▶ ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーの特許一覧
特表2024-532052改善された三元触媒のための遷移金属を組み込んだアルミナ
(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】2024-09-05
(54)【発明の名称】改善された三元触媒のための遷移金属を組み込んだアルミナ
(51)【国際特許分類】
B01J 23/648 20060101AFI20240829BHJP
B01J 37/02 20060101ALI20240829BHJP
B01J 23/63 20060101ALI20240829BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20240829BHJP
F01N 3/10 20060101ALI20240829BHJP
F01N 3/28 20060101ALI20240829BHJP
【ＦＩ】
B01J23/648 A
B01J37/02 301L
B01J23/63 A
B01D53/94 222
B01D53/94 ZAB
B01D53/94 245
B01D53/94 280
F01N3/10 A
F01N3/28 301P
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024500293
(86)(22)【出願日】2022-08-26
(85)【翻訳文提出日】2024-01-05
(86)【国際出願番号】 GB2022052192
(87)【国際公開番号】W WO2023031584
(87)【国際公開日】2023-03-09
(31)【優先権主張番号】63/260,745
(32)【優先日】2021-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/267,355
(32)【優先日】2022-01-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(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】100221501
【弁理士】
【氏名又は名称】式見 真行
(74)【代理人】
【識別番号】100197583
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 健
(74)【代理人】
【識別番号】110002848
【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長岡 修平
(72)【発明者】
【氏名】チャン、シアオルイ
【テーマコード（参考）】
3G091
4D148
4G169
【Ｆターム（参考）】
3G091AB03
3G091BA14
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3G091BA19
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(57)【要約】
三元触媒物品、及び内燃機関のための排気システムにおけるその使用が開示される。排気ガスを処理するための触媒物品であって、軸方向長さＬを有する、入口端部及び出口端部を含む、基材と、基材上の第１の触媒領域と、を含み、第１の触媒領域が、第１のＰＧＭ成分及び第１のアルミナを含み、第１のアルミナが、少なくとも５重量％の第１のドーパントでドープされ、第１のドーパントが、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、触媒物品。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
排気ガスを処理するための触媒物品であって、軸方向長さＬを有する、入口端部及び出口端部を含む、基材と、
前記基材上の第１の触媒領域と、を含み、
前記第１の触媒領域が、第１のＰＧＭ成分と第１のアルミナとを含み、
前記第１のアルミナが、少なくとも５重量％の第１のドーパントでドープされ、
前記第１のドーパントが、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、触媒物品。
【請求項2】
前記第１のアルミナ中の前記ドーパントの含有量が、５重量％～９０重量％である、請求項１に記載の触媒物品。
【請求項3】
前記第１のアルミナ中の前記第１のドーパントの含有量が、５重量％～２０重量％である、請求項１又は２に記載の触媒物品。
【請求項4】
前記第１のアルミナ中の前記第１のドーパントの含有量が、２０重量％～８０重量％である、請求項１又は２に記載の触媒物品。
【請求項5】
前記ドーパントが、Ｔｉ又はＮｂである、請求項１～４のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項6】
前記第１のアルミナが、Ｌａで更に安定化されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項7】
前記第１のＰＧＭ成分が、Ｒｈである、請求項１～６のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項8】
前記第１の触媒領域が、Ｒｈ以外のＰＧＭを実質的に含まない、請求項７に記載の触媒物品。
【請求項9】
第１の酸素吸蔵能（ＯＳＣ）材料、及び／又は第１のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属成分を更に含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項10】
前記第１のＰＧＭ成分が、前記第１のアルミナ上に担持されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項11】
第２の触媒領域を更に含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項12】
前記第２の触媒領域が、第２のＰＧＭ成分を含む、請求項１１に記載の触媒物品。
【請求項13】
前記第２のＰＧＭ成分が、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１２に記載の触媒物品。
【請求項14】
前記第２の触媒領域が、第２の酸素吸蔵能（ＯＳＣ）材料、第２のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属成分、及び／又は第２の無機酸化物を更に含む、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項15】
前記第２の触媒領域が、前記基材上に直接担持／堆積されている、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項16】
前記第１の触媒領域が、前記第２の触媒領域上に担持／堆積されている、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項17】
請求項１～１６のいずれか一項に記載の触媒物品を含む、燃焼排気ガスの流れを処理するための排出物処理システム。
【請求項18】
内燃機関からの排気ガスを処理する方法であって、前記排気ガスを、請求項１～１７のいずれか一項に記載の触媒物品と接触させることを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガソリンエンジンからの排気ガス排出物を処理するのに有用な触媒物品に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関では、炭化水素（hydrocarbon、ＨＣ）、一酸化炭素（carbon monoxide、ＣＯ）、及び窒素酸化物（nitrogen oxide、ＮＯｘ）を含む、様々な汚染物質を含有する排気ガスが生成される。排気ガス触媒的転化触媒を含む排出量制御システムは、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いる。ガソリンエンジンの排気処理に通常使用される触媒は、ＴＷＣ（three way catalyst）（三元触媒）である。ＴＷＣにより、次の３つの主な役割：（１）ＣＯの酸化、（２）未燃ＨＣの酸化、及び（３）ＮＯｘの還元が果たされる。
【0003】
ＴＷＣ技術の進歩にもかかわらず、コールドスタート段階での性能を同時に改善し、より良好なライトオフ（light off）性能を与え、並びに、ホットトランジェント段階で、幅広いＰｔ、Ｐｄ、及び／又はＲｈ適用で、より良好なＯＳＣ性能を与える、特定のエンジンプラットフォームのための改善された触媒コンバータが依然として必要とされている。本発明は、とりわけこれらの問題を解決するものである。
