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2024-537958改善されたアンモニア排出制御を有するＣＮＧエンジン排気ガス処理のための新規ゾーン触媒

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2024-10-18

(54)【発明の名称】改善されたアンモニア排出制御を有するＣＮＧエンジン排気ガス処理のための新規ゾーン触媒

(51)【国際特許分類】

B01J 29/76 20060101AFI20241010BHJP

B01D 53/94 20060101ALI20241010BHJP

F01N 3/10 20060101ALI20241010BHJP

F01N 3/28 20060101ALI20241010BHJP

【ＦＩ】

B01J29/76 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 2023580541

(86)(22)【出願日】2022-09-28

(85)【翻訳文提出日】2023-12-27

(86)【国際出願番号】 CN2022121963

(87)【国際公開番号】W WO2023061219

(87)【国際公開日】2023-04-20

(31)【優先権主張番号】202111184699.8

(32)【優先日】2021-10-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】63/262,712

(32)【優先日】2021-10-19

(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】520176441

【氏名又は名称】ジョンソンマッセイ（シャンハイ）ケミカルズリミテッド

(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

(72)【発明者】

【氏名】チアオ、トンション

(72)【発明者】

【氏名】ワン、チンウェン

(72)【発明者】

【氏名】チョン、シアン

【テーマコード（参考）】

3G091

4D148

4G169

【Ｆターム（参考）】

3G091AA19

3G091AB03

3G091BA14

3G091BA15

3G091BA19

3G091GA06

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4G169BC51B

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4G169BC75B

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4G169CA11

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4G169EB15Y

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4G169FA06

4G169FB15

4G169FB30

4G169ZA14B

4G169ZA32B

(57)【要約】

三元触媒物品、及び圧縮天然ガスエンジンのための排気システムにおけるその使用が開示される。圧縮天然ガス（ＣＮＧ）エンジンからの排気ガスを処理するための触媒物品であって、入口端部、出口端部を含み、軸方向長さＬを有する、基材と、出口端部で始まり、軸方向長さＬ未満にわたって延在する第１の触媒領域であって、第１のゼオライトを含む、第１の触媒領域と、入口端部で始まる第２の触媒領域であって、第２の白金族金属（Platinum Group Metal、ＰＧＭ）成分、第２の酸素吸蔵能（Oxygen Storage Capacity、ＯＳＣ）材料、及び第２の無機酸化物を含む、第２の触媒領域と、を備え、第２のＰＧＭ成分は、パラジウム、白金、ロジウム、又は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】

圧縮天然ガス（ＣＮＧ）エンジンからの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、出口端部を備える基材と、
前記出口端部で始まり、前記軸方向長さＬ未満にわたって延在する第１の触媒領域であって、第１のゼオライトを含む、第１の触媒領域と、
前記入口端部で始まる第２の触媒領域であって、第２の白金族金属（Platinum Group Metal、ＰＧＭ）成分と、第２の酸素吸蔵能（Oxygen Storage Capacity、ＯＳＣ）材料と、第２の無機酸化物とを含む、第２の触媒領域と、を含み、
前記第２のＰＧＭ成分は、パラジウム、白金、ロジウム、又は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の触媒領域が、前記軸方向長さＬの１０～５０パーセントにわたって延びている、請求項１に記載の触媒物品。

【請求項3】

前記第２の触媒領域が、前記軸方向長さＬの５０～９０パーセントにわたって延びている、請求項１又は２に記載の触媒物品。

【請求項4】

前記第２の触媒領域が、前記第１の触媒領域と重なっている、請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項5】

前記第２の触媒領域が、前記軸方向長さＬの５～４０パーセントにわたって、前記第１の触媒領域と重なっている、請求項４に記載の触媒物品。

【請求項6】

前記第２の触媒領域が、前記第１の触媒領域と重なっていない、請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項7】

前記第１の触媒領域及び前記第２の触媒領域の全長が、１００％Ｌに等しい、請求項６に記載の触媒物品。

【請求項8】

前記第１の触媒領域及び前記第２の触媒領域の全長が、１００％Ｌ未満である、請求項６に記載の触媒物品。

【請求項9】

前記第１の触媒領域がＰｄ、Ｐｔ、及びＲｈからなる群から選択される第１のＰＧＭ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Ｐｔである、請求項９に記載の触媒物品。

【請求項11】

前記第１のＰＧＭ成分の担持量が、０．１～５０ｇ／ｆｔ^３である、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１の触媒領域が、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される第１の遷移金属を更に含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項13】

前記第１の遷移金属が、Ｃｕ及び／又はＦｅである、請求項１２に記載の触媒物品。

【請求項14】

Ｃｕが、前記第１のゼオライトの重量に基づいて、０．０１～２０重量％である、請求項１３に記載の触媒物品。

【請求項15】

前記第１の触媒領域が、０．５～３．５ｇ／ｉｎ^３のウォッシュコート担持量を有する、請求項１～１４のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項16】

前記第２のＯＳＣ材料が、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、及びアルミナ－セリア－ジルコニア混合酸化物からなる群から選択される、請求項１～１５のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項17】

前記第２のＯＳＣ材料が、前記セリア－ジルコニア混合酸化物を含む、請求項１６に記載の触媒物品。

【請求項18】

前記第２の無機酸化物が、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ、ランタン、イットリウム、ネオジム、プラセオジム酸化物、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、請求項１～１７のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項19】

