特表 2022-522505 リーンＮＯｘトラップ触媒

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-19

(54)【発明の名称】リーンＮＯｘトラップ触媒

(51)【国際特許分類】

   B01J 29/76 20060101AFI20220412BHJP

   B01J 35/04 20060101ALI20220412BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20220412BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20220412BHJP

【ＦＩ】

B01J29/76 A

B01J35/04 301E

B01D53/94 222

B01D53/94 ZAB

B01D53/94 245

B01D53/94 280

F01N3/28 301C

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021551899

(86)(22)【出願日】2020-03-06

(85)【翻訳文提出日】2021-09-01

(86)【国際出願番号】 GB2020050533

(87)【国際公開番号】W WO2020178596

(87)【国際公開日】2020-09-10

(31)【優先権主張番号】1903006.3

(32)【優先日】2019-03-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】590004718

【氏名又は名称】ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＪＯＨＮＳＯＮ ＭＡＴＴＨＥＹ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100132263

【弁理士】

【氏名又は名称】江間 晴彦

(72)【発明者】

【氏名】グレゴリ、グレゴリー

(72)【発明者】

【氏名】フィリップス、ポール

(72)【発明者】

【氏名】プリッツヴァルト－ステッグマン、ジュリアン

(72)【発明者】

【氏名】レイド、スチュアート

(72)【発明者】

【氏名】ストレーロフ、 ヴォルフガング

【テーマコード（参考）】

3G091

4D148

4G169

【Ｆターム（参考）】

3G091AA02

3G091AB05

3G091BA14

3G091GA06

3G091GA18

3G091GB05W

3G091GB06W

3G091GB07W

3G091GB09W

3G091GB10W

3G091HA05

4D148AA06

4D148AA08

4D148AA13

4D148AA18

4D148AB01

4D148AB02

4D148AB09

4D148AC03

4D148AC04

4D148BA01X

4D148BA03X

4D148BA06X

4D148BA07Y

4D148BA08Y

4D148BA11X

4D148BA15X

4D148BA18X

4D148BA19X

4D148BA21Y

4D148BA24Y

4D148BA25Y

4D148BA26Y

4D148BA27Y

4D148BA28Y

4D148BA30X

4D148BA31X

4D148BA32Y

4D148BA33Y

4D148BA34Y

4D148BA35Y

4D148BA36Y

4D148BA37Y

4D148BA38Y

4D148BA41X

4D148BA42X

4D148BB02

4D148BB14

4D148BB16

4D148BB17

4D148CC32

4D148CC47

4D148CD01

4D148CD05

4D148EA04

4G169AA03

4G169BA01A

4G169BA01B

4G169BA02A

4G169BA02B

4G169BA03B

4G169BA04A

4G169BA05A

4G169BA06A

4G169BA06B

4G169BA07A

4G169BA07B

4G169BB02A

4G169BB04A

4G169BB06A

4G169BC08A

4G169BC13A

4G169BC13B

4G169BC32A

4G169BC33A

4G169BC42A

4G169BC43A

4G169BC43B

4G169BC44A

4G169BC44B

4G169BC56A

4G169BC59A

4G169BC60A

4G169BC69A

4G169BC72A

4G169BC72B

4G169BC75A

4G169BC75B

4G169CA03

4G169CA09

4G169CA13

4G169CA18

4G169DA06

4G169EA18

4G169EA27

4G169EC28

4G169EE09

4G169FC08

4G169ZA01A

4G169ZA19B

(57)【要約】

【解決手段】 リーンＮＯ_ｘトラップ触媒及び内燃機関のための排出物処理システムにおけるその使用を開示する。リーンＮＯ_ｘトラップ触媒は、リーンな排気ガス条件下で窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を貯蔵し、リッチな排気ガス条件の際に貯蔵したＮＯ_ｘを放出及び／又は還元する第１層と、第２層とを含み、当該第２層は、一酸化炭素（ＣＯ）及び／又は炭化水素（ＨＣ）を酸化する第１ゾーンと、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化する第２ゾーンと、入口端部及び出口端部を有する基材と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リーンＮＯ_ｘトラップ触媒であって、
リーンな排気ガス条件下で窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を貯蔵し、リッチな排気ガス条件の際に貯蔵したＮＯ_ｘを放出及び／又は還元する第１層であって、１つ以上の白金族金属、ＮＯ_ｘ貯蔵材、及び第１の無機酸化物を含む、第１層と、
前記第１層上に配置された第２層であって、一酸化炭素（ＣＯ）及び／又は炭化水素（ＨＣ）を酸化する第１ゾーンと、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化する第２ゾーンと、を含む、第２層と、
入口端部と出口端部とを有する基材であって、前記第１層が前記基材と直接接触している、基材と、を含み、
前記第１ゾーンが、１つ以上の貴金属、第２の無機酸化物、及びゼオライトを含み、
前記第２ゾーンが、ゼオライトを実質的に含まず、担体材料及び白金、パラジウム、又は白金とパラジウムとの混合物若しくは合金を含み、
前記ＮＯ_ｘ貯蔵材が、ランタン、ネオジム、又はそれらの金属酸化物から選択される少なくとも１つのドーパントでドープされたセリアを含む、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項2】

前記ＮＯ_ｘ貯蔵材が、ネオジム又はその金属酸化物でドープされたセリアを含む、請求項１に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項3】

前記１つ以上の白金族金属が、白金とパラジウムとの混合物又は合金である、請求項１又は２に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項4】

前記第１の無機酸化物が、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、ニオビア、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タングステン、及びそれらの混合酸化物又は複合酸化物からなる群から選択される耐熱性金属酸化物である、請求項１～３のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項5】

前記第１層中の前記１つ以上の白金族金属が、約１０～約１１０ｇ／ｆｔ^３の担持量で存在する、請求項１～４のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項6】

前記第１層中の前記１つ以上の白金族金属が、約３５～約９０ｇ／ｆｔ^３、好ましくは約４０～約７５ｇ／ｆｔ^３、より好ましくは約５０～約７０ｇ／ｆｔ^３の担持量で存在する、請求項１～５のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項7】

前記第２の無機酸化物が、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、及びそれらの２つ以上の混合酸化物又は複合酸化物からなる群から選択される耐熱性金属酸化物を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項8】

前記第１ゾーンが、アルカリ土類金属、好ましくはバリウムを更に含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項9】

前記ゼオライトが、小細孔ゼオライト、中細孔ゼオライト、及び大細孔ゼオライトから選択される、請求項１～８のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項10】

前記ゼオライトが、ＢＥＡの骨格型を有する大細孔ゼオライトである、請求項９に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項11】

前記第１ゾーン中の前記１つ以上の貴金属のｇ／ｆｔ^３での担持量の、前記第１層中の前記１つ以上の白金族金属のｇ／ｆｔ^３での担持量に対する比が、約１：１５～約４：１である、請求項１～１０のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項12】

前記第１ゾーン中の前記１つ以上の貴金属のｇ／ｆｔ^３での担持量の、前記第１層中の前記１つ以上の白金族金属のｇ／ｆｔ^３での担持量に対する比が、約１．５：１～約１：０．８、好ましくは約１．３３：１～約１：１である、請求項１～１１のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項13】

前記第２ゾーンが白金を含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項14】

前記担体材料が、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、及びそれらの２つ以上の混合酸化物又は複合酸化物からなる群から選択される耐熱性金属酸化物を含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項15】

入口端部と出口端部とを有する前記基材上に前記第１層が堆積され、前記第１ゾーンが前記第１層上に堆積され、前記第２ゾーンが前記第１層上に堆積された、請求項１～１４のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項16】

前記第２ゾーンが、前記排気ガスが前記第１ゾーン及び／又は前記第１層と接触した後に、前記基材の前記出口端部で前記排気ガスと接触するように配置された、請求項１～１５のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項17】

前記基材が、フロースルーモノリス又はフィルタモノリスである、請求項１～１６のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項18】

前記第１層及び／又は前記第２層を押し出してフロースルー又はフィルタ基材を形成した、請求項１～１７のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒。

【請求項19】

請求項１～１９のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒と内燃機関とを含む、燃焼排気ガス流を処理するための排出物処理システム。

【請求項20】

前記内燃機関がディーゼルエンジンである、請求項１９に記載の排出物処理システム。

【請求項21】

選択的接触還元触媒システム、微粒子フィルタ、選択的接触還元フィルタシステム、受動的ＮＯ_ｘ吸蔵材、三元触媒システム、又はそれらの組合せを更に含む、請求項１９又は２０に記載の排出物処理システム。

【請求項22】

前記排気ガスを請求項１～１８のいずれか一項に記載のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒、又は請求項１９～２１のいずれか一項に記載の排出物処理システムと接触させることを含む、内燃機関からの排気ガスを処理する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒、内燃機関からの排気ガスを処理する方法、及びリーンＮＯ_ｘトラップ触媒を含む内燃機関用の排出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関は、政府の法規制対象である窒素酸化物（「ＮＯ_ｘ」）、一酸化炭素、及び未燃焼炭化水素を含む様々な汚染物質を含有する排気ガスを生成する。ますます厳格になる国家及び地域の法規制によって、そのようなディーゼル又はガソリンエンジンから排出できる汚染物質の量は減少してきている。排出制御システムは、大気に排出されるこれらの汚染物質の量を低減するために広く利用されており、典型的には、それらがその動作温度（典型的には、２００℃以上）に達すると非常に高い効率を発揮する。

【0003】

排気ガスを浄化するために利用される１つの排気ガス処理の構成要素は、当該分野でＮＯ_ｘ吸蔵触媒（ＮＡＣ）とも呼ばれるリーンＮＯ_ｘトラップ触媒（ＬＮＴ）である。ＮＯ_ｘ吸蔵触媒は、ＮＯ_ｘをリーンな排気条件下で吸蔵し、吸蔵したＮＯ_ｘをリッチな条件下で放出して、放出されたＮＯ_ｘを還元してＮ_２を形成するデバイスである。ＮＯ_ｘ吸蔵触媒は、典型的には、ＮＯ_ｘを貯蔵するためのＮＯ_ｘ吸蔵剤と酸化／還元触媒と、を含む。