【発明の概要】
【0004】
本開示の一態様は、排気ガスを処理する触媒物品であって、軸方向長さＬを有する、入口端部及び出口端部を含む、基材と、基材上の第１の触媒領域と、を含み、第１の触媒領域が、第１のＰＧＭ成分及び第１のアルミナを含み、第１のアルミナが、少なくとも５重量％の第１のドーパントでドープされ、第１のドーパントが、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、触媒物品を対象とする。
【0005】
本発明はまた、本発明の三元触媒成分を含む、内燃機関のための排気システムも包含する。
【0006】
本発明はまた、内燃機関からの排気ガスの処理、特にガソリンエンジンからの排気ガスの処理も包含する。本方法は、排気ガスを本発明の三元触媒成分と接触させることを含む。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】基材の軸方向長さＬに対して１００％の長さを有する第１の触媒領域（単一層）を含有する、本発明による一実施形態を示す。
【図2】第１の触媒領域が、下部層として、軸方向長さＬの１００％に延在し、第２の触媒領域が、上部層として、軸方向長さＬの１００％に延在する、本発明による一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明は、ガソリンエンジン及び他のエンジンによって生成されるものなどの燃焼排気ガスの触媒処理、並びに関連する触媒組成物、触媒物品、及びシステムを対象とする。より具体的には、本発明は、車両排気システムにおけるＮＯｘ、ＣＯ、及びＨＣの同時処理に関する。ＴＷＣ性能を改善するための技術開発のほとんどは、ランタン又は他の希土類元素のドーピングによって担体アルミナ材料の熱安定性を高めることに焦点を当ててきたが、本発明者らは、驚くべきことに、チタン及びニオブのような遷移金属によるアルミナ材料の改質が、ＴＷＣの改善されたライトオフ性能及び結果として生じる排出量制御性能に更なる影響を与えることを発見した。本発明者らは、ライトオフ試験下でのＴＷＣの潜在的性能及び排出量制御試験下での実質的性能が、本発明によって改善されることを発見した。本発明の方法はまた、ＴＷＣ中のＰＧＭ担持量を著しく減少させて、貴重な天然資源を節約するとともに、触媒製品のコストを減少させる。
【0009】
本開示の一態様は、排気ガスを処理するための触媒物品であって、軸方向長さＬを有する、入口端部及び出口端部を含む、基材と、基材上の第１の触媒領域と、を含み、第１の触媒領域が、第１のＰＧＭ成分及び第１のアルミナを含み、第１のアルミナが、少なくとも５重量％の第１のドーパントでドープされ、第１のドーパントが、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、触媒物品を対象とする。
【0010】
徹底的な研究を通して、本発明者らは、Ｔｉ及びＮｂなどの第１のドーパントをＴＷＣ触媒組成物中にドープすることによって、これらの新規組成物が優れた触媒特性を示したことを見出した（例えば、本発明に記載されるようなＴｉ又はＮｂ含有触媒を使用することによって、全ての排出物、ＴＨＣ／ＮＭＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘの排出量を車両試験中に著しく低減することができた）。
【0011】
本出願全体を通して、ドーパントに関する「重量％」は、金属酸化物に基づいて計算される。
【0012】
第１の触媒領域
第１のＰＧＭ成分は、白金、パラジウム、ロジウム、及びこれらの混合物からなる群から選択することができる。いくつかの実施形態では、第１のＰＧＭ成分は、Ｐｄ、Ｒｈ、又はこれらの混合物であり得る。他の実施形態では、第１のＰＧＭ成分は、ロジウムであり得る。更なる実施形態では、第１の触媒領域は、Ｒｈ以外のＰＧＭを実質的に含まない。更に他の実施形態では、第１のＰＧＭ成分は、白金及びロジウム；パラジウム及びロジウム；又は、白金、パラジウム、及びロジウムであり得る。更なる実施形態では、第１のＰＧＭ成分は、白金及びロジウム；又は、白金、パラジウム、及びロジウムであり得る。
第１のＰＧＭ成分は、白金、パラジウム、ロジウム、及びこれらの混合物からなる群から選択することができる。いくつかの実施形態では、第１のＰＧＭ成分は、Ｐｄ、Ｒｈ、又はこれらの混合物であり得る。他の実施形態では、第１のＰＧＭ成分は、ロジウムであり得る。更なる実施形態では、第１の触媒領域は、Ｒｈ以外のＰＧＭを実質的に含まない。更に他の実施形態では、第１のＰＧＭ成分は、白金及びロジウム；パラジウム及びロジウム；又は、白金、パラジウム、及びロジウムであり得る。更なる実施形態では、第１のＰＧＭ成分は、白金及びロジウム；又は、白金、パラジウム、及びロジウムであり得る。
【0013】
第１のアルミナは、アルミナ、ランタニア（lanthania）／アルミナ、又はシリカ／アルミナ複合酸化物であり得る。いくつかの実施形態では、第１のアルミナは、ランタニア－アルミナ（例えば、ランタン安定化アルミナ）であり、ランタニアは、第１のアルミナの最大１０重量％、好ましくは２～８、３～７、又は４～６重量％である。特定の実施形態では、第１のアルミナは、ガンマアルミナであり得る。他の実施形態では、第１のアルミナは、シータアルミナであり得る。
【0014】
いくつかの実施形態では、第１のドーパントは、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。更なる実施形態では、第１のドーパントは、Ｔｉ、Ｎｂ、又はこれらの組み合わせであり得る。更に別の更なる実施形態では、第１のドーパントは、Ｔｉ又はＮｂであり得る。特定の実施形態では、第１のドーパントは、Ｔｉであり得る。他の実施形態では、第１のドーパントは、Ｎｂであり得る。特定の実施形態では、第１のアルミナ中の第１のドーパントの含有量は、５重量％～９０重量％であり得る。いくつかの更なる実施形態では、第１のアルミナ中の第１のドーパントの含有量は、５重量％～２０重量％であり得る。
【0015】
他の更なる実施形態では、第１のアルミナ中の第１のドーパントの含有量は、２０重量％～８０重量％であり得る。更に他の更なる実施形態では、第１のアルミナ中の第１のドーパントの含有量は、３０重量％～７０重量％又は４０重量％～６０重量％であり得る。特定の実施形態では、ドープされた第１のアルミナの比表面積（specific surface area、ＳＳＡ）は、ブルナウアー－エメット－テラー（Brunauer-Emmett-Teller、ＢＥＴ）法によって測定して、８０～１８０ｍ２／ｇ、１００～１６５ｍ２／ｇ、又は１３０～１５０ｍ２／ｇであり得る。いくつかの実施形態では、ドープされた第１のアルミナは、５～３０ｎｍ、１０～２５ｎｍ又は１５～２０ｎｍの結晶子サイズを有することができる。１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後、特定の実施形態では、エージングされたドープされた第１のアルミナのＳＳＡは、ＢＥＴによって測定して、１～６０ｍ２／ｇ、２～３０ｍ２／ｇ、又は４～１０ｍ２／ｇであり得る。いくつかの実施形態では、エージングされたドープされた第１のアルミナは、５０～３００ｎｍ、８０～２００ｎｍ又は１００～１５０ｎｍの結晶子サイズを有し得る。第１のドーパントがＴｉである場合、フレッシュなＴｉドープアルミナ中のＴｉＯ２の結晶相は、アナターゼであり得、エージングされたＴｉドープアルミナ中のＴｉＯ２の結晶相は、ルチルであり得る。
【0016】
第１の触媒領域は、第１の酸素吸蔵能（oxygen storage capacity、ＯＳＣ）材料、及び／又は第１のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属成分を更に含んでもよい。
【0017】
第１のＯＳＣ材料は、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、セリア－ジルコニア混合酸化物、アルミナ－セリア－ジルコニア混合酸化物、又はこれらの組み合わせであり得る。より好ましくは、第１のＯＳＣ材料は、セリア－ジルコニア混合酸化物、アルミナ－セリア－ジルコニア混合酸化物、又はこれらの組み合わせを含む。セリア－ジルコニア混合酸化物は、ランタン、ネオジム、プラセオジム、イットリウム酸化物等のドーパントを更に含み得る。第１のＯＳＣ材料は、第１のＰＧＭ構成成分のための担体材料として（例えば、第１のＰＧＭ担体材料として）機能してもよい。いくつかの実施形態では、第１のＯＳＣ材料は、セリア－ジルコニア混合酸化物及びアルミナ－セリア－ジルコニア混合酸化物を含む。
【0018】
