(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】2022-09-30
(45)【発行日】2022-10-11
(54)【発明の名称】排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システム
(51)【国際特許分類】
B01J 29/76 20060101AFI20221003BHJP
B01J 29/78 20060101ALI20221003BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20221003BHJP
F01N 3/08 20060101ALI20221003BHJP
F01N 3/10 20060101ALI20221003BHJP
F01N 3/24 20060101ALI20221003BHJP
F01N 3/28 20060101ALI20221003BHJP
F01N 3/035 20060101ALI20221003BHJP
【ＦＩ】
B01J29/76 A ZAB
B01J29/78 A
B01D53/94 222
B01D53/94 228
B01D53/94 400
F01N3/08 B
F01N3/10 A
F01N3/24 C
F01N3/24 E
F01N3/28 J
F01N3/28 301P
F01N3/035 A
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2018121886
(22)【出願日】2018-06-27
(65)【公開番号】P2020000982
(43)【公開日】2020-01-09
【審査請求日】2021-06-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000104607
【氏名又は名称】株式会社キャタラー
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100189913
【氏名又は名称】鵜飼 健
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(72)【発明者】
【氏名】山下 嘉典
【審査官】佐藤 慶明
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８７５４１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１７－５２２１７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３６７９７５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／０２５２４４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００１－２０５０５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３３４８０１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｊ ２１／００ － ３８／７４
Ｂ０１Ｄ ５３／７３ － ５３／９６
Ｆ０１Ｎ ３／００
Ｆ０１Ｎ ３／０２
Ｆ０１Ｎ ３／０４ － ３／３８
Ｆ０１Ｎ ９／００ － １１／００
(57)【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最表面層としてのＮＯｘ選択還元触媒を含む第１触媒層と、前記基材と前記第１触媒層との間に介在し、ＮＨ３酸化触媒を含む第２触媒層とを具備し、前記第２触媒層は前記第１触媒層に覆われていない露出領域を有する排ガス浄化用触媒であって、前記第１触媒層が第１選択還元触媒層と第２選択還元触媒層を含み、前記第１選択還元触媒層は、前記基材の排ガス入口側の端部である入口端から、前記基材の全長Ｌに対しＬ１（％）の位置にある第１の終点まで延び、前記第２選択還元触媒層は、前記基材の排ガス出口側の端部である出口端から、前記基材の全長Ｌに対しＬ２（％）の位置にある第２の終点まで延び、前記第２触媒層の前記露出領域が前記第１の終点と前記第２の終点によって画定され、前記基材の全長Ｌに対する前記露出領域の幅Ｇが１０％以上４０％未満であり、Ｌ１、Ｌ２及びＧは、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｇ＝１００％の関係を満たし、且つ、Ｌ １ は５０％以上である排ガス浄化用触媒。
【請求項2】
Ｇは１５％以上３０％以下である、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項3】
Ｌ２は５％以上である、請求項１又は２に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項4】
前記第２触媒層は、前記基材の出口端から、前記基材の全長Ｌに対しＬ３（％）の位置にある第３の終点まで延び、Ｌ３は４０％以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項5】
前記第１選択還元触媒層は、前記ＮＯｘ選択還元触媒として、Ｃｕを担持したチャバサイト型ゼオライトを少なくとも含んでいる、請求項１～４のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項6】
前記第２選択還元触媒層は、Ｎｉを更に含有している、請求項１～５のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項7】
前記第２触媒層は、白金及び/又はパラジウムを含有している、請求項１～６のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項8】
前記第２触媒層は、ＮＯｘ選択還元触媒を更に含んでいる、請求項１～７のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項9】
尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部と第１触媒とを備えた排ガス浄化システムであって、前記第１触媒は請求項１～８のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒であり、前記尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部は前記排ガス浄化システムを通る排ガスの流れに対して前記第１触媒の上流側に配置されている排ガス浄化システム。
【請求項10】
第２触媒を更に備え、前記第２触媒は前記排ガス浄化システムを通る排ガスの流れに対して前記第１触媒の上流側に配置されている、請求項９に記載の排ガス浄化システム。
【請求項11】
前記第２触媒は、ＮＯｘ選択還元触媒及び／又は希薄ＮＯｘトラップ触媒を含む、請求項１０に記載の排ガス浄化システム。
【請求項12】
