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特許7146356HC酸化能力を有する非PGM触媒と組合されたPGM触媒
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-26
(45)【発行日】2022-10-04
(54)【発明の名称】HC酸化能力を有する非PGM触媒と組合されたPGM触媒
(51)【国際特許分類】
   B01J 23/652 20060101AFI20220927BHJP
   B01J 37/08 20060101ALI20220927BHJP
   B01J 37/02 20060101ALI20220927BHJP
   B01D 53/94 20060101ALI20220927BHJP
   F01N 3/10 20060101ALI20220927BHJP
   F01N 3/28 20060101ALI20220927BHJP
【FI】
B01J23/652 A
B01J37/08 ZAB
B01J37/02 301L
B01D53/94 222
B01D53/94 245
B01D53/94 280
F01N3/10 A
F01N3/28 301Q
【請求項の数】 13
(21)【出願番号】P 2019540424
(86)(22)【出願日】2018-02-13
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-04-09
(86)【国際出願番号】 EP2018053568
(87)【国際公開番号】W WO2018149829
(87)【国際公開日】2018-08-23
【審査請求日】2021-02-08
(31)【優先権主張番号】17155949.5
(32)【優先日】2017-02-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】505470786
【氏名又は名称】ビーエーエスエフ コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100100354
【弁理士】
【氏名又は名称】江藤 聡明
(72)【発明者】
【氏名】ドルナー,ロベルト
(72)【発明者】
【氏名】カルヴァイ,マルティン
【審査官】佐藤 慶明
(56)【参考文献】
【文献】特表2016-505359(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2014/0161679(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2015/0125369(US,A1)
【文献】韓国公開特許第2000-0072255(KR,A)
【文献】特開2007-130624(JP,A)
【文献】特開2004-267850(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B01J 21/00 - 38/74
B01D 53/73 - 53/96
F01N 3/10 - 3/38
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
担体と、第1層及び第2層を有するウォッシュコートとを有するディーゼル酸化触媒において、前記担体は、担体長、前端、及び後端を有し、
前記ウォッシュコートは、
第1金属酸化物を含み且つチタニア上に担持された白金族金属を含む前記第1層と、
第2金属酸化物を含み且つバナジウムの酸化化合物を含む前記第2層と、を有し、
前記第1層は、前記担体の前端から前記担体長のx%にかけて、少なくとも部分的に前記担体上に直接的に配置されるか、又は、少なくとも部分的に、前記担体の全長に亘って前記担体上に直接的に配置された中間層の上に直接的に配置され、
前記第2層は、前記担体の後端から前記担体長のy%にかけて、少なくとも部分的に前記担体上に直接的に配置されるか、又は、少なくとも部分的に、前記担体の全長に亘って前記担体上に直接的に配置された前記中間層の上に直接的に配置され、
xは25~75までの範囲内であり、yは25~75までの範囲内であり、且つ
x+yは95~105までの範囲内であり、
前記中間層はアルミナを含む、ディーゼル酸化触媒。
【請求項2】
xが、30~70までの範囲内である、請求項1に記載のディーゼル酸化触媒。
【請求項3】
yが、30~70までの範囲内である、請求項1又は2に記載のディーゼル酸化触媒。
【請求項4】
x+yが、96~104までの範囲内である、請求項1乃至3の何れか1項に記載のディーゼル酸化触媒。
【請求項5】
前記担体は、長手方向に伸長する壁で取り囲まれて規定されることによって形成された長手方向に伸長する複数の通路、及び、前記担体の前端及び後端間に伸長する長手方向全長を有する、請求項1乃至4の何れか1項に記載のディーゼル酸化触媒。
【請求項6】
前記第1金属酸化物が、ガンマアルミナ、ジルコニア・アルミナ、シリカ・アルミナ、シリカ、ランタナ、ランタナ・アルミナ、アルミナ・ジルコニア・ランタナ、チタニア、ジルコニア・チタニア、セリア、セリア・ジルコニア、セリア・アルミナの1つ以上である、請求項1乃至5の何れか1項に記載のディーゼル酸化触媒。
【請求項7】
前記白金族金属が、Pt、Pd、及びRhの1つ以上である、請求項1乃至6の何れか1項に記載のディーゼル酸化触媒。
【請求項8】
前記第2金属酸化物が、ガンマアルミナ、ジルコニア・アルミナ、シリカ・アルミナ、シリカ、ランタナ、ランタナ・アルミナ、アルミナ・ジルコニア・ランタナ、チタニア、チタニア・シリカ、ジルコニア・チタニア、セリア、セリア・ジルコニア、セリア・アルミナ、及び酸化第1鉄の1つ以上である、請求項1乃至の何れか1項に記載のディーゼル酸化触媒。
【請求項9】
前記バナジウムの酸化化合物が、バナジン酸アンモニウム、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸鉄、五酸化バナジウム、及び酸化鉄で安定化された五酸化バナジウムの1つ以上である、請求項1乃至の何れか1項に記載のディーゼル酸化触媒。
【請求項10】
NOの選択接触還元、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上の酸化の1つ以上のための請求項1乃至の何れか1項に記載のディーゼル酸化触媒の使用方法
【請求項11】
ガス処理システムであって、前記排ガス処理システムは、請求項1乃至の何れか1項に記載のディーゼル酸化触媒を含む、排ガス処理システム。
【請求項12】
請求項1乃至の何れか1項に記載のディーゼル酸化触媒の作成方法であって、
前記ディーゼル酸化触媒は1つの担体を有し
b1)前記担体上に、又は中間スラリー処理担体上に第2スラリーを配置して、第2スラリー処理担体を取得するステップであって、
前記第2スラリーが、前記第2金属酸化物と、前記バナジウムの酸化化合物の1つ以上とを含む、ステップと、
(c1)前記第2スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(d1)乾燥された前記第2スラリー処理担体をか焼して、前記第2層が上に配置された担体を取得するステップと、
(e1)前記第2層が上に配置された担体上に第1スラリーを配置して、上に前記第2層が配置された第1スラリー処理担体を取得するステップであって、
前記第1スラリーは、前記第1金属酸化物、及びチタニア上に担持された前記白金族金属を含む、ステップと、
(f1)前記第2層が上に配置された前記第1スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(g1)前記第2層が上に配置された、乾燥された前記第1スラリー処理担体をか焼して、前記第1及び第2層が上に配置された担体を取得するステップと、を含むか、
又は、
(b2)前記担体上に、又は前記中間スラリー処理担体上に第1スラリーを配置して、第1スラリー処理担体を取得するステップであって、
前記第1スラリーは、前記第1金属酸化物、及びチタニア上に担持された前記白金族金属を含む、ステップと、
(c2)前記第1スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(d2)乾燥された前記第1スラリー処理担体をか焼して、前記第1層が上に配置された担体を取得するステップと、
(e2)前記第1層が上に配置された前記担体上に第2スラリーを配置して、上に前記第1層が配置された第2スラリー処理担体を取得するステップであって、
前記第2スラリーが、前記第2金属酸化物と、前記バナジウムの酸化化合物の1つ以上とを含む、ステップと、
(f2)前記第1層が上に配置された前記第2スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(g2)前記第1層が上に配置された、乾燥された前記第2スラリー処理担体をか焼して、前記第1及び第2層が上に配置された担体を取得するステップと、を含む、作成方法。
【請求項13】
(a)(b1)の前に、前記担体上に中間スラリーを直接的に配置して、中間スラリー処理担体を取得するステップ、
を更に含む、請求項12に記載の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、NO、CO、及び炭化水素の1つ以上の酸化のためのディーゼル酸化触媒、その作成方法、その使用、及び、上記ディーゼル酸化触媒を含む排ガス処理システムに関する。したがって、本発明は、新奇なディーゼル酸化触媒(本書ではDOCとも略記する)及び上記ディーゼル酸化触媒を含む新奇な排ガス処理システムに関する。特に、本発明は、入口領域を形成する白金族金属含有第1層及び出口領域を形成する白金族金属非含有第2層を有し、その結果、第1及び第2層である入口領域及び出口領域が、同一の担体上にも、個別の担体上にもなり得るディーゼル酸化触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、北米、日本、欧州連合における全てのトラックの排ガス処理システムは、規制要件のために、ディーゼル微粒子捕集フィルタを備える。したがって、費用対効果の極めて高い解決は、費用最小化への圧力に起因して、大いなる経済的可能性を有する。現在の多くの商用車の排ガス処理システム(例えば、ユーロIVエミッションレベルに対する)では、密結合されたディーゼル微粒子捕集フィルタが用いられる。このフィルタに捕集されたすすは、適用可能な過程を経て気体状物質(通常はCO)に変換され、その結果、そのフィルタが詰まることがない-これは、フィルタ再生として知られている。この理由のために、高価な白金族金属、特にプラチナ又はパラジウムを比較的大量に含む上記フィルタの上流にディーゼル酸化触媒(DOC)が装着される。このDOCは、上記触媒の上流で噴射されるディーゼル燃料がDOC全体に亘って触媒的に燃焼するように使用される。これにより、適用される過程に応じて、上記フィルタ再生を開始する、又は、それを加速して、より効果的とする温度が成立する。白金族金属が大量に用いられることに起因して、これらの触媒は比較的高価である。
【0003】
WO2015/189680A1は、卑金属触媒、エミッション処理システム、及び方法に関する。より具体的には、微粒子補修フィルタから上流に配置された卑金属触媒及び選択接触還元(SCR)触媒を含む触媒、システム、方法が開示される。上記卑金属触媒の上流で周期的に炭化水素(例えば燃料)が噴射されるシステムでは、その卑金属触媒は、すすを捕集した下流側の微粒子捕集フィルタを再生するために、300℃~650℃の温度範囲に亘る発熱を創生する。
【0004】
