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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-05-19
(45)【発行日】2025-05-27
(54)【発明の名称】排ガス浄化用触媒
(51)【国際特許分類】
B01J 23/63 20060101AFI20250520BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20250520BHJP
B01J 35/57 20240101ALI20250520BHJP
F01N 3/10 20060101ALI20250520BHJP
F01N 3/28 20060101ALI20250520BHJP
【ＦＩ】
B01J23/63 A ZAB
B01D53/94 222
B01D53/94 245
B01D53/94 280
B01J35/57 L
F01N3/10 A
F01N3/28 301Q
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2025507868
(86)(22)【出願日】2024-09-11
(86)【国際出願番号】 JP2024032523
【審査請求日】2025-02-12
(31)【優先権主張番号】P 2023147768
(32)【優先日】2023-09-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(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】諌山 彰大
(72)【発明者】
【氏名】佐伯 将平
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 徳也
(72)【発明者】
【氏名】岩倉 大典
【審査官】山崎 直也
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２２－５２７１５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１５２７０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１３６６９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１９９０９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０６９３８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｊ ２１／００－３８／７４
Ｂ０１Ｄ ５３／３４／５３／７３
５３／７４－５３／８５
５３／９２，５３／９６
Ｆ０１Ｎ ３／００， ３／０２
３／０４－ ３／３８
９／００－１１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、前記基材の上流側に設けられた第１触媒層と、
前記基材の下流側に設けられた第２触媒層と、
を備える、排ガス浄化用触媒であって、
前記第１触媒層が、Ｐｄを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第２触媒層が、Ｐｔを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第１触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の質量を基準として、５質量％以上であり、
前記第２触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の質量を基準として、３質量％以下である、排ガス浄化用触媒。
【請求項2】
前記第２触媒層の下層中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率が、前記第２触媒層の下層の質量を基準として、１質量％以下であり、前記第２触媒層中の下層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層中の下層の質量を基準として、２質量％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】
前記第１触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の上層の質量を基準として、５質量％以上であり、前記第２触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の上層の質量を基準として、４質量％以下である、請求項１又は２に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項4】
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排ガス浄化用触媒と、
前記排気通路内の下流側に設けられた第２排ガス浄化用触媒と、
を備える、排ガス浄化システムであって、
前記第１排ガス浄化用触媒が、第１基材と、前記第１基材に設けられた第１触媒層とを備え、
前記第２排ガス浄化用触媒が、第２基材と、前記第２基材に設けられた第２触媒層とを備え、
前記第１触媒層が、Ｐｄを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第２触媒層が、Ｐｔを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第１触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の質量を基準として、５質量％以上であり、
前記第２触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の質量を基準として、３質量％以下である、排ガス浄化システム。
【請求項5】
前記第２触媒層の下層中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率が、前記第２触媒層の下層の質量を基準として、１質量％以下であり、前記第２触媒層中の下層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層中の下層の質量を基準として、２質量％以下である、請求項４に記載の排ガス浄化システム。
【請求項6】
前記第１触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の上層の質量を基準として、５質量％以上であり、前記第２触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の上層の質量を基準として、４質量％以下である、請求項４又は５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、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属元素を含む排ガス浄化用触媒が使用されている。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】
排ガス浄化用触媒の触媒層の成分としてＬａが使用されている（例えば、特許文献１及び２）。
【0004】
近年の排ガス浄化性能への要求の高まりから、排ガス浄化触媒の排ガス浄化性能の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１１－１６７６３１号公報
【文献】特開２０１１－１８３３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
Ｌａは、耐熱性を向上させる作用を有する。したがって、Ｌａの含有率を増加させることにより、耐熱性を向上させることができる。
【0007】
Ｒｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）はＲｈの酸化により低下するため、Ｒｈは還元性雰囲気下で使用されることが好ましい。しかしながら、Ｌａは、貴金属元素の酸化を促進する効果を有する。したがって、Ｒｈ及びＬａを併用した排ガス浄化用触媒において、Ｌａの含有率を増加させると、ＬａによりＲｈが酸化され、Ｒｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）が低下することが懸念される。
【0008】
本発明は、Ｒｈ及びＬａを併用した排ガス浄化用触媒であって、Ｌａの作用を効果的に発揮させつつ、ＬａによるＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止することができる排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
【0009】
また、本発明は、Ｒｈ及びＬａを併用した排ガス浄化システムであって、Ｌａの作用を効果的に発揮させつつ、ＬａによるＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止す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】
【0010】
本発明は、以下の発明を提供する。
［１］基材と、
前記基材の上流側に設けられた第１触媒層と、
前記基材の下流側に設けられた第２触媒層と、
を備える、排ガス浄化用触媒であって、
前記第１触媒層が、Ｐｄを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第２触媒層が、Ｐｔを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第１触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の質量を基準として、５質量％以上であり、
前記第２触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の質量を基準として、３質量％以下である、排ガス浄化用触媒。
［２］前記第２触媒層の下層中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率が、前記第２触媒層の下層の質量を基準として、１質量％以下であり、
前記第２触媒層中の下層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層中の下層の質量を基準として、２質量％以下である、［１］に記載の排ガス浄化用触媒。
［３］前記第１触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の上層の質量を基準として、５質量％以上であり、
前記第２触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の上層の質量を基準として、４質量％以下である、［１］又は［２］に記載の排ガス浄化用触媒。
［４］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排ガス浄化用触媒と、
前記排気通路内の下流側に設けられた第２排ガス浄化用触媒と、
を備える、排ガス浄化システムであって、
前記第１排ガス浄化用触媒が、第１基材と、前記第１基材に設けられた第１触媒層とを備え、
前記第２排ガス浄化用触媒が、第２基材と、前記第２基材に設けられた第２触媒層とを備え、
前記第１触媒層が、Ｐｄを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第２触媒層が、Ｐｔを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第１触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の質量を基準として、５質量％以上であり、
前記第２触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の質量を基準として、３質量％以下である、排ガス浄化システム。
［５］前記第２触媒層の下層中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率が、前記第２触媒層の下層の質量を基準として、１質量％以下であり、
前記第２触媒層中の下層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層中の下層の質量を基準として、２質量％以下である、［４］に記載の排ガス浄化システム。
［６］前記第１触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の上層の質量を基準として、５質量％以上であり、
前記第２触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の上層の質量を基準として、４質量％以下である、［４］又は［５］に記載の排ガス浄化システム。
［１］基材と、
前記基材の上流側に設けられた第１触媒層と、
前記基材の下流側に設けられた第２触媒層と、
を備える、排ガス浄化用触媒であって、
前記第１触媒層が、Ｐｄを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第２触媒層が、Ｐｔを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第１触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の質量を基準として、５質量％以上であり、
前記第２触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の質量を基準として、３質量％以下である、排ガス浄化用触媒。
［２］前記第２触媒層の下層中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率が、前記第２触媒層の下層の質量を基準として、１質量％以下であり、
前記第２触媒層中の下層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層中の下層の質量を基準として、２質量％以下である、［１］に記載の排ガス浄化用触媒。
［３］前記第１触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の上層の質量を基準として、５質量％以上であり、
前記第２触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の上層の質量を基準として、４質量％以下である、［１］又は［２］に記載の排ガス浄化用触媒。
［４］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排ガス浄化用触媒と、
前記排気通路内の下流側に設けられた第２排ガス浄化用触媒と、
を備える、排ガス浄化システムであって、
前記第１排ガス浄化用触媒が、第１基材と、前記第１基材に設けられた第１触媒層とを備え、
前記第２排ガス浄化用触媒が、第２基材と、前記第２基材に設けられた第２触媒層とを備え、
前記第１触媒層が、Ｐｄを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第２触媒層が、Ｐｔを含む下層と、Ｒｈを含む上層とを備え、
前記第１触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の質量を基準として、５質量％以上であり、
前記第２触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の質量を基準として、３質量％以下である、排ガス浄化システム。
［５］前記第２触媒層の下層中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率が、前記第２触媒層の下層の質量を基準として、１質量％以下であり、
前記第２触媒層中の下層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層中の下層の質量を基準として、２質量％以下である、［４］に記載の排ガス浄化システム。
［６］前記第１触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第１触媒層の上層の質量を基準として、５質量％以上であり、
前記第２触媒層の上層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、前記第２触媒層の上層の質量を基準として、４質量％以下である、［４］又は［５］に記載の排ガス浄化システム。
【発明の効果】
【0011】
本発明の排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システムによれば、Ｌａの作用を効果的に発揮させつつ、ＬａによるＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止することができる。したがって、本発明の排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システムによれば、排ガス浄化性能の向上を効果的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
≪用語の説明≫
以下、本明細書で使用される用語について説明する。以下の説明は、別段規定される場合を除き、本明細書の全体に適用される。なお、触媒層に関する以下の説明は、全ての触媒層（例えば、後述する第１触媒層２０、第２触媒層３０、下層２１、上層２２、下層３１、上層３２等）に適用される。
以下、本明細書で使用される用語について説明する。以下の説明は、別段規定される場合を除き、本明細書の全体に適用される。なお、触媒層に関する以下の説明は、全ての触媒層（例えば、後述する第１触媒層２０、第２触媒層３０、下層２１、上層２２、下層３１、上層３２等）に適用される。
【0014】
＜金属元素＞
「金属元素」には、Ｓｉ、Ｂ等の半金属元素も包含される。
「金属元素」には、Ｓｉ、Ｂ等の半金属元素も包含される。
【0015】
＜希土類元素＞
「希土類元素」には、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕが包含される。
「希土類元素」には、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕが包含される。
【0016】
＜貴金属元素＞
「貴金属元素」には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｕ及びＡｇが包含される。
「貴金属元素」には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｕ及びＡｇが包含される。
【0017】
＜酸化物＞
金属元素の「酸化物」の意義は、次の通りである。Ｃｅ、Ｐｒ及びＴｂを除く希土類元素の酸化物はセスキ酸化物（Ｍ２Ｏ３，ＭはＣｅ、Ｐｒ及びＴｂ以外の希土類元素を表す）を、Ｃｅの酸化物はＣｅＯ２を、Ｐｒの酸化物はＰｒ６Ｏ１１を、Ｔｂの酸化物はＴｂ４Ｏ７を、Ａｌの酸化物はＡｌ２Ｏ３を、Ｚｒの酸化物はＺｒＯ２を、Ｓｉの酸化物はＳｉＯ２を、Ｂの酸化物はＢ２Ｏ３を、Ｃｒの酸化物はＣｒ２Ｏ３を、Ｍｇの酸化物はＭｇＯを、Ｃａの酸化物はＣａＯを、Ｓｒの酸化物はＳｒＯを、Ｂａの酸化物はＢａＯを、Ｆｅの酸化物はＦｅ３Ｏ４を、Ｍｎの酸化物はＭｎ３Ｏ４を、Ｎｉの酸化物はＮｉＯを、Ｔｉの酸化物はＴｉＯ２を、Ｚｎの酸化物はＺｎＯを、Ｓｎの酸化物はＳｎＯ２を意味する。
金属元素の「酸化物」の意義は、次の通りである。Ｃｅ、Ｐｒ及びＴｂを除く希土類元素の酸化物はセスキ酸化物（Ｍ２Ｏ３，ＭはＣｅ、Ｐｒ及びＴｂ以外の希土類元素を表す）を、Ｃｅの酸化物はＣｅＯ２を、Ｐｒの酸化物はＰｒ６Ｏ１１を、Ｔｂの酸化物はＴｂ４Ｏ７を、Ａｌの酸化物はＡｌ２Ｏ３を、Ｚｒの酸化物はＺｒＯ２を、Ｓｉの酸化物はＳｉＯ２を、Ｂの酸化物はＢ２Ｏ３を、Ｃｒの酸化物はＣｒ２Ｏ３を、Ｍｇの酸化物はＭｇＯを、Ｃａの酸化物はＣａＯを、Ｓｒの酸化物はＳｒＯを、Ｂａの酸化物はＢａＯを、Ｆｅの酸化物はＦｅ３Ｏ４を、Ｍｎの酸化物はＭｎ３Ｏ４を、Ｎｉの酸化物はＮｉＯを、Ｔｉの酸化物はＴｉＯ２を、Ｚｎの酸化物はＺｎＯを、Ｓｎの酸化物はＳｎＯ２を意味する。
【0018】
＜触媒層の質量＞
「触媒層の質量」は、当該触媒層に含まれる全ての金属元素を、貴金属元素と、貴金属元素以外の金属元素とに分類し、貴金属元素については金属換算の質量を、貴金属元素以外の金属元素については酸化物換算の質量を求め、これらを合計したものを意味する。すなわち、「触媒層の質量」は、当該触媒層に含まれる貴金属元素の金属換算の質量と、当該触媒層に含まれる貴金属元素以外の金属元素の酸化物換算の質量とを合計することにより求められた計算質量を意味する。
「触媒層の質量」は、当該触媒層に含まれる全ての金属元素を、貴金属元素と、貴金属元素以外の金属元素とに分類し、貴金属元素については金属換算の質量を、貴金属元素以外の金属元素については酸化物換算の質量を求め、これらを合計したものを意味する。すなわち、「触媒層の質量」は、当該触媒層に含まれる貴金属元素の金属換算の質量と、当該触媒層に含まれる貴金属元素以外の金属元素の酸化物換算の質量とを合計することにより求められた計算質量を意味する。
【0019】
＜触媒層中の貴金属元素の金属換算の含有率及び触媒層中の貴金属元素以外の金属元素の酸化物換算の含有率＞
