特表 2020-536723 熱耐久性が改善されたガソリン排気ガス用途のためのＴＷＣ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】特表2020-536723(P2020-536723A)

(43)【公表日】2020年12月17日

(54)【発明の名称】熱耐久性が改善されたガソリン排気ガス用途のためのＴＷＣ触媒

(51)【国際特許分類】

   B01J 23/63 20060101AFI20201120BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20201120BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20201120BHJP

   F01N 3/10 20060101ALI20201120BHJP

【ＦＩ】

   B01J23/63 AZAB

   B01D53/94 222

   B01D53/94 245

   B01D53/94 280

   F01N3/28 301P

   F01N3/10 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】34

(21)【出願番号】特願2020-518448(P2020-518448)

(86)(22)【出願日】2018年10月11日

(85)【翻訳文提出日】2020年3月30日

(86)【国際出願番号】US2018055332

(87)【国際公開番号】WO2019075154

(87)【国際公開日】20190418

(31)【優先権主張番号】62/571,511

(32)【優先日】2017年10月12日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT

(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】シャオ−ラン・チャン

(72)【発明者】

【氏名】ケネス・カム

(72)【発明者】

【氏名】ハイ−イン・チェン

(72)【発明者】

【氏名】マイケル・ヘイルズ

(72)【発明者】

【氏名】グァンモ・クー

【テーマコード（参考）】

3G091

4D148

4G169

【Ｆターム（参考）】

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4G169EC02Y

4G169EC28

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4G169FC08

(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、基材と、基材上の触媒領域と、を含み、触媒領域が、第１の白金族金属（ＰＧＭ）成分と、酸素吸蔵成分（ＯＳＣ）材料と、希土類金属酸化物と、無機酸化物と、を含み、希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、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、
基材と、
前記基材上の触媒領域と、を含み、
前記触媒領域が、第１の白金族金属（ＰＧＭ）成分と、酸素吸蔵成分（ＯＳＣ）材料と、希土類金属酸化物と、無機酸化物と、を含み、
前記希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、触媒物品。

【請求項2】

前記第１のＰＧＭ成分が、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される、請求項１に記載の触媒物品。

【請求項3】

前記第１のＰＧＭ成分が、パラジウムである、請求項１又は２に記載の触媒物品。

【請求項4】

前記パラジウム担持量が、前記触媒領域の総重量に基づいて、０．０３〜１０重量％の範囲である、請求項３に記載の触媒物品。

【請求項5】

前記ＯＳＣ材料が、酸化セリウム、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１〜４のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項6】

前記ＯＳＣ材料が、セリア−ジルコニア混合酸化物である、請求項５に記載の触媒物品。

【請求項7】

前記無機酸化物が、アルミナ、ランタニド安定化アルミナ、アルカリ土類安定化アルミナ、シリカ、アルミノケイ酸塩、マグネシア／アルミナ複合酸化物、チタニア、ニオビア、酸化タンタル、酸化ネオジム、酸化イットリウム、ランタニド、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１〜６のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項8】

前記無機酸化物が、アルミナ、ランタニド安定化アルミナ、又はマグネシア／アルミナ複合酸化物である、請求項７に記載の触媒物品。

【請求項9】

前記触媒領域が、前記ＯＳＣ材料に基づいて、２〜２０重量％の前記希土類金属酸化物を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項10】

前記希土類金属酸化物が、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項11】

前記希土類金属酸化物が、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項12】

前記希土類金属酸化物が、Ｎｄ_２Ｏ_３である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項13】

前記希土類金属酸化物が、物理的ブレンドによる前記希土類金属酸化物として前記触媒領域に組み込まれている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項14】

前記触媒領域が、アルカリ材料又はアルカリ土類材料を更に含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項15】

前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、バリウムである、請求項１４に記載の触媒物品。

【請求項16】

前記触媒領域が、第２のＰＧＭ成分を更に含む、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ＰＧＭ成分が、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される、請求項１６に記載の触媒物品。

【請求項18】

前記第１のＰＧＭ成分がパラジウムであり、前記第２のＰＧＭ成分がロジウムである、請求項１７に記載の触媒物品。

【請求項19】

前記パラジウム成分と前記ロジウム成分とが、２００：１〜１：２００の重量比を有する、請求項１８に記載の触媒物品。

【請求項20】

前記触媒領域が、前記パラジウム成分以外のＰＧＭ金属を本質的に含まない、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１〜２０のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項22】

第２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】

請求項１〜２２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処理システム。

【請求項24】

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１〜２２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。

【請求項25】

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２３に記載の排出処理システムと接触させること、を含む、方法。

【請求項26】

セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、前記組成物の比表面積が、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、前記セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも１５％増加しており、前記希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物。

【請求項27】

前記組成物の重量に基づいて、２〜２０重量％の前記希土類金属酸化物を含む、請求項２６に記載の組成物。

【請求項28】

前記希土類金属酸化物が、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、請求項２６又は２７に記載の組成物。

【請求項29】

前記セリア−ジルコニア混合酸化物が、ジルコニアとセリアとのモル比が１：９〜９：１である、請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項30】

前記希土類金属酸化物が、Ｎｄ_２Ｏ_３又はＹ_２Ｏ_３である、請求項２６〜２９のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項31】

セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、前記組成物の比表面積が、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、前記セリア−ジルコニア混合酸化物と前記ＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも３５％増加しており、前記希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物。

【請求項32】

前記組成物の重量に基づいて、２〜２０重量％の前記希土類金属酸化物を含む、請求項３１に記載の組成物。

【請求項33】

前記希土類金属酸化物が、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、請求項３１又は３２に記載の組成物。

【請求項34】

前記セリア−ジルコニア混合酸化物が、ジルコニアとセリアとのモル比が１：９〜９：１である、請求項３１〜３３のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項35】

前記ＰＧＭ成分が、パラジウムである、請求項３１〜３４のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項36】

前記組成物に基づいて、少なくとも０．０３重量％のパラジウムを含む、請求項３５に記載の組成物。

【請求項37】

前記希土類金属酸化物が、Ｎｄ_２Ｏ_３又はＹ_２Ｏ_３である、請求項３１〜３６のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項38】

セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、前記組成物の比表面積が、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、前記セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも５％増加しており、前記希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物。

【請求項39】

前記組成物の重量に基づいて、２〜２０重量％の前記希土類金属酸化物を含む、請求項３８に記載の組成物。

【請求項40】

前記希土類金属酸化物が、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、請求項３８又は３９に記載の組成物。

【請求項41】

前記セリア−ジルコニア混合酸化物が、ジルコニアとセリアとのモル比が１：９〜９：１である、請求項３８〜４０のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項42】

前記希土類金属酸化物が、Ｎｄ_２Ｏ_３又はＹ_２Ｏ_３である、請求項３８〜４１のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項43】

セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、前記組成物の比表面積が、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、前記セリア−ジルコニア混合酸化物と前記ＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも２０％増加しており、前記希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物。

【請求項44】

前記組成物の重量に基づいて、２〜２０重量％の前記希土類金属酸化物を含む、請求項４３に記載の組成物。

【請求項45】

前記希土類金属酸化物が、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、請求項４３又は４４に記載の組成物。

