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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】2024-02-13
(45)【発行日】2024-02-21
(54)【発明の名称】排ガス浄化システム
(51)【国際特許分類】
B01D 53/94 20060101AFI20240214BHJP
B01J 23/63 20060101ALI20240214BHJP
B01J 35/57 20240101ALI20240214BHJP
F01N 3/10 20060101ALI20240214BHJP
F01N 3/28 20060101ALI20240214BHJP
F01N 3/24 20060101ALI20240214BHJP
F01N 3/022 20060101ALI20240214BHJP
F01N 3/035 20060101ALI20240214BHJP
【ＦＩ】
B01D53/94 222
B01D53/94 245
B01D53/94 280
B01J23/63 A ZAB
B01J35/57 E
B01J35/57 L
F01N3/10 A
F01N3/28 301P
F01N3/24 E
F01N3/022 C
F01N3/035 A
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2021571199
(86)(22)【出願日】2021-01-13
(86)【国際出願番号】 JP2021000755
(87)【国際公開番号】W WO2021145326
(87)【国際公開日】2021-07-22
【審査請求日】2023-02-03
(31)【優先権主張番号】P 2020003874
(32)【優先日】2020-01-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006183
【氏名又は名称】三井金属鉱業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100120617
【弁理士】
【氏名又は名称】浅野 真理
(74)【代理人】
【識別番号】100126099
【弁理士】
【氏名又は名称】反町 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100172557
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 啓靖
(72)【発明者】
【氏名】馬場 誉士
(72)【発明者】
【氏名】栗原 広樹
【審査官】小久保 勝伊
(56)【参考文献】
【文献】特表２００３－５０３１９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５００８５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１５２６９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０５６５７３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／０５１４５８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－０２９７５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１３３０８５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１４７１１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ ５３／９４
Ｂ０１Ｊ ２３／６３
Ｂ０１Ｊ ３５／５７
Ｆ０１Ｎ ３／１０
Ｆ０１Ｎ ３／２８
Ｆ０１Ｎ ３／２４
Ｆ０１Ｎ ３／０２２
Ｆ０１Ｎ ３／０３５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化システムであって、前記排ガス浄化システムは、
排ガスが流通する排気通路と、
前記排気通路内の上流側に設けられた第１排ガス処理部と、
前記排気通路内の下流側に設けられた第２排ガス処理部と、
を備え、
前記第１排ガス処理部は、
フロースルー型基材と、
第１触媒層と、
を備え、
前記フロースルー型基材は、
前記排ガス流通方向に延在し、前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部及び前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部がともに開口している複数のセルと、
前記複数のセルを仕切る隔壁と、
を備え、
前記第１触媒層は、前記隔壁の表面上に形成されている部分を有し、
前記第２排ガス処理部は、
ウォールフロー型基材と、
第２触媒層と、
第３触媒層と、
を備え、
前記ウォールフロー型基材は、
前記排ガス流通方向に延在する流入側セルであって、前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部が開口しており、前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部が閉塞している前記流入側セルと、
前記排ガス流通方向に延在する流出側セルであって、前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部が閉塞しており、前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部が開口している前記流出側セルと、
前記流入側セルと前記流出側セルとを仕切る多孔質の隔壁と、
を備え、
前記第２触媒層は、前記隔壁の前記流入側セル側の表面上に、前記隔壁の前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部から前記排ガス流通方向に沿って形成されている部分を有し、
前記第３触媒層は、前記隔壁の前記流出側セル側の表面上に、前記隔壁の前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部から前記排ガス流通方向とは反対方向に沿って形成されている部分を有し、
前記第１触媒層は、セリウム元素を含み、
前記第１触媒層の質量に対する、前記第１触媒層に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率Ｐ１は、５．０質量％以上１３．０質量％以下であり、
前記第２触媒層は、ロジウム元素を含み、
前記第２触媒層及び前記第３触媒層は、セリウム元素を含み、
前記第２触媒層の質量と前記第３触媒層の質量との合計に対する、前記第２触媒層に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量と前記第３触媒層に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量との合計の百分率Ｐ ２３ は、前記百分率Ｐ １ の１．１倍以上５．３倍以下であり、
前記第２触媒層の質量に対する、前記第２触媒層に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率Ｐ ２ は、前記百分率Ｐ １ の１．１倍以上５．３倍以下であり、
前記第３触媒層の質量に対する、前記第３触媒層に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率Ｐ ３ は、前記百分率Ｐ １ の１．１倍以上５．３倍以下である、前記排ガス浄化システム。
【請求項2】
前記百分率Ｐ
２３
が、前記百分率Ｐ
１
の１．３倍以上４．２倍以下である、請求項１に記載の排ガス浄化システム。
【請求項3】
前記百分率Ｐ
２
が、前記百分率Ｐ
１
の１．１倍以上１．４倍以下である、請求項１又は２に記載の排ガス浄化システム。
【請求項4】
前記百分率Ｐ
３
が、前記百分率Ｐ
１
の１．１倍以上３．０倍以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項5】
前記百分率Ｐ
１
が、７．０質量％以上１１．０質量％以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項6】
前記百分率Ｐ
１
が、７．０質量％以上１１．０質量％以下であり、前記百分率Ｐ
２３
が、前記百分率Ｐ
１
の１．３倍以上４．２倍以下であり、前記百分率Ｐ
２
が、前記百分率Ｐ
１
の１．１倍以上１．４倍以下であり、前記百分率Ｐ
３
が、前記百分率Ｐ
１
の１．１倍以上３．０倍以下である、請求項１に記載の排ガス浄化システム。
【請求項7】
前記第１触媒層が、ロジウム元素を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項8】
前記第３触媒層が、ロジウム元素を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項9】
前記第３触媒層が、パラジウム元素を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項10】
前記ウォールフロー型基材の１平方インチあたりのセル密度が、２００セル以上４００セル以下である、請求項１～９のいずれか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項11】
前記フロースルー型基材の１平方インチあたりのセル密度が、４００セル以上１２００セル以下である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項12】
前記第１触媒層が積層構造を有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項13】
前記第１触媒層が、パラジウム元素を含む下層と、ロジウム元素を含む上層とを有する、請求項１２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、排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車、バイク等の内燃機関から排出される排ガス中には、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ている。これらの有害成分を浄化して無害化する目的で三元触媒が使用されている。三元触媒としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属触媒が使用されており、Ｐｔ及びＰｄは主としてＨＣ及びＣＯの酸化浄化に関与し、Ｒｈは主としてＮＯｘの還元浄化に関与する。
【0003】
内燃機関に供給される空気／燃料比（空燃比Ａ／Ｆ）は、理論空燃比（ストイキ）近傍に制御されることが望ましい。しかしながら、実際の空燃比は、車両の走行条件等によってストイキを中心にリッチ（燃料過剰雰囲気）側又はリーン（燃料希薄雰囲気）側に変動するため、排ガスの空燃比も同様にリッチ側又はリーン側に変動する。このため、排ガス中の酸素濃度の変動を緩和して、触媒の排ガス浄化能を向上させるために、排ガス中の酸素濃度が高い時には酸素を吸蔵し、排ガス中の酸素濃度が低い時には酸素を放出する能力（すなわち、酸素貯蔵能（ＯＳＣ：Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ））を有する材料（以下「ＯＳＣ材料」という場合がある）、例えば、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物が使用されている。
【0004】
排ガス中には、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害成分とともに、粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）が含まれており、大気汚染の原因となることが知られている。例えば、ガソリンエンジン搭載車両において採用されている直噴エンジン（ＧＤＩ：Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ）は、低燃費かつ高出力であるが、従来のポート噴射式エンジンと比較して排ガス中のＰＭの排出量が大きいことが知られている。ＰＭに関する環境規制に対応するため、ＧＤＩ等のガソリンエンジン搭載車両においても、ディーゼルエンジン搭載車両と同様、ＰＭ捕集機能を有するフィルタ（ＧＰＦ：Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）の設置が求められている。
【0005】
ＧＰＦとして、例えば、ウォールフロー型と呼ばれる構造を有する基材が使用されている。ウォールフロー型基材では、セル入口から流入した排ガスがセルを仕切る多孔質の隔壁部を通過してセル出口から流出する際、排ガス中のＰＭが隔壁部内部の細孔内に捕集される。
【0006】
一般に排ガス浄化用触媒の搭載スペースは限られているため、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属触媒をＧＰＦに担持させて、ＰＭの捕集とともに、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害成分の浄化を行うことが検討されている。
【0007】
例えば、特許文献１には、基材のセル入口側の隔壁の表面上に触媒層が形成されているとともに、基材のセル出口側の隔壁の表面上に触媒層が形成されているＧＰＦが記載されている。
【0008】
また、特許文献２には、内燃機関の排気経路の上流側に触媒コンバータを配置するとともに、内燃機関の排気経路の下流側にＧＰＦを配置することにより、排ガス中の有害成分を浄化するとともに、排ガス中のＰＭを捕集する排ガス浄化システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開２０１３－０９９７４８号公報
【文献】特開２０１８－１８９０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
内燃機関の排気経路の上流側に触媒コンバータが配置されるとともに、内燃機関の排気経路の下流側に、ロジウム元素を含む触媒層を備えるＧＰＦが配置される場合、ＧＰＦの触媒層に含まれるロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）を効率よく発揮させるための工夫が必要である。
【0011】
例えば、ロジウム元素が過度に酸化されると、ロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）は低下する。一方、触媒コンバータを通過してＧＰＦに供給される排ガス中の酸素濃度は、触媒コンバータに含まれるＯＳＣ材料の影響を受ける。したがって、ＧＰＦの触媒層（特に、触媒コンバータの直後に位置し、触媒コンバータを通過してＧＰＦに供給される排ガスと最初に接触する触媒層、すなわち、ＧＰＦにおいて、基材のセル入口側に形成されている触媒層）に含まれるロジウム元素の触媒活性が、触媒コンバータを通過してＧＰＦに供給される排ガス中の酸素濃度の影響を受けて低下することを防止するために、触媒コンバータに含まれるＯＳＣ材料の量が調整されることが望ましい。また、ＧＰＦの触媒層に含まれるロジウム元素の触媒活性を効率よく発揮させるために、ＧＰＦの触媒層に含まれるロジウム元素が、触媒コンバータを通過してＧＰＦに供給される排ガスと接触する時間を長くすることが望ましい。
【0012】
そこで、本発明は、内燃機関の排気経路の上流側に設けられた第１排ガス処理部（触媒コンバータに相当する）と、内燃機関の排気経路の下流側に設けられた第２排ガス処理部（ＧＰＦに相当する）とを備える排ガス浄化システムであって、第２排ガス処理部の触媒層（特に、第１排ガス処理部の直後に位置し、第１排ガス処理部を通過して第２排ガス処理部に供給される排ガスと最初に接触する触媒層、すなわち、第２排ガス処理部において、基材のセル入口側に形成されている触媒層）に含まれるロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）を効率よく発揮させることができる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】
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化システムであって、
前記排ガス浄化システムは、
排ガスが流通する排気通路と、
前記排気通路内の上流側に設けられた第１排ガス処理部と、
前記排気通路内の下流側に設けられた第２排ガス処理部と、
を備え、
前記第１排ガス処理部は、
フロースルー型基材と、
第１触媒層と、
を備え、
前記フロースルー型基材は、
前記排ガス流通方向に延在し、前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部及び前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部がともに開口している複数のセルと、
前記複数のセルを仕切る隔壁と、
を備え、
前記第１触媒層は、前記隔壁の表面上に形成されている部分を有し、
前記第２排ガス処理部は、
ウォールフロー型基材と、
第２触媒層と、
第３触媒層と、
を備え、
前記ウォールフロー型基材は、
前記排ガス流通方向に延在する流入側セルであって、前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部が開口しており、前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部が閉塞している前記流入側セルと、
前記排ガス流通方向に延在する流出側セルであって、前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部が閉塞しており、前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部が開口している前記流出側セルと、
前記流入側セルと前記流出側セルとを仕切る多孔質の隔壁と、
を備え、
前記第２触媒層は、前記隔壁の前記流入側セル側の表面上に、前記隔壁の前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部から前記排ガス流通方向に沿って形成されている部分を有し、
前記第３触媒層は、前記隔壁の前記流出側セル側の表面上に、前記隔壁の前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部から前記排ガス流通方向とは反対方向に沿って形成されている部分を有し、
前記第１触媒層は、セリウム元素を含み、
前記第１触媒層の質量に対する、前記第１触媒層に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率Ｐ１は、５．０質量％以上１３．０質量％以下であり、
前記第２触媒層は、ロジウム元素を含む、前記排ガス浄化システムを提供する。
前記排ガス浄化システムは、
排ガスが流通する排気通路と、
前記排気通路内の上流側に設けられた第１排ガス処理部と、
前記排気通路内の下流側に設けられた第２排ガス処理部と、
を備え、
前記第１排ガス処理部は、
フロースルー型基材と、
第１触媒層と、
を備え、
前記フロースルー型基材は、
前記排ガス流通方向に延在し、前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部及び前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部がともに開口している複数のセルと、
前記複数のセルを仕切る隔壁と、
を備え、
前記第１触媒層は、前記隔壁の表面上に形成されている部分を有し、
前記第２排ガス処理部は、
ウォールフロー型基材と、
第２触媒層と、
第３触媒層と、
を備え、
前記ウォールフロー型基材は、
前記排ガス流通方向に延在する流入側セルであって、前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部が開口しており、前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部が閉塞している前記流入側セルと、