「触媒層中の貴金属元素の金属換算の含有率」（質量％）は、式：（当該触媒層中の当該貴金属元素の金属換算の質量）／（当該触媒層の質量）×１００から求められる。「貴金属元素の金属換算の質量」は、貴金属元素が当該貴金属元素で構成される金属として存在すると仮定して求められる当該金属の質量を意味する。例えば、Ｐｄの金属換算の質量、Ｐｔの金属換算の質量及びＲｈの金属換算の質量は、それぞれ、金属Ｐｄの質量、金属Ｐｔの質量及び金属Ｒｈの質量を意味する。「触媒層の質量」の意義は、上記の通りである。
「触媒層中の貴金属元素の金属換算の含有率」（質量％）は、式：（当該触媒層中の当該貴金属元素の金属換算の質量）／（当該触媒層の質量）×１００から求められる。「貴金属元素の金属換算の質量」は、貴金属元素が当該貴金属元素で構成される金属として存在すると仮定して求められる当該金属の質量を意味する。例えば、Ｐｄの金属換算の質量、Ｐｔの金属換算の質量及びＲｈの金属換算の質量は、それぞれ、金属Ｐｄの質量、金属Ｐｔの質量及び金属Ｒｈの質量を意味する。「触媒層の質量」の意義は、上記の通りである。
【0020】
「触媒層中の金属元素の酸化物換算の含有率」（質量％）は、式：（当該触媒層中の当該金属元素の酸化物換算の質量）／（当該触媒層の質量）×１００から求められる。「貴金属元素以外の金属元素の酸化物換算の質量」は、貴金属元素以外の金属元素が当該金属元素の酸化物として存在すると仮定して求められる当該酸化物の質量を意味する。金属元素の「酸化物」の意義及び「触媒層の質量」の意義は、上記の通りである。
【0021】
例えば、「触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率」（質量％）は、式：（当該触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量）／（当該触媒層の質量）×１００から求められる。「ＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量」は、ＬａがＬａ２Ｏ３として存在すると仮定して求められるＬａ２Ｏ３の質量を意味する。
【0022】
触媒層の形成に使用される原料の情報（例えば、組成、量等）が判明している場合、触媒層中の貴金属元素の金属換算の含有率（質量％）及び触媒層中の貴金属元素以外の金属元素の酸化物換算の含有率（質量％）は、原料の情報から求めることができる。
【0023】
触媒層の形成に使用される原料の情報が判明していない場合、触媒層中の貴金属元素の金属換算の含有率（質量％）及び触媒層中の貴金属元素以外の金属元素の酸化物換算の含有率（質量％）は、走査型電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分析法（ＳＥＭ－ＥＤＸ）等の常法により求めることができる。具体的には、下記の通りである。
【0024】
ＳＥＭ－ＥＤＸ等の常法を使用して触媒層の元素分析を行い、触媒層の構成元素の種類を特定するとともに、特定された各金属元素のモル％を求める。ＳＥＭの１０視野の各々に関して、各金属元素のモル％を求め、１０視野における各金属元素のモル％の平均値を、触媒層中の各金属元素のモル％とする。
【0025】
触媒層中の各貴金属元素に関して、下記式からＶ値を算出する。
Ｖ値＝（触媒層中の各貴金属元素のモル％）×（各貴金属元素のモル質量）
Ｖ値＝（触媒層中の各貴金属元素のモル％）×（各貴金属元素のモル質量）
【0026】
触媒層中の貴金属元素以外の各金属元素に関して、下記式からＷ値を算出する。
Ｗ値＝（触媒層中の貴金属元素以外の各金属元素のモル％）×（各金属元素の酸化物のモル質量）
Ｗ値＝（触媒層中の貴金属元素以外の各金属元素のモル％）×（各金属元素の酸化物のモル質量）
【0027】
触媒層中の各貴金属元素の金属換算の含有率（質量％）は、下記式から算出される。
触媒層中の各貴金属元素の金属換算の含有率（質量％）＝（各貴金属元素に関するＶ値）／｛（全ての貴金属元素に関するＶ値の合計）＋（貴金属元素以外の全ての金属元素に関するＷ値の合計）｝×１００
触媒層中の各貴金属元素の金属換算の含有率（質量％）＝（各貴金属元素に関するＶ値）／｛（全ての貴金属元素に関するＶ値の合計）＋（貴金属元素以外の全ての金属元素に関するＷ値の合計）｝×１００
【0028】
触媒層中の貴金属元素以外の各金属元素の酸化物換算の含有率（質量％）は、下記式から算出される。
触媒層中の貴金属元素以外の各金属元素の酸化物換算の含有率（質量％）＝（貴金属元素以外の各金属元素に関するＷ値）／｛（全ての貴金属元素に関するＶ値の合計）＋（貴金属元素以外の全ての金属元素に関するＷ値の合計）｝×１００
触媒層中の貴金属元素以外の各金属元素の酸化物換算の含有率（質量％）＝（貴金属元素以外の各金属元素に関するＷ値）／｛（全ての貴金属元素に関するＶ値の合計）＋（貴金属元素以外の全ての金属元素に関するＷ値の合計）｝×１００
【0029】
＜Ａｌ系酸化物＞
Ａｌ系酸化物は、Ａｌを含む酸化物であって、酸化物を構成する金属元素のうち、質量基準で最も含有率が大きい金属元素がＡｌである酸化物を意味する。但し、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物に該当するものは、Ａｌ系酸化物に該当しないものとする。Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物については後述する。Ａｌ系酸化物は、バインダとして使用されるアルミナとは区別される。本明細書において、バインダとして使用されるアルミナを「アルミナバインダ」という場合がある。
Ａｌ系酸化物は、Ａｌを含む酸化物であって、酸化物を構成する金属元素のうち、質量基準で最も含有率が大きい金属元素がＡｌである酸化物を意味する。但し、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物に該当するものは、Ａｌ系酸化物に該当しないものとする。Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物については後述する。Ａｌ系酸化物は、バインダとして使用されるアルミナとは区別される。本明細書において、バインダとして使用されるアルミナを「アルミナバインダ」という場合がある。
【0030】
Ａｌ系酸化物は、例えば、粒子状である。Ａｌ系酸化物は、触媒活性成分の担体として使用される。触媒活性成分の担持性を向上させる観点から、Ａｌ系酸化物は、多孔質であることが好ましい。
【0031】
Ａｌ系酸化物は、一般的に、その他の無機酸化物（例えば、Ｃｅ系酸化物、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物等）よりも、耐熱性が高い。したがって、触媒層がＡｌ系酸化物を含むことにより、触媒層の耐熱性が向上し、触媒層の排ガス浄化性能が向上する。
【0032】
Ａｌ系酸化物は、Ａｌ以外の１種又は２種以上の金属元素（以下「追加元素Ｍ１」という。）を含んでいてもよい。追加元素Ｍ１は、例えば、希土類元素（例えば、Ｃｅ、Ｙ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ等）、アルカリ土類金属元素（例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等）、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｃｒ等から選択することができる。
【0033】
Ａｌ系酸化物において、追加元素Ｍ１は、固溶体相（例えば、Ａｌ２Ｏ３と、追加元素Ｍ１の酸化物との固溶体相）を形成していてもよいし、結晶相又は非晶質相である単独相（例えば、追加元素Ｍ１の酸化物相）を形成していてもよいし、固溶体相及び単独相の両方を形成していてもよいが、追加元素Ｍ１の少なくとも一部は、固溶体相を形成していることが好ましい。
【0034】
固溶体相を含むＡｌ系酸化物を調製する方法としては、例えば、共沈法、固相法等が挙げられる。
【0035】
Ａｌ系酸化物としては、例えば、アルミナ（Ａｌ及びＯで構成される酸化物）、アルミナの表面を追加元素Ｍ１又はその酸化物で修飾して得られる酸化物、アルミナ中に追加元素Ｍ１又はその酸化物を固溶して得られる酸化物等が挙げられる。追加元素Ｍ１を含むＡｌ系酸化物としては、例えば、アルミナ－シリカ、アルミナ－ジルコニア、アルミナ－クロミア、アルミナ－セリア、アルミナ－ランタナ等が挙げられる。
【0036】
Ａｌ系酸化物の耐熱性を向上させる観点から、Ａｌ系酸化物中のＡｌのＡｌ２Ｏ３換算の含有率は、Ａｌ系酸化物の質量を基準として、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、より一層好ましくは９０質量％以上である。上限は１００質量％である。
【0037】
Ａｌ系酸化物の耐熱性を向上させる観点から、Ａｌ系酸化物は、Ｌａを含むことが好ましい。
【0038】
Ｌａを含むＡｌ系酸化物において、Ｌａの少なくとも一部は、固溶体相（例えば、Ａｌ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３との固溶体相）を形成していることが好ましい。詳細なメカニズムは定かではないが、Ｌａの少なくとも一部が固溶体相を形成していることにより、結晶ひずみが大きくなり、Ａｌ系酸化物の耐熱性が向上すると考えられる。
【0039】
Ａｌ系酸化物の耐熱性を向上させる観点から、Ａｌ系酸化物において固溶体相を形成しているＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、Ａｌ系酸化物の質量を基準として、好ましくは０．１質量％以上２０質量％以下、より好ましくは０．５質量％以上１５質量％以下、より一層好ましくは１質量％以上１０質量％以下である。
【0040】
Ａｌ系酸化物中の各金属元素の酸化物換算の含有率は、式：（Ａｌ系酸化物中の各金属元素の酸化物換算の質量）／（Ａｌ系酸化物の質量）×１００から算出される。Ａｌ系酸化物の質量は、Ａｌ系酸化物中の金属元素がそれぞれ酸化物として存在すると仮定して求められる金属元素の酸化物の合計質量を意味する。金属元素の「酸化物」の意義は上記の通りである。
【0041】
Ａｌ系酸化物の組成が判明している場合、Ａｌ系酸化物中の各元素の酸化物換算の含有率は、Ａｌ系酸化物の組成から求めることができる。
【0042】
Ａｌ系酸化物の組成が判明していない場合、Ａｌ系酸化物中の各金属元素の酸化物換算の含有率は、Ａｌ系酸化物を含む試料をエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）で分析し、得られた元素マッピングと、指定した粒子のＥＤＸ元素分析とから求めることができる。具体的には、元素マッピングにより定性的にＡｌ系酸化物粒子及びその他の粒子を識別（色分け）し、指定した粒子に対して組成分析（元素分析）することにより、指定した粒子中の各金属元素の酸化物換算の含有率を求めることができる。
【0043】
Ｌａを含むＡｌ系酸化物においてＬａの少なくとも一部が固溶体相を形成しているか否かは、以下のように判別することができる。
まず、対象のＡｌ系酸化物に対してＥＤＸ元素分析を行い、対象のＡｌ系酸化物中にＬａが存在することを確認する。次いで、ＸＲＤ（Ｘ線回折測定装置）を使用して対象のＡｌ系酸化物のＸＲＤ回折パターンを測定する。次いで、得られたＸＲＤ回折パターンと、ＩＣＳＤ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄａｔａｂａｓｅ）に収録されている、対象のＡｌ系酸化物の結晶構造（例えば、γアルミナ、θアルミナ、δアルミナ、αアルミナ等）の基準データとの照合を行う。この際、基準データの最大ピーク位置に注目し、対象のＡｌ系酸化物のＸＲＤ回折パターンにおいて、該最大ピーク位置に対して低角度側にピークシフトがあれば、対象のＡｌ系酸化物においてＬａの少なくとも一部が固溶体相を形成していると判別することができる。対象のＡｌ系酸化物においてＬａの全部が固溶体相を形成している場合、Ｌａ２Ｏ３に由来するピークはＸＲＤ回折パターンに出現しない。したがって、対象のＡｌ系酸化物においてＬａの全部が固溶体相を形成しているか否かを判別する際、Ｌａ２Ｏ３に由来するピークがＸＲＤ回折パターンに出現するか否かを確認することが好ましい。
まず、対象のＡｌ系酸化物に対してＥＤＸ元素分析を行い、対象のＡｌ系酸化物中にＬａが存在することを確認する。次いで、ＸＲＤ（Ｘ線回折測定装置）を使用して対象のＡｌ系酸化物のＸＲＤ回折パターンを測定する。次いで、得られたＸＲＤ回折パターンと、ＩＣＳＤ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄａｔａｂａｓｅ）に収録されている、対象のＡｌ系酸化物の結晶構造（例えば、γアルミナ、θアルミナ、δアルミナ、αアルミナ等）の基準データとの照合を行う。この際、基準データの最大ピーク位置に注目し、対象のＡｌ系酸化物のＸＲＤ回折パターンにおいて、該最大ピーク位置に対して低角度側にピークシフトがあれば、対象のＡｌ系酸化物においてＬａの少なくとも一部が固溶体相を形成していると判別することができる。対象のＡｌ系酸化物においてＬａの全部が固溶体相を形成している場合、Ｌａ２Ｏ３に由来するピークはＸＲＤ回折パターンに出現しない。したがって、対象のＡｌ系酸化物においてＬａの全部が固溶体相を形成しているか否かを判別する際、Ｌａ２Ｏ３に由来するピークがＸＲＤ回折パターンに出現するか否かを確認することが好ましい。
【0044】
ＥＤＸ元素分析によるＬａの存在量と、前記ピークシフトの程度とに基づいて、対象のＡｌ系酸化物において固溶体相を形成しているＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を算出することができる。また、対象のＡｌ系酸化物に対してＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）測定を行い、ＬａＡｌＯ３に帰属されるピークを解析することにより、半定量値を求めることも可能である。このように、対象のＡｌ系酸化物において固溶体相を形成しているＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、ＸＲＤ、ＥＤＸ、ＸＰＳ等の分析結果を総合的に考慮して求めることができる。
【0045】
＜Ｃｅ系酸化物＞
Ｃｅ系酸化物は、Ｃｅを含む酸化物であって、酸化物を構成する金属元素のうち、質量基準で最も含有率が大きい金属元素がＣｅである酸化物を意味する。但し、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物に該当するものは、Ｃｅ系酸化物に該当しないものとする。Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物については後述する。Ｃｅ系酸化物は、バインダとして使用されるセリアとは区別される。本明細書において、バインダとして使用されるセリアを「セリアバインダ」という場合がある。
Ｃｅ系酸化物は、Ｃｅを含む酸化物であって、酸化物を構成する金属元素のうち、質量基準で最も含有率が大きい金属元素がＣｅである酸化物を意味する。但し、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物に該当するものは、Ｃｅ系酸化物に該当しないものとする。Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物については後述する。Ｃｅ系酸化物は、バインダとして使用されるセリアとは区別される。本明細書において、バインダとして使用されるセリアを「セリアバインダ」という場合がある。
【0046】
Ｃｅ系酸化物は、例えば、粒子状である。Ｃｅ系酸化物は、触媒活性成分の担体として使用される。触媒活性成分の担持性を向上させる観点から、Ｃｅ系酸化物は、多孔質であることが好ましい。
【0047】
Ｃｅ系酸化物は、酸素貯蔵能を有し、排ガス中の酸素濃度の変動を緩和して触媒活性成分の作動ウインドウを拡大する。したがって、触媒層がＣｅ系酸化物を含むことにより、触媒層の排ガス浄化性能が向上する。
【0048】
Ｃｅ系酸化物は、Ｃｅ以外の１種又は２種以上の金属元素（以下「追加元素Ｍ２」という。）を含んでいてもよい。追加元素Ｍ２は、例えば、Ｃｅ以外の希土類元素、アルカリ土類金属元素（例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等）、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ａｌ等から選択することができる。
【0049】
Ｃｅ系酸化物において、追加元素Ｍ２は、固溶体相（例えば、ＣｅＯ２と、追加元素Ｍ２の酸化物との固溶体相）を形成していてもよいし、結晶相又は非晶質相である単独相（例えば、追加元素Ｍ２の酸化物相）を形成していてもよいし、固溶体相及び単独相の両方を形成していてもよいが、追加元素Ｍ２の少なくとも一部は、固溶体相を形成していることが好ましい。
【0050】
固溶体相を含むＣｅ系酸化物を調製する方法としては、例えば、共沈法、固相法等が挙げられる。
【0051】
Ｃｅ系酸化物としては、例えば、セリア（Ｃｅ及びＯで構成される酸化物）、セリアの表面を追加元素Ｍ２又はその酸化物で修飾して得られる酸化物、セリア中に追加元素Ｍ２又はその酸化物を固溶して得られる酸化物等が挙げられる。
【0052】
＜Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物＞
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物は、Ｃｅ及びＺｒを含む複合酸化物であって、複合酸化物中のＣｅのＣｅＯ２換算の含有率が、複合酸化物の質量を基準として、５質量％以上９５質量％以下であり、且つ、複合酸化物中のＺｒのＺｒＯ２換算の含有率が、複合酸化物の質量を基準として、５質量％以上９５質量％以下である酸化物を意味する。
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物は、Ｃｅ及びＺｒを含む複合酸化物であって、複合酸化物中のＣｅのＣｅＯ２換算の含有率が、複合酸化物の質量を基準として、５質量％以上９５質量％以下であり、且つ、複合酸化物中のＺｒのＺｒＯ２換算の含有率が、複合酸化物の質量を基準として、５質量％以上９５質量％以下である酸化物を意味する。
【0053】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物は、例えば、粒子状である。Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物は、触媒活性成分の担体として使用される。触媒活性成分の担持性を向上させる観点から、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物は、多孔質であることが好ましい。
【0054】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物は、酸素貯蔵能を有し、排ガス中の酸素濃度の変動を緩和して触媒活性成分の作動ウインドウを拡大する。したがって、触媒層がＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含むことにより、触媒層の排ガス浄化能が向上する。
【0055】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物は、Ｃｅ及びＺｒ以外の１種又は２種以上の金属元素（以下「追加元素Ｍ３」という。）を含んでいてもよい。追加元素Ｍ３は、例えば、Ｃｅ以外の希土類元素、アルカリ土類金属元素（例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等）、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ａｌ等から選択することができる。
【0056】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物において、Ｃｅは、固溶体相（例えば、ＣｅＯ２とＺｒＯ２との固溶体相等）を形成していてもよいし、結晶相又は非晶質相である単独相（例えば、ＣｅＯ２単独相）を形成していてもよいし、固溶体相及び単独相の両方を形成していてもよいが、Ｃｅの少なくとも一部は、固溶体相を形成していることが好ましい。
【0057】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物において、Ｚｒは、固溶体相（例えば、ＣｅＯ２とＺｒＯ２との固溶体相等）を形成していてもよいし、結晶相又は非晶質相である単独相（例えば、ＺｒＯ２単独相）を形成していてもよいし、固溶体相及び単独相の両方を形成していてもよいが、Ｚｒの少なくとも一部は、固溶体相を形成していることが好ましい。
【0058】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物が追加元素Ｍ３を含む場合、追加元素Ｍ３は、固溶体相（例えば、ＣｅＯ２と追加元素Ｍ３の酸化物との固溶体相、ＺｒＯ２と追加元素Ｍ３の酸化物との固溶体相、ＣｅＯ２とＺｒＯ２と追加元素Ｍ３の酸化物との固溶体相等）を形成していてもよいし、結晶相又は非晶質相である単独相（例えば、追加元素Ｍ３の酸化物単独相）を形成していてもよいし、固溶体相及び単独相の両方を形成していてもよいが、追加元素Ｍ３の少なくとも一部は、固溶体相を形成していることが好ましい。
【0059】
固溶体相を含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を調製する方法としては、例えば、共沈法、固相法等が挙げられる。
【0060】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物としては、例えば、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体の表面を追加元素Ｍ３又はその酸化物で修飾して得られる酸化物、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２固溶体中に追加元素Ｍ３又はその酸化物を固溶して得られる酸化物等が挙げられる。