エンジンの試験中、上記ディーゼル燃料の触媒燃焼において白金族金属含有触媒と全く同等の比較的良好な特性を有する選択接触還元用バナジウム含有触媒(V-SCR触媒と呼ばれる)が広く用いられることが知られていた。したがって、V-SCR触媒は、現在、欧州における旧エミッションレベル(例えばユーロV)で認定されたトラックの排ガス処理システムに多く用いられている。それらは、アンモニアと共に排ガス中の窒素酸化物の還元((DeNO反応としても知られている)のために用いられる。前記V-SCR触媒は、一般に、白金族金属を含まず、したがって、比較的安価である。
【0005】
出口領域におけるV-SCR触媒の他に、バナジン酸鉄、酸化セリウム、酸化セリウム/ジルコニア、酸化鉄のような金属酸化物触媒と同様に、金属交換ゼオライト(例えば、Cu及びFeの1つ以上を含むゼロライト材料)の使用を思い浮かべることができる。前述の異なる材料はまた、互いに組み合わされ得る。被覆触媒では、これは、混合や、異なる領域及び/又は異なる層としての付着によってなされ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】WO2015/189680A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、もし上記入口領域として貴金属のない領域が用いられていると、特に、上記HC噴射温度が炭化水素のライト・オフ温度を下回っている場合に、その入口領域によって炭化水素が吸収されることがある。もしこれが生じ且つ温度が上記ライト・オフ温度まで増加した場合、炭化水素の瞬間的な酸化は、その領域又は触媒そのものとしてさえ、その適切な機能の能力の喪失を被るような高い温度を引き起こし得る。
【0008】
従って、本発明の主要な目的は、低減された白金族金属担持量での上記触媒特性を維持し且つ前述の不利を回避することにある。その目標は、この問題の克服と、低い白金族金属担持量でHCライト・オフを達成することができる触媒を見出すことである。したがって、本発明の目的は、特に白金族金属の比較的低い担持量を用いて、CO、NO、及び炭化水素の1つ以上の酸化に対して有効なディーゼル酸化触媒を提供することにある。更に、本発明の目的は、特に触媒付きすすフィルタの再生に対して、好ましい温度、すなわち発熱をもたらすことが可能なディーゼル酸化触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
したがって、それは、以下のディーゼル酸化触媒に驚くほど見出され、そのディーゼル酸化触媒は、担体と、第1層及び第2層を有するウォッシュコートとを有し、上記担体は、担体長、前端、及び後端を有し、上記ウォッシュコートは、
第1金属酸化物を含み且つ金属酸化物担持材上に担持された白金族金属を含む上記第1層と、
第2金属酸化物を含み且つバナジウムの酸化化合物、タングステンの酸化化合物、及び、Fe及びCuの1つ以上を含むゼオライト材料の1つ以上を含む上記第2層と、を有し、
上記第1層は、上記担体の前端から上記担体長のx%にかけて、少なくとも部分的に上記担体上に直接的に配置されるか、又は、少なくとも部分的に、上記担体の全長に亘って上記担体上に直接的に配置された中間層の上に直接的に配置され、
上記第2層は、上記担体の後端から上記担体長のy%にかけて、少なくとも部分的に上記担体上に直接的に配置されるか、又は、少なくとも部分的に、上記担体の全長に亘って上記担体上に直接的に配置された上記中間層の上に直接的に配置され、
xは25~75までの範囲内であり、且つyは25~75までの範囲内であり、且つx+yは95~105までの範囲内であり、
上記中間層はアルミナを含み、
前記ディーゼル酸化触媒は、CO、NO、及び炭化水素の1つ以上の酸化に対する触媒として機能し得る。更に、前記本発明の触媒は、特に微粒子補修フィルタ又は触媒付きすすフィルタ(CSF)の再生に対して、好ましい温度、すなわち発熱をもたらすことができる。
【0010】
特に、本発明の触媒が、本発明においてDOCoutHCスリップとしても記載されるDOCからの炭化水素スリップを最小化し得るのと同時に、CSFの能動的な再生のためのNOを生成することができることを、驚きをもって知り得る。更に、特にエンジンシリンダ内又は排気管内に燃料が投与され且つそれが触媒上で燃焼される場合に、本発明の触媒が上記CSFの再生に対して好ましい温度(すなわち発熱)を生成することができることを、驚きをもって知り得る。或いは、炭化水素を酸化する能力を有する本発明の触媒の上流に他の材料がない場合に、上記発熱は、金属酸化物担持材上に担持される上記白金族金属に亘って単独で生成され得る。
【0011】
理論に拘束されるものではないが、本発明の触媒の白金族金属含有層は、NOの生成 -NO作成としても知られる- に対して、また能動的な事象中における炭化水素の酸化に対して、責務を果たすものとみなされる。上記白金族金属のない出口領域は、明らかなNO酸化能力を持たないだろうし、また入口領域に含まれる白金族金属を出たHCスリップをライト・オフするために、結果として、炭化水素の酸化のために、好ましいDOC出口温度、特に発熱を達成するための責務を果たすのみだろう。したがって、入口領域に含まれる上記白金族金属は、HCライト・オフ、結果として、炭化水素の酸化のための主要な負担を担うであろう一方、出口領域はHCスリップ調整として作用するであろう。前述の効果は、特に、エンジンシリンダ内又は排気管内に燃料が投与される場合や上記触媒上で燃料が燃焼する場合に見られるだろう。
【0012】
したがって、本発明は、上に規定するようなディーゼル酸化触媒に関し、上記第2層は、バナジウムの酸化化合物、好ましくは五酸化バナジウム、及び、タングステンの酸化化合物、好ましくは三酸化タングステンを含むか、又は、バナジウムの酸化化合物、好ましくは五酸化バナジウムを含む。したがって、上記触媒は、NOの酸化、炭化水素の酸化、及び好ましい温度の生成、特に発熱の1つ以上のために使用されることが好ましい。
【0013】
上記ウォッシュコートに含まれる層の数に関して特定の制限はない。しかしながら、上記ウォッシュコートは、上記第1及び上記第2層である2つの層を含むことが好ましい。より好ましくは、上記ウォッシュコートは、上記第1及び上記第2層である2つの層からなる。
【0014】
上記第1及び第2層に関し、上記第1層は、上記担体の前端から担体上に配置されるのに対し、上記第2層は、上記担体の後端から配置されることが規定される。更に、上記第1層は、上記担体の長さのx%の長さを有し、且つ、上記第2層は、上記担体の長さのy%を有する。xは25~75までの範囲内に、yは25~75までの範囲内に規定されるので、前記2つの層は、重なり得るか、端と端が揃い得るか、又は結果として担体の上に層がないように担体の一部に隙間を形成し得る。x+yは95~105の範囲内に規定されるので、可能な重なりは、上記担体の長さの0超~5%までの範囲の長さ、したがって最大で担体の長さの5%の長さを有し得る一方、可能な隙間は、上記担体の0超~5%までの範囲の長さ、最大で担体の長さの5%の長さを有し得る。しかしながら、上記2つの層は、端と端が揃うのが好ましい。
【0015】
上記第1層の長さの上記規定内で、その長さに関する更なる制限は存在しない。上に規定するように、xは25~75までの範囲内である。好ましくは、xは、30~70までの範囲内である。より好ましくは、Xは、40~60までの範囲内、より好ましくは、45~55までの範囲内、更により好ましくは、49~51までの範囲内である。xが50であることが特に好ましい。
【0016】
上記第2層の長さの上記規定内で、再び、その長さに関する更なる制限は存在しない。上に規定するように、yは25~75までの範囲内である。好ましくは、yは、30~70までの範囲内である。より好ましくは、yは、40~60までの範囲内、より好ましくは、45~55までの範囲内、更により好ましくは、49~51までの範囲内である。yが50であることが特に好ましい。
【0017】
x+yが100で、結果として、ディーゼル酸化触媒内で上記2つの層が端と端で揃うように、xが50で且つyが50であることが特に好ましい。
【0018】
xとyの合計に関し、x+yが95~105までの範囲である前述の規定の他に、更なる制限は存在しない。好ましくは、x+yは、96~104までの範囲内、より好ましくは、97~103までの範囲内、より好ましくは、98~102までの範囲内、更により好ましくは、99~101までの範囲内である。x+yが100であることが特に好ましい。
【0019】
上記第1層は、上記担体の前端から担体の長さのx%で担体上に配置され、また上記第2層は、上記担体の後端から担体の長さのy%で担体上に配置され、xが50、yが50で、したがってx+yが100であることが特に好ましい。
【0020】
したがって、本発明のディーゼル酸化触媒は、担体と、第1層及び第2層を有するウォッシュコートとを有し、上記担体は、担体長、前端、及び後端を有し、上記第1層は、上記担体の前端から上記担体長の50%にかけて、少なくとも部分的に上記担体上に直接的に配置されるか、又は、少なくとも部分的に、上記担体の全長に亘って上記担体上に直接的に配置された中間層の上に直接的に配置され、上記第2層は、上記担体の後端から上記担体長の50%にかけて、少なくとも部分的に上記担体上に直接的に配置されるか、又は、少なくとも部分的に、上記担体の全長に亘って上記担体上に直接的に配置された上記中間層の上に直接的に配置され、上記第2層は、バナジウムの酸化化合物、好ましくは五酸化バナジウム、及び、タングステンの酸化化合物、好ましくは三酸化タングステンを含むか、又は、上記第2層は、バナジウムの酸化化合物、好ましくは五酸化バナジウムを含むことが特に好ましい。
【0021】
上記担体に関し、それは、前方担体要素及び後方担体要素からなり得る。したがって、本発明は更に、前方担体要素及び後方担体要素からなる担体を有するディーゼル酸化触媒に関し、上記触媒は更に、第1層及び第2層を有するウォッシュコートを有し、上記担体は担体長を有し、上記ウォッシュコートは、
第1金属酸化物を含み且つ金属酸化物担持材上に担持された白金族金属を含む上記第1層と、
第2金属酸化物を含み且つバナジウムの酸化化合物、タングステンの酸化化合物、及び、Fe及びCuの1つ以上を含むゼオライト材料の1つ以上を含む上記第2層と、を有し、
上記第1層は、上記前方担体要素の全長に亘って、少なくとも部分的に上記前方担体要素上に直接的に配置されるか、又は、少なくとも部分的に、上記前方担体要素の全長に亘って上記前方担体要素上に直接的に配置された中間層の上に直接的に配置され、
上記第2層は、上記後方担体要素の全長に亘って、少なくとも部分的に上記後方担体要素上に直接的に配置されるか、又は、少なくとも部分的に、上記後方担体要素の全長に亘って上記後方担体要素上に直接的に配置された上記中間層の上に直接的に配置され、
上記中間層はアルミナを含み、
上記前方担体要素の長さが上記担体長のx%であり、且つ上記後方担体要素の長さが上記担体長のy%であり、x+yが100である。
【0022】
上記前方担体要素の長さの上記規定内で、その長さに関する更なる制限は存在しない。したがって、xは25~75までの範囲内である。好ましくは、xは、30~70までの範囲内である。より好ましくは、Xは、40~60までの範囲内、より好ましくは、45~55までの範囲内、更により好ましくは、49~51までの範囲内である。xが50であることが特に好ましい。
【0023】
上記後方担体要素の長さの上記規定内で、その長さに関する更なる制限は存在しない。したがって、yは25~75までの範囲内である。好ましくは、yは、30~70までの範囲内である。より好ましくは、yは、40~60までの範囲内、より好ましくは、45~55までの範囲内、更により好ましくは、49~51までの範囲内である。yが50であることが特に好ましい。