【請求項46】

前記セリア−ジルコニア混合酸化物が、ジルコニアとセリアとのモル比が１：９〜９：１である、請求項４３〜４５のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項47】

前記ＰＧＭ成分が、パラジウムである、請求項４３〜４６のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項48】

前記組成物に基づいて、少なくとも０．０３重量％のパラジウムを含む、請求項４７に記載の組成物。

【請求項49】

前記希土類金属酸化物が、Ｎｄ_２Ｏ_３又はＹ_２Ｏ_３である、請求項４３〜４８のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項50】

セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、前記組成物の比表面積が、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、前記セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも１０％増加しており、前記希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物。

【請求項51】

前記組成物の重量に基づいて、２〜２０重量％の前記希土類金属酸化物を含む、請求項５０に記載の組成物。

【請求項52】

前記希土類金属酸化物が、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、請求項５０又は５１に記載の組成物。

【請求項53】

前記セリア−ジルコニア混合酸化物が、ジルコニアとセリアとのモル比が１：９〜９：１である、請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項54】

前記希土類金属酸化物が、Ｎｄ_２Ｏ_３又はＹ_２Ｏ_３である、請求項５０〜５３のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項55】

セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、前記組成物の比表面積が、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、前記セリア−ジルコニア混合酸化物と前記ＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも１０％増加しており、前記希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物。

【請求項56】

前記組成物の重量に基づいて、２〜２０重量％の前記希土類金属酸化物を含む、請求項５５に記載の組成物。

【請求項57】

前記希土類金属酸化物が、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、請求項５５又は５６に記載の組成物。

【請求項58】

前記セリア−ジルコニア混合酸化物が、ジルコニアとセリアとのモル比が１：９〜９：１である、請求項５５〜５７のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項59】

前記ＰＧＭ成分が、パラジウムである、請求項５５〜５８のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項60】

前記組成物に基づいて、少なくとも０．０３重量％のパラジウムを含む、請求項５９に記載の組成物。

【請求項61】

前記希土類金属酸化物が、Ｎｄ_２Ｏ_３又はＹ_２Ｏ_３である、請求項５５〜６０のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項62】

セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、前記組成物の比表面積が、レドックス条件にて１１００℃で１０時間焼成した後、前記セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも１０％増加しており、前記希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物。

【請求項63】

前記組成物の重量に基づいて、２〜２０重量％の前記希土類金属酸化物を含む、請求項６２に記載の組成物。

【請求項64】

前記希土類金属酸化物が、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、請求項６２又は６３に記載の組成物。

【請求項65】

前記セリア−ジルコニア混合酸化物が、ジルコニアとセリアとのモル比が１：９〜９：１である、請求項６２〜６４のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項66】

前記希土類金属酸化物が、Ｎｄ_２Ｏ_３又はＹ_２Ｏ_３である、請求項６２〜６５のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項67】

セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、前記組成物の比表面積が、レドックス条件にて１１００℃で１０時間焼成した後、前記セリア−ジルコニア混合酸化物と前記ＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも１０％増加しており、前記希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物。

【請求項68】

前記組成物の重量に基づいて、２〜２０重量％の前記希土類金属酸化物を含む、請求項６７に記載の組成物。

【請求項69】

前記希土類金属酸化物が、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、請求項６７又は６８に記載の組成物。

【請求項70】

前記セリア−ジルコニア混合酸化物が、ジルコニアとセリアとのモル比が１：９〜９：１である、請求項６７〜６９のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項71】

前記ＰＧＭ成分が、パラジウムである、請求項６７〜７０のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項72】

前記組成物に基づいて、少なくとも０．０３重量％のパラジウムを含む、請求項７１に記載の組成物。

【請求項73】

前記希土類金属酸化物が、Ｎｄ_２Ｏ_３又はＹ_２Ｏ_３である、請求項６７〜７２のいずれか一項に記載の組成物。

【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（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び窒素酸化物（「ＮＯ_ｘ」）などの様々な汚染物質を含有する排気ガスが生成される。排気ガス触媒を含む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いる。ガソリンエンジン用途に通常使用される触媒は、三元触媒（ＴＷＣ）である。ＴＷＣにより、次の３つの主な役割、すなわち、（１）一酸化炭素（ＣＯ）の酸化、（２）未燃炭化水素の酸化、及び（３）ＮＯ_ｘのＮ_２への還元を行う。

【0003】

ＴＷＣ触媒には、エンジンが化学量論的条件（空気／燃料比λ＝１）で又はそれに近い状態でエンジンが確実に動作するように、慎重なエンジン管理技術が必要である。しかし、技術的理由から、エンジンは、動作サイクル中の様々な段階においてλ＝１のいずれかの側で動作する必要がある。エンジンがリッチに作動しているとき、例えば、加速中に、全体的な排気ガス組成物は本質的に還元性であり、触媒表面上で酸化反応を行うことがより困難である。この理由のため、ＴＷＣは、動作サイクルのリーン期間中に酸素を吸蔵し、動作サイクルのリッチ期間中に酸素を放出することにより、有効な動作期間を拡大させる、成分を組み込むように開発されている。このような目的のために、セリア系（例えば、セリア−ジルコニア混合酸化物）材料が、現在の市販のＴＷＣの大部分において、酸素吸蔵成分（ＯＳＣ）として使用されている。

【0004】

このような触媒を高温、例えば８００℃以上にさらすことにより、ＯＳＣ材料と活性貴金属との両方が焼結するため、触媒の全体的な性能が低下する可能性があることは、周知である。このことから、ＯＳＣ材料の熱安定性を強化するために、多大な検討がなされてきた。策の１つは、他の希土類イオンをＯＳＣ材料に導入することであり、ドーパントとして可溶性希土類金属前駆体溶液を使用することによって通常的に行われている。

【0005】

ＴＷＣ技術の進展にもかかわらず、確かな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なお必要とされており、これにより熱安定性が改善された高い変換率を実現する。本発明は、とりわけこれらの必要性を解決するものである。

【発明の概要】

【0006】

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、基材と、基材上の触媒領域と、を含み、触媒領域が、第１の白金族金属（ＰＧＭ）成分と、酸素吸蔵成分（ＯＳＣ）材料と、希土類金属酸化物と、無機酸化物と、を含み、希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、触媒物品に関する。

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも１５％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0010】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物とＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも３５％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0011】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも５％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0012】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物とＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも２０％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0013】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも１０％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0014】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物とＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも１０％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0015】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、レドックス条件にて１１００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも１０％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0016】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、レドックス条件にて１１００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物とＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも１０％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0017】

発明の詳細な説明
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物品及びシステムに関する。より具体的には、本発明は、車両排気システムにおけるＮＯ_ｘ、ＣＯ、及びＨＣの同時処理に関する。驚くべきことに、本発明者らは、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する希土類金属酸化物を、触媒中に導入することにより、本発明の触媒が、高いレベルのＴＷＣ性能を維持しながら高い熱耐久性を示すことを、見出した。

【0018】

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、基材と、基材上の触媒領域と、を含み、触媒領域が、第１の白金族金属（ＰＧＭ）成分と、酸素吸蔵成分（ＯＳＣ）材料と、希土類金属酸化物と、無機酸化物と、を含み、希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、触媒物品に関する。