【0061】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の酸素貯蔵能を向上させる観点から、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物中のＣｅのＣｅＯ２換算の含有率は、Ｃｅ－Ｚｒ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８０質量％以下、より好ましくは１０質量％以上６０質量％以下、より一層好ましくは１０質量％以上５０質量％以下である。
【0062】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の耐熱性を向上させる観点から、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物中のＺｒのＺｒＯ２換算の含有率は、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の質量を基準として、好ましくは１０質量％以上９５質量％以下、より好ましくは３０質量％以上９０質量％以下、より一層好ましくは４０質量％以上９０質量％以下である。
【0063】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の酸素貯蔵能及び耐熱性を向上させる観点から、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物におけるＣｅのＣｅＯ２換算の含有率及びＺｒのＺｒＯ２換算の含有率の合計は、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の質量を基準として、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、より一層好ましくは９０質量％以上である。上限は１００質量％である。
【0064】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の耐熱性及び酸素貯蔵能を向上させる観点から、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物は、Ｌａを含むことが好ましい。
【0065】
Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物において、Ｌａの少なくとも一部は、固溶体相（例えば、ＣｅＯ２とＬａ２Ｏ３との固溶体相、ＺｒＯ２とＬａ２Ｏ３との固溶体相、ＣｅＯ２とＺｒＯ２とＬａ２Ｏ３との固溶体相等）を形成していることが好ましい。詳細なメカニズムは定かではないが、Ｌａの少なくとも一部が固溶体相を形成していることにより、結晶ひずみが大きくなり、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の耐熱性及び酸素貯蔵能が向上すると考えられる。
【0066】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の耐熱性及び酸素貯蔵能を向上させる観点から、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物において固溶体相を形成しているＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の質量を基準として、好ましくは０．１質量％以上２０質量％以下、より好ましくは０．５質量％以上１５質量％以下、より一層好ましくは１質量％以上１０質量％以下である。
【0067】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物中の各金属元素の酸化物換算の含有率は、式：（Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物中の各金属元素の酸化物換算の質量）／（Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の質量）×１００から算出される。Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物の質量は、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物中の金属元素がそれぞれ酸化物として存在すると仮定して求められる金属元素の酸化物の合計質量を意味する。金属元素の「酸化物」の意義は上記の通りである。
【0068】
Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物中の各金属元素の酸化物換算の含有率は、Ａｌ系酸化物中の各金属元素の酸化物換算の含有率と同様にして求めることができる。
【0069】
Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物においてＬａの少なくとも一部が固溶体相を形成しているか否かは、Ｌａを含むＡｌ系酸化物においてＬａの少なくとも一部が固溶体相を形成しているか否かと同様にして判別することができる。対象のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物のＸＲＤ回折パターンと、対象のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物の結晶構造の基準データとの照合を行う際、対象のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物の結晶構造の基準データとして、ＩＣＳＤに収録されている、蛍石型のＣｅＯ２－ＺｒＯ２、パイロクロア型のＣｅＯ２－ＺｒＯ２等のデータを使用することができる。Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物において固溶体相を形成しているＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、Ａｌ系酸化物において固溶体相を形成しているＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率と同様にして求めることができる。
【0070】
≪排ガス浄化用触媒≫
以下、図１～６に基づいて、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒１（以下「触媒１」という。）について説明する。
以下、図１～６に基づいて、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒１（以下「触媒１」という。）について説明する。
【0071】
図１に示すように、触媒１は、内燃機関の排気管Ｐ内の排気通路に配置されている。内燃機関は、例えば、ガソリンエンジン等である。内燃機関から排出された排ガスは、排気管Ｐの一端から他端に向けて排気管Ｐ内の排気通路を流通し、排気管Ｐ内に設けられた触媒１で浄化される。図面において、排ガス流通方向は、符号Ｘで示されている。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」又は「上流側」、排ガス流通方向Ｘの下流側を「排ガス流出側」又は「下流側」という場合がある。
【0072】
排気管Ｐ内の排気通路には、触媒１の上流側又は下流側に、その他の排ガス浄化用触媒が配置されていてもよい。
【0073】
図２～６に示すように、触媒１は、基材１０と、基材１０の上流側に設けられた第１触媒層２０と、基材１０の下流側に設けられた第２触媒層３０とを備える。
【0074】
図４及び６に示すように、第１触媒層２０は、基材１０上に設けられた下層２１と、下層２１上に設けられた上層２２とを備える。下層２１はＰｄを含み、上層２２はＲｈを含む。第１触媒層２０の全体が下層２１及び上層２２で構成されていてもよいが、第１触媒層２０の全体が下層２１及び上層２２で構成されていることは必須ではない。第１触媒層２０の一部が下層２１又は上層２２の一方で構成されていてもよい。したがって、下層２１及び上層２２で構成されている部分に加えて、下層２１又は上層２２の一方で構成されている部分も、第１触媒層２０の一部である。
【0075】
図５及び６に示すように、第２触媒層３０は、基材１０上に設けられた下層３１と、下層３１上に設けられた上層３２とを備える。下層３１はＰｔを含み、上層３２はＲｈを含む。第２触媒層３０の全体が下層３１及び上層３２で構成されていてもよいが、第２触媒層３０の全体が下層３１及び上層３２で構成されていることは必須ではない。第２触媒層３０の一部が下層３１又は上層３２の一方で構成されていてもよい。したがって、下層３１及び上層３２で構成されている部分に加えて、下層３１又は上層３２の一方で構成されている部分も、第２触媒層３０の一部である。
【0076】
本明細書において、下層は、上層よりも隔壁部１２側に位置する層を意味する。
【0077】
触媒１は、第１触媒層２０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第１触媒層２０の質量を基準として、５質量％以上であり、第２触媒層３０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第２触媒層３０の質量を基準として、３質量％以下であることを特徴とする。
【0078】
触媒１では、第１触媒層２０が基材１０の上流側に、第２触媒層３０が基材１０の下流側に設けられているため、排ガスは、第１触媒層２０と接触した後、第２触媒層３０と接触する。このため、第１触媒層２０と接触する排ガスの温度は、第２触媒層３０と接触する排ガスの温度よりも高い。したがって、第１触媒層２０には、第２触媒層３０よりも高い耐熱性が求められる。
【0079】
Ｌａは、耐熱性を向上させる作用を有する。したがって、第１触媒層２０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を増加させることにより、第１触媒層２０の耐熱性を向上させることができる。
【0080】
Ｒｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）はＲｈの酸化により低下するため、Ｒｈは還元性雰囲気下で使用されることが好ましい。一方、Ｌａは、貴金属元素の酸化を促進する作用を有する。したがって、第１触媒層２０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を増加させると、第１触媒層２０中のＬａにより第１触媒層２０中のＲｈが酸化され、第１触媒層２０中のＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）が低下することが懸念される。しかしながら、第１触媒層２０は基材１０の上流側に設けられているため、第１触媒層２０と接触する排ガス中の還元性成分（例えば、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）等）の量は、内燃機関の運転条件の変動により変動し、一時的に増加する。このため、第１触媒層２０中のＬａにより第１触媒層２０中のＲｈが酸化されても、酸化されたＲｈは、一時的に増加した還元性成分により還元される。したがって、第１触媒層２０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を増加させても、第１触媒層２０中のＬａによる第１触媒層２０中のＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止することができる。
【0081】
排ガスは、第１触媒層２０と接触した後に第２触媒層３０と接触するため、第２触媒層３０と接触する排ガス中の還元性成分の量は、変動しにくく、一時的に増加しにくい。したがって、第２触媒層３０中のＬａにより第２触媒層３０中のＲｈが酸化されると、酸化されたＲｈは還元されにくい。一方、排ガスは、第１触媒層２０と接触した後に第２触媒層３０と接触するため、第２触媒層３０と接触する排ガスの温度は、第１触媒層２０と接触する排ガスの温度よりも低い。したがって、第２触媒層３０の耐熱性は、第１触媒層２０の耐熱性より低くてもよい。
【0082】
以上のように、第１触媒層２０では、第１触媒層２０中のＬａによる第１触媒層２０中のＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止する観点から、第１触媒層２０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を減少させることよりも、第１触媒層２０の耐熱性を向上させる観点から、第１触媒層２０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を増加させることが求められ、第２触媒層３０では、第２触媒層３０の耐熱性を向上させる観点から、第２触媒層３０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を増加させることよりも、第２触媒層３０中のＬａによる第２触媒層３０中のＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止する観点から、第２触媒層３０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を減少させることが求められる。したがって、触媒１は、第１触媒層２０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第１触媒層２０の質量を基準として、５質量％以上であり、第２触媒層３０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第２触媒層３０の質量を基準として、３質量％以下であることを特徴とする。触媒１によれば、Ｌａの作用を効果的に発揮させつつ、ＬａによるＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止することができ、これにより、排ガス浄化性能の向上を実現することができる。
【0083】
Ｌａは、耐熱性を向上させる作用に加えて、リン成分をトラップして貴金属元素のリン被毒を防止する作用を有する。また、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物がＬａを含む場合、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物中のＬａはＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物の酸素貯蔵能を向上させる作用を有する。Ｌａのこれらの作用も、触媒１の排ガス浄化性能の向上に寄与する。
【0084】
＜基材＞
以下、基材１０について説明する。
以下、基材１０について説明する。
【0085】
基材１０を構成する材料は、公知の材料から適宜選択することができる。基材１０を構成する材料としては、例えば、セラミックス材料、金属材料等が挙げられるが、セラミックス材料が好ましい。セラミックス材料としては、例えば、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミックス、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミックス、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、ジルコン、チタン酸アルミニウム、チタン酸マグネシウム等の酸化物セラミックス等が挙げられる。金属材料としては、例えば、ステンレス鋼等の合金等が挙げられる。
【0086】
図１に示すように、触媒１は、基材１０の軸方向が排ガス流通方向Ｘと一致又は略一致するように、内燃機関の排気経路に配置される。
【0087】
図２～６に示すように、基材１０は、筒状部１１と、筒状部１１内に設けられた隔壁部１２と、隔壁部１２によって仕切られたセル１３とを有する。基材１０は、ハニカム構造体であることが好ましい。
【0088】
図２及び３に示すように、筒状部１１は、基材１０の外形を規定し、筒状部１１の軸方向は、基材１０の軸方向と一致する。図２及び３に示すように、筒状部１１の形状は、円筒状であるが、楕円筒状、多角筒状等のその他の形状であってもよい。
【0089】
図２及び３に示すように、隔壁部１２は、筒状部１１内に設けられている。図２～６に示すように、隣接するセル１３の間には隔壁部１２が存在し、隣接するセル１３は隔壁部１２によって仕切られている。隔壁部１２は、排ガスが通過可能な多孔質構造を有していてもよい。隔壁部１２の厚みは、例えば２０μｍ以上１５００μｍ以下である。
【0090】
図６に示すように、セル１３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。
【0091】
図６に示すように、セル１３の排ガス流入側の端部及び排ガス流出側の端部はともに開口している。したがって、セル１３の排ガス流入側の端部（開口部）から流入した排ガスは、セル１３の排ガス流出側の端部（開口部）から流出する。このような様式は、フロースルー型と呼ばれる。
【0092】
図２～５に示すように、セル１３の排ガス流入側の端部（開口部）の平面視形状は、四角形であるが、六角形、八角形等のその他の形状であってもよい。セル１３の排ガス流出側の端部（開口部）の平面視形状も同様である。
【0093】
基材１０の１平方インチ当たりのセル密度は、例えば１００セル以上１０００セル以下である。基材１０の１平方インチ当たりのセル密度は、基材１０を排ガス流通方向Ｘと垂直な平面で切断して得られた断面における１平方インチ当たりのセル１３の合計個数を意味する。
【0094】
基材１０の体積は、例えば０．１Ｌ以上２０Ｌ以下である。基材１０の体積は、基材１０の見かけの体積を意味する。例えば、基材１０が円柱状である場合、基材１０の外径を２ｒとし、基材１０の長さをＬとすると、基材１０の体積は、式：基材１０の体積＝π×ｒ２×Ｌで表される。本明細書において、「長さ」は、基材１０の軸方向の寸法を意味する。
【0095】
＜第１触媒層＞
以下、第１触媒層２０について説明する。
以下、第１触媒層２０について説明する。
【0096】
図４及び６に示すように、第１触媒層２０は、隔壁部１２のセル１３側表面のうち、上流側の領域に設けられている。「隔壁部１２のセル１３側表面」は、排ガス流通方向Ｘに延在する、隔壁部１２の外表面を意味する。「上流側の領域」は、隔壁部１２の排ガス流出側の端部に至らないように、隔壁部１２の排ガス流入側の端部から排ガス流通方向Ｘに沿って延在する領域を意味する。第１触媒層２０は、隔壁部１２のセル１３側表面に直接設けられていてもよいし、他の層を介して設けられていてもよいが、通常、隔壁部１２のセル１３側表面に直接設けられている。
【0097】
図６に示すように、第１触媒層２０は、隔壁部１２の排ガス流出側の端部に至らないように、隔壁部１２の排ガス流入側の端部から排ガス流通方向Ｘに沿って延在している。
【0098】
排ガス浄化性能とコストとをバランスよく実現する観点から、基材１０のうち第１触媒層２０が形成されている部分の単位体積あたりの第１触媒層２０の質量（焼成後の質量）は、好ましくは７０ｇ／Ｌ以上３８０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１２０ｇ／Ｌ以上３００ｇ／Ｌ以下、より一層好ましくは１５０ｇ／Ｌ以上２５０ｇ／Ｌ以下である。
【0099】
基材１０のうち第１触媒層２０が形成されている部分の単位体積当たりの第１触媒層２０の質量は、式：（第１触媒層２０の質量）／（（基材１０の体積）×（第１触媒層２０の平均長さＬ２０／基材１０の長さＬ１０））から算出される。
【0100】
第１触媒層２０の平均長さＬ２０の測定方法の一例は、以下の通りである。
【0101】
触媒１から、基材１０の軸方向に延在し、基材１０の長さＬ１０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。サンプルを基材１０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）、走査型電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分析法（ＳＥＭ－ＥＤＸ）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１触媒層２０の一部を含むか否かを確認する。
【0102】
第１触媒層２０の一部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１触媒層２０の一部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。
【0103】
切断片が第１触媒層２０の一部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１触媒層２０の長さを算出する。
サンプルに含まれる第１触媒層２０の長さ＝５ｍｍ×（第１触媒層２０の一部を含む切断片の数）
サンプルに含まれる第１触媒層２０の長さ＝５ｍｍ×（第１触媒層２０の一部を含む切断片の数）
【0104】
例えば、第１切断片～第ｋ切断片は第１触媒層２０の一部を含むが、第（ｋ＋１）～第ｎ切断片は第１触媒層２０の一部を含まない場合、サンプルに含まれる第１触媒層２０の長さは、（５×ｋ）ｍｍである。
【0105】
サンプルに含まれる第１触媒層２０の長さのより詳細な測定方法の一例は、以下の通りである。