【0024】
x+yが100で、結果として、ディーゼル酸化触媒内で上記前方担体要素が上記後方担体要素と同じ長さであるように、xが50で且つyが50であることが特に好ましい。
【0025】
本発明の触媒で、第1及び第2層を有するウォッシュコートが上に設けられる上記担体に関し、その上にウォッシュコートが配置され得るような担体で、この趣旨で提供され得るあらゆる適用可能な担体に提供される特定の制限は適用されない。特に、本発明の触媒に含まれ得る担体の様式は、その形状に関しても、それを構成する材料に関しても制限されない。上記担体が前方担体要素及び後方担体要素からなる場合の上記前方担体要素及び後方担体要素についても同様である。
【0026】
したがって、本発明の触媒に含まれる上記担体は、あらゆる適用可能な担体及び複数の担体が含まれ得、その担体は、好ましくはセラミック製及び金属製担体を含み、また好ましくはセラミック製担体を含む。好ましいセラミック製担体の中では、担体が、アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、アルミノチタネート、炭化ケイ素(SiC)、コージライト、ムライト、ジルコニア、スピネル、マグネシア、及びチタニアの1つ以上、より好ましくは、アルファアルミナ、アルミノチタネート、炭化ケイ素、及びコージライトの1つ以上、より好ましくは、AlTiO、SiC、及びコージライトの1つ以上を含み、より好ましくは、上記担体がコージライトを含み、より好ましくは、上記担体がコージライトからなることがとりわけ好ましい。それとは独立して、本発明の触媒に含まれる上記担体の形状は、例として、顆粒、ペレット、メッシュ、リング、球、円柱、円筒、及びモノリスの1つ以上であってもよく、好ましくは、上記担体はモノリス、より好ましくはハニカムモノリスであり、好ましくは、上記ハニカムモノリスは、ウォールフロー又はフロースルーモノリス、好ましくはフロースルーモノリスである。上記担体が前方担体要素及び後方担体要素からなる場合の上記前方担体要素及び後方担体要素についても同様である。
【0027】
更に、本発明に関し、上記担体は、長手方向に伸長する壁で取り囲まれて規定されることによって形成された長手方向に伸長する複数の通路、及び、上記担体の前端及び後端間に伸長する長手方向全長を有することが好ましい。上記担体が前方担体要素及び後方担体要素からなる場合の上記前方担体要素及び後方担体要素についても同様である。
【0028】
上記担体は、コージライト製フロースルーハニカムモノリスであることがとりわけ好ましい。上記担体が前方担体要素及び後方担体要素からなる場合には、上記前方担体要素及び後方担体要素が、それぞれ、コージライト製フロースルーハニカムモノリスであることがとりわけ好ましい。
【0029】
上記第1金属酸化物に関し、使用され得るようなあらゆる適用可能な金属酸化物に特定の制限は適用されない。好ましくは、上記第1金属坂物は、ガンマアルミナ、ジルコニア・アルミナ、シリカ・アルミナ、シリカ、ランタナ、ランタナ・アルミナ、アルミナ・ジルコニア・ランタナ、チタニア、ジルコニア・チタニア、セリア、セリア・ジルコニア、セリア・アルミナの1つ以上、好ましくは、シリカ・アルミナ、ジルコニア・アルミナ、チタニア、及びジルコニアの1つ以上、より好ましくは、シリカ・アルミナ、及びジルコニアの1つ以上、より好ましくは、シリカ・アルミナ及びジルコニアである。
【0030】
更に、上記第1金属酸化物に関し、上記第1層におけるそれらの担持量に関して特定の制限は存在しない。好ましくは、上記第1層における第1金属酸化物の担持量は、0.1~3g/inまで、好ましくは0.15~2.5g/inまで、より好ましくは0.2~1.75g/inまで、より好ましくは0.25~1.5g/inまで、より好ましくは0.3~1.3g/inまでの範囲内である。
【0031】
金属酸化物担持材上に担持される上記白金族金属に関し、金属酸化物担持材上に担持され得て提供されるあらゆる適用可能な白金族金属を使用することができる。好ましくは、金属酸化物担持材上に担持される上記白金族金属は、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、及びRtの1つ以上である。より好ましくは、金属酸化物担持材上に担持される上記白金族金属は、Rh、Pd、及びPtの1つ以上、より好ましくはPd、及びPtの1つ以上、また、より好ましくはPtである。
【0032】
更に、原則として、上記白金族金属の担持量に関する特定の制限はない。好ましくは、上記第1層における白金族金属の担持量は、5~45g/ftまで、より好ましくは5~35g/ftまで、より好ましくは10~30g/ftまで、より好ましくは15~25g/ftまでの範囲内である。
【0033】
上記金属酸化物担持材に関し、上記白金族金属のための担持に使用可能として提供されるあらゆる適用可能な金属酸化物担持材が使用可能である。好ましくは、上記金属酸化物担持材は、ガンマアルミナ、ジルコニア・アルミナ、シリカ・アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、ジルコニア・チタニア、チタニア・アルミナ、チタニア・シリカ、セリア、セリア・ジルコニア、セリア・アルミナの1つ以上、好ましくは、チタニア、ジルコニア、ジルコニア・チタニア、及びチタニア・アルミナの1つ以上、より好ましくは、チタニア、ジルコニア・チタニア、及びチタニア・アルミナの1つ以上、より好ましくはチタニアである。
【0034】
金属酸化物担持材上に担持される白金族金属がチタニア上に担持されるプラチナであることがとりわけ好ましい。
【0035】
原則として、上記金属酸化物担持材の担持量に関する特定の制限はない。好ましくは、上記第1層内に含まれる金属酸化物担持材は、担持量で、0.5~1.5g/inまで、好ましくは0.6~1.4g/inまで、より好ましくは0.7~1.3g/inまで、より好ましくは0.8~1.2g/inまで、より好ましくは0.9~1.1g/inまでの範囲内である。
【0036】
更に、原則として、上記第1層の総担持量に関する特定の制限はない。しかしながら、好ましくは、上記第1層が有する総担持量が、0.5~1.5g/inまで、好ましくは0.6~1.4g/inまで、より好ましくは0.7~1.3g/inまで、より好ましくは0.8~1.2g/inまで、より好ましくは0.9~1.1g/inまでの範囲内である。
【0037】
上記第2金属酸化物に関し、使用され得るようなあらゆる適用可能な金属酸化物に特定の制限は適用されない。好ましくは、上記第2金属酸化物は、ガンマアルミナ、ジルコニア・アルミナ、シリカ・アルミナ、シリカ、ランタナ、ランタナ・アルミナ、アルミナ・ジルコニア・ランタナ、チタニア、チタニア・シリカ、ジルコニア・チタニア、セリア、セリア・ジルコニア、セリア・アルミナ、及び酸化第1鉄の1つ以上、好ましくは、シリカ・アルミナ、シリカ、チタニア、及びチタニア・シリカの1つ以上、より好ましくは、シリカ・アルミナ、シリカ、及びチタニアの1つ以上、より好ましくはシリカ及びチタニアである。
【0038】
更に、上記第2金属酸化物に関し、上記第2層におけるそれらの担持量に関して特定の制限は存在しない。好ましくは、上記第2層における第2金属酸化物の担持量は、0.5~6.0g/inまで、好ましくは1.0~5.8g/inまで、より好ましくは2.0~5.7g/inまで、より好ましくは3.0~5.6g/inまで、より好ましくは4.0~5.5g/inまでの範囲内である。
【0039】
本発明の触媒の上記第2層に含まれ得るバナジウムの酸化化合物に関し、バナジウム原子に結合する酸素原子を含んで提供される前記化合物の化学的性質に制限は適用されない。好ましくは、上記バナジウムの酸化化合物は、バナジン酸アンモニウム、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸鉄、五酸化バナジウム、及び酸化鉄で安定化された五酸化バナジウムの1つ以上、好ましくは、五酸化バナジウムである。本発明によれば、バナジン酸塩は、一般に、その最高酸化状態が+5であるバナジウムのオキソアニオンを含む化合物とすることができる。最も単純なバナジン酸塩は、例えば、オルトバナジン酸ナトリウム中又は強塩基(pH>13)中のV溶液中に存在するVO 3-陰イオン(オルトバナジン酸塩)であり得る。他のバナジン酸塩は、V 4-陰イオン及びV 3-陰イオンであり得る。
【0040】
本発明の触媒の上記第2層に含まれ得るタングステンの酸化化合物に関し、再び、タングステン原子に結合する酸素原子を含んで提供される前記化合物の化学的性質に制限は適用されない。好ましくは、上記タングステンの酸化化合物は、タングステン酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウム、及び三酸化タングステンの1つ以上である。本発明によれば、タングステン酸塩は、タングステンのオキソアニオンを含む化合物か、又は、タングステンを含む混合酸化物である化合物であり得る。最も単純なタングステン酸塩は、WO 2-陰イオン(オルトタングステン酸塩)であり得る。
【0041】
好ましくは、本発明の触媒の上記第2層は、バナジウムの酸化化合物を含む。更に、好ましくは、上記バナジウムの酸化化合物が上記第2金属酸化物上に担持される。好ましくは、上記第2層が、チタニア上に担持されたバナジウムの酸化化合物を含む。
【0042】
上記第2層がバナジウムの酸化化合物及びタングステンの酸化化合物の1つ以上を含む場合、第2層に含まれ得るバナジウムの酸化化合物及びタングステンの酸化化合物の量に関して制限は適用されない。したがって、バナジウムの酸化化合物及びタングステンの酸化化合物のあらゆる適用可能な量も、上記第2層に含まれ得る。この点について、バナジウムの酸化化合物の量はVとして計算され、タングステンの酸化化合物の量はWOとして計算される。したがって、上記第2層は、Vとして計算されたバナジウムの酸化化合物を、第2層の総重量に基づいて、0.1~7重量%まで、好ましくは0.5~6重量%まで、より好ましくは1.0~5.5重量%まで、より好ましくは1.5~5.2重量%まで、より好ましくは2.0~5.0重量%までの範囲内で含み得る。更に、上記ウォッシュコートは、WOとして計算されたタングステンの酸化化合物を、第2層の総重量に基づいて、1~20重量%まで、好ましくは3~18重量%まで、より好ましくは5~16重量%まで、より好ましくは6~14重量%まで、より好ましくは8~12重量%までの範囲内で含み得る。
【0043】
上記第2層が上記バナジウムの酸化化合物を含む場合、その担持量に関して特定の制限は適用されない。しかしながら、好ましくは、上記第2層が、五酸化バナジウムとして計算されたバナジウムの酸化化合物を、担持量で、0.05~0.36g/inまで、好ましくは0.06~0.34g/inまで、より好ましくは0.07~0.32g/inまで、より好ましくは0.08~0.30g/inまで、より好ましくは0.09~0.28g/inまでの範囲内で含む。
【0044】
上記第2層が上記タングステンの酸化化合物を含む場合、その担持量に関して特定の制限は適用されない。しかしながら、好ましくは、上記第2層が、三酸化タングステンとして計算されたタングステンの酸化化合物を、担持量で、0.25~0.65g/inまで、好ましくは0.3~0.6g/inまで、より好ましくは0.33~0.57g/inまで、より好ましくは0.35~0.55g/inまで、より好ましくは0.37~0.53g/inまでの範囲内で含む。
【0045】