前記第２の無機酸化物が、アルミナ、ランタナ／アルミナ複合酸化物、又はマグネシア／アルミナ複合酸化物である、請求項１８に記載の触媒物品。

【請求項20】

前記第２の触媒領域が、第２のアルカリ又はアルカリ土類金属を更に含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項21】

前記第２のアルカリ又はアルカリ土類金属が、バリウム又はストロンチウムである、請求項１～２０のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項22】

第３の触媒領域を更に含む、請求項１～２１のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項23】

前記第３の触媒領域が、前記入口端部で始まり、前記軸方向長さＬ未満にわたって延在する、請求項２２に記載の触媒物品。

【請求項24】

前記第３の触媒領域は、第３のＰＧＭ成分、第３の酸素吸蔵能（ＯＳＣ）材料、第３のアルカリ若しくはアルカリ土類金属成分、及び／又は第３の無機酸化物を含む、請求項２２又は２３に記載の触媒物品。

【請求項25】

第４の触媒領域を更に含む、請求項１～２４のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項26】

前記第４の触媒領域が、前記出口端部で始まり、前記軸方向長さＬ未満にわたって延在する、請求項２５に記載の触媒物品。

【請求項27】

前記第４の触媒領域が第４のＰＧＭ成分及び第４の無機酸化物を含む、請求項２５又は２６に記載の触媒物品。

【請求項28】

前記第４のＰＧＭ成分が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、又はこれらの組み合わせである、請求項２７に記載の触媒物品。

【請求項29】

前記第４のＰＧＭ成分がＰｔである、請求項２８に記載の触媒物品。

【請求項30】

前記第４の触媒領域におけるＰｔ担持量は、０．１～５０ｇ／ｆｔ^３である、請求項２９に記載の触媒物品。

【請求項31】

前記第４の触媒領域が、他のＰＧＭ成分を実質的に含まない、請求項２９又は３０に記載の触媒物品。

【請求項32】

前記第４の無機酸化物が、アルミナ、セリウム、ジルコニア、マグネシア、シリカ、ランタン、イットリウム、ネオジム、プラセオジム酸化物、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、請求項２７～３１のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項33】

前記第４の無機酸化物が、アルミナ、ランタナ／アルミナ複合酸化物、又はマグネシア／アルミナ複合酸化物である、請求項３２に記載の触媒物品。

【請求項34】

前記基材が、フロースルーモノリス又はウォールフローフィルタである、請求項１～３３のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項35】

前記第１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１～３４のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項36】

前記第４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２５～３４のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項37】

請求項１～３６のいずれか一項に記載の触媒物品を含む、ＣＮＧエンジン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38】

前記触媒物品の上流にあるＴＷＣ物品を更に含む、請求項３７に記載の排出物処理システム。

【請求項39】

ＣＮＧエンジン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１～３６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、圧縮天然ガス（compressed natural gas、ＣＮＧ）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】

ＣＮＧは、単純な炭化水素、主にメタンから構成され、エネルギー単位当たりに生成されるＣＯ_２の発生がはるかに少なくなる。そして、ＣＮＧは、従来のガソリン及びディーゼル燃料に代わるクリーンエネルギーとして使用されてきた。ＣＮＧはまた、その豊富な供給及び比較的低い価格のために市場において好まれる。したがって、近年、ＣＮＧエンジンは、自動車市場において、特に、化学量論的較正の下でＣＮＧエンジンを用いて動作する大型車両のために、ますます注目を集めている。ＣＮＧ下で動作する場合であっても、自動車排気ガスは不可避であり、これは通常、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物「ＮＯ_ｘ」のような典型的な汚染物質を含む。そして、三元触媒（ＴＷＣ）などの従来のガソリン排出触媒は、通常、ＣＮＧエンジンからの排気ガス制御に適用される。しかしながら、アンモニア（ＮＨ_３）は、ＮＯ_ｘを低減するために化学量論的ＣＮＧエンジン上でＴＷＣを使用するときの副生成物として認識されている。したがって、ＮＨ_３は、二次的な無機エアロゾル形成などの新たな汚染物質排出問題をもたらし、これは、大気環境の悪化をもたらし得る。ＮＨ_３排出をより良く制御するために、大型ＣＮＧエンジンに関する中国のＶＩ規制は、ＮＨ_３排出制限を１０ｐｐｍ程度に低く設定している。

【0003】

中国のＶＩ規制を満たし、ＮＨ_３排出を制御するために、他の研究者らは、大型ディーゼル（ＨＤＤ）後処理システムにおける典型的な排出制御アプローチであるアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を使用することを試みている。しかしながら、燃料源における異なる組成（ディーゼル対ＣＮＧ）及び異なる動作条件（リーン対化学量論）に起因して、典型的なＡＳＣ設計は、化学量論的ＣＮＧエンジンに対するＮＨ_３排出制御に対して全く機能しない。したがって、特に化学量論的ＣＮＧエンジンからの排気ガス排出物を処理するように設計された、改善されたＮＨ_３排出制御触媒が依然として必要とされている。

【発明の概要】

【0004】

本開示の一態様は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）エンジンからの排気ガスを処理するための触媒物品であって、入口端部、出口端部を含み、軸方向長さＬを有する、基材と、出口端部で始まり、軸方向長さＬ未満にわたって延在する第１の触媒領域であって、第１のゼオライトを含む、第１の触媒領域と、入口端部で始まる第２の触媒領域であって、第２の白金族金属（ＰＧＭ）成分、第２の酸素吸蔵能（ＯＳＣ）材料、及び第２の無機酸化物を含む、第２の触媒領域と、を備え、第２のＰＧＭ成分は、パラジウム、白金、ロジウム、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される。