【0019】

第１のＰＧＭは、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、及びこ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、第１のＰＧＭは、パラジウムである。

【0020】

触媒領域は、触媒領域の総重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１０重量％の第１のＰＧＭ、より好ましくは０．０３〜７重量％の第１のＰＧＭ、最も好ましくは０．０３〜４重量％の第１のＰＧＭを含む。

【0021】

第１のＰＧＭがパラジウムである実施形態では、触媒領域は、触媒領域の総重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１０重量％のパラジウム、より好ましくは０．０３〜７重量％のパラジウム、最も好ましくは０．０３〜４重量％のパラジウムを含む。

【0022】

ＯＳＣ材料は、好ましくは、酸化セリウム、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。好ましくは、ＯＳＣ材料は、セリア−ジルコニア混合酸化物である。セリア−ジルコニア混合酸化物は、ジルコニアとセリアとのモル比が、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７であってもよい。

【0023】

ＯＳＣ材料（例えば、セリア−ジルコニア混合酸化物）は、触媒領域の総重量に基づいて、２０〜８０重量％の範囲であってもよい。

【0024】

希土類金属酸化物は、ＯＳＣ材料の重量の２〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％、より好ましくは８〜１２重量％の範囲であってもよい。

【0025】

希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、及びこれらの混合物からなる群から選択されてもよい。好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３である。

【0026】

触媒領域における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも５００ｎｍ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、触媒領域における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも１μｍ以上、少なくとも２μｍ以上、少なくとも３μｍ以上、少なくとも４μｍ以上、少なくとも５μｍ以上、又は少なくとも６μｍ以上であってもよい。他の実施形態では、触媒領域における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも７μｍ以上であってもよい。更に他の実施形態では、触媒領域における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも８μｍ以上であってもよい。

【0027】

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。無機酸化物は、好ましくは、アルミナ、ランタニド安定化アルミナ、アルカリ土類安定化アルミナ、シリカ、アルミノケイ酸塩、マグネシア／アルミナ複合酸化物、チタニア、ニオビア、酸化タンタル、酸化ネオジム、酸化イットリウム、ランタニド、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、無機酸化物は、アルミナ、ランタニド安定化アルミナ、又はマグネシア／アルミナ複合酸化物である。１つの特に好ましい無機酸化物は、アルミナ又はランタニド安定化アルミナである。

【0028】

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、例えば高表面積アルミナが特に好ましい。他の好ましい無機酸化物としては、マグネシア／アルミナ複合酸化物が挙げられ、これは、所望によりセリウム含有成分、例えば、セリアを更に含む。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。

【0029】

あるいは、ＯＳＣ材料と無機酸化物とは、１０：１〜１：１０、好ましくは、８：１〜１：８、又は５：１〜１：５の重量比、より好ましくは、４：１〜１：４、又は３：１〜１：３の重量比、最も好ましくは２：１〜１：２の重量比を有してもよい。

【0030】

触媒領域は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、ＯＳＣ材料上に堆積されてもよい。あるいは、又は加えて、アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、無機酸化物上に堆積されてもよい。すなわち、いくつかの実施形態では、アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、ＯＳＣ材料と無機酸化物との両方の上に堆積されてもよく、すなわち、その上に存在してもよい。

【0031】

アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、概して、無機酸化物と接触している。好ましくは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、無機酸化物上に担持されている。無機酸化物と接触していることに加えて、又はそれに代えて、アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、ＯＳＣ材料と接触していてもよい。

【0032】

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である。より好ましくは、バリウムは、存在する場合、触媒領域の総重量に基づいて、３０重量％未満、最も好ましくは２０重量％未満である。

【0033】

触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、０．１〜５ｇ／ｉｎ^３、好ましくは０．５〜４ｇ／ｉｎ^３、より好ましくは１〜３ｇ／ｉｎ^３、最も好ましくは１．５〜２．５ｇ／ｉｎ^３であってもよい。

【0034】

触媒領域は、第２のＰＧＭ成分を更に含んでもよい。

【0035】

第２のＰＧＭは、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、及びこ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、第１のＰＧＭ成分がパラジウムである場合、第２のＰＧＭ成分はロジウムである。

【0036】

いくつかの実施形態では、パラジウム成分とロジウム成分とは、２００：１〜１：２００の重量比を有する。好ましくは、パラジウム成分とロジウム成分とは、１００：１〜１：１００の重量比を有する。より好ましくは、パラジウム成分とロジウム成分とは、５０：１〜１：５０の重量比を有する。

【0037】

特定の実施形態では、触媒領域は、パラジウム成分以外のＰＧＭ金属を本質的に含まない。

【0038】

本発明の触媒領域は、当業者に既知の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つの結合剤及び／又は少なくとも１つの界面活性剤を更に含んでもよい。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。

【0039】

基材は、金属又はセラミック基材であってもよい。好ましくは、基材は、フロースルーモノリス又はフィルタモノリスである。

【0040】

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、コージライト、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。

【0041】

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かれており、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。

【0042】

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、本発明の触媒物品は、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つの電力接続部のみを含む。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。触媒物品は、ジュール加熱によって加熱することができ、抵抗器を通る電流は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

本発明の触媒は、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、触媒は、第１のＰＧＭ、所望による第１のアルカリ金属又はアルカリ土類金属又は第２のＰＧＭ、無機酸化物、ＯＳＣ材料、及び希土類金属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、触媒の各成分は、任意の他の成分又は複数成分に同時に添加されてもよく、又は任意の順序で順次添加されてもよい。触媒の各成分は、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共通して知られている任意の他の手段によって、触媒の任意の他の成分に添加されてもよい。

【0048】

好ましくは、希土類金属酸化物は、ドーパントとしてではなく、物理的ブレンドによって触媒領域に組み込まれている。

【0049】

希土類金属酸化物は、最後の主要成分として混合物に添加されてもよい。

【0050】

好ましくは、上述の触媒は、ウォッシュコーティング手順を用いて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触媒を調製するための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。

【0051】

ウォッシュコーティングは、好ましくは、適切な溶媒、好ましくは水に、先に定義された触媒の成分の微細化粒子を最初にスラリー化してスラリーを形成することによって実施される。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、結合剤、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。

【0052】

次いで、基材をスラリーで１回以上コーティングして、触媒の所望の担持量を基材上に堆積させるようにすることができる。

【0053】

あるいは、本発明の触媒物品は、第２の触媒領域、例えば以下に記載される第２の触媒領域を更に含んでもよい。上記の触媒領域を、以下、第１の触媒領域と称する。したがって、触媒物品は、第１の触媒領域及び第２の触媒領域を含む。疑義を避けるために、第１の触媒領域は、第２の触媒領域とは異なる（すなわち、組成が異なる）。

【0054】

第１の配置では、第１の触媒領域は第１の触媒層であり、第２の触媒領域は第２の触媒層である。第１の触媒層は、第２の触媒層上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。あるいは、第２の触媒層は、第１の触媒層上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。第２の触媒層は、第１の触媒層上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていることが好ましい。

【0055】

第１の触媒層は、典型的には、基材の全長（すなわち、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ている。

【0056】

第２の触媒層は、典型的には、基材の全長（すなわち、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ている。