第ｋ切断片（すなわち、第１触媒層２０の一部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）を基材１０の軸方向で切断して、ＳＥＭ、ＥＰＭＡ等を使用して切断面に存在する第１触媒層２０の一部を観察することにより、第ｋ切断片における第１触媒層２０の一部の長さを測定する。そして、下記式に基づいて、サンプルに含まれる第１触媒層２０の長さを算出する。
サンプルに含まれる第１触媒層２０の長さ＝（５ｍｍ×（ｋ－１））＋（第ｋ切断片に含まれる第１触媒層２０の一部の長さ）
第ｋ切断片（すなわち、第１触媒層２０の一部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）を基材１０の軸方向で切断して、ＳＥＭ、ＥＰＭＡ等を使用して切断面に存在する第１触媒層２０の一部を観察することにより、第ｋ切断片における第１触媒層２０の一部の長さを測定する。そして、下記式に基づいて、サンプルに含まれる第１触媒層２０の長さを算出する。
サンプルに含まれる第１触媒層２０の長さ＝（５ｍｍ×（ｋ－１））＋（第ｋ切断片に含まれる第１触媒層２０の一部の長さ）
【0106】
触媒１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１触媒層２０の長さを測定し、それらの平均値を第１触媒層２０の平均長さＬ２０とする。
【0107】
第１触媒層２０の平均長さＬ２０が大きいほど、第１触媒層２０と排ガスとの接触時間が長くなる。したがって、第１触媒層２０の平均長さＬ２０以外の条件が同一である場合、第１触媒層２０の平均長さＬ２０が大きいほど、第１触媒層２０と排ガスとの反応性が向上し、第２触媒層３０に到達する還元性の排ガスが少なくなる。これにより、第２触媒層３０中のＲｈの還元が起きにくい環境となるため、Ｒｈの酸化を促すＬａが少ない第２触媒層３０において、Ｒｈの還元作用をより効果的に発揮させることができ、排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止することができる。
【0108】
基材１０の長さＬ１０に対する第１触媒層２０の平均長さＬ２０の百分率（Ｌ２０／Ｌ１０×１００）は、好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上、より一層好ましくは５０％以上である。上限は、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。上限は、好ましくは９０％以下、より好ましくは８０％以下、より一層好ましくは７０％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0109】
基材１０の長さＬ１０に対する第１触媒層２０の下層２１の平均長さＬ２１の百分率（Ｌ２１／Ｌ１０×１００）及び基材１０の長さＬ１０に対する第１触媒層２０の上層２２の平均長さＬ２２の百分率（Ｌ２２／Ｌ１０×１００）は、基材１０の長さＬ１０に対する第１触媒層２０の平均長さＬ２０の百分率（Ｌ２０／Ｌ１０×１００）と同様である。基材１０の長さＬ１０に対する第１触媒層２０の下層２１の平均長さＬ２１と、基材１０の長さＬ１０に対する第１触媒層２０の上層２２の平均長さＬ２２とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0110】
第１触媒層２０は、Ｌａを含む。これにより、第１触媒層２０の耐熱性が向上する。また、第１触媒層２０中の貴金属元素のリン被毒が防止される。また、ＬａによるＰｄの酸化を通じて、第１触媒層２０中のＰｄの排ガス浄化性能が向上する。また、第１触媒層２０中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物がＬａを含む場合、第１触媒層２０中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物の耐熱性及び酸素貯蔵能が向上する。
【0111】
下層２１及び上層２２のうち、少なくとも一方は、Ｌａを含む。一実施形態において、下層２１及び上層２２のうち、一方はＬａを含み、他方はＬａを含まない。別の実施形態において、下層２１及び上層２２の両方がＬａを含む。Ｌａの作用を効果的に発揮させる観点から、下層２１及び上層２２の両方がＬａを含むことが好ましい。
【0112】
第１触媒層２０は、１種又は２種以上のＬａ源を含む。Ｌａ源は、Ｌａを含む酸化物である。Ｌａ源は、例えば、Ｌａを含むＡｌ系酸化物、Ｌａを含むＣｅ系酸化物、Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物等から選択することができる。
【0113】
第１触媒層２０の耐熱性及び／又は酸素貯蔵能を向上させる観点から、Ｌａ源は、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することが好ましい。一実施形態において、第１触媒層２０は、Ｌａ源として、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。Ｌａを含むＡｌ系酸化物は第１触媒層２０の耐熱性の向上に寄与し、Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物は第１触媒層２０の耐熱性及び酸素貯蔵能の向上に寄与する。
【0114】
Ｌａの作用を効果的に発揮させる観点から、第１触媒層２０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、第１触媒層２０の質量を基準として、好ましくは５．５質量％以上、より好ましくは６質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、より一層好ましくは１０質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0115】
ある触媒層に関し、「当該触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率」は、当該触媒層が１種のＬａ源を含む場合には、当該１種のＬａ源に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を意味し、当該触媒層が２種以上のＬａ源を含む場合には、当該２種以上のＬａ源に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の合計含有率を意味する。この定義は、全ての触媒層（例えば、第１触媒層２０、第２触媒層３０、下層２１、上層２２、下層３１、上層３２等）に適用される。
【0116】
第１触媒層２０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量のうち、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量が占める割合は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、より一層好ましくは９０質量％以上である。上限は１００質量％である。
【0117】
ある触媒層に関し、「Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量」は、当該触媒層がＬａを含むＡｌ系酸化物を含み、Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含まない場合には、Ｌａを含むＡｌ系酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量を意味し、当該触媒層がＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含み、Ｌａを含むＡｌ系酸化物を含まない場合には、Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量を意味し、当該触媒層がＬａを含むＡｌ系酸化物とＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物とを含む場合には、Ｌａを含むＡｌ系酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量とＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量との合計を意味する。この定義は、全ての触媒層（例えば、第１触媒層２０、第２触媒層３０、下層２１、上層２２、下層３１、上層３２等）に適用される。
【0118】
＜第１触媒層の下層＞
以下、第１触媒層２０の下層２１について説明する。
以下、第１触媒層２０の下層２１について説明する。
【0119】
図４及び６に示すように、下層２１は、隔壁部１２のセル１３側表面のうち、上流側の領域に設けられている。「隔壁部１２のセル１３側表面」及び「上流側の領域」の意義は上記の通りである。下層２１は、隔壁部１２のセル１３側表面に直接設けられていてもよいし、他の層を介して設けられていてもよいが、通常、隔壁部１２のセル１３側表面に直接設けられている。
【0120】
下層２１は、隔壁部１２のセル１３側表面からセル１３側に隆起している部分（以下「隆起部分」という。）で構成されていてもよいし、隔壁部１２の内部に存在する部分（以下「内在部分」という。）で構成されていてもよいし、隆起部分及び内在部分を有していてもよい。本発明には、下層２１が隆起部分で構成されている実施形態、下層２１が内在部分で構成されている実施形態、並びに、下層２１が隆起部分及び内在部分を有する実施形態のいずれも包含される。
【0121】
図４及び６に示すように、下層２１は、隆起部分を有することが好ましい。これにより、下層２１と排ガスとの接触性が向上し、排ガス浄化性能が向上する。
【0122】
図６に示すように、下層２１は、隔壁部１２の排ガス流出側の端部に至らないように、隔壁部１２の排ガス流入側の端部から排ガス流通方向Ｘに沿って延在している。
【0123】
排ガス浄化性能とコストとをバランスよく実現する観点から、基材１０のうち下層２１が形成されている部分の単位体積あたりの下層２１の質量（焼成後の質量）は、好ましくは５０ｇ／Ｌ以上２３０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは７０ｇ／Ｌ以上１８０ｇ／Ｌ以下、より一層好ましくは８０ｇ／Ｌ以上１５０ｇ／Ｌ以下である。
【0124】
基材１０のうち下層２１が形成されている部分の単位体積当たりの下層２１の質量は、式：（下層２１の質量）／（（基材１０の体積）×（下層２１の平均長さＬ２１／基材１０の長さＬ１０））から算出される。
【0125】
第１触媒層２０の平均長さＬ２０に関する上記説明は、下層２１の平均長さＬ２１にも適用される。適用の際、「第１触媒層２０」は「下層２１」に、「平均長さＬ２０」は「平均長さＬ２１」に読み替えられる。
【0126】
下層２１は、Ｐｄを含む。
【0127】
下層２１は、上層２２により被覆されている。このため、下層２１中の貴金属元素は、リン被毒を受けにくいのに対して、上層２２中の貴金属元素は、リン被毒を受けやすい。一方、Ｐｄは、リン被毒を受けやすいのに対して、Ｒｈは、リン被毒を受けにくい。したがって、Ｐｄは、下層２１に含まれる貴金属元素として適しており、Ｒｈは、上層２２に含まれる貴金属元素として適している。
【0128】
第１触媒層２０は、第２触媒層３０よりも上流側に設けられているため、第１触媒層２０と接触する排ガスの温度は、第２触媒層３０と接触する排ガスの温度よりも高い。一方、Ｐｄは、Ｐｔよりも耐熱性に優れている。したがって、ＰｔよりもＰｄの方が、下層２１に含まれる貴金属元素として適している。
【0129】
第１触媒層２０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、第１触媒層２０の質量を基準として、５質量％以上であるため、第１触媒層２０中のＬａにより第１触媒層２０中の貴金属元素は酸化されやすい。一方、Ｐｔは、酸化されると、排ガス浄化性能が低下するのに対して、Ｐｄは、酸化されると、排ガス浄化性能が向上する。したがって、ＰｔよりもＰｄの方が、下層２１に含まれる貴金属元素として適している。
【0130】
Ｐｄは、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、金属Ｐｄ、Ｐｄを含む合金、Ｐｄを含む化合物（例えば、Ｐｄの酸化物）等の、Ｐｄを含む触媒活性成分の形態で下層２１に含まれる。排ガス浄化性能を向上させる観点から、Ｐｄを含む触媒活性成分は、粒子状であることが好ましい。
【0131】
Ｐｄの排ガス浄化性能を効果的に発揮させる観点から、下層２１中のＰｄの金属換算の含有率は、下層２１の質量を基準として、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、より一層好ましくは１質量％以上である。上限は、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。上限は、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、より一層好ましくは１０質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0132】
下層２１は、Ｐｄ以外の１種又は２種以上の貴金属元素を含んでいてもよい。
【0133】
Ｐｄ以外の貴金属元素は、例えば、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ等から選択することができる。Ｐｄ以外の貴金属元素は、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、金属、貴金属元素を含む合金、貴金属元素を含む化合物（例えば、貴金属元素の酸化物）等の、Ｐｄ以外の貴金属元素を含む触媒活性成分の形態で下層２１に含まれる。排ガス浄化性能を高める観点から、Ｐｄ以外の貴金属元素を含む触媒活性成分は、粒子状であることが好ましい。
【0134】
下層２１がＰｄとＰｄ以外の貴金属元素とを含む場合、ＰｄとＰｄ以外の貴金属元素とが合金を形成し、排ガス浄化性能に関与するＰｄの活性点が減少するおそれがある。したがって、下層２１がＰｄを含む場合、下層２１中のＰｄ以外の貴金属元素の金属換算の含有率は小さいことが好ましい。具体的には、下層２１中のＰｄ以外の貴金属元素の金属換算の含有率は、下層２１の質量を基準として、好ましくは０．０５質量％以下、より好ましくは０．０１質量％以下である。下限は０質量％である。「下層２１中のＰｄ以外の貴金属元素の金属換算の含有率」は、下層２１がＰｄ以外の１種の貴金属元素を含む場合には、当該１種の貴金属元素の金属換算の含有率を意味し、下層２１がＰｄ以外の２種以上の貴金属元素を含む場合には、当該２種以上の貴金属元素の金属換算の合計含有率を意味する。
【0135】
下層２１は、１種又は２種以上の担体を含み、触媒活性成分の少なくとも一部は、１種又は２種以上の担体に担持されていることが好ましい。
【0136】
「触媒活性成分の少なくとも一部が担体に担持されている」とは、担体の外表面及び／又は細孔内表面に、触媒活性成分の少なくとも一部が、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。この定義は、全ての触媒層（例えば、下層２１、上層２２、下層３１、上層３２等）に適用される。
【0137】
ある触媒層において触媒活性成分の少なくとも一部が担体に担持されていることは、例えば、ＳＥＭ－ＥＤＸ等を使用して確認することができる。具体的には、触媒層の断面をＳＥＭ－ＥＤＸで分析して得られた元素マッピングにおいて、触媒活性成分の少なくとも一部と担体とが同じ領域に存在している場合、触媒活性成分の少なくとも一部が担体に担持されていると判断することができる。
【0138】
担体は、例えば、無機酸化物から選択することができる。無機酸化物は、例えば、粒子状である。触媒活性成分の担持性を向上させる観点から、無機酸化物は、多孔質であることが好ましい。無機酸化物は、酸素貯蔵能（ＯＳＣ：Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ）を有していてもよいし、有していなくてもよい。担体として使用される無機酸化物は、バインダとして使用される無機酸化物（例えば、アルミナバインダ、ジルコニアバインダ、チタニアバインダ、シリカバインダ等の無機酸化物系バインダ）とは区別される。
【0139】
無機酸化物としては、例えば、Ａｌ系酸化物、Ｃｅ系酸化物、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物、Ｃｅ以外の希土類元素の酸化物、ジルコニア（ＺｒＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、ゼオライト（アルミノケイ酸塩）、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等をベースとした酸化物等が挙げられる。
【0140】
下層２１の耐熱性及び／又は酸素貯蔵能を向上させる観点から、担体は、Ａｌ系酸化物、Ｃｅ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することが好ましく、Ａｌ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することがより好ましい。一実施形態において、下層２１は、担体として、Ａｌ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0141】
下層２１は、Ｌａを含むことが好ましい。これにより、下層２１の耐熱性が向上する。また、下層２１中の貴金属元素のリン被毒が防止される。また、ＬａによるＰｄの酸化を通じて、下層２１中のＰｄの排ガス浄化性能が向上する。また、下層２１中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物がＬａを含む場合、下層２１中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物の耐熱性及び酸素貯蔵能が向上する。
【0142】
下層２１がＬａを含む場合、下層２１は、１種又は２種以上のＬａ源を含む。Ｌａ源に関する説明は、上記と同様である。
【0143】
下層２１の耐熱性及び／又は酸素貯蔵能を向上させる観点から、Ｌａ源は、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することが好ましい。一実施形態において、下層２１は、Ｌａ源として、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。Ｌａを含むＡｌ系酸化物は下層２１の耐熱性の向上に寄与し、Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物は下層２１の耐熱性及び酸素貯蔵能の向上に寄与する。
【0144】
Ｌａの作用を効果的に発揮させる観点から、下層２１中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、下層２１の質量を基準として、好ましくは５質量％以上、より好ましくは６質量％以上、より一層好ましくは７質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、より一層好ましくは１０質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0145】
下層２１中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量のうち、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量が占める割合は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、より一層好ましくは９０質量％以上である。上限は１００質量％である。
【0146】
下層２１の耐熱性を向上させる観点から、下層２１は、Ａｌを含むことが好ましい。
【0147】
下層２１がＡｌを含む場合、下層２１は、１種又は２種以上のＡｌ源を含む。Ａｌ源は、Ａｌを含む酸化物である。Ａｌ源は、例えば、Ａｌ系酸化物、Ａｌを含むＣｅ系酸化物、Ａｌを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物、アルミナバインダ等から選択することができる。一実施形態において、下層２１は、Ａｌ源として、Ａｌ系酸化物及びアルミナバインダを含む。
【0148】
下層２１の耐熱性を向上させる観点から、下層２１中のＡｌのＡｌ２Ｏ３換算の含有率は、下層２１の質量を基準として、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、より一層好ましくは５０質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、より一層好ましくは７０質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0149】
ある触媒層に関し、「当該触媒層中のＡｌのＡｌ２Ｏ３換算の含有率」は、当該触媒層が１種のＡｌ源を含む場合には、当該１種のＡｌ源に由来するＡｌのＡｌ２Ｏ３換算の含有率を意味し、当該触媒層が２種以上のＡｌ源を含む場合には、当該２種以上のＡｌ源に由来するＡｌのＡｌ２Ｏ３換算の合計含有率を意味する。この定義は、全ての触媒層（例えば、下層２１、上層２２、下層３１、上層３２等）に適用される。
【0150】
下層２１の酸素貯蔵能を向上させる観点から、下層２１は、Ｃｅを含むことが好ましい。
【0151】