第１の触媒領域は、第１のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を更に含み得る。
【0019】
第１のアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、好ましくはバリウム又はストロンチウム、及びこれらの混合酸化物又は複合酸化物である。好ましくは、バリウム又はストロンチウムは、存在する場合、第１の触媒領域の総重量に基づいて、０．１～１５重量％、より好ましくは３～１０重量％のバリウム又はストロンチウムの量で担持されている。
【0020】
好ましくはバリウム又はストロンチウムは、ＢａＣＯ３又はＳｒＣＯ３として存在する。このような材料は、当該技術分野において既知の任意の方法、例えば、初期湿潤含浸又は噴霧乾燥によって実施することができる。
【0021】
いくつかの実施形態では、第１のＰＧＭ成分は、第１のアルミナ上に担持されることができる。
【0022】
チタン（Ｔｉ）又はニオブ（Ｎｂ）などの第１のドーパントは、様々な方法で第１の触媒領域に組み込むことができる。いくつかの実施形態では、Ｔｉは、ドーパントとして、第１のアルミナ材料に組み込まれることができ、第１のアルミナ材料は、第１のアルミナ材料の総重量に基づいて、最大８０重量％のＴｉ、好ましくは、最大６０重量％のＴｉを含むことができる。代替的に、第１のアルミナ材料は、第１のアルミナ材料の総重量に基づいて、５～８０重量％のＴｉ、好ましくは、１０～７０重量％のＴｉ、より好ましくは、２０～６５重量％のＴｉ、更により好ましくは、４０～６０重量％のＴｉを含むことができる。
【0023】
他の実施形態では、Ｎｂは、ドーパントとして、第１のアルミナ材料に組み込まれることができ、第１のアルミナ材料は、第１のアルミナ材料の総重量に基づいて、最大８０重量％のＮｂ、好ましくは、最大５０重量％のＮｂ、より好ましくは、最大２５重量％のＮｂを含むことができる。代替的に、第１のアルミナ材料は、第１のアルミナ材料の総重量に基づいて、５～８０重量％のＮｂ、好ましくは、１０～５０重量％のＮｂ、より好ましくは、１０～３０重量％のＮｂ、更により好ましくは、１５～２５重量％のＮｂを含むことができる。
【0024】
以下の実施例に明示されるように、この態様における触媒物品は、ガソリンエンジンによって生成された排気ガスを処理するためのＴＷＣ触媒として適用することができる。
【0025】
【0026】
第１の触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、３．５ｇ／ｉｎ３未満、好ましくは、３．０ｇ／ｉｎ３又は２．５ｇ／ｉｎ３未満であり得る。代替的に、第１の触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、０．５～３．５ｇ／ｉｎ３であり得、好ましくは、０．６～３ｇ／ｉｎ３又は０．７～２．５ｇ／ｉｎ３であり得る。
【0027】
第２の触媒領域
触媒物品は、第２の触媒領域を更に含み得る。
触媒物品は、第２の触媒領域を更に含み得る。
【0028】
第２の触媒領域は、第２のＰＧＭ成分、第２の酸素吸蔵能（ＯＳＣ）材料、第２のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属成分、及び／又は第２の無機酸化物を更に含むことができる。
【0029】
第２のＰＧＭ成分は、白金、パラジウム、ロジウム、及びこれらの混合物からなる群から選択することができる。いくつかの実施形態では、第２のＰＧＭ成分は、Ｐｄ、Ｐｔ又はこれらの混合物であり得る。
【0030】
第２のＯＳＣ材料は、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、セリア－ジルコニア混合酸化物、アルミナ－セリア－ジルコニア混合酸化物、又はこれらの組み合わせであり得る。より好ましくは、第２のＯＳＣ材料は、セリア－ジルコニア混合酸化物、アルミナ－セリア－ジルコニア混合酸化物、又はこれらの組み合わせを含む。加えて、第２のＯＳＣ材料は、ランタン、ネオジム、プラセオジム、イットリウム等のようなドーパントのうちの１つ以上を更に含み得る。更に、第２のＯＳＣ材料は、第２のＰＧＭ成分に対する担体材料としての機能を有し得る。いくつかの実施形態では、第２のＯＳＣ材料は、セリア－ジルコニア混合酸化物及びアルミナ－セリア－ジルコニア混合酸化物を含む。
【0031】
セリア－ジルコニア混合酸化物は、少なくとも５０：５０、好ましくは、６０：４０超、より好ましくは、７０：３０超のジルコニア対セリアの重量比を有することができる。代替的に、セリア－ジルコニア混合酸化物はまた、５０：５０未満、好ましくは、４０：６０未満、より好ましくは、３０：７０未満のセリア対ジルコニアの重量比を有することができる。
【0032】
第２のＯＳＣ材料（例えば、セリア－ジルコニア混合酸化物）は、第２の触媒領域の総ウォッシュコート担持量に基づいて、１０～９０重量％、好ましくは、２５～７５重量％、より好ましくは、３０～６０重量％であり得る。
【0033】
第２の触媒領域における第２のＯＳＣ材料担持量は、２ｇ／ｉｎ３未満であり得る。いくつかの実施形態では、第２の触媒領域における第２のＯＳＣ材料担持量は、１．５ｇ／ｉｎ３、１．２ｇ／ｉｎ３、１ｇ／ｉｎ３、０．８ｇ／ｉｎ３、又は０．７ｇ／ｉｎ３以下である。
【0034】
第２のアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、好ましくはバリウム、ストロンチウム、これらの混合酸化物又は複合酸化物である。好ましくは、バリウム又はストロンチウムは、存在する場合、第２の触媒領域の総重量に基づいて、０．１～１５重量％、より好ましくは３～１０重量％のバリウム又はストロンチウムの量である。
【0035】
第２のアルカリ金属又はアルカリ土類金属はストロンチウムであることが更により好ましい。ストロンチウムは、存在する場合、第２の触媒領域の総重量に基づいて、好ましくは０．１～１５重量％、より好ましくは３～１０重量％の量で存在する。
【0036】
また、第２のアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、バリウム及びストロンチウムの混合酸化物又は複合酸化物であることが好ましい。好ましくは、バリウム及びストロンチウムの混合酸化物又は複合酸化物は、第２の触媒領域の総重量に基づいて、０．１～１５重量％、より好ましくは３～１０重量％の量で存在する。第２のアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、バリウム及びストロンチウムの複合酸化物であることがより好ましい。
【0037】
好ましくは、バリウム又はストロンチウムはＢａＣＯ３又はＳｒＣＯ３として存在する。このような材料は、当該技術分野において既知の任意の方法、例えば、初期湿潤含浸又は噴霧乾燥によって実施することができる。
【0038】
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、マグネシア、シリカ、ジルコニア、バリウム酸化物、及びこ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。特に好ましくは、第２の無機酸化物は、アルミナ、ランタニア－アルミナ、ジルコニア、又はシリカ／アルミナ複合酸化物である。より好ましくは、第２の無機酸化物は、アルミナ、ランタニア－アルミナ、又はシリカ／アルミナ複合酸化物である。１つの特に好ましい第２の無機酸化物は、アルミナ又はランタニア－アルミナである。いくつかの実施形態では、第２の無機酸化物は、ランタニア－アルミナ（例えば、ランタン安定化アルミナ）であり、ランタニアは、第２の無機酸化物の最大１０重量％、好ましくは２～８、３～７、又は４～６重量％である。
【0039】
いくつかの実施形態では、第２の無機酸化物は、少なくとも５重量％の第２のドーパントでドープされ、第２のドーパントは、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。更なる実施形態では、第２のドーパントは、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。更に更なる実施形態では、第２のドーパントは、Ｔｉ、Ｎｂ、又はこれらの組み合わせであり得る。更に別の更なる実施形態では、第２のドーパントは、Ｔｉ又はＮｂであり得る。特定の実施形態では、第２のドーパントは、Ｔｉであり得る。他の実施形態では、第２のドーパントは、Ｎｂであり得る。特定の実施形態では、第２の無機酸化物（アルミナなど）中の第２のドーパントの含有量は、５重量％～９０重量％であり得る。いくつかの更なる実施形態では、第２の無機酸化物中の第２のドーパントの含有量は、５重量％～２０重量％であり得る。他の更なる実施形態では、第２の無機酸化物中の第２のドーパントの含有量は、２０重量％～８０重量％であり得る。