前記第２触媒は、ディーゼルパーティキュレートフィルターと、前記ディーゼルパーティキュレートフィルター上にＮＯｘ選択還元触媒及び／又は希薄ＮＯｘトラップ触媒を含む触媒層を備える、請求項１０又は１１に記載の排ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排ガスに含まれる有害成分である窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と記す。）を低減する技術として、ＮＯｘを選択的に還元する尿素選択還元（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ＳＣＲ）触媒を用いるシステムが使用されている。ＳＣＲシステムは、排気通路内に尿素水溶液を噴射してアンモニア（ＮＨ３）を生成し、それを用いて排ガス中のＮＯｘを除去するものであり、産業用ディーゼルエンジンの多くが、ＳＣＲシステムを搭載することで排ガス中のＮＯｘを浄化している。
【0003】
ＳＣＲシステムにおけるＮＯｘ浄化のメカニズムにおいては、尿素水溶液供給部から噴射された尿素水溶液の液滴が壁面に衝突して微細化、もしくは壁面に付着して蒸発した後に、熱分解（下記反応式（１））、及び加水分解（下記反応式（２））によりＮＨ３へと変化しながら排ガス中に拡散されてＳＣＲ触媒に供給される。そして、ＮＨ３とＮＯｘがＳＣＲ触媒の作用により反応し、窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に分解されることで（下記反応式（３））、ＮＯｘの排出濃度を低減している。
【0004】
（ＮＨ２）２ＣＯ → ＮＨ３＋ＨＮＣＯ （１）
ＨＮＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＮＨ３＋ＣＯ２ （２）
２ＨＮ３＋ＮＯ＋ＮＯ２ → ２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ （３）
ＨＮＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＮＨ３＋ＣＯ２ （２）
２ＨＮ３＋ＮＯ＋ＮＯ２ → ２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ （３）
【0005】
排ガス中のＮＯｘに対して供給されるＮＨ３が不足する場合は、ＮＯｘがＳＣＲ触媒をスリップし、ＮＯｘ排出量が増加する。ＳＣＲシステムにおいては、ＮＯｘの変換率を最大にするために、化学量論超過のＮＨ３を利用することが多い。このため、余剰の未反応のＮＨ３がＳＣＲ触媒をスリップ（以下、「アンモニアスリップ」ということがある。）し、新たな環境汚染などの二次公害を引き起こす危険性が指摘されてきた。
【0006】
このようなアンモニアスリップの問題を踏まえて、ＳＣＲ触媒からスリップしたＮＨ３を浄化するために、ＳＣＲシステムにおけるＳＣＲ触媒の下流側に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）又はロジウム（Ｒｈ）等の貴金属をアルミナなどの母材に担持したアンモニア酸化（Ａｍｍｏｎｉａ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ＡＭＯＸ）触媒を設置して、スリップしたＮＨ３を下記反応式（４）のように酸化することで浄化する技術が検討されている（例えば、特許文献１を参照）。
２ＮＨ３＋３／２Ｏ２ → Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ （４）
２ＮＨ３＋３／２Ｏ２ → Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ （４）
【0007】
しかしながら、上述したアンモニア酸化触媒は、触媒活性種として酸化性能が高い白金などの貴金属成分を用いることから、下記反応式（５）～（７）のように、ＮＨ３の酸化と同時に新たにＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２ＯなどのＮＯｘ成分（以下、二次ＮＯｘともいう。）の発生を引き起こす問題があった。
２ＮＨ３＋５／２Ｏ２ → ２ＮＯ＋３Ｈ２Ｏ （５）
２ＮＨ３＋７／２Ｏ２ → ２ＮＯ２＋３Ｈ２Ｏ （６）
２ＮＨ３＋２Ｏ２ → Ｎ２Ｏ＋３Ｈ２Ｏ （７）
２ＮＨ３＋５／２Ｏ２ → ２ＮＯ＋３Ｈ２Ｏ （５）
２ＮＨ３＋７／２Ｏ２ → ２ＮＯ２＋３Ｈ２Ｏ （６）
２ＮＨ３＋２Ｏ２ → Ｎ２Ｏ＋３Ｈ２Ｏ （７）
【0008】
このような二次ＮＯｘの発生を抑制するため、例えば特許文献２及び３には、同一の基材上に、白金、パラジウム等の貴金属成分を含まないＳＣＲ触媒層（上層）と、白金又はパラジウム等の貴金属担持担体及びＳＣＲ触媒組成物を含む触媒層（下層）を具備するアンモニアスリップ触媒（Ａｍｍｏｎｉａ Ｓｌｉｐ Ｃａｔａｌｙｓｔ；ＡＳＣ）が、ＳＣＲ触媒の下流に設置された排ガス浄化システムが提案されている。
【0009】
また、同一基材上にＳＣＲ触媒層（上層）とＮＨ３酸化触媒層（下層）を具備するＡＳＣは、特許文献４及び５にも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【文献】特許第５７６１９１７号公報（請求項３、１７、段落００２３）
【文献】特許第５１１０９５４号公報
【文献】特許第５７６９７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
上述した従来技術は、ＮＯｘ浄化性能には優れるがアンモニアスリップの抑制能が不十分であったり、逆にアンモニアスリップの抑制能には優れるが、二次ＮＯｘを含むＮＯｘの浄化性能が不十分であり、ＮＯｘの浄化性能とアンモニアスリップの抑制能をバランスよく効果的に改善できていないのが実情である。
【0012】
本発明は、このような実情に鑑み開発されたものであり、排ガス中のＮＯｘ浄化性能とアンモニアスリップ抑制能の双方に優れる排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システム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】
【0013】
特許文献２～５に開示されたＡＳＣと同一又は類似のＡＳＣとして、図６～図８を示す。これらはいずれもＡＳＣの一部を示す断面図であり、同一基材１０上に、ＮＨ３酸化触媒層３００（下層）とＳＣＲ触媒層２００（上層）を具備する。
【0014】
本発明者等による鋭意研究の結果、図６及び図７に示されたＡＳＣ１０１、１０２の場合、特にアンモニアスリップの抑制能が不十分であることがわかった。その理由として、下層のＮＨ３酸化触媒層３００は上層のＳＣＲ触媒層２００によって完全に覆われていることが主たる要因と推測される。すなわち、ＮＨ３の拡散が表面層にて抑制され、ＮＨ３とＮＨ３酸化触媒との接触が阻害されるため、ＮＨ３酸化触媒層３００におけるＮＨ３酸化機能が低下することが推測される。
【0015】
一方、図８に示されたＡＳＣ１０３の場合、下層のＮＨ３酸化触媒層３００は、上層のＳＣＲ触媒層２００により覆われていない露出領域２０１を有しているため、ＮＨ３の酸化反応が促進され、アンモニアスリップの抑制能に優れる。しかしながら、ＮＯｘの浄化性能が不十分であることがわかった。その主たる理由として、ＮＨ３酸化触媒層３００の露出領域２０１の位置に問題があると推測される。すなわち、ＮＨ３酸化触媒層３００の露出領域２０１が、基材１０の出口端１２０から延びた末端部であるため、ＮＨ３の酸化反応が促進されることにより生成する二次ＮＯｘが、ＳＣＲ触媒により浄化されることなく排出されることが主たる理由と推測される。