下層２１がＣｅを含む場合、下層２１は、１種又は２種以上のＣｅ源を含む。Ｃｅ源は、Ｃｅを含む酸化物である。Ｃｅ源は、例えば、Ｃｅを含むＡｌ系酸化物、Ｃｅ系酸化物、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物、セリアバインダ等から選択することができる。一実施形態において、下層２１は、Ｃｅ源として、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0152】
下層２１の耐熱性及び酸素貯蔵能を向上させる観点から、下層２１は、Ｚｒを含むことが好ましい。
【0153】
下層２１がＺｒを含む場合、下層２１は、１種又は２種以上のＺｒ源を含む。Ｚｒ源に関する説明は、上記と同様である。一実施形態において、下層２１は、Ｚｒ源として、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0154】
下層２１の耐熱性及び酸素貯蔵能を向上させる観点から、下層２１中のＺｒのＺｒＯ２換算の含有率は、下層２１の質量を基準として、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、より一層好ましくは４０質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下、より一層好ましくは８５質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0155】
ある触媒層に関し、「当該触媒層中のＺｒのＺｒＯ２換算の含有率」は、当該触媒層が１種のＺｒ源を含む場合には、当該１種のＺｒ源に由来するＺｒのＺｒＯ２換算の含有率を意味し、当該触媒層が２種以上のＺｒ源を含む場合には、当該２種以上のＺｒ源に由来するＺｒのＺｒＯ２換算の合計含有率を意味する。この定義は、全ての触媒層（例えば、下層２１、上層２２、下層３１、上層３２等）に適用される。
【0156】
下層２１は、バインダ、安定剤等の成分を含んでいてもよい。バインダとしては、例えば、アルミナゾル、セリアゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル、シリカゾル等の無機酸化物系バインダが挙げられる。安定剤としては、例えば、アルカリ土類金属元素（例えば、Ｓｒ、Ｂａ等）の炭酸塩、酸化物、硫酸塩等が挙げられる。
【0157】
＜第１触媒層の上層＞
以下、第１触媒層２０の上層２２について説明する。
以下、第１触媒層２０の上層２２について説明する。
【0158】
図４及び６に示すように、上層２２は、下層２１の上側に設けられている。
【0159】
「上層２２が下層２１の上側に設けられている」とは、下層２１の２つの主面のうち、隔壁部１２側の主面とは反対側の主面上に、上層２２の一部又は全部が存在することを意味する。「下層２１の主面」は、排ガス流通方向Ｘに延在する下層２１の外表面を意味する。上層２２は、下層２１の主面上に、直接設けられていてもよいし、別の層を介して設けられていてもよいが、通常、下層２１の主面上に直接設けられている。上層２２は、下層２１の主面の一部を覆うように設けられていてもよいし、下層２１の主面の全体を覆うように設けられていてもよい。「上層２２が下層２１の上側に設けられている」には、上層２２が下層２１の主面上に直接設けられている実施形態、及び、上層２２が下層２１の主面上に別の層を介して設けられている実施形態のいずれもが包含される。
【0160】
図６に示すように、上層２２は、隔壁部１２の排ガス流出側の端部に至らないように、隔壁部１２の排ガス流入側の端部から排ガス流通方向Ｘに沿って延在している。
【0161】
排ガス浄化性能とコストとをバランスよく実現する観点から、基材１０のうち上層２２が形成されている部分の単位体積当たりの上層２２の質量（焼成後の質量）は、好ましくは２０ｇ／Ｌ以上１５０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以上１２０ｇ／Ｌ以下、より一層好ましくは７０ｇ／Ｌ以上１００ｇ／Ｌ以下である。
【0162】
基材１０のうち上層２２が形成されている部分の単位体積当たりの上層２２の質量は、式：（上層２２の質量）／（（基材１０の体積）×（上層２２の平均長さＬ２２／基材１０の長さＬ１０））から算出される。
【0163】
第１触媒層２０の平均長さＬ２０に関する上記説明は、上層２２の平均長さＬ２２にも適用される。適用の際、「第１触媒層２０」は「上層２２」に、「平均長さＬ２０」は「平均長さＬ２２」に読み替えられる。
【0164】
上層２２は、Ｒｈを含む。
【0165】
Ｒｈは、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、金属Ｒｈ、Ｒｈを含む合金、Ｒｈを含む化合物（例えば、Ｒｈの酸化物）等の、Ｒｈを含む触媒活性成分の形態で上層２２に含まれる。排ガス浄化性能を向上させる観点から、Ｒｈを含む触媒活性成分は、粒子状であることが好ましい。
【0166】
Ｒｈの排ガス浄化性能を効果的に発揮させる観点から、上層２２中のＲｈの金属換算の含有率は、上層２２の質量を基準として、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上、より一層好ましくは０．１質量％以上である。上限は、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。上限は、好ましくは５質量％以下、より好ましくは３質量％以下、より一層好ましくは２質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0167】
上層２２は、Ｒｈに加えて、Ｒｈ以外の１種又は２種以上の貴金属元素を含んでいてもよい。
【0168】
Ｒｈ以外の貴金属元素は、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ等から選択することができる。Ｒｈ以外の貴金属元素は、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、金属、貴金属元素を含む合金、貴金属元素を含む化合物（例えば、貴金属元素の酸化物）等の、Ｒｈ以外の貴金属元素を含む触媒活性成分の形態で上層２２に含まれる。排ガス浄化性能を高める観点から、Ｒｈ以外の貴金属元素を含む触媒活性成分は、粒子状であることが好ましい。
【0169】
上層２２がＲｈとＲｈ以外の貴金属元素とを含む場合、ＲｈとＲｈ以外の貴金属元素とが合金を形成し、排ガス浄化性能に関与するＲｈの活性点が減少するおそれがある。したがって、上層２２中のＲｈ以外の貴金属元素の金属換算の含有率は小さいことが好ましい。具体的には、上層２２中のＲｈ以外の貴金属元素の金属換算の含有率は、上層２２の質量を基準として、好ましくは０．０５質量％以下、より好ましくは０．０１質量％以下である。下限は０質量％である。「上層２２中のＲｈ以外の貴金属元素の金属換算の含有率」は、上層２２がＲｈ以外の１種の貴金属元素を含む場合には、当該１種の貴金属元素の金属換算の含有率を意味し、上層２２がＲｈ以外の２種以上の貴金属元素を含む場合には、当該２種以上の貴金属元素の金属換算の合計含有率を意味する。
【0170】
上層２２は、１種又は２種以上の担体を含み、触媒活性成分の少なくとも一部は、１種又は２種以上の担体に担持されていることが好ましい。
【0171】
担体は、例えば、無機酸化物から選択することができる。無機酸化物に関する説明は、上記と同様である。
【0172】
上層２２の耐熱性及び／又は酸素貯蔵能を向上させる観点から、担体は、Ａｌ系酸化物、Ｃｅ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することが好ましく、Ａｌ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することがより好ましい。一実施形態において、上層２２は、担体として、Ａｌ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0173】
上層２２は、Ｌａを含むことが好ましい。これにより、上層２２の耐熱性が向上する。また、上層２２中の貴金属元素のリン被毒が防止される。また、上層２２中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物がＬａを含む場合、上層２２中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物の耐熱性及び酸素貯蔵能が向上する。
【0174】
上層２２がＬａを含む場合、上層２２は、１種又は２種以上のＬａ源を含む。Ｌａ源に関する説明は、上記と同様である。
【0175】
上層２２の耐熱性及び／又は酸素貯蔵能を向上させる観点から、Ｌａ源は、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することが好ましい。一実施形態において、上層２２は、Ｌａ源として、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。Ｌａを含むＡｌ系酸化物は上層２２の耐熱性の向上に寄与し、Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物は上層２２の耐熱性及び酸素貯蔵能の向上に寄与する。
【0176】
Ｌａの作用を効果的に発揮させる観点から、上層２２中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、上層２２の質量を基準として、好ましくは５質量％以上、より好ましくは６質量％以上、より一層好ましくは７質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、より一層好ましくは１０質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0177】
上層２２中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量のうち、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量が占める割合は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、より一層好ましくは９０質量％以上である。上限は１００質量％である。
【0178】
上層２２の耐熱性を向上させる観点から、上層２２は、Ａｌを含むことが好ましい。
【0179】
上層２２がＡｌを含む場合、上層２２は、１種又は２種以上のＡｌ源を含む。Ａｌ源に関する説明は、上記と同様である。一実施形態において、上層２２は、Ａｌ源として、Ａｌ系酸化物及びアルミナバインダを含む。
【0180】
上層２２の耐熱性を向上させる観点から、上層２２中のＡｌのＡｌ２Ｏ３換算の含有率は、上層２２の質量を基準として、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、より一層好ましくは４０質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、より一層好ましくは７０質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0181】
上層２２の酸素貯蔵能を向上させる観点から、上層２２は、Ｃｅを含むことが好ましい。
【0182】
上層２２がＣｅを含む場合、上層２２は、１種又は２種以上のＣｅ源を含む。Ｃｅ源に関する説明は、上記と同様である。一実施形態において、上層２２は、Ｃｅ源として、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0183】
上層２２の耐熱性及び酸素貯蔵能を向上させる観点から、上層２２は、Ｚｒを含むことが好ましい。
【0184】
上層２２がＺｒを含む場合、上層２２は、１種又は２種以上のＺｒ源を含む。Ｚｒ源に関する説明は、上記と同様である。一実施形態において、上層２２は、Ｚｒ源として、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0185】
上層２２の耐熱性及び酸素貯蔵能を向上させる観点から、上層２２中のＺｒのＺｒＯ２換算の含有率は、上層２２の質量を基準として、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、より一層好ましくは２０質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下、より一層好ましくは８５質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0186】
上層２２は、バインダ、安定剤等の成分を含んでいてもよい。バインダ及び安定剤に関する説明は、上記と同様である。
【0187】
＜第２触媒層＞
以下、第２触媒層３０について説明する。
以下、第２触媒層３０について説明する。
【0188】
図５及び６に示すように、第２触媒層３０は、隔壁部１２のセル１３側表面のうち、下流側の領域に設けられている。「隔壁部１２のセル１３側表面」の意義は、上記と同様である。「下流側の領域」は、隔壁部１２の排ガス流入側の端部に至らないように、隔壁部１２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延在する領域を意味する。第２触媒層３０は、隔壁部１２のセル１３側表面に直接設けられていてもよいし、他の層を介して設けられていてもよいが、通常、隔壁部１２のセル１３側表面に直接設けられている。
【0189】
図６に示すように、第２触媒層３０は、隔壁部１２の排ガス流入側の端部に至らないように、隔壁部１２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延在している。
【0190】
図６に示すように、第２触媒層３０は、第１触媒層２０の下流側に設けられている。「第２触媒層３０が第１触媒層２０の下流側に設けられている」は、隔壁部１２のセル１３側表面のうち、第１触媒層２０が設けられている領域よりも排ガス流通方向Ｘの下流側の領域に、第２触媒層３０の少なくとも一部が存在することを意味する。
【0191】
図６に示すように、第２触媒層３０の排ガス流入側の端部は、第１触媒層２０の排ガス流出側の端部と境界面Ｓで接している。但し、第２触媒層３０の排ガス流入側の端部は、第１触媒層２０の排ガス流出側の端部と重なる部分（すなわち、第１触媒層２０の排ガス流出側の端部の上側に位置して第１触媒層２０の排ガス流出側の端部を覆う部分）を有していてもよい。また、第１触媒層２０の排ガス流出側の端部は、第２触媒層３０の排ガス流入側の端部と重なる部分（すなわち、第２触媒層３０の排ガス流入側の端部の上側に位置して第２触媒層３０の排ガス流入側の端部を覆う部分）を有していてもよい。これらの場合も「第２触媒層３０が第１触媒層２０の下流側に設けられている」に包含される。
【0192】
第２触媒層３０の下層３１の排ガス流入側の端部は、第１触媒層２０の下層２１の排ガス流出側の端部と重なる部分（すなわち、第１触媒層２０の下層２１の排ガス流出側の端部の上側に位置して第１触媒層２０の下層２１の排ガス流出側の端部を覆う部分）を有していてもよい。また、第１触媒層２０の下層２１の排ガス流出側の端部は、第２触媒層３０の下層３１の排ガス流入側の端部と重なる部分（すなわち、第２触媒層３０の下層３１の排ガス流入側の端部の上側に位置して第２触媒層３０の下層３１の排ガス流入側の端部を覆う部分）を有していてもよい。これらの場合も「第２触媒層３０が第１触媒層２０の下流側に設けられている」に包含される。
【0193】
第２触媒層３０の上層３２の排ガス流入側の端部は、第１触媒層２０の上層２２の排ガス流出側の端部と重なる部分（すなわち、第１触媒層２０の上層２２の排ガス流出側の端部の上側に位置して第１触媒層２０の上層２２の排ガス流出側の端部を覆う部分）を有していてもよい。また、第１触媒層２０の上層２２の排ガス流出側の端部は、第２触媒層３０の上層３２の排ガス流入側の端部と重なる部分（すなわち、第２触媒層３０の上層３２の排ガス流入側の端部の上側に位置して第２触媒層３０の上層３２の排ガス流入側の端部を覆う部分）を有していてもよい。これらの場合も「第２触媒層３０が第１触媒層２０の下流側に設けられている」に包含される。
【0194】
排ガス浄化性能とコストとをバランスよく実現する観点から、基材１０のうち第２触媒層３０が形成されている部分の単位体積あたりの第２触媒層３０の質量（焼成後の質量）は、好ましくは７０ｇ／Ｌ以上３８０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１５０ｇ／Ｌ以上３００ｇ／Ｌ以下、より一層好ましくは２００ｇ／Ｌ以上２６０ｇ／Ｌ以下である。
【0195】
基材１０のうち第２触媒層３０が形成されている部分の単位体積当たりの第２触媒層３０の質量は、式：（第２触媒層３０の質量）／（（基材１０の体積）×（第２触媒層３０の平均長さＬ３０／基材１０の長さＬ１０））から算出される。
【0196】
第１触媒層２０の平均長さＬ２０の測定方法に関する上記説明は、第２触媒層３０の平均長さＬ３０の測定方法にも適用される。適用の際、「第１触媒層２０」は「第２触媒層３０」に、「平均長さＬ２０」は「平均長さＬ３０」に読み替えられる。但し、第２触媒層３０の平均長さＬ３０の測定方法では、サンプルを基材１０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。
【0197】
第２触媒層３０の平均長さＬ３０は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、第１触媒層２０の平均長さＬ２０等を考慮して適宜調整することができる。
【0198】
第２触媒層３０は、Ｌａを含んでいてもよいし、含まなくてもよい。第２触媒層３０がＬａを含む場合、第２触媒層３０の耐熱性が向上する。また、第２触媒層３０中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物がＬａを含む場合、第２触媒層３０中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物の耐熱性及び酸素貯蔵能が向上する。
【0199】
第２触媒層３０がＬａを含む一実施形態において、下層３１及び上層３２のうち、一方はＬａを含み、他方はＬａを含まない。第２触媒層３０がＬａを含む別の実施形態において、下層３１及び上層３２の両方がＬａを含む。Ｌａの作用を効果的に発揮させる観点から、下層３１及び上層３２の両方がＬａを含むことが好ましい。
【0200】
第２触媒層３０がＬａを含む場合、第２触媒層３０は、１種又は２種以上のＬａ源を含む。Ｌａ源に関する説明は、上記と同様である。
【0201】
第２触媒層３０の耐熱性及び／又は酸素貯蔵能を向上させる観点から、Ｌａ源は、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することが好ましい。一実施形態において、第２触媒層３０は、Ｌａ源として、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。Ｌａを含むＡｌ系酸化物は第２触媒層３０の耐熱性の向上に寄与し、Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物は第２触媒層３０の耐熱性及び酸素貯蔵能の向上に寄与する。
【0202】
第２触媒層３０中のＬａによる第２触媒層３０中の貴金属元素（特にＲｈ）の排ガス浄化性能の低下を防止する観点から、第２触媒層３０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、第２触媒層３０の質量を基準として、好ましくは２．７質量％以下、より好ましくは２．５質量％以下である。下限は、０質量％であってもよいし、０質量％超であってもよい。第２触媒層３０がＬａを含む場合、Ｌａの作用を効果的に発揮させる観点から、下限は、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上、より一層好ましくは０．１質量％以上である。これらの下限はそれぞれ、上述の上限のいずれと組み合わせてもよい。
【0203】
第２触媒層３０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量のうち、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量が占める割合は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、より一層好ましくは９０質量％以上である。上限は１００質量％である。
【0204】
＜第２触媒層の下層＞
以下、第２触媒層３０の下層３１について説明する。
以下、第２触媒層３０の下層３１について説明する。
【0205】
図５及び６に示すように、下層３１は、隔壁部１２のセル１３側表面のうち、下流側の領域に設けられている。「隔壁部１２のセル１３側表面」及び「下流側の領域」の意義は上記の通りである。下層３１は、隔壁部１２のセル１３側表面に直接設けられていてもよいし、他の層を介して設けられていてもよいが、通常、隔壁部１２のセル１３側表面に直接設けられている。
【0206】
下層３１は、隔壁部１２のセル１３側表面からセル１３側に隆起している部分（以下「隆起部分」という。）で構成されていてもよいし、隔壁部１２の内部に存在する部分（以下「内在部分」という。）で構成されていてもよいし、隆起部分及び内在部分を有していてもよい。本発明には、下層３１が隆起部分で構成されている実施形態、下層３１が内在部分で構成されている実施形態、並びに、下層３１が隆起部分及び内在部分を有する実施形態のいずれも包含される。
【0207】
図５及び６に示すように、下層３１は、隆起部分を有することが好ましい。これにより、下層３１と排ガスとの接触性が向上し、排ガス浄化性能が向上する。
【0208】