前記排ガス流通方向に延在する流出側セルであって、前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部が閉塞しており、前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部が開口している前記流出側セルと、
前記流入側セルと前記流出側セルとを仕切る多孔質の隔壁と、
を備え、
前記第２触媒層は、前記隔壁の前記流入側セル側の表面上に、前記隔壁の前記排ガス流通方向の排ガス流入側の端部から前記排ガス流通方向に沿って形成されている部分を有し、
前記第３触媒層は、前記隔壁の前記流出側セル側の表面上に、前記隔壁の前記排ガス流通方向の排ガス流出側の端部から前記排ガス流通方向とは反対方向に沿って形成されている部分を有し、
前記第１触媒層は、セリウム元素を含み、
前記第１触媒層の質量に対する、前記第１触媒層に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率Ｐ１は、５．０質量％以上１３．０質量％以下であり、
前記第２触媒層は、ロジウム元素を含む、前記排ガス浄化システムを提供する。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、内燃機関の排気経路の上流側に設けられた第１排ガス処理部（触媒コンバータに相当する）と、内燃機関の排気経路の下流側に設けられた第２排ガス処理部（ＧＰＦに相当する）とを備える排ガス浄化システムであって、第２排ガス処理部の触媒層（特に、第１排ガス処理部の直後に位置し、第１排ガス処理部を通過して第２排ガス処理部に供給される排ガスと最初に接触する触媒層、すなわち、第２排ガス処理部において、基材のセル入口側に形成されている触媒層）に含まれるロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）を効率よく発揮させることができる排ガス浄化システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面に基づいて、本発明の排ガス浄化システムの実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化システム１の平面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線断面図（排ガス浄化システム１が備える第１排ガス処理部３の断面図）であり、図３は、図２において符号Ｒ１で示される領域の拡大図であり、図４は、触媒層の積層構造の一実施形態を示す断面図であり、図５は、図１のＢ－Ｂ線断面図（排ガス浄化システム１が備える第２排ガス処理部４の断面図）であり、図６は、図５において符号Ｒ２で示される領域の拡大図であり、図７は、図５において符号Ｒ３で示される領域の拡大図である。
【0017】
本発明の一実施形態に係る排ガス浄化システム１は、内燃機関の排気経路に配置されており、内燃機関から排出される排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害成分を浄化するとともに、排ガス中の粒子状物質を捕集する。内燃機関は、例えば、ガソリンエンジン（例えば、ＧＤＩエンジン等）等である。
【0018】
図１に示すように、排ガス浄化システム１は、排気管２と、排気管２内の上流側に設けられた第１排ガス処理部３と、排気管２内の下流側に設けられた第２排ガス処理部４とを備える。第１排ガス処理部３は、触媒コンバータに相当し、第２排ガス処理部４はＧＰＦに相当する。
【0019】
排気管２の一端部２１は内燃機関に接続されており、内燃機関から排出された排ガスは、排気管２の一端部２１から他端部２２に向けて排気管２内を流通する。すなわち、排気管２は、排ガスが流通する排気通路を形成する。各図面において、排ガス流通方向は、符号Ｘで示されている。排気管２内を流通する排ガスは、排気管２内の上流側に設けられた第１排ガス処理部３に供給され、第１排ガス処理部３で処理され、第１排ガス処理部３を通過した排ガスは、排気管２内の下流側に設けられた第２排ガス処理部４に供給され、第２排ガス処理部４で処理される。
【0020】
なお、本明細書において、排ガス流通方向Ｘの上流側を「排ガス流入側」、排ガス流通方向Ｘの下流側を「排ガス流出側」という場合がある。また、本明細書において、「長さ」は、別段規定される場合を除き、排ガス流通方向Ｘと平行な方向の寸法を意味し、「厚み」は、別段規定される場合を除き、排ガス流通方向Ｘと垂直な方向の寸法を意味する。
【0021】
≪第１排ガス処理部≫
以下、第１排ガス処理部３について説明する。
以下、第１排ガス処理部３について説明する。
【0022】
図２に示すように、第１排ガス処理部３は、フロースルー型基材３１と、第１触媒層３２とを備える。
【0023】
＜フロースルー型基材＞
以下、フロースルー型基材３１について説明する。
以下、フロースルー型基材３１について説明する。
【0024】
フロースルー型基材３１を構成する材料は、排ガス浄化用触媒の基材の材料として一般的に使用されている材料から適宜選択することができる。フロースルー型基材３１を構成する材料は、フロースルー型基材３１が高温（例えば４００℃以上）の排ガスに曝露された場合にもフロースルー型基材３１が安定した形状を有し得る材料であることが好ましい。フロースルー型基材３１の材料としては、例えば、コージェライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、チタン酸アルミニウム等のセラミックス、ステンレス鋼等の合金等が挙げられる。
【0025】
フロースルー型基材３１は、例えば、ハニカム構造体である。
【0026】
図２に示すように、フロースルー型基材３１は、複数のセル３１１と、複数のセル３１１を仕切る隔壁部３１２とを有する。フロースルー型基材３１において、隣接する２つのセル３１１の間には、隔壁部３１２が存在し、隣接する２つのセル３１１は、隔壁部３１２によって仕切られている。なお、フロースルー型基材３１は、フロースルー型基材３１の外形を規定する筒状部（不図示）を備え、隔壁部３１２は、筒状部内に形成されている。筒状部の形状は、例えば、円筒状であるが、その他の形状であってもよい。その他の形状としては、例えば、楕円筒状、多角筒状等が挙げられる。フロースルー型基材３１の軸方向は、筒状部の軸方向と一致する。フロースルー型基材３１は、筒状部の軸方向が排ガス流通方向Ｘと略一致するように配置されている。
【0027】
図２に示すように、フロースルー型基材３１には、排ガス流入側及び排ガス流出側がともに開口する複数の穴部が形成されており、これらの穴部内の空間によってセル３１１が形成されている。
【0028】
図２に示すように、複数のセル３１１は、それぞれ、排ガス流通方向Ｘに延在しており、排ガス流通方向Ｘの排ガス流入側の端部及び排ガス流通方向Ｘの排ガス流出側の端部を有する。図２に示すように、排ガス流通方向Ｘの排ガス流入側の端部及び排ガス流通方向Ｘの排ガス流出側の端部はともに開口している。以下、セル３１１の排ガス流入側の端部を「セル３１１の排ガス流入側の開口部」といい、セル３１１の排ガス流出側の端部を「セル３１１の排ガス流出側の開口部」という場合がある。
【0029】
セル３１１の排ガス流入側及び排ガス流出側の開口部の平面視形状（フロースルー型基材３１を排ガス流通方向Ｘの排ガス流入側及び排ガス流出側から平面視した時の形状）としては、それぞれ、例えば、正方形、平行四辺形、長方形、台形等の四角形、正三角形等の三角形、正六角形等の六角形、正八角形等の八角形等の多角形、円形、楕円形等の種々の幾何学形状が挙げられる。
【0030】
セル３１１の排ガス流入側の開口部の平面視形状の面積と、セル３１１の排ガス流出側の開口部の平面視形状の面積とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0031】
セル３１１の密度は、圧損、粒子状物質の捕集率等を考慮して適宜調整することができる。セル３１１の密度が小さいほど、セル３１１の排ガス流入側の開口部の開口面積が大きくなり、圧損を低下させることができるが、粒子状物質の捕集率が低下する。したがって、フロースルー型基材３１の１平方インチあたりのセル３１１の密度は、好ましくは４００セル以上１２００セル以下、さらに好ましくは６００セル以上９００セル以下である。フロースルー型基材３１の１平方インチあたりのセル３１１の密度は、フロースルー型基材３１を排ガス流通方向Ｘの排ガス流入側又は排ガス流出側から観察した際における１平方インチあたりのセル３１１の合計個数である。
【0032】
フロースルー型基材３１の体積は、好ましくは０．７Ｌ以上１．６Ｌ以下、より好ましくは０．８Ｌ以上１．２Ｌ以下である。フロースルー型基材３１の体積を上記範囲に調整することにより、第１触媒層３２中のセリウム元素を含む無機酸化物が酸素貯蔵能をより適度に発揮することができる。フロースルー型基材３１の体積は、フロースルー型基材３１の見かけの体積（すなわち、セル３１１及び隔壁部３１２を含むフロースルー型基材３１全体の体積）である。フロースルー型基材３１が円筒形状である場合、フロースルー型基材３１の外形を規定する筒状部の外径を２ｒとし、フロースルー型基材３１の長さをＬ３１すると、フロースルー型基材３１の体積は、下記式に基づいて算出することができる。
フロースルー型基材３１の体積＝π×ｒ２×Ｌ３１
フロースルー型基材３１の体積＝π×ｒ２×Ｌ３１
【0033】
隔壁部３１２の厚みは、例えば、５４μｍ以上７３μｍ以下である。なお、隔壁部３１２の厚みは、後述する触媒層の厚みの算出方法と同様の算出方法により求められる。
【0034】
＜第１触媒層＞
以下、第１触媒層３２について説明する。
以下、第１触媒層３２について説明する。
【0035】
図２及び図３に示すように、第１触媒層３２は、隔壁部３１２の表面上に形成されている部分３２１を有する。具体的には、第１触媒層３２は、隔壁部３１２の表面上に、隔壁部３１２の排ガス流入側の端部から隔壁部３１２の排ガス流出側の端部まで、排ガス流通方向Ｘに沿って形成されている部分３２１を有する。「隔壁部３１２の表面」は、隔壁部３１２の外形を規定する外表面を意味する。「隔壁部３１２の表面上に形成されている部分」は、隔壁部３１２の外表面からセル３１１側に隆起している部分を意味する。
【0036】
図３に示すように、第１触媒層３２は、部分３２１とともに、隔壁部３１２の内部に存在する部分３２２を有していてもよい。例えば、隔壁部３１２が多孔質である場合には、第１触媒層３２を形成する際、通常、部分３２１とともに部分３２２が形成される。部分３２１が存在する領域は、隔壁部３１２が存在する領域と重ならないが、部分３２２が存在する領域は、隔壁部３１２が存在する領域と重なる。したがって、第１触媒層３２を切断し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等を使用した断面観察等により断面を分析し、組成、形態等に基づいて、部分３２１及び部分３２２を特定することができる。切断面の観察を行う際、切断面の元素マッピングを行ってもよい。元素マッピングは、例えば、ＳＥＭによる切断面の観察と、切断面の組成分析とを併用して行うことができる。元素マッピングは、例えば、走査型電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＳＥＭ－ＥＤＸ）、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、透過型Ｘ線検査装置等を使用して行うことができる。切断面の元素マッピングにより、第１触媒層３２と隔壁部３１２との間の形態及び組成の相違に基づいて、部分３２１及び部分３２２を特定することができる。
【0037】
第１触媒層３２の量は、第１触媒層３２の熱耐久性及び第１排ガス処理部３の圧損を考慮して適宜調整することができる。第１触媒層３２の熱耐久性の向上の観点からは、第１触媒層３２の量は多い方が好ましいが、量の増加に伴ってセル３１１の排ガス流入側の開口部の面積が減少し、圧損が上昇する。したがって、フロースルー型基材３１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量（乾燥及び焼成後の質量）は、好ましくは１３５ｇ／Ｌ以上３２０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１５０ｇ／Ｌ以上２７０ｇ／Ｌ以下、一層好ましくは１９０ｇ／Ｌ以上２４０ｇ／Ｌ以下である。なお、フロースルー型基材３１の体積は、フロースルー型基材３１の見かけの体積である。
【0038】
フロースルー型基材３１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量の算出方法は、例えば、以下の通りである。
【0039】
第１排ガス処理部３から、フロースルー型基材３１の軸方向に延在し、フロースルー型基材３１の長さＬ３１と同一の長さを有するサンプルを切り出し、サンプルをフロースルー型基材３１の軸方向と垂直な平面で切断し、第１触媒層３２を含む切断片Ｓ１を準備する。切断片Ｓ１は、例えば、直径２５．４ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱状である。切断片Ｓ１の直径及び長さの値は必要に応じて変更することができる。切断片Ｓ１に含まれる第１触媒層３２の長さは、切断片Ｓ１の長さと等しい。
【0040】
切断片Ｓ１と同一のサイズを有するフロースルー型基材３１の切断片を準備する。フロースルー型基材３１の切断片は、第１触媒層３２を含まない。
【0041】
切断片Ｓ１の質量及びフロースルー型基材３１の切断片の質量を測定し、下記式に基づいて、切断片Ｓ１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量を算出する。
切断片Ｓ１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量＝（（切断片Ｓ１の質量）－（フロースルー型基材３１の切断片の質量））／（切断片Ｓ１の体積）
切断片Ｓ１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量＝（（切断片Ｓ１の質量）－（フロースルー型基材３１の切断片の質量））／（切断片Ｓ１の体積）
【0042】
切断片Ｓ１の体積は、切断片Ｓ１のみかけの体積である。例えば、切断片Ｓ１が、直径２５．４ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱状である場合、切断片Ｓ１の体積は、π×（１２．７ｍｍ）２×１０ｍｍである。その他の切断片（後述する切断片Ｓ２及びＳ３）の体積も同様である。
【0043】
第１排ガス処理部３の任意の箇所から作製された３個の切断片Ｓ１に関して、切断片Ｓ１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量を算出し、それらの平均値を、フロースルー型基材３１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量とする。
【0044】
フロースルー型基材３１の切断片を使用することなく、切断片Ｓ１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量を算出してもよい。そのような算出方法の一例は以下の通りである。切断片Ｓ１の質量及び体積を測定する。切断片Ｓ１に含まれるフロースルー型基材３１の組成を、切断片Ｓ１の切断面の元素マッピング等により特定する。切断片Ｓ１の組成を、誘導結合プラズマ発光分光分析装置等で分析することにより特定する。特定したフロースルー型基材３１及び切断片Ｓ１の組成に基づいて、切断片Ｓ１の質量のうち第１触媒層３２の質量が占める割合を算出する。下記式に基づいて、切断片Ｓ１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量を算出する。
切断片Ｓ１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量＝（切断片Ｓ１の質量）×（切断片Ｓ１の質量のうち第１触媒層３２の質量が占める割合）／（切断片Ｓ１の体積）
切断片Ｓ１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量＝（切断片Ｓ１の質量）×（切断片Ｓ１の質量のうち第１触媒層３２の質量が占める割合）／（切断片Ｓ１の体積）
【0045】
第１触媒層３２は、１種又は２種以上の触媒活性成分を含む。触媒活性成分は、例えば、白金（Ｐｔ）元素、パラジウム（Ｐｄ）元素、ロジウム（Ｒｈ）元素、ルテニウム（Ｒｕ）元素、イリジウム（Ｉｒ）元素、オスミウム（Ｏｓ）元素等の貴金属元素から選択することができるが、排ガス浄化性能を高める観点から、白金（Ｐｔ）元素、パラジウム（Ｐｄ）元素及びロジウム（Ｒｈ）元素から選択することが好ましい。貴金属元素は、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、貴金属、貴金属元素を含有する合金、貴金属元素を含有する化合物（例えば、貴金属元素の酸化物）等の形態で第１触媒層３２に含まれる。触媒活性成分は、排ガス浄化性能を高める観点から、粒子状であることが好ましい。
【0046】
第１触媒層３２は、セリウム（Ｃｅ）元素を含む。第１触媒層３２に含まれるセリウム元素は、セリウム元素を含む無機酸化物に由来する。すなわち、第１触媒層３２は、セリウム元素を含む無機酸化物を含む。
【0047】
セリウム元素を含む無機酸化物は、排ガス浄化用触媒の作動条件で構成元素の価数変化が生じる無機酸化物であり、酸素貯蔵能（ＯＳＣ：Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ））を有する。セリウム元素を含む無機酸化物は、例えば、粉末の形態で使用される。触媒活性成分を担持させやすい観点から、セリウム元素を含む無機酸化物は、多孔質体であることが好ましい。多孔質体のＢＥＴ比表面積は、例えば、５０～１５０ｍ２／ｇである。なお、ＢＥＴ比表面積は、ＪＩＳ Ｒ１６２６「ファインセラミック粉体の気体吸着ＢＥＴ法による比表面積測定方法」の「６．２流動法」における「（３．５）一点法」に従って測定される。気体としては、吸着ガスである窒素を３０容量％、キャリアガスであるヘリウムを７０容量％含有する窒素－ヘリウム混合ガスが使用される。測定装置としては、マイクロトラック・ベル製の「ＢＥＬＳＯＲＰ－ＭＲ６」が使用される。
【0048】
セリウム元素を含む無機酸化物としては、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、セリウム（Ｃｅ）元素及びジルコニウム（Ｚｒ）元素を含む複合酸化物（以下「ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物」という。）等が挙げられるが、これらのうち、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物が好ましい。ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物において、Ｃｅ２Ｏ及びＺｒＯ２は、固溶体相を形成していることが好ましい。ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物において、Ｃｅ２Ｏ及びＺｒＯ２は、それぞれ、固溶体相に加えて、単独相（Ｃｅ２Ｏ単独相又はＺｒＯ２単独相）を形成していてもよい。ＣｅＯ２及びＺｒＯ２が固溶体相を形成していることは、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を使用して、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２に由来する単相が形成されていることを確認することにより確認することができる。
【0049】
第１触媒層３２の質量に対する、第１触媒層３２に含まれるセリウム元素の酸化セリウム（ＣｅＯ２）換算の質量の百分率Ｐ１は、５．０質量％以上１３．０質量％以下である。
【0050】
ロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）を十分に発揮させるためには、排ガス中の酸素濃度を一定の範囲に収める必要がある。例えば、排ガス中の酸素濃度が高すぎると、ロジウム元素が過度に酸化され、ロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）は低下する。一方、ロジウム元素の触媒活性を十分に発揮させるためには、ロジウム元素が適度に酸化されていることが好ましいため、排ガス中の酸素濃度が低すぎると、ロジウム元素の酸化が過度に抑制され、ロジウム元素の触媒活性が不十分になってしまう。したがって、第２排ガス処理部４の第２触媒層４２に含まれるロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）を良好に維持するためには、第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガス中の酸素濃度の範囲を一定の範囲に収める機能が求められる。一方、第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガス中の酸素濃度は、第１触媒層３２に含まれる、セリウム元素を含む無機酸化物の影響を受ける。百分率Ｐ１が、５．０質量％以上１３．０質量％以下であると、第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガス中の酸素濃度を、第２排ガス処理部４の第２触媒層４２に含まれるロジウム元素が十分な触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）を発現する範囲に収めるができる。この理由の詳細は定かでないが、次の理由が考えられる。百分率Ｐ１が増加するほど、第１触媒層３２の酸素貯蔵能が増加し、第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガス中の酸素濃度の変動の幅が小さくなる。百分率Ｐ１が５．０質量％未満であると、第１触媒層３２の酸素貯蔵能が十分でなく、第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガス中の酸素濃度の変動の幅が大きすぎるため、第２排ガス処理部４の第２触媒層４２に含まれるロジウム元素が、第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガス中の酸素濃度の影響を受けて過剰に酸化される場合があり、第２排ガス処理部４の第２触媒層４２に含まれるロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）が低下すると考えられる。一方、百分率Ｐ１が１３．０質量％を超えると、第１触媒層３２の酸素貯蔵能が過剰となり、第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガス中の酸素濃度の変動の幅が小さすぎる（すなわち、第１触媒層３２の内部でやり取りされる酸素が増加し、第１触媒層３２から放出されて第２排ガス処理部４の第２触媒層４２に供給される酸素が減少し過ぎてしまう）ため、第２排ガス処理部４の第２触媒層４２に含まれるロジウム元素の酸化が不十分となり、第２排ガス処理部４の第２触媒層４２に含まれるロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）が不十分になってしまうと考えられる。第１触媒層３２の内部における酸素のやり取りは、例えば、ある無機酸化物粒子が放出した酸素を、別の無機酸化物粒子が貯蔵することにより生じ得る。
【0051】
また、第１触媒層３２がロジウム元素を含む場合、第１触媒層３２に含まれるロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）は、第１排ガス処理部３を通過する排ガス中の酸素濃度の影響を受けて低下するおそれがある。一方、第１排ガス処理部３を通過する排ガス中の酸素濃度は、第１触媒層３２に含まれる、セリウム元素を含む無機酸化物の影響を受ける。百分率Ｐ１が、５．０質量％以上１３．０質量％以下であると、第１触媒層３２に含まれるロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）が、第１排ガス処理部３を通過する排ガス中の酸素濃度の影響を受けて低下することを防止することができる。この理由の詳細は定かでないが、次の理由が考えられる。百分率Ｐ１が増加するほど、第１触媒層３２の酸素貯蔵能は増加する。百分率Ｐ１が５．０質量％未満であると、第１触媒層３２の酸素貯蔵能が十分でなく、第１触媒層３２に含まれるロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）が、第１排ガス処理部３を通過する排ガス中の酸素濃度の影響を受けて低下することを十分に防止することができないと考えられる。一方、百分率Ｐ１が１３．０質量％を超えると、第１触媒層３２の酸素貯蔵能の増加によって、第１触媒層３２の内部でやり取りされる酸素が増加し、第１触媒層３２と第１触媒層３２の外部（第１排ガス処理部３を通過する排ガス）との間でやり取りされる酸素が減少し過ぎてしまい、第１触媒層３２に含まれるロジウム元素の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）が不十分になってしまうと考えられる。第１触媒層３２の内部における酸素のやり取りは、例えば、ある無機酸化物粒子が放出した酸素を、別の無機酸化物粒子が貯蔵することにより生じ得る。
【0052】
百分率Ｐ１は、５．０質量％以上１３．０質量％以下である限り特に限定されないが、好ましくは６．０質量％以上１２．０質量％以下、さらに好ましくは７．０質量％以上１１．０質量％以下、さらに一層好ましくは８．０質量％以上１０．０質量％以下である。
【0053】
百分率Ｐ１の算出方法は、以下の通りである。
【0054】
上記と同様にして切断片Ｓ１を作製し、切断片Ｓ１に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量を誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）等の常法を使用して測定し、切断片Ｓ１の単位体積当たりのセリウム元素の酸化セリウム換算の質量を算出する。第１排ガス処理部３の任意の箇所から作製された３個の切断片Ｓ１に関して、切断片Ｓ１の単位体積当たりのセリウム元素の酸化セリウム換算の質量を算出し、それらの平均値を、フロースルー型基材３１の単位体積当たりのセリウム元素の酸化セリウム換算の質量とする。下記式に基づいて、百分率Ｐ１を算出する。
百分率Ｐ１＝（フロースルー型基材３１の単位体積当たりのセリウム元素の酸化セリウム換算の質量）／（フロースルー型基材３１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量）×１００
百分率Ｐ１＝（フロースルー型基材３１の単位体積当たりのセリウム元素の酸化セリウム換算の質量）／（フロースルー型基材３１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量）×１００
【0055】
ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に含まれるセリウム元素の量は、酸素貯蔵能とコストとのバランス等を考慮して適宜調整することができる。酸素貯蔵能とコストとのバランス等の観点から、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の量は、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物の質量を基準として、好ましくは５質量％以上４０質量％以下、さらに好ましくは５質量％以上３０質量％以下である。ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に含まれるセリウム元素の酸素セリウム換算の量は、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）等の常法を使用して測定することができる。ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に含まれる他の金属元素の酸化物換算の量も同様である。
【0056】
ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に含まれるジルコニウム元素の量は、耐熱性とコストとのバランス等を考慮して適宜調整することができる。耐熱性とコストとのバランス等の観点から、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に含まれるジルコニウム元素の酸化ジルコニウム換算の量は、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物の質量を基準として、好ましくは５０質量％以上９０質量％以下、さらに好ましくは５５質量％以上８０質量％以下である。
【0057】
酸素貯蔵能と耐熱性とのバランス等の観点から、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の量に対する、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に含まれるジルコニウム元素の酸化ジルコニウム換算の量の比率（ジルコニウム元素の酸化ジルコニウム換算の質量／セリウム元素の酸化セリウム換算の質量）は、好ましくは１．０以上９．０以下、さらに好ましくは１．２以上４．０以下である。
【0058】
ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物は、セリウム元素及びジルコニウム元素以外の金属元素を含んでいてもよい。セリウム元素及びジルコニウム元素以外の１種又は２種以上の金属元素又はその酸化物は、Ｃｅ２Ｏ及び／又はＺｒＯ２とともに固溶体相を形成していてもよいし、単独相を形成していてもよい。セリウム元素及びジルコニウム元素以外の１種又は２種以上の金属元素又はその酸化物が、Ｃｅ２Ｏ及び／又はＺｒＯ２とともに固溶体相を形成していることは、上記と同様にＸ線回折装置（ＸＲＤ）により確認することができる。
【0059】
セリウム元素及びジルコニウム元素以外の１種又は２種以上の金属元素は、例えば、セリウム元素以外の希土類元素、アルカリ土類金属元素及び遷移金属元素から選択することができるが、セリウム元素以外の希土類元素から選択することが好ましい。
【0060】
ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に含まれるセリウム元素及びジルコニウム元素以外の１種又は２種以上の金属元素の酸化物換算の合計量は、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物の質量を基準として、好ましくは７質量％以上２０質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以上１５質量％以下である。
【0061】
セリウム元素以外の希土類元素としては、例えば、イットリウム（Ｙ）元素、プラセオジム（Ｐｒ）元素、スカンジウム（Ｓｃ）元素、ランタン（Ｌａ）元素、ネオジム（Ｎｄ）元素、サマリウム（Ｓｍ）元素、ユーロピウム（Ｅｕ）元素、ガドリニウム（Ｇｄ）元素、テルビウム（Ｔｂ）元素、ジスプロシウム（Ｄｙ）元素、ホルミウム（Ｈｏ）元素、エルビウム（Ｅｒ）元素、ツリウム（Ｔｍ）元素、イッテルビウム（Ｙｂ）元素、ルテチウム（Ｌｕ）元素等が挙げられるが、これらのうち、ランタン元素、ネオジム元素、プラセオジム元素、イットリウム元素、スカンジウム元素及びイッテルビウム元素が好ましく、ランタン元素、ネオジム元素及びイットリウム元素がさらに好ましい。希土類元素の酸化物は、プラセオジム元素及びテルビウム元素を除いてセスキ酸化物（Ｌｎ２Ｏ３、Ｌｎは希土類元素を表す）である。酸化プラセオジムは通常Ｐｒ６Ｏ１１であり、酸化テルビウムは通常Ｔｂ４Ｏ７である。
【0062】
アルカリ土類金属元素としては、例えば、カルシウム（Ｃａ）元素、ストロンチウム（Ｓｒ）元素、バリウム（Ｂａ）元素、ラジウム（Ｒａ）元素等が挙げられるが、これらのうち、カルシウム元素、ストロンチウム元素及びバリウム元素が好ましい。
【0063】
遷移金属元素としては、例えば、マンガン（Ｍｎ）元素、鉄（Ｆｅ）元素、コバルト（Ｃｏ）元素、ニッケル（Ｎｉ）元素、銅（Ｃｕ）元素等が挙げられる。
【0064】
第１触媒層３２は、セリウム元素を含む無機酸化物以外の無機酸化物（以下「その他の無機酸化物」という）を含むことが好ましい。その他の無機酸化物は、例えば、粉末の形態で使用される。触媒活性成分を担持させやすい観点から、その他の無機酸化物は、多孔質体であることが好ましい。多孔質体のＢＥＴ比表面積は、例えば、５０～１５０ｍ２／ｇである。その他の無機酸化物としては、例えば、アルミナ、シリカ、シリカ－アルミナ、アルミノ－シリケート類、アルミナ－ジルコニア、アルミナ－クロミア、アルミナ－ランタナ等が挙げられるが、これらのうち、耐熱性の観点から、アルミナが好ましい。
【0065】
第１触媒層３２に含まれるその他の無機酸化物の量は、第１触媒層３２の熱耐久性及び第１排ガス処理部３の圧損を考慮して適宜調整することができる。第１触媒層３２の熱耐久性の向上の観点からは、第１触媒層３２に含まれるその他の無機酸化物の量は多い方が好ましいが、量の増加に伴ってセル３１１の排ガス流入側の開口部の面積が減少し、圧損が上昇する。したがって、第１触媒層３２に含まれるその他の無機酸化物の質量は、第１触媒層３２の質量を基準として、好ましくは８６質量％以上９５質量％以下、さらに好ましくは８８質量％以上９４質量％以下、さらに一層好ましくは９０質量％以上９２質量％以下である。第１触媒層３２の質量に対する、第１触媒層３２に含まれるその他の無機酸化物の質量の百分率の算出方法は、百分率Ｐ１の算出方法と同様である。
【0066】
セリウム元素を含む無機酸化物以外の無機酸化物は、セリウム元素を含む無機酸化物で修飾されていてもよいし、セリウム元素を含む無機酸化物を担持していてもよい。例えば、アルミナ等の孔部の内表面又は外表面が、セリウム元素を含む無機酸化物により修飾されていてもよい。また、アルミナ等の孔部の内表面又は外表面に、セリウム元素を含む無機酸化物が分散した状態で担持されていてもよい。
【0067】
触媒活性成分による排ガス浄化性能を効率よく発揮させる観点から、触媒活性成分は、セリウム元素を含む無機酸化物及び／又はその他の無機酸化物に担持されていることが好ましい。「触媒活性成分が無機酸化物に担持されている」とは、無機酸化物粒子の外表面又は細孔内表面に、触媒活性成分が物理的又は化学的に吸着又は保持されている状態を意味する。例えば、触媒層の断面をエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）で分析して得られた元素マッピングにおいて、無機酸化物と触媒活性成分とが同じ領域に存在している場合、触媒活性成分が無機酸化物に担持されていると判断することができる。
【0068】
第１触媒層３２は、単層構造を有していてもよいし、積層構造を有していてもよい。第１触媒層３２が積層構造を有する場合、ある層の組成と、別の層の組成とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、ある層に含まれる触媒活性成分と、別の層に含まれる触媒活性成分とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0069】
第１触媒層３２の積層構造の一実施形態を図４に示す。図４に示すように、第１触媒層３２は、下層３２ａと上層３２ｂとからなる二層構造を有していてもよい。なお、下層３２ａは、上層３２ｂよりも隔壁部３１２側に位置する層である。
【0070】
第１触媒層３２が積層構造を有する場合、第１触媒層３２の部分３２１は、１つの層の全体又は一部で形成されていてもよいし、１つ以上の層の全体と別の１つの層の全体又は一部とで形成されていてもよい。例えば、第１触媒層３２が二層構造を有する場合、第１触媒層３２の部分３２１は、上層の全体又はその一部で形成されていてもよいし、上層の全体と下層の一部とで形成されていてもよい。図４に示す実施形態において、第１触媒層３２の部分３２１は、上層３２ｂの全体と下層３２ａの一部とで形成されている。
【0071】
図４に示す実施形態において、フロースルー型基材３１に設けられる下層３２ａ及び上層３２ｂの量は、排ガス浄化性能とコストとのバランス等を考慮して適宜調整することができる。排ガス浄化性能とコストとのバランス等の観点から、フロースルー型基材３１の単位体積当たりの下層３２ａの質量（乾燥及び焼成後の質量）は、好ましくは９０ｇ／Ｌ以上２００ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１１０ｇ／Ｌ以上１８５ｇ／Ｌ以下、さらに一層好ましくは１４０ｇ／Ｌ以上１７５ｇ／Ｌ以下であり、フロースルー型基材３１の単位体積当たりの上層３２ｂの質量（乾燥及び焼成後の質量）は、好ましくは４５ｇ／Ｌ以上１２０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは４０ｇ／Ｌ以上９０ｇ／Ｌ以下、さらに一層好ましくは５０ｇ／Ｌ以上６６ｇ／Ｌ以下である。なお、フロースルー型基材３１の体積は、フロースルー型基材３１全体の見かけの体積である。
【0072】
図４に示す実施形態において、下層３２ａ及び上層３２ｂは、それぞれ、１種又は２種以上の触媒活性成分を含む。下層３２ａに含まれる触媒活性成分と、上層３２ｂに含まれる触媒活性成分とは異なることが好ましい。例えば、下層３２ａに含まれる触媒活性成分は、パラジウム元素であり、上層３２ｂに含まれる触媒活性成分は、パラジウム元素以外の貴金属元素（例えば、ロジウム元素）である。パラジウム元素を含む下層３２ａを、上層３２ｂで被覆することにより、下層３２ａに含まれるパラジウム元素のリン被毒（排ガス中に含まれるリンによって引き起こされるパラジウム元素の触媒活性の低下）を低減させることができる。
【0073】
図４に示す実施形態において、下層３２ａ及び上層３２ｂのうち少なくとも一方は、セリウム元素を含む無機酸化物を含む。一実施形態において、下層３２ａは、セリウム元素を含む無機酸化物を含み、上層３２ｂは、セリウム元素を含む無機酸化物を含まない。別の実施形態において、下層３２ａは、セリウム元素を含む無機酸化物を含まず、上層３２ｂは、セリウム元素を含む無機酸化物を含む。さらに別の実施形態において、下層３２ａ及び上層３２ｂの両方が、セリウム元素を含む無機酸化物を含む。いずれの実施形態においても、第１触媒層３２（上層３２ａ及び下層３２ｂ）の質量に対する、第１触媒層３２（上層３２ａ及び下層３２ｂ）に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率Ｐ１は、５．０質量％以上１３．０質量％以下である。
【0074】
下層３２ａに含まれる、セリウム元素を含む無機酸化物の量は、酸素貯蔵能及び第１排ガス処理部３の圧損を考慮して適宜調整することができる。酸素貯蔵能の向上の観点からは、下層３２ａに含まれる、セリウム元素を含む無機酸化物の量は多い方が好ましいが、量の増加に伴ってセル３１１の排ガス流入側の開口部の面積が減少し、圧損が上昇する。したがって、下層３２ａの質量に対する、下層３２ａに含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率は、好ましくは７質量％以上１２質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以上１２質量％以下である。
【0075】
上層３２ｂに含まれる、セリウム元素を含む無機酸化物の量は、下層３２ａと同様の観点から、酸素貯蔵能及び第１排ガス処理部３の圧損を考慮して適宜調整することができる。上層３２ｂの質量に対する、上層３２ｂに含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率は、好ましくは１質量％以上７質量％以下、さらに好ましくは３質量％以上７質量％以下である。
【0076】
図４に示すように、第１触媒層３２が、下層３２ａと上層３２ｂとからなる二層構造を有する場合、下層３２ａ及び上層３２ｂは、それぞれ、その他の無機酸化物を含むことが好ましい。
【0077】