【0057】

第２の配置では、第１の触媒領域は第１の触媒ゾーンであり、第２の触媒領域は第２の触媒ゾーンである。第１の触媒ゾーンは、第２の触媒ゾーンの上流に配設されていてもよい。あるいは、第２の触媒ゾーンは、第１の触媒ゾーンの上流に配設されていてもよい。第１の触媒ゾーンは、第２の触媒ゾーンの上流に配設されていることが好ましい。

【0058】

第１の触媒ゾーンは第２の触媒ゾーンに隣接していてもよく、又は第１の触媒ゾーンと第２の触媒ゾーンとの間に間隙（例えば、空間）が存在していてもよい。好ましくは、第１の触媒ゾーンは、第２の触媒ゾーンと接触している。第１の触媒ゾーンが第２の触媒ゾーンに隣接及び／又は接触している場合、第１の触媒ゾーンと第２の触媒ゾーンとの組み合わせは、基材上に層として配設又は担持されていてもよい。したがって、第１及び第２の触媒ゾーンが互いに隣接又は接触している場合、層が基材上に形成されてもよい。このような配置によって、背圧による問題を回避することができる。

【0059】

第１の触媒ゾーンは、典型的には、基材の長さの１０〜９０％、好ましくは基材の長さの１５〜７５％、より好ましくは基材の長さの２０〜７０％、更により好ましくは２５〜６５％の長さを有する。

【0060】

第２の触媒ゾーンは、典型的には、基材の長さの１０〜９０％、好ましくは基材の長さの１５〜７５％、より好ましくは基材の長さの２０〜７０％、更により好ましくは２５〜６５％の長さを有する。

【0061】

第１の触媒ゾーン及び第２の触媒ゾーンは、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。

【0062】

第３の配置では、第２の触媒領域は、第１の触媒領域上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されている。

【0063】

第１の触媒領域は、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。

【0064】

第２の触媒領域の全長（例えば、全て）が、第１の触媒領域上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。あるいは、第２の触媒領域の長さの一部すなわち一部分が、第１の触媒領域上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。第２の触媒領域の長さの一部すなわち一部分（例えば、残りの一部すなわち一部分）が、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。

【0065】

第２の触媒領域は第２の触媒層であってもよく、第１の触媒領域は第１の触媒ゾーンであってもよい。第２の触媒ゾーンの全長は、好ましくは、第１の触媒層上に配設又は担持されている。第１の触媒層は、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。

【0066】

第１の触媒層は、典型的には、基材の全長（すなわち、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ている。

【0067】

第２の触媒ゾーンは、典型的には、基材の長さの１０〜９０％、好ましくは基材の長さの１５〜７５％、より好ましくは基材の長さの２０〜７０％、更により好ましくは２５〜６５％の長さを有する。

【0068】

第２の触媒ゾーンは、基材の入口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第２の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第２の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されていることが好ましい。

【0069】

代替的な第３の配置では、第２の触媒領域は第２の触媒ゾーンであり、第１の触媒領域は第１の触媒ゾーン又は第１の触媒層である。第２の触媒ゾーン又は第２の触媒層は、第１の触媒ゾーン上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されている。

【0070】

第１の触媒ゾーンは、典型的には、基材の長さの１０〜９０％、好ましくは基材の長さの１５〜７５％、より好ましくは基材の長さの２０〜７０％、更により好ましくは２５〜６５％の長さを有する。

【0071】

第２の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第２の触媒ゾーンは、基材の入口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第２の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されていることが好ましい。

【0072】

第１の触媒ゾーン上に配設又は担持されていることに加えて、第２の触媒ゾーン又は第２の触媒層は、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。したがって、第２の触媒ゾーン又は第２の触媒層の長さの一部すなわち一部分は、第１の触媒ゾーン上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよく、第２の触媒ゾーン又は第２の触媒層の長さの一部すなわち一部分（例えば、残りの一部すなわち一部分）は、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。

【0073】

代替的な第３の配置では、第１の触媒領域が第１の触媒ゾーンである場合、第１の触媒ゾーンは、典型的には、基材の長さの１０〜９０％、好ましくは基材の長さの１５〜７５％、より好ましくは基材の長さの２０〜７０％、更により好ましくは２５〜６５％の長さを有する。

【0074】

第１の触媒ゾーンは、基材の入口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第１の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第１の触媒ゾーンは、基材の入口端部又はその近傍に配設されていることが好ましい。

【0075】

代替的な第３の配置では、第１の触媒領域が第１の触媒層である場合、第１の触媒層は、典型的には、基材の全長（すなわち、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ている。第１の触媒領域が第１の触媒層である場合、好ましくは、第２の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されている。

【0076】

第４の配置では、第１の触媒領域は、第２の触媒領域上に配設又は担持されている。

【0077】

第２の触媒領域は、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。

【0078】

第１の触媒領域の全長（例えば、全て）が、第２の触媒領域上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。あるいは、第１の触媒領域の長さの一部すなわち一部分が、第２の触媒領域上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。第１の触媒領域の長さの一部すなわち一部分（例えば、残りの一部すなわち一部分）が、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。

【0079】

第１の触媒領域は第１の触媒層であってもよく、第２の触媒領域は第２の触媒ゾーンであってもよい。第１の触媒ゾーンの全長は、好ましくは、第２の触媒層上に配設又は担持されている。

【0080】

第２の触媒層は、典型的には、基材の全長（すなわち、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ている。

【0081】

第１の触媒ゾーンは、典型的には、基材の長さの１０〜９０％、好ましくは基材の長さの１５〜７５％、より好ましくは基材の長さの２０〜７０％、更により好ましくは２５〜６５％の長さを有する。

【0082】

第１の触媒ゾーンは、基材の入口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第１の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第１の触媒ゾーンは、基材の入口端部又はその近傍に配設されていることが好ましい。

【0083】

代替的な第４の配置では、第１の触媒領域は第１の触媒ゾーンであり、第２の触媒領域は第２の触媒ゾーン又は第２の触媒層である。第１の触媒ゾーン又は第１の触媒層は、第２の触媒ゾーン上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されている。

【0084】

第２の触媒ゾーンは、典型的には、基材の長さの１０〜９０％、好ましくは基材の長さの１５〜７５％、より好ましくは基材の長さの２０〜７０％、更により好ましくは２５〜６５％の長さを有する。

【0085】

第２の触媒ゾーンの全長（例えば、全て）が、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。

【0086】

第２の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第２の触媒ゾーンは、基材の入口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第２の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されていることが好ましい。

【0087】

第２の触媒ゾーン上に配設又は担持されていることに加えて、第１の触媒ゾーン又は第１の触媒層は、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。したがって、第１の触媒ゾーン又は第１の触媒層の長さの一部すなわち一部分は、第２の触媒ゾーン上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよく、第１の触媒ゾーン又は第１の触媒層の長さの一部すなわち一部分（例えば、残りの一部すなわち一部分）は、基材上に配設又は担持（例えば、直接配設又は担持）されていてもよい。

【0088】

代替的な第４の配置では、第１の触媒領域が第１の触媒ゾーンである場合、第１の触媒ゾーンは、典型的には、基材の長さの１０〜９０％、好ましくは基材の長さの１５〜７５％、より好ましくは基材の長さの２０〜７０％、更により好ましくは２５〜６５％の長さを有する。