本発明はこのような鋭意研究に基づき開発されたものであり、以下の側面を有する。
本発明はこのような鋭意研究に基づき開発されたものであり、以下の側面を有する。
【0016】
すなわち、本発明の第１側面によると、基材と、上記基材上に設けられた最表面層としてのＮＯｘ選択還元触媒を含む第１触媒層と、上記基材と上記第１触媒層との間に介在し、ＮＨ３酸化触媒を含む第２触媒層とを具備し、上記第２触媒層は上記第１触媒層に覆われていない露出領域を有する排ガス浄化用触媒であって、上記第１触媒層が第１選択還元触媒層と第２選択還元触媒層を含み、上記第１選択還元触媒層は、上記基材の排ガス入口側の端部である入口端から、上記基材の全長Ｌに対しＬ１（％）の位置にある第１の終点まで延び、上記第２選択還元触媒層は、上記基材の排ガス出口側の端部である出口端から、上記基材の全長Ｌに対しＬ２（％）の位置にある第２の終点まで延び、上記第２触媒層の上記露出領域が上記第１の終点と上記第２の終点によって画定され、上記基材の全長Ｌに対する上記露出領域の幅Ｇが１０％以上４０％未満であり、Ｌ１、Ｌ２及びＧは、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｇ＝１００％の関係を満たし、且つ、３０％＜Ｌ１である排ガス浄化用触媒が提供される。
【0017】
上記排ガス浄化用触媒は、一実施形態において、Ｇが１５％≦Ｇ≦３５％であることが好ましく、１５％≦Ｇ≦３０％であることがより好ましく、２０％≦Ｇ≦３０％であることが特に好ましい。
【0018】
また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、Ｌ１が３０％＜Ｌ１≦８０％であることが好ましく、４０％≦Ｌ１≦７５％であることがより好ましく、５０％≦Ｌ１≦７０％であることが更に好ましく、６０％≦Ｌ１≦７０％であることが特に好ましい。
【0019】
また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、Ｌ２が５％≦Ｌ２であることが好ましく、５％≦Ｌ２≦４０％であることがより好ましく、１０％≦Ｌ２≦３５％であることが更に好ましく、１０％≦Ｌ２≦２０％であることが特に好ましい。
【0020】
また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、上記第２触媒層が上記基材の出口端から、上記基材の全長Ｌに対しＬ３（％）の位置にある第３の終点まで延び、Ｌ３は好ましくは４０％≦Ｌ３≦１００％であり、より好ましくは４０％≦Ｌ３≦９０％であり、更に好ましくは４５％≦Ｌ３≦９０％であり、更に好ましくは５０％≦Ｌ３≦８５％であり、特に好ましくは５０％≦Ｌ３≦８０％である。
【0021】
また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、上記第１選択還元触媒層が、上記ＮＯｘ選択還元触媒として、Ｃｕを担持したチャバサイト型ゼオライトを少なくとも含んでいる。
【0022】
また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、上記第２選択還元触媒層がＮｉを更に含有している。
【0023】
また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、上記第２触媒層が、白金及び/又はパラジウムを含有する触媒を少なくとも含んでいる。
【0024】
また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、上記第２触媒層がＮＯｘ選択還元触媒を更に含んでいる。
【0025】
本発明の第２側面によると、尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部と第１触媒とを備えた排ガス浄化システムであって、上記第１触媒は上述したいずれかの排ガス浄化用触媒であり、上記尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部は上記排ガス浄化システムを通る排ガスの流れに対して上記第１触媒の上流側に配置されている排ガス浄化システムが提供される。
【0026】
上記排ガス浄化システムは、一実施形態において、第２触媒を更に備え、上記第２触媒は上記排ガス浄化システムを通る排ガスの流れに対して上記第１触媒の上流側に配置されている。
【0027】
また、上記排ガス浄化システムは、他の実施形態において、上記第２触媒がＮＯｘ選択還元触媒及び／又は希薄ＮＯｘトラップ触媒を含む。
【0028】
また、上記排ガス浄化システムは、他の実施形態において、上記第２触媒が、ディーゼルパーティキュレートフィルターと、上記ディーゼルパーティキュレートフィルター上にＮＯｘ選択還元触媒及び／又は希薄ＮＯｘトラップ触媒を含む触媒層とを備える。
【発明の効果】
【0029】
本発明によると、排ガス中のＮＯｘ浄化性能とアンモニアスリップ抑制能の双方に優れる排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図。
【図4】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用システムを概略的に示す図。
【図5A】実施例１で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図5B】実施例２～４で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図5C】実施例５で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図5D】比較例１で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図5E】比較例２で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図5F】比較例３で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図5G】比較例４で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図5H】比較例５で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図5I】比較例６で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図5J】比較例７で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図5K】比較例８で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。
【図6】従来技術の一実施形態に係るＡＳＣの一部を示す断面図。
【図7】従来技術の他の実施形態であるＡＳＣの一部を示す断面図。