したがって、本発明は、好ましくは、第1層及び第2層を有するウォッシュコートを含み、上記第1層が、バナジウムの酸化化合物、好ましくは五酸化バナジウム、タングステンの酸化化合物、好ましくは三酸化タングステン、チタニア、及びシリカを含む、ディーゼル酸化触媒に関する。更に、とりわけ好ましくは、上記第1層が、バナジウムの酸化化合物、好ましくは五酸化バナジウム、タングステンの酸化化合物、好ましくは三酸化タングステン、チタニア、及びシリカを含み、且つ上記第2層が、チタニア上に担持されたジルコニア及びプラチナを含む。
【0046】
本発明の触媒に含まれ得るようなゼオライト材料に関し、本発明によれば、その中に含まれ得るようなあらゆる想定可能なゼオライト材料に制限は適用されない。しかしながら、好ましくは、本発明の触媒の上記第2層がゼオライト材料を含む。
【0047】
本発明によれば、とりわけ好ましくは、上記ゼオライト材料の骨格が、Si、Sn、Ti、Zr、及びGeの1つ以上、好ましくはSiである四価元素Yを含む。更に、好ましくは、上記ゼオライト材料の骨格構造が、三価元素Xを含む。本発明によれば、とりわけ好ましくは、上記ゼオライト材料が、B、Al、Ga、及びInの1つ以上、好ましくはAlを含む。
【0048】
更に、本発明の触媒に含まれ得るゼオライト材料の骨格構造に関し、再び、そのゼオライト材料が有し得るようなあらゆる骨格構造に特定の制限は適用されない。一般に、上記ゼオライト材料の骨格構造様式は、様式ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、-SSO、SSY、STF、STI、STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZONの1つ、それらの2つ以上の混合物、及び、それらの2つ以上の混合様式、好ましくは、上記様式AEI、GME、BEA、CHA、FAU、FER,HEU、LEV、MEI、MEL、MFI、又はMOR、より好ましくは、上記様式AEI、GME、CHA、MFI、BEA、FAU、又はMOR、より好ましくは、上記様式FAU、AFI、MFI、又はBEA、より好ましくは、上記様式BEA及び/又はFAU、更により好ましくは上記様式BEAであると想定される。
【0049】
上記ゼオライト材料に関し、それがか焼された状態であることが好ましい。本発明によれば、上記ゼオライト材料は、上に規定される骨格様式の1つ以上を設立することができる元素として提供されるあらゆる更なる化学元素を含み得る。しかしながら、好ましくは、上記ゼオライト材料の骨格構造は、Si、Al、O、及びHを含み、且つ上記ゼオライト材料の骨格構造の少なくとも99.0重量%、好ましくは少なくとも99.5重量%、より好ましくは少なくとも99.9重量%は、Si、Al、O及びHからなる。
【0050】
更に、好ましくは、本発明の触媒の上記第2層が、Cu及びFeの1つ以上を含むゼオライト材料を含む。Cu及びFeの1つ以上を含むゼオライト材料に関し、そのゼオライト材料にCu及びFeがどのように含まれるかの規定は適用されない。したがって、上記Cu及びFeの1つ以上は、骨格構造元素又は非骨格構造元素として上記ゼオライト材料に含まれ得る。本発明によれば、好ましくは、Cu及びFeの1つ以上は、非骨格構造元素として上記ゼオライト材料に含まれる。
【0051】
前述のように、好ましくは、上記第2層は、Cu及びFeの1つ以上を含むゼオライト材料を含み、とりわけ好ましくは、上記第2層は、Cuを、好ましくは非骨格構造元素としてとして、含むゼオライト材料を含む。
【0052】
上記Cuを含むゼオライト材料が上記第2層に含まれる場合、更に好ましくは、上記ゼオライト材料は、あらゆる想定可能な量でSi、Al、O、H、及びCuを含む。しかしながら、好ましくは、上記ゼオライト材料の少なくとも99.0重量%、好ましくは少なくとも99.5重量%、より好ましくは少なくとも99.9重量%がSi、Al、O、H、及びCuからなる。
【0053】
上記第2層がCuを含むゼオライト材料を含む場合、あらゆる適用可能な量のCuがそのゼオライト材料に含まれ得る。そのゼオライト材料は、好ましくは、CuOとして計算されたCuを、ゼオライト材料の全重量に基づいて、0.1~5重量%まで、より好ましくは1.0~4.5重量%まで、より好ましくは2~4重量%まで、より好ましくは2.5~3.5重量%まで、より好ましくは3~3.5重量%までの範囲内の量で含む。
【0054】
上記第2層がFeを含むゼオライト材料を含む場合、そのゼオライト材料は、非骨格構造元素としてFeを含むことが好ましい。更に好ましくは、そのゼオライト材料の骨格構造がSi及びAlを含み且つそのゼオライト材料がFeを含む。このゼオライト材料は、あらゆる想定可能な量でSi、Al、O、H、及びFeを含む。それは、Si、Al、O、H、及びFeで構成される上記ゼオライト材料の少なくとも99.0重量%、好ましくは、少なくとも99.5重量%、より好ましくは、少なくとも99.9重量%であることが好ましい。上記第2層がFeを含むゼオライト材料を含む場合、あらゆる適用可能な量のFeがゼオライト材料の1つ以上に含まれ得る。したがって、このゼオライト材料は、Feとして計算されたFeを、ゼオライト材料の全重量に基づいて、0.1~5重量%まで、好ましくは1.0~4.5重量%まで、より好ましくは2~4重量%まで、より好ましくは3~3.5重量%までの範囲内の量で含む。
【0055】
更に、好ましくは、ここまでに規定されるように、上記ディーゼル酸化触媒の第2層の少なくとも95重量%、好ましくは少なくとも99重量%、より好ましくは少なくとも99.9重量%が、上記第2金属酸化物、好ましくはチタニア及びシリカ、バナジウムの酸化化合物、好ましくは五酸化バナジウム、及び、タングステンの酸化化合物、好ましくは三酸化タングステンの1つ以上を含む。
【0056】
とりわけ好ましくは、この明細書に規定されるような上記ディーゼル酸化触媒は、上記担体及び上記第1及び第2層からなる。これに関し、好ましくは、上記第1層の少なくとも95重量%、好ましくは少なくとも99重量%、より好ましくは少なくとも99.9重量%、より好ましくは少なくとも99.99重量%が、上記第金属酸化物、好ましくはシリカ・アルミナ及びジルコニア、及び金属酸化物担持材上に担持された上記白金族金属からなり、且つ、上記第2層の少なくとも95重量%、好ましくは少なくとも99重量%、より好ましくは少なくとも99.9重量%、より好ましくは少なくとも99.99重量%が、上記第2金属酸化物、好ましくはシリカ及びチタニア、及び、バナジウムの酸化化合物、タングステンの酸化化合物、及びCu及びFeの1つ以上を有するジルコニア材料の1つ以上、好ましくは五酸化バナジウム及び三酸化タングステンからなる。
【0057】
ここまでに規定されるように、上記担体の全長に亘ってその担体上に、中間層が直接的に配置され得る。上記担体が金属製担体である場合には、その担体上に中間層が直接的に配置されるのが好ましい。上に規定するように、この中間層は、アルミナを含み、好ましくはアルミナからなる。この中間層に関し、その担持量に制限は適用されない。しかしながら、この中間層は、0.2~3g/inまで、好ましくは0.5~2.5g/inまで、より好ましくは0.5~2g/inまで、より好ましくは0.7~1.5g/inまで、より好ましくは0.75~1.25g/inまでの範囲内の担持量を有する。
【0058】
更に、好ましくは、ここまでに規定されるような上記ディーゼル酸化触媒は、上記担体と、上記中間層、上記第1層、及び上記第2層とからなり、上記担体は金属製担体である。
【0059】
更にまた、本発明によれば、好ましくは、本発明に規定されるあらゆる特定の且つ好ましい実施の形態に係る本発明の触媒は、排ガス処理のための、好ましくは内燃エンジンからの排ガス処理のための、より好ましくはディーゼルエンジンからの排ガス処理のための、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンからの排ガス処理のための過程において、好ましくは、前記排ガスに含まれるNOの選択接触還元、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上の酸化のために、より好ましくは、前記排ガスに含まれる一酸化炭素の酸化、一酸化窒素の酸化、及び炭化水素の酸化の1つ以上のために使用される。
【0060】
また、本発明は、NOの選択接触還元、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上の上記酸化の1つ以上のための、好ましくは、上記一酸化炭素の酸化、上記一酸化窒素の酸化、及び上記炭化水素の酸化の1つ以上のための、本明細書に規定されるようなディーゼル酸化触媒の使用方法に関し、上記NO の1つ以上及び、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上は、好ましくは、排ガスに、より好ましくはディーゼルエンジンからの排ガスに、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンからの排ガスに含まれる。
【0061】
また、本発明は、NOの選択接触還元、及び、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上の上記接触酸化の1つ以上のための、好ましくは、一酸化炭素の酸化、一酸化窒素の酸化、及び炭化水素の酸化の1つ以上のための方法に関し、上記NO の1つ以上及び、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上は、好ましくは、排ガスに、より好ましくはディーゼルエンジンからの排ガスに、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンからの排ガスに含まれ、前記方法は、本発明に規定されるあらゆる特定の且つ好ましい実施の形態の上記ディーゼル酸化触媒の使用を含む。
【0062】
更に、本発明は、排ガスの触媒処理のための、好ましくは内燃エンジンからの排ガスの処理のための、より好ましくはディーゼルエンジンからの排ガスの処理のための、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンからの排ガスの処理のための方法に関し、前記方法は、本発明に規定されるあらゆる特定の且つ好ましい実施の形態の上記ディーゼル酸化触媒の使用を含む。
【0063】
本発明の特定の好ましい実施の形態によれば、本明細書で規定される上記あらゆる特定の且つ好ましい実施の形態は、好ましくは、内燃エンジン、好ましくはディーゼルエンジン、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンを伴う流体伝達中の排ガス処理システム内に備えられる。
【0064】
また、本発明は、好ましくは、内燃エンジンを伴う流体伝達中の排ガス処理システムに関し、前記排ガスシステムは、ここまでに記載される上記ディーゼル酸化触媒を備え且つ本発明に規定されるあらゆる特定の且つ好ましい実施の形態に含まれ、上記内燃エンジンは、好ましくはディーゼルエンジン、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンである。本発明の上記排ガス処理システムに関し、それに含まれ得るあらゆる更なる構成要素に関して制限は適用されない。
【0065】
好ましくは、ここまでに規定される上記排ガス処理システムは、上記ディーゼル酸化触媒の上流の炭化水素噴射装置、炭化水素筒内噴射装置、上記ディーゼル酸化触媒の下流の還元剤噴射装置、好ましくは尿素噴射装置、選択接触還元のための触媒、及びアンモニア酸化のための触媒の1つ以上、好ましくは、上記ディーゼル酸化触媒の上流の炭化水素噴射装置及び炭化水素筒内噴射装置の1つ以上を有する。
【0066】
また、本発明は、ここまでに規定されるあらゆる特定の且つ好ましい実施の形態の上記ディーゼル酸化触媒の作成方法に関し、そのディーゼル酸化触媒は1つの担体を有し、上記方法は、