図６に示すように、下層３１は、隔壁部１２の排ガス流入側の端部に至らないように、隔壁部１２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延在している。
【0209】
排ガス浄化性能とコストとをバランスよく実現する観点から、基材１０のうち下層３１が形成されている部分の単位体積当たりの下層３１の質量（焼成後の質量）は、好ましくは５０ｇ／Ｌ以上２３０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１００ｇ／Ｌ以上１８０ｇ／Ｌ以下、より一層好ましくは１３０ｇ／Ｌ以上１６０ｇ／Ｌ以下である。
【0210】
基材１０のうち下層３１が形成されている部分の単位体積当たりの下層３１の質量は、式：（下層３１の質量）／（（基材１０の体積）×（下層３１の平均長さＬ３１／基材１０の長さＬ１０））から算出される。
【0211】
第２触媒層３０の平均長さＬ３０に関する上記説明は、下層３１の平均長さＬ３１にも適用される。適用の際、「第２触媒層３０」は「下層３１」に、「平均長さＬ３０」は「平均長さＬ３１」に読み替えられる。
【0212】
下層３１は、Ｐｔを含む。Ｐｔは、Ｒｈ及びＰｄよりも低コストであるため、コスト低減の観点から使用される。
【0213】
下層３１は、上層３２により被覆されているため、下層３１と接触する排ガスは、上層３２と接触する排ガスよりも雰囲気が安定している。より具体的には、下層３１と接触する排ガスは、瞬間的に酸素の多い雰囲気や還元物質（ＣＯ/ＨＣ）が多い雰囲気にはなりにくい。Ｒｈは雰囲気変動の大きい環境での浄化性に優れており、Ｐｔは雰囲気の安定した環境での浄化性に優れている。したがって、Ｐｔは、下層３１に含まれる貴金属元素として適しており、Ｒｈは、上層３２に含まれる貴金属元素として適している。
【0214】
第２触媒層３０は、第１触媒層２０よりも下流側に設けられているため、第２触媒層３０と接触する排ガスの温度は、第１触媒層２０と接触する排ガスの温度よりも低い。一方、Ｐｔは、Ｐｄよりも耐熱性に劣っている。したがって、ＰｄよりもＰｔの方が、下層３１に含まれる貴金属元素として適している。
【0215】
第２触媒層３０中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、第２触媒層３０の質量を基準として、３質量％以下であるため、第２触媒層３０中のＬａにより第２触媒層３０中の貴金属元素は酸化されにくい。一方、Ｐｄは、酸化されると、排ガス浄化性能が向上するのに対して、Ｐｔは、酸化されると、排ガス浄化性能が低下する。したがって、ＰｄよりもＰｔの方が、下層３１に含まれる貴金属元素として適している。
【0216】
Ｐｔは、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、金属Ｐｔ、Ｐｔを含む合金、Ｐｔを含む化合物（例えば、Ｐｔの酸化物）等の、Ｐｔを含む触媒活性成分の形態で下層３１に含まれる。排ガス浄化性能を向上させる観点から、Ｐｔを含む触媒活性成分は、粒子状であることが好ましい。
【0217】
Ｐｔの排ガス浄化性能を効果的に発揮させる観点から、下層３１中のＰｔの金属換算の含有率は、下層３１の質量を基準として、好ましくは０．０５質量％以上、より好ましくは０．１質量％以上、より一層好ましくは０．３質量％以上である。上限は、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。上限は、好ましくは５質量％以下、より好ましくは３質量％以下、より一層好ましくは１質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0218】
下層３１は、Ｐｔ以外の１種又は２種以上の貴金属元素を含んでいてもよい。
【0219】
Ｐｔ以外の貴金属元素は、例えば、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ等から選択することができる。Ｐｔ以外の貴金属元素は、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、金属、貴金属元素を含む合金、貴金属元素を含む化合物（例えば、貴金属元素の酸化物）等の、Ｐｔ以外の貴金属元素を含む触媒活性成分の形態で下層３１に含まれる。排ガス浄化性能を高める観点から、Ｐｔ以外の貴金属元素を含む触媒活性成分は、粒子状であることが好ましい。
【0220】
下層３１がＰｔとＰｔ以外の貴金属元素とを含む場合、ＰｔとＰｔ以外の貴金属元素とが合金を形成し、排ガス浄化性能に関与するＰｔの活性点が減少するおそれがある。したがって、下層３１がＰｔを含む場合、下層３１中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率は小さいことが好ましい。具体的には、下層３１中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率は、下層３１の質量を基準として、好ましくは１質量％以下、より好ましくは０．３質量％以下、より一層好ましくは０．０５質量％以下である。下限は０質量％である。「下層３１中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率」は、下層３１がＰｔ以外の１種の貴金属元素を含む場合には、当該１種の貴金属元素の金属換算の含有率を意味し、下層３１がＰｔ以外の２種以上の貴金属元素を含む場合には、当該２種以上の貴金属元素の金属換算の合計含有率を意味する。
【0221】
下層３１は、１種又は２種以上の担体を含み、触媒活性成分の少なくとも一部は、１種又は２種以上の担体に担持されていることが好ましい。
【0222】
担体は、例えば、無機酸化物から選択することができる。無機酸化物に関する説明は、上記と同様である。
【0223】
下層３１の耐熱性及び／又は酸素貯蔵能を向上させる観点から、担体は、Ａｌ系酸化物、Ｃｅ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することが好ましく、Ａｌ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することがより好ましい。一実施形態において、下層３１は、担体として、Ａｌ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0224】
下層３１は、Ｌａを含んでいてもよいし、含まなくてもよい。下層３１がＬａを含む場合、下層３１の耐熱性が向上する。また、下層３１中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物がＬａを含む場合、下層３１中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物の耐熱性及び酸素貯蔵能が向上する。
【0225】
下層３１がＬａを含む場合、下層３１は、１種又は２種以上のＬａ源を含む。Ｌａ源に関する説明は、上記と同様である。
【0226】
下層３１の耐熱性及び／又は酸素貯蔵能を向上させる観点から、Ｌａ源は、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することが好ましい。一実施形態において、下層３１は、Ｌａ源として、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0227】
下層３１中のＬａによる下層３１中の貴金属元素（特にＰｔ）の排ガス浄化性能の低下を防止する観点から、下層３１中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、下層３１の質量を基準として、好ましくは２質量％以下、より好ましくは１．９質量％以下、より一層好ましくは１．８質量％以下である。下限は、０質量％であってもよいし、０質量％超であってもよい。下層３１がＬａを含む場合、Ｌａの作用を効果的に発揮させる観点から、下限は、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０３質量％以上、より一層好ましくは０．０５質量％以上である。これらの下限はそれぞれ、上述の上限のいずれと組み合わせてもよい。
【0228】
下層３１中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量のうち、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量が占める割合は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、より一層好ましくは９０質量％以上である。上限は１００質量％である。
【0229】
下層３１中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率が小さい場合、下層３１中のＰｔの金属換算の含有率が相対的に大きくなり、下層３１の排ガス浄化性能に対するＰｔの影響が大きくなる。この場合、下層３１中のＬａにより下層３１中のＰｔが酸化されて下層３１中のＰｔの排ガス浄化性能が低下することに起因する、下層３１の排ガス浄化性能の低下が顕著となる。したがって、下層３１中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率が小さい場合、下層３１中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が小さいことが好ましい。これにより、下層３１の排ガス浄化性能の低下を効果的に防止することができる。具体的には、下層３１の排ガス浄化性能の低下を効果的に防止する観点から、下層３１中のＰｔ以外の貴金属元素の金属換算の含有率が、下層３１の質量を基準として、好ましくは１質量％以下、より好ましくは０．３質量％以下、より一層好ましくは０．０５質量％以下である上記実施形態と、下層３１中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、下層３１の質量を基準として、好ましくは２質量％以下、より好ましくは１．９質量％以下、より一層好ましくは１．８質量％以下である上記実施形態とを組み合わせることが好ましい。前者及び後者の実施形態に関する説明は、上記の通りである。
【0230】
下層３１の耐熱性を向上させる観点から、下層３１は、Ａｌを含むことが好ましい。
【0231】
下層３１がＡｌを含む場合、下層３１は、１種又は２種以上のＡｌ源を含む。Ａｌ源に関する説明は、上記と同様である。一実施形態において、下層３１は、Ａｌ源として、Ａｌ系酸化物及びアルミナバインダを含む。
【0232】
下層３１の耐熱性を向上させる観点から、下層３１中のＡｌのＡｌ２Ｏ３換算の含有率は、下層３１の質量を基準として、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、より一層好ましくは４０質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、より一層好ましくは７０質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0233】
下層３１の酸素貯蔵能を向上させる観点から、下層３１は、Ｃｅを含むことが好ましい。
【0234】
下層３１がＣｅを含む場合、下層３１は、１種又は２種以上のＣｅ源を含む。Ｃｅ源に関する説明は、上記と同様である。一実施形態において、下層３１は、Ｃｅ源として、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0235】
下層３１の耐熱性及び酸素貯蔵能を向上させる観点から、下層３１は、Ｚｒを含むことが好ましい。
【0236】
下層３１がＺｒを含む場合、下層３１は、１種又は２種以上のＺｒ源を含む。Ｚｒ源に関する説明は、上記と同様である。一実施形態において、下層３１は、Ｚｒ源として、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0237】
下層３１の耐熱性及び酸素貯蔵能を向上させる観点から、下層３１中のＺｒのＺｒＯ２換算の含有率は、下層３１の質量を基準として、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、より一層好ましくは４０質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下、より一層好ましくは８５質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0238】
下層３１は、バインダ、安定剤等の成分を含んでいてもよい。バインダ及び安定剤に関する説明は、上記と同様である。
【0239】
＜第２触媒層の上層＞
以下、第２触媒層３０の上層３２について説明する。
以下、第２触媒層３０の上層３２について説明する。
【0240】
図５及び６に示すように、上層３２は、下層３１の上側に設けられている。
【0241】
「上層３２が下層３１の上側に設けられている」とは、下層３１の２つの主面のうち、隔壁部１２側の主面とは反対側の主面上に、上層３２の一部又は全部が存在することを意味する。「下層３１の主面」は、排ガス流通方向Ｘに延在する下層３１の外表面を意味する。上層３２は、下層３１の主面上に、直接設けられていてもよいし、別の層を介して設けられていてもよいが、通常、下層３１の主面上に直接設けられている。上層３２は、下層３１の主面の一部を覆うように設けられていてもよいし、下層３１の主面の全体を覆うように設けられていてもよい。「上層３２が下層３１の上側に設けられている」には、上層３２が下層３１の主面上に直接設けられている実施形態、及び、上層３２が下層３１の主面上に別の層を介して設けられている実施形態のいずれもが包含される。
【0242】
図６に示すように、上層３２は、隔壁部１２の排ガス流入側の端部に至らないように、隔壁部１２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延在している。
【0243】
排ガス浄化性能とコストとをバランスよく実現する観点から、基材１０のうち上層３２が形成されている部分の単位体積当たりの上層３２の質量（焼成後の質量）は、好ましくは２０ｇ／Ｌ以上１５０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以上１２０ｇ／Ｌ以下、より一層好ましくは７０ｇ／Ｌ以上１００ｇ／Ｌ以下である。
【0244】
基材１０のうち上層３２が形成されている部分の単位体積当たりの上層３２の質量は、式：（上層３２の質量）／（（基材１０の体積）×（上層３２の平均長さＬ３２／基材１０の長さＬ１０））から算出される。
【0245】
第２触媒層３０の平均長さＬ３０に関する上記説明は、上層３２の平均長さＬ３２にも適用される。適用の際、「第２触媒層３０」は「上層３２」に、「平均長さＬ３０」は「平均長さＬ３２」に読み替えられる。
【0246】
上層３２は、Ｒｈを含む。
【0247】
Ｒｈは、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、金属Ｒｈ、Ｒｈを含む合金、Ｒｈを含む化合物（例えば、Ｒｈの酸化物）等の、Ｒｈを含む触媒活性成分の形態で上層３２に含まれる。排ガス浄化性能を向上させる観点から、Ｒｈを含む触媒活性成分は、粒子状であることが好ましい。
【0248】
Ｒｈの排ガス浄化性能を効果的に発揮させる観点から、上層３２中のＲｈの金属換算の含有率は、上層３２の質量を基準として、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上、より一層好ましくは０．１質量％以上である。上限は、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。上限は、好ましくは１質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下、より一層好ましくは０．３質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0249】
上層３２は、Ｒｈに加えて、Ｒｈ以外の１種又は２種以上の貴金属元素を含んでいてもよい。
【0250】
Ｒｈ以外の貴金属元素は、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ等から選択することができる。Ｒｈ以外の貴金属元素は、触媒活性成分として機能し得る形態、例えば、金属、貴金属元素を含む合金、貴金属元素を含む化合物（例えば、貴金属元素の酸化物）等の、Ｒｈ以外の貴金属元素を含む触媒活性成分の形態で上層３２に含まれる。排ガス浄化性能を高める観点から、Ｒｈ以外の貴金属元素を含む触媒活性成分は、粒子状であることが好ましい。
【0251】
上層３２がＲｈとＲｈ以外の貴金属元素とを含む場合、ＲｈとＲｈ以外の貴金属元素とが合金を形成し、排ガス浄化性能に関与するＲｈの活性点が減少するおそれがある。したがって、上層３２中のＲｈ以外の貴金属元素の金属換算の含有率は小さいことが好ましい。具体的には、上層３２中のＲｈ以外の貴金属元素の金属換算の含有率は、上層３２の質量を基準として、好ましくは０．０５質量％以下、より好ましくは０．０１質量％以下である。下限は０質量％である。「上層３２中のＲｈ以外の貴金属元素の金属換算の含有率」は、上層３２がＲｈ以外の１種の貴金属元素を含む場合には、当該１種の貴金属元素の金属換算の含有率を意味し、上層３２がＲｈ以外の２種以上の貴金属元素を含む場合には、当該２種以上の貴金属元素の金属換算の合計含有率を意味する。
【0252】
上層３２は、１種又は２種以上の担体を含み、触媒活性成分の少なくとも一部は、１種又は２種以上の担体に担持されていることが好ましい。
【0253】
担体は、例えば、無機酸化物から選択することができる。無機酸化物に関する説明は、上記と同様である。
【0254】
上層３２の耐熱性及び／又は酸素貯蔵能を向上させる観点から、担体は、Ａｌ系酸化物、Ｃｅ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することが好ましく、Ａｌ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物から選択することがより好ましい。一実施形態において、上層３２は、担体として、Ａｌ系酸化物及びＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0255】
上層３２は、Ｌａを含んでいてもよいし、含まなくてもよい。上層３２がＬａを含む場合、上層３２の耐熱性が向上する。また、上層３２中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物がＬａを含む場合、上層３２中のＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物の耐熱性及び酸素貯蔵能が向上する。
【0256】
上層３２がＬａを含む場合、上層３２は、１種又は２種以上のＬａ源を含む。Ｌａ源に関する説明は、上記と同様である。
【0257】
上層３２の耐熱性及び／又は酸素貯蔵能を向上させる観点から、Ｌａ源は、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系酸化物から選択することが好ましい。一実施形態において、上層３２は、Ｌａ源として、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0258】
上層３２中のＬａによる上層３２中の貴金属元素（特にＲｈ）の排ガス浄化性能の低下を防止する観点から、上層３２中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率は、上層３２の質量を基準として、好ましくは４質量％以下、より好ましくは３．５質量％以下、より一層好ましくは３質量％以下である。下限は、０質量％であってもよいし、０質量％超であってもよい。上層３２がＬａを含む場合、Ｌａの作用を効果的に発揮させる観点から、下限は、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０３質量％以上、より一層好ましくは０．０５質量％以上である。これらの下限はそれぞれ、上述の上限のいずれと組み合わせてもよい。
【0259】
上層３２中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量のうち、Ｌａを含むＡｌ系酸化物及びＬａを含むＣｅ－Ｚｒ系酸化物に由来するＬａのＬａ２Ｏ３換算の質量が占める割合は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、より一層好ましくは９０質量％以上である。上限は１００質量％である。
【0260】
上層３２の耐熱性を向上させる観点から、上層３２は、Ａｌを含むことが好ましい。
【0261】
上層３２がＡｌを含む場合、上層３２は、１種又は２種以上のＡｌ源を含む。Ａｌ源に関する説明は、上記と同様である。一実施形態において、上層３２は、Ａｌ源として、Ａｌ系酸化物及びアルミナバインダを含む。
【0262】
上層３２の耐熱性を向上させる観点から、上層３２中のＡｌのＡｌ２Ｏ３換算の含有率は、上層３２の質量を基準として、好ましくは１５質量％以上、より好ましくは２０質量％以上、より一層好ましくは２５質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、より一層好ましくは７０質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0263】
上層３２の酸素貯蔵能を向上させる観点から、上層３２は、Ｃｅを含むことが好ましい。
【0264】
