JP2023506375A

JP2023506375A - 選択性、活性及び耐毒性を改善するための区分化アンモニアスリップ触媒

Info

Publication number: JP2023506375A
Application number: JP2022527181A
Authority: JP
Inventors: グリーン、アレクサンダー、ニコラス、マイケル; グリーンハム、ネイル; イーベンハリス、マシュー
Original assignee: Johnson Matthey PLC
Current assignee: Johnson Matthey PLC
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2023-02-16
Also published as: BR112022010743A2; WO2021116683A1; CN114761108A; US20230035318A1; US12194441B2; EP4072707A1

Abstract

軸長さＬを有する入口端部及び出口端部を備える基材；第１の白金族金属（ＰＧＭ）成分及び担体を含む第１の触媒領域；アンモニア吸蔵性が低い担体表面の第２のＰＧＭ成分及び第１のＳＣＲ触媒を含む第２の触媒領域を含む、排気ガスを処理するための触媒物品であって、第１の触媒領域が、少なくとも別の触媒領域によって被覆されている、触媒物品。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）、アンモニアスリップ触媒を含有する物品、並びにアンモニアスリップを低減するためのこのような物品を製造及び使用する方法に関する。

ディーゼルエンジン、固定ガスタービン及び他のシステムにおける炭化水素燃焼により、ＮＯ（一酸化窒素）及びＮＯ_２（二酸化窒素）を含む窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を除去するために処理しなければならない排気ガスが生成する（形成されるＮＯ_ｘの大部分がＮＯである）。ＮＯ_ｘは、人々に多くの健康問題を引き起こすだけでなく、スモッグや酸性雨の形成などの多くの有害な環境影響を引き起こすことが知られている。排気ガス中のＮＯ_ｘによる人と環境の両方の影響を軽減するために、好ましくは他の有害物質又は有毒物質を生成しないプロセスによって、これらの望ましくない成分を除去することが望ましい。

リーンバーンエンジン及びディーゼルエンジンで生成される排気ガスは、概して酸化性である。ＮＯ_ｘを単体窒素（Ｎ_２）及び水に変換する選択的接触還元（ＳＣＲ）として知られるプロセスにおいて、触媒及び還元剤を用いてＮＯ_ｘを選択的に還元する必要がある。ＳＣＲプロセスでは、ガス状還元剤、通常、無水アンモニア、アンモニア水溶液又は尿素を排気ガス流に添加した後、排気ガスを触媒に接触させる。還元剤は触媒上に吸収され、ＮＯ_ｘは、ガスが触媒された基材の中又はその上を通過する際に還元される。ＮＯ_ｘの変換を最大化するためには、多くの場合、化学量論量を超えるアンモニアをガス流に加える必要がある。しかし、大気中に過剰なアンモニアを放出すると、人々の健康及び環境に有害である。更に、アンモニアは、とりわけその水性形態で苛性である。排気触媒下流の排気ラインの領域におけるアンモニアと水との凝縮により、排気システムに損傷を与えるおそれのある腐食性混合物が生じ得る。したがって、排気ガス中のアンモニアの放出を無くすべきである。従来の排気システムの多くにおいて、アンモニア酸化触媒（アンモニアスリップ触媒又は「ＡＳＣ」としても知られる）が、ＳＣＲ触媒の下流に設けられており、アンモニアを窒素に変換することによって排気ガスからアンモニアを除去する。アンモニアスリップ触媒を使用することにより、典型的なディーゼル動作サイクルにわたって９０％を超えるＮＯ_ｘ変換率を可能にすることができる。

本分野においてさまざまな努力が行われてきたにもかかわらず、技術的利益の改善された、良好なＡＳＣ触媒が依然として必要とされている。

第１の態様では、本発明は、軸長さＬを有する入口端部及び出口端部を備える基材；第１の白金族金属（ＰＧＭ）成分及び担体を含む第１の触媒領域；アンモニア吸蔵性が低い担体表面の第２のＰＧＭ成分及び第１のＳＣＲ触媒を含む第