【0004】

ＮＯ_ｘ吸蔵剤成分は、典型的には、アルカリ土類金属、アルカリ金属、希土類金属、又はそれらの組合せである。これらの金属は、典型的には、酸化物の形態で見られる。酸化／還元触媒は、典型的には、１つ以上の貴金属、好ましくは白金、パラジウム、及び／又はロジウムである。典型的には、白金は酸化機能を発揮するために含まれ、ロジウムは還元機能を発揮するために含まれる。典型的には、酸化／還元触媒及びＮＯ_ｘ吸蔵剤は、排気システムに使用するために無機酸化物などの担体材料上に担持される。

【0005】

ＮＯ_ｘ吸蔵触媒は以下の３つの機能を発揮する。先ず、酸化触媒の存在下で、一酸化窒素を酸素と反応させてＮＯ_２を生成する。次に、ＮＯ_２を、ＮＯ_ｘ吸蔵剤によって無機硝酸塩の形態で吸蔵する（例えば、ＢａＯ又はＢａＣＯ_３が、ＮＯ_ｘ吸蔵剤上でＢａ（ＮＯ_３）_２に変換される）。最後に、エンジンがリッチな条件下で運転されると、吸蔵した無機硝酸塩が分解してＮＯ又はＮＯ_２を形成し、それらは次いで還元触媒の存在下で一酸化炭素、水素、及び／又は炭化水素と反応して（又はＮＨ_ｘ又はＮＣＯ中間体を経由して）還元され、Ｎ_２を形成する。典型的には、窒素酸化物は、排気流中で、熱、一酸化炭素、水素及び炭化水素の存在下で、窒素、二酸化炭素、及び水に変換される。

【0006】

国際公開第２００４／０７６８２９号に、ＳＣＲ触媒の上流に配置されたＮＯ_ｘ貯蔵触媒を含む排気ガス浄化システムが開示されている。ＮＯ_ｘ貯蔵触媒は、少なくとも１つの白金族金属（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、又はＩｒ）でコーティング又は活性化された少なくとも１つのアルカリ、アルカリ土類、又は希土類金属を含む。特に好ましいＮＯ_ｘ貯蔵触媒は、白金でコーティングされた酸化セリウム及び酸化アルミニウムをベースとした担体上の酸化触媒としての白金を更に含むことが教示されている。欧州特許第１０２７９１９号には、アルミナ、ゼオライト、ジルコニア、チタニア、及び／又はランタニアなどの多孔質担体材料と、少なくとも０．１重量％の貴金属（Ｐｔ、Ｐｄ、及び／又はＲｈ）とを含む、ＮＯ_ｘ吸蔵材が開示されている。アルミナ上に担持された白金が例示されている。

【0007】

米国特許出願公開第２０１５／０３３６０８５号には、担体上の少なくとも２つの触媒活性を有するコーティングで構成された窒素酸化物貯蔵触媒が記載されている。下層のコーティングは、酸化セリウムと白金及び／又はパラジウムとを含有する。下層のコーティングの上に配置された上層のコーティングは、アルカリ土類金属化合物、混合酸化物、及び白金とパラジウムとを含有する。窒素酸化物貯蔵触媒は、２００～５００℃の温度で、リーンバーンエンジン、例えば、ディーゼルエンジンからの排気ガス中のＮＯ_ｘの変換に特に適していると言われている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

リーンＮＯ_ｘトラップ触媒の主要な機能は、ＮＯ_ｘの排出を制御することであるが、貴金属又は白金族金属の存在は、炭化水素及び一酸化炭素などの他の排気ガス成分を酸化するという更なる機能も有し得ることを意味している。この種の多機能触媒が、別々の排気ガス触媒の数を減らすことが有益なシステムには望ましい。更に、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒に使用される貴金属又は白金族金属は高価であり、したがって、これらの材料を排気ガスの排出物の処理において可能な限り効果的に利用することが望ましい。あるいは、これらの高価な材料の量を減らすこと（「節約」として知られる）は、これらの触媒に関連するコストを低減する手段として望ましい。

【0009】

あらゆる自動車のシステム及びプロセスと同様に、排気ガス処理システムの更なる改善の実現が望まれている。本発明者らは、ＣＯ酸化活性が改善された新規なＮＯ_ｘ吸蔵触媒組成物を発見した。驚くべきことに、必要とされる貴金属又は白金族金属の量を増加させることなくこれらの改善された触媒特性を実現できることを見出した。

【0010】

本発明の第１の態様では、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒を提供し、それは、
リーンな排気ガス条件下で窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を貯蔵し、リッチな排気ガス条件の際に貯蔵したＮＯ_ｘを放出及び／又は還元する第１層であって、１つ以上の白金族金属、ＮＯ_ｘ貯蔵材、及び第１の無機酸化物を含む、第１層と、
第１層上に配置された第２層であって、一酸化炭素（ＣＯ）及び／又は炭化水素（ＨＣ）を酸化する第１ゾーンと、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化する第２ゾーンと、を含む、第２層と、
入口端部と出口端部とを有する基材であって、第１層が当該基材と直接接触している、基材と、を含み、
第１ゾーンは、１つ以上の貴金属、第２の無機酸化物、及びゼオライトを含み、
第２ゾーンは、ゼオライトを実質的に含まず、担体材料及び白金、パラジウム、又は白金とパラジウムとの混合物若しくは合金を含み、
ＮＯ_ｘ貯蔵材は、ランタン、ネオジム、又はそれらの金属酸化物から選択される少なくとも１つのドーパントでドープされたセリアを含む。

【0011】

本発明の第２の態様では、上で定義されたリーンＮＯ_ｘトラップ触媒と内燃機関とを含む、燃焼排気ガス流を処理するための排出物処理システムを提供する。

【0012】

本発明の第３の態様では、排気ガスを上で定義されたリーンＮＯ_ｘトラップ触媒と接触させることを含む内燃機関からの排気ガスを処理する方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、 第１層（３）を有するリーンＮＯｘトラップ触媒を示す。第１層はＮＯ_ｘ貯蔵層として機能する。第１層（３）は、入口端部と出口端部とを有する基材（４）上に配置される。触媒は、第１ゾーン（１）と第２ゾーン（２）とを有する、第２層を更に含む。第１ゾーン（１）は、一酸化炭素（ＣＯ）及び／又は炭化水素（ＨＣ）を酸化する酸化ゾーンとして機能する。第２ゾーン（２）は、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化するゾーンとして機能する。

【発明を実施するための形態】

【0014】

定義
用語「ウォッシュコート」は、当該技術分野において公知であり、通常は触媒の製造中に基材に塗布される接着性コーティングを指す。

【0015】

本明細書で使用されるとき、頭字語「ＰＧＭ」は、「白金族金属」を指す。用語「白金族金属」は、概ね、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金からなる群から選択される金属、好ましくはルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム及び白金からなる群から選択される金属を指す。概ね、用語「ＰＧＭ」は、好ましくは、ロジウム、白金、及びパラジウムからなる群から選択される金属を指す。

【0016】

本明細書で使用するとき、用語「貴金属（noble metal）」は、概ね、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、及び金からなる群から選択される金属を指す。概ね、用語「貴金属」は、好ましくは、ロジウム、白金、パラジウム、及び金からなる群から選択される金属を指す。

【0017】

本明細書で使用するとき、用語「混合酸化物」は、概ね、当該技術分野において従来知られているように、単相にての酸化物の混合物を指す。本明細書で使用するとき、用語「複合酸化物」は、概ね、当該技術分野において従来知られているように、２つ以上の相を有する酸化物の組成物を指す。

【0018】

本明細書で使用するとき、用語「ドーパント」は、希土類が材料の格子構造内に存在し得ることを意味し、それは材料の表面上に、材料中の細孔中に、又は上記の任意の組合せで存在してもよい。

【0019】

材料に関して本明細書で使用するとき、「実質的に含まない」という表現は、材料が少量、例えば、５重量％以下、好ましくは２重量％以下、より好ましくは１重量％以下で存在し得ることを意味する。「実質的に含まない」という表現は、「含まない」という表現を包含する。

【0020】

本明細書で使用するとき、用語「担持量」は、金属重量基準でのｇ／ｆｔ^３の単位の測定値を指す。

【0021】

発明の詳細
本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒は、
リーンな排気ガス条件下で窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を貯蔵し、リッチな排気ガス条件の際に貯蔵したＮＯ_ｘを放出及び／又は還元する第１層であって、１つ以上の白金族金属、ＮＯ_ｘ貯蔵材、及び第１の無機酸化物を含む、第１層と、
第１層上に配置された第２層であって、一酸化炭素（ＣＯ）及び／又は炭化水素（ＨＣ）を酸化する第１ゾーンと、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化する第２ゾーンと、を含む、第２層と、
入口端部と出口端部とを有する基材であって、第１層が基材と直接接触している、基材と、を含み、
第１ゾーンは、１つ以上の貴金属、第２の無機酸化物、及びゼオライトを含み、
第２ゾーンは、ゼオライトを実質的に含まず、担体材料及び白金、パラジウム、又は白金とパラジウムとの混合物若しくは合金を含み、
ＮＯ_ｘ貯蔵材は、ランタン、ネオジム、又はそれらの金属酸化物から選択される少なくとも１つのドーパントでドープされたセリアを含む。

【0022】

好ましくは、ＮＯ_ｘ貯蔵材は、ネオジム又はその金属酸化物でドープされたセリアを含む。ネオジム成分は、ネオジムを含有する任意の塩、酸化物、錯体、又は他の化合物であってもよく、例えば酸化ネオジム（ＩＩＩ）であってもよい。これはまた、金属ネオジムであってもよい。誤解を避けるために、使用可能なネオジム含有成分はここに列記したものに限定されない。