(a)任意に、上記担体上に中間スラリーを直接的に配置して、中間スラリー処理担体を取得するステップと、
(b1)上記担体上に、又は上記中間スラリー処理担体上に第2スラリーを配置して、第2スラリー処理担体を取得するステップであって、
上記第2スラリーが、上記第2金属酸化物と、上記バナジウムの酸化化合物、タングステンの酸化化合物、及び、Fe及びCuの1つ以上を含むゼオライト材料の1つ以上とを含む、ステップと、
(c1)上記第2スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(d1)乾燥された上記第2スラリー処理担体をか焼して、上記第2層が上に配置された担体を取得するステップと、
(e1)上記第2層が上に配置された担体上に第1スラリーを配置して、上に上記第2層が配置された第1スラリー処理担体を取得するステップであって、
上記第1スラリーは、前記第1金属酸化物、及び金属酸化物担持材上に担持された前記白金族金属を含む、ステップと、
(f1)上記第2層が上に配置された上記第1スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(g1)上記第2層が上に配置された、乾燥された上記第1スラリー処理担体をか焼して、上記第1及び第2層が上に配置された担体を取得するステップと、を含むか、
又は、
(b2)上記担体上に、又は上記中間スラリー処理担体上に第1スラリーを配置して、第1スラリー処理担体を取得するステップであって、
上記第1スラリーは、上記第1金属酸化物、及び金属酸化物担持材上に担持された上記白金族金属を含む、ステップと、
(c2)上記第1スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(d2)乾燥された上記第1スラリー処理担体をか焼して、上記第1層が上に配置された担体を取得するステップと、
(e2)上記第1層が上に配置された上記担体上に第2スラリーを配置して、上に上記第1層が配置された第2スラリー処理担体を取得するステップであって、
上記第2スラリーが、上記第2金属酸化物と、上記バナジウムの酸化化合物、タングステンの酸化化合物、及び、Fe及びCuの1つ以上を含むゼオライト材料の1つ以上とを含む、ステップと、
(f2)上記第1層が上に配置された上記第2スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(g2)上記第1層が上に配置された、乾燥された上記第2スラリー処理担体をか焼して、上記第1及び第2層が上に配置された担体を取得するステップと、を含む。
【0067】
本明細書に開示される用語「中間スラリー」は、特に、中間層が形成されるように乾燥及び/又はか焼され得る中間スラリー処理担体を形成するために、担体上に配置されることを目的として調製されるスラリーを指す。
【0068】
上記第1スラリーは、水、好ましくは蒸留水、酢酸、及び硝酸の1つ以上を含むことが好ましい。
【0069】
更に、上記第2スラリーは、水、好ましくは蒸留水、及び水酸化アンモニウムの1つ以上を含むことが好ましい。
【0070】
(c1)、(f1)、(c2)、及び/又は(f2)における上記乾燥に関し、(b1)、(e1)、(b2)、及び/又は(e2)から得られた上記スラリー処理担体をある程度まで乾燥させるのに提供され、あらゆる適用可能な手法において成立し得るような上記乾燥に制限は適用されない。したがって、本発明によれば、こうした趣旨で、熱交換のためにガス雰囲気を用いることが好ましい。(c1)、(f1)、(c2)、及び/又は(f2)における乾燥のための上記ガス雰囲気に関し、熱交換に使用可能な温度でのガス雰囲気を提供するのに適したガスとして提供されるようなあらゆる使用可能なガスに特定の制限は適用されない。したがって、例として、上記ガス雰囲気は、窒素、酸素、不活性ガス、及び二酸化炭素の1つ以上、好ましくは窒素を含み得る。或いは、上記ガス雰囲気は、空気を含み得るか、又は空気からなり得る。
【0071】
(c1)、(f1)、(c2)、及び/又は(f2)における乾燥のための上記ガス雰囲気の温度に関し、(b1)、(e1)、(b2)、及び/又は(e2)で得られた上記スラリー処理担体をある程度まで乾燥させ、結果として乾燥されたスラリー処理担体とするのに提供されるような、選択され得るあらゆる適用可能な温度に特定の制限は適用されない。したがって、例として、(c1)、(f1)、(c2)、及び/又は(f2)における乾燥は、100~180℃まで、好ましくは120~160℃まで、そしてより好ましくは135~145℃までの範囲内の温度を有するガス雰囲気を用いて成立し得る。
【0072】
(d1)、(g1)、(d2)、及び/又は(g2)におけるか焼に関し、上記乾燥されたスラリー処理担体をある程度までか焼するのに提供され、またそのか焼が、上に第1層が配置された担体をもたらすのに提供される、あらゆる適用可能な手法において成立し得るようなか焼に制限は適用されない。しかしながら、本発明によれば、こうした趣旨で、熱交換のためにガス雰囲気を用いることが好ましい。上記乾燥のためのガス雰囲気にも同様に当てはまる、(d1)、(g1)、(d2)、及び/又は(g2)におけるか焼のためのガス雰囲気に関し、原則として、か焼に使用可能な温度でのガス雰囲気を提供するのに適したガスとして提供されるようなあらゆる使用可能なガスに特定の制限は適用されない。したがって、例として、上記ガス雰囲気は、窒素、酸素、不活性ガス、及び二酸化炭素の1つ以上、好ましくは窒素を含み得る。
【0073】
(d1)、(g1)、(d2)、及び/又は(g2)におけるか焼のための温度に関し、原則として、(c1)、(f1)、(c2)、及び/又は(f2)から得られた上記乾燥されたスラリー処理担体を効果的にか焼し得るのに提供される、あらゆる適応可能な温度が選択され得る。したがって、例として、(d1)、(g1)、(d2)、及び/又は(g2)におけるか焼は、350~550℃まで、好ましくは420~480℃まで、より好ましくは440~460℃までの範囲内の温度を有するガス雰囲気を用いて成立し得る。
【0074】
上記1つ以上のスラリーが第1及び第2スラリーを含む場合、上記第1スラリー及び第2スラリーが、少なくとも部分的に、上記担体上に、又は、上記担体の全長に亘って直接的に配置された上記中間層上に配置される限り、上記担体上に配置される上記第1スラリー及び第2スラリーの順序に関する制限はない。したがって、例として、上記第2スラリーの配置の前に上記第1スラリーの配置が実行されてもよいし、その逆でもよい。しかしながら、上記第2スラリーが上記担体上又は上記中間層上に配置され、それによって既に第2スラリーが上に配置されている上記担体上又は上記中間層上に上記第1スラリーが配置されることが好ましい。
【0075】
上記第1スラリー及び第2スラリーの1つ以上を配置するための方法に関し、この趣旨で、スラリー処理担体を適宜に得るのに提供されるような、適用され得るあらゆる適用可能な方法に制限は適用されない。しかしながら、本発明によれば、上記第1スラリー及び第2スラリーの配置が、湿式含浸又は吹付けによって、好ましくは湿式含浸によって成立されるのが好ましい。
【0076】
また、本発明は、ここまでに規定される方法によって取得し得る又は取得される、本発明に規定されるあらゆる特定の且つ好ましい実施の形態のディーゼル酸化触媒に関する。
【0077】
特に本明細書に開示される用語「担体の前端」及び「担体の後端」は、上記担体の前端から上記担体の後端までの触媒を通過するガス流に関連する上記担体を規定する。この担体が、長手方向に伸長する壁で取り囲まれて規定されることによって形成された長手方向に伸長する複数の通路を有する場合には、上記ガス流は、前記通路を入口端から出口端まで、すなわち担体の上記前端から担体の上記後端まで通過するだろう。
【0078】
したがって、特に用語「担体の前端」及び「担体の後端」は、ガス流の方向に関連する上記DOCの幾何学的据付けを規定する。より具体的には、特に本明細書に開示される用語「担体の前端」及び「担体の後端」は、上記担体がシステムに適用されることを目的とし、そのシステムが、ベクトルとして規定され得る方向を有するガス流を有するという理由から、その担体を規定する。したがって、上記担体は、上記ガス流のベクトルが担体の前端から担体の後端に達するベクトルと平行になるようにシステム内に用いられる。更に、上記担体の前端が上流端と呼ばれ得るのに対して、上記担体の後端は下流端と呼ばれ得る。
【0079】
本発明の開示内で、上記白金族金属、すなわち上記第1層を含む担体の部分は、入口領域と呼ばれ得る。必然的に、上記第2層を含む担体の部分は、出口領域と呼ばれ得る。
【0080】
単位立方インチ当たりのグラムで表される上記担体の指定された層における指定された物質の担持量の値に関し、本発明の趣意内で、そのグラム重は、指定された物質の重量を指し、立方インチで表される容量は、上に指定の層が配置された、好ましくは上に配置された指定の層を除いて計算された、上記担体の容量を指すものと認められ、前記容量は、上記担体形状内に存在し得るあらゆる細孔、空洞、及びチャネルを含む。特に、ハニカムモノリス担体が採用される特定の好ましい例では、上記容量は、その内部に含まれる上記チャネルを含むハニカム担体の全容量を指す。
【0081】
その結果、単位立方インチ当たりのグラムで表される上記担体上の第1金属酸化物の担持量の値に関し、本発明の趣意内で、そのグラム重は、上記第1酸化物の重量を指し、また立方インチで表される容量は、上に上記第1層が配置され、上に配置されたその第1層を除いて計算された上記担体の容量を指すものと認められ、前記容量は、上記担体形状内に存在し得るあらゆる細孔、空洞、及びチャネルを含む。特に、ハニカムモノリス担体が採用される場合、上記容量は、その内部に含まれる上記チャネルを含むハニカム担体の全容量を指す。(単位立方フィート当たりのグラムで表される)上記白金族金属の担持量及び上記第1層内の金属酸化物担持材の担持量にも同じことが言える。上記中間層に関し、上記アルミナの担持量にも同じことが言える。上記第2層に関し、上記第2金属酸化物の担持量、上記バナジウムの酸化化合物の担持量、上記タングステンの酸化化合物の担持量、及び、Cu及びFeの1つ以上を含む上記ゼオライト材料の担持量にも同じことが言える。本明細書内に開示される単位、インチ(「in」と省略される)とフィート(「ft」と省略される)は、ヤード・ポンド法における長さの単位である。1フィートは12インチである。1インチは2.54cmと等しい。
【0082】
本発明は更に、表示される従属項及び後方参照から生じる以下の実施の形態の組又は実施の形態の組合せによって図示される。特に、言及される実施の形態の範囲の各実例においては、例えば、「実施の形態1~4の何れか1つのディーゼル酸化触媒」といった用語の文脈においては、この範囲の全ての実施の形態が当業者にとって明白に開示されているはずであり、すなわち、この用語の言い回しは、「実施の形態1、2、3、及び4の何れか1つのディーゼル酸化触媒」と同義であると上記当業者によって理解されるべきであると認められる。
【0083】
実施の形態1. 担体と、第1層及び第2層及び任意に中間層を有するウォッシュコートとを有するディーゼル酸化触媒において、上記担体は、担体長、前端、及び後端を有し、
上記ウォッシュコートは、
第1金属酸化物を含み且つ金属酸化物担持材上に担持された白金族金属を含む上記第1層と、
第2金属酸化物を含み且つバナジウムの酸化化合物、タングステンの酸化化合物、及び、Fe及びCuの1つ以上を含むゼオライト材料の1つ以上を含む上記第2層と、を有し、