【0089】

第１の触媒ゾーンは、基材の入口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第１の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されていてもよい。第２の触媒ゾーンは、基材の入口端部又はその近傍に配設されていることが好ましい。

【0090】

代替的な第４の配置では、第１の触媒領域が第１の触媒層である場合、第１の触媒層は、典型的には、基材の全長（すなわち、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ている。第１の触媒領域が第１の触媒層である場合、好ましくは、第２の触媒ゾーンは、基材の出口端部又はその近傍に配設されている。

【0091】

第２の触媒領域は、貴金属成分と、第２のＯＳＣ材料と、第２の無機酸化物と、を含んでもよい。

【0092】

貴金属成分は、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、及びこ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、貴金属成分は、ロジウムである。

【0093】

第２の触媒領域は、第２の触媒領域の総重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１．５重量％の貴金属成分、より好ましくは０．０３〜１重量％の貴金属成分、最も好ましくは０．０３〜０．５重量％の貴金属成分を含む。

【0094】

貴金属がロジウムである実施形態では、第２の触媒領域は、第２の触媒領域の総重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１．５重量％のロジウム、より好ましくは０．０３〜１重量％のロジウム、最も好ましくは０．０３〜０．５重量％のロジウムを含む。

【0095】

第２のＯＳＣ材料は、好ましくは、酸化セリウム、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。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である。セリア−ジルコニア混合酸化物は、ジルコニアとセリアとのモル比が、少なくとも５：５、好ましくは少なくとも６：４、より好ましくは少なくとも７：３であってもよい。

【0096】

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の触媒領域の総重量に基づいて、２０〜８０重量％であってもよい。

【0097】

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、例えば高表面積アルミナが特に好ましい。他の好ましい無機酸化物としては、マグネシア／アルミナ複合酸化物が挙げられ、これは、所望によりセリウム含有成分、例えば、セリアを更に含む。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。

【0098】

第２のＯＳＣ材料と第２の無機酸化物とは、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７の重量比を有してもよい。

【0099】

第２の触媒領域の総ウォッシュコート担持量は、０．２〜４ｇ／ｉｎ^３、好ましくは０．５〜３ｇ／ｉｎ^３、より好ましくは１〜２ｇ／ｉｎ^３であってもよい。

【0100】

第２の触媒領域は、第２の貴金属成分を更に含んでもよい。

【0101】

第２の貴金属は、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、及びこ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、貴金属成分がロジウムである場合、第２の貴金属成分はパラジウムである。

【0102】

いくつかの実施形態では、パラジウム成分とロジウム成分とは、１０：１〜１：１０の重量比を有する。より好ましくは、パラジウム成分とロジウム成分とは、８：１〜１：８の重量比を有する。最も好ましくは、パラジウム成分とロジウム成分とは、５：１〜１：５の重量比を有する。

【0103】

特定の実施形態では、第２の触媒領域は、ロジウム成分以外の貴金属を本質的に含まない。

【0104】

本発明の第２の触媒領域は、当業者に既知の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つの結合剤及び／又は少なくとも１つの界面活性剤を更に含んでもよい。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。

【0105】

上述した領域、ゾーン、及び層は、基材上にウォッシュコートを作製及び適用するための従来の方法を使用して調製することができ、また、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、同第２００７／０７７４６２号、及び同第２０１１／０８０５２５号を参照されたい）。

【0106】

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、及びＨＣを含有する、車両排気ガスを処理するための方法に関する。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と比較して、改善された触媒性能を示す（例えば、実施例１５及び実施例１６、並びに表３及び表４を参照されたい）。

【0107】

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共に本明細書に記載される触媒物品を含む車両排気ガスを処理するためのシステムに関する。

【0108】

システムは、第２の触媒物品を含んでもよい。好ましくは、第２の触媒物品は、ガソリン微粒子フィルタ（ＧＰＦ）又はＴＷＣを含んでもよい。より好ましくは、第２の触媒物品は、第１の触媒物品の下流に配置される。

【0109】

ＴＷＣ触媒は、任意の従来のＴＷＣ触媒であってもよい。

【0110】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも１５％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0111】

集中的な研究により、本発明者らは、物理的ブレンドとして組み込む希土類金属酸化物の添加により、組成物の高温熱安定性が、素のままのＯＳＣ材料と比較して、又は更に希土類金属前駆体でドープされたＯＳＣ材料と比較して、著しく改善されたことを見出した。

【0112】

組成物は、好ましくは、組成物の総重量に基づいて、２〜２０重量％の希土類金属酸化物を含む。より好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、５〜１５重量％の希土類金属酸化物を含む。最も好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、８〜１２重量％の希土類金属酸化物を含んでもよい。

【0113】

好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３である。

【0114】

希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有してもよい。組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも５００ｎｍ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも１μｍ以上、少なくとも２μｍ以上、少なくとも３μｍ以上、少なくとも４μｍ以上、少なくとも５μｍ以上、又は少なくとも６μｍ以上であってもよい。他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも７μｍ以上であってもよい。更に他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも８μｍ以上であってもよい。

【0115】

セリア−ジルコニア混合酸化物は、ジルコニアとセリアとのモル比が、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７であってもよい。

【0116】

組成物の比表面積は、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも２０％、又は少なくとも２５％増加していてもよい。いくつかの実施形態では、組成物の比表面積は、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも３０％、又は少なくとも４０％増加していてもよい。他の実施形態では、組成物の比表面積は、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも４５％、又は少なくとも５０％増加していてもよい。

【0117】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも５％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0118】

組成物は、好ましくは、組成物の総重量に基づいて、２〜２０重量％の希土類金属酸化物を含む。より好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、５〜１５重量％の希土類金属酸化物を含む。最も好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、８〜１２重量％の希土類金属酸化物を含んでもよい。

【0119】

好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３である。

【0120】

希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有してもよい。組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも５００ｎｍ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも１μｍ以上、少なくとも２μｍ以上、少なくとも３μｍ以上、少なくとも４μｍ以上、少なくとも５μｍ以上、又は少なくとも６μｍ以上であってもよい。他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも７μｍ以上であってもよい。更に他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも８μｍ以上であってもよい。

【0121】

セリア−ジルコニア混合酸化物は、ジルコニアとセリアとのモル比が、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７であってもよい。

【0122】

組成物の比表面積は、好ましくは、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、少なくとも１０％、又は少なくとも１５％増加していてもよい。いくつかの実施形態では、組成物の比表面積は、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、少なくとも２０％、又は少なくとも２５％増加していてもよい。

【0123】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも１０％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0124】

組成物は、好ましくは、組成物の総重量に基づいて、２〜２０重量％の希土類金属酸化物を含む。より好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、５〜１５重量％の希土類金属酸化物を含む。最も好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、８〜１２重量％の希土類金属酸化物を含んでもよい。

【0125】

好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３である。

【0126】

希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有してもよい。組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも５００ｎｍ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも１μｍ以上、少なくとも２μｍ以上、少なくとも３μｍ以上、少なくとも４μｍ以上、少なくとも５μｍ以上、又は少なくとも６μｍ以上であってもよい。他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも７μｍ以上であってもよい。更に他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも８μｍ以上であってもよい。