上層３２がＣｅを含む場合、上層３２は、１種又は２種以上のＣｅ源を含む。Ｃｅ源に関する説明は、上記と同様である。一実施形態において、上層３２は、Ｃｅ源として、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0265】
上層３２の耐熱性及び酸素貯蔵能を向上させる観点から、上層３２は、Ｚｒを含むことが好ましい。
【0266】
上層３２がＺｒを含む場合、上層３２は、１種又は２種以上のＺｒ源を含む。Ｚｒ源に関する説明は、上記と同様である。一実施形態において、上層３２は、Ｚｒ源として、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物を含む。
【0267】
上層３２の耐熱性及び酸素貯蔵能を向上させる観点から、上層３２中のＺｒのＺｒＯ２換算の含有率は、上層３２の質量を基準として、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、より一層好ましくは２０質量％以上である。上限は、排ガス浄化性能とコストとのバランス、他の成分の含有率等を考慮して適宜調整することができる。上限は、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下、より一層好ましくは８５質量％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0268】
上層３２は、バインダ、安定剤等の成分を含んでいてもよい。バインダ及び安定剤に関する説明は、上記と同様である。
【0269】
＜触媒の製造＞
触媒１は、基材１０上に下層２１を形成した後、下層２１上に上層２２を形成するとともに、基材１０上に下層３１を形成した後、下層３１上に上層３２を形成することにより製造することができる。基材１０上に下層２１及び上層２２を形成した後、基材１０上に下層３１及び上層３２を形成してもよいし、基材１０上に下層３１及び上層３２を形成した後、基材１０上に下層２１及び上層２２を形成してもよい。
触媒１は、基材１０上に下層２１を形成した後、下層２１上に上層２２を形成するとともに、基材１０上に下層３１を形成した後、下層３１上に上層３２を形成することにより製造することができる。基材１０上に下層２１及び上層２２を形成した後、基材１０上に下層３１及び上層３２を形成してもよいし、基材１０上に下層３１及び上層３２を形成した後、基材１０上に下層２１及び上層２２を形成してもよい。
【0270】
下層２１は、貴金属元素の供給源（例えば、Ｐｄ等の貴金属元素の塩）、場合によりＬａの供給源（例えば、Ｌａを含むＡｌ系酸化物、Ｌａを含むＣｅ系酸化物、Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物等）及び場合によりその他の成分（例えば、Ｌａの供給源以外の無機酸化物、アルミナバインダ等のバインダ、溶媒等）を混合して第１スラリーを調製し、第１スラリーを基材１０上に塗布し、乾燥し、焼成することにより形成することができる。
【0271】
上層２２は、貴金属元素の供給源（例えば、Ｒｈ等の貴金属元素の塩）、場合によりＬａの供給源（例えば、Ｌａを含むＡｌ系酸化物、Ａｌを含むＣｅ系酸化物、Ａｌを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物等）及び場合によりその他の成分（例えば、Ｌａの供給源以外の無機酸化物、アルミナバインダ等のバインダ、溶媒等）を混合して第２スラリーを調製し、第２スラリーを下層２１上に塗布し、乾燥し、焼成することにより形成することができる。
【0272】
下層３１は、貴金属元素の供給源（例えば、Ｐｔ等の貴金属元素の塩）、場合によりＬａの供給源（例えば、Ｌａを含むＡｌ系酸化物、Ｌａを含むＣｅ系酸化物、Ｌａを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物等）及び場合によりその他の成分（例えば、Ｌａの供給源以外の無機酸化物、アルミナバインダ等のバインダ、溶媒等）を混合して第３スラリーを調製し、第３スラリーを基材１０上に塗布し、乾燥し、焼成することにより形成することができる。
【0273】
上層３２は、貴金属元素の供給源（例えば、Ｒｈ等の貴金属元素の塩）、場合によりＬａの供給源（例えば、Ｌａを含むＡｌ系酸化物、Ａｌを含むＣｅ系酸化物、Ａｌを含むＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物等）及び場合によりその他の成分（例えば、Ｌａの供給源以外の無機酸化物、アルミナバインダ等のバインダ、溶媒等）を混合して第４スラリーを調製し、第４スラリーを下層３１上に塗布し、乾燥し、焼成することにより形成することができる。
【0274】
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。バインダとしては、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、セリアゾル等が挙げられる。溶媒としては、例えば、水、有機溶媒等が挙げられる。
【0275】
乾燥温度は、例えば７０℃以上１５０℃以下であり、乾燥時間は、例えば５分以上１時間以下である。焼成温度は、例えば２００℃以上７００℃以下であり、焼成時間は、例えば０．５時間以上５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。
【0276】
≪排ガス浄化システム≫
以下、図７～９に基づいて、排ガス浄化システム１００について説明する。
以下、図７～９に基づいて、排ガス浄化システム１００について説明する。
【0277】
図７に示すように、排ガス浄化システム１００は、排気管Ｐと、排気管Ｐの排気通路内の上流側に設けられた第１排ガス浄化用触媒１Ｂ（以下「触媒１Ｂ」という。）と、排気管Ｐの排気通路内の下流側に設けられた第２排ガス浄化用触媒１Ｃ（以下「触媒１Ｃ」という。）とを備える。
【0278】
排気管Ｐの一端部Ｐ１は内燃機関（例えば、ガソリンエンジン等）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Ｐの一端部Ｐ１から他端部Ｐ２に向けて排気管Ｐ内を流通する。すなわち、排気管Ｐは、排ガスが流通する排気通路を形成する。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Ｐ内を流通する排ガスは、排気管Ｐの排気通路内の上流側に設けられた触媒１Ｂで処理され、触媒１Ｂを通過した排ガスは、排気管Ｐの排気通路内の下流側に設けられた触媒１Ｃで処理される。
【0279】
以下、図８に基づいて、触媒１Ｂについて説明する。触媒１Ｂにおいて、触媒１と同一の部材は、触媒１と同一の符号で示されている。以下で別段規定される場合を除き、触媒１に関する上記説明は、触媒１Ｂにも適用される。
【0280】
図８に示すように、触媒１Ｂは、第１基材１０Ｂと、第１基材１０Ｂ上に設けられた第１触媒層２０Ｂとを備える。
【0281】
図８に示すように、第１触媒層２０Ｂは、第１基材１０Ｂ上に設けられた下層２１Ｂと、下層２１Ｂ上に設けられた上層２２Ｂとを備える。下層２１ＢはＰｄを含み、上層２２ＢはＲｈを含む。
【0282】
基材１０に関する上記説明は、第１基材１０Ｂにも適用される。適用の際、「基材１０」は、「第１基材１０Ｂ」に読み替えられる。
【0283】
第１触媒層２０に関する上記説明は、以下で別段規定される場合を除き、第１触媒層２０Ｂにも適用される。適用の際、「第１触媒層２０」は、「第１触媒層２０Ｂ」に読み替えられる。
【0284】
第１触媒層２０の下層２１及び上層２２に関する上記説明は、以下で別段規定される場合を除き、第１触媒層２０Ｂの下層２１Ｂ及び上層２２Ｂにも適用される。適用の際、「下層２１」は「下層２１Ｂ」に、「上層２２」は「上層２２Ｂ」に読み替えられる。
【0285】
図８に示すように、第１触媒層２０Ｂ、下層２１Ｂ及び上層２２Ｂは、隔壁部１２の排ガス流入側の端部から隔壁部１２の排ガス流出側の端部まで排ガス流通方向Ｘに沿って延在している。第１触媒層２０Ｂ、下層２１Ｂ及び上層２２Ｂは、隔壁部１２の排ガス流出側の端部に至らないように、隔壁部１２の排ガス流入側の端部から排ガス流通方向Ｘに沿って延在していてもよいし、隔壁部１２の排ガス流入側の端部に至らないように、隔壁部１２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延在していてもよい。
【0286】
以下、図９に基づいて、触媒１Ｃについて説明する。触媒１Ｃにおいて、触媒１と同一の部材は、触媒１と同一の符号で示されている。以下で別段規定される場合を除き、触媒１に関する上記説明は、触媒１Ｃにも適用される。
【0287】
図９に示すように、触媒１Ｃは、第２基材１０Ｃと、第２基材１０Ｃ上に設けられた第２触媒層３０Ｃとを備える。
【0288】
図９に示すように、第２触媒層３０Ｃは、第２基材１０Ｃ上に設けられた下層３１Ｃと、下層３１Ｃ上に設けられた上層３２Ｃとを備える。下層３１ＣはＰｔを含み、上層３２ＣはＲｈを含む。
【0289】
基材１０に関する上記説明は、第２基材１０Ｃにも適用される。適用の際、「基材１０」は、「第２基材１０Ｃ」に読み替えられる。
【0290】
第２触媒層３０に関する上記説明は、以下で別段規定される場合を除き、第２触媒層３０Ｃにも適用される。適用の際、「第２触媒層３０」は、「第２触媒層３０Ｃ」に読み替えられる。
【0291】
第２触媒層３０の下層３１及び上層３２に関する上記説明は、以下で別段規定される場合を除き、第２触媒層３０Ｃの下層３１Ｃ及び上層３２Ｃにも適用される。適用の際、「下層３１」は「下層３１Ｃ」に、「上層３２」は「上層３２Ｃ」に読み替えられる。
【0292】
図９に示すように、第２触媒層３０Ｃ、下層３１Ｃ及び上層３２Ｃは、隔壁部１２の排ガス流入側の端部から隔壁部１２の排ガス流出側の端部まで排ガス流通方向Ｘに沿って延在している。第２触媒層３０Ｃ、下層３１Ｃ及び上層３２Ｃは、隔壁部１２の排ガス流出側の端部に至らないように、隔壁部１２の排ガス流入側の端部から排ガス流通方向Ｘに沿って延在していてもよいし、隔壁部１２の排ガス流入側の端部に至らないように、隔壁部１２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延在していてもよい。
【0293】
触媒１に関して説明した理由と同様の理由から、第１触媒層２０Ｂでは、第１触媒層２０Ｂ中のＬａによる第１触媒層２０Ｂ中のＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止する観点から、第１触媒層２０Ｂ中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を減少させることよりも、第１触媒層２０Ｂの耐熱性を向上させる観点から、第１触媒層２０Ｂ中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を増加させることが求められ、第２触媒層３０Ｃでは、第２触媒層３０Ｃの耐熱性を向上させる観点から、第２触媒層３０Ｃ中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を増加させることよりも、第２触媒層３０Ｃ中のＬａによる第２触媒層３０Ｃ中のＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止する観点から、第２触媒層３０Ｃ中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を減少させることが求められる。したがって、排ガス浄化システム１００は、第１触媒層２０Ｂ中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第１触媒層２０Ｂの質量を基準として、５質量％以上であり、第２触媒層３０Ｃ中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第２触媒層３０Ｃの質量を基準として、３質量％以下であることを特徴とする。排ガス浄化システム１００によれば、Ｌａの作用を効果的に発揮させつつ、ＬａによるＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止することができ、これにより、排ガス浄化性能の向上を実現することができる。
【0294】
Ｌａは、耐熱性を向上させる作用に加えて、リン成分をトラップして貴金属元素のリン被毒を防止する作用を有する。また、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物がＬａを含む場合、Ｃｅ－Ｚｒ系複合酸化物中のＬａはＣｅ－Ｚｒ系複合酸化物の酸素貯蔵能を向上させる作用を有する。Ｌａのこれらの作用も、排ガス浄化システム１００の排ガス浄化性能の向上に寄与する。
【0295】
第１触媒層２０Ｂの平均長さＬ２０Ｂが大きいほど、第１触媒層２０Ｂと排ガスとの接触時間が長くなる。したがって、第１触媒層２０Ｂの平均長さＬ２０Ｂ以外の条件が同一である場合、第１触媒層２０Ｂの平均長さＬ２０Ｂが大きいほど、第１触媒層２０Ｂと排ガスとの反応性が向上し、第２触媒層３０Ｃに到達する還元性の排ガスが少なくなる。これにより、第２触媒層３０Ｃ中のＲｈの還元が起きにくい環境となるため、Ｒｈの酸化を促すＬａが少ない第２触媒層３０Ｃにおいて、Ｒｈの還元作用をより効果的に発揮させることができ、排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止することができる。
【0296】
第１基材１０Ｂの長さＬ１０Ｂと第２基材１０Ｃの長さＬ１０ｃとの合計長さに対する第１触媒層２０Ｂの平均長さＬ２０Ｂの百分率（Ｌ２０Ｂ／（Ｌ１０Ｂ＋Ｌ１０ｃ）×１００）は、好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上、より一層好ましくは５０％以上である。上限は、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。上限は、好ましくは９０％以下、より好ましくは８０％以下、より一層好ましくは７０％以下である。これらの上限はそれぞれ、上述の下限のいずれと組み合わせてもよい。
【0297】
触媒１では、１つの基材上に第１触媒層２０及び第２触媒層３０が設けられているため、第１触媒層２０の平均長さＬ２０には制限があり、第１触媒層２０の平均長さＬ２０を大きくすることが困難となる場合がある。これに対して、排ガス浄化システム１００では、２つの基材上にそれぞれ第１触媒層２０Ｂ及び第２触媒層３０Ｃが設けられているため、このような制限がなく、有利である。
【実施例】
【0298】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明について説明する。
【0299】
以下の実施例及び比較例において、ＯＳＣ材料においてＬａの全部が固溶体相を形成していることは、Ｌａ２Ｏ３に由来するピークがＯＳＣ材料のＸＲＤ回折パターンに出現しないこと、並びに、ＯＳＣ材料のＸＲＤ回折パターンと、ＩＣＳＤに収録されている、ＯＳＣ材料の結晶構造（蛍石型のＣｅＯ２－ＺｒＯ２）の基準データとの照合を行い、ＯＳＣ材料のＸＲＤ回折パターンにおいて、基準データの最大ピーク位置に対して低角度側にピークシフトがあることに基づいて、確認した。また、ＯＳＣ材料のＥＤＸ元素分析を行い、ＯＳＣ材料において固溶体相を形成しているＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を算出した。
【0300】
以下の実施例及び比較例において、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナにおいてＬａの全部が固溶体相を形成していることは、Ｌａ２Ｏ３に由来するピークがＬａ２Ｏ３修飾アルミナのＸＲＤ回折パターンに出現しないこと、並びに、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナのＸＲＤ回折パターンと、ＩＣＳＤに収録されている、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナの結晶構造（θアルミナ）の基準データとの照合を行い、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナのＸＲＤ回折パターンにおいて、基準データの最大ピーク位置に対して低角度側にピークシフトがあることに基づいて、確認した。また、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナのＥＤＸ元素分析を行い、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナにおいて固溶体相を形成しているＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率を算出した。
【0301】
〔実施例１〕
（１）第１排ガス浄化用触媒の製造
以下のようにして、フロースルー型基材に形成された下層と、下層上に形成された上層とを備える第１排ガス浄化用触媒を製造した。
（１）第１排ガス浄化用触媒の製造
以下のようにして、フロースルー型基材に形成された下層と、下層上に形成された上層とを備える第１排ガス浄化用触媒を製造した。
【0302】
（１－１）下層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：４０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：５１．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：９．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：４０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：５１．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：９．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0303】
調合容器に、硝酸パラジウム水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：８．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、下層形成用スラリーを調製した。下層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の下層の質量を基準（１００質量％）として、Ｐｄが金属換算で５．０質量％、ＯＳＣ材料が４０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが５０．０質量％、アルミナゾルの固形分が５．０質量％となるように調整した。
【0304】
（１－２）下層の形成
フロースルー型基材として、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、軸方向の長さが１００ｍｍであり、体積が１．０Ｌであるフロースルー型基材を用意した。
フロースルー型基材として、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、軸方向の長さが１００ｍｍであり、体積が１．０Ｌであるフロースルー型基材を用意した。
【0305】
下層形成用スラリーにフロースルー型基材を浸漬し、下層形成用スラリーが塗布されたフロースルー型基材を１５０℃で０．５時間乾燥させた後、５００℃で１時間焼成して、下層を形成した。フロースルー型基材のうち下層が形成されている部分の単位体積当たりの下層の質量は、１００ｇ／Ｌであった。下層の長さは１００ｍｍであった。
【0306】
（１－３）上層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８１．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：９．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８１．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：９．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0307】
調合容器に、硝酸ロジウム水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：８．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、上層形成用スラリーを調製した。上層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の上層の質量を基準（１００質量％）として、Ｒｈが金属換算で１．０質量％、ＯＳＣ材料が４０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが５０．０質量％、アルミナゾルの固形分が９．０質量％となるように調整した。
【0308】
（１－４）上層の形成
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、上層形成用スラリーが塗布されたフロースルー型基材を１５０℃で０．５時間乾燥させた後、５００℃で１時間焼成して、下層上に上層を形成した。フロースルー型基材のうち上層が形成されている部分の単位体積当たりの上層の質量は、８０ｇ／Ｌであった。上層の長さは１００ｍｍであった。