【0005】

本発明はまた、本発明の触媒物品を含む、ＣＮＧエンジンのための排気システムも包含する。

【0006】

本発明はまた、ＣＮＧエンジンからの排気ガスを処理すること、特に化学量論的ＣＮＧエンジンからの排気ガスを処理することも包含する。本方法は、排気ガスを本発明の触媒物品と接触させること、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の触媒領域が、底部層として、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、実施例におけるＴＷＣ－１、ＴＷＣ－２、ＴＷＣ－３、及びＴＷＣ－４の構成を示す。

【図2a】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第２の触媒領域が、入口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在する、本発明による一実施形態を示す。第２の触媒領域及び第１の触媒領域の全長は、軸方向長さＬに等しい。

【図2b】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第２の触媒領域が、入口端部から軸方向長さＬの１００％に延在する、本発明による一実施形態を示す。第２の触媒領域及び第１の触媒領域の全長は、軸方向長さＬよりも大きい。

【図2c】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第２の触媒領域が、入口端部から軸方向長さＬの１００％に延在する、本発明による一実施形態を示す。第２の触媒領域及び第１の触媒領域の全長は、軸方向長さＬよりも大きい。

【図2d】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第２の触媒領域が、入口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在する、本発明による一実施形態を示す。第２の触媒領域及び第１の触媒領域の全長は、軸方向長さＬよりも短い。

【図2e】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第２の触媒領域が、入口端部から軸方向長さＬの１００％に延在する、本発明による一実施形態を示す。第２及び第１の触媒領域の全長は、軸方向長さＬよりも大きく、第２の触媒領域は、第１の触媒領域を覆う。

【図3a】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第２の触媒領域が、入口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在する、本発明による一実施形態を示す。第２及び第１の触媒領域の全長は、軸方向長さＬに等しい。第３の触媒領域は、入口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在する。

【図3b】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第２の触媒領域が、入口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在する、本発明による一実施形態を示す。第２及び第１の触媒領域の全長は、軸方向長さＬに等しい。第３の触媒領域は、入口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第１の触媒領域を部分的に覆う。

【図3c】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第２の触媒領域が、入口端部形態、軸方向長さＬの１００％未満にわたって延在する、本発明による一実施形態を示す。第２の及び第１の触媒領域の全長は、軸方向長さＬ以下である。第３の触媒領域は、軸方向長さＬの１００％に延在し、上部層として第１及び第２の触媒領域に重なる。

【図3d】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第２の触媒領域が、入口端部形態、軸方向長さＬの１００％未満にわたって延在する、本発明による一実施形態を示す。第２及び第１の触媒領域の全長は、軸方向長さＬよりも大きい。第３の触媒領域は、軸方向長さＬの１００％まで延在する。

【図3e】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第２の触媒領域が、入口端部形態、軸方向長さＬの１００％未満にわたって延在する、本発明による一実施形態を示す。第２及び第１の触媒領域の全長は、軸方向長さＬよりも大きい。第３の触媒領域は、入口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在する。

【図4】第１の触媒領域が、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第３の触媒領域が、入口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在している、本発明による一実施形態を示す。第１及び第２の触媒領域の全長は、軸方向長さＬ未満であるか、軸方向長さＬに等しいか、又は軸方向長さＬより大きい可能性がある。第２の触媒領域は、入口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在し、第４の触媒領域は、出口端部から軸方向長さＬの１００％未満に延在する。第２及び第４の触媒領域の全長は、軸方向長さＬ未満であるか、軸方向長さＬに等しいか、又は軸方向長さＬより大きい可能性がある。第２及び第４の触媒領域は、底部層を構成し、第３及び第１の触媒領域は、上部層を構成する。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明は、化学量論的ＣＮＧ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物品及びシステムに関する。より具体的には、本発明は、アンモニア排出の抑制、並びに車両排気システムにおけるＮＯ_ｘ、ＣＯ、及びＨＣの同時処理に関する。本発明のプロセスはまた、プロセス実行時間を短縮し、触媒のコストを低減する。

【0009】

【0010】

第１の触媒領域
第１のゼオライトは、シリカ質ゼオライトなどのシリカ含有ゼオライトであってもよく、アルミノシリケートゼオライト、金属置換アルミノシリケートゼオライト、アルミノホスフェート（ＡＩＰＯ）ゼオライト、金属置換（ＭｅＡＩＰＯ）ゼオライト、シリコアルミノホスフェート（ＳＡＰＯ）、若しくは金属置換シリコアルミノホスフェート（ＭｅＡＰＳＯ）、又はＺｒ、Ｐによる修飾ゼオライトと呼ばれることもある。ゼオライトは、アルミノシリケート又はシリコアルミノホスフェート（ＳＡＰＯ）ゼオライトであることが好ましい。より好ましくは、ゼオライトはアルミノシリケートである。