【0040】
第２の触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、３．５ｇ／ｉｎ３未満、好ましくは、３．０ｇ／ｉｎ３又は２．５ｇ／ｉｎ３未満であり得る。代替的に、第１の触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、０．５～３．５ｇ／ｉｎ３であり得、好ましくは、０．６～３ｇ／ｉｎ３又は０．７～２．５ｇ／ｉｎ３であり得る。
【0041】
第２の触媒領域は、軸方向長さＬの１００パーセントにわたって延在することができる（例えば、図２を参照されたい）。
【0042】
いくつかの実施形態では、第１の触媒領域は、基材上に直接担持／堆積され得る。特定の実施形態では、第２の触媒領域は、基材上に直接担持／堆積され得る。
【0043】
本発明の触媒物品は、当業者に周知である更なる構成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種の結合剤及び／又は少なくとも１種の界面活性剤を更に含んでもよい。結合剤が存在する場合、分散性アルミナ結合剤が好ましい。
【0044】
基材
好ましくは、基材は、フロースルーモノリスである。代替的に、基材は、ウォールフローフィルタであり得る。
好ましくは、基材は、フロースルーモノリスである。代替的に、基材は、ウォールフローフィルタであり得る。
【0045】
フロースルーモノリス基材は、第１の面と、第２の面と、を有し、それらの間に長手方向を画定する。フロースルーモノリス基材は、第１の面と第２の面との間に延在する、複数のチャネルを有する。複数のチャネルは、長手方向に延在し、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。誤解を回避するために、フロースルーモノリス基材はウォールフローフィルタではない。
【0046】
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。
【0047】
チャネルは、一定の幅のものであり得、各複数のチャネルは、均一なチャネル幅を有し得る。
【0048】
好ましくは、長手方向に直交する平面内で、モノリス基材は、１平方インチ当たり３００～９００のチャネル、好ましくは４００～８００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６００～７００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することができる。
【0049】
モノリス基材は、触媒材料を保持するための担体として作用する。モノリス基材を形成するのに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、又は多孔質の耐火金属が挙げられる。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。
【0050】
本明細書に記載のフロースルーモノリス基材は、単一構成要素（すなわち、単一のれんが状塊）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、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、形成され得る。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ともに、当該技術分野において周知である。
【0051】
本発明の触媒物品がセラミック基材を含む実施形態では、セラミック基材は、任意の好適な耐火材料、例えば、アルミナ、シリカ、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）、又はこれらのいずれか２つ以上の混合物若しくは混合酸化物で作製され得る。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。
【0052】
本発明の触媒物品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などの耐熱性金属及び金属合金、並びに鉄、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で作製され得る。
【0053】
本開示の別の態様は、本明細書に記載の触媒物品を使用する、ＮＯｘ、ＣＯ、及びＨＣを含有する車両排気ガスを処理するための方法を対象とする。この方法に従って作製されたＴＷＣを備えた触媒コンバータは、従来のＴＷＣ（同じ又はより低いＰＧＭ担持量を有する）と比較して改善された触媒特性を示し、また、特に良好なライトオフ性能並びにＴＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘの排出量制御性能を示す（例えば、実施例１～４及び表１～５を参照されたい）。
【0054】
本開示の別の態様は、システムを通じて排気ガスを移送するための導管とともに本明細書に記載される触媒物品を含む、車両排気ガス処理用システムを対象とする。
【0055】
定義
本明細書で使用される「領域」という用語は、典型的にはウォッシュコートを乾燥及び／又は仮焼することによって得られる基材上のエリアを指す。「領域」は、例えば、「層」又は「ゾーン」として基材上に配置又は担持されることができる。基材上のエリア又は配列は、一般に、基材にウォッシュコートを適用するプロセス中に制御される。「領域」は、典型的には、明確な境界又は縁部を有する（すなわち、従来の分析技術を使用して、一方の領域を別の領域から区別することが可能である）。
本明細書で使用される「領域」という用語は、典型的にはウォッシュコートを乾燥及び／又は仮焼することによって得られる基材上のエリアを指す。「領域」は、例えば、「層」又は「ゾーン」として基材上に配置又は担持されることができる。基材上のエリア又は配列は、一般に、基材にウォッシュコートを適用するプロセス中に制御される。「領域」は、典型的には、明確な境界又は縁部を有する（すなわち、従来の分析技術を使用して、一方の領域を別の領域から区別することが可能である）。
【0056】
典型的には、「領域」は、実質的に均一な長さを有する。この文脈における「実質的に均一な長さ」への言及は、その平均値から１０％を超えて逸脱（例えば、最大長と最小長との間の差）しない長さ、好ましくはその平均値から５％を超えて逸脱しない長さ、より好ましくはその平均値から１％を超えて逸脱しない長さを指す。
【0057】
各「領域」は、実質的に均一な組成を有する（すなわち、領域のある部分とその領域の別の部分とを比較する場合、ウォッシュコートの組成に実質的な差がない）ことが好ましい。この文脈における実質的に均一な組成物とは、領域のある部分を領域の別の部分と比較する場合に、組成の差が、５％以下、通常は２．５％以下、最も一般的には１％以下である材料（例えば、領域）を指す。
【0058】
本明細書で使用される「ゾーン」という用語は、基材の全長の７５％以下の長さなど、基材の全長未満の長さを有する領域を指す。「ゾーン」は、典型的には、基材の全長の少なくとも５％（例えば、５％以上）の長さ（すなわち、実質的に均一な長さ）を有する。
【0059】
基材の全長は、その入口端部とその出口端部と（例えば、基材の両端部）の間の距離である。
【0060】
本明細書で使用される「基材の入口端部に配置されているゾーン」へのいかなる言及も、基材上に配置又は担持されているゾーンであって、基材の入口端部までの方が、基材の出口端部までよりも近い、ゾーンを指す。したがって、ゾーンの中点（すなわち、その長さの半分での点）は、基材の入口端部までの方が、基材の出口端部までよりも近い。同様に、本明細書で使用される「基材の出口端部に配置されているゾーン」へのいかなる言及も、基材上に配置又は担持されているゾーンであって、基材の出口端部までの方が、基材の入口端部までよりも近い、ゾーンを指す。したがって、ゾーンの中点（すなわち、その長さの半分での点）は、基材の出口端部までの方が、基材の入口端部までよりも近い。
【0061】
基材がウォールフローフィルタである場合、一般に、「基材の入口端部に配置されているゾーン」へのいかなる言及も、基材上に配置又は担持されているゾーンであって、
（ａ）基材の入口チャネルの入口端部（例えば、開いている端部）までの方が、入口チャネルの閉じた端部（例えば、遮断された端部若しくは塞がれた端部）までよりも近い、ゾーン、及び／又は
（ｂ）基材の出口チャネルの閉じた端部（例えば、遮断された端部若しくは塞がれた端部）までの方が、出口チャネルの出口端部（例えば、開いている端部）までよりも近い、ゾーンを指す。