下層３２ａに含まれるその他の無機酸化物の量は、下層３２ａの熱耐久性及び第１排ガス処理部３の圧損を考慮して適宜調整することができる。下層３２ａの熱耐久性の向上の観点からは、下層３２ａに含まれるその他の無機酸化物の量は多い方が好ましいが、量の増加に伴ってセル３１１の排ガス流入側の開口部の面積が減少し、圧損が上昇する。したがって、下層３２ａに含まれるその他の無機酸化物の質量は、下層３２ａの質量を基準として、好ましくは６０質量％以上７６質量％以下、さらに好ましくは６４質量％以上７２質量％以下である。
【0078】
上層３２ｂに含まれるその他の無機酸化物の量は、下層３２ａと同様の観点から、上層３２ｂの熱耐久性及び第１排ガス処理部３の圧損を考慮して適宜調整することができる。上層３２ｂに含まれるその他の無機酸化物の質量は、上層３２ｂの質量を基準として、好ましくは３３質量％以上１００質量％以下、さらに好ましくは３３質量％以上５６質量％以下である。
【0079】
以下、第１触媒層３２の形成方法について説明する。
フロースルー型基材３１と、第１触媒層３２を形成するためのスラリーを準備する。第１触媒層３２が積層構造を有する場合、第１触媒層３２を形成するためのスラリーとして、２種以上のスラリーを準備する。
フロースルー型基材３１と、第１触媒層３２を形成するためのスラリーを準備する。第１触媒層３２が積層構造を有する場合、第１触媒層３２を形成するためのスラリーとして、２種以上のスラリーを準備する。
【0080】
第１触媒層３２を形成するためのスラリーの組成は、第１触媒層３２の組成に応じて調整される。スラリーは、例えば、貴金属元素の供給源、無機酸化物粒子、バインダー、造孔剤、溶媒等を含む。貴金属元素の供給源としては、例えば、貴金属元素の塩が挙げられ、貴金属元素の塩としては、例えば、硝酸塩、アンミン錯体塩、酢酸塩、塩化物等が挙げられる。無機酸化物粒子を構成する無機酸化物としては、例えば、セリウム元素を含む無機酸化物、その他の無機酸化物等が挙げられる。セリウム元素を含む無機酸化物及びその他の無機酸化物に関する説明は上記と同様である。バインダーとしては、例えば、アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル、シリカゾル等が挙げられる。造孔剤としては、例えば、架橋ポリ（メタ）アクリル酸メチル粒子、架橋ポリ（メタ）アクリル酸ブチル粒子、架橋ポリスチレン粒子、架橋ポリアクリル酸エステル粒子、メラミン系樹脂等が挙げられる。溶媒としては、例えば、水、有機溶媒等が挙げられる。有機溶媒としては、例えば、アルコール、アセトン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。溶媒は、１種の溶媒であってもよいし、２種以上の溶媒の混合物であってもよい。
【0081】
第１触媒層３２を形成するためのスラリーをフロースルー型基材３１に塗布し、乾燥させ、必要に応じて焼成する。第１触媒層３２が積層構造を有する場合、この操作を繰り返す。これにより、第１触媒層３２の前駆層が形成される。スラリーの固形分濃度、粘度等を調整することにより、第１触媒層３２の前駆層の長さ（ひいては、第１触媒層３２の長さ）を調整することができる。また、スラリーのコート量、スラリーを構成する材料の種類、スラリーに含まれる造孔剤の粒径等を調整することにより、第１触媒層３２の前駆層の厚み（ひいては、第１触媒層３２の厚み）及び第１触媒層３２の前駆層の質量（ひいては、第１触媒層３２の質量）を調整することができる。乾燥温度は、通常７０℃以上２００℃以下、好ましくは９０℃以上１５０℃以下であり、乾燥時間は、通常１時間以上３時間以下、好ましくは１．５時間以上２時間以下である。
【0082】
造孔剤の粒径は、適宜調整することができるが、造孔剤のメジアン径Ｄ５０は、剥離抑制、圧損上昇抑制、ＰＭの捕集性能等の観点から、通常５μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下である。造孔剤の粒径が大きいほど、第１触媒層３２の厚みが大きくなる。Ｄ５０は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法によって測定される体積基準の粒度分布において、累積体積が５０％となる粒径である。Ｄ５０の測定は、例えば、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置自動試料供給機（マイクロトラック・ベル社製「Ｍｉｃｒｏｔｏｒａｃ ＳＤＣ」）を使用して、造孔剤を水性分散媒に投入し、２６ｍＬ／ｓｅｃの流速中、４０Ｗの超音波を３６０秒間照射した後、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置（マイクロトラック・ベル社製「マイクロトラックＭＴ３３００ＥＸＩＩ」）を使用して行う。測定は、粒子屈折率を１．５、粒子形状を「真球形」、溶媒屈折率を１．３、「セットゼロ」を３０秒、測定時間を３０秒の条件で、２回行い、得られた測定値の平均値をＤ５０とする。水性分散媒としては純水を使用する。
【0083】
第１触媒層３２を形成するためのスラリーの塗布は、例えば、フロースルー型基材３１の全体を、第１触媒層３２を形成するためのスラリー中に浸漬することにより、あるいは、フロースルー型基材３１の排ガス流入側又は排ガス流出側の端部を、第１触媒層３２を形成するためのスラリー中に浸漬し、反対側からスラリーを吸引することにより行うことができる。
【0084】
第１触媒層３２の前駆層の形成後、焼成する。これにより、第１触媒層３２が形成される。焼成温度は、通常４５０℃以上７００℃以下、好ましくは４５０℃以上６００℃以下であり、焼成時間は、通常１時間以上４時間以下、好ましくは１．５時間以上２時間以下である。焼成は、例えば、大気雰囲気下で行うことができる。
【0085】
≪第２排ガス処理部≫
以下、第２排ガス処理部４について説明する。
以下、第２排ガス処理部４について説明する。
【0086】
図５に示すように、第２排ガス処理部４は、ウォールフロー型基材４１と、第２触媒層４２と、第３触媒層４３とを備える。
【0087】
＜ウォールフロー型基材＞
以下、ウォールフロー型基材４１について説明する。
以下、ウォールフロー型基材４１について説明する。
【0088】
ウォールフロー型基材４１を構成する材料は、排ガス浄化用触媒の基材の材料として一般的に使用されている材料から適宜選択することができ、例えば、上述したフロースルー型基材３１を構成する材料と同様の材料を用いることができる。
【0089】
図５に示すように、ウォールフロー型基材４１は、流入側セル４１１と、流出側セル４１２と、流入側セル４１１と流出側セル４１２とを仕切る多孔質の隔壁４１３とを備える。ウォールフロー型基材４１において、１つの流入側セル４１１の周りに複数（例えば４つ）の流出側セル４１２が隣接するように配置されており、流入側セル４１１と、該流入側セル４１１に隣接する流出側セル４１２とは、多孔質の隔壁部４１３によって仕切られている。なお、ウォールフロー型基材４１は、ウォールフロー型基材４１の外形を規定する筒状部（不図示）を備え、隔壁４１３は、筒状部内に形成されている。筒状部の形状は、例えば、円筒状であるが、その他の形状であってもよい。その他の形状としては、例えば、楕円筒状、多角筒状等が挙げられる。ウォールフロー型基材４１の軸方向は、筒状部の軸方向と一致する。ウォールフロー型基材４１は、筒状部の軸方向が排ガス流通方向Ｘと略一致するように配置されている。
【0090】
図５に示すように、ウォールフロー型基材４１には、排ガス流入側が開口する凹部及び排ガス流出側が開口する凹部が形成されており、排ガス流入側が開口する凹部内の空間によって流入側セル４１１が形成されており、排ガス流出側が開口する凹部内の空間によって流出側セル４１２が形成されている。
【0091】
図５に示すように、流入側セル４１１は、排ガス流通方向Ｘに延在しており、排ガス流入側の端部及び排ガス流出側の端部を有する。図５に示すように、流入側セル４１１の排ガス流入側の端部は開口しており、流入側セル４１１の排ガス流出側の端部は閉塞している。以下、流入側セル４１１の排ガス流入側の端部を「流入側セル４１１の開口部」という場合がある。
【0092】
図５に示すように、ウォールフロー型基材４１には、流入側セル４１１の排ガス流出側の端部を封止する第１封止部４４が設けられており、流入側セル４１１の排ガス流出側の端部は、第１封止部４４によって閉塞している。
【0093】
図５に示すように、流出側セル４１２は、排ガス流通方向Ｘに延在しており、排ガス流入側の端部及び排ガス流出側の端部を有する。図５に示すように、流出側セル４１２の排ガス流入側の端部は閉塞しており、流出側セル４１２の排ガス流出側の端部は開口している。以下、流出側セル４１２の排ガス流出側の端部を「流出側セル４１２の開口部」という場合がある。
【0094】
図５に示すように、ウォールフロー型基材４１には、流出側セル４１２の排ガス流入側の端部を封止する第２封止部４５が設けられており、流出側セル４１２の排ガス流入側の端部は、第２封止部４５によって閉塞している。
【0095】
流入側セル４１１及び流出側セル４１２の開口部の平面視形状（ウォールフロー型基材４１を排ガス流通方向Ｘの排ガス流入側及び排ガス流出側から平面視した時の形状）としては、それぞれ、例えば、正方形状、平行四辺形、長方形、台形等の四角形、正三角形等の三角形、正六角形等の六角形、正八角形等の八角形等の多角形、円形、楕円形等の種々の幾何学形状が挙げられる。
【0096】
流入側セル４１１の開口部の平面視形状の面積と、流出側セル４１２の開口部の平面視形状の面積とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0097】
流入側セル４１１及び流出側セル４１２の密度は、圧損、粒子状物質の捕集率等を考慮して適宜調整することができる。流入側セル４１１及び流出側セル４１２の密度が小さいほど、流入側セル４１１の開口部の開口面積が大きくなり、圧損を低下させることができるが、粒子状物質の捕集率も低下する。したがって、ウォールフロー型基材４１の１平方インチあたりの流入側セル４１１及び流出側セル４１２の密度は、好ましくは２００セル以上４００セル以下、さらに好ましくは２００セル以上３００セル以下である。なお、ウォールフロー型基材４１の１平方インチあたりの流入側セル４１１及び流出側セル４１２の密度は、ウォールフロー型基材４１を排ガス流通方向Ｘと垂直な平面で切断して得られる断面における１平方インチあたりの流入側セル４１１及び流出側セル４１２の合計個数である。
【0098】
ウォールフロー型基材４１の体積は、好ましくは１．０Ｌ以上２．２Ｌ以下、より好ましくは１．３Ｌ以上１．７Ｌ以下である。ウォールフロー型基材４１の体積を上記範囲に調整することにより、第２触媒層４２及び／又は第３触媒層４３にセリウム元素を含む無機酸化物が含有される場合に、当該セリウム元素を含む無機酸化物が酸素貯蔵能をより適度に発揮することができる。なお、ウォールフロー型基材４１の体積は、ウォールフロー型基材４１の見かけの体積（すなわち、流入側セル４１１、流出側セル４１２、隔壁４１３、第１封止部４４及び第２封止部４５を含むウォールフロー型基材４１全体の体積）である。ウォールフロー型基材４１が円筒形状である場合、ウォールフロー型基材４１の外形を規定する筒状部の外径を２ｒとし、ウォールフロー型基材４１の長さをＬ４１すると、ウォールフロー型基材４１の体積は、下記式に基づいて算出することができる。
ウォールフロー型基材４１の体積＝π×ｒ２×Ｌ４１
ウォールフロー型基材４１の体積＝π×ｒ２×Ｌ４１
【0099】
隔壁部４１３は、排ガスが通過可能な多孔質構造を有する。隔壁部４１３の厚みは、例えば、２００μｍ以上２８０μｍ以下である。なお、隔壁部４１３の厚みは、後述する触媒層の厚みの算出方法と同様の算出方法により求められる。
【0100】
＜第２触媒層＞
以下、第２触媒層４２について説明する。
以下、第２触媒層４２について説明する。
【0101】
図５及び図６に示すように、第２触媒層４２は、隔壁部４１３の流入側セル４１１側の表面上に形成されている部分４２１を有する。具体的には、第２触媒層４２は、隔壁部４１３の流入側セル４１１側の表面上に、隔壁部４１３の排ガス流入側の端部から排ガス流通方向Ｘに沿って形成されている部分４２１を有する。「隔壁部４１３の流入側セル４１１側の表面」は、隔壁部４１３の外形を規定する流入側セル４１１側の外表面を意味する。「隔壁部４１３の流入側セル４１１側の表面上に形成されている部分」は、隔壁部４１３の流入側セル４１１側の外表面から流入側セル４１１側に隆起している部分を意味する。
【0102】
第２触媒層４２が、隔壁部４１３の流入側セル４１１側の表面上に形成されている部分４２１を有することにより、第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガスは、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素と接触しやすくなる。これにより、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素の触媒活性を効率よく発揮させることができる。
【0103】
図６に示すように、第２触媒層４２は、部分４２１とともに、隔壁部４１３の内部に存在する部分４２２を有していてもよい。隔壁部４１３は多孔質であるため、第２触媒層４２を形成する際、通常、部分４２１とともに部分４２２が形成される。部分４２１が存在する領域は、隔壁部４１３が存在する領域と重ならないが、部分４２２が存在する領域は、隔壁部４１３が存在する領域と重なる。したがって、第２触媒層４２を切断し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等を使用した断面観察等により断面を分析し、組成、形態等に基づいて、部分４２１及び部分４２２を特定することができる。切断面の観察を行う際、切断面の元素マッピングを行ってもよい。元素マッピングは、上記と同様にして行うことができる。切断面の元素マッピングにより、第２触媒層４２と隔壁部４１３との間の形態及び組成の相違に基づいて、部分４２１及び部分４２２を特定することができる。
【0104】
第２触媒層４２は、ウォールフロー型基材４１の流入側セル４１１側に形成されている。第２触媒層４２がウォールフロー型基材４１の流入側セル４１１側に形成されていることは、第２触媒層４２の部分４２１が所定の厚みを有していることから判断することができる。
【0105】
第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガスと、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素との接触効率を向上させる観点から、部分４２１が適度な厚みを有することが好ましい。第２触媒層４２の部分４２１の厚みＴ４２１は、好ましくは１５μｍ以上５５μｍ以下、さらに好ましくは２５μｍ以上４５μｍ以下、さらに一層好ましくは３０μｍ以上４０μｍ以下である。
【0106】
第２触媒層４２の部分４２１の厚みＴ４２１の算出方法は、以下の通りである。
【0107】
第２排ガス処理部４（例えば、ウォールフロー型基材４１の排ガス流入側の端部から排ガス流通方向Ｘに１０ｍｍ離れた箇所）を、ウォールフロー型基材４１の軸方向と垂直な平面で切断し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して、切断面から任意に選択された１個の流入側セル４１１に存在する第２触媒層４２の観察を行い、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３が存在する領域及び第２触媒層４２が存在する領域を特定する。ＳＥＭによる切断面の観察において、視野倍率は、例えば３００倍であり、視野全幅（ウォールフロー型基材４１の軸方向と垂直な方向の長さ）は、例えば５００～６００μｍである。ＳＥＭによって観察する領域は、流入側セル４１１の角部が含まれないように設定される。ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３が存在する領域及び第２触媒層４２が存在する領域は、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３と第２触媒層４２との間の形態の相違に基づいて特定することができる。この際、切断面の元素マッピングを行ってもよい。元素マッピングは、上記と同様にして行うことができる。切断面の元素マッピングにより、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３と第２触媒層４２との間の形態及び組成の相違に基づいて、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３が存在する領域及び第２触媒層４２が存在する領域を特定することができる。
【0108】
ＳＥＭ観察像において、左端側又は右端側から順に、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３の厚み方向と平行な第１～第Ｎのグリッド線を１５μｍ間隔で描き、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３が存在する領域の輪郭線と各グリッド線との交点同士を直線で結び、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３の表面の位置を特定する。Ｎは、例えば、３０～５０の整数である。同様に、第２触媒層４２が存在する領域の輪郭線と各グリッド線との交点同士を直線で結び、第２触媒層４２の表面の位置を特定する。ある交点Ｐ１から該交点Ｐ１に隣接する交点Ｐ２への厚み方向の変化量がグリッド線の間隔（１５μｍ）を超える場合、交点Ｐ２を表面の位置の特定に使用しないこと（すなわち、直線で結ぶ交点から、交点Ｐ２を除くこと）が好ましい。ある交点Ｐ１から該交点Ｐ１に隣接する交点Ｐ２への厚み方向の変化量は、交点Ｐ１を通り、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３の厚み方向と垂直な直線と、交点Ｐ２を通り、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３の厚み方向と垂直な直線との距離を意味する。交点Ｐ１から交点Ｐ１に隣接する交点Ｐ２への厚み方向の変化量がグリッド線の間隔（１５μｍ）を超えるとともに、交点Ｐ１から、交点Ｐ２に隣接する交点Ｐ３への厚み方向の変化量もグリッド線の間隔（１５μｍ）を超える場合、交点Ｐ２に加えて交点Ｐ３も表面の位置の特定に使用しないこと（すなわち、直線で結ぶ交点から、交点Ｐ２及び交点Ｐ３を除くこと）が好ましい。このように直線で結ぶ交点から連続して５つの交点を除く場合、当該ＳＥＭ画像に対しては厚みの測定を行わないことが好ましい。
【0109】
ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３の表面の位置及び第２触媒層４２の表面の位置を特定した後、画像解析ソフトウェアを使用して、第２のグリッド線と、第（Ｎ－１）のグリッド線と、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３の表面と、第２触媒層４２の表面とで囲まれた領域の面積を求める。画像解析ソフトウェアとしては、例えば、ＡｒｅａＱ（エステック株式会社製）、ＩｍａｇｅＪ（パブリックドメイン）、Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（Ａｄｏｂｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ株式会社）等を使用することができる。なお、画像の両端部は不鮮明になり易く、ウォールフロー型基材４１の隔壁部４１３の表面の位置及び第２触媒層４２の表面の位置を特定し難いため、第１のグリッド線及び第Ｎのグリッド線は使用しない。
【0110】
上記領域の面積を求めた後、下記式に基づいて、上記領域の厚みを算出する。
上記領域の厚み＝上記領域の面積／（グリッド線の間隔×グリッド線の間隔の数）
なお、グリッド線の間隔は１５μｍであり、グリッド線の間隔の数は（Ｎ－３）である。
上記領域の厚み＝上記領域の面積／（グリッド線の間隔×グリッド線の間隔の数）
なお、グリッド線の間隔は１５μｍであり、グリッド線の間隔の数は（Ｎ－３）である。
【0111】
切断面から任意に選択された２０個の流入側セル４１１に関して、上記領域の厚みを算出し、それらの平均値を第２触媒層４２の部分４２１の厚みＴ４２１とする。
【0112】
