ２：残部
反応ガスＡ
ＮＨ３：５００ｐｐｍ、Ｈ２Ｏ：３％、ＣＯ２：１０％、Ｏ２：０．１％、Ｎ２：残部
【0131】
図７のグラフからわかるように、ＮＨ３吸着層のＮＨ３吸着材として、ＭｅＡＬＰＯを用いた実施例１～４は、ＮＨ３吸着材を使用しない比較例１、ゼオライトを用いた比較例２、ＡＬＰＯを用いた比較例３に比べて、水熱耐久後のＮＨ３５０％浄化温度が低く、低温でも高いＮＨ３浄化性能を示した。よって、ここに開示される排ガス浄化用触媒によれば、水熱耐久後におけるコールドスタート時のＮＨ３浄化性能が高い排ガス浄化用触媒を提供できることがわかる。
【0132】
実施例１～４の比較より、骨格置換金属の種類に関して、ＮＨ３浄化性能は、Ｃｏ＞Ｚｒ＞Ｔｉ＞Ｚｎの順に高かった。
【0133】
［ＨＣに対する触媒活性評価］
上記水熱耐久処理を施した各実施例および比較例１の排ガス浄化用触媒に、上記前処理ガスＡを流通させながら１００℃から５００℃まで２０℃／分で昇温を行い、５分間５００℃に保持した。次いで、不活性ガス（Ｎ２ガス）を流通させながら１００℃まで降温させた。温度が安定した後、反応ガスＢを流通させながら５５０℃まで５０℃／分で昇温を行い、反応ガスのＨＣの浄化率が５０％に到達する温度（ＨＣ５０％浄化温度：Ｔ５０）を求めた。なお、反応ガスＢとしては、以下のものを用いた。各実施例および比較例１のＨＣ５０％浄化温度のグラフを図８に示す。
反応ガスＢ
Ａ／Ｆ比：１４．５；
Ｃ３Ｈ６：１５００ｐｐｍＣ、Ｃ10Ｈ22：１５００ｐｐｍＣ、Ｈ２Ｏ：３％、
ＣＯ２：１０％、Ｏ２：０．３％、Ｎ２：残部
上記水熱耐久処理を施した各実施例および比較例１の排ガス浄化用触媒に、上記前処理ガスＡを流通させながら１００℃から５００℃まで２０℃／分で昇温を行い、５分間５００℃に保持した。次いで、不活性ガス（Ｎ２ガス）を流通させながら１００℃まで降温させた。温度が安定した後、反応ガスＢを流通させながら５５０℃まで５０℃／分で昇温を行い、反応ガスのＨＣの浄化率が５０％に到達する温度（ＨＣ５０％浄化温度：Ｔ５０）を求めた。なお、反応ガスＢとしては、以下のものを用いた。各実施例および比較例１のＨＣ５０％浄化温度のグラフを図８に示す。
反応ガスＢ
Ａ／Ｆ比：１４．５；
Ｃ３Ｈ６：１５００ｐｐｍＣ、Ｃ10Ｈ22：１５００ｐｐｍＣ、Ｈ２Ｏ：３％、
ＣＯ２：１０％、Ｏ２：０．３％、Ｎ２：残部
【0134】
図８のグラフより、ＭｅＡＬＰＯ分子篩は、ＨＣ吸着材としても機能し、ここに開示される排ガス浄化用触媒は、水熱耐久後におけるコールドスタート時のＨＣ浄化性能も高いことがわかる。実施例１～４の比較より、骨格置換金属の種類に関して、ＨＣ浄化性能は、Ｃｏ＞Ｚｎ＞Ｔｉ＞Ｚｒの順に高かった。
【0135】
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】
【0136】
１ 排ガス浄化システム
２ 内燃機関
３ 排ガス浄化装置
１０ 第２触媒（排ガス浄化用触媒）
１１ 基材
２０ ＮＨ３吸着層
３０ 触媒層
４０ 排ガス浄化層
２ 内燃機関
３ 排ガス浄化装置
１０ 第２触媒（排ガス浄化用触媒）
１１ 基材
２０ ＮＨ３吸着層
３０ 触媒層
４０ 排ガス浄化層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】