【図8】従来技術の他の実施形態であるＡＳＣの一部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同様又は類似した機能を有する要素については、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の説明において、用語「上流」及び「下流」は、排ガスの流れを基準として使用することとする。また、用語「アンモニアスリップ触媒（Ａｍｍｏｎｉａ Ｓｌｉｐ Ｃａｔａｌｙｓｔ；ＡＳＣ）」は、ＮＨ３酸化触媒としての機能を有する排ガス浄化用触媒について使用され、ＮＨ３酸化触媒としての機能を有する限り、例えば選択還元（ＳＣＲ）触媒としての機能を併せ持つ排ガス浄化用触媒についても使用される。
【0032】
＜排ガス浄化用触媒＞
図１は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す排ガス浄化用触媒の一部を拡大して示す断面図である。図３は、図２に示される実施形態に対する他の実施形態を示す断面図である。図１乃至３において、矢印１１は、排ガスの流れる向きを表している。
図１は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す排ガス浄化用触媒の一部を拡大して示す断面図である。図３は、図２に示される実施形態に対する他の実施形態を示す断面図である。図１乃至３において、矢印１１は、排ガスの流れる向きを表している。
【0033】
図１乃至図３に示す排ガス浄化用触媒１は、モノリス触媒である。この排ガス浄化用触媒１は、モノリスハニカム基材などの基材１０を含んでいる。基材１０は、典型的には、コーディエライトなどのセラミックス製である。
【0034】
基材１０の隔壁上には、最表面層として、ＮＯｘを還元するＮＯｘ選択還元（ＳＣＲ）触媒を含む第１触媒層が形成されており、第１触媒層は、第１選択還元触媒層（以下において、「第１ＳＣＲ触媒層」という。）２０ａと、第２選択還元触媒層（以下において、「第２ＳＣＲ触媒層」という。）２０ｂを含む。基材１０と第１触媒層（２０ａ及び２０ｂ）との間には、ＮＨ３酸化触媒を含む第２触媒層３０が介在している。
【0035】
尚、図２及び図３に示される層構成に限定されず、本発明の効果を阻害しない範囲において、排ガス浄化用触媒は任意の層を含んでいてもよい。例えば、第１触媒層と第２触媒層との間、基材と第２触媒層との間、第１触媒層の表面等に、任意の層を含んでいてもよい。
【0036】
以下に詳述するギャップ２２は、第２触媒層３０の露出領域である。第１ＳＣＲ触媒層２０ａは、ギャップ２２を基準として、排ガスの流れ１１に対して上流側に配置され、第２ＳＣＲ触媒層２０ｂは、下流側に配置されている。以下において、ギャップ２２を基準として基材１０の上流側を「基材の前段」といい、基材の下流側を「基材の後段」という。
【0037】
基材１０の前段に配置される第１ＳＣＲ触媒層２０ａは、基材１０の排ガス入口側の端部である入口端１１０から、基材１０の全長Ｌに対しＬ１（％）の位置にある第１の終点２１ａまで延びている。以下において、Ｌ１（％）を「第１ＳＣＲ触媒層のコート幅」などもいう。
【0038】
基材１０の後段に配置される第２ＳＣＲ触媒層２０ｂは、基材１０の排ガス出口側の端部である出口端１２０から、基材１０の全長Ｌに対しＬ２（％）の位置にある第２の終点２１ｂまで延びている。以下において、Ｌ２（％）を「第２ＳＣＲ触媒層のコート幅」などもいう。
【0039】
第１ＳＣＲ触媒層２０ａと第２ＳＣＲ触媒層２０ｂは接触しておらず（Ｌ１＋Ｌ２＜１００％）、第１の終点２１ａと第２の終点２１ｂによって画定されるギャップ２２が存在する。ギャップ２２の領域は、第２触媒層３０が第１触媒層によって覆われておらず、第２触媒層３０が露出した領域となっている。ここで、基材１０の全長Ｌに対するギャップ２２の幅の割合をＧ（％）としたとき、Ｌ１、Ｌ２及びＧは、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｇ＝１００％の関係を満たす。
【0040】
上述した通り、下層のＮＨ３酸化触媒層が上層のＳＣＲ触媒層により完全に覆われている場合（例えば、図６及び図７を参照）、ＮＨ３の拡散が表面層にて抑制される。その結果、ＮＨ３とＮＨ３酸化触媒との接触が阻害され、ＮＨ３酸化触媒層におけるＮＨ３酸化機能が低下するため、所望とするアンモニアスリップの抑制能が得られない。本発明の実施形態に係る排ガス浄化用触媒においては、ＮＨ３の酸化機能を有する第２触媒層が露出したギャップ２２を有するため、ＮＨ３酸化機能を向上させることができ、アンモニアスリップの抑制能を改善することができる。
【0041】
一方、本発明の実施形態に係る排ガス浄化用触媒は、例えば図８に示される従来のＡＳＣと異なり、ギャップ２２の下流側である基材の後段に第２ＳＣＲ触媒層２０ｂが存在する。このため、第２触媒層３０の露出領域であるギャップ２２においてＮＨ３の酸化反応が促進されることにより生成する二次ＮＯｘを含め、排ガス中のＮＯｘが第２ＳＣＲ触媒層２０ｂにより効果的に浄化され、ＮＯｘの浄化性能を改善することができる。
【0042】
排ガス中のＮＯｘ浄化性能とアンモニアスリップ抑制能の双方に優れる排ガス浄化用触媒を提供するためには、ＮＯｘの浄化性能とアンモニアスリップの抑制能をバランスよく効果的に改善することが重要である。そのためには、ギャップの幅Ｇ（％）と位置が重要なファクターとなる。ギャップの幅Ｇ（％）と位置は、第１ＳＣＲ触媒層のコート幅Ｌ１と第２ＳＣＲ触媒層のコート幅Ｌ２によって特定することができる。
【0043】
本発明の実施形態において、第１ＳＣＲ触媒層の第１の終点２１ａと第２ＳＣＲ触媒層の第２の終点２１ｂによって画定されるギャップ２２の幅Ｇ（％）は、基材の全長Ｌに対し、１０％≦Ｇ＜４０％であり、好ましくは１５％≦Ｇ≦３５％であり、より好ましくは１５％≦Ｇ≦３０％であり、特に好ましくは２０≦Ｇ≦３０％である。
【0044】
また、本発明の実施形態において、第１ＳＣＲ触媒層２０ａのコート幅Ｌ１（％）は、３０％＜Ｌ１であり、好ましくは３０％＜Ｌ１≦８０％であり、より好ましくは４０％≦Ｌ１≦７５％であり、更に好ましくは５０％≦Ｌ１≦７０％であり、特に好ましくは６０％≦Ｌ１≦７０％である。
【0045】
また、本発明の実施形態において、第２ＳＣＲ触媒層２０ｂのコート幅Ｌ２（％）は、好ましくは５％≦Ｌ２であり、より好ましくは５≦Ｌ２≦４０％であり、更に好ましくは１０≦Ｌ２≦３５％であり、特に好ましくは１０％≦Ｌ２≦２０％である。
【0046】
ギャップの幅Ｇ（％）とギャップの位置を上記とすることにより、基板の前段部においてＳＣＲ触媒によるＮＯｘ還元反応に使用されなかったＮＨ３を、ギャップ部分において効率よくＮ２に変換し、生成した二次ＮＯｘは後段の第２ＳＣＲ触媒層にて効率よくＮ２に変換することができる。
【0047】
基材１０と第１触媒層（２０ａ、２０ｂ）との間に介在し、ＮＨ３酸化触媒を含む第２触媒層３０は、基材１０の排ガス出口側の端部である出口端１２０から、基材１０の全長Ｌに対しＬ３（％）の位置にある第３の終点３１まで延びている。以下において、Ｌ３（％）を「第２触媒層のコート幅」などともいう。
【0048】