【0011】

ゼオライトは、微孔性又は微孔性ゼオライトであってもよく、好ましくは、ゼオライトは、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＳＴ、ＡＳＶ、ＡＴＴ、ＢＣＴ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＯＦ、ＢＯＧ、ＢＲＥ、ＣＡＮ、ＣＤＯ、ＣＦＩ、ＣＧＳ、ＣＨＡ、－ＣＨＩ、ＣＯＮ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＦＥＲ、ＧＩＳ、ＧＯＤ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＦＩ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧ、ＺＯＮからなる群から選択される骨格型を有する。前述の３文字のコードのそれぞれは、「ＩＵＰＡＣＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎｏｎｚｅｏｌｉｔｅＮｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ」及び／又は「ｓｔｒｕｃｔｕｒｅＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＺｅｏｌｉｔｅＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ」に準拠した骨格型を表す。より好ましくは、第１のゼオライトは、ＡＥＩ、ＢＥＡ、ＣＨＡ、ＦＥＲ、ＦＡＵ、ＭＦＡから選択される骨格タイプを有する。いくつかの実施形態では、第１のゼオライトは、ＡＥＩ、ＢＥＡ、ＦＥＲ、又はＣＨＡであり得る。更なる実施形態では、第１のゼオライトは、ＡＥＩ又はＣＨＡであり得る。なお更なる実施形態では、第１のゼオライトはＡＥＩであり得る。別の更なる実施形態では、第１のゼオライトはＣＨＡであり得る。一般に、第１のゼオライトは、２～５００、好ましくは４～２５０、より好ましくは８～１５０のシリカ対アルミナ比（ＳＡＲ）を有し得る。いくつかの実施形態では、第１のゼオライトは、８～４０のＳＡＲ範囲を有するＡＥＩ又はＣＨＡである。更なる実施形態では、第１のゼオライトは、１０～３０のＳＡＲ範囲を有するＡＥＩ又はＣＨＡである。

【0012】

いくつかの実施形態では、第１の触媒領域は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される第１のＰＧＭ成分を更に含むことができる。更なる実施形態では、第１のＰＧＭ成分はＰｔであり得る。ある特定の実施形態では、第１のＰＧＭ成分の担持量は、０．１～５０ｇ／ｆｔ^３又は０．１～２５ｇ／ｆｔ^３又は０．１～１５ｇ／ｆｔ^３であり得る。

【0013】

他の実施形態では、第１の触媒領域は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｅ、Ｍｏ、Ａｇ、及び任意の２つ以上の組み合わせからなる群から選択され得る第１の遷移金属を更に含むことができる。更なる実施形態では、第１の遷移金属は、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ又はＦｅ、及び任意の２つ以上の組み合わせから選択することができる。更に他の実施形態では、第１の遷移金属は、Ｃｕ及び／又はＦｅであり得る。特定の実施形態では、第１のゼオライトの重量に基づいて、第１の遷移金属は０．０１～２０重量％、好ましくは、０．１～１５重量％、より好ましくは、０．５～１０重量％である。

【0014】

いくつかの実施形態では、第１の触媒領域は、軸方向長さＬの１０～５０％、１０～４０％、又は１０～３０％にわたって延在することができる。代替的に、第１の触媒領域は、軸方向長さＬの２０～５０％、又は２０～４０％にわたって延在することができる。

【0015】

第１の触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、３．５ｇ／ｉｎ^３未満、好ましくは３．０ｇ／ｉｎ^３未満、又は２．５ｇ／ｉｎ^３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／ｉｎ^３、好ましくは、０．６～３ｇ／ｉｎ^３又は０．７～２．８ｇ／ｉｎ^３であり得る。

【0016】

第２の触媒領域
いくつかの実施形態では、第２のＰＧＭ成分は、Ｐｄ及びＲｈであり得る。他の実施形態では、第２のＰＧＭ成分は、Ｐｔ及びＲｈであり得る。

【0017】

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、イットリウムなど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。

【0018】

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より高く、より好ましくは、６５：３５より高いジルコニア二酸化物対セリア二酸化物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、３５：６５未満のセリア二酸化物対ジルコニア二酸化物の重量比を有することができる。

【0019】

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２０～９０重量％、より好ましくは３０～９０重量％であり得る。

【0020】

第２の触媒領域における第２のＯＳＣ材料担持量は、２ｇ／ｉｎ^３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、２ｇ／ｉｎ^３、１．５ｇ／ｉｎ^３、１．２ｇ／ｉｎ^３、１．０ｇ／ｉｎ^３、又は０．８ｇ／ｉｎ^３以下である。

【0021】

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、ジルコニア、マグネシア、シリカ、ランタン、イットリウム、ネオジム、プラセオジムの酸化物、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、ランタン－アルミナ、ジルコニア、又はマグネシア／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ン－アルミナである。

【0022】

第２のＯＳＣ材料と第２の無機酸化物とは、１０：１以下、好ましくは８：１以下、より好ましくは５：１以下、最も好ましくは４：１以下の重量比を有することができる。

【0023】

代替的に、第２のＯＳＣ材料と第２の無機酸化物とは、１０：１～１：１０、好ましくは８：１～１：８、より好ましくは５：１～１：５、最も好ましくは４：１～１：４の重量比を有することができる。

【0024】

いくつかの実施形態では、第２の触媒領域は、第２のアルカリ又はアルカリ土類金属を更に含むことができる。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

好ましくは、バリウム又はストロンチウムはＢａＣＯ_３又はＳｒＣＯ_３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。

【0029】

いくつかの実施形態では、第２の触媒領域は、第２のアルカリ金属又第２のアルカリ土類金属を実質的に含まない。更なる実施形態では、第２の触媒領域は、第２のアルカリ金属又は第２のアルカリ土類金属を実質的に含まないか、又は含まない。

【0030】

いくつかの実施形態では、第２の触媒領域は、軸方向長さＬの５０～９０％、５０～８０％、又は５０～７０％にわたって延在することができる。代替的に、第２の触媒領域は、軸方向長さＬの６０～９０パーセント、好ましくは、軸方向長さＬの６０～８０パーセントである。