【0023】

ドーパント（例えば、ネオジム）は、セリアの表面上に存在してもよい。ドーパント（例えば、ネオジム）は更に、又は代替的に、ＮＯ_ｘ貯蔵材に組み込まれてもよい。ＮＯ_ｘ貯蔵材に組み込まれるドーパント（例えば、ネオジム）の１つの例として、例えば、セリアの格子構造におけるＮＯ_ｘ貯蔵材の原子のネオジムによる置換がある。

【0024】

本発明の触媒中に存在するランタン、ネオジム、又はそれらの金属酸化物から選択される少なくとも１つのドーパントでドープされたセリアを含むＮＯ_ｘ貯蔵材は、１８０℃超、２００℃超、２５０℃超、又は３００℃超の温度、好ましくは約３００℃超などの所与の温度より高い温度で、ＮＯ_ｘを貯蔵しない、又は実質的に貯蔵しないという点で有益である。したがって、このことは、「ハイウェイ」条件下ではＮＯ_ｘの放出及び／又は変換にリッチな排気流を必要としないため有益である。このことは、ＮＯ_ｘ吸蔵触媒組成物がＳＣＲ又はＳＣＲＦ（商標）触媒の上流に存在するときに、そのような条件下で、ＳＣＲ又はＳＣＲＦ（商標）触媒が定量的にＮＯ_ｘを変換することから特に好ましい。加えて、この１８０℃超、２００℃超、２５０℃超又は３００℃超の温度、好ましくは約３００℃超の温度でＮＯ_ｘの貯蔵が少ない又はないということは、その後、車両が比較的低温条件下、例えば、「市街地」条件下で使用されるときにＮＯ_ｘが貯蔵されないことを意味し、このことは、このような低温条件下におけるＮＯ_ｘの残留を低減するという更なる利点を有する。

【0025】

ドーパント（例えば、ネオジム）は、任意の量でセリア中に存在することができるが、ＮＯ_ｘ貯蔵材中のドーパント（例えば、Ｎｄ）のモル％として、好ましくは約０．５～１８モル％、より好ましくは約１～１６モル％、更により好ましくは約２～１２モル％の量で存在する。例えば、ドーパント成分は、約０．５、１、２、４、６、８、１０、１１、１２、１４、１６又は１８モル％で存在してもよい。

【0026】

ＮＯ_ｘ貯蔵材は、ＮＯ_ｘ貯蔵材中のドーパントの重量％として、好ましくは約０．５～２０重量％、より好ましくは約２．５～１８．５重量％のドーパント（例えば、ネオジム）を含む。この重量％は第１層中に存在するドーパントの量のみを指す。

【0027】

第１層中の１つ以上の白金族金属は、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、及びそれらの混合物からなる群から選択される。特に好ましくは、１つ以上の白金族金属は、白金とパラジウムとの混合物又は合金であり、白金対パラジウムの比は、好ましくは重量／重量基準で２：１～１２：１であり、特に好ましくは重量／重量基準で約５：１である。

【0028】

好ましくは、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒は、第１層中に１つ以上の白金族金属を、約１０～約１１０ｇ／ｆｔ^３の担持量で含む。好ましくは、第１層中の１つ以上の白金族金属は、約３５～約９０ｇ／ｆｔ^３、好ましくは約４０～約７５ｇ／ｆｔ^３、より好ましくは約５０～約７０ｇ／ｆｔ^３の担持量で存在する。

【0029】

驚くべきことに、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒の触媒性能は、第１層中の１つ以上の白金族金属の担持量（すなわち、量）を増加させても必ずしも向上しないことを見出した。むしろ、本発明の触媒は、白金族金属を「節約」することができ、それにより、使用する白金族金属の量がより少ないにもかかわらず、許容できる触媒活性を依然として維持し、場合によっては改善しながら、第１（すなわち、ＮＯ_ｘ貯蔵）層中の白金族金属の担持量をより少なくできることを見出した。このことは、存在する白金族金属の量を増加させることにより、触媒活性を向上させる必要があり、コストが上昇するという欠点を伴うという、当該分野における技術的先入観とは相反する。したがって、本発明の触媒は、高価な白金族金属の使用をより少なくしながら、依然として許容できる触媒性能を維持することができる点で特に有益である。本発明の触媒はまた、触媒中の一定量の白金族金属を全体としてより効率的に使用し、したがって、従来の触媒と比較して、固定した白金族金属の担持量で向上した性能が実現されるという点で有益である。

【0030】

好ましくは、１つ以上の白金族金属は、ロジウムを含まないか、又はロジウムからはならない。言い換えると、好ましくは、第１層はロジウムを実質的に含まない。

【0031】

１つ以上の白金族金属は、概ね、第１の無機酸化物と接触する。好ましくは、１つ以上の白金族金属は、第１の無機酸化物上に担持される。したがって、好ましくは、第１の無機酸化物は、１つ以上の白金族金属のための担体材料である。

【0032】

第１の無機酸化物は、好ましくは、第２族、第３族、第４族、第５族、第１３族、及び第１４族の元素の酸化物である。第１の無機酸化物は、好ましくは、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、ニオビア、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タングステン、及びそれらの混合酸化物又は複合酸化物からなる群から選択される耐熱性金属酸化物である。特に好ましくは、第１の無機酸化物は、アルミナ、セリア、又はマグネシア／アルミナの複合酸化物である。１つの特に好ましい無機酸化物は、マグネシア／アルミナの複合酸化物であり、それは更に、任意選択でセリウム含有成分、例えば、セリアを含む。このような場合、セリアは、例えばコーティングとして、マグネシア／アルミナ複合酸化物の表面上に存在してもよい。

【0033】

好ましい第１の無機酸化物は、好ましくは、１０～１５００ｍ^２／ｇの範囲の表面積、０．１～４ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、及び約１０～１０００Åの細孔直径を有する。８０ｍ^２／ｇ超の表面積を有する高表面積無機酸化物、例えば高表面積のセリア又はアルミナが特に好ましい。

【0034】

１つ以上の白金族金属は、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、銀、金及びそれらの混合物からなる群から選択される。特に好ましくは、１つ以上の白金族金属は、白金とパラジウムとの混合物又は合金であり、白金対パラジウムの比は、好ましくは重量／重量基準で２：１～１０：１、特に好ましくは重量／重量基準で約５：１である。

【0035】

好ましくは、１つ以上の白金族金属は、ロジウムを含まないか、又はロジウムからはならない。好ましくは、第１層はロジウムを実質的に含まない。したがって、いくつかの実施形態では、好ましくは、第１層はロジウムを実質的に含まない。このことは、ロジウムが、白金、パラジウム、又はそれらの混合物及び／又は合金などの他の触媒金属の触媒活性に悪影響を及ぼし得るため有益である。

【0036】

本発明の好ましい触媒において、第１層はバリウムを実質的に含まない。特に好ましい第１層及びリーンＮＯ_ｘトラップ触媒はまた、アルカリ金属、例えばカリウム（Ｋ）及びナトリウム（Ｎａ）を実質的に含まない。

【0037】

ＮＯ_ｘ貯蔵材としてバリウムを含まない本発明の触媒は、１８０℃超、２００℃超、２５０℃超又は３００℃超の温度、好ましくは約３００℃超の温度で、対応するバリウム含有触媒と比べてＮＯ_ｘの貯蔵がより少ないため、特に有益である。言い換えると、ＮＯ_ｘ貯蔵材としてバリウムを含まない本発明の触媒は、１８０℃超、２００℃超、２５０℃超又は３００℃超の温度、好ましくは約３００℃超の温度で、対応するバリウム含有触媒と比べて改善されたＮＯ_ｘ放出特性を有する。このような触媒はまた、相当するバリウム含有触媒と比べて改善された硫黄耐性を有する。この文脈において、「改善された硫黄耐性」とは、ＮＯ_ｘ貯蔵材としてバリウムが存在しない触媒が、相当するバリウム含有ＮＯ_ｘ貯蔵材と比べて、硫酸化されにくいか、より低い温度で熱的に脱硫酸化され得るかのいずれか、又はその両方であることを意味する。

【0038】

入口端部と出口端部とを有する基材は、フロースルーモノリス又はウォールフローフィルタモノリスであり、好ましくはフロースルーモノリスである。基材は、間に長手方向を画定する第１の面と第２の面とを有する。基材は、第１の面と第２の面との間に延びる複数のチャネルを有する。複数のチャネルは、長手方向に伸びており、複数の内側表面（例えば、各チャネルを画定するウォールの表面）を提供する。複数のチャネルの各々は、第１の面にある開口部と、第２の面にある開口部と、を有する。

【0039】

第１の面は、典型的には基材の入口端部にあり、第２の面は基材の出口端部にある。

【0040】

チャネルは一定の幅のものであってもよく、各複数のチャネルは、均一なチャネル幅を有してもよい。

【0041】

好ましくは、長手方向に直交する平面内で、基材は、１平方インチ当たり１００～５００のチャネル、好ましくは２００～４００のチャネルを有する。例えば、第１の面上において、開いている第１のチャネルと閉じている第２のチャネルとの密度は、１平方インチ当たり２００～４００チャネルである。チャネルは、矩形、正方形、円形、楕円形、三角形、六角形、又は他の多角形形状である断面を有してもよい。

【0042】

基材は、触媒材料を保持する担体として機能する。基材を形成するための好適な材料としては、コーディエライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、スポジュメン、アルミナ－シリカマグネシア若しくはケイ酸ジルコニウムなどのセラミック様材料、又は多孔質の耐熱性金属が挙げられる。多孔質モノリス基材の製造におけるそのような材料及びそれらの使用は、当該技術分野において周知である。

【0043】

本明細書に記載の基材、例えばフロースルーモノリス基材は、単一の構成要素（すなわち、単一のれんが状の塊）であることに留意されたい。それにもかかわらず、排出物処理システムを形成する場合、使用される基材は、複数のチャネルを一緒に接着することによって形成されてもよく、又は本明細書に記載のように複数のより小さい基材を一緒に接着することによって形成されてもよい。このような技術は、排出物処理システムの好適なケーシング及び構成と共に、当該技術分野において公知である。