上記第1層は、上記担体の前端から上記担体長のx%にかけて、少なくとも部分的に上記担体上に直接的に配置されるか、又は、少なくとも部分的に、上記担体の全長に亘って上記担体上に直接的に配置された中間層の上に直接的に配置され、
上記第2層は、上記担体の後端から上記担体長のy%にかけて、少なくとも部分的に上記担体上に直接的に配置されるか、又は、少なくとも部分的に、上記担体の全長に亘って上記担体上に直接的に配置された上記中間層の上に直接的に配置され、
xは25~75までの範囲内であり、yは25~75までの範囲内であり、且つ
x+yは95~105までの範囲内であり、
上記中間層はアルミナを含む。
【0084】
実施の形態2. 実施の形態1のディーゼル酸化触媒において、xが、30~70までの範囲内、好ましくは40~60までの範囲内、より好ましくは45~55までの範囲内、より好ましくは49~51までの範囲内である。
【0085】
実施の形態3. 実施の形態1又は2のディーゼル酸化触媒において、xが50である。
【0086】
実施の形態4. 実施の形態1乃至3の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、yが、30~70までの範囲内、好ましくは40~60までの範囲内、より好ましくは45~55までの範囲内、より好ましくは49~51までの範囲内である。
【0087】
実施の形態5. 実施の形態1乃至4の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、yが50である。
【0088】
実施の形態6. 実施の形態1乃至5の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、x+yが、96~104までの範囲内、好ましくは97~103までの範囲内、より好ましくは98~102までの範囲内、より好ましくは99~101までの範囲内である。
【0089】
実施の形態7. 実施の形態1乃至5の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、x+yが100である。
【0090】
実施の形態8. 実施の形態1乃至6の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記第1層は、上記担体の前端から上記担体長のx%にかけて上記担体上に配置され、上記第2層は、上記担体の後端から上記担体長のy%にかけて上記担体上に配置され、xが50、yが50、そしてx+yが100である。
【0091】
実施の形態9. 実施の形態1乃至8の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記担体が、前方担体要素及び後方担体要素からなり、
上記第1層は、上記前方担体要素上に、又は、上記前方担体要素の全長に亘って上記前方担体要素上に直接的に配置された中間層の上に直接的に配置され、
上記第2層は、上記後方担体要素上に、又は、上記後方担体要素の全長に亘って上記後方担体要素上に直接的に配置された上記中間層の上に直接的に配置され、
上記前方担体要素の長さが上記担体長のx%であり、且つ上記後方担体要素の長さが上記担体長のy%であり、x+yが100である。
【0092】
実施の形態10. 実施の形態1乃至9の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記担体は、セラミック製及び/又は金属製担体、好ましくはセラミック製担体、より好ましくは、アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、アルミノチタネート、炭化ケイ素、コージライト、ムライト、ジルコニア、スピネル、マグネシア、及びチタニアの1つ以上、より好ましくは、アルファアルミナ、アルミノチタネート、炭化ケイ素、及びコージライトの1つ以上、より好ましくは、AlTiO、SiC、及びコージライトの1つ以上であるセラミック製担体を含み、より好ましくは、上記担体がコージライトを含み、より好ましくは、上記担体がコージライトからなる。
【0093】
実施の形態11. 実施の形態1乃至10の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記担体は、顆粒、ペレット、メッシュ、リング、球、円柱、円筒、及びモノリスの1つ以上であり、上記担体は、好ましくはモノリス、より好ましくはハニカムモノリスであり、上記ハニカムモノリスは、好ましくはウォールフロー又はフロースルーモノリス、好ましくはフロースルーモノリスである。
【0094】
実施の形態12. 実施の形態1乃至11の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記担体は、長手方向に伸長する壁で取り囲まれて規定されることによって形成された長手方向に伸長する複数の通路、及び、上記担体の前端及び後端間に伸長する長手方向全長を有する。
【0095】
実施の形態13. 実施の形態1乃至12の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記第1金属酸化物が、ガンマアルミナ、ジルコニア・アルミナ、シリカ・アルミナ、シリカ、ランタナ、ランタナ・アルミナ、アルミナ・ジルコニア・ランタナ、チタニア、ジルコニア・チタニア、セリア、セリア・ジルコニア、セリア・アルミナの1つ以上、好ましくは、シリカ・アルミナ、ジルコニア・アルミナ、チタニア、及びジルコニアの1つ以上、より好ましくは、シリカ・アルミナ、及びジルコニアの1つ以上、より好ましくは、シリカ・アルミナ及びジルコニアである。
【0096】
実施の形態14. 実施の形態1乃至13の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記第1層は、上記第1金属酸化物を、担持量で、0.1~3g/inまで、好ましくは0.15~2.5g/inまで、より好ましくは0.2~1.75g/inまで、より好ましくは0.25~1.5g/inまで、より好ましくは0.3~1.3g/inまでの範囲内で含む。
【0097】
実施の形態15. 実施の形態1乃至14の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記白金族金属は、Pt、Pd、及びRhの1つ以上、好ましくはPt、及びPdの1つ以上、より好ましくはPtである。
【0098】
実施の形態16. 実施の形態1乃至15の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記第1層は、上記白金族金属を、担持量で、5~45g/ftまで、より好ましくは5~35g/ftまで、より好ましくは10~30g/ftまで、より好ましくは15~25g/ftまでの範囲内で含む。
【0099】
実施の形態17. 実施の形態1乃至16の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記金属酸化物担持材は、ガンマアルミナ、ジルコニア・アルミナ、シリカ・アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、ジルコニア・チタニア、チタニア・アルミナ、チタニア・シリカ、セリア、セリア・ジルコニア、セリア・アルミナの1つ以上、好ましくは、チタニア、ジルコニア、ジルコニア・チタニア、及びチタニア・アルミナの1つ以上、より好ましくは、チタニア、ジルコニア・チタニア、及びチタニア・アルミナの1つ以上、より好ましくはチタニアである。
【0100】
実施の形態18. 実施の形態1乃至17の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記第1層は、上記金属酸化物担持材を、担持量で、0.2~3g/inまで、好ましくは0.4~2.5g/inまで、より好ましくは0.5~1.75g/inまで、より好ましくは0.55~1.5g/inまで、より好ましくは0.6~1.3g/inまでの範囲内で含む。
【0101】
実施の形態19. 実施の形態1乃至18の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、0.5~1.5g/inまで、好ましくは0.6~1.4g/inまで、より好ましくは0.7~1.3g/inまで、より好ましくは0.8~1.2g/inまで、より好ましくは0.9~1.1g/inまでの総担持量を有する。
【0102】
実施の形態20. 実施の形態1乃至19の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記第2金属酸化物は、ガンマアルミナ、ジルコニア・アルミナ、シリカ・アルミナ、シリカ、ランタナ、ランタナ・アルミナ、アルミナ・ジルコニア・ランタナ、チタニア、チタニア・シリカ、ジルコニア・チタニア、セリア、セリア・ジルコニア、セリア・アルミナ、及び酸化第1鉄の1つ以上、好ましくは、シリカ・アルミナ、シリカ、チタニア、及びチタニア・シリカの1つ以上、より好ましくは、シリカ・アルミナ、シリカ、及びチタニアの1つ以上、より好ましくはシリカ及びチタニアである。
【0103】
実施の形態21. 実施の形態1乃至20の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記第2層は、上記第2金属酸化物を、担持量で、0.5~6.0g/inまで、好ましくは1.0~5.8g/inまで、より好ましくは2.0~5.7g/inまで、より好ましくは3.0~5.6g/inまで、より好ましくは4.0~5.5g/inまでの範囲内で含む。
【0104】
実施の形態22. 実施の形態1乃至21の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記バナジウムの酸化化合物は、バナジン酸アンモニウム、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸鉄、五酸化バナジウム、及び酸化鉄で安定化された五酸化バナジウムの1つ以上、好ましくは、五酸化バナジウムである。
【0105】
実施の形態23. 実施の形態1乃至22の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記タングステンの酸化化合物は、タングステン酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウム、及び三酸化タングステンの1つ以上、好ましくは三酸化タングステンである。
【0106】
実施の形態24. 実施の形態1乃至23の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記ゼオライト材料の骨格構造が、Si、Sn、Ti、Zr、及びGeの1つ以上、好ましくはSiである四価元素Yを含む。
【0107】
実施の形態25. 実施の形態1乃至24の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記ゼオライト材料の骨格構造が、B、Al、Ga、及びInの1つ以上、好ましくはAlである三価元素Xを含む。
【0108】
実施の形態26. 実施の形態1乃至25の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記ゼオライト材料は、様式ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、-SSO、SSY、STF、STI、STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZONの1つ、それらの2つ以上の混合物、及び、それらの2つ以上の混合様式、好ましくは、上記様式AEI、GME、BEA、CHA、FAU、FER,HEU、LEV、MEI、MEL、MFI、又はMOR、より好ましくは、上記様式AEI、GME、CHA、MFI、BEA、FAU、又はMOR、より好ましくは、上記様式FAU、AFI、MFI、又はBEA、より好ましくは、上記様式BEA及び/又はFAU、更により好ましくは上記様式BEAの骨格構造を有する。