【0127】

セリア−ジルコニア混合酸化物は、ジルコニアとセリアとのモル比が、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７であってもよい。

【0128】

組成物の比表面積は、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも１５％、又は少なくとも２０％増加していてもよい。いくつかの実施形態では、組成物の比表面積は、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも２５％、又は少なくとも３０％増加していてもよい。

【0129】

本開示の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、レドックス条件にて１１００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物と比較して少なくとも１０％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0130】

組成物は、好ましくは、組成物の総重量に基づいて、２〜２０重量％の希土類金属酸化物を含む。より好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、５〜１５重量％の希土類金属酸化物を含む。最も好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、８〜１２重量％の希土類金属酸化物を含んでもよい。

【0131】

好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３である。

【0132】

希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有してもよい。組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも５００ｎｍ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも１μｍ以上、少なくとも２μｍ以上、少なくとも３μｍ以上、少なくとも４μｍ以上、少なくとも５μｍ以上、又は少なくとも６μｍ以上であってもよい。他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも７μｍ以上であってもよい。更に他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも８μｍ以上であってもよい。

【0133】

セリア−ジルコニア混合酸化物は、ジルコニアとセリアとのモル比が、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７であってもよい。

【0134】

組成物の比表面積は、レドックス条件にて１１００℃で１０時間焼成した後、少なくとも１５％、又は少なくとも２０％増加していてもよい。いくつかの実施形態では、組成物の比表面積は、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも２５％、又は少なくとも３０％増加していてもよい。他の実施形態では、組成物の比表面積は、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも３５％、又は少なくとも４０％増加していてもよい。

【0135】

本発明の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物とＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも３５％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0136】

組成物は、好ましくは、組成物の総重量に基づいて、２〜２０重量％の希土類金属酸化物を含む。より好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、５〜１５重量％の希土類金属酸化物を含む。最も好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、８〜１２重量％の希土類金属酸化物を含んでもよい。

【0137】

好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３である。

【0138】

希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有してもよい。組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも５００ｎｍ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも１μｍ以上、少なくとも２μｍ以上、少なくとも３μｍ以上、少なくとも４μｍ以上、少なくとも５μｍ以上、又は少なくとも６μｍ以上であってもよい。他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも７μｍ以上であってもよい。更に他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも８μｍ以上であってもよい。

【0139】

セリア−ジルコニア混合酸化物は、ジルコニアとセリアとのモル比が、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７であってもよい。

【0140】

ＰＧＭは、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、及びこ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、ＰＧＭは、パラジウムである。

【0141】

組成物は、組成物の重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１０重量％のＰＧＭ、より好ましくは０．０３〜７重量％のＰＧＭ、最も好ましくは０．０３〜４重量％のＰＧＭを含む。

【0142】

ＰＧＭがパラジウムである実施形態では、組成物は、組成物の重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１０重量％のパラジウム、より好ましくは０．０３〜７重量％のパラジウム、最も好ましくは０．０３〜４重量％のパラジウムを含む。

【0143】

組成物の比表面積は、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも４０％、又は少なくとも５０％増加していてもよい。いくつかの実施形態では、組成物の比表面積は、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも６０％、又は少なくとも７０％増加していてもよい。他の実施形態では、組成物の比表面積は、空気にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも１００％、又は少なくとも１０５％増加していてもよい。

【0144】

本発明の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物とＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも２０％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0145】

組成物は、好ましくは、組成物の総重量に基づいて、２〜２０重量％の希土類金属酸化物を含む。より好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、５〜１５重量％の希土類金属酸化物を含む。最も好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、８〜１２重量％の希土類金属酸化物を含んでもよい。

【0146】

好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３である。

【0147】

希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有してもよい。組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも５００ｎｍ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも１μｍ以上、少なくとも２μｍ以上、少なくとも３μｍ以上、少なくとも４μｍ以上、少なくとも５μｍ以上、又は少なくとも６μｍ以上であってもよい。他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも７μｍ以上であってもよい。更に他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも８μｍ以上であってもよい。

【0148】

セリア−ジルコニア混合酸化物は、ジルコニアとセリアとのモル比が、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７であってもよい。

【0149】

ＰＧＭは、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、及びこ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、ＰＧＭは、パラジウムである。

【0150】

組成物は、組成物の重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１０重量％のＰＧＭ、より好ましくは０．０３〜７重量％のＰＧＭ、最も好ましくは０．０３〜４重量％のＰＧＭを含む。

【0151】

ＰＧＭがパラジウムである実施形態では、組成物は、組成物の重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１０重量％のパラジウム、より好ましくは０．０３〜７重量％のパラジウム、最も好ましくは０．０３〜４重量％のパラジウムを含む。

【0152】

組成物の比表面積は、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、少なくとも４０％、又は少なくとも５０％増加していてもよい。いくつかの実施形態では、組成物の比表面積は、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、少なくとも６０％、又は少なくとも７０％増加していてもよい。他の実施形態では、組成物の比表面積は、空気にて１１００℃で１０時間焼成した後、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも１００％、又は少なくとも１１０％増加していてもよい。

【0153】

本発明の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物とＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも１０％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0154】

組成物は、好ましくは、組成物の総重量に基づいて、２〜２０重量％の希土類金属酸化物を含む。より好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、５〜１５重量％の希土類金属酸化物を含む。最も好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、８〜１２重量％の希土類金属酸化物を含んでもよい。

【0155】

好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３である。

【0156】

希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有してもよい。組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも５００ｎｍ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも１μｍ以上、少なくとも２μｍ以上、少なくとも３μｍ以上、少なくとも４μｍ以上、少なくとも５μｍ以上、又は少なくとも６μｍ以上であってもよい。他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも７μｍ以上であってもよい。更に他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも８μｍ以上であってもよい。

【0157】

セリア−ジルコニア混合酸化物は、ジルコニアとセリアとのモル比が、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７であってもよい。

【0158】

ＰＧＭは、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、及びこ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、ＰＧＭは、パラジウムである。

【0159】

組成物は、組成物の重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１０重量％のＰＧＭ、より好ましくは０．０３〜７重量％のＰＧＭ、最も好ましくは０．０３〜４重量％のＰＧＭを含む。

【0160】

ＰＧＭがパラジウムである実施形態では、組成物は、組成物の重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１０重量％のパラジウム、より好ましくは０．０３〜７重量％のパラジウム、最も好ましくは０．０３〜４重量％のパラジウムを含む。

【0161】

組成物の比表面積は、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも２０％、又は少なくとも３０％増加していてもよい。いくつかの実施形態では、組成物の比表面積は、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも４０％、又は少なくとも５０％増加していてもよい。他の実施形態では、組成物の比表面積は、レドックス条件にて１０００℃で１０時間焼成した後、少なくとも６０％、又は少なくとも７０％増加していてもよい。

【0162】

本発明の別の態様は、セリア−ジルコニア混合酸化物と、希土類金属酸化物と、白金族金属（ＰＧＭ）成分と、を含む、組成物であって、組成物の比表面積が、レドックス条件にて１１００℃で１０時間焼成した後、セリア−ジルコニア混合酸化物とＰＧＭ成分との混合物と比較して少なくとも１０％増加しており、希土類金属酸化物は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、又はこれらの混合物である、組成物に関する。