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、上層形成用スラリーが塗布されたフロースルー型基材を１５０℃で０．５時間乾燥させた後、５００℃で１時間焼成して、下層上に上層を形成した。フロースルー型基材のうち上層が形成されている部分の単位体積当たりの上層の質量は、８０ｇ／Ｌであった。上層の長さは１００ｍｍであった。
【0309】
以上のようにして、フロースルー型基材に形成された下層と、下層上に形成された上層とを備える第１排ガス浄化用触媒を製造した。
【0310】
（２）第２排ガス浄化用触媒の製造
以下のようにして、フロースルー型基材に形成された下層と、下層上に形成された上層とを備える第２排ガス浄化用触媒を製造した。
以下のようにして、フロースルー型基材に形成された下層と、下層上に形成された上層とを備える第２排ガス浄化用触媒を製造した。
【0311】
（２－１）下層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：４０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：５８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：４０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：５８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0312】
調合容器に、硝酸白金水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、下層形成用スラリーを調製した。下層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の下層の質量を基準（１００質量％）として、Ｐｔが金属換算で１．０質量％、ＯＳＣ材料が６０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが３０．０質量％、アルミナゾルの固形分が９．０質量％となるように調整した。
【0313】
（２－２）下層の形成
フロースルー型基材として、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、軸方向の長さが１００ｍｍであり、体積が１．０Ｌであるフロースルー型基材を用意した。
フロースルー型基材として、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、軸方向の長さが１００ｍｍであり、体積が１．０Ｌであるフロースルー型基材を用意した。
【0314】
下層形成用スラリーにフロースルー型基材を浸漬し、下層形成用スラリーが塗布されたフロースルー型基材を１５０℃で０．５時間乾燥させた後、５００℃で１時間焼成して、下層を形成した。フロースルー型基材のうち下層が形成されている部分の単位体積当たりの下層の質量は、１４０ｇ／Ｌであった。下層の長さは１００ｍｍであった。
【0315】
（２－３）上層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８６．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：４．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８６．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：４．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0316】
調合容器に、硝酸ロジウム水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、上層形成用スラリーを調製した。上層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の上層の質量を基準（１００質量％）として、Ｒｈが金属換算で０．２質量％、ＯＳＣ材料が６０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが３０．０質量％、アルミナゾルの固形分が９．８質量％となるように調整した。
【0317】
（２－４）上層の形成
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、上層形成用スラリーが塗布されたフロースルー型基材を１５０℃で０．５時間乾燥させた後、５００℃で１時間焼成して、下層上に上層を形成した。フロースルー型基材のうち上層が形成されている部分の単位体積当たりの上層の質量は、８０ｇ／Ｌであった。上層の長さは１００ｍｍであった。
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、上層形成用スラリーが塗布されたフロースルー型基材を１５０℃で０．５時間乾燥させた後、５００℃で１時間焼成して、下層上に上層を形成した。フロースルー型基材のうち上層が形成されている部分の単位体積当たりの上層の質量は、８０ｇ／Ｌであった。上層の長さは１００ｍｍであった。
【0318】
以上のようにして、フロースルー型基材に形成された下層と、下層上に形成された上層とを備える第２排ガス浄化用触媒を製造した。
【0319】
（３）排ガス浄化性能の評価
製造した第１及び第２排ガス浄化用触媒をそれぞれエンジンの排気通路の上流側及び下流側に設置し、１０～２０万キロ走行を想定した劣化処理として、以下の耐久条件にて耐久処理を実施した。
＜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
・処理温度：９００℃
・処理時間：１００時間
製造した第１及び第２排ガス浄化用触媒をそれぞれエンジンの排気通路の上流側及び下流側に設置し、１０～２０万キロ走行を想定した劣化処理として、以下の耐久条件にて耐久処理を実施した。
＜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
・処理温度：９００℃
・処理時間：１００時間
【0320】
耐久処理後の第１及び第２排ガス浄化用触媒をそれぞれ車両（１．５Ｌ直噴ターボエンジン搭載乗用車）の排気通路の上流側及び下流側に設置し、該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５８９秒までの低温運転時、運転開始５８９秒から１０２２秒までの中速運転時、運転開始１０２２秒から１４７７秒までの高速運転時、運転開始１４７７秒から１８００秒までの超高速運転時において、第１及び第２排ガス浄化用触媒を通過した排ガス中の非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を測定し、単位走行距離当たりのＮＭＨＣ及びＮＯｘの合計排出量を求めた。なお、ガソリンとして、認証試験用燃料を使用し、排ガス測定装置として、堀場製作所社製の排ガス測定装置を使用した。
【0321】
〔実施例２〕
第１排ガス浄化用触媒の製造において、下層用形成スラリー中のＬａ２Ｏ３修飾アルミナのＬａ２Ｏ３修飾量を２．０質量％に変更した点を除き、実施例１と同様にして、第１及び第２排ガス浄化用触媒を製造し、排ガス浄化性能を評価した。
第１排ガス浄化用触媒の製造において、下層用形成スラリー中のＬａ２Ｏ３修飾アルミナのＬａ２Ｏ３修飾量を２．０質量％に変更した点を除き、実施例１と同様にして、第１及び第２排ガス浄化用触媒を製造し、排ガス浄化性能を評価した。
【0322】
〔実施例３〕
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0323】
調合容器に、硝酸ロジウム水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、上層形成用スラリーを調製した。上層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の上層の質量を基準（１００質量％）として、Ｒｈが金属換算で１．０質量％、ＯＳＣ材料が４０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが５０．０質量％、アルミナゾルの固形分が９．０質量％となるように調整した。
【0324】
第１排ガス浄化用触媒の製造において、上記で調製した上層用形成スラリーを使用した点を除き、実施例１と同様にして、第１及び第２排ガス浄化用触媒を製造し、排ガス浄化性能を評価した。
【0325】
〔比較例１〕
（Ａ）下層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：４０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：５１．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：９．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
（Ａ）下層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：４０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：５１．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：９．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0326】
調合容器に、硝酸白金水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：８．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、下層形成用スラリーを調製した。下層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の下層の質量を基準（１００質量％）として、Ｐｔが金属換算で１．０質量％、ＯＳＣ材料が６０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが３０．０質量％、アルミナゾルの固形分が９．０質量％となるように調整した。
【0327】
（Ｂ）上層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８６．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：４．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８６．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：４．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0328】
調合容器に、硝酸ロジウム水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：８．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、上層形成用スラリーを調製した。上層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の上層の質量を基準（１００質量％）として、Ｒｈが金属換算で０．２質量％、ＯＳＣ材料が６０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが３０．０質量％、アルミナゾルの固形分が９．８質量％となるように調整した。
【0329】
第２排ガス浄化用触媒の製造において、上記（Ａ）で調製された下層形成用スラリー及び上記（Ｂ）で調製された上層形成用スラリーを使用した点を除き、実施例１と同様にして、第１及び第２排ガス浄化用触媒を製造し、排ガス浄化性能を評価した。
【0330】
〔比較例２〕
（Ｃ）下層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：４０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：５８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
（Ｃ）下層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：４０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：５８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0331】
調合容器に、硝酸パラジウム水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、下層形成用スラリーを調製した。下層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の下層の質量を基準（１００質量％）として、Ｐｄが金属換算で５．０質量％、ＯＳＣ材料が４０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが５０．０質量％、アルミナゾルの固形分が５．０質量％となるように調整した。
【0332】
（Ｄ）上層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0333】
調合容器に、硝酸ロジウム水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、上層形成用スラリーを調製した。上層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の上層の質量を基準（１００質量％）として、Ｒｈが金属換算で１．０質量％、ＯＳＣ材料が４０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが５０．０質量％、アルミナゾルの固形分が９．０質量％となるように調整した。
【0334】
（Ｅ）下層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：４０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：５８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：４０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：５８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0335】
調合容器に、硝酸白金水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、下層形成用スラリーを調製した。下層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の下層の質量を基準（１００質量％）として、Ｐｔが金属換算で１．０質量％、ＯＳＣ材料が６０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが３０．０質量％、アルミナゾルの固形分が９．０質量％となるように調整した。
【0336】
（Ｆ）上層形成用スラリーの調製
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
下記組成のＯＳＣ材料を用意した。
ＣｅのＣｅＯ２換算の含有率：１０．０質量％
ＺｒのＺｒＯ２換算の含有率：８８．０質量％
ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している）
【0337】
調合容器に、硝酸ロジウム水溶液、ＯＳＣ材料、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナ（ＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率：２．０質量％（Ｌａの全部が固溶体相を形成している））、アルミナゾル及び水を加え、混合及び撹拌し、上層形成用スラリーを調製した。上層形成用スラリー中の各成分量は、焼成後の上層の質量を基準（１００質量％）として、Ｒｈが金属換算で０．２質量％、ＯＳＣ材料が６０．０質量％、Ｌａ２Ｏ３修飾アルミナが３０．０質量％、アルミナゾルの固形分が９．８質量％となるように調整した。
【0338】
第１排ガス浄化用触媒の製造において、上記（Ｃ）で調製された下層形成用スラリー及び上記（Ｄ）で調製された上層形成用スラリーを使用した点、並びに、第２排ガス浄化用触媒の製造において、上記（Ｅ）で調製された下層形成用スラリー及び上記（Ｆ）で調製された上層形成用スラリーを使用した点を除き、実施例１と同様にして、第１及び第２排ガス浄化用触媒を製造し、排ガス浄化性能を評価した。
【0339】
〔比較例３〕
第１排ガス浄化用触媒の製造において、比較例２の（Ｃ）で調製された下層形成用スラリー及び比較例２の（Ｄ）で調製された上層形成用スラリーを使用した点、並びに、第２排ガス浄化用触媒の製造において、比較例１の（Ａ）で調製された下層形成用スラリー及び比較例１の（Ｂ）で調製された上層形成用スラリーを使用した点を除き、実施例１と同様にして、第１及び第２排ガス浄化用触媒を製造し、排ガス浄化性能を評価した。
第１排ガス浄化用触媒の製造において、比較例２の（Ｃ）で調製された下層形成用スラリー及び比較例２の（Ｄ）で調製された上層形成用スラリーを使用した点、並びに、第２排ガス浄化用触媒の製造において、比較例１の（Ａ）で調製された下層形成用スラリー及び比較例１の（Ｂ）で調製された上層形成用スラリーを使用した点を除き、実施例１と同様にして、第１及び第２排ガス浄化用触媒を製造し、排ガス浄化性能を評価した。
【0340】
結果を表１及び２に示す。なお、表２において、ＮＭＨＣ及びＮＯｘの合計排出量は、比較例３の値を１としたときの相対値として表されている。
【0341】
【表1】
【0342】
【表2】
【0343】
実施例１～３及び比較例１～３の第１排ガス浄化用触媒は、第１基材と、第１基材に設けられた第１触媒層（下層及び上層）とを備え、第１触媒層は、Ｒｈを含む。実施例１～３及び比較例１～３の第２排ガス浄化用触媒は、第２基材と、第２基材に設けられた第２触媒層（下層及び上層）とを備え、第２触媒層は、Ｒｈを含む。
【0344】
実施例１～３の第１及び第２排ガス浄化用触媒は、以下の条件を満たす。
・第１触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第１触媒層の質量を基準として、５質量％以上である。
・第２触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第２触媒層の質量を基準として、３質量％以下である。
・第１触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第１触媒層の質量を基準として、５質量％以上である。
・第２触媒層中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第２触媒層の質量を基準として、３質量％以下である。
【0345】
比較例１～３の第１及び第２排ガス浄化用触媒は、上記条件のうち１つ以上を満たさない。
【0346】
表２に示すように、上記条件を満たす第１排ガス浄化用触媒を排気通路の上流側に設置し、上記条件を満たす第２排ガス浄化用触媒を排気通路の下流側に設置する場合（実施例１～３）、上記条件のうち１つ以上を満たさない第１排ガス浄化用触媒を排気通路の上流側に設置し、上記条件のうち１つ以上を満たさない第２排ガス浄化用触媒を排気通路の下流側に設置する場合（比較例１～３）よりも、排ガス浄化性能が高かった。
【符号の説明】
【0347】
Ｐ・・・内燃機関の排気管
１，１Ｂ，１Ｃ・・・排ガス浄化用触媒
１０，１０Ｂ，１０Ｃ・・・基材
１１・・・筒状部
１２・・・隔壁部
１３・・・セル
２０，２０Ｂ・・・第１触媒層
２１，２１Ｂ・・・第１触媒層の下層
２２，２２Ｂ・・・第１触媒層の上層
３０，３０Ｃ・・・第２触媒層
３１，３１Ｃ・・・第２触媒層の下層
３２，３２Ｃ・・・第２触媒層の上層
１００・・・排ガス浄化システム
１，１Ｂ，１Ｃ・・・排ガス浄化用触媒
１０，１０Ｂ，１０Ｃ・・・基材
１１・・・筒状部
１２・・・隔壁部
１３・・・セル
２０，２０Ｂ・・・第１触媒層
２１，２１Ｂ・・・第１触媒層の下層
２２，２２Ｂ・・・第１触媒層の上層
３０，３０Ｃ・・・第２触媒層
３１，３１Ｃ・・・第２触媒層の下層
３２，３２Ｃ・・・第２触媒層の上層
１００・・・排ガス浄化システム
【要約】
本発明は、Ｒｈ及びＬａを併用した排ガス浄化用触媒であって、Ｌａの作用を効果的に発揮させつつ、ＬａによるＲｈの排ガス浄化性能（特に、ＮＯｘ浄化性能）の低下を防止することができる排ガス浄化用触媒を提供することを目的し、この目的を達成するために、基材（１０）と、基材（１０）の上流側に設けられた第１触媒層（２０）と、基材（１０）の下流側に設けられた第２触媒層（３０）とを備える、排ガス浄化用触媒（１）であって、第１触媒層（２０）が、Ｐｄを含む下層（２１）と、Ｒｈを含む上層（２２）とを備え、第２触媒層（３０）が、Ｐｔを含む下層（３１）と、Ｒｈを含む上層（３２）とを備え、第１触媒層（２０）中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第１触媒層（２０）の質量を基準として、５質量％以上であり、第２触媒層（３０）中のＬａのＬａ２Ｏ３換算の含有率が、第２触媒層（３０）の質量を基準として、３質量％以下である、排ガス浄化用触媒（１）を提供する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