第２触媒層３０は、図３に示すように、基材１０の全長Ｌにわたり延びていてもよいし（Ｌ３＝１００％）、図２に示すように、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌ未満の長さまで延びていてもよい（Ｌ３＜１００％）。一形態において、第２触媒層のコート幅Ｌ３（％）は、基材１０の全長Ｌに対し、４０％≦Ｌ３≦１００％であることが好ましい。
【0049】
ＮＯｘ浄化機能の観点からは、第２触媒層３０は、図２に示すように、基材１０の出口端１２０から、基材１０の全長Ｌ未満の位置にある第３の終点３１まで延びていることが好ましい（Ｌ３＜１００％）。一形態において、第２触媒層のコート幅Ｌ３（％）は、好ましくは４０％≦Ｌ３≦９０％であり、より好ましくは４５％≦Ｌ３≦９０％であり、更に好ましくは５０％≦Ｌ３≦８５％であり、特に好ましくは５０％≦Ｌ３≦８０％である。
【0050】
第１触媒層及び第２触媒層のコート量は、特に限定されるものではない。一例において、第１触媒層（第１ＳＣＲ触媒層及び第２選択触媒層Ｂの合計）のコート量は、６０～２００ｇ／Ｌであることが好ましく、８０～１８０ｇ／Ｌであることがより好ましい。また、第２触媒層のコート量は、一例において、８５～１７０ｇ／Ｌであることが好ましく、８０～１５５ｇ／Ｌであることがより好ましい。
【0051】
本明細書において「コート量」とは、触媒層を形成するために使用されるスラリーから溶媒等の揮発成分が除かれた後の量を意味する。すなわち、コート量は基材上に塗布するスラリーの量ではなく、製造された排ガス浄化用触媒に含まれる触媒層の量である。
【0052】
［材料］
・第１触媒層
第１触媒層としての第１ＳＣＲ触媒層及び第２ＳＣＲ触媒層は、ＮＨ３の存在下でＮＯｘを還元する機能を有するＮＯｘ選択還元触媒（以下において、「ＮＯｘ還元触媒」ともいう）を含む。このような触媒としては、例えば、ゼオライト触媒、複合金属酸化物等を挙げることができる。
・第１触媒層
第１触媒層としての第１ＳＣＲ触媒層及び第２ＳＣＲ触媒層は、ＮＨ３の存在下でＮＯｘを還元する機能を有するＮＯｘ選択還元触媒（以下において、「ＮＯｘ還元触媒」ともいう）を含む。このような触媒としては、例えば、ゼオライト触媒、複合金属酸化物等を挙げることができる。
【0053】
ゼオライト触媒としては、例えば、チャバサイト型（ＣＨＡ型）ゼオライト、フェリエライト型ゼオライト、ＺＳＭ－５型ゼオライト、β型（ＢＥＡ型）ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、ＳＡＰＯ型ゼオライト等を挙げることができる。また、Ｆｅ及び／又はＣｕでイオン交換したゼオライトを挙げることもできる。複合金属酸化物としては、例えば、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＶの少なくとも１種を含む複合金属酸化物等、より具体的には、Ｆｅ、Ｔｉ，Ｗからなる酸化物、Ｃｅ－Ｚｒ複合酸化物等を挙げることができる。その他のＮＯｘ還元触媒として、Ｒｈ等を挙げることもできる。これらのＮＯｘ還元触媒は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0054】
第１触媒層に用い得るＮＯｘ還元触媒として、具体的には、例えばＣｕ－ＣＨＡ型ゼオライト、Ｆｅ－ＢＥＡ型ゼオライト、Ｆｅ－ＺＳＭ５型ゼオライト、Ｆｅ－ＴｉＷ複合酸化物等を挙げることができ、これらから選択される１種又は２種以上を使用することができる。ＮＯｘ浄化性能の観点からは、ＮＯｘ還元触媒としてＣｕ－ＣＨＡ型ゼオライトを使用することが好ましい。
【0055】
また、基材の前段又は後段という第１ＳＣＲ触媒層と第２ＳＣＲ触媒層における配置の相違の観点からは、前段の第１ＳＣＲ触媒層で使用するＮＯｘ還元触媒は、後段の第２ＳＣＲ触媒層で使用するＮＯｘ還元触媒よりもＮＨ３吸着量のより多い触媒を使用することが好ましい。ＮＨ３吸着量の多いＳＣＲ触媒層はＮＯｘ浄化機能が高いが、加速時にＮＨ３を後段に排出する可能性が高い。そこでＮＨ３酸化力の強いＮＨ３酸化触媒が露出しているギャップ部分より前にＮＨ３吸着量の多いＳＣＲ触媒層を配置することで、加速時に脱離するＮＨ３をギャップ部分で酸化しＮＨ３の排出を抑制することができる。このように、ＮＯｘ浄化とＮＨ３酸化の観点より第１ＳＣＲ触媒層にＮＨ３吸着量の多いＮＯｘ還元触媒を配置することが好ましい。ＮＨ３吸着量の多いＮＯｘ還元触媒としては、例えば、ＳＡＲ（Ｓｉｌｉｃａ Ａｌｕｍｉｎａ ｒａｔｉｏｓ）が１５以下のＣＨＡ型ゼオライトが一例として挙げられる。
【0056】
また、第１ＳＣＲ触媒層及び第２ＳＣＲ触媒層は、上述したＮＯｘ還元触媒に加え、他の成分を更に含有していてもよい。
【0057】
一形態において、第１ＳＣＲ触媒層及び第２ＳＣＲ触媒層は、上述したＮＯｘ還元触媒に加え、Ｎ２Ｏの生成を抑制する機能を有する触媒を更に含有していてもよい。このような触媒は、以下に示す理由から、特に後段の第２ＳＣＲ触媒層が含有することが好ましい。すなわち、Ｎ２ＯはＮＨ３の酸化反応の副生成物かつＮＨ３-ＳＣＲ反応の副生成物として生成する。そのため、ギャップ部分に対し下流領域にある第２ＳＣＲ触媒層中にＮ２Ｏ抑制能を有する触媒を使用することがより効果的である。
【0058】
Ｎ２Ｏを抑制する機能を有する触媒としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、スピネル等を挙げることができる。
【0059】
第１触媒層は、上述した通り、ＮＨ３の存在下でＮＯｘを還元する。そのため、第１触媒層にＮＨ３を酸化する機能を有するＮＨ３酸化触媒が含まれていると、ＮＨ３が酸化されてしまい、ＮＯｘを還元することが困難となる。従って、第１触媒層は、ＮＨ３酸化触媒を実質的に含有しないことが好ましい。
【0060】
・第２触媒層
第２触媒層は、アンモニアスリップ抑制能を有する触媒層であり、ＮＨ３を酸化する機能を有するＮＨ３酸化触媒を含有する。このような触媒としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ等の白金族金属（Ｐｌａｔｉｎｕｍ Ｇｒｏｕｐ Ｍｅｔａｌ；ＰＧＭ）を挙げることができる。また、Ｐｔ／Ｐｄ合金を使用することも耐熱性の観点から好ましい。ＮＨ３酸化触媒は、金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｃｅ－Ｚｒ複合酸化物等）、ゼオライト、Ｆｅイオン交換ゼオライト、Ｃｕイオン交換ゼオライト等に担持されていてもよい。これらのＮＨ３酸化触媒は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
第２触媒層は、アンモニアスリップ抑制能を有する触媒層であり、ＮＨ３を酸化する機能を有するＮＨ３酸化触媒を含有する。このような触媒としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ等の白金族金属（Ｐｌａｔｉｎｕｍ Ｇｒｏｕｐ Ｍｅｔａｌ；ＰＧＭ）を挙げることができる。また、Ｐｔ／Ｐｄ合金を使用することも耐熱性の観点から好ましい。ＮＨ３酸化触媒は、金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｃｅ－Ｚｒ複合酸化物等）、ゼオライト、Ｆｅイオン交換ゼオライト、Ｃｕイオン交換ゼオライト等に担持されていてもよい。これらのＮＨ３酸化触媒は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0061】