【0163】

組成物は、好ましくは、組成物の総重量に基づいて、２〜２０重量％の希土類金属酸化物を含む。より好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、５〜１５重量％の希土類金属酸化物を含む。最も好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、８〜１２重量％の希土類金属酸化物を含んでもよい。

【0164】

好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、希土類金属酸化物は、Ｎｄ_２Ｏ_３である。

【0165】

希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有してもよい。組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも５００ｎｍ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも１μｍ以上、少なくとも２μｍ以上、少なくとも３μｍ以上、少なくとも４μｍ以上、少なくとも５μｍ以上、又は少なくとも６μｍ以上であってもよい。他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも７μｍ以上であってもよい。更に他の実施形態では、組成物における希土類金属酸化物の平均直径は、少なくとも８μｍ以上であってもよい。

【0166】

セリア−ジルコニア混合酸化物は、ジルコニアとセリアとのモル比が、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７であってもよい。

【0167】

ＰＧＭは、好ましくは、パラジウム、白金、ロジウム、及びこ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、ＰＧＭは、パラジウムである。

【0168】

組成物は、組成物の重量に基づいて、好ましくは０．０３〜１０重量％のＰＧＭ、より好ましくは０．０３〜７重量％のＰＧＭ、最も好ましくは０．０３〜４重量％のＰＧＭを含む。

【0169】

ＰＧＭがパラジウムである実施形態では、組成物は、組成物の重量に基づいて、好ましくは、０．０３〜１０重量％のパラジウム、より好ましくは０．０３〜７重量％のパラジウム、最も好ましくは０．０３〜４重量％のパラジウムを含む。

【0170】

組成物の比表面積は、レドックス条件にて１１００℃で１０時間焼成した後、少なくとも２０％、又は少なくとも３０％増加していてもよい。いくつかの実施形態では、組成物の比表面積は、レドックス条件にて１１００℃で１０時間焼成した後、少なくとも４０％、又は少なくとも５０％増加していてもよい。他の実施形態では、組成物の比表面積は、レドックス条件にて１１００℃で１０時間焼成した後、少なくとも６０％、又は少なくとも７０％増加していてもよい。

【0171】

定義
本明細書で使用するとき、用語「領域」は、典型的にはウォッシュコートを乾燥及び／又は焼成することによって得られる基材上の場所を指す。「領域」は、例えば、「層」又は「ゾーン」として基材上に配設又は担持されてもよい。基材上の場所又は配置は、概ね、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、明らか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）。

【0172】

典型的には、「領域」は、実質的に均一な長さを有する。これに関連する「実質的に均一な長さ」への言及は、その平均値から１０％を超えて逸脱しない長さ（例えば、最大長と最小長との差）、好ましくは５％を超えて逸脱しない長さ、より好ましくは１％を超えて逸脱しない長さを指す。

【0173】

各「領域」は、実質的に均一な組成を有する（すなわち、領域の一部とその領域の別の一部とを比較するとき、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。これに関連する実質的に均一な組成は、領域の一部を領域の別の一部と比較するとき、組成の差が５％以下、通常は２．５％以下、最も通常的には１％以下である材料（例えば、領域）を指す。

【0174】

本明細書で使用するとき、用語「ゾーン」は、基材の全長の≦７５％など、基材の全長よりも短い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％）の長さ（すなわち、実質的に均一な長さ）を有する。

【0175】

基材の全長は、その入口端部とその出口端部との間（例えば、基材の両端部の間）の距離である。

【0176】

本明細書で使用される「基材の入口端部に配設されているゾーン」への任意の言及は、基材上に配設又は担持されているゾーンであって、その位置につい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ものを指す。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設されているゾーン」への任意の言及は、基材上に配設又は担持されているゾーンであって、その位置につい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ものを指す。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。

【0177】

基材がウォールフローフィルタである場合、概して、「基材の入口端部に配設されているゾーン」への任意の言及は、基材上に配設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、遮断された端部又は塞がれた端部）までよりも近いもの、及び／又は
（ｂ）基材の出口チャネルの閉じた端部（例えば、遮断された端部又は塞がれた端部）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）までよりも近いものを指す。したがって、ゾーンの中点（すなわちその半分の長さでの点）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い、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。

【0178】

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設されているゾーン」への任意の言及は、基材上に配設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、遮断された端部又は塞がれた端部）までよりも近いもの、及び／又は
（ｂ）基材の入口チャネルの閉じた端部（例えば、遮断された端部又は塞がれた端部）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）までよりも近いものを指す。したがって、ゾーンの中点（すなわちその半分の長さでの点）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。

【0179】

ウォッシュコートがウォールフローフィルタのウォールに存在する（すなわち、ゾーンがウォール内のものである）場合、（ａ）と（ｂ）との両方を満たすことができる。

【0180】

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基材に適用される、接着性コーティングを指す。

【0181】

本明細書で使用するとき、頭字語「ＰＧＭ」は、「白金族金属」を指す。用語「白金族金属」は、全般的に、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。全般的に、用語「ＰＧＭ」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。

【0182】

本明細書で使用するとき、用語「混合酸化物」は、全般的に、当該技術分野において従来から公知であるように、単一相中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、全般的に、当該技術分野において従来から公知であるように、２つ以上の相を有する酸化物の組成物を指す。

【0183】

本明細書で使用するとき、「本質的になる」という表現により、特定された材料、及び任意の他の材料又は工程を含む特徴点の範囲を、その特徴点の基本的特性に大きく影響しないものに、例えば微量不純物などに限定する。「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。

【0184】

材料に関して本明細書で使用されるとき、「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％、好ましくは≦２重量％、より好ましくは≦１重量％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。

【0185】

材料に関して本明細書で使用される「本質的に含まない」という表現は、典型的には、領域、層、又はゾーンの内容物との関連において、材料が微量、例えば、≦１重量％、好ましくは≦０．５重量％、より好ましくは≦０．１重量％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。

【0186】

本明細書で使用するとき、重量％として表されるドーパントの量、特に総量に対する任意の言及は、担持材料又はその耐火金属酸化物の重量を指す。

【0187】

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。

【0188】

本明細書で使用するとき、用語「レドックス」は、還元雰囲気と酸化雰囲気との間で交互に変化するガス混合物を指す。

【0189】

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内にある多くの変形例を認識することになる。

【実施例】

【0190】

実施例１（比較例）：触媒１は、ＣｅＺｒ混合酸化物であり、ＣｅとＺｒとのモル比を１：１とする。

【0191】

実施例２（比較例）：Ｎｄ（ＮＯ_３）_３溶液を触媒１のＣｅＺｒ混合酸化物上に満たすことによって、触媒２を調製した。Ｎｄ担持量を、触媒２の総重量に基づいて、１０重量％（Ｎｄ_２Ｏ_３として計算）とした。

【0192】

実施例３：触媒３は、触媒１のＣｅＺｒ混合酸化物とＮｄ_２Ｏ_３との、物理的混合物である。両方の材料の粒径を、Ｄ_５０にて約５μｍとする。２つの材料の重量比を、９０：１０とした。