ウォールフロー型基材４１の長さＬ４１に対する、第２触媒層４２の長さＬ４２の百分率（Ｌ４２／Ｌ４１×１００）は、好ましくは１０％以上８０％以下、さらに好ましくは３０％以上６０％以下、さらに一層好ましくは４０％以上５０％以下である。
【0113】
第２触媒層４２の長さＬ４２の算出方法は、以下の通りである。
【0114】
第２排ガス処理部４から、ウォールフロー型基材４１の軸方向に延在し、ウォールフロー型基材４１の長さＬ４１と同一の長さを有するサンプルを切り出す。サンプルは、例えば、直径２５．４ｍｍの円柱状である。なお、サンプルの直径の値は必要に応じて変更することができる。サンプルをウォールフロー型基材４１の軸方向と垂直な平面によって５ｍｍ間隔で切断し、サンプルの排ガス流入側の端部側から順に、第１切断片、第２切断片、・・・、第ｎ切断片を得る。切断片の長さは５ｍｍである。切断片の組成を、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）（例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）、波長分散型Ｘ線分析装置（ＷＤＸ）等）、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ－ＡＥＳ）等を使用して分析し、切断片の組成に基づいて、切断片が第２触媒層４２を含むか否かを確認する。
【0115】
第２触媒層４２を含むことが明らかである切断片に関しては、必ずしも組成分析を行う必要はない。例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等を使用して切断面を観察し、切断片が第２触媒層４２を含むか否かを確認することができる。切断面の観察を行う際、切断面の元素マッピングを行ってもよい。元素マッピングは、上記と同様に行うことができる。
【0116】
切断片が第２触媒層４２を含むか否かを確認した後、下記式に基づいて、サンプルに含まれる第２触媒層４２の長さを算出する。
サンプルに含まれる第２触媒層４２の長さ＝５ｍｍ×（第２触媒層４２を含む切断片の数）
サンプルに含まれる第２触媒層４２の長さ＝５ｍｍ×（第２触媒層４２を含む切断片の数）
【0117】
例えば、第１切断片～第ｋ切断片は第２触媒層４２を含むが、第（ｋ＋１）～第ｎ切断片は第２触媒層４２を含まない場合、サンプルに含まれる第２触媒層４２の長さは、（５×ｋ）ｍｍである。
【0118】
第２触媒層４２の長さをより詳細に測定する場合には、次のように算出する。
第ｋ切断片（すなわち、第２触媒層４２を含む切断片のうち、サンプルの最も排ガス流出側から得られた切断片）をウォールフロー型基材４１の軸方向で切断して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等を使用して切断面に存在する第２触媒層４２を観察することにより、第ｋ切断片における第２触媒層４２の長さを測定する。そして、下記式に基づいて、サンプルに含まれる第２触媒層４２の長さを算出する。
サンプルに含まれる第２触媒層４２の長さ＝（５ｍｍ×（ｋ－１））＋（第ｋ切断片における第２触媒層４２の長さ）
第ｋ切断片（すなわち、第２触媒層４２を含む切断片のうち、サンプルの最も排ガス流出側から得られた切断片）をウォールフロー型基材４１の軸方向で切断して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等を使用して切断面に存在する第２触媒層４２を観察することにより、第ｋ切断片における第２触媒層４２の長さを測定する。そして、下記式に基づいて、サンプルに含まれる第２触媒層４２の長さを算出する。
サンプルに含まれる第２触媒層４２の長さ＝（５ｍｍ×（ｋ－１））＋（第ｋ切断片における第２触媒層４２の長さ）
【0119】
第２排ガス処理部４から任意に切り出された８～１６個のサンプルに関して、各サンプルに含まれる第２触媒層４２の長さを算出し、それらの平均値を第２触媒層４２の長さＬ４２とする。
【0120】
ウォールフロー型基材４１に設けられる第２触媒層４２の量は、排ガス浄化性能とコストとのバランス等を考慮して適宜調整することができる。排ガス浄化性能とコストとのバランス等の観点から、ウォールフロー型基材４１の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量（乾燥及び焼成後の質量）は、好ましくは１５ｇ／Ｌ以上３０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１７ｇ／Ｌ以上２４ｇ／Ｌ以下である。なお、ウォールフロー型基材４１の体積は、ウォールフロー型基材４１の見かけの体積である。
【0121】
ウォールフロー型基材４１の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量の算出方法は、例えば、以下の通りである。
【0122】
第２排ガス処理部４から、ウォールフロー型基材４１の軸方向に延在し、ウォールフロー型基材４１の長さＬ４１と同一の長さを有するサンプルを切り出し、サンプルをウォールフロー型基材４１の軸方向と垂直な平面で切断し、第２触媒層４２は含むが、第３触媒層４３は含まない切断片Ｓ２を準備する。切断片Ｓ２は、例えば、直径２５．４ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱状である。切断片Ｓ２の直径及び長さの値は必要に応じて変更することができる。第３触媒層４３が隔壁４１３の排ガス流入側の端部まで延在していない場合、隔壁４１３の排ガス流入側の端部近傍において、第２触媒層４２は存在するが、第３触媒層４３は存在しない。したがって、隔壁４１３の排ガス流入側の端部近傍から、切断片Ｓ２を得ることができる。切断片Ｓ２に含まれる第２触媒層４２の長さは、切断片Ｓ２の長さと等しい。
【0123】
切断片Ｓ２と同一のサイズを有するウォールフロー型基材４１の切断片を準備する。ウォールフロー型基材４１の切断片は、第２触媒層４２及び第３触媒層４３をともに含まない。
【0124】
切断片Ｓ２の質量及びウォールフロー型基材４１の切断片の質量を測定し、下記式に基づいて、切断片Ｓ２の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量を算出する。
切断片Ｓ２の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量＝（（切断片Ｓ２の質量）－（ウォールフロー型基材４１の切断片の質量））／（切断片Ｓ２の体積）
切断片Ｓ２の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量＝（（切断片Ｓ２の質量）－（ウォールフロー型基材４１の切断片の質量））／（切断片Ｓ２の体積）
【0125】
第２排ガス処理部４の任意の箇所から作製された３個の切断片Ｓ２に関して、切断片Ｓ２の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量を算出し、それらの平均値を算出する。下記式に基づいて、ウォールフロー型基材４１の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量を算出する。
ウォールフロー型基材４１の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量＝（切断片Ｓ２の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量の平均値）×（第２触媒層４２の長さＬ４２／ウォールフロー型基材４１の長さＬ４１）
ウォールフロー型基材４１の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量＝（切断片Ｓ２の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量の平均値）×（第２触媒層４２の長さＬ４２／ウォールフロー型基材４１の長さＬ４１）
【0126】
ウォールフロー型基材４１の切断片を使用することなく、切断片Ｓ２の単位体積当たりの第２触媒層４２の質量を算出してもよい。そのような算出方法の一例は、フロースルー型基材３１の切断片を使用することなく、切断片Ｓ１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量を算出する方法の一例と同様である。
【0127】
第２触媒層４２は、触媒活性成分として、ロジウム（Ｒｈ）元素を含む。ロジウム元素は、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、ロジウム金属、ロジウム元素を含有する合金、ロジウム元素を含有する化合物（例えば、ロジウム元素の酸化物）等の形態で第２触媒層４２に含まれる。触媒活性成分は、排ガス浄化性能を高める観点から、粒子状であることが好ましい。
【0128】
第２触媒層４２に含まれるロジウム元素の量は、排ガス浄化性能とコストとのバランス等を考慮して適宜調整することができる。排ガス浄化性能とコストとのバランス等の観点から、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素の質量は、第２触媒層４２の質量を基準として、好ましくは１．３質量％以上２．７質量％以下、さらに好ましくは１．７質量％以上２．４質量％以下である。第２触媒層４２の質量に対する、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素の質量の百分率の算出方法は、百分率Ｐ１の算出方法と同様である。なお、ロジウム元素の質量は、金属換算の質量である。
【0129】
第２触媒層４２は、ロジウム元素以外の１種又は２種以上の触媒活性成分を含んでもよい。ロジウム元素以外の触媒活性成分は、例えば、白金（Ｐｔ）元素、パラジウム（Ｐｄ）元素、ルテニウム（Ｒｕ）元素、イリジウム（Ｉｒ）元素、オスミウム（Ｏｓ）元素等の貴金属元素から選択することができるが、排ガス浄化性能を高める観点から、白金（Ｐｔ）元素及びパラジウム（Ｐｄ）元素から選択することが好ましい。貴金属元素は、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、貴金属、貴金属元素を含有する合金、貴金属元素を含有する化合物（例えば、貴金属元素の酸化物）等の形態で第２触媒層４２に含まれる。触媒活性成分は、排ガス浄化性能を高める観点から、粒子状であることが好ましい。
【0130】
一実施形態において、第２触媒層４２は、ロジウム元素を含み、ロジウム元素以外の触媒活性成分を含まない。別の実施形態において、第２触媒層４２は、ロジウム元素及びパラジウム元素を含み、ロジウム元素及びパラジウム元素以外の触媒活性成分を含まない。
【0131】
第２触媒層４２が、ロジウム元素以外の触媒活性成分を含む場合、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素以外の触媒活性成分の量は、排ガス浄化性能とコストとのバランス等を考慮して適宜調整することができる。排ガス浄化性能とコストとのバランス等の観点から、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素以外の触媒活性成分の質量は、第２触媒層４２の質量を基準として、好ましくは１．３質量％以上２．７質量％以下、さらに好ましくは１．７質量％以上２．４質量％以下である。第２触媒層４２の質量に対する、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素以外の触媒活性成分の質量の百分率の算出方法は、百分率Ｐ１の算出方法と同様である。
【0132】
第２触媒層４２は、セリウム元素を含む無機酸化物を含むことが好ましい。セリウム元素を含む無機酸化物に関する説明は、上記と同様である。セリウム元素を含む金属酸化物は、好ましくは、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物である。ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に関する説明は上記と同様である。
【0133】
第２触媒層４２に含まれる、セリウム元素を含む無機酸化物の量は、第３触媒層４３に含まれる、セリウム元素を含む無機酸化物の量を考慮して、適宜調整することができる。
【0134】
第２触媒層４２の質量と第３触媒層４３の質量との合計に対する、第２触媒層４２に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量と第３触媒層４３に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量との合計の百分率Ｐ２３は、百分率Ｐ１よりも大きいことが好ましい。第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に流入する排ガス中の酸素濃度は変動し得るため、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素（第３触媒層４３がロジウム元素を含む場合、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素及び第３触媒層４３に含まれるロジウム元素）の触媒活性が、第２排ガス処理部４に流入した排ガス中の酸素濃度の影響を受けて適度に発揮されない可能性がある。この点、百分率Ｐ２３が、百分率Ｐ１よりも大きい場合、第２排ガス処理部４に流入した排ガス中の酸素濃度の影響を抑制することができ、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素（第３触媒層４３がロジウム元素を含む場合、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素及び第３触媒層４３に含まれるロジウム元素）の触媒活性を適度に発現させることができると考えられる。すなわち、排ガス流通方向Ｘの上流側から下流側に向かって酸素吸蔵能を増加させることにより、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素（第３触媒層４３がロジウム元素を含む場合、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素及び第３触媒層４３に含まれるロジウム元素）の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）を高めることができると考えられる。
【0135】
百分率Ｐ２３は、百分率Ｐ１の１．１倍以上５．３倍以下であることが好ましく、１．３倍以上４．２倍以下であることがさらに好ましく、１．７倍以上２．９倍以下であることがさらに一層好ましい。百分率Ｐ２３が小さすぎると、適度な触媒活性を発揮させるのに十分な酸素を供給することができない一方、百分率Ｐ２３が大きすぎると、過剰な酸素が供給され、却って触媒活性を低下させると考えられる。この点、百分率Ｐ２３が上記範囲であれば、適度な触媒活性を発揮させるのに十分な酸素を供給することができると考えられる。
【0136】
第２触媒層４２の質量に対する、第２触媒層４２に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率Ｐ２は、百分率Ｐ１よりも大きいことが好ましい。第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に流入する排ガス中の酸素濃度は変動し得るため、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素（第３触媒層４３がロジウム元素を含む場合、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素及び第３触媒層４３に含まれるロジウム元素）の触媒活性が、第２排ガス処理部４に流入した排ガス中の酸素濃度の影響を受けて適度に発揮されない可能性がある。この点、百分率Ｐ２が百分率Ｐ１よりも大きい場合、第２排ガス処理部４に流入した排ガス中の酸素濃度の影響を抑制することができ、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素（第３触媒層４３がロジウム元素を含む場合、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素及び第３触媒層４３に含まれるロジウム元素）の触媒活性を適度に発現させることができると考えられる。すなわち、排ガス流通方向Ｘの上流側から下流側に向かって酸素吸蔵能を増加させることにより、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素（第３触媒層４３がロジウム元素を含む場合、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素及び第３触媒層４３に含まれるロジウム元素）の触媒活性（例えば、ＮＯｘ浄化性能）を高めることができると考えられる。
【0137】
百分率Ｐ２は、百分率Ｐ１の１．１倍以上５．３倍以下であることが好ましく、１．２倍以上２．９倍以下であることがさらに好ましく、１．２倍以上１．４倍以下であることがさらに一層好ましい。百分率Ｐ２が小さすぎると、適度な触媒活性を発揮させるのに十分な酸素を供給することができない一方、百分率Ｐ２が大きすぎると、過剰な酸素が供給され、却って触媒活性を低下させると考えられる。この点、百分率Ｐ２が上記範囲であれば、適度な触媒活性を発揮させるのに十分な酸素を供給することができると考えられる。
【0138】
百分率Ｐ２の算出方法は、百分率Ｐ１の算出方法と同様である。
【0139】
第２触媒層４２は、その他の無機酸化物を含むことが好ましい。その他の無機酸化物に関する説明は上記と同様である。
【0140】
第２触媒層４２に含まれるその他の無機酸化物の量は、第２触媒層４２の熱耐久性及び第２排ガス処理部４の圧損を考慮して適宜調整することができる。第２触媒層４２の熱耐久性の向上の観点からは、第２触媒層４２に含まれるその他の無機酸化物の量は多い方が好ましいが、量の増加に伴って流入側セル４１１の排ガス流入側の開口部の面積が減少し、圧損が上昇する。したがって、第２触媒層４２に含まれるその他の無機酸化物の質量は、第２触媒層４２の質量を基準として、好ましくは２０質量％以上７２質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以上５７質量％以下、さらに一層好ましくは２０質量％以上４０質量％以下である。
【0141】
第２触媒層４２の質量に対する、第２触媒層４２に含まれるその他の無機酸化物の質量の百分率の算出方法は、百分率Ｐ１の算出方法と同様である。
【0142】
触媒活性成分による排ガス浄化性能を効率よく発揮させる観点から、触媒活性成分は、セリウム元素を含む無機酸化物及び／又はその他の無機酸化物に担持されていることが好ましい。「触媒活性成分が無機酸化物に担持されている」の意義は、上記と同様である。
【0143】
第２触媒層４２は、単層構造を有していてもよいし、積層構造を有していてもよい。第２触媒層４２が積層構造を有する場合、ある層の組成と、別の層の組成とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、ある層に含まれる触媒活性成分と、別の層に含まれる触媒活性成分とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0144】
＜第３触媒層＞
以下、第３触媒層４３について説明する。
以下、第３触媒層４３について説明する。
【0145】
図５及び図７に示すように、第３触媒層４３は、隔壁部４１３の流出側セル４１２側の表面上に形成されている部分４３１を有する。具体的には、第３触媒層４３は、隔壁部４１３の流出側セル４１２側の表面上に、隔壁部４１３の排ガス流出側の端部から排ガス流通方向Ｘとは反対の方向に沿って形成されている部分４３１を有する。「隔壁部４１３の流出側セル４１２側の表面」は、隔壁部４１３の外形を規定する流出側セル４１２側の外表面を意味する。「隔壁部４１３の流出側セル４１２側の表面上に形成されている部分」は、隔壁部４１３の流出側セル４１２側の外表面から流出側セル４１２側に隆起している部分を意味する。
【0146】