（ａ）基材の入口チャネルの入口端部（例えば、開いている端部）までの方が、入口チャネルの閉じた端部（例えば、遮断された端部若しくは塞がれた端部）までよりも近い、ゾーン、及び／又は
（ｂ）基材の出口チャネルの閉じた端部（例えば、遮断された端部若しくは塞がれた端部）までの方が、出口チャネルの出口端部（例えば、開いている端部）までよりも近い、ゾーンを指す。
【0062】
したがって、ゾーンの中点（すなわち、その長さの半分での点）は、（ａ）基材の入口チャネルの入口端部までの方が、入口チャネルの閉じた端部までよりも近く、及び／又は（ｂ）基材の出口チャネルの閉じた端部までの方が、出口チャネルの出口端部までよりも近い。
【0063】
同様に、基材がウォールフローフィルタである場合、「基材の出口端部に配置されているゾーン」へのいかなる言及も、基材上に配置又は担持されているゾーンであって、
（ａ）基材の出口チャネルの出口端部（例えば、開いている端部）までの方が、出口チャネルの閉じた端部（例えば、遮断された端部若しくは塞がれた端部）までよりも近い、ゾーン、及び／又は
（ｂ）基材の入口チャネルの閉じた端部（例えば、遮断された端部若しくは塞がれた端部）までの方が、入口チャネルの入口端部（例えば、開いている端部）までよりも近い、ゾーンを指す。
（ａ）基材の出口チャネルの出口端部（例えば、開いている端部）までの方が、出口チャネルの閉じた端部（例えば、遮断された端部若しくは塞がれた端部）までよりも近い、ゾーン、及び／又は
（ｂ）基材の入口チャネルの閉じた端部（例えば、遮断された端部若しくは塞がれた端部）までの方が、入口チャネルの入口端部（例えば、開いている端部）までよりも近い、ゾーンを指す。
【0064】
したがって、ゾーンの中点すなわち、その長さの半分での点）は、（ａ）基材の出口チャネルの出口端部までの方が、出口チャネルの閉じた端部までよりも近い、及び／又は（ｂ）基材の入口チャネルの閉じた端部までの方が、入口チャネルの入口端部までよりも近い。
【0065】
ウォッシュコートがウォールフローフィルタの壁に存在する（すなわち、ゾーンが壁内のものである）場合、ゾーンは、（ａ）と（ｂ）との両方を満たし得る。
【0066】
「ウォッシュコート」という用語は、当該技術分野において周知であり、通常、触媒の生成中に基材に適用される接着性コーティングを指す。
【0067】
本明細書で使用される頭字語「ＰＧＭ」は、「白金族金属（platinum group metal）」を指す。「白金族金属」という用語は、一般に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、及びＰｔからなる群から選択される金属、好ましくはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、及びＰｔからなる群から選択される金属を指す。一般に、「ＰＧＭ」という用語は、好ましくは、Ｒｈ、Ｐｔ、及びＰｄからなる群から選択される金属を指す。
【0068】
本明細書で使用される「混合酸化物」という用語は、一般に、当該技術分野において従来的に既知であるように、単相における酸化物の混合物を指す。本明細書で使用される「複合酸化物」という用語は、一般に、当該技術分野において従来的に既知であるように、２つ以上の相を有する酸化物の組成物を指す。
【0069】
本明細書で使用される場合、「本質的になる」という表現は、特定の材料又は工程、及び、例えば、微量不純物などの、その特徴の基本特性に実質的に影響を及ぼさない、任意の他の材料又は工程を含むように、特徴の範囲を制限する。「から本質的になる」という表現は、「からなる」という表現を包含する。
【0070】
材料に関して本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」という表現は、典型的には、領域、層、又はゾーンの内容物との関連において、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％以下であることを意味する。「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。
【0071】
材料に関して本明細書で使用される場合、「本質的に含まない」という表現は、典型的には、領域、層、又はゾーンの内容との関連において、材料が微量、例えば１重量％以下、好ましくは０．５重量％以下、より好ましくは０．１％重量％以下であることを意味する。「本質的に含まない」という表現は、「含まない」という表現を包含する。
【0072】
本明細書で使用される重量％として表されるドーパントの量、特に総量へのいかなる言及も、担体材料又はその耐火金属酸化物の重量を指す。
【0073】
本明細書で使用される「担持量」という用語は、金属重量基準でのｇ／ｆｔ３の単位の測定値を指す。
【0074】
以下の実施例は、単に本発明を例示するものである。当業者は、本発明の趣旨及び特許請求の範囲の範囲内にある多くの変形例を認識するであろう。
【実施例】
【0075】
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。
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。
【0076】
ドープされた無機酸化物を合成するための基本手順
約１８０ｍ２／ｇの表面積を有する市販のＬａ安定化γ－Ａｌ２Ｏ３及び約６０ｍ２／ｇの表面積を有するＮｄ安定化ジルコニアを、それぞれＡｌ２Ｏ３及びＺｒＯ２担体材料として使用した。Ｎｂ又はＴｉなどのドーパントの担体への添加は、次のように行った。
約１８０ｍ２／ｇの表面積を有する市販のＬａ安定化γ－Ａｌ２Ｏ３及び約６０ｍ２／ｇの表面積を有するＮｄ安定化ジルコニアを、それぞれＡｌ２Ｏ３及びＺｒＯ２担体材料として使用した。Ｎｂ又はＴｉなどのドーパントの担体への添加は、次のように行った。
【0077】
Ｎｂとしてのドーパント：ニオブ（Ｖ）酸シュウ酸アンモニウム水和物を含有する水溶液を、Ｎｂの目標担持量で、Ａｌ２Ｏ３又はＺｒＯ２担体材料に含浸させた。続いて、１５０℃で３時間乾燥し、空気中、５００℃で２時間焼成して、Ｎｂドープ担体材料を得た。
【0078】
Ｔｉとしてのドーパント：チタンイソプロポキシド液を、Ｔｉの目標担持量で、Ａｌ２Ｏ３担体材料のスラリーに添加した。続いて、ろ過し、１５０℃で３時間乾燥し、空気中、５００℃で２時間焼成して、ＴｉドープＡｌ２Ｏ３材料を得た。
【0079】
実施例１：ＮＢドープ担体材料の合成触媒活性試験におけるライトオフ性能
比較触媒Ａ
比較触媒Ａは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル（ｍｉｌ））上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及びＮｄ安定化ジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
比較触媒Ａ
比較触媒Ａは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル（ｍｉｌ））上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及びＮｄ安定化ジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
【0080】
比較触媒Ｂ
比較触媒Ｂは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及びＮｄ安定化ジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、ジルコニア担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
比較触媒Ｂは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及びＮｄ安定化ジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、ジルコニア担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
【0081】
比較触媒Ｃ
比較触媒Ｃは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及び５重量％Ｎｂドープジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、ジルコニア担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