【0109】
実施の形態27. 実施の形態1乃至26の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記ゼオライト材料の骨格構造は、Si、Al、O、及びHを含み、且つ上記ゼオライト材料の骨格構造の少なくとも99.0重量%、好ましくは少なくとも99.5重量%、より好ましくは少なくとも99.9重量%がSi、Al、O及びHからなる。
【0110】
実施の形態28. 実施の形態1乃至27の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記ゼオライト材料の骨格構造がSi及びAlを含み、且つ上記ゼオライト材料がCuを含む。
【0111】
実施の形態29. 実施の形態1乃至28の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記ゼオライト材料は、それぞれ、CuOとして計算されたCuを、ゼオライト材料の全重量に基づいて、0.1~5重量%まで、好ましくは1.0~4.5重量%まで、より好ましくは2~4重量%まで、より好ましくは2.5~3.5重量%まで、より好ましくは3~3.5重量%までの範囲内の量で含む。
【0112】
実施の形態30. 実施の形態1乃至29の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記ゼオライト材料の骨格構造がSi及びAlを含み、且つ上記ゼオライト材料がFeを含む。
【0113】
実施の形態31. 実施の形態1乃至30の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記ゼオライト材料は、それぞれ、Feとして計算されたFeを、ゼオライト材料の全重量に基づいて、0.1~5重量%まで、好ましくは1.0~4.5重量%まで、より好ましくは2~4重量%まで、より好ましくは3~3.5重量%までの範囲内の量で含む。
【0114】
実施の形態32. 実施の形態1乃至31の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記第2層が上記バナジウムの酸化化合物を含み、上記第2層内のバナジウムの酸化化合物の担持量が、0.05~0.36g/inまで、好ましくは0.06~0.34g/inまで、より好ましくは0.07~0.32g/inまで、より好ましくは0.08~0.30g/inまで、より好ましくは0.09~0.28g/inまでの範囲内である。
【0115】
実施の形態33. 実施の形態1乃至32の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記第2層が上記タングステンの酸化化合物を含み、上記タングステンの酸化化合物の担持量が、0.25~0.65g/inまで、好ましくは0.3~0.6g/inまで、より好ましくは0.33~0.57g/inまで、より好ましくは0.35~0.55g/inまで、より好ましくは0.37~0.53g/inまでの範囲内である。
【0116】
実施の形態34. 実施の形態1乃至33の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記第2層の少なくとも95重量%、好ましくは少なくとも99重量%、より好ましくは少なくとも99.9重量%、より好ましくは少なくとも99.99重量%が、上記第2金属酸化物と、上記バナジウムの酸化化合物、タングステンの酸化化合物、及びCu及びFeの1つ以上を有するジルコニア材料の1つ以上とからなる。
【0117】
実施の形態35. 実施の形態1乃至34の何れか1つのディーゼル酸化触媒が、上記担体及び上記第1層及び上記第2層からなる。
【0118】
実施の形態36. 実施の形態1乃至35の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記中間層は、担持量で、0.2~3g/inまで、好ましくは0.5~2.5g/inまで、より好ましくは0.5~2g/inまで、より好ましくは0.7~1.5g/inまで、より好ましくは0.75~1.25g/inまでの範囲内のアルミナを含み、好ましくはアルミナからなる。
【0119】
実施の形態37. 実施の形態1乃至36の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記担体が金属製担体で且つ上記ウォッシュコートが上記中間層を含み、そのディーゼル酸化触媒は、上記担体、上記中間層、上記第1層及び上記第2層からなる。
【0120】
実施の形態38. 実施の形態1乃至37の何れか1つのディーゼル酸化触媒が、排ガスを処理するための、好ましくは内燃エンジンからの排ガスを処理するための、より好ましくはディーゼルエンジンからの排ガスを処理するための、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンからの排ガスを処理するための、好ましくは前記排ガスに含まれるNOの選択接触還元、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上の酸化の1つ以上のための、より好ましくは前記排ガスに含まれる一酸化炭素の酸化、一酸化窒素の酸化、及び炭化水素の酸化の1つ以上のための過程における触媒として使用される。
【0121】
実施の形態39. 実施の形態1乃至37の何れか1つのディーゼル酸化触媒の使用において、NOの選択接触還元、及び、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上の酸化の1つ以上のための、好ましくは、一酸化炭素の酸化、一酸化窒素の酸化、及び炭化水素の酸化の1つ以上のための使用方法であって、上記NO の1つ以上、及び、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上は、好ましくは、排ガスに、より好ましくはディーゼルエンジンからの排ガスに、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンからの排ガスに含まれる。
【0122】
実施の形態40. NOの選択接触還元、及び、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上の接触酸化の1つ以上のための、好ましくは、一酸化炭素の酸化、一酸化窒素の酸化、及び炭化水素の酸化の1つ以上のための方法であって、上記NO の1つ以上、及び、一酸化炭素、一酸化窒素、及び炭化水素の1つ以上は、好ましくは、排ガスに、より好ましくはディーゼルエンジンからの排ガスに、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンからの排ガスに含まれ、前記方法は、実施の形態1乃至37の何れか1つの上記ディーゼル酸化触媒の使用を含む。



【0123】
実施の形態41. 排ガスの触媒処理のための、好ましくは内燃エンジンからの排ガスの処理のための、より好ましくはディーゼルエンジンからの排ガスの処理のための、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンからの排ガスの処理のための方法であって、前記方法は、実施の形態1乃至37の何れか1つの上記ディーゼル酸化触媒の使用を含む。
【0124】
実施の形態42. 実施の形態1乃至37の何れか1つのディーゼル酸化触媒において、上記触媒は、好ましくは、内燃エンジン、好ましくはディーゼルエンジン、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンを伴う流体伝達中の排ガス処理システム内に備えられる。
【0125】
実施の形態43. 好ましくは、内燃エンジンを伴う流体伝達中の排ガス処理システムであって、前記排ガスシステムは実施の形態1乃至37の何れか1つのディーゼル酸化触媒を含み、上記内燃エンジンは、好ましくはディーゼルエンジン、より好ましくはリーンバーンディーゼルエンジンである。
【0126】
実施の形態44. 実施の形態43の排ガス処理システムにおいて、上記ディーゼル酸化触媒の上流の炭化水素噴射装置、炭化水素筒内噴射装置、上記ディーゼル酸化触媒の下流の還元剤噴射装置、好ましくは尿素噴射装置、選択接触還元のための触媒、及びアンモニア酸化のための触媒の1つ以上、好ましくは、上記ディーゼル酸化触媒の上流の炭化水素噴射装置及び炭化水素筒内噴射装置の1つ以上を更に有する。
【0127】
実施の形態45. 実施の形態1乃至37の何れか1つのディーゼル酸化触媒の作成方法であって、上記ディーゼル酸化触媒は1つの担体を有し、上記方法は、
(a)任意に、上記担体上に中間スラリーを直接的に配置して、中間スラリー処理担体を取得するステップと、
(b1)上記担体上に、又は上記中間スラリー処理担体上に第2スラリーを配置して、第2スラリー処理担体を取得するステップであって、
上記第2スラリーが、上記第2金属酸化物と、上記バナジウムの酸化化合物、タングステンの酸化化合物、及び、Fe及びCuの1つ以上を含むゼオライト材料の1つ以上とを含む、ステップと、
(c1)上記第2スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(d1)乾燥された上記第2スラリー処理担体をか焼して、上記第2層が上に配置された担体を取得するステップと、
(e1)上記第2層が上に配置された担体上に第1スラリーを配置して、上に上記第2層が配置された第1スラリー処理担体を取得するステップであって、
上記第1スラリーは、前記第1金属酸化物、及び金属酸化物担持材上に担持された前記白金族金属を含む、ステップと、
(f1)上記第2層が上に配置された上記第1スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(g1)上記第2層が上に配置された、乾燥された上記第1スラリー処理担体をか焼して、上記第1及び第2層が上に配置された担体を取得するステップと、を含むか、
又は、
(b2)上記担体上に、又は上記中間スラリー処理担体上に第1スラリーを配置して、第1スラリー処理担体を取得するステップであって、
上記第1スラリーは、上記第1金属酸化物、及び金属酸化物担持材上に担持された上記白金族金属を含む、ステップと、
(c2)上記第1スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(d2)乾燥された上記第1スラリー処理担体をか焼して、上記第1層が上に配置された担体を取得するステップと、
(e2)上記第1層が上に配置された上記担体上に第2スラリーを配置して、上に上記第1層が配置された第2スラリー処理担体を取得するステップであって、
上記第2スラリーが、上記第2金属酸化物と、上記バナジウムの酸化化合物、タングステンの酸化化合物、及び、Fe及びCuの1つ以上を含むゼオライト材料の1つ以上とを含む、ステップと、
(f2)上記第1層が上に配置された上記第2スラリー処理担体を乾燥するステップと、
(g2)上記第1層が上に配置された、乾燥された上記第2スラリー処理担体をか焼して、上記第1及び第2層が上に配置された担体を取得するステップと、を含む。
【0128】
実施の形態46. 実施の形態45の方法において、上記第1スラリーは、水、好ましくは蒸留水、酢酸、及び硝酸の1つ以上を含む。
【0129】
実施の形態47. 実施の形態45又は46の方法において、上記第2スラリーは、水、好ましくは蒸留水、及び水酸化アンモニウムの1つ以上を含む。