【0044】

リーンＮＯ_ｘトラップ触媒がセラミック基材を含む実施形態において、セラミック基材は、任意の好適な耐熱性材料、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、マグネシア、ゼオライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸マグネシウム、アルミノケイ酸塩及びメタロアルミノケイ酸塩（コーディエライト及びスポジュメンなど）、又はそれらのいずれか２つ以上の混合物若しくは混合酸化物で作製される。コーディエライト、アルミノケイ酸マグネシウム、及び炭化ケイ素が、特に好ましい。

【0045】

リーンＮＯ_ｘトラップ触媒が金属基材を含む実施形態では、金属基材は、任意の好適な金属、特にチタン及びステンレス鋼、また鉄、ニッケル、クロム、及び／又はアルミニウムを他の微量金属に加えて含有するフェライト合金などの耐熱性の金属及び金属合金で作製され得る。

【0046】

第２の無機酸化物は、好ましくは、第２族、第３族、第４族、第５族、第１３族、及び第１４族の元素の酸化物である。第２の無機酸化物は、好ましくは、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、ニオビア、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タングステン、及びそれらの混合酸化物又は複合酸化物からなる群から選択される耐熱性金属酸化物である。特に好ましくは、第２の無機酸化物は、アルミナ、セリア、又はマグネシア／アルミナの複合酸化物である。１つの特に好ましい第２の無機酸化物は、ドーパントでドープされたアルミナ、例えば、ランタンでドープされたアルミナ又はシリカでドープされたアルミナであり、特に好ましくはシリカでドープされたアルミナである。

【0047】

第２の無機酸化物は、１つ以上の貴金属のための担体材料であってもよい。

【0048】

好ましい第２の無機酸化物は、好ましくは、１０～１５００ｍ^２／ｇの範囲の表面積、０．１～４ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、及び約１０～１０００Åの細孔径を有する。８０ｍ^２／ｇ超の表面積を有する高表面積無機酸化物、例えば高表面積のセリア又はアルミナが特に好ましい。

【0049】

１つ以上の貴金属は、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、銀、金及びそれらの混合物からなる群から選択される。特に好ましくは、１つ以上の貴金属は、白金とパラジウムとの混合物又は合金であり、白金対パラジウムの比は、好ましくは重量／重量基準で１：１０～１０：１であり、より好ましくは重量／重量基準で約１：１～約５：１、特に好ましくは重量／重量基準で約２：１である。

【0050】

好ましくは、１つ以上の貴金属は、ロジウムを含まないか、又はロジウムからはならない。好ましくは、第１ゾーンはロジウムを実質的に含まない。したがって、いくつかの実施形態では、好ましくは、第２層はロジウムを実質的に含まない。このことは、ロジウムが、白金、パラジウム、又はそれらの混合物及び／若しくは合金などの他の触媒金属の触媒活性に悪影響を及ぼし得るため有益である。

【0051】

好ましくは、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒は、第１ゾーン（すなわち、第２層の第１ゾーン）中に１つ以上の貴金属を約１０～約１１０ｇ／ｆｔ^３の担持量で含む。第１層中の１つ以上の白金族金属は、好ましくは約３５～約９０ｇ／ｆｔ^３、より好ましくは約４０～約７５ｇ／ｆｔ^３、更により好ましくは約５０～約７０ｇ／ｆｔ^３、特に好ましくは約７０ｇ／ｆｔ^３の担持量で存在する。

【0052】

第１ゾーンはゼオライトを更に含む。ゼオライトは、炭化水素吸蔵材として機能し得る。

【0053】

典型的には、ゼオライトは、アルミノケイ酸塩ゼオライト、アルミノリン酸塩ゼオライト、及びシリコアルミノリン酸塩ゼオライトから選択される。例えば、典型的には、ゼオライトは、アルミノケイ酸塩ゼオライト及びアルミノリン酸塩ゼオライトから選択される。ゼオライトは、アルミノケイ酸塩ゼオライト及びシリコアルミノリン酸塩ゼオライトから選択されることが好ましい。より好ましくは、ゼオライトはアルミノケイ酸塩ゼオライトである。

【0054】

典型的には、ゼオライトは、アルミニウム、ケイ素、及び／又はリンから構成される。概ね、ゼオライトは、酸素原子を共有することによって結合したＳｉＯ_４、ＡｌＯ_４及び／又はＰＯ_４の三次元配列を有する。ゼオライトは、アニオン性骨格を有する。アニオン性骨格の電荷は、アルカリ元素及び／又はアルカリ土類元素（例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａ）のカチオン、アンモニウムカチオン及び／又はプロトンなどのカチオンによって相殺され得る。

【0055】

典型的には、ゼオライトは、１０～１００、より好ましくは１５～８０（例えば１５～３０）などの１０～２００（例えば１０～４０）のシリカ対アルミナのモル比（ＳＡＲ）を有する。概ね、ＳＡＲは、アルミノケイ酸塩ゼオライト又はシリコアルミノリン酸塩ゼオライトについてのものである。

【0056】

ゼオライトは、中細孔ゼオライト（例えば、最大で１０個の四面体原子の環サイズを有するゼオライト）又は大細孔ゼオライト（例えば、最大で１２個の四面体原子の環サイズを有するゼオライト）が好ましく、大細孔ゼオライトが特に好ましい。ゼオライトは、小細孔ゼオライト（例えば、最大で８個の四面体原子の環サイズを有するゼオライト）でないことが好ましいことがある。

【0057】

好適なゼオライト又はゼオライトの型の例としては、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト、シリカライト、フェリエライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、超安定Ｙ型ゼオライト、ＡＥＩゼオライト、ＺＳＭ－５ゼオライト、ＺＳＭ－１２ゼオライト、ＺＳＭ－２０ゼオライト、ＺＳＭ－３４ゼオライト、ＣＨＡゼオライト、ＳＳＺ－３ゼオライト、ＳＡＰＯ－５ゼオライト、オフレタイト、ベータ型ゼオライト、又は銅ＣＨＡゼオライトが挙げられる。ゼオライトは、好ましくは、ＺＳＭ－５、ベータ型ゼオライト又はＹ型ゼオライトであり、特に好ましくはベータ型ゼオライトである。

【0058】

前述の３文字のコードのそれぞれは、「ＩＵＰＡＣ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｎｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ」及び／又は「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ」に準拠した骨格型を表す。

【0059】

ゼオライトは卑金属を更に含んでもよい。卑金属は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）及びスズ（Ｓｎ）、並びにそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択され得る。卑金属は、鉄、銅及びコバルト、より好ましくは鉄及び銅からなる群から選択されることが好ましい。更により好ましくは、卑金属は鉄である。

【0060】

あるいは、ゼオライト触媒は卑金属を実質的に含まなくてもよい。したがって、ゼオライト触媒は卑金属を含まなくてもよい。概ね、ゼオライト触媒は卑金属を含まないことが好ましい。

【0061】

ゼオライトは、好ましくは、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）及びそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される白金族金属などの白金族金属を実質的に含まない。

【0062】

第１ゾーン中のゼオライトの総量は、０．０５～３．００ｇ・ｉｎ^－３、特に０．１０～２．００ｇ・ｉｎ^－３、より具体的には０．２～１．０ｇ・ｉｎ^－３である。例えば、炭化水素吸蔵剤の総量は、０．８～１．７５ｇ・ｉｎ^－３、例えば１．０～１．５ｇ・ｉｎ^－３であってもよい。

【0063】

第１ゾーンは、アルカリ土類金属を更に含んでもよい。典型的には、第１ゾーンは、一酸化炭素（ＣＯ）及び／又は炭化水素（ＨＣ）の酸化を促進するための有効量のアルカリ土類金属を含む。典型的には、第１ゾーンは、アルカリ土類金属、例えばバリウム（Ｂａ）を含む。

【0064】

アルカリ土類金属は、特に（ｉ）アルカリ土類金属が、ドーパントでドープされたアルミナ、特にシリカでドープされたアルミナなどの特定の第２の無機酸化物（担体材料として機能する）と組み合わされたとき、及び／又は（ｉｉ）ウォッシュコート領域が、パラジウムの総重量以上の白金の総重量（すなわち、Ｐｔ：Ｐｄの重量比が１：１以上）を含むときに、ＣＯ及び／又はＨＣの酸化を促進することができる（すなわち、低温時のＣＯ及び／又はＨＣの酸化活性が改善される）。

【0065】

アルカリ土類金属は、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）及びそれらの２つ以上の組合せから選択され得る。アルカリ土類金属は、好ましくはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、又はバリウム（Ｂａ）であり、より好ましくはストロンチウム（Ｓｒ）又はバリウム（Ｂａ）であり、最も好ましくは、アルカリ土類金属はバリウム（Ｂａ）である。

【0066】

概ね、アルカリ土類金属が第２の無機酸化物上に配置されるか、又は担持されることが好ましい。

【0067】

典型的には、第１ゾーンは、アルカリ土類金属を総量で、０．３～２．２５ｍｏｌ・ｆｔ^－３、特には０．３５～１．８５ｍｏｌ・ｆｔ^－３、好ましくは０．４～１．５ｍｏｌ・ｆｔ^－３、更により好ましくは０．５～１．２５ｍｏｌ・ｆｔ^－３のように、０．０７～３．７５ｍｏｌ・ｆｔ^－３、特に０．１～３．０ｍｏｌ・ｆｔ^－３、より具体的には０．２～２．５ｍｏｌ・ｆｔ^－３（例えば、０．２５～１．０ｍｏｌ・ｆｔ^－３）含む。

【0068】

概ね、第１ゾーンは、アルカリ土類金属を総量で、１０～５００ｍｏｌ・ｆｔ^－３（例えば、６０～４００ｇ・ｆｔ^－３又は１０～４５０ｇ・ｆｔ^－３）、特に２０～４００ｇ・ｆｔ^－３、より具体的には３５～３５０ｇ・ｆｔ^－３、例えば、５０～３００ｇ・ｆｔ^－３、特には７５～２５０ｇ・ｆｔ^－３含む。