第３触媒層４３が、隔壁部４１３の流出側セル４１２側の表面上に形成されている部分４３１を有することにより、第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガスは、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素と接触しやすくなる。これにより、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素の触媒活性を効率よく発揮させることができる。また、第３触媒層４３がロジウム元素を含む場合、第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガスは、第３触媒層４３に含まれるロジウムと接触しやすくなり、これにより、第３触媒層４３に含まれるロジウム元素の触媒活性を効率よく発揮させることができる。第３触媒層４３が部分４３１を有する場合、第３触媒層４３が部分４３１を有しない場合と比較して、第２触媒層４２及び第３触媒層４３と接触する排ガスの流速が低下するため、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素（第３触媒層４３がロジウム元素を含む場合、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素及び第３触媒層４３に含まれるロジウム元素）と排ガスとが接触する機会の向上につながると推測される。なお、第３触媒層４３の部分４３１内には、多孔質である隔壁部４１３が存在しない（これに対して、後述する第３触媒層４３の部分４３２内には、多孔質である隔壁部４１３が存在する）ため、第３触媒層４３が部分４３１を有する場合、第３触媒層４３が部分４３１を有しない場合と比較して、第３触媒層４３の見かけ密度が増加し、これにより、第２触媒層４２及び第３触媒層４３と接触する排ガスの流速が低下すると推測される。
【0147】
図７に示すように、第３触媒層４３は、部分４３１とともに、隔壁部４１３の内部に存在する部分４３２を有していてもよい。隔壁部４１３は多孔質であるため、第３触媒層４３を形成する際、通常、部分４３１とともに部分４３２が形成される。部分４３１が存在する領域は、隔壁部４１３が存在する領域と重ならないが、部分４３２が存在する領域は、隔壁部４１３が存在する領域と重なる。したがって、第３触媒層４３を切断し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等を使用した断面観察等により断面を分析し、組成、形態等に基づいて、部分４３１及び部分４３２を特定することができる。
【0148】
第３触媒層４３は、ウォールフロー型基材４１の流出側セル４１２側に形成されている。第３触媒層４３がウォールフロー型基材４１の流出側セル４１２側に形成されていることは、第３触媒層４３の部分４３１が所定の厚みを有していることから判断することができる。
【0149】
第１排ガス処理部３を通過して第２排ガス処理部４に供給される排ガスと、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素（第３触媒層４３がロジウム元素を含む場合、第２触媒層４２に含まれるロジウム元素及び第３触媒層４３に含まれるロジウム元素）との接触効率を向上させる観点から、部分４３１が適度な厚みを有することが好ましい。第３触媒層４３の部分４３１の厚みＴ４３１は、好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以上８０μｍ以下、さらに一層好ましくは４５μｍ以上６５μｍ以下である。
【0150】
第３触媒層４３の部分４３１の厚みＴ４３１の算出方法は、第２触媒層４２の部分４２１の厚みＴ４２１の算出方法と同様である。なお、第３触媒層４３の部分４３１の厚みＴ４３１の算出方法では、第２排ガス処理部４（例えば、ウォールフロー型基材４１の排ガス流出側の端部から排ガス流通方向Ｘとは反対の方向に１０ｍｍ離れた箇所）を、ウォールフロー型基材４１の軸方向と垂直な平面で切断し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して、切断面から任意に選択された流出側セル４１２に存在する第３触媒層４３の観察を行う。
【0151】
ウォールフロー型基材４１の長さＬ４１に対する、第３触媒層４３の長さＬ４３の百分率（Ｌ４３／Ｌ４１×１００）は、好ましくは３０％以上９０％以下、さらに好ましくは５０％以上８０％以下、さらに一層好ましくは６５％以上７５％以下である。
【0152】
第３触媒層４３の長さＬ４３の算出方法は、第２触媒層４２の長さＬ４２の算出方法と同様である。なお、第３触媒層４３の長さＬ４３の算出方法では、サンプルをウォールフロー型基材４１の軸方向と垂直な平面によって５ｍｍ間隔で切断し、サンプルの排ガス流出側の端部側から順に、第１切断片、第２切断片、・・・、第ｎ切断片を得る。
【0153】
ウォールフロー型基材４１に設けられる第３触媒層４３の量は、排ガス浄化性能とコストとのバランス等を考慮して適宜調整することができる。排ガス浄化性能とコストとのバランス等の観点から、ウォールフロー型基材４１の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量（乾燥及び焼成後の質量）は、好ましくは２７ｇ／Ｌ以上５３ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは２７ｇ／Ｌ以上３７ｇ／Ｌ以下である。なお、ウォールフロー型基材４１の体積は、ウォールフロー型基材４１の見かけの体積である。
【0154】
ウォールフロー型基材４１の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量の算出方法は、第２触媒層４２の質量の算出方法と同様である。
【0155】
例えば、まず、第２排ガス処理部４から、ウォールフロー型基材４１の軸方向に延在し、ウォールフロー型基材４１の長さＬ４１と同一の長さを有するサンプルを切り出し、サンプルをウォールフロー型基材４１の軸方向と垂直な平面で切断し、第３触媒層４３は含むが、第２触媒層４２は含まない切断片Ｓ３を準備する。次いで、切断片Ｓ３と同一のサイズを有するウォールフロー型基材４１の切断片を準備する。ウォールフロー型基材４１の切断片は、第２触媒層４２及び第３触媒層４３をともに含まない。
【0156】
切断片Ｓ３の質量及びウォールフロー型基材４１の切断片の質量を測定し、下記式に基づいて、切断片Ｓ３の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量を算出する。
切断片Ｓ３の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量＝（（切断片Ｓ３の質量）－（ウォールフロー型基材４１の切断片の質量））／（切断片Ｓ３の体積）
切断片Ｓ３の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量＝（（切断片Ｓ３の質量）－（ウォールフロー型基材４１の切断片の質量））／（切断片Ｓ３の体積）
【0157】
第２排ガス処理部４の任意の箇所から作製された３個の切断片Ｓ３に関して、切断片Ｓ３の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量を算出し、それらの平均値を算出する。下記式に基づいて、ウォールフロー型基材４１の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量を算出する。
ウォールフロー型基材４１の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量＝（切断片Ｓ３の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量の平均値）×（第３触媒層４３の長さＬ４３／ウォールフロー型基材４１の長さＬ４１）
ウォールフロー型基材４１の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量＝（切断片Ｓ３の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量の平均値）×（第３触媒層４３の長さＬ４３／ウォールフロー型基材４１の長さＬ４１）
【0158】
ウォールフロー型基材４１の切断片を使用することなく、切断片Ｓ３の単位体積当たりの第３触媒層４３の質量を算出してもよい。そのような算出方法の一例は、フロースルー型基材３１の切断片を使用することなく、切断片Ｓ１の単位体積当たりの第１触媒層３２の質量を算出する方法の一例と同様である。
【0159】
第３触媒層４３は、１種又は２種以上の触媒活性成分を含む。触媒活性成分は、例えば、白金（Ｐｔ）元素、パラジウム（Ｐｄ）元素、ロジウム（Ｒｈ）元素、ルテニウム（Ｒｕ）元素、イリジウム（Ｉｒ）元素、オスミウム（Ｏｓ）元素等の貴金属元素から選択することができるが、排ガス浄化性能を高める観点から、白金（Ｐｔ）元素、パラジウム（Ｐｄ）元素及びロジウム（Ｒｈ）元素から選択することが好ましい。貴金属元素は、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、貴金属、貴金属元素を含有する合金、貴金属元素を含有する化合物（例えば、貴金属元素の酸化物）等の形態で第３触媒層４３に含まれる。触媒活性成分は、排ガス浄化性能を高める観点から、粒子状であることが好ましい。
【0160】
一実施形態において、第３触媒層４３は、ロジウム元素を含み、ロジウム元素以外の触媒活性成分を含まない。別の実施形態において、第３触媒層４３は、ロジウム元素及びパラジウム元素を含み、ロジウム元素及びパラジウム元素以外の触媒活性成分を含まない。
【0161】
第３触媒層４３は、第２触媒層４２に含まれる触媒活性成分とは異なる触媒活性成分を含んでもよい。これにより、第２排ガス処理部４の排ガス浄化性能を向上させることができる。一実施形態において、第３触媒層４３は、パラジウム元素を含む。この実施形態において、第３触媒層４３は、パラジウム元素以外の触媒活性成分を含んでもよいし、含まなくてもよい。
【0162】
第３触媒層４３に含まれる触媒活性成分の量は、排ガス浄化性能とコストとのバランス等を考慮して適宜調整することができる。排ガス浄化性能とコストとのバランス等の観点から、第３触媒層４３に含まれるロジウム元素又はパラジウム元素の質量は、第３触媒層４３の質量を基準として、好ましくは０．８質量％以上１．５質量％以下、さらに好ましくは１．１質量％以上１．５質量％以下である。第３触媒層４３がロジウム元素及びパラジウム元素を含む場合には、ロジウム元素及びパラジウム元素の合計量が上記範囲であることが好ましい。第３触媒層４３の質量に対する、第３触媒層４３に含まれるロジウム元素又はパラジウム元素の質量の百分率の算出方法は、百分率Ｐ１の算出方法と同様である。なお、ロジウム元素の質量及びパラジウム元素の質量は、金属換算の質量である。
【0163】
第３触媒層４３は、セリウム元素を含む無機酸化物を含むことが好ましい。セリウム元素を含む無機酸化物に関する説明は、上記と同様である。セリウム元素を含む金属酸化物は、好ましくは、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物である。ＣｅＯ２－ＺｒＯ２系複合酸化物に関する説明は上記と同様である。
【0164】
第３触媒層４３に含まれる、セリウム元素を含む無機酸化物の量は、第２触媒層４２に含まれる、セリウム元素を含む無機酸化物の量を考慮して、適宜調整することができる。
【0165】
上記の通り、百分率Ｐ２３は、第１触媒層３２の質量に対する、第１触媒層３２に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率よりも大きいことが好ましい。
【0166】
上記の通り、百分率Ｐ２３は、百分率Ｐ１の１．１倍以上５．３倍以下であることが好ましく、１．３倍以上４．２倍以下であることがさらに好ましく、１．７倍以上２．９倍以下であることがさらに一層好ましい。
【0167】
第３触媒層４３の質量に対する、第３触媒層４３に含まれるセリウム元素の酸化セリウム換算の質量の百分率Ｐ３は、百分率Ｐ１よりも大きいことが好ましい。百分率Ｐ３が百分率Ｐ１よりも大きいことが好ましい理由は、百分率Ｐ２が百分率Ｐ１よりも大きいことが好ましい理由と同様である。
【0168】
百分率Ｐ３は、百分率Ｐ１の１．１倍以上５．３倍以下であることが好ましく、２．４倍以上４．４倍以下であることがさらに好ましく、２．４倍以上３．０倍以下であることがさらに一層好ましい。百分率Ｐ３が小さすぎると、適度な触媒活性を発揮させるのに十分な酸素を供給することができない一方、百分率Ｐ３が大きすぎると、過剰な酸素が供給され、却って触媒活性を低下させると考えられる。この点、百分率Ｐ３が上記範囲であれば、適度な触媒活性を発揮させるのに十分な酸素を供給することができると考えられる。
【0169】
百分率Ｐ３の算出方法は、百分率Ｐ１の算出方法と同様である。
【0170】
第３触媒層４３は、その他の無機酸化物を含むことが好ましい。その他の無機酸化物に関する説明は上記と同様である。
【0171】
第３触媒層４３に含まれるその他の無機酸化物の量は、第３触媒層４３の熱耐久性及び第２排ガス処理部４の圧損を考慮して適宜調整することができる。第３触媒層４３の熱耐久性の向上の観点からは、第３触媒層４３に含まれるその他の無機酸化物の量は多い方が好ましいが、量の増加に伴って流入側セル４１１の排ガス流入側の開口部の面積が減少し、圧損が上昇する。したがって、第３触媒層４３に含まれるその他の無機酸化物の質量は、第３触媒層４３の質量を基準として、好ましくは１９質量％以上６３質量％以下、さらに好ましくは１９質量％以上４３質量％以下である。
【0172】
第３触媒層４３の質量に対する、第３触媒層４３に含まれるその他の無機酸化物の質量の百分率の算出方法は、百分率Ｐ１の算出方法と同様である。
【0173】
触媒活性成分による排ガス浄化性能を効率よく発揮させる観点から、触媒活性成分は、セリウム元素を含む無機酸化物及び／又はその他の無機酸化物に担持されていることが好ましい。「触媒活性成分が無機酸化物に担持されている」の意義は、上記と同様である。
【0174】
第３触媒層４３は、単層構造を有していてもよいし、積層構造を有していてもよい。第３触媒層４３が積層構造を有する場合、ある層の組成と、別の層の組成とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、ある層に含まれる触媒活性成分と、別の層に含まれる触媒活性成分とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0175】
以下、第２触媒層４２及び第３触媒層４３の形成方法について説明する。
ウォールフロー型基材４１と、第２触媒層４２を形成するためのスラリーと、第３触媒層４３を形成するためのスラリーを準備する。第２触媒層４２が積層構造を有する場合、第２触媒層４２を形成するためのスラリーとして、２種以上のスラリーを準備する。第３触媒層４３が積層構造を有する場合、第３触媒層４３を形成するためのスラリーとして、２種以上のスラリーを準備する。
ウォールフロー型基材４１と、第２触媒層４２を形成するためのスラリーと、第３触媒層４３を形成するためのスラリーを準備する。第２触媒層４２が積層構造を有する場合、第２触媒層４２を形成するためのスラリーとして、２種以上のスラリーを準備する。第３触媒層４３が積層構造を有する場合、第３触媒層４３を形成するためのスラリーとして、２種以上のスラリーを準備する。
【0176】
第２触媒層４２を形成するためのスラリーの組成は、第２触媒層４２の組成に応じて調整される。第３触媒層４３を形成するためのスラリーの組成は、第３触媒層４３の組成に応じて調整される。スラリーは、例えば、貴金属元素の供給源、無機酸化物粒子、バインダー、造孔剤、溶媒等を含む。貴金属元素の供給源、無機酸化物粒子、バインダー、造孔剤、溶媒等としては、上述した第１触媒層３２を形成するためのスラリーと同様のものを用いることができる。
【0177】
第２触媒層４２を形成するためのスラリーをウォールフロー型基材４１に塗布し、乾燥させ、必要に応じて焼成する。第２触媒層４２が積層構造を有する場合、この操作を繰り返す。これにより、第２触媒層４２の前駆層が形成される。スラリーの固形分濃度、粘度等を調整することにより、第２触媒層４２の前駆層の長さ（ひいては、第２触媒層４２の長さ）を調整することができる。また、スラリーのコート量、スラリーを構成する材料の種類、スラリーに含まれる造孔剤の粒径等を調整することにより、第２触媒層４２の前駆層の厚み（ひいては、第２触媒層４２の厚み）及び第２触媒層４２の前駆層の質量（ひいては、第２触媒層４２の質量）を調整することができる。
【0178】
第３触媒層４３を形成するためのスラリーをウォールフロー型基材４１に塗布し、乾燥させ、必要に応じて焼成する。第３触媒層４３が積層構造を有する場合、この操作を繰り返す。これにより、第３触媒層４３の前駆層が形成される。スラリーの固形分濃度、粘度等を調整することにより、第３触媒層４３の前駆層の長さ（ひいては、第３触媒層４３の長さ）を調整することができる。また、スラリーのコート量、スラリーを構成する材料の種類、スラリーに含まれる造孔剤の粒径等を調整することにより、第３触媒層４３の前駆層の厚み（ひいては、第３触媒層４３の厚み）及び第３触媒層４３の前駆層の質量（ひいては、第３触媒層４３の質量）を調整することができる。
【0179】
乾燥温度は、通常７０℃以上２００℃以下、好ましくは９０℃以上１５０℃以下であり、乾燥時間は、通常１時間以上３時間以下、好ましくは１．５時間以上２時間以下である。
【0180】
第２触媒層４２を形成するためのスラリーの塗布は、例えば、ウォールフロー型基材４１の排ガス流入側の端部を、第２触媒層４２を形成するためのスラリー中に浸漬し、反対側からスラリーを吸引することにより行うことができる。
【0181】
第３触媒層４３を形成するためのスラリーの塗布は、例えば、ウォールフロー型基材４１の排ガス流出側の端部を、第３触媒層４３を形成するためのスラリー中に浸漬し、反対側からスラリーを吸引することにより行うことができる。
【0182】
第２触媒層４２の前駆層及び第３触媒層４３の前駆層の形成後、焼成する。これにより、第２触媒層４２及び第３触媒層４３が形成される。焼成温度は、通常４５０℃以上７００℃以下、好ましくは４５０℃以上６００℃以下であり、焼成時間は、通常１時間以上４時間以下、好ましくは１．５時間以上２時間以下である。焼成は、例えば、大気雰囲気下で行うことができる。
【0183】
造孔剤の粒径は、適宜調整することができるが、造孔剤のメジアン径Ｄ５０は、剥離抑制、圧損上昇抑制、ＰＭの捕集性能の観点から、通常５μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下である。造孔剤の粒径が大きいほど、第２触媒層４２及び第３触媒層４３の厚みが大きくなる。Ｄ５０の測定は上記と同様である。
【実施例】
【0184】
以下、実施例を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0185】
第１排ガス処理部Ａの作製
（１）下層形成用スラリーの調製
下記組成及びＢＥＴ比表面積のＯＳＣ材料（セリウム元素を含む無機酸化物）を用意した。
ＣｅＯ２：３０質量％、ＺｒＯ２：５５質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％、Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇ
なお、ＯＳＣ材料中、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３及びＺｒＯ２が固溶体を形成していた。
ボールミルポットに、ＯＳＣ材料、酸化ランタン修飾アルミナ（Ｌａ２Ｏ３修飾量：１質量％、ＢＥＴ比表面積：１００ｍ２／ｇ）、酢酸バリウム、アルミナゾル及び水を加え、ボールミルにより混合及び粉砕を行ない、ベーススラリーを得た。このベーススラリーと硝酸パラジウム水溶液とを混合し、下層形成用スラリーを得た。下層形成用スラリー中の各成分の量比は、焼成後の下層において、ＯＳＣ材料が２８．２質量％、酸化ランタン修飾アルミナが４７．０質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量とした。
（１）下層形成用スラリーの調製