【0130】
実施の形態48. 実施の形態45乃至47の何れか1つの方法において、(c1)、(f1)、(c2)、及び/又は(f2)の1つ以上に関する乾燥は、100~180℃まで、好ましくは120~160℃まで、またより好ましくは135~145℃までの範囲内の温度を有するガス雰囲気を用いて成立される。
【0131】
実施の形態49. 実施の形態45乃至48の何れか1つの方法において、(d1)、(g1)、(d2)、及び/又は(g2)の1つ以上に関するか焼は、350~550℃まで、好ましくは420~480℃まで、より好ましくは440~460℃までの範囲内の温度を有するガス雰囲気を用いて成立される。
【0132】
実施の形態50. 実施の形態45乃至49の何れか1つの方法は、湿式含浸又は吹付けによる、好ましくは湿式含浸による、上記中間スラリー、上記第1スラリー、及び上記第2スラリーの1つ以上の配置を含む。
【0133】
実施の形態51. ディーゼル酸化触媒、好ましくは実施の形態1乃至37の何れか1つのディーゼル酸化触媒が、実施の形態45乃至50の何れか1つの方法によって取得され得るか、又は取得される。
【0134】
本発明は、以下の例及び参照例によって更に図示される。
【図面の簡単な説明】
【0135】
図1図1は、例1に係る本発明のディーゼル酸化触媒の例4に係る発熱を示す。図では、横座標に時間が示され、縦座標に温度が示される。
図2図2は、例2に係る上記ディーゼル酸化触媒の例4に係る発熱を示す。図では、横座標に時間が示され、縦座標に温度が示される。
図3図3は、例1、2、及び3に係る上記ディーゼル酸化触媒のライト・オフ曲線を示す。図では、横座標に温度が示され、縦座標にNO/NO比が示される。
図4図4は、11の定常状態点のそれぞれについての実施例1、2、及び3の上記ディーゼル酸化触媒のDOCout炭化水素スリップを示す。図では、横座標上の上記11の定常状態点のそれぞれに関連して、左縦座標に上記DOCoutHCスリップが示され、右縦座標に温度が示される。
【発明を実施するための形態】
【実施例
【0136】
参照例1:D90値の測定
本発明の文脈において言及される上記D90微粒子径は、レーザ偏向(0.1~8750マイクロメータの範囲内の微粒子径分布の測定を可能とするSympatec’s HELOSシステム)を用いるシンパテック粒度計(Sympatec Particle Size計器)を用いて測定された。この方法によれば、上記微粒子径分布は、反復過程用のPhillips-Twomeyアルゴリズムの導入によって完成される、パラメータフリーで且つモデルに依存しない数学的アルゴリズムで評価される。
【0137】
例1:2つの層を有するディーゼル酸化触媒
上記第2層について、蒸留水中にしゅう酸バナジウムが850gの溶液に32000gのTiO(Cristal Chemical Company社製DT-52で、10重量%のWOを含むTiO)をゆっくり加えて、結果として、ディスパージョン1の第2スラリーを調製した。5分間の攪拌の後、pHを4.5~5.5までの範囲内に調整するために、水溶液がディスパージョン1の総重量の1.67重量%含むように、ディスパージョン1に水酸化アンモニウムを加えた。得られたディスパージョンを再び5分間攪拌した。その後、10分間攪拌しながら、それに1600gのシリカディスパージョン(コロイドシリカLudox(登録商標)AS-40)を加えて上記第2スラリーを得た。その後、この第2スラリーを、総担持量5.5g/inで、担体(単位立方インチ当たり360セルを有し且つ壁厚が8ミルの10.5”×6”の円柱形状のNGK(登録商標)社製高多孔質コージライト担体)の後端から担体長の50%に亘って配置した。得られた担体を120℃で乾燥し、その後、450℃でか焼して、上に第2層が配置された担体を得た。この第2層では、五酸化バナジウムとして計算されたバナジウムの担持量は0.13g/inであり、チタニアの担持量は5.09g/inであった。
【0138】
上記第1層について、9000gのシリカ・アルミナ(Sasol(登録商標)社製Siralox(登録商標)1,5/100)をHNOの希釈水溶液と混合することにより、得られたシリカ・アルミナ含有スラリーからなる第1スラリーを準備した。別途に、酢酸、水、及び3600gのZr(OH)(MEL Chemicals社製)の混合物を調製した。その後、前記混合物を上記シリカ・アルミナ含有スラリーに加えた。更に、900gの酢酸ジルコニウム溶液(蒸留水中に30重量%)をそれに加えた。その後、得られたスラリーを、本明細書で参照例1と記述される、直径が9マイクロメータ~11マイクロメータ間の規定された上記D90微粒子径まで製粉した。その結果、Zr/シリカ・アルミナ含有スラリーを得た。別途に、18000gのTiO(Sachtleben(登録商標)社製二酸化チタンタイプII)を、アミン安定化ヒドロキソPt(IV)錯体(10及び20重量%間でPtを含有)のように、プラチナを有するプラチナ前駆体を用いたプラチナで湿式含浸してPt/TiO含有混合物を得た。このPt/TiO含有混合物に酢酸と水を加えてPt/TiO含有最終スラリーを得た。
【0139】
最後に、上記第1スラリーを得るために、上記Zr/シリカ・アルミナ含有スラリー、オクタノール、及び上記Pt/TiO含有最終スラリーを混合した。その後、この第1スラリーを、総担持量1.013g/inで、上に上記第2層が配置された上記担体の前端から担体長の50%に亘って被覆した。得られた担体を約120℃で乾燥し、その後、450℃でか焼した。上記第1層では、プラチナの担持量が15g/ft、シリカ・アルミナ及びジルコニアの合計担持量が0.341g/inで、チタニアの担持量が0.663g/inであった。
【0140】
したがって、上記担体上のプラチナ担持量は約2.25gであった。
【0141】
例2:2つの層を有するディーゼル酸化触媒
例2は、例1に対して、上記層の幾何学的順序を逆にして準備した。
【0142】
したがって、上記第1スラリー及び第2スラリーは例1におけると同様に調製した。上記第1スラリーは、担持量1.013g/inで、上記担体(単位立方インチ当たり360セルを有し且つ壁厚が8ミルの10.5”×6”の円柱形状のNGK(登録商標)社製高多孔質コージライト担体)の後端から担体長の50%に亘って配置された。得られた担体を120℃で乾燥し、その後、450℃でか焼して、上に第1層が配置された担体を得た。この第1層では、プラチナの担持量が15g/ft、シリカ・アルミナの担持量とジルコニアの担持量の合計が0.341g/inで、チタニアの担持量が0.663g/inであった。その後、上記第1スラリーを、担持量5.5g/inで、上に第1層が配置された上記担体の前端から担体長の50%に亘って被覆した。得られた担体を約120℃で乾燥し、その後、450℃でか焼した。この第2層では、五酸化バナジウムとして計算されたバナジウムの担持量は0.13g/inであり、チタニアの担持量は5.09g/inであった。したがって、上記担体上のプラチナ担持量は約2.25gであった。
【0143】
例3:1つの層を有するディーゼル酸化触媒
スラリーは、上記例1の第1スラリーと同じく調製した。その後、このスラリーを、総担持量1.013g/inで、上記担体(単位立方インチ当たり400セルを有し且つ壁厚が8ミルの12”×6”の円柱形状のNGK(登録商標)社製コージライト担体)の担体長の100%に亘って被覆した。得られた担体を約120℃で乾燥し、その後、450℃でか焼した。層中、プラチナの担持量は10g/ft、シリカ・アルミナの担持量とジルコニアの担持量の合計は0.341g/inで、チタニアの担持量は0.663g/inであった。したがって、上記担体上のプラチナ担持量は約3.93gであった。
【0144】
例4:例1、2、及び3に係るDOCの使用-発熱、NO生成、DOCoutHCスリップ
例1、2、及び3に係る上記ディーゼル酸化触媒をEU V 13Lエンジンで試験した。試験されるDOCの上流に、炭化水素噴射装置(PWM制御)をセットした。ガス組成測定は、FTIR分光計(Horiba(登録商標)社製MEXA(登録商標)-6000-FT)、NOxセンサ(DOCに入る前のガス流についてはCSM社製NOxCANg、DOCを出たガス流についてはContinental(登録商標)/BMW(登録商標)社製AG5WK96610L11787587-05)、化学発光検出器(Horiba社製MEXA-1170NX)、及び炭化水素検出器(Horiba社製MEXA-1170HFID)を用いて行われ、温度測定は、熱電対(Hettstett GmbH社製Typ K)を用いて行われた。
【0145】
試験の実施要項は、以下の通り。
【0146】
1.安定性測定を提供するためにHCを570秒間噴射した。
【0147】
2.HCスリップ測定は30秒間行った。
【0148】
3.HC噴射を停止(時間:300秒)。
【0149】
4.600秒間冷却。
【0150】
5.NO酸化測定の前に1800秒間の調整を実施。
【0151】
6.NO酸化測定は30秒。
【0152】
発熱の測定
発熱を測定するために、1つの例の上記担体の前端から3インチ後方のDOC内と、そのDOCの後方とにおいて、ガスの温度を測定した。2つの結果曲線のそれぞれが、発熱を示す。結果として、例1についての発熱を図1に示し、例2についての発熱を図2に示す。その結果、例2についての発熱は、25000秒と30000秒との間に温度のピークを示すことが分かる。対照的に、例1についての発熱はそうしたピークを示さない。しかしながら、こうした温度のピークは、結果として触媒の性能を損なう、触媒のウォッシュコートの取り返しのつかないダメージに繋がり得る。したがって、例1に係る触媒は、下流CSFの再生のための特に好ましい温度の創生の観点から、よりよい性能を示す。
【0153】
NO/NO比の測定
NOのみの状況下でNOの測定試験が行われ、これは、アンモニアが添加されないことを意味する。各試験実施のための空間速度は、300~350kg/hにセットされた。その結果、200~400℃の範囲内の5つの異なる温度で、ガス温度に対するNO/NO比を測定した。NOの量は、NO及びNOの量の合計に等しい。結果曲線は、ライト・オフ曲線を示す。このライト・オフ曲線は、例1、2、及び3のディーゼル酸化触媒について測定した。このライト・オフについての結果を図3に示す。図3から理解できるように、例3のディーゼル酸化触媒は、200~400℃の温度範囲内で最も高いNO/NO比を示すことが分かる。しかしながら、例1及び2が、それぞれ、2.25gのPtしか含まないのに対し、例3は、3.93gものより高い白金族金属の担持量を含むことを考慮すべきである。例1のディーゼル酸化触媒は、約330℃の温度で、例2のDOCよりも、より高いNO/NO比を示す。全体的には、例1及び2のDOCについてのNO/NO比はとても良く似ている。
【0154】
DOC(out)HCスリップの測定
DOCから出る炭化水素スリップ(DOCoutHCスリップ)を測定するために、複数の定常状態点で炭化水素測定を行った。11の定常状態点(読込み点として指定される)は、試験の便宜性が釣り合うように選択した。このように、例1~3に係る上記3つのディーゼル酸化触媒を、それらのDOCoutHCスリップの観点で試験した。上記11の定常状態点(LP1~LP12)の特性を、以下の表1に示す。このように、上記DOCoutHCスリップを、各定常状態点に対応して測定した。その結果を図4に示す。
【0155】
【表1】
【0156】
図4から理解できるように、例3のディーゼル酸化触媒は、特に、DOCin温度が比較的低く且つ排出質量流量が比較的高い場合、特にLP4、LP5、LP7、及びLP8で、他の2つの触媒を下回っている。全体的に、例1及び2の触媒は比較的よく機能している。
図1
図2
図3
図4