【0193】

実施例４：触媒４は、触媒１のＣｅＺｒ混合酸化物とＹ_２Ｏ_３との、物理的混合物である。両方の材料の粒径を、Ｄ_５０にて約５μｍとする。２つの材料の重量比を、９０：１０とする。

【0194】

実施例５：実施例１〜４の粉末サンプルをマッフル炉に入れ、空気中、１０００℃又は１１００℃で１０時間処理した。処理後のサンプルのＢＥＴ表面積を測定した。それを表１に報告する。

【0195】

実施例６：実施例１〜４の粉末サンプルを管状炉に入れた。供給ガスを、５分毎にリーン条件とリッチ条件との間で交互に変化させた。リーンガス混合物は、１％のＯ_２と、１０％のＨ_２Ｏと、２０ｐｐｍのＳＯ_２と、を含有し、空気を残部とした。リッチガス混合物は、０．５％のＣＯと、１０％のＨ_２Ｏと、２０ｐｐｍのＳＯと、を含有し、空気を残部とした。サンプルを、１０００℃又は１１００℃で１０時間処理した。処理後のサンプルのＢＥＴ表面積を測定した。それも表１に報告する。

【0196】

【表1】

【0197】

実施例７（比較例）：硝酸Ｐｄを、実施例１のＣｅＺｒ混合酸化物上に満たした。サンプルを乾燥させ、最終粉末を５００℃で２時間焼成した。Ｐｄ担持量を、１重量％とした。

【0198】

実施例８（比較例）：硝酸Ｐｄを、実施例２の粉末サンプル上に満たした。サンプルを乾燥させ、最終粉末を５００℃で２時間焼成した。Ｐｄ担持量を、１重量％とした。

【0199】

実施例９：硝酸Ｐｄを実施例３の物理的混合物に添加して、スラリーを形成した。スラリーを乾燥させ、最終粉末を５００℃で２時間焼成した。Ｐｄ担持量を、１重量％とした。

【0200】

実施例１０：硝酸Ｐｄを実施例４の物理的混合物に添加して、スラリーを形成した。スラリーを乾燥させ、最終粉末を５００℃で２時間焼成した。Ｐｄ担持量を、１重量％とした。

【0201】

実施例１１：実施例７〜１０の粉末サンプルを、実施例５及び実施例６に記載した処理と同じ処理に供した。処理されたサンプルのＢＥＴ表面積を測定した。それを表２に報告する。

【0202】

【表2】

【0203】

実験結果
実施例１２（比較例）：触媒１２は、二重層構造を有する市販の三元（Ｐｄ−Ｒｈ）触媒である。下層は、第１のＣｅＺｒ混合酸化物と、Ｌａ安定化アルミナと、Ｂａプロモーターと、ベーマイト結合剤との、ウォッシュコート上に担持されたＰｄからなる。ウォッシュコート担持量を約１．６ｇ／ｉｎ^３とし、Ｐｄ担持量を１ｇ／ｆｔ^３とした。上層は、第２のＣｅＺｒ混合酸化物と、Ｌａ安定化アルミナとの、ウォッシュコート上に担持されたＲｈからなる。上層のウォッシュコート担持量を約１．４ｇ／ｉｎ^３とし、Ｒｈ担持量を２ｇ／ｆｔ^３とした。総触媒担持量を、約３．０ｇ／ｉｎ^３とした。

【0204】

実施例１３：触媒１３を触媒１２と同様に調製したが、異なる点としては、Ｄ５０の粒径が約７μｍの酸化物Ｎｄ_２Ｏ_３の粉末もまた、硝酸Ｐｄと、第１のＣｅＺｒ混合酸化物と、Ｌａ安定化アルミナと、Ｂａプロモーターと、ベーマイト結合剤との、スラリーに添加したことであった。添加されたＮｄ_２Ｏ_３の量を、ＣｅＺｒ混合酸化物の約１０重量％とした。

【0205】

実施例１４：触媒１２及び触媒１３を、同一の種類、ｃｐｓｉ、及び寸法の基材上にコーティングして、標準的なリーン、リッチ、化学量論的サイクリングＴＷＣ経時劣化条件にてガソリンエンジンを使用して、経時劣化させた。次いで、触媒１２及び触媒１３をガソリンエンジンのライトオフ温度について性能試験して、ガソリン車両で繰り返しＦＴＰ−７５サイクルにわたって評価した。

【0206】

実施例１５：
触媒１２及び触媒１３の、ＨＣ、ＣＯ、及びＮＯ_ｘのＴ_５０ライトオフ温度を表３に示す。このデータは、触媒１３の向上した熱耐久性によって、触媒１２の標準的なＴＷＣの例に対して著しく改善されたライトオフ性能が得られることを示している。

【0207】

【表3】

【0208】

実施例１６：
繰り返しＦＴＰサイクルにわたって平均した、ＨＣ、ＣＯ、及びＮＯ_ｘの変換性能を表４に示す。データは、触媒１３の向上した熱耐久性によって、触媒１２の標準的なＴＷＣの例に対して著しく改善された排出量が得られることを示している。

【0209】

【表4】

【手続補正書】

【提出日】2020年4月13日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【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、
基材と、
前記基材上の触媒領域と、を含み、
前記触媒領域が、第１の白金族金属（ＰＧＭ）成分と、酸素吸蔵成分（ＯＳＣ）材料と、希土類金属酸化物と、無機酸化物と、を含み、
前記希土類金属酸化物は、１００ｎｍ超の平均直径（ｄ_５０）を有する、触媒物品。

【請求項2】

前記第１のＰＧＭ成分が、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される、請求項１に記載の触媒物品。

【請求項3】

前記第１のＰＧＭ成分が、パラジウムである、請求項１又は２に記載の触媒物品。

【請求項4】

前記パラジウム担持量が、前記触媒領域の総重量に基づいて、０．０３〜１０重量％の範囲である、請求項３に記載の触媒物品。

【請求項5】

前記ＯＳＣ材料が、酸化セリウム、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１〜４のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項6】

前記ＯＳＣ材料が、セリア−ジルコニア混合酸化物である、請求項５に記載の触媒物品。

【請求項7】

前記触媒領域が、前記ＯＳＣ材料に基づいて、２〜２０重量％の前記希土類金属酸化物を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項8】

前記希土類金属酸化物が、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項9】

前記希土類金属酸化物が、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、又はこれらの混合物である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項10】

前記希土類金属酸化物が、Ｎｄ_２Ｏ_３である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項11】

前記希土類金属酸化物が、物理的ブレンドによる前記希土類金属酸化物として前記触媒領域に組み込まれている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項12】

前記触媒領域が、第２のＰＧＭ成分を更に含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の触媒物品。

【請求項13】

前記第２のＰＧＭ成分が、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される、請求項１２に記載の触媒物品。

【請求項14】

前記第１のＰＧＭ成分がパラジウムであり、前記第２のＰＧＭ成分がロジウムである、請求項１３に記載の触媒物品。

【請求項15】

前記パラジウム成分と前記ロジウム成分とが、２００：１〜１：２００の重量比を有する、請求項１４に記載の触媒物品。

【請求項16】

前記触媒領域が、前記パラジウム成分以外のＰＧＭ金属を本質的に含まない、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の触媒物品。

【国際調査報告】