【0069】

概ね、第１ゾーンは、０．１～２０重量％、好ましくは０．５～１７．５重量％、より好ましくは１～１５重量％、更により好ましくは１．５～１２．５重量％のアルカリ土類金属を含む。アルカリ土類金属の量は、１．０～８．０重量％、例えば１．５～７．５重量％、特に２．０～７．０重量％（例えば、２．５～６．５重量％又は２．０～５．０重量％）であってもよい。アルカリ土類金属の量は、５．０～１７．５重量％、例えば７．５～１５重量％、特に８．０～１４重量％（例えば、８．５～１２．５重量％又は９．０～１３．５重量％）であってもよい。

【0070】

典型的には、第１ゾーンは、アルカリ土類金属と貴金属とを、０．２５：１～２０：１（例えば、０．３：１～２０：１）の重量比で含む。アルカリ土類金属の総質量対貴金属の総質量の比は、０．５：１～１７：１であることが好ましく、より好ましくは１：１～１５：１、特には１．５：１～１０：１、更により好ましくは２：１～７．５：１、なおもより好ましくは２．５：１～５：１である。

【0071】

第１ゾーンはマンガン（Ｍｎ）を更に含んでもよい。マンガンは、元素の形態又は酸化物として存在してもよい。

【0072】

白金は高価であり、その酸化活性のために比較的大量で酸化触媒に含まれる場合が多い。白金（Ｐｔ）及び／又はパラジウム（Ｐｄ）と組み合わせてマンガン（Ｍｎ）を含めることにより、ＮＯの酸化活性を改善することができ、又は所与のレベルの酸化活性を得るために使用する貴金属の量を減らすことができる。

【0073】

典型的には、マンガン（Ｍｎ）は第２の無機酸化物上に配置又は担持される。マンガン（Ｍｎ）は、第２の無機酸化物上に直接配置されてもよく、又は直接担持されてもよい（すなわち、Ｍｎと第２の無機酸化物との間に介在する担体材料は存在しない）。

【0074】

典型的には、第１ゾーンのマンガン（Ｍｎ）の総担持量は、５～５００ｇ・ｆｔ^－３である。第１ゾーンのマンガン（Ｍｎ）の総担持量は、１０～２５０ｇ・ｆｔ^－３（例えば、７５～１７５ｇ・ｆｔ^－３）であることが好ましく、より好ましくは１５～２００ｇ・ｆｔ^－３（例えば、５０～１５０ｇ・ｆｔ^－３）であり、更により好ましくは２０～１５０ｇ・ｆｔ^－３である。

【0075】

典型的には、第１ゾーンはＭｎとＰｔを、Ｍｎ：Ｐｔの重量比５：１以下、より好ましくは５：１未満で含む。

【0076】

概ね、第１ゾーンはＭｎとＰｔを、Ｍｎ：Ｐｔの重量比０．２：１以上（例えば、０．５：１以上）、より好ましくは０．２：１超（例えば、０．５：１超）で含む。

【0077】

第１ゾーンはマンガン（Ｍｎ）と白金（Ｐｔ）を、マンガン（Ｍｎ）の白金（Ｐｔ）に対する総重量比で、５：１～０．２：１（例えば、５：１～１：２）、好ましくは４．５：１～１：１（例えば４：１～１．１：１）、より好ましくは４：１～１．５：１で含んでもよい。

【0078】

第１ゾーンがマンガンを含む場合、好ましくは第２の無機酸化物は、任意選択で、ドーパントでドープされたアルミナ（例えば、シリカでドープされたアルミナ）を含むか、又はそれから本質的になる。マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、及びドープされたアルミナ担体材料、特にシリカでドープされたアルミナ担体材料の組合せが、優れた酸化活性をもたらし、酸化触媒の酸化活性をその寿命にわたって安定化できることを見出した。

【0079】

概ね、第１ゾーンはアルカリ土類金属とマンガンとの両方は含まないことが好ましい。したがって、第１ゾーンがマンガンを含む場合、第１ゾーンはアルカリ土類金属を含まないことが好ましい。第１ゾーンがアルカリ土類金属を含む場合、第１ゾーンはマンガンを含まないことが好ましい。

【0080】

第１ゾーンがマンガンを含む場合、第１ゾーンは、典型的にはインジウム及び／又はイリジウムを含まず、好ましくは、第１ゾーンは、インジウム、イリジウム及び／又はマグネシウムを含まない。

【0081】

第２ゾーン（すなわち、第２層の第２ゾーン）は、担体材料と、白金、パラジウム、又は白金とパラジウムとの混合物若しくは合金と、を含む。第２ゾーンは、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化するためにある。

【0082】

好ましくは、第２ゾーンは唯一の触媒金属として白金を含む。すなわち、第２ゾーンは、好ましくはパラジウムを含まず、好ましくはロジウムを含まない。

【0083】

第２ゾーンが含む白金の担持量は、好ましくは約１０～約１１０ｇ／ｆｔ^－３、好ましくは約２０～約８０ｇ／ｆｔ^－３、特に好ましくは約４０ｇ／ｆｔ^－３又は約７０ｇ／ｆｔ^－３である。

【0084】

好ましくは、担体材料は、第２族、第３族、第４族、第５族、第１３族、及び第１４族の元素の酸化物である。好ましくは、担体材料は、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、ニオビア、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タングステン、及びそれらの混合酸化物又は複合酸化物からなる群から選択される耐熱性金属酸化物である。特に好ましくは、担体材料は、アルミナ、セリア、又はマグネシア／アルミナの複合酸化物である。１つの特に好ましい担体材料は、アルミナ、例えば、γ－アルミナである。

【0085】

担体材料は、白金、パラジウム、又は白金とパラジウムとの混合物又は合金のための担体材料である。

【0086】

好ましい担体材料は、好ましくは、１０～１５００ｍ^２／ｇの範囲の表面積、０．１～４ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、及び約１０～１０００Åの細孔径を有する。８０ｍ^２／ｇ超の表面積を有する高表面積無機酸化物、例えば高表面積のセリア又はアルミナが特に好ましい。

【0087】

本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒は、当業者に知られている更なる成分を含んでもよい。例えば、本発明の組成物は、少なくとも１つのバインダー及び／又は少なくとも１つの界面活性剤を更に含んでもよい。バインダーが存在する場合、分散性アルミナバインダーが好ましい。

【0088】

第１層及び／又は第２層（すなわち、第１ゾーンと第２ゾーンとを有する第２層）は、入口端部と出口端部とを有する基材上に配置又は担持される。

【0089】

概ね、第１層は、基材の全長（例えば、実質的に全長）、特に基材モノリスのチャネルの全長にわたって延びることが好ましい。典型的には、第１層の長さは、基材の長さの１０～９０％（例えば、１０～４５％）であり、好ましくは基材の長さの１５～７５％（例えば１５～４０％）であり、より好ましくは基材の長さの２０～７０％（例えば、３０～６５％、例えば２５～４５％）、更により好ましくは２５～６５％（例えば、３５～５０％）である。

【0090】

第１ゾーンは、基材の入口端部又は近くで排気ガスと接触するように配置される。したがって、第１ゾーンは、好ましくは第２ゾーンの上流に配置又は担持される。好ましくは、第１ゾーンは基材の入口端部又は近くに配置され、第２ゾーンは基材の出口端部又は近くに配置される。

【0091】

好ましい配置では、第１層が基材上に堆積され、第１ゾーンが第１層上に堆積され、第２ゾーンが第１層上に堆積される。好ましくは、第２ゾーンは、排気ガスが第１ゾーンと接触した後に、排気ガスと基材の出口端部で接触するように配置される。

【0092】

第１ゾーンの一部又は部分は第２ゾーンと接触していてもよく、又は、第１ゾーンと第２ゾーンとは（例えば、間隙によって）分離されていてもよい。しかしながら、好ましくは、第１ゾーンと第２ゾーンとの間の間隙は存在しないか、実質的に存在しない（すなわち、第１層の軸方向長さの１０％未満、より好ましくは５％未満）。特に好ましくは、第１ゾーンは第２ゾーンと接触する。

【0093】

第１ゾーンは第２ゾーンと重なっていてもよい。したがって、第１ゾーンの端部又は部分は、第２ゾーン上に配置又は担持されていてもよい。第１ゾーンは第２ゾーンに完全に又は部分的に重なっていてもよい。第１ゾーンが第２ゾーンと重なっている場合、第１ゾーンは第２ゾーンに部分的にのみ重なっていることが好ましい（すなわち、第２ゾーンの上部、最も外側の表面は第１ゾーンによって完全には覆われない）。

【0094】

あるいは、第２ゾーンが第１ゾーンと重なっていてもよい。したがって、第２ゾーンの端部又は部分は、第１ゾーン上に配置又は担持されていてもよい。概ね、第２ゾーンは第１ゾーンに部分的にのみ重なる。

【0095】

第１ゾーンと第２ゾーンとは、実質的に重ならないことが好ましい。第１ゾーンと第２ゾーンとが互いに接触していることが特に好ましい。すなわち、基材の入口端部から最も遠い第１ゾーンの端部が、基材の出口端部から最も遠い第２ゾーンの端部と接触していることが特に好ましい。

【0096】

したがって、本発明の好ましい実施形態では、第１層が、入口端部と出口端部とを有する基材上に直接堆積され、第１ゾーンが、第１層上に直接堆積されて、基材の入口端部から第１層の軸方向長さ未満まで延び、第２ゾーンが、第１層上に直接堆積されて、基材の出口端部から第１層の軸方向長さ未満まで延びる。この配置を図１に示し、そこでは、第１層３が基材４上に堆積され、第１ゾーン１が基材４の入口端部から延び、第２ゾーン２が基材の出口端部から延びる。第１ゾーン１と第２ゾーン２との両方が、第１層３上に直接堆積される。

【0097】

本発明のこの好ましい実施形態は、排気ガスが（１つ以上の白金族金属、ＮＯ_ｘ貯蔵材、及び第１の無機酸化物を含む）第１層と接触した後、排気ガスが触媒を出る直前に、排気ガスの（担体材料及び白金、パラジウム又は白金とパラジウムとの混合物若しくは合金を含む）第２ゾーンとの接触を促進するように配置された場合に、特にＮＯに対する有益な酸化活性を示し得る。このような配置では、排気ガスは第１層を通過した後、又はその上を通過した後、触媒の出口を最終的に通過する前に、第２ゾーン（すなわち、ＮＯを酸化するゾーン）と接触する。