下記組成及びＢＥＴ比表面積のＯＳＣ材料（セリウム元素を含む無機酸化物）を用意した。
ＣｅＯ２：３０質量％、ＺｒＯ２：５５質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％、Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇ
なお、ＯＳＣ材料中、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３及びＺｒＯ２が固溶体を形成していた。
ボールミルポットに、ＯＳＣ材料、酸化ランタン修飾アルミナ（Ｌａ２Ｏ３修飾量：１質量％、ＢＥＴ比表面積：１００ｍ２／ｇ）、酢酸バリウム、アルミナゾル及び水を加え、ボールミルにより混合及び粉砕を行ない、ベーススラリーを得た。このベーススラリーと硝酸パラジウム水溶液とを混合し、下層形成用スラリーを得た。下層形成用スラリー中の各成分の量比は、焼成後の下層において、ＯＳＣ材料が２８．２質量％、酸化ランタン修飾アルミナが４７．０質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量とした。
【0186】
（２）下層の形成
得られた下層形成用スラリーに、フロースルー型基材を浸漬し、その後、フロースルー型基材を１５０℃で２．５時間乾燥させた後、４５０℃で２．５時間焼成して、下層を形成した。フロースルー型基材の単位体積当たりの下層の質量は、１３０ｇ／Ｌであった。フロースルー型基材の単位体積当たりの下層中のパラジウム含量は、金属換算で６．２ｇ／Ｌであった。なお、フロースルー型基材として、図２に示す構造を有し、厚みが５０～７０μｍの隔壁で区画された軸方向に延びるセルを、軸方向と直交する面において、６００セル／インチ２の密度で有し、体積が１．０Ｌであるフロースルー型基材を使用した。
得られた下層形成用スラリーに、フロースルー型基材を浸漬し、その後、フロースルー型基材を１５０℃で２．５時間乾燥させた後、４５０℃で２．５時間焼成して、下層を形成した。フロースルー型基材の単位体積当たりの下層の質量は、１３０ｇ／Ｌであった。フロースルー型基材の単位体積当たりの下層中のパラジウム含量は、金属換算で６．２ｇ／Ｌであった。なお、フロースルー型基材として、図２に示す構造を有し、厚みが５０～７０μｍの隔壁で区画された軸方向に延びるセルを、軸方向と直交する面において、６００セル／インチ２の密度で有し、体積が１．０Ｌであるフロースルー型基材を使用した。
【0187】
（３）上層形成用スラリーの調製
下記組成及びＢＥＴ比表面積のＺｒＯ２系材料を用意した。
ＺｒＯ２：８５質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇ
なお、ＺｒＯ２系材料において、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３及びＮｄ２Ｏ３が固溶体を形成していた。
ボールミルポットに、ＺｒＯ２系材料、ランタン修飾アルミナ（Ｌａ２Ｏ３修飾量：１質量％、ＢＥＴ比表面積：１００ｍ２／ｇ）、アルミナゾル及び水を加えて、ボールミルにより混合及び粉砕を行ない、ベーススラリーを得た。このベーススラリーと硝酸ロジウムの水溶液とを混合し、上層形成用スラリーを得た。上層形成用スラリー中の各成分の量比は、焼成後の上層においてＺｒＯ２系材料が６６．７質量％、ランタン修飾アルミナが２２．０質量％、アルミナが１０．０質量％、ロジウムが金属換算で１．３質量％となる量とした。
下記組成及びＢＥＴ比表面積のＺｒＯ２系材料を用意した。
ＺｒＯ２：８５質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇ
なお、ＺｒＯ２系材料において、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３及びＮｄ２Ｏ３が固溶体を形成していた。
ボールミルポットに、ＺｒＯ２系材料、ランタン修飾アルミナ（Ｌａ２Ｏ３修飾量：１質量％、ＢＥＴ比表面積：１００ｍ２／ｇ）、アルミナゾル及び水を加えて、ボールミルにより混合及び粉砕を行ない、ベーススラリーを得た。このベーススラリーと硝酸ロジウムの水溶液とを混合し、上層形成用スラリーを得た。上層形成用スラリー中の各成分の量比は、焼成後の上層においてＺｒＯ２系材料が６６．７質量％、ランタン修飾アルミナが２２．０質量％、アルミナが１０．０質量％、ロジウムが金属換算で１．３質量％となる量とした。
【0188】
（４）上層の形成
得られた上層形成用スラリーに、下層が形成されたフロースルー型基材を浸漬し、その後、フロースルー型基材を１５０℃で２．５時間乾燥させた後、４５０℃で２．５時間焼成した。これにより、ウォールフロー型基材と、フロースルー型基材に形成された第１触媒層とを備える排ガス浄化用触媒を製造し、製造された排ガス浄化用触媒を第１排ガス処理部として使用した。第１触媒層は、下層と下層の表面全域に形成された上層とからなる二層構造を有していた。フロースルー型基材の単位体積当たりの上層の焼成後の質量は、６０ｇ／Ｌであった。フロースルー型基材の単位体積当たりの上層中のロジウム含量は、金属換算で０．８ｇ／Ｌであった。
得られた上層形成用スラリーに、下層が形成されたフロースルー型基材を浸漬し、その後、フロースルー型基材を１５０℃で２．５時間乾燥させた後、４５０℃で２．５時間焼成した。これにより、ウォールフロー型基材と、フロースルー型基材に形成された第１触媒層とを備える排ガス浄化用触媒を製造し、製造された排ガス浄化用触媒を第１排ガス処理部として使用した。第１触媒層は、下層と下層の表面全域に形成された上層とからなる二層構造を有していた。フロースルー型基材の単位体積当たりの上層の焼成後の質量は、６０ｇ／Ｌであった。フロースルー型基材の単位体積当たりの上層中のロジウム含量は、金属換算で０．８ｇ／Ｌであった。
【0189】
第１排ガス処理部Ｂの作製
第１排ガス処理部の下層の形成において、下層形成用スラリー中の各成分の量比を、焼成後の下層において、ＯＳＣ材料が３５．９質量％、酸化ランタン修飾アルミナが３９．３質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量に変更した点、並びに、第１排ガス処理部の上層の形成において、上層形成用スラリー中のＺｒＯ２系材料を、ＣｅＯ２：５質量％、ＺｒＯ２：８０質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％、Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇの組成とＢＥＴ比表面積を持つＯＳＣ材に変更した点を除き、第１排ガス処理部Ａと同様にして、第１排ガス処理部Ｂを作製した。
第１排ガス処理部の下層の形成において、下層形成用スラリー中の各成分の量比を、焼成後の下層において、ＯＳＣ材料が３５．９質量％、酸化ランタン修飾アルミナが３９．３質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量に変更した点、並びに、第１排ガス処理部の上層の形成において、上層形成用スラリー中のＺｒＯ２系材料を、ＣｅＯ２：５質量％、ＺｒＯ２：８０質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％、Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇの組成とＢＥＴ比表面積を持つＯＳＣ材に変更した点を除き、第１排ガス処理部Ａと同様にして、第１排ガス処理部Ｂを作製した。
【0190】
第１排ガス処理部Ｃの作製
第１排ガス処理部の下層の形成において、下層形成用スラリー中の各成分の量比を、焼成後の下層において、ＯＳＣ材料が３５．９質量％、酸化ランタン修飾アルミナが３９．３質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量に変更した点、並びに、第１排ガス処理部の上層の形成において、上層形成用スラリー中のＺｒＯ２系材料を、ＣｅＯ２：１０質量％、ＺｒＯ２：７５質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％、Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇの組成とＢＥＴ比表面積を持つＯＳＣ材に変更した点を除き、第１排ガス処理部Ａと同様にして、第１排ガス処理部Ｃを作製した。
第１排ガス処理部の下層の形成において、下層形成用スラリー中の各成分の量比を、焼成後の下層において、ＯＳＣ材料が３５．９質量％、酸化ランタン修飾アルミナが３９．３質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量に変更した点、並びに、第１排ガス処理部の上層の形成において、上層形成用スラリー中のＺｒＯ２系材料を、ＣｅＯ２：１０質量％、ＺｒＯ２：７５質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％、Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇの組成とＢＥＴ比表面積を持つＯＳＣ材に変更した点を除き、第１排ガス処理部Ａと同様にして、第１排ガス処理部Ｃを作製した。
【0191】
第１排ガス処理部Ｄの作製
第１排ガス処理部の焼成後の下層において、下層形成用スラリー中の各成分の量比を、ＯＳＣ材料が４６．２質量％、酸化ランタン修飾アルミナが２９．０質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量に変更した点、並びに、第１排ガス処理部の上層の形成において、上層形成用スラリー中のＺｒＯ２系材料を、ＣｅＯ２：１０質量％、ＺｒＯ２：７５質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％、Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇの組成とＢＥＴ比表面積を持つＯＳＣ材に変更した点を除き、第１排ガス処理部Ａと同様にして、第１排ガス処理部Ｄを作製した。
第１排ガス処理部の焼成後の下層において、下層形成用スラリー中の各成分の量比を、ＯＳＣ材料が４６．２質量％、酸化ランタン修飾アルミナが２９．０質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量に変更した点、並びに、第１排ガス処理部の上層の形成において、上層形成用スラリー中のＺｒＯ２系材料を、ＣｅＯ２：１０質量％、ＺｒＯ２：７５質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％、Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇの組成とＢＥＴ比表面積を持つＯＳＣ材に変更した点を除き、第１排ガス処理部Ａと同様にして、第１排ガス処理部Ｄを作製した。
【0192】
第１排ガス処理部Ｅの作製
第１排ガス処理部の下層の形成において、下層形成用スラリー中の各成分の量比を、焼成後の下層において、ＯＳＣ材料が２３．１質量％、酸化ランタン修飾アルミナが５２．１質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量に変更した点を除き、第１排ガス処理部Ａと同様にして、第１排ガス処理部Ｅを作製した。
第１排ガス処理部の下層の形成において、下層形成用スラリー中の各成分の量比を、焼成後の下層において、ＯＳＣ材料が２３．１質量％、酸化ランタン修飾アルミナが５２．１質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量に変更した点を除き、第１排ガス処理部Ａと同様にして、第１排ガス処理部Ｅを作製した。
【0193】
第１排ガス処理部Ｆの作製
第１排ガス処理部の下層の形成において、下層形成用スラリー中の各成分の量比を、焼成後の下層において、ＯＳＣ材料が５１．３質量％、酸化ランタン修飾アルミナが２３．９質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量に変更した点、並びに、第１排ガス処理部の上層の形成において、上層形成用スラリー中のＺｒＯ２系材料を、ＣｅＯ２：１５質量％、ＺｒＯ２：７０質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％、Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇの組成とＢＥＴ比表面積を持つＯＳＣ材に変更した点を除き、第１排ガス処理部Ａと同様にして、第１排ガス処理部Ｆを作製した。
第１排ガス処理部の下層の形成において、下層形成用スラリー中の各成分の量比を、焼成後の下層において、ＯＳＣ材料が５１．３質量％、酸化ランタン修飾アルミナが２３．９質量％、炭酸バリウムが１０．０質量％、アルミナが１０．０質量％、パラジウムが４．８質量％となる量に変更した点、並びに、第１排ガス処理部の上層の形成において、上層形成用スラリー中のＺｒＯ２系材料を、ＣｅＯ２：１５質量％、ＺｒＯ２：７０質量％、Ｙ２Ｏ３：５質量％、Ｌａ２Ｏ３：５質量％、Ｎｄ２Ｏ３：５質量％、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇの組成とＢＥＴ比表面積を持つＯＳＣ材に変更した点を除き、第１排ガス処理部Ａと同様にして、第１排ガス処理部Ｆを作製した。
【0194】
第２排ガス処理部ａの作製
（１）第２触媒層形成用スラリーの調製
ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末（ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２１５質量％、ＺｒＯ２７０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１５質量％を含有）及びアルミナ粉末を用意した。ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末とアルミナ粉末と混合し、硝酸ロジウム水溶液中に含浸させた。
次いで、この混合液に、造孔剤（架橋ポリ（メタ）アクリル酸メチル粒子）と、アルミナゾルと、ジルコニアゾルと、液媒として水と、を混合して、第２触媒層形成用スラリーを調製した。スラリー中の各成分の質量比は、焼成後の第２触媒層において、ロジウムが２．３質量％となり、ロジウム以外の成分比率が、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末８１．４質量％、アルミナ１０．６質量％、アルミナゾル５．０質量％、ジルコニア３．０質量％となる量とし、造孔剤は、焼成後の触媒層の質量に対して３０．０質量％となる量とした。
（１）第２触媒層形成用スラリーの調製
ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末（ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２１５質量％、ＺｒＯ２７０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１５質量％を含有）及びアルミナ粉末を用意した。ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末とアルミナ粉末と混合し、硝酸ロジウム水溶液中に含浸させた。
次いで、この混合液に、造孔剤（架橋ポリ（メタ）アクリル酸メチル粒子）と、アルミナゾルと、ジルコニアゾルと、液媒として水と、を混合して、第２触媒層形成用スラリーを調製した。スラリー中の各成分の質量比は、焼成後の第２触媒層において、ロジウムが２．３質量％となり、ロジウム以外の成分比率が、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末８１．４質量％、アルミナ１０．６質量％、アルミナゾル５．０質量％、ジルコニア３．０質量％となる量とし、造孔剤は、焼成後の触媒層の質量に対して３０．０質量％となる量とした。
【0195】
（２）第３触媒層形成用スラリーの調製
ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末（ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２１５質量％、ＺｒＯ２７０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有）及びアルミナ粉末を混合し、硝酸ロジウム水溶液中に含浸させた。
次いで、この混合液に、造孔剤（架橋ポリ（メタ）アクリル酸メチル粒子）と、アルミナゾルと、該ジルコニアゾルと、液媒として水と、を混合して、第３触媒層形成用スラリーを調製した。スラリー中の各成分の質量比は、焼成後の第３触媒層において、ロジウムが１．５質量％となり、ロジウム以外の成分比率が、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末８１．５質量％、アルミナ１０．５質量％、アルミナゾル５．０質量％、ジルコニア３．０質量％となる量とし、造孔剤は、焼成後の触媒層の質量に対して３０質量％となる量とした。
ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末（ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２１５質量％、ＺｒＯ２７０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有）及びアルミナ粉末を混合し、硝酸ロジウム水溶液中に含浸させた。
次いで、この混合液に、造孔剤（架橋ポリ（メタ）アクリル酸メチル粒子）と、アルミナゾルと、該ジルコニアゾルと、液媒として水と、を混合して、第３触媒層形成用スラリーを調製した。スラリー中の各成分の質量比は、焼成後の第３触媒層において、ロジウムが１．５質量％となり、ロジウム以外の成分比率が、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末８１．５質量％、アルミナ１０．５質量％、アルミナゾル５．０質量％、ジルコニア３．０質量％となる量とし、造孔剤は、焼成後の触媒層の質量に対して３０質量％となる量とした。
【0196】
（３）第２触媒層の前駆層の形成
ウォールフロー型基材として、図５に示す構造を有し、厚みが２００～２５０μｍの隔壁で区画された軸方向に延びるセルを、軸方向と直交する面において、３００セル／ｉｎｃｈ２の密度で有し、体積が１．４Ｌであるウォールフロー型基材を使用した。ウォールフロー型基材は、流入側端面における１個の流入側セルの開口部の面積と、流出側端面における１個の流出側セルの開口部の面積とが概ね同じであった。
第２触媒層形成用スラリー中にウォールフロー型基材の排ガス流通方向の上流側端部を浸漬し、下流側から吸引した後に７０℃で１０分乾燥させた。これにより、ウォールフロー型基材の隔壁における流入側セルに臨む面に、第２触媒層形成用スラリーの固形分からなる層（第２触媒層の前駆層）を形成した。
ウォールフロー型基材として、図５に示す構造を有し、厚みが２００～２５０μｍの隔壁で区画された軸方向に延びるセルを、軸方向と直交する面において、３００セル／ｉｎｃｈ２の密度で有し、体積が１．４Ｌであるウォールフロー型基材を使用した。ウォールフロー型基材は、流入側端面における１個の流入側セルの開口部の面積と、流出側端面における１個の流出側セルの開口部の面積とが概ね同じであった。
第２触媒層形成用スラリー中にウォールフロー型基材の排ガス流通方向の上流側端部を浸漬し、下流側から吸引した後に７０℃で１０分乾燥させた。これにより、ウォールフロー型基材の隔壁における流入側セルに臨む面に、第２触媒層形成用スラリーの固形分からなる層（第２触媒層の前駆層）を形成した。
【0197】
（４）第３触媒層の前駆層の形成
第２触媒層の前駆層を形成した後、ウォールフロー型基材の排ガス流通方向の下流側端部を、第３触媒層形成用スラリー中に浸漬し、上流側から吸引した後に７０℃で１０分乾燥させた。これにより、ウォールフロー型基材の隔壁における流出側セルに臨む面に、第３触媒層形成用スラリーの固形分からなる層（第３触媒層の前駆層）を形成した。