第２触媒層は、上述したＮＨ３酸化触媒に加え、他の成分を更に含有していてもよい。一形態において、第２触媒層は、ＮＯｘ還元触媒を更に含有していてもよい。含有し得るＮＯｘ還元触媒としては、上述したＮＯｘ還元触媒と同様の触媒が挙げられる。
【0062】
＜排ガス浄化システム＞
本発明は更に、上述した排ガス浄化用触媒を備えた排ガス浄化システムに関する。
本発明の実施形態に係る排ガス浄化システムは、一形態において、尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部（以下において、「尿素水溶液供給部」という。）と、上述した排ガス浄化用触媒（以下において、第１触媒ともいう。）を備えている。尿素水溶液供給部は、第１触媒にＮＨ３を供給するために、内燃機関の排気通路において第１触媒よりも上流側に配置されている。
本発明は更に、上述した排ガス浄化用触媒を備えた排ガス浄化システムに関する。
本発明の実施形態に係る排ガス浄化システムは、一形態において、尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部（以下において、「尿素水溶液供給部」という。）と、上述した排ガス浄化用触媒（以下において、第１触媒ともいう。）を備えている。尿素水溶液供給部は、第１触媒にＮＨ３を供給するために、内燃機関の排気通路において第１触媒よりも上流側に配置されている。
【0063】
本発明の実施形態に係る排ガス浄化システムは、他の形態において、第２触媒を更に備えている。第２触媒は、一形態において、内燃機関の排気通路において第１触媒よりも上流側に配置されている。
【0064】
図４は、本発明の実施形態に係る排ガス浄化システムを概略的に示す図である。図４において排ガス浄化システム２は、上流側から順に、尿素水溶液供給部としてのインジェクタ８０、触媒コンバータ６０に収容される第２触媒６２、及び、触媒コンバータ７０に収容される第１触媒７２を備える。
【0065】
図４において、触媒コンバータ６０は、コンバータボディ６１と第２触媒６２とを含んでいる。コンバータボディ６１は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ６１は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ６１の吸気口は、パイプ４０ｂに接続されている。コンバータボディ６１の排気口は、パイプ４０ｃの一端に接続されている。パイプ４０ｂには、その中を流れる排ガスに尿素水溶液又はアンモニア水溶液を注入するインジェクタ８０が設けられている。
【0066】
第２触媒６２は、パイプ４０ｂから触媒コンバータ６０へと供給された排ガスが、第２触媒６２の隔壁を透過し、その後、パイプ４０ｃへと排出されるように、コンバータボディ６１内に収容されている。
【0067】
触媒コンバータ７０は、コンバータボディ７１と第１触媒７２とを含んでいる。コンバータボディ７１は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ７１は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ７１の吸気口は、パイプ４０ｃを介してコンバータボディ６１の排気口に接続されている。コンバータボディ７１の排気口は、パイプ４０ｄの一端に接続されている。
【0068】
第２触媒６２は、一形態においてＮＯｘ選択還元触媒を含む。一例によれば、第２触媒６２は、モノリスハニカム基材と、その隔壁上に設けられたＮＯｘ選択還元触媒を含む触媒層を備えている。ＮＯｘ選択還元触媒としては、上述した排ガス浄化用触媒が含むＮＯｘ還元触媒と同様の触媒を使用することができる。
【0069】
第２触媒６２は、他の形態において、希薄ＮＯｘトラップ（Ｌｅａｎ Ｎｏｘ Ｔｒａｐ；ＬＮＴ）触媒を含んでいてもよい。ＬＮＴ触媒としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、アルカリ金属類、アルカリ土類金属類、希土類、Ａｌ、Ｔｉ及びＳｉから選択される１つもしくは複数を含む酸化物担体等を使用することができる。
【0070】
第２触媒６２は、他の形態において、ディーゼルパーティキュレートフィルター（ＤＰＦ）としての機能を備えたＮＯｘ選択還元触媒であってもよい。ディーゼルパーティキュレートフィルターは、排ガスから粒子状物質を除去する。第２触媒６２がディーゼルパーティキュレートフィルターを備えた触媒である場合、第２触媒は、ウォールフロータイプのモノリス触媒である。一例によれば、第２触媒は、ディーパーティキュレートフィルターと、このフィルター上にＮＯｘ選択還元触媒及び／又は希薄ＮＯｘトラップ触媒を含む触媒層を備えている。第２触媒６２にディーゼルパーティキュレートフィルターとしての機能を付与することにより、コンパクトな排ガス処理システムを提供することができる。
【実施例】
【0071】
＜調製例１：酸化触媒スラリー１の調製＞
硝酸ＰｔをＰｔ換算で０．１ｇ含んだ水溶液１．２ｇと純水３００ｇを混合し、この水溶液に市販のアルミナ７５ｇを加え、１時間撹拌した。得られた混合物を１２０℃で６時間加熱して水分を蒸発させた。次いで、５００℃で１時間の熱処理を施すことにより、Ｐｔ／アルミナ粉末１を得た。Ｐｔ／アルミナ粉末１の７５．１ｇ、ベーマイト５ｇ及び純水５００ｇを混合し、酸化触媒スラリー１を得た。
硝酸ＰｔをＰｔ換算で０．１ｇ含んだ水溶液１．２ｇと純水３００ｇを混合し、この水溶液に市販のアルミナ７５ｇを加え、１時間撹拌した。得られた混合物を１２０℃で６時間加熱して水分を蒸発させた。次いで、５００℃で１時間の熱処理を施すことにより、Ｐｔ／アルミナ粉末１を得た。Ｐｔ／アルミナ粉末１の７５．１ｇ、ベーマイト５ｇ及び純水５００ｇを混合し、酸化触媒スラリー１を得た。
【0072】
＜調製例２：酸化触媒スラリー２の調製＞
硝酸ＰｔをＰｔ換算で０．０５ｇ含んだ水溶液０．６ｇと純水３００ｇを混合し、この水溶液に市販のアルミナ７５ｇを加え、１時間撹拌した。得られた混合物を１２０℃で６時間加熱して水分を蒸発させた。次いで、５００℃で１時間の熱処理を施すことにより、Ｐｔ／アルミナ粉末１を得た。Ｐｔ／アルミナ粉末１の７５．０５ｇ、ベーマイト５ｇ及び純水５００ｇを混合し、酸化触媒スラリー２を得た。
硝酸ＰｔをＰｔ換算で０．０５ｇ含んだ水溶液０．６ｇと純水３００ｇを混合し、この水溶液に市販のアルミナ７５ｇを加え、１時間撹拌した。得られた混合物を１２０℃で６時間加熱して水分を蒸発させた。次いで、５００℃で１時間の熱処理を施すことにより、Ｐｔ／アルミナ粉末１を得た。Ｐｔ／アルミナ粉末１の７５．０５ｇ、ベーマイト５ｇ及び純水５００ｇを混合し、酸化触媒スラリー２を得た。
【0073】
＜調製例３：ＳＣＲ触媒スラリー１の調製＞
Ｃｕ－ＣＨＡ材料９５ｇとバインダーとしてＳｉ５ｇと純水２５０ｇとを混合し、ＳＣＲ触媒スラリー１を得た。
Ｃｕ－ＣＨＡ材料９５ｇとバインダーとしてＳｉ５ｇと純水２５０ｇとを混合し、ＳＣＲ触媒スラリー１を得た。
【0074】
＜調製例４：ＳＣＲ触媒スラリー２の調製＞
Ｆｅ－ＢＥＡ材料９５ｇとバインダーとしてＳｉ５ｇと純水２５０ｇとを混合し、ＳＣＲ触媒スラリー２を得た。