【0098】

ディーゼルエンジンからの排気ガスを処理するリーンＮＯ_ｘトラップ触媒を担持するための基材は、当該技術分野において公知である。ウォッシュコートを作製し、基材上にウォッシュコートを塗布する方法も当該技術分野において公知である（例えば、国際公開第９９／４７２６０号、国際公開第２００７／０７７４６２号及び国際公開第２０１１／０８０５２５号を参照）。

【0099】

基材は、典型的には、（例えば、排気ガスが通過するための）複数のチャネルを有する。概して、基材はセラミック材料又は金属材料である。

【0100】

基材は、コーディエライト（ＳｉＯ_２－Ａｌ_２Ｏ_３－ＭｇＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ合金、Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ合金、又はステンレス鋼合金で作製又は構成されることが好ましい。

【0101】

典型的には、基材はモノリス（本明細書では、基材モノリスとも呼ばれる）である。このようなモノリスは、当該技術分野において周知である。基材モノリスは、フロースルーモノリスであってもフィルタリングモノリスであってもよい。

【0102】

典型的には、フロースルーモノリスは、それを貫通して延びる複数のチャネルを有するハニカムモノリス（例えば、金属又はセラミックのハニカムモノリス）を含み、それらのチャネルは両端部で開口する。

【0103】

フィルタリングモノリスは、概して、複数の入口チャネル及び複数の出口チャネルを含み、入口チャネルは、上流端部（すなわち、排気ガス入口側）で開き、下流端部（すなわち、排気ガス出口側）で塞がれ又は封じられ、出口チャネルは、上流端部で塞がれ又は封じられ、下流端部で開き、各入口チャネルは、多孔質構造によって出口チャネルから分かれている。

【0104】

モノリスがフィルタリングモノリスである場合、フィルタリングモノリスはウォールフローフィルタであることが好ましい。ウォールフローフィルタでは、各入口チャネルは、多孔質構造のウォールによって出口チャネルから交互に分離されており、逆もまた同様である。入口チャネル及び出口チャネルは、ハニカム配列で配置されることが好ましい。ハニカム配列が存在する場合、入口チャネルに垂直及び横方向に隣接するチャネルは上流端部で塞がれていることが好ましく、逆もまた同様である（すなわち、出口チャネルに垂直及び横方向に隣接するチャネルは、下流端部で塞がれる）。いずれかの端部から見たとき、チャネルの交互に塞がれ、開いている端部は、チェス盤の外観をとる。

【0105】

原則として、基材は、任意の形状又は大きさであってもよい。しかし、基材の形状及び大きさは、通常、触媒中の触媒活性材料の排気ガスへの暴露を最適化するように選択される。基材は、例えば、管状、繊維状、又は微粒子形態を有してもよい。好適な担持基材の例としては、モノリシックハニカムコーディエライト型の基材、モノリシックハニカムＳｉＣ型の基材、層状繊維又は編地型の基材、発泡体型の基材、クロスフロー型の基材、金属ワイヤメッシュ型の基材、金属多孔質体型の基材、及びセラミック粒子型の基材が挙げられる。

【0106】

基材は、電気的に加熱可能な基材であってもよい（すなわち、電気的に加熱可能な基材は、使用中に電気的に加熱する基材である）。基材が電気的に加熱可能な基材である場合、本発明の酸化触媒は、電力接続部、好ましくは少なくとも２つの電力接続部、より好ましくは２つだけの電力接続部を有する。各電力接続部は、電気的に加熱可能な基材及び電源に電気的に接続されてもよい。酸化触媒はジュール加熱によって加熱することができ、抵抗器を通る電流によって、電気エネルギーが熱エネルギーに変換される。

【0107】

電気的に加熱可能な基材を用いて、貯蔵されたすべてのＮＯ_ｘを第１ウォッシュコート領域から放出することができる。したがって、電気的に加熱可能な基材をオンに切り替えると、酸化触媒を加熱して、第１ウォッシュコート領域の温度をそのＮＯ_ｘ放出温度まで上昇させることができる。好適な電気的に加熱可能な基材の例は、米国特許第４，３００，９５６号、同第５，１４６，７４３号、及び同第６，５１３，３２４号に記載されている。

【0108】

概ね、電気的に加熱可能な基材は、金属を含む。金属は、電力接続部又は複数の電力接続部に電気的に接続されてもよい。

【0109】

典型的には、電気的に加熱可能な基材は、電気的に加熱可能なハニカム基材である。電気的に加熱可能な基材は、使用中に、電気的に加熱するハニカム基材であってもよい。

【0110】

電気的に加熱可能な基材は、電気的に加熱可能な基材モノリス（例えば、金属モノリス）を含んでもよい。モノリスは、波形金属シート又は箔を含んでもよい。波形金属シート又は箔は、ロール処理、巻き取り、又は積層されてもよい。波形金属シートがロール処理又は巻き取りされる場合、コイル、螺旋形状、又は同心パターンにロール処理又は巻き取りされてもよい。

【0111】

電気的に加熱可能な基材の金属、金属モノリス及び／又は波形金属シート若しくは箔は、アルミニウムフェライト鋼、例えばＦｅｃｒａｌｌｏｙ（商標）を含んでもよい。

【0112】

あるいは、第１層及び／又は第２層を押し出して、フロースルー又はフィルタ基材を形成してもよい。

【0113】

本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒は、任意の好適な手段によって調製することができる。例えば、第１層は、１つ以上の白金族金属、ＮＯ_ｘ貯蔵材、及び第１の無機酸化物を任意の順序で混合することによって調製することができる。添加の方法及び順序は、特に重要であるとは見なされない。例えば、第１層の各成分を、任意の他の成分に若しくは複数の成分に同時に添加してもよく、又は任意の順序で順に添加してもよい。第１層の各成分を、含浸、吸着、イオン交換、初期湿潤、沈殿などによって、又は当該技術分野において一般に知られた任意の他の手段によって、第１層の任意の他の成分に添加してもよい。

【0114】

第１ゾーンは、１つ以上の貴金属、第２の無機酸化物、及びゼオライトを任意の順序で混合することによって調製することができる。添加の方法及び順序は、特に重要であるとは見なされない。例えば、第１ゾーンの各成分を、任意の他の成分に、若しくは複数の成分に同時に添加してもよく、又は任意の順序で順に添加してもよい。第１ゾーンの各成分を、含浸、吸着、イオン交換、初期湿潤、沈殿などによって、又は当該技術分野において一般に知られた任意の他の手段によって、第２層の任意の他の成分に添加してもよい。

【0115】

第２ゾーンは、担体材料と白金、パラジウム、又は白金とパラジウムとの混合物若しくは合金を任意の順序で混合することによって調製される。添加の方法及び順序は、特に重要であるとは見なされない。例えば、第２ゾーンの各成分を、任意の他の成分に又は複数の成分に同時に添加してもよく、又は任意の順序で順に添加してもよい。第２ゾーンの各成分を、含浸、吸着、イオン交換、初期湿潤、沈殿などによって、又は当該技術分野において一般に知られた任意の他の手段によって、第２層の任意の他の成分に添加してもよい。

【0116】

好ましくは、上記のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒は、ウォッシュコート手順を用いて、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒を基材上に堆積させることによって調製される。ウォッシュコート手順を用いてリーンＮＯ_ｘトラップ触媒を調製する代表的なプロセスを以下に記載する。以下のプロセスは、本発明の異なる実施形態に従って変更され得ることが理解されるであろう。

【0117】

好ましくは、ウォッシュコーティングは、先ず、適切な溶媒中、好ましくは水中に、上で定義されたリーンＮＯ_ｘトラップ触媒の成分の微細化粒子をスラリー化してスラリーを形成することによって行われる。スラリーは、好ましくは５～７０重量％、より好ましくは１０～５０重量％の固形分を含有する。好ましくは、粒子は、スラリーを形成する前に、実質的に全ての固体粒子が平均直径で２０μｍ未満の粒径を有することを確実にするために、ミル粉砕されるか、又は別の粉砕プロセスに供される。安定剤、バインダー、界面活性剤、又は促進剤（プロモータ）などの追加の成分も、水溶性又は水分散性化合物又は複合体の混合物としてスラリーに組み込まれてもよい。

【0118】

次いで、基材をスラリーで１回以上コーティングすることにより、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒の所望の担持量を基材上に堆積させる。

【0119】

好ましくは、第１層を、直接、金属又はセラミック基材上に担持／堆積させる。「直接その上に」とは、第１層と金属又はセラミック基材との間に介在層又は下塗り層が存在しないことを意味する。

【0120】

好ましくは、第２層（すなわち、第１ゾーンと第２ゾーンと）を第１層上に堆積させる。特に好ましくは、第２層を、直接、第１層上に堆積させる。「直接その上に」とは、第２層と第１層との間に介在層又は下塗り層が存在しないことを意味する。

【0121】

したがって、本発明の好ましいリーンＮＯ_ｘトラップ触媒では、第１層が金属又はセラミック基材上に直接堆積され、第２層が第１層上に堆積される。

【0122】

上記の第１層及び第２層に加えて１つ以上の追加の層が存在してもよい。しかしながら、好ましくは追加の層は存在せず、すなわち、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒は、好ましくは、上記の第１層、上記の第２層、及び上記の入口端部と出口端部とを有する基材からなる。

【0123】

好ましくは、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒において、第１ゾーン中の１つ以上の貴金属のｇ／ｆｔ^３での担持量の、第１層中の１つ以上の白金族金属のｇ／ｆｔ^３での担持量に対する比は、約１：１．５～約４：１、好ましくは約１．５：１～約１：０．８、特に好ましくは約１．３３：１～約１：１である。驚くべきことに、本発明の触媒中の触媒金属担持量の特定の比率によって、特に、第２ゾーン中の１つ以上の白金族金属よりも、第１ゾーン中の１つ以上の貴金属の担持量が大きい場合に、ＣＯ酸化性能が改善されることを見出した。この予想外の効果により、依然として許容できる触媒性能を維持しながら、本発明の触媒中の触媒金属の総担持量の低減、又は「節約」が可能なる。