【0031】

代替的に、第２の触媒領域は、軸方向長さＬの９０％、８５％、８０％、又は７５％以下であり得る。

【0032】

いくつかの実施形態では、第２の触媒領域は、第１の触媒領域上に重なり得る。更なる実施形態では、第２の触媒領域は、軸方向長さＬの５～４０％にわたって第１の触媒領域と重なり得る。好ましくは、第２領域と第１領域の全長は、軸方向長さＬに等しい、又はそれ以上である。特定の実施形態では、第１の触媒領域及び第２の触媒領域の全長は、１００％Ｌに等しい。他の実施形態では、第１の触媒領域及び第２の触媒領域の全長は、１００％Ｌ未満であり、例えば、軸方向長さＬの９９％、９５％、８５％、又は８０％以下である。

【0033】

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。

【0034】

第２の触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、３．５ｇ／ｉｎ^３未満、好ましくは３．０ｇ／ｉｎ^３未満、又は２．５ｇ／ｉｎ^３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／ｉｎ^３、好ましくは、０．６～３ｇ／ｉｎ^３又は０．７～２．８ｇ／ｉｎ^３であり得る。

【0035】

第３の触媒領域
触媒物品は、第３の触媒領域を更に含むことができる。いくつかの実施形態では、第３の触媒領域は、入口端部で開始することができ、軸方向長さＬ未満にわたって延在することができる。

【0036】

第３の触媒領域は、第３のＰＧＭ成分、第３の酸素吸蔵能（ＯＳＣ）材料、第３のアルカリ若しくはアルカリ性土類金属成分、及び／又は第３の無機酸化物を更に含むことができる。

【0037】

第３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３のＰＧＭ成分は、パラジウム、ロジウム、又はこれらの混合物であり得る。別の実施形態では、第３のＰＧＭ成分は、白金、ロジウム、又はこれらの混合物であり得る。

【0038】

第３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３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３のＯＳＣ材料は、ランタン、ネオジム、プラセオジム、イットリウムなど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３のＯＳＣ材料は、第３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３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。

【0039】

【0040】

第３のＯＳＣ材料（例えば、セリア－ジルコニア混合酸化物）は、第３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。

【0041】

第３の触媒領域における第３のＯＳＣ材料担持量は、２ｇ／ｉｎ^３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３のＯＳＣ材料担持量は、２．０ｇ／ｉｎ^３、１．５ｇ／ｉｎ^３、１．２ｇ／ｉｎ^３、１．０ｇ／ｉｎ^３、又は０．８ｇ／ｉｎ^３以下である。

【0042】

第３の触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、３．５ｇ／ｉｎ^３未満、好ましくは３．０ｇ／ｉｎ^３以下、２．５ｇ／ｉｎ^３、又は２ｇ／ｉｎ^３であり得る。

【0043】

第３のアルカリ又はアルカリ性土類金属は、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３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。

【0044】

第３のアルカリ又はアルカリ性土類金属は、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３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。

【0045】

また、第３のアルカリ又はアルカリ性土類金属は、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３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３のアルカリ又はアルカリ性土類金属は、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。

【0046】

【0047】

いくつかの実施形態では、第３の触媒領域は、第３のアルカリ金属又第３のアルカリ土類金属を実質的に含まない。更なる実施形態では、第３の触媒領域は、第３のアルカリ金属又は第３のアルカリ土類金属を実質的に含まないか、又は含まない。

【0048】

第３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３の無機酸化物は、好ましくは、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ、ランタン、ネオジム、プラセオジム、酸化イットリウム、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３の無機酸化物は、アルミナ、ランタン－アルミナ、ジルコニア、又はマグネシア／アルミナ複合酸化物である。１つの特に好ましい第３の無機酸化物は、アルミナ又はランタン－アルミナである。

【0049】

第３のＯＳＣ材料及び第３の無機酸化物は、１０：１以下、好ましくは、８：１又は５：１以下、より好ましくは、５：１以下、最も好ましくは４：１以下の重量比を有することができる。

【0050】

代替的に、第３のＯＳＣ材料及び第３の無機酸化物は、１０：１～１：１０、好ましくは８：１～１：８、又はより好ましくは５：１～１：５又は、最も好ましくは４：１～１：４の重量比を有することができる。

【0051】

第３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し得る。（例えば、図３ｃ及び図３ｄを参照）。代替的に、第３の触媒領域は、軸方向長さＬ未満、例えば、軸方向長さＬの９５％、９０％、８０％、又は７０％以下であり得る（例えば、図３ａ、図３ｂ、図３ｅ、図４、を参照）。いくつかの実施形態では、第３の触媒領域は、出口端部で始まることができる。

【0052】

第４の触媒領域
触媒物品は、第４の触媒領域を更に含み得る。いくつかの実施形態では、第４の触媒領域は、出口端部で開始することができ、軸方向長さＬ未満にわたって延在することができる。

【0053】

第４の触媒領域は、第４のＰＧＭ成分及び第４の無機酸化物を更に含むことができる。

【0054】

第４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４のＰＧＭ成分は、白金であり得る。更なる実施形態では、第４の触媒領域は、Ｐｔ以外のＰＧＭ成分を実質的に含まない。

【0055】

第４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４の無機酸化物は、好ましくは、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ、ランタン、ネオジム、プラセオジム、酸化イットリウム、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４の無機酸化物は、アルミナ、ランタン－アルミナ、ジルコニア、又はマグネシア／アルミナ複合酸化物である。１つの特に好ましい第４の無機酸化物は、アルミナ又はランタン－アルミナである。