比較触媒Ｃは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及び５重量％Ｎｂドープジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、ジルコニア担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
【0082】
比較触媒Ｄ
比較触媒Ｄは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及び２０重量％Ｎｂドープジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、ジルコニア担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
比較触媒Ｄは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及び２０重量％Ｎｂドープジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、ジルコニア担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
【0083】
触媒Ｅ
触媒Ｅは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５重量％Ｎｂドープアルミナ及びＮｄドープジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｅは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５重量％Ｎｂドープアルミナ及びＮｄドープジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
【0084】
触媒Ｆ
触媒Ｆは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、２０重量％Ｎｂドープアルミナ及びＮｄドープジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｆは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、２０重量％Ｎｂドープアルミナ及びＮｄドープジルコニアのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
【0085】
比較触媒Ａ～Ｄ、並びに触媒Ｅ及びＦを、合成触媒活性試験（Synthetic Catalyst Activity Test、ＳＣＡＴ）装置で、別々に試験した。ライトオフ性能は、１０体積％のＨ２Ｏ＋１５体積％のＣＯ２＋１２６０ｐｐｍＣのＣ３Ｈ６＋０．２体積％のＨ２＋０．６体積％のＣＯ＋０．５３体積％のＯ２＋１０００ｐｐｍのＮＯ、残部はＮ２（空間速度は６００００ｈ－１）のガス流れで試験し、温度勾配は３０℃／分である。ＴＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘの転化は、供給ガスの濃度と、触媒の出口でのガスの濃度とを比較することから計算された。一連の比較触媒Ａ～Ｄ並びに触媒Ｅ及びＦを、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした。
【0086】
エージングされた比較触媒Ａ～Ｄ並びに触媒Ｅ及びＦのＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘのＴ５０ライトオフ温度を表１に示す。データは、驚くべきことに、本発明のＮｂドープアルミナ含有触媒Ｅ及びＦが、比較触媒Ａ及びＢ（Ｎｂを含まないアルミナ及びジルコニア）、並びに比較触媒Ｃ及びＤ（Ｎｂドープジルコニア）と比較した場合に、著しく改善されたライトオフ性能を与えたことを示している。ライトオフ性能改善の影響は、５重量％Ｎｂドープジルコニアの比較触媒Ｃと比較して、５重量％Ｎｂドープアルミナの触媒Ｅについて、それぞれ、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘについて、約２０℃、４５℃及び３５℃低いＴ５０であった（Ｔ５０は、転化率が５０％に達するときの温度である）。その影響はまた、２０重量％Ｎｂドープジルコニアの比較触媒Ｄに対して２０重量％Ｎｂドープアルミナの触媒Ｆについても明白であり、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘについて、それぞれ、約１９℃、３０℃及び２０℃低いＴ５０であった。Ｎｂドーピングは、Ｒｈのジルコニア担体及びアルミナ担体の両方を改善することができるが、その影響は、アルミナ担体の方がはるかに大きい。
【0087】
【表1】
【0088】
実施例２：ＴＩ及びＮＢドープアルミナの合成触媒活性試験におけるライトオフ性能
比較触媒Ｇ
比較触媒Ｇは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、８．６ｇ／ｆｔ３であった。
比較触媒Ｇ
比較触媒Ｇは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、８．６ｇ／ｆｔ３であった。
【0089】
触媒Ｈ
触媒Ｈは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５％ＮｂドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、８．６ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｈは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５％ＮｂドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、８．６ｇ／ｆｔ３であった。
【0090】
触媒Ｉ
触媒Ｉは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５％ＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、８．６ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｉは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５％ＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、８．６ｇ／ｆｔ３であった。
【0091】
触媒Ｊ
触媒Ｊは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５％ＴｉドープされたＬａ非含有ガンマ相アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、８．６ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｊは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５％ＴｉドープされたＬａ非含有ガンマ相アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、８．６ｇ／ｆｔ３であった。
【0092】
触媒Ｋ
触媒Ｋは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５％ＴｉドープＬａ安定化シータ相アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、８．６ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｋは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５％ＴｉドープＬａ安定化シータ相アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、８．６ｇ／ｆｔ３であった。
【0093】
比較触媒Ｇ並びに触媒Ｈ及びＩを、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後、合成触媒活性試験（ＳＣＡＴ）装置で別々に試験した。
【0094】
エージングされた比較触媒Ｇ並びに触媒Ｈ及びＩのＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘのＴ５０ライトオフ温度を表２に示す。データは、驚くべきことに、本発明のＮｂドープアルミナ含有触媒Ｅ及びＦが、比較触媒Ｇと比較した場合に、著しく改善されたライトオフ性能を与えたことを示す。Ｔｉドープアルミナを有する触媒Ｉは、触媒Ｈ（Ｎｂドープアルミナ含有ＴＷＣ）に関してライトオフ性能を更に改善する。