Ｆｅ－ＢＥＡ材料９５ｇとバインダーとしてＳｉ５ｇと純水２５０ｇとを混合し、ＳＣＲ触媒スラリー２を得た。
【0075】
＜調製例５：ＳＣＲ触媒スラリー３の調製＞
Ｖ／Ｔｉ材料９５ｇとバインダーとしてＳｉ５ｇと純水２５０ｇとを混合し、ＳＣＲ触媒スラリー３を得た。
Ｖ／Ｔｉ材料９５ｇとバインダーとしてＳｉ５ｇと純水２５０ｇとを混合し、ＳＣＲ触媒スラリー３を得た。
【0076】
＜触媒の製造＞
基材としてコーディエライトハニカム基材（１Ｌ）と、上記で得られた酸化触媒スラリー１及び２のいずれかと、ＳＣＲ触媒スラリー１乃至ＳＣＲ触媒スラリー３のいずれかを用い、以下に示す方法で触媒ＡＳＣ１～１３を製造した。
基材としてコーディエライトハニカム基材（１Ｌ）と、上記で得られた酸化触媒スラリー１及び２のいずれかと、ＳＣＲ触媒スラリー１乃至ＳＣＲ触媒スラリー３のいずれかを用い、以下に示す方法で触媒ＡＳＣ１～１３を製造した。
【0077】
＜実施例１：触媒ＡＳＣ１の製造＞
図５Ａを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの６０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるように前段ＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの２０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるように後段ＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ａに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１を得た。
図５Ａを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの６０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるように前段ＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの２０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるように後段ＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ａに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１を得た。
【0078】
＜実施例２：触媒ＡＳＣ２の製造＞
図５Ｂを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの２０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｂに示される構造を有する触媒ＡＳＣ２を得た。
図５Ｂを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの２０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｂに示される構造を有する触媒ＡＳＣ２を得た。
【0079】
＜実施例３：触媒ＡＳＣ３の製造＞
図５ＢにおけるＡＭＯＸ１（酸化触媒層）の形成に用いる酸化触媒スラリーを、酸化触媒スラリー２から酸化触媒スラリー１に変更し、更に、ＳＣＲ２の形成に用いるＳＣＲ触媒スラリーを、ＳＣＲ触媒スラリー１からＳＣＲ触媒スラリー２に変更した以外は実施例２と同様の条件で製造することにより、図５Ｂに示される構造を有する触媒ＡＳＣ３を得た。
図５ＢにおけるＡＭＯＸ１（酸化触媒層）の形成に用いる酸化触媒スラリーを、酸化触媒スラリー２から酸化触媒スラリー１に変更し、更に、ＳＣＲ２の形成に用いるＳＣＲ触媒スラリーを、ＳＣＲ触媒スラリー１からＳＣＲ触媒スラリー２に変更した以外は実施例２と同様の条件で製造することにより、図５Ｂに示される構造を有する触媒ＡＳＣ３を得た。
【0080】
＜実施例４：触媒ＡＳＣ４の製造＞
図５ＢにおけるＡＭＯＸ１（酸化触媒層）の形成に用いる酸化触媒スラリーを、酸化触媒スラリー２から酸化触媒スラリー１に変更し、更に、ＳＣＲ２の形成に用いるＳＣＲ触媒スラリーを、ＳＣＲ触媒スラリー１からＳＣＲ触媒スラリー３に変更した以外は、実施例２と同様の条件で製造することにより、図５Ｂに示される構造を有する触媒ＡＳＣ４を得た。
図５ＢにおけるＡＭＯＸ１（酸化触媒層）の形成に用いる酸化触媒スラリーを、酸化触媒スラリー２から酸化触媒スラリー１に変更し、更に、ＳＣＲ２の形成に用いるＳＣＲ触媒スラリーを、ＳＣＲ触媒スラリー１からＳＣＲ触媒スラリー３に変更した以外は、実施例２と同様の条件で製造することにより、図５Ｂに示される構造を有する触媒ＡＳＣ４を得た。
【0081】
＜実施例５：触媒ＡＳＣ５の製造＞
図５Ｃを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの７０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの１０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｃに示される構造を有する触媒ＡＳＣ５を得た。
図５Ｃを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの７０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの１０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｃに示される構造を有する触媒ＡＳＣ５を得た。
【0082】
＜比較例１：触媒ＡＳＣ６の製造＞
図５Ｄを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から出口端１２０までの基材１０の全長Ｌの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｄに示される構造を有する触媒ＡＳＣ６を得た。
図５Ｄを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から出口端１２０までの基材１０の全長Ｌの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｄに示される構造を有する触媒ＡＳＣ６を得た。
【0083】
＜比較例２：触媒ＡＳＣ７の製造＞
図５Ｅを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から出口端１２０までの基材１０の全長Ｌの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｅに示される構造を有する触媒ＡＳＣ７を得た。
図５Ｅを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から出口端１２０までの基材１０の全長Ｌの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｅに示される構造を有する触媒ＡＳＣ７を得た。
【0084】
＜比較例３：触媒ＡＳＣ８の製造＞