第２触媒層の前駆層を形成した後、ウォールフロー型基材の排ガス流通方向の下流側端部を、第３触媒層形成用スラリー中に浸漬し、上流側から吸引した後に７０℃で１０分乾燥させた。これにより、ウォールフロー型基材の隔壁における流出側セルに臨む面に、第３触媒層形成用スラリーの固形分からなる層（第３触媒層の前駆層）を形成した。
【0198】
（５）焼成
第２触媒層の前駆層及び第３触媒層の前駆層を形成した後、ウォールフロー型基材を、４５０℃で１時間にわたり焼成した。これにより、ウォールフロー型基材と、ウォールフロー型基材に形成された第２触媒層及び第３触媒層とを備える排ガス浄化用触媒を製造し、製造された排ガス浄化用触媒を第２排ガス処理部として使用した。なお、第２触媒層及び第３触媒層は、単層で構成されていた。
第２触媒層の前駆層及び第３触媒層の前駆層を形成した後、ウォールフロー型基材を、４５０℃で１時間にわたり焼成した。これにより、ウォールフロー型基材と、ウォールフロー型基材に形成された第２触媒層及び第３触媒層とを備える排ガス浄化用触媒を製造し、製造された排ガス浄化用触媒を第２排ガス処理部として使用した。なお、第２触媒層及び第３触媒層は、単層で構成されていた。
【0199】
ウォールフロー型基材の全長に対する第２触媒層の長さの比率は４５％であり、ウォールフロー型基材全体の体積に対する単位体積当たりの第２触媒層の質量は焼成後の質量で１７．６ｇ／Ｌであった。ウォールフロー型基材の全長に対する第３触媒層の長さの比率は７０％であり、ウォールフロー型基材全体の体積に対する単位体積当たりの第３触媒層の質量は焼成後の質量で２７．４ｇ／Ｌであった。
【0200】
得られた排ガス浄化用触媒をウォールフロー型基材の軸方向と垂直な平面で切断し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して切断面に存在する第２触媒層及び第３触媒層の観察を行い、第２触媒層及び第３触媒層の形態を特定した。第１触媒層の観察では、排ガス浄化用触媒を、基材の排ガス流入側の端部から基材の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所で切断し、第２触媒層の観察では、排ガス浄化用触媒を、基材の排ガス流出側の端部から基材の軸方向に１０ｍｍ離れた箇所で切断した。
【0201】
ＳＥＭによる切断面の観察において、視野倍率は３００倍とし、視野全幅（基材の軸方向と垂直な方向の長さ）は５００～６００μｍとした。ＳＥＭによって観察する領域は、セルの角部が含まれないように設定した。
【0202】
第２触媒層のみが形成された部分のＳＥＭ観察像を図８に示す。図８に示すように、ウォールフロー型基材の隔壁が存在する領域及び第２触媒層が存在する領域は、ウォールフロー型基材の隔壁部と第２触媒層との間の形態面の相違に基づいて特定することができた。ウォールフロー型基材の隔壁が存在する領域及び第３触媒層が存在する領域も同様に、ウォールフロー型基材の隔壁と第３触媒層との間の形態面の相違に基づいて特定することができた。
【0203】
第２触媒層は、ウォールフロー型基材の排ガス流通方向の上流側端部から下流側に向けて、隔壁の流入側セル側の表面上に形成されている部分（隔壁の流入側セル側の表面から流入側セル側に向けて隆起している部分）を有していた。なお、隔壁の流入側セル側の表面は、隔壁の外形を構成する流入側セル側の外表面である。隔壁の流入側セル側の表面上に形成されている部分は、隔壁の流入側セル側の外表面から流入側セル側に隆起している部分であり、以下「第２触媒層の隆起部分」という場合がある。
【0204】
第３触媒層は、ウォールフロー型基材の排ガス流通方向の下流側端部から上流側に向けて、隔壁の流出側セル側の表面上に形成されている部分（流出側セル側の隔壁の表面から流出側セル側に向けて隆起している部分）を有していた。なお、隔壁の流出側セル側の表面は、隔壁の外形を構成する流出側セル側の外表面である。隔壁の流出側セル側の表面上に形成されている部分は、隔壁の流出側セル側の外表面から流出側セル側に隆起している部分であり、以下「第３触媒層の隆起部分」という場合がある。
【0205】
図８に示すように、ＳＥＭ観察像において、左端側から順に、基材の軸方向に垂直な第１～第３７のグリッド線を１５μｍ間隔で描き、基材の隔壁部が存在する領域の輪郭線と各グリッド線との交点同士を直線で結び、基材の隔壁部の表面の位置を特定した。同様に、第１触媒層が存在する領域の輪郭線と各グリッド線との交点同士を直線で結び、第１触媒層の表面の位置を特定した。ある交点Ｐ１から該交点Ｐ１に隣接する交点Ｐ２への厚み方向の変化量がグリッド線の間隔（１５μｍ）を超える場合、交点Ｐ２を表面の位置の特定に使用しなかった（すなわち、直線で結ぶ交点から、交点Ｐ２を除いた）。また、交点Ｐ１から交点Ｐ１に隣接する交点Ｐ２への厚み方向の変化量がグリッド線の間隔（１５μｍ）を超えるとともに、交点Ｐ１から、交点Ｐ２に隣接する交点Ｐ３への厚み方向の変化量もグリッド線の間隔（１５μｍ）を超える場合、交点Ｐ２に加えて交点Ｐ３も表面の位置の特定に使用しなかった（すなわち、直線で結ぶ交点から、交点Ｐ２及び交点Ｐ３を除いた）。このように直線で結ぶ交点から連続して５つの交点を除く場合、当該ＳＥＭ画像は、厚みの測定に使用しなかった。
【0206】
基材の隔壁部の表面の位置及び第２触媒層の表面の位置を特定した後、画像解析ソフトウェアを使用して、第２のグリッド線と、第３６のグリッド線と、基材の隔壁部の表面と、第２触媒層の表面とで囲まれた領域の面積を求めた。画像解析ソフトウェアとしては、ＡｒｅａＱ（エステック株式会社製）を使用した。なお、画像の両端部は不鮮明になり易く、隔壁部の表面の位置及び第１触媒層の表面の位置を特定し難いため、第１のグリッド線及び第３７のグリッド線は使用しなかった。
【0207】
上記領域の面積を求めた後、下記式に基づいて、上記領域の厚みを算出した。
上記領域の厚み＝上記領域の面積／（グリッド線の間隔×グリッド線の間隔の数）
なお、グリッド線の間隔は１５μｍであり、グリッド線の間隔の数は３４である。
上記領域の厚み＝上記領域の面積／（グリッド線の間隔×グリッド線の間隔の数）
なお、グリッド線の間隔は１５μｍであり、グリッド線の間隔の数は３４である。
【0208】
切断面から任意に選択された２０個の第２触媒層に関して、上記領域の厚みを算出し、得られた算出値の平均値を求めたところ、４７μｍであった。この平均値を、第２触媒層の隆起部分の厚みとした。第３触媒層の隆起部分の厚みも同様に算出したところ、４１μｍであった。
【0209】
第２排ガス処理部ｂの作製
第２排ガス処理部の第２触媒層の形成において、第２触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２３２質量％、ＺｒＯ２５８質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末とアルミナ粉末とを混合し、第２触媒層中のＲｈが金属換算で０．６質量％、Ｐｄが金属換算で１．７質量％となるよう調整した硝酸ロジウム及び硝酸パラジウムの混合溶液中に含浸した点、並びに、第２排ガス処理部の第３触媒層の形成において、第３触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２３２質量％、ＺｒＯ２５８質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末とアルミナ粉末とを混合し、第３触媒層中のＲｈが金属換算で０．４質量％、Ｐｄが金属換算で１．１質量％となるよう調整した硝酸ロジウム及び硝酸パラジウムの混合溶液中に含浸した点を除き、第２排ガス処理部ａと同様にして、第２排ガス処理部ｂを作製した。
第２排ガス処理部の第２触媒層の形成において、第２触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２３２質量％、ＺｒＯ２５８質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末とアルミナ粉末とを混合し、第２触媒層中のＲｈが金属換算で０．６質量％、Ｐｄが金属換算で１．７質量％となるよう調整した硝酸ロジウム及び硝酸パラジウムの混合溶液中に含浸した点、並びに、第２排ガス処理部の第３触媒層の形成において、第３触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２３２質量％、ＺｒＯ２５８質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末とアルミナ粉末とを混合し、第３触媒層中のＲｈが金属換算で０．４質量％、Ｐｄが金属換算で１．１質量％となるよう調整した硝酸ロジウム及び硝酸パラジウムの混合溶液中に含浸した点を除き、第２排ガス処理部ａと同様にして、第２排ガス処理部ｂを作製した。
【0210】
第２排ガス処理部ｃの作製
第２排ガス処理部の第２触媒層の形成において、第２触媒層中のＲｈが金属換算で０．６質量％、Ｐｄが金属換算で１．７質量％となるよう調整した硝酸ロジウム及び硝酸パラジウムの混合溶液中に含浸した点、並びに、第２排ガス処理部の第３触媒層の形成において、第３触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２２０質量％、ＺｒＯ２７０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末とアルミナ粉末とを混合し、第３触媒層中のＲｈが金属換算で０．４質量％、Ｐｄが金属換算で１．１質量％となるよう調整した硝酸ロジウム及び硝酸パラジウムの混合溶液中に含浸した点を除き、第２排ガス処理部ａと同様にして、第２排ガス処理部ｃを作製した。
第２排ガス処理部の第２触媒層の形成において、第２触媒層中のＲｈが金属換算で０．６質量％、Ｐｄが金属換算で１．７質量％となるよう調整した硝酸ロジウム及び硝酸パラジウムの混合溶液中に含浸した点、並びに、第２排ガス処理部の第３触媒層の形成において、第３触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２２０質量％、ＺｒＯ２７０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末とアルミナ粉末とを混合し、第３触媒層中のＲｈが金属換算で０．４質量％、Ｐｄが金属換算で１．１質量％となるよう調整した硝酸ロジウム及び硝酸パラジウムの混合溶液中に含浸した点を除き、第２排ガス処理部ａと同様にして、第２排ガス処理部ｃを作製した。
【0211】
第２排ガス処理部ｄの作製
第２排ガス処理部の第２触媒層の形成において、第２触媒層中のＲｈが金属換算で１．７質量％となるよう調整した硝酸ロジウム溶液中に含浸し、焼成後のウォールフロー型基材全体の体積に対する単位体積当たりの第２触媒層の質量を焼成後の質量で２３．５ｇ／Ｌとした点、並びに、第２排ガス処理部の第３触媒層の形成において、第３触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２２０質量％、ＺｒＯ２７０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、第３触媒層中のＲｈが金属換算で１．１質量％となるよう調整した硝酸ロジウム溶液中に含浸し、焼成後のウォールフロー型基材全体の体積に対する単位体積当たりの第２触媒層の質量を焼成後の質量で３６．５ｇ／Ｌとした点を除き、第２排ガス処理部ａと同様にして、第２排ガス処理部ｄを作製した。
第２排ガス処理部の第２触媒層の形成において、第２触媒層中のＲｈが金属換算で１．７質量％となるよう調整した硝酸ロジウム溶液中に含浸し、焼成後のウォールフロー型基材全体の体積に対する単位体積当たりの第２触媒層の質量を焼成後の質量で２３．５ｇ／Ｌとした点、並びに、第２排ガス処理部の第３触媒層の形成において、第３触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２２０質量％、ＺｒＯ２７０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、第３触媒層中のＲｈが金属換算で１．１質量％となるよう調整した硝酸ロジウム溶液中に含浸し、焼成後のウォールフロー型基材全体の体積に対する単位体積当たりの第２触媒層の質量を焼成後の質量で３６．５ｇ／Ｌとした点を除き、第２排ガス処理部ａと同様にして、第２排ガス処理部ｄを作製した。
【0212】
第２排ガス処理部ｅの作製
第２排ガス処理部の第２触媒層の形成において、第２触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２２３質量％、ＺｒＯ２６７質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、第２触媒層中のＲｈが金属換算で１．７質量％となるよう調整した硝酸ロジウム溶液中に含浸し、焼成後のウォールフロー型基材全体の体積に対する単位体積当たりの第２触媒層の質量を焼成後の質量で２３．５ｇ／Ｌとした点、並びに、第２排ガス処理部の第３触媒層の形成において、第３触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２３０質量％、ＺｒＯ２６０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末とアルミナ粉末とを混合した点を除き、第２排ガス処理部ａと同様にして、第２排ガス処理部ｅを作製した。
第２排ガス処理部の第２触媒層の形成において、第２触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２２３質量％、ＺｒＯ２６７質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、第２触媒層中のＲｈが金属換算で１．７質量％となるよう調整した硝酸ロジウム溶液中に含浸し、焼成後のウォールフロー型基材全体の体積に対する単位体積当たりの第２触媒層の質量を焼成後の質量で２３．５ｇ／Ｌとした点、並びに、第２排ガス処理部の第３触媒層の形成において、第３触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２３０質量％、ＺｒＯ２６０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更し、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末とアルミナ粉末とを混合した点を除き、第２排ガス処理部ａと同様にして、第２排ガス処理部ｅを作製した。
【0213】
第２排ガス処理部ｆの作製
第２排ガス処理部の第２触媒層の形成において、第２触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２８質量％、ＺｒＯ２８２質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更した点、並びに、第２排ガス処理部の第３触媒層の形成において、第３触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２１０質量％、ＺｒＯ２８０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更した点を除き、第２排ガス処理部ａと同様にして、第２排ガス処理部ｆを作製した。
第２排ガス処理部の第２触媒層の形成において、第２触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２８質量％、ＺｒＯ２８２質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更した点、並びに、第２排ガス処理部の第３触媒層の形成において、第３触媒層形成用スラリーの調製に使用するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末を、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中にＣｅＯ２１０質量％、ＺｒＯ２８０質量％、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物１０質量％を含有するＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体粉末に変更した点を除き、第２排ガス処理部ａと同様にして、第２排ガス処理部ｆを作製した。
【0214】
第１排ガス処理部Ａ～Ｆにおける第１触媒層の組成を表１に示し、第２排ガス処理部ａ～ｆにおける第２触媒層及び第３触媒層の組成を表２に示す。
【0215】
【表1】
【0216】
【表2】
【0217】
実施例１～８及び比較例１～３：排気ガス浄化性能の評価
第１排ガス処理部及び第２排ガス処理部について、１６～２４万キロ走行を想定した劣化処理として、次のような耐久条件を課した。具体的には、排ガスが流通する排気通路の上流側に第１排ガス処理部を配置し、排気通路の下流側に第２排ガス処理部を配置して、下記条件にてエンジンを稼働させて排出した排ガスを接触させた状態で、触媒温度を下記温度に保ち、下記の時間処理した。
第１排ガス処理部及び第２排ガス処理部について、１６～２４万キロ走行を想定した劣化処理として、次のような耐久条件を課した。具体的には、排ガスが流通する排気通路の上流側に第１排ガス処理部を配置し、排気通路の下流側に第２排ガス処理部を配置して、下記条件にてエンジンを稼働させて排出した排ガスを接触させた状態で、触媒温度を下記温度に保ち、下記の時間処理した。
【0218】
（耐久条件）
・耐久用エンジン：乗用ＮＡ ２Ｌ ガソリンエンジン
・使用ガソリン：市販レギュラーガソリン
・耐久温度・時間：第１排ガス処理部層内１０００℃－８０ｈｒ
・触媒前段空燃比変動：Ａ／Ｆ＝１４．６（２０ｓｅｃ）→フューエルカット制御（５ｓｅｃ）→１２．５（５ｓｅｃ）の繰り返し
・耐久用エンジン：乗用ＮＡ ２Ｌ ガソリンエンジン
・使用ガソリン：市販レギュラーガソリン
・耐久温度・時間：第１排ガス処理部層内１０００℃－８０ｈｒ
・触媒前段空燃比変動：Ａ／Ｆ＝１４．６（２０ｓｅｃ）→フューエルカット制御（５ｓｅｃ）→１２．５（５ｓｅｃ）の繰り返し
【0219】
上記条件にて耐久試験を行った後、耐久試験後の第１排ガス処理部及び耐久試験後の第２排ガス処理部を表３に示すように組み合わせて、排ガス流路上流側に耐久試験後の第１排ガス処理部が位置し、排ガス流路下流側に耐久試験後の第２排ガス処理部が位置するように、下記車両に設置した。車両試験として、この車両を、国際調和排ガス試験モード（ＷＬＴＣ）の運転条件に従って運転した。運転開始から１８００秒までの第１排ガス処理部及び第２排ガス処理部を通過した排ガス中のＮＭＨＣ（メタン以外のハイドロカーボン）及びＮＯｘを測定し、単位走行距離当たりの排出量を求めた。得られたエミッション値を、基準となる実施例１の値を１としたときの値を表３に示す。また、ＷＬＴＣの排出量（Ｔｏｔａｌの排出量）とともにＮＭＨＣ及びＮＯｘのそれぞれの排出量を表３に示す。
【0220】
（浄化率測定条件）
・評価車両：１．５Ｌ直噴ターボ乗用車
・使用ガソリン：認証試験用燃料
・評価車両：１．５Ｌ直噴ターボ乗用車
・使用ガソリン：認証試験用燃料
【0221】
【表3】
【0222】
表３に示すように、実施例１～８における第１排ガス処理部及び第２排ガス処理部の組み合わせは、比較例１～３の第１排ガス処理部及び第２排ガス処理部の組み合わせよりも、ＴｏｔａｌのＮＭＨＣ及びＮＯｘ排出量が少なくなっており、このことから、本発明の実施例１～８における第１排ガス処理部及び第２排ガス処理部の組み合わせは、酸化セリウムの使用量を低減しつつ、高い排ガス浄化性能が発揮されていることが確認された。
【符号の説明】
【0223】
１ 排ガス浄化システム
２ 排気管
３ 第１排ガス処理部
３１ フロースルー型基材
３１１ セル
３１２ 隔壁部
３２ 第１触媒層
４ 第２排ガス処理部
４１ ウォールフロー型基材
４１１ 流入側セル
４１２ 流出側セル
４１３ 隔壁部
４２ 第２触媒層
４３ 第３触媒層
４４ 第１封止部
４５ 第２封止部
Ｘ 排ガス流通方向
２ 排気管
３ 第１排ガス処理部
３１ フロースルー型基材
３１１ セル
３１２ 隔壁部
３２ 第１触媒層
４ 第２排ガス処理部
４１ ウォールフロー型基材
４１１ 流入側セル
４１２ 流出側セル
４１３ 隔壁部
４２ 第２触媒層
４３ 第３触媒層
４４ 第１封止部
４５ 第２封止部
Ｘ 排ガス流通方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