【0124】

あるいは、酸化性能の改善を、第１ゾーン（すなわち、一酸化炭素（ＣＯ）及び／又は炭化水素（ＨＣ）を酸化するゾーン）と第１層（すなわち、リーンな排気ガス条件下で窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を貯蔵し、リッチな排気ガス条件の際にＮＯ_ｘを放出及び／又は還元する層）の間で、同じ触媒金属の総担持量を用いて、但し、触媒金属の特定の比で、実現することができる。したがって、第１ゾーン中の１つ以上の貴金属のｇ／ｆｔ^３での担持量の、第１層中の１つ以上の白金族金属のｇ／ｆｔ^３での担持量に対する比が約１：１．５～約４：１、好ましくは約１．５：１～約１：０．８、特に好ましくは約１．３３：１～約１：１である場合に、従来の触媒と比べて所与の触媒金属の総担持量で改善されたＣＯ酸化性能が得られる。このようにリーンＮＯ_ｘトラップ触媒中に触媒金属を分配することによって、驚くべきことに、従来の触媒金属の分配と比べて触媒の触媒性能が改善されるという予想外の利点が得られることを見出した。あるいは、特に有益なことに、このように触媒金属を分配することによって、「節約」、すなわち、現在の排出制御基準を満たすために十分な触媒性能を維持しながら、存在する高価な触媒金属の総量を低減することが可能になる。

【0125】

本発明の更なる態様は、上で定義したリーンＮＯ_ｘトラップ触媒を含む、内燃機関からの燃焼排気ガス流を処理するための排出物処理システムである。好ましいシステムでは、内燃機関はディーゼルエンジン、好ましくは小型用ディーゼルエンジンである。リーンＮＯ_ｘトラップ触媒は、近接結合位置又は床下位置に配置される。

【0126】

典型的には、排出物処理システムは排出制御デバイスを更に含む。

【0127】

好ましくは、排出制御デバイスはリーンＮＯ_ｘトラップ触媒の下流に位置する。

【0128】

排出制御デバイスの例としては、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）、リーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）、リーンＮＯ_ｘ触媒（ＬＮＣ）、選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、触媒煤煙フィルタ（ＣＳＦ）、受動的ＮＯ_ｘ吸蔵材（ＰＮＡ）、ディーゼルコールドスタート触媒（ｄＣＳＣ（商標））、選択的接触還元フィルタ（ＳＣＲＦ（商標））触媒、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）、コールドスタート触媒（ｄＣＳＣ（商標））及びそれらの２つ以上の組合せが挙げられる。このような排出制御デバイスは、当該技術分野において周知である。

【0129】

上述の排出制御デバイスの一部は、フィルタリング基材を有する。フィルタリング基材を有する排出制御デバイスは、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）、触媒煤煙フィルタ（ＣＳＦ）、及び選択的触媒還元フィルタ（ＳＣＲＦ（商標））触媒からなる群から選択され得る。

【0130】

排出物処理システムは、リーンＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒、触媒煤煙フィルタ（ＣＳＦ）、選択的接触還元フィルタ（ＳＣＲＦ（商標））触媒、及びそれらの２つ以上の組合せからなる群から選択される排出制御デバイスを含むことが好ましい。より好ましくは、排出制御デバイスは、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）、選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒、触媒煤煙フィルタ（ＣＳＦ）、選択的触媒還元フィルタ（ＳＣＲＦ（商標））触媒、及びこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される。更により好ましくは、排出制御デバイスは、選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒又は選択的触媒還元フィルタ（ＳＣＲＦ（商標））触媒である。

【0131】

本発明の排出物処理システムがＳＣＲ触媒又はＳＣＲＦ（商標）触媒を含む場合、排出物処理システムは、アンモニア、又はアンモニア前駆体、例えば尿素若しくはギ酸アンモニウム、好ましくは尿素などの窒素系還元剤を、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒の下流、かつＳＣＲ触媒又はＳＣＲＦ（商標）触媒の上流の排気ガス中に噴射するためのインジェクタを更に含んでもよい。

【0132】

このようなインジェクタは、窒素系還元剤前駆体の供給源（例えばタンク）に流体連結されてもよい。排気ガスへの前駆体のバルブ制御された投入は、排気ガスの組成をモニタリングするセンサによって提供される、好適にプログラム化されたエンジン管理手段及び閉ループ又は開ループフィードバックによって調節され得る。

【0133】

アンモニアはまた、カルバミン酸アンモニウム（固体）を加熱することによって生成することができ、生成されたアンモニアを排気ガス中に噴射することができる。

【0134】

インジェクタの代わりに又はそれに加えて、（例えば、ＳＣＲ触媒又はＳＣＲＦ（商標）触媒の上流に配置されたＬＮＴ、例えば、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒のリッチ再生中に）インサイチュでアンモニアを生成することもできる。したがって、排出物処理システムは、排気ガスを炭化水素リッチにするエンジン制御手段を更に含んでもよい。

【0135】

ＳＣＲ触媒又はＳＣＲＦ（商標）触媒は、Ｃｕ、Ｈｆ、Ｌａ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｖ、ランタニド及び第ＶＩＩＩ族遷移金属（例えばＦｅ）のうちの少なくとも１つからなる群から選択される金属を含んでもよく、金属は、耐火性酸化物又はモレキュラーシーブ上に担持される。金属は、好ましくは、Ｃｅ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びこれらのうちのいずれか２つ以上の組み合わせから選択され、より好ましくは、金属はＦｅ又はＣｕである。

【0136】

ＳＣＲ触媒又はＳＣＲＦ（商標）触媒用の耐火性酸化物は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、及びこれらの２つ以上を含有する混合酸化物からなる群から選択され得る。非ゼオライト触媒はまた、酸化タングステン（例えば、Ｖ_２Ｏ_５／ＷＯ_３／ＴｉＯ_２、ＷＯ_ｘ／ＣｅＺｒＯ_２、ＷＯ_ｘ／ＺｒＯ_２又はＦｅ／ＷＯ_ｘ／ＺｒＯ_２）も含み得る。

【0137】

これは、ＳＣＲ触媒、ＳＣＲＦ（商標）触媒、又はそのウォッシュコートが、アルミノケイ酸塩ゼオライト又はＳＡＰＯなどの少なくとも１つのモレキュラーシーブを含む場合に特に好ましい。少なくとも１つのモレキュラーシーブは、小、中、又は大細孔モレキュラーシーブであり得る。本明細書における「小細孔モレキュラーシーブ」とは、ＣＨＡなどの８の最大環サイズを含むモレキュラーシーブを意味し、本明細書における「中細孔モレキュラーシーブ」とは、ＺＳＭ－５などの１０の最大環サイズを含むモレキュラーシーブを意味し、本明細書における「大細孔モレキュラーシーブ」とは、ｂｅｔａなどの１２の最大環サイズを有するモレキュラーシーブを意味する。小細孔モレキュラーシーブは、ＳＣＲ触媒での使用に場合により有利である。

【0138】

本発明の排出物処理システムにおいて、ＳＣＲ触媒又はＳＣＲＦ（商標）触媒に好ましいモレキュラーシーブは、ＡＥＩ、ＺＳＭ－５、ＺＳＭ－２０、ＺＳＭ－３４を含むＥＲＩ、モルデナイト、フェリエライト、ベータを含むＢＥＡ、Ｙ、ＣＨＡ、Ｎｕ－３を含むＬＥＶ、ＭＣＭ－２２及びＥＵ－１からなる群から選択される合成アルミノケイ酸塩ゼオライトモレキュラーシーブであり、好ましくはＡＥＩ又はＣＨＡであり、約１０～約５０、例えば約１５～約４０のシリカ対アルミナ比を有する。

【0139】

第１の排出物処理システムの実施形態では、排出物処理システムは、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒と、触媒煤煙フィルタ（ＣＳＦ）とを含む。典型的には、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒の後に触媒煤煙フィルタ（ＣＳＦ）が続く（例えば、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒はＣＳＦの上流にある）。したがって、例えば、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒の出口は触媒煤煙フィルタの入口に接続される。

【0140】

第２の排出物処理システムの実施形態は、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒と、触媒煤煙フィルタ（ＣＳＦ）と、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒とを含む、排出物処理システムに関する。

【0141】

典型的には、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒の後に触媒煤煙フィルタ（ＣＳＦ）が続く（例えば、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒はＣＳＦの上流にある）。触媒煤煙フィルタの後に、典型的には、選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒が続く（例えば、触媒煤煙フィルタはＳＣＲ触媒の上流にある）。窒素系還元剤インジェクタは、触媒煤煙フィルタ（ＣＳＦ）と選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒との間に配置され得る。したがって、触媒煤煙フィルタ（ＣＳＦ）の後に、窒素系還元剤インジェクタが続いてもよく（例えば、ＣＳＦは窒素系還元剤インジェクタの上流にある）、窒素系還元剤インジェクタの後に、選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒が続いてもよい（例えば、窒素系還元剤インジェクタはＳＣＲ触媒の上流にある）。

【0142】

第３の排出物処理システムの実施形態では、排出物処理システムは、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒と、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒と、触媒煤煙フィルタ（ＣＦＲ）又はディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）のいずれかと、を含む。

【0143】

第３の排出物処理システムの実施形態では、典型的には、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒の後に選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒が続く（例えば、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒はＳＣＲ触媒の上流にある）。窒素系還元剤インジェクタは、酸化触媒と選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒との間に配置される。したがって、触媒化されたモノリス基材の後に窒素系還元剤インジェクタが続き得（例えば、触媒化されたモノリス基材は窒素系還元剤インジェクタの上流にあり）、窒素系還元剤インジェクタの後に選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒が続き得る（例えば、窒素系還元剤インジェクタはＳＣＲ触媒の上流にある）。選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒の後に触媒煤煙フィルタ（ＣＦＲ）又はディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）が続く（例えば、ＳＣＲ触媒は、ＣＦＲ又はＤＰＦの上流にある）。