【0056】

第４の触媒領域は、軸方向長さＬ未満、例えば、軸方向長さＬの９５％、９０％、８０％、又は７０％以下であり得る。

【0057】

いくつかの実施形態では、第４の触媒領域は、軸方向長さＬの１０～５０％、１０～４０％、又は１０～３０％にわたって延在することができる。代替的に、第４の触媒領域は、軸方向長さＬの２０～５０％又は２０～４０％にわたって延在することができる（例えば、参照図４）。

【0058】

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。

【0059】

基材
好ましくは、基材は、フロースルーモノリスである。

【0060】

基材は、長さ８インチ未満、好ましくは４～７インチであり得る。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

本明細書に記載の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、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。

【0067】

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イドアルミノケイ酸塩（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。

【0068】

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。

【0069】

いくつかの実施形態では、第１の触媒領域は、第２（又は任意選択的に第３）の触媒領域とは異なる基材上に位置することができる。ある特定の実施形態では、第１の触媒領域及び第４の触媒領域は、同じ基材上にあってもよいが、第２（又は任意選択で第３）の触媒領域とは異なる基材上に位置してもよい。

【0070】

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、ＮＯ_ｘ、ＣＯ、ＨＣ（メタン）、及びアンモニアを含有する化学量論的ＣＮＧエンジンから車両排気ガスを処理するための方法を対象とする。本発明に従って作製された試験触媒は、従来のＴＷＣ（同じ又は同様のＰＧＭ担持量を有する）と比較して、ＮＨ_３制御性能が大幅に改善されたことを示し、また、広いラムダ範囲下でのアンモニア排出制御において改善された性能も示す（例えば、実施例１、及び表１～２を参照されたい）。

【0071】

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。いくつかの実施形態では、システムは、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含まない。

【0072】

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）。

【0073】

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。

【0074】

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は、領域のある部分を領域の別の部分と比較する場合、組成の差が５％以下、通常は２．５％以下、及び最も通常には１％以下である材料（例えば、領域）を指す。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

「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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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／ｆｔ^３の単位の測定値を指す。

【0091】

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】

【0092】

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。

【0093】

ＴＷＣ－１
ＴＷＣ－１は、図１に示されるように、２つの触媒領域において二重層構造を有する典型的な三元（Ｐｔ－Ｐｄ－Ｒｈ）触媒である。底部層は、第１のＣｅＺｒ混合酸化物、Ｌａ安定化アルミナ、Ｓｒプロモータのウォッシュコート上に担持されたＰｔとＰｄからなる。底部層のウォッシュコート担持量は約２．０ｇ／ｉｎ^３であり、Ｐｔ担持量は３０ｇ／ｆｔ^３、Ｐｄ担持量は６０ｇ／ｆｔ^３であった。標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの５０％を目標とするコーティングの深さで、セラミック基材の各端部面から、ウォッシュコートをコーティングし（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）、１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0094】

上部層は、第２のＣｅＺｒ混合酸化物、Ｌａ安定化アルミナのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなる。第２の層のウォッシュコート担持量は約１．３ｇ／ｉｎ^３であり、Ｒｈ担持量は１０ｇ／ｆｔ^３であった。次いで、標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの５０％を目標とするコーティングの深さで、上記底部層を含むセラミック基材の各端部面から、この第２のウォッシュコートをコーティングし、１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0095】

ＴＷＣ－２
ＴＷＣ－２は、図１に示されるように、２つの触媒領域において二重層構造を有する典型的な三元（Ｐｔ－Ｐｄ－Ｒｈ）触媒である。底部層は、第１のＣｅＺｒ混合酸化物、Ｌａ安定化アルミナ、Ｓｒプロモータのウォッシュコート上に担持されたＰｔとＰｄからなる。底部層のウォッシュコート担持量は約２．０ｇ／ｉｎ^３であり、Ｐｔ担持量は１８ｇ／ｆｔ^３、Ｐｄ担持量は３６ｇ／ｆｔ^３であった。標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの５０％を目標とするコーティングの深さで、セラミック基材の各端部面から、ウォッシュコートをコーティングし（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）、１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0096】

上部層は、第２のＣｅＺｒ混合酸化物、Ｌａ安定化アルミナのウォッシュコート上に担持されたＲｈからなる。第２の層のウォッシュコート担持量は約１．３ｇ／ｉｎ^３であり、Ｒｈ担持量は６ｇ／ｆｔ^３であった。次いで、標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの５０％を目標とするコーティングの深さで、上記底部層を含むセラミック基材の各端部面から、この第２のウォッシュコートをコーティングし、１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0097】

ＴＷＣ－３
ＴＷＣ－３は、図１に示されるように、２つの触媒領域において二重層構造を有する典型的な三元（Ｐｔ－Ｐｄ－Ｒｈ）触媒である。底部層は、第１のＣｅＺｒ混合酸化物、Ｌａ安定化アルミナ、Ｂａプロモータのウォッシュコート上に担持されたＰｄからなる。底部層のウォッシュコート担持量は、約２．２ｇ／ｉｎ^３であり、Ｐｔ担持量は５ｇ／ｆｔ^３、Ｐｄ担持量は４７ｇ／ｆｔ^３であった。標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの５０％を目標とするコーティングの深さで、セラミック基材の各端部面から、ウォッシュコートをコーティングし（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）、１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0098】