【0095】
【表2】
【0096】
触媒Ｉ、Ｊ、及びＫを、１０％の蒸気を含む空気下、１０５０℃で４時間水熱エージングした後、合成触媒活性試験（ＳＣＡＴ）装置で別々に試験した。
【0097】
エージングされた触媒Ｉ、Ｊ及びＫのＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘのＴ５０ライトオフ温度を表３に示す。データは、驚くべきことに、シータ相の触媒ＫのＬａ安定化アルミナへのＴｉドーピングが、Ｌａ安定化ガンマ相アルミナにＴｉをドープした触媒Ｉ及びＴｉをドープしたＬａ非含有ガンマアルミナの触媒Ｊと比較した場合に、著しく改善されたライトオフ性能を与えたことを示す。アルミナのシータ相は、Ｔｉドープアルミナ担体でＲｈ触媒性能を更に改善することができる。
【0098】
【表3】
【0099】
実施例３：様々なＴＩ含有量を有するＴＩドープアルミナの合成触媒活性試験におけるライトオフ性能
比較触媒Ｌ
比較触媒Ｌは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
比較触媒Ｌ
比較触媒Ｌは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、Ｌａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
【0100】
触媒Ｍ
触媒Ｍは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｍは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
【0101】
触媒Ｎ
触媒Ｎは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、１０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｎは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、１０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
【0102】
触媒Ｏ
触媒Ｏは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、２０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｏは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、２０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
【0103】
触媒Ｐ
触媒Ｐは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｐは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
【0104】
触媒Ｑ
触媒Ｑは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、８０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
触媒Ｑは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、８０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。
【0105】
比較触媒Ｇ及びＬ並びに触媒Ｍ～Ｑを、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後、合成触媒活性試験（ＳＣＡＴ）装置で別々に試験した。
【0106】
エージングされた比較触媒Ｇ及びＬ並びに触媒Ｍ～ＱのＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘのＴ５０ライトオフ温度を表４に示す。データは、驚くべきことに、本発明の触媒Ｍ～Ｑの全てのＴｉドープアルミナＴＷＣが、比較触媒Ｌ（２．０ｇ／ｆｔ３の同じＲｈ担持量を有するＴｉ非含有アルミナ）と比較した場合に、著しく改善されたライトオフ性能を与えたことを示す。８．６ｇ／ｆｔ３のより高いＲｈ担持量の比較触媒Ｇと比較した場合、更に、２．０ｇ／ｆｔ３のＲｈ担持量を有する５０重量％ＴｉドープアルミナＴＷＣの触媒Ｐは、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘについて、それぞれ、約３２℃、７９℃及び１０７℃低いＴ５０でライトオフ性能の著しい改善を示した。したがって、高Ｔｉ含有アルミナ担体の利用は、ＴＷＣのライトオフ性能を改善しながら、Ｒｈ担持量を７５％超劇的に低減することができる。本発明は、自動車産業で使用されるＲｈの貴重な天然資源を節約することができるとともに、ＴＷＣの著しい性能改善を通してより清浄な空気環境を提供して、自動車による空気汚染を低減することができる。
【0107】
【表4】
【0108】
実施例４：ガソリン乗用車における排出量制御性能
比較触媒Ｒ
比較触媒Ｒは、セラミック基材（６００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）上にコーティングされた、上部層中に第１の触媒領域及び下部層中に第２の触媒領域を含む、二層ＴＷＣである（例えば、図２を参照されたい）。
比較触媒Ｒ
比較触媒Ｒは、セラミック基材（６００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）上にコーティングされた、上部層中に第１の触媒領域及び下部層中に第２の触媒領域を含む、二層ＴＷＣである（例えば、図２を参照されたい）。
【0109】
第１の触媒領域：
第１の触媒領域は、ＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈとＬａ安定化アルミナとからなる。第２の触媒領域のウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
第１の触媒領域は、ＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈとＬａ安定化アルミナとからなる。第２の触媒領域のウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
【0110】
第２の触媒領域：
第２の触媒領域は、ＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＰｄと、Ｌａ安定化アルミナと、Ｂａプロモータとからなる。第１の触媒領域のウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｐｄ担持量は１００ｇ／ｆｔ３であった。
第２の触媒領域は、ＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＰｄと、Ｌａ安定化アルミナと、Ｂａプロモータとからなる。第１の触媒領域のウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｐｄ担持量は１００ｇ／ｆｔ３であった。
【0111】
触媒Ｓ
触媒Ｓは、セラミック基材（６００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）上にコーティングされた、上部層中に第１の触媒領域及び下部層中に第２の触媒領域を含む、二層ＴＷＣである（例えば、図２を参照されたい）。
触媒Ｓは、セラミック基材（６００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）上にコーティングされた、上部層中に第１の触媒領域及び下部層中に第２の触媒領域を含む、二層ＴＷＣである（例えば、図２を参照されたい）。
【0112】
第１の触媒領域：
第１の触媒領域は、ＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈと５％Ｎｂ安定化アルミナとからなる。第２の触媒領域のウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
第１の触媒領域は、ＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈと５％Ｎｂ安定化アルミナとからなる。第２の触媒領域のウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、１５ｇ／ｆｔ３であった。