【0144】

第４の排出物処理システムの実施形態は、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒と、選択的接触還元フィルタ（ＳＣＲＦ（商標））触媒とを含む。典型的には、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒の後に選択的接触還元フィルタ（ＳＣＲＦ（商標））触媒が続く（例えば、本発明のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒はＳＣＲＦ（商標）触媒の上流にある）。

【0145】

窒素系還元剤インジェクタは、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒と選択的接触還元フィルタ（ＳＣＲＦ（商標））触媒の間に配置される。したがって、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒の後に窒素系還元剤インジェクタが続き得、窒素系還元剤インジェクタの後に選択的接触還元フィルタ（ＳＣＲＦ（商標））触媒が続き得る（例えば、リーンＮＯ_ｘトラップ触媒はＳＣＲＦ（商標）触媒の上流にある）。

【0146】

排出物処理システムが、上記の第２～第４の排気システムの実施形態など、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒若しくは選択的接触還元フィルタ（ＳＣＲＦ（商標））触媒を含む場合、ＡＳＣをＳＣＲ触媒若しくはＳＣＲＦ（商標）触媒の下流に（例えば、別個のモノリス基材として）配置することができ、又は、より好ましくは、ＳＣＲ触媒を含むモノリス基材の下流端部若しくは後端部上のゾーンをＡＳＣの担体として使用することができる。

【0147】

本発明の別の態様は車両に関する。車両は、内燃機関、好ましくはディーゼルエンジンを含む。内燃機関、好ましくは、ディーゼルエンジンは本発明の排出物処理システムに連結される。

【0148】

ディーゼルエンジンは、５０ｐｐｍ以下の硫黄、より好ましくは１５ｐｐｍ以下の硫黄、更により好ましくは５ｐｐｍ以下の硫黄、例えば１０ｐｐｍ以下の硫黄を含む、燃料、好ましくはディーゼル燃料で作動するように構成又は適合されていることが好ましい。

【0149】

車両は、米国又は欧州法令で定義されるものなどの、小型ディーゼル車両（ＬＤＶ）であってもよい。小型ディーゼル車両の重量は、典型的には、２８４０ｋｇ未満、より好ましくは２６１０ｋｇ未満である。米国では、小型ディーゼル車両（ＬＤＶ）は、総重量が８，５００ポンド（ＵＳ ｌｂｓ）以下のディーゼル車両を指す。欧州では、小型ディーゼル車両（ＬＤＶ）という用語は、（ｉ）運転席に加えて８席以下で、最大質量が５トン以下の乗用車、及び（ｉｉ）最大質量が１２トン以下の物品輸送用の車両を指す。

【0150】

あるいは、車両は、米国法令で定義されるような、＞８，５００ポンド（米国ポンド）の総重量を有するディーゼル車両などの大型ディーゼル車両（ＨＤＶ）であり得る。

【0151】

本発明の更なる態様は、排気ガスを上記のリーンＮＯ_ｘトラップ触媒、又は上記の排出物処理システムと接触させることを含む、内燃機関からの排気ガスを処理する方法である。好ましい方法では、排気ガスはリッチガス混合物である。更に好ましい方法では、排気ガスは、リッチガス混合物とリーンガス混合物との間で循環する。

【0152】

内燃機関からの排気ガスを処理するいくつかの好ましい方法では、排気ガスは、約１５０～３００℃の温度である。

【実施例】

【0153】

これから、以下の非限定的な実施例によって本発明を例示する。

【0154】

材料
全ての材料は市販されており、別途記載のない限り、既知の供給元から入手した。

【0155】

全般調製１
９０３ｇのＮｄ（ＮＯ_３）_３を３５８３ｇの脱塩水に溶解させた。１８５０ｇの高表面積ＣｅＯ_２を粉末の形態で加えて、混合物を６０分間撹拌した。得られたスラリーを、向流モード（２液、噴水ノズル、入口温度３００℃及び出口温度１１０℃に設定）で、噴霧乾燥機で噴霧乾燥させた。得られた粉末をサイクロンから回収した。粉末を静的オーブン中、６５０℃で１時間焼成した。

【0156】

以下の調製例に従って一連の触媒を調製した。入口上部ＤＯＣゾーン中のＰＧＭ（すなわち、白金及びパラジウム）の担持量を７０ｇ／ｆｔ^３で一定に保ったまま、下層のＮＯ_ｘ貯蔵層中のＰＧＭ（すなわち白金及びパラジウム）の担持量を変化させた。下層のＮＯ_ｘ貯蔵層中のＰＧＭ担持量を下の表１に示す。

【0157】

ＮＯ_ｘ貯蔵層中のＰｔ：Ｐｄ比は５：１で一定に保った。

【0158】

入口上部ＤＯＣゾーンのＰｔ：Ｐｄ比は２：１で一定に保った。

【表1】

表１

【0159】

調製例（総ＰＧＭ担持量：１２０ｇ／ｆｔ^３）
［Ａｌ_２Ｏ_３．ＣｅＯ_２．ＭｇＯ．］．Ｐｔ．Ｐｄ．ＣｅＯ_２Ｎｄ．Ａｌ_２Ｏ_３－下層の調製
１．２４ｇ／ｉｎ^３の［Ａｌ_２Ｏ_３．ＣｅＯ_２．ＭｇＯ．］（上の全般調製１に従って調製）を蒸留水でスラリーにして、次いで粉砕して平均粒径を小さくした（ｄ_９０＝１３～１５μｍ）。スラリーに、硝酸塩溶液として４３．５ｇ／ｆｔ^３のＰｔ及び硝酸塩溶液として９ｇ／ｆｔ^３のＰｄを加えて、均質になるまで撹拌した。Ｐｔ／Ｐｄを担体上に１時間吸着させた。このスラリーに、３ｇ／ｉｎ^３のＣｅＯ_２Ｎｄ（上の全般調製１に従って調製）、続いて０．２ｇ／ｉｎ^３のＡｌ_２Ｏ_３バインダーと０．２重量％のヒドロキシエチルセルロースレオロジー改質剤とを加えた。次いで、得られたスラリーを均質になるまで撹拌して、ウォッシュコートを形成した。

【0160】

［Ａｌ_２Ｏ_３．ＳｉＯ_２）．ＢａＯ．Ｐｔ．Ｐｄ．ＣｅＯ_２．Ｚｅｏｌｉｔｅ－入口上層の調製
１．２ｇ／ｉｎ^３のＡｌ_２Ｏ_３（９５％）－ＳｉＯ_２（５％）粉末を脱イオン水と混合してスラリーにして、次いでそれを粉砕して平均粒径を小さくした（ｄ_５０＝４～６μｍ、ｄ_９０＝１３～１９μｍ）。次に、酢酸バリウムとして１００ｇ／ｆｔ^３のＢａをスラリーに添加し、続いて硝酸塩溶液として４４ｇ／ｆｔ^３のＰｔ及び硝酸塩溶液として２２ｇ／ｆｔ^３のＰｄを加えて、均質になるまで撹拌した。次いで、混合物を３０分間静置して、ＰＧＭを担体上に吸着させた。その後、０．３ｇ／ｆｔ^３のゼオライト－β（Ｓｉ：Ａｌ比＝４０）を更なる蒸留水と共に加え、０．１重量％のヒドロキシエチルセルロースレオロジー改質剤を加えて、均質になるまで撹拌した。

【0161】

Ａｌ_２Ｏ_３．Ｐｔ．Ｐｄ－出口上層の調製
１．３ｇ／ｉｎ^３のγ－Ａｌ_２Ｏ_３粉末を脱イオン水と混合してスラリーにして、次いでそれを粉砕して平均粒径を小さくした（ｄ_５０＝５～７μｍ、ｄ_９０＜１６μｍ）。次に、このスラリーに、２００ｇ／ｆｔ^３のクエン酸、続いて硝酸塩溶液として４４ｇ／ｆｔ^３のＰｔを加えて撹拌し、次いで３０分間静置して、担体上に吸着させた。次いで、得られたウォッシュコートのｐＨを、アンモニアを用いてｐＨ６．５～７に調整した。次に、更なる蒸留水を加え、０．２重量パーセントのヒドロキシエチルセルロースレオロジー改質剤を加えて、均質になるまで撹拌した。

【0162】

実験結果
調製例に従って調製した触媒を、１０％Ｈ_２Ｏ、２０％Ｏ_２、及び残部のＮ_２からなるガス流中、８００℃で１６時間水熱エージングした。１．６Ｌのエンジンの過渡運転点火試験でＣＯ変換性能を評価した。触媒を、様々なＮＳＣの入口温度で５秒間のλ＝０．９５のリッチ事象でプレコンディショニングした（表２を参照）。触媒活性を、下層のＮＯ_ｘ貯蔵層のＰＧＭ含有量の関数としてＣＯ Ｔ５０で測定した。

【表2】

表２

【0163】

表２の結果から、当該技術分野における技術的先入観とは対照的に、ＣＯ酸化性能（ＣＯ Ｔ５０で測定される）は、触媒のＰＧＭの総担持量の増加と共には向上しないことが分かった。むしろ、複数のエージング条件において、触媒２及び３（それぞれ７０及び５２．６ｇ／ｆｔ^３の下層のＮＯ_ｘ貯蔵層のＰＧＭ担持量を有する）は、９０ｇ／ｆｔ^３の下層のＰＧＭ担持量を有する触媒１よりも優れたＣＯ酸化性能を有する。

【0164】

したがって、驚くべきことに、本明細書に記載の触媒が、より高いＮＯ_ｘ貯蔵層（及び総）ＰＧＭ担持量を有する触媒と比較して、同等又は更に改善された触媒性能を実現できることを見出した。このＰＧＭの「節約」は、高価なＰＧＭの低いレベルの使用で同じ性能を実現できるため有益である。

【図1】

【国際調査報告】