上部層は、第２のＣｅＺｒ混合酸化物、Ｌａ安定化アルミナのウォッシュコート上に担持されたＰｔとＲｈからなる。第２の層のウォッシュコート担持量は約１．３ｇ／ｉｎ^３であり、Ｐｔ担持量は４ｇ／ｆｔ^３、Ｒｈ担持量は１０ｇ／ｆｔ^３であった。次いで、標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの５０％を目標とするコーティングの深さで、上記底部層を含むセラミック基材の各端部面から、この第２のウォッシュコートをコーティングし、１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0099】

ＴＷＣ－４
ＴＷＣ－４は、図１に示されるように、２つの触媒領域において二重層構造を有する典型的な三元（Ｐｔ－Ｐｄ－Ｒｈ）触媒である。底部層は、第１のＣｅＺｒ混合酸化物、Ｌａ安定化アルミナ、Ｂａプロモータのウォッシュコート上に担持されたＰｄからなる。底部層のウォッシュコート担持量は、約２．２ｇ／ｉｎ^３であり、Ｐｄ担持量は、２４ｇ／ｆｔ^３であった。標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの５０％を目標とするコーティングの深さで、セラミック基材の各端部面から、ウォッシュコートをコーティングし（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）、１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0100】

上部層は、第２のＣｅＺｒ混合酸化物、Ｌａ安定化アルミナのウォッシュコート上に担持されたＰｔとＲｈからなる。第２の層のウォッシュコート担持量は約１．３ｇ／ｉｎ^３であり、Ｐｔ担持量は４．５ｇ／ｆｔ^３、Ｒｈ担持量は９ｇ／ｆｔ^３であった。次いで、標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの５０％を目標とするコーティングの深さで、上記底部層を含むセラミック基材の各端部面から、この第２のウォッシュコートをコーティングし、１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0101】

比較触媒物品１
３つの触媒領域を有する触媒を調製した。（例えば、図３ａ参照）。

【0102】

第１の触媒領域
第１の触媒領域は、ウォッシュコートＳｉ安定化アルミナ及び結合剤としてのアルミナゾル上に担持されたＰｔからなり、総ウォッシュコート担持量は約２．１ｇ／ｉｎ^３であり、Ｐｔ担持量は５ｇ／ｆｔ^３であった。この触媒領域は、ヘビーデューティディーゼル用途に適用される典型的なＮＨ_３酸化触媒コーティングと同じである。

【0103】

第１の触媒領域のウォッシュコートは、基材長さの３３％を目標とするコーティング深さで標準的なコーティング手順を使用して、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）の出口端面からコーティングされた。

【0104】

第２の触媒領域
第２の触媒領域のウォッシュコートは、ＴＷＣ－２底部層と同じ（約２．０ｇ／ｉｎ^３、Ｐｔ担持量は１８ｇ／ｆｔ^３及びＰｄ担持量は３６ｇ／ｆｔ^３）であった。標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの６７％を目標コーティング深さとして、上記第１の触媒領域を含むセラミック基材の入口端面から、このウォッシュコートをコーティングした。

【0105】

第３の触媒領域
第３の触媒領域のウォッシュコートは、ＴＷＣ－２上部層と同じ（約１．３ｇ／ｉｎ^３、Ｒｈ担持量は６ｇ／ｆｔ^３）であり、第３の触媒領域のウォッシュコートも、基材長さの６７％を目標としたコーティング深さを有する標準的なコーティング手順を使用して、上から第１及び第２の触媒領域を含有するセラミック基材の入口端面からコーティングした。触媒物品を１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0106】

触媒物品２
３つの触媒領域を有する触媒を調製した。（例えば、図３ａ参照）。

【0107】

第１の触媒領域
第１の触媒領域は、約２０～２４のＳＡＲ範囲を有するＣＨＡ型ゼオライト及び結合剤上に担持されたＣｕからなり、この触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、約２．０ｇ／ｉｎ^３で、Ｃｕ担持量は３．３重量％（ＣＨＡの重量に基づく）であった。

【0108】

第１の触媒領域のウォッシュコートは、基材長さの４３％を目標とするコーティング深さで標準的なコーティング手順を使用して、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）の出口端面からコーティングされた。

【0109】

第２の触媒領域
第２の触媒領域のウォッシュコートは、ＴＷＣ－４底部層と同じ（約２．２ｇ／ｉｎ^３、Ｐｄ担持量は２４ｇ／ｆｔ^３）であった。標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの５７％を目標コーティング深さとして、上記第１の触媒領域を含むセラミック基材の入口端面から、第２の触媒領域のウォッシュコートをコーティングした。

【0110】

第３の触媒領域
第３の触媒領域のウォッシュコートは、ＴＷＣ－４上部層と同じ（約１．３ｇ／ｉｎ^３、Ｐｔ担持量は４．５ｇ／ｆｔ^３及びＲｈ担持量は９ｇ／ｆｔ^３）であり、第３の触媒領域のウォッシュコートも、基材長さの５７％を目標とするコーティング深さを有する標準的なコーティング手順を使用して、上から第１及び第２の触媒領域を含有するセラミック基材の入口端面からコーティングした。触媒を１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0111】

触媒物品３
４つの触媒領域を有する触媒を調製した。（例えば、図４参照）

【0112】

第１の触媒領域
第１の触媒領域は、約２０～２４のＳＡＲ範囲を有するＣＨＡ型ゼオライト上に担持されたＣｕと、結合剤とからなる。この触媒領域の総ウォッシュコート担持量は約２．４ｇ／ｉｎ^３であり、Ｃｕ担持量は３．３％であった。