【0113】
第２の触媒領域：
第２の触媒領域は、ＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＰｄと、Ｌａ安定化アルミナと、Ｂａプロモータとからなる。第１の触媒領域のウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｐｄ担持量は１００ｇ／ｆｔ３であった。
第２の触媒領域は、ＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＰｄと、Ｌａ安定化アルミナと、Ｂａプロモータとからなる。第１の触媒領域のウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ３であり、Ｐｄ担持量は１００ｇ／ｆｔ３であった。
【0114】
比較触媒Ｒ及び触媒Ｓを、１０００℃のピーク温度で、燃料カットエージングサイクルで１００時間、ベンチエージングした。２．５リットルエンジンを有する商用車両で、車両排出を行った。触媒の前後で排出量を測定した。
【0115】
【表5】
【0116】
表５に示すように、触媒Ｓは、比較触媒Ｒと比較して、ＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘの排出量の著しい減少を示した（それぞれ、３６％、３７％、及び５１％の減少）。
【0117】
実施例５：ＳＳＡ及び結晶サイズの有効範囲
触媒Ｔ
触媒Ｔは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナの比表面積（ＳＳＡ）は、２０５ｍ２／ｇであり、１５０℃で３時間乾燥し、空気中５００℃で２時間焼成した後のアナターゼ結晶子サイズは、７ｎｍである。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１８ｍ２／ｇであり、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後のルチル結晶子サイズは、９１ｎｍである。
触媒Ｔ
触媒Ｔは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナの比表面積（ＳＳＡ）は、２０５ｍ２／ｇであり、１５０℃で３時間乾燥し、空気中５００℃で２時間焼成した後のアナターゼ結晶子サイズは、７ｎｍである。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１８ｍ２／ｇであり、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後のルチル結晶子サイズは、９１ｎｍである。
【0118】
触媒Ｕ
触媒Ｕは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、２００ｍ２／ｇであり、１５０℃で３時間乾燥し、空気中５００℃で２時間焼成した後のアナターゼ結晶子サイズは、９ｎｍである。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１３ｍ２／ｇであり、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後のルチル結晶子サイズは１１７ｎｍである。
触媒Ｕは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、２００ｍ２／ｇであり、１５０℃で３時間乾燥し、空気中５００℃で２時間焼成した後のアナターゼ結晶子サイズは、９ｎｍである。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１３ｍ２／ｇであり、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後のルチル結晶子サイズは１１７ｎｍである。
【0119】
触媒Ｖ
触媒Ｖは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１６８ｍ２／ｇであり、１５０℃で３時間乾燥し、空気中５００℃で２時間焼成した後のアナターゼ結晶子サイズは、１２ｎｍである。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１５ｍ２／ｇであり、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後のルチル結晶子サイズは、約１３２ｎｍである。
触媒Ｖは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１６８ｍ２／ｇであり、１５０℃で３時間乾燥し、空気中５００℃で２時間焼成した後のアナターゼ結晶子サイズは、１２ｎｍである。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１５ｍ２／ｇであり、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後のルチル結晶子サイズは、約１３２ｎｍである。
【0120】
触媒Ｗ
触媒Ｗは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１５２ｍ２／ｇであり、１５０℃で３時間乾燥し、空気中５００℃で２時間焼成した後のアナターゼ結晶子サイズは、１４ｎｍである。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１０ｍ２／ｇであり、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後のルチル結晶子サイズは、１５２ｎｍである。
触媒Ｗは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１５２ｍ２／ｇであり、１５０℃で３時間乾燥し、空気中５００℃で２時間焼成した後のアナターゼ結晶子サイズは、１４ｎｍである。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１０ｍ２／ｇであり、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後のルチル結晶子サイズは、１５２ｎｍである。
【0121】
触媒Ｘ
触媒Ｘは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１３７ｍ２／ｇであり、１５０℃で３時間乾燥し、空気中５００℃で２時間焼成した後のアナターゼ結晶子サイズは、１９ｎｍである。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、７ｍ２／ｇであり、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後のルチル結晶子サイズは、１２１ｎｍである。
触媒Ｘは、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．０ミル）上にコーティングされた単層ＴＷＣである。触媒層は、５０重量％のＴｉドープＬａ安定化アルミナ及びＣｅＺｒ混合酸化物のウォッシュコート上に担持されたＲｈからなり、Ｒｈは、アルミナ担体上に予め固定された。ウォッシュコート担持量は、約１．６ｇ／ｉｎ３であり、Ｒｈ担持量は、２．０ｇ／ｆｔ３であった。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、１３７ｍ２／ｇであり、１５０℃で３時間乾燥し、空気中５００℃で２時間焼成した後のアナターゼ結晶子サイズは、１９ｎｍである。５０重量％ＴｉドープＬａ安定化アルミナのＳＳＡは、７ｍ２／ｇであり、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後のルチル結晶子サイズは、１２１ｎｍである。
【0122】
触媒Ｔ～Ｘは、１０％の蒸気を含む空気下、１０００℃で４時間水熱エージングした後、合成触媒活性試験（ＳＣＡＴ）装置で別々に試験した。
【0123】
触媒Ｔ～ＸのＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘのＴ５０ライトオフ温度を表６に示す。データは、驚くべきことに、フレッシュ状態で１９ｎｍのアナターゼ結晶子サイズを有する１３７ｍ２／ｇの表面積の触媒ＸのＬａ安定化アルミナへの５０重量％Ｔｉドーピングが、１５２～２０５ｍ２／ｇのより大きな表面積及び７～１４ｎｍのより小さな結晶子サイズの触媒Ｔ～Ｗと比較した場合に、著しく改善されたライトオフ性能を与えたことを示す。Ｔｉドープアルミナのチタニア相のＳＳＡ及び結晶子サイズのような物理的特性は、ＴＷＣの触媒性能に大きく影響する。
【0124】
【表6】
【図1】
【図2】
【国際調査報告】