図５Ｆを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｆに示される構造を有する触媒ＡＳＣ８を得た。
図５Ｆを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｆに示される構造を有する触媒ＡＳＣ８を得た。
【0085】
＜比較例４：触媒ＡＳＣ９の製造＞
図５Ｇを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの２０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｇに示される構造を有する触媒ＡＳＣ９を得た。
図５Ｇを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの２０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｇに示される構造を有する触媒ＡＳＣ９を得た。
【0086】
＜比較例５：触媒ＡＳＣ１０の製造＞
図５Ｈを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｈに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１０を得た。
図５Ｈを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｈに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１０を得た。
【0087】
＜比較例６：触媒ＡＳＣ１１の製造＞
図５Ｉを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの３０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｉに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１１を得た。
図５Ｉを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの３０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｉに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１１を得た。
【0088】
＜比較例７：触媒ＡＳＣ１２の製造＞
図５Ｊを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｊに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１２を得た。
図５Ｊを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｊに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１２を得た。
【0089】
＜比較例８：触媒ＡＳＣ１３の製造＞
図５Ｋを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｋに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１３を得た。
図５Ｋを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｋに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１３を得た。
【0090】
＜評価＞
触媒ＡＳＣ１～１３の性能を以下の方法により調べた。
［ＮＨ３排出量の測定］
模擬ガス評価装置(モデルガス)を用いてＮＨ３排出量について評価した。模擬ガス組成としてＮＯ＝７０ｐｐｍ、ＮＨ３＝１４０ｐｐｍ、Ｏ２＝１０％、Ｈ２Ｏ＝５％；Ｎ２をバランスガス(ＳＶ＝６０，０００/ｈｒ)となるように触媒ガス濃度を調整する。この混合ガスを赤外炉等で加熱し、触媒流入温度を２００℃になるように調節する。ＮＯｘとＮＨ３の濃度が安定した時点のＮＨ３濃度を測定し、これをＮＨ３排出量とした。
触媒ＡＳＣ１～１３の性能を以下の方法により調べた。
［ＮＨ３排出量の測定］
模擬ガス評価装置(モデルガス)を用いてＮＨ３排出量について評価した。模擬ガス組成としてＮＯ＝７０ｐｐｍ、ＮＨ３＝１４０ｐｐｍ、Ｏ２＝１０％、Ｈ２Ｏ＝５％；Ｎ２をバランスガス(ＳＶ＝６０，０００/ｈｒ)となるように触媒ガス濃度を調整する。この混合ガスを赤外炉等で加熱し、触媒流入温度を２００℃になるように調節する。ＮＯｘとＮＨ３の濃度が安定した時点のＮＨ３濃度を測定し、これをＮＨ３排出量とした。
【0091】
［ＮＯｘ排出量の測定］
模擬ガス評価装置(モデルガス)を用いてＮＯｘ排出量について評価した。模擬ガス組成としてＮＯ＝７０ｐｐｍ、ＮＨ３＝１４０ｐｐｍ、Ｏ２＝１０%、Ｈ２Ｏ＝５%；Ｎ２をバランスガス(ＳＶ＝６０，０００/ｈｒ)となるように触媒ガス濃度を調整する。この混合ガスを赤外炉等で加熱し、触媒流入温度を２００℃になるように調節する。ＮＯｘとＮＨ３の濃度が安定した時点のＮＯｘ濃度を測定し、これをＮＯｘ排出量とした。
結果を表１に示す。
模擬ガス評価装置(モデルガス)を用いてＮＯｘ排出量について評価した。模擬ガス組成としてＮＯ＝７０ｐｐｍ、ＮＨ３＝１４０ｐｐｍ、Ｏ２＝１０%、Ｈ２Ｏ＝５%；Ｎ２をバランスガス(ＳＶ＝６０，０００/ｈｒ)となるように触媒ガス濃度を調整する。この混合ガスを赤外炉等で加熱し、触媒流入温度を２００℃になるように調節する。ＮＯｘとＮＨ３の濃度が安定した時点のＮＯｘ濃度を測定し、これをＮＯｘ排出量とした。
結果を表１に示す。
【0092】
【表1】
【0093】
表１に示された結果から、本発明の実施例は、排ガス中のＮＯｘ浄化性能とアンモニアスリップ抑制能の双方に優れることがわかる。
【0094】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【0095】
１ 排ガス浄化用触媒
２ 排ガス浄化システム
１０ 基材
１１ 排ガスの流れ
２０ａ 第１ＳＣＲ触媒層
２０ｂ 第２ＳＣＲ触媒層
２１ａ 第１の終点
２１ｂ 第２の終点
２２ ギャップ
３０ 第２触媒層
３１ 第３の終点
８０ インジェクタ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ パイプ
６０、７０ 触媒コンバータ
６１、７１ コンバータボディ
６２ 第２触媒
７２ 第１触媒
１１０ 入口端
１２０ 出口端
２ 排ガス浄化システム
１０ 基材
１１ 排ガスの流れ
２０ａ 第１ＳＣＲ触媒層
２０ｂ 第２ＳＣＲ触媒層
２１ａ 第１の終点
２１ｂ 第２の終点
２２ ギャップ
３０ 第２触媒層
３１ 第３の終点
８０ インジェクタ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ パイプ
６０、７０ 触媒コンバータ
６１、７１ コンバータボディ
６２ 第２触媒
７２ 第１触媒
１１０ 入口端
１２０ 出口端
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図5I】
【図5J】
【図5K】
【図6】
【図7】
【図8】