【0113】

第２の触媒領域
第２の触媒領域のウォッシュコートは、ＴＷＣ－４底部層と同じ（約２．２ｇ／ｉｎ^３、Ｐｄ担持量は２４ｇ／ｆｔ^３）であった。

【0114】

第３の触媒領域
第３の触媒領域のウォッシュコートは、ＴＷＣ－４上部層と同じ（約１．３ｇ／ｉｎ^３、Ｐｔ担持量は４．５ｇ／ｆｔ^３及びＲｈ担持量は９ｇ／ｆｔ^３）であった。

【0115】

第４の触媒領域
第４の触媒領域は、アルミナ及び結合剤のウォッシュコート上に担持されたＰｔからなる。この触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、約１．０ｇ／ｉｎ^３であり、Ｐｔ担持量は３ｇ／ｆｔ^３であった。

【0116】

コーティング順序及び深さ
第４の触媒領域のウォッシュコートは、基材長さの４３％を目標とするコーティング深さで標準的なコーティング手順を使用して、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）の出口端面からコーティングされた。第１の触媒領域のウォッシュコートは、基材長さの４３％を目標とするコーティング深さで標準的なコーティング手順を使用して、第４の触媒領域を含有するセラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）の出口端面からコーティングされた。

【0117】

第２の触媒領域のウォッシュコートは、基材長の５７％を目標としたコーティング深さを有する標準的なコーティング手順を使用して、上から第１及び第４の触媒領域を含有するセラミック基材の入口端面からコーティングされ、第３の触媒領域のウォッシュコートも、基材長の５７％を目標としたコーティング深さを有する標準的なコーティング手順を使用して、上から第１、第２及び第４の触媒領域を含有するセラミック基材の入口端面からコーティングされた。触媒物品を１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0118】

触媒物品４
３つの触媒領域を有する触媒を調製した。（例えば、図３ａ参照）。

【0119】

第１の触媒領域
第１の触媒領域は、ＳＡＲ範囲約１７～２２を有するＡＥＩ型ゼオライト上に担持されたＰｔと、結合剤とからなる。この触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、約２．５ｇ／ｉｎ^３であり、Ｐｔ担持量は５ｇ／ｆｔ^３であった。第１の触媒領域のウォッシュコートは、基材長さの３３％を目標とするコーティング深さで標準的なコーティング手順を使用して、セラミック基材（４００ｃｐｓｉ、壁厚４．３ミル）の出口端面からコーティングされた。

【0120】

第２の触媒領域
第２の触媒領域のウォッシュコートは、ＴＷＣ－４底部層と同じ（約２．２ｇ／ｉｎ^３、Ｐｄ担持量は２４ｇ／ｆｔ^３）であった。標準的なコーティング手順を使用して、基材の長さの６７％を目標コーティング深さとして、上記第１の触媒領域を含むセラミック基材の入口面から、第２の触媒領域のウォッシュコートをコーティングした。

【0121】

第３の触媒領域
第３の触媒領域のウォッシュコートは、ＴＷＣ－４上部層と同じ（約１．３ｇ／ｉｎ^３、Ｐｔ担持量は４．５ｇ／ｆｔ^３及びＲｈ担持量は９ｇ／ｆｔ^３）であり、第３の触媒領域のウォッシュコートも、基材長さの６７％を目標とするコーティング深さを有する標準的なコーティング手順を使用して、上から第１及び第２の触媒領域を含有するセラミック基材の入口端面からコーティングした。触媒を１００℃で乾燥させ、５００℃で４５分間焼成した。

【0122】

実施例１－改善された触媒性能
ＴＷＣ－１又はＴＷＣ－３を上流に配置し、ＴＷＣ－２又はＴＷＣ－４を下流に配置して、以下のシステムの触媒性能を試験した。
比較例システム１：ＴＷＣ－１＋ＴＷＣ－２
比較例システム２：ＴＷＣ－１＋比較触媒物品１
比較例システム３：ＴＷＣ－３＋ＴＷＣ－４
システム４：ＴＷＣ－３＋触媒物品２
システム５：ＴＷＣ－３＋触媒物品３
システム６：ＴＷＣ－３＋触媒物品４

【0123】

触媒性能試験は、過渡試験サイクル（ＷＨＴＣ）下で天然ガスエンジンによって行われた。ＷＨＴＣ試験は、エンジン運転に関する排出評価の信頼できる方法と考えられた。各触媒について低温及び高温状態ＷＨＴＣ試験を行い、触媒後の排出物を測定した。最終ＷＨＴＣ排出値は、低温状態及び高温状態のＷＨＴＣの合計であり、それぞれ１４％及び８６％を占める。

【0124】

比較例システム１及び比較例システム２に対するＷＨＴＣサイクル下の天然ガスエンジンの排出結果を表１に示した。結果は、比較触媒物品１及びＴＷＣ－２のＮＨ_３排出は同等であり（３２ｐｐｍ）、両方とも中国ＶＩ法の要件（１０ｐｐｍ）を満たさないことを示した。したがって、ＨＤＤ用途における典型的なＮＨ_３酸化触媒である比較触媒物品１は、化学量論的ＣＮＧ用途におけるＮＨ_３排出制御には機能しない。

【0125】

【表1】

【0126】

比較例システム３及びシステム４～６の排出を表２に示した。表２に示されるように、比較例システム３からのＮＨ_３排出もまた、中国のＶＩ大型車両規制の下で１０ｐｐｍ限界を超えた。ＴＷＣ－４を触媒物品２～４のいずれか１つで置き換えた場合、ＮＨ_３排出は、約８０％の低減によって有意に減少し、全ての汚染物質排出は、中国のＶＩ規制を満たした。

【0127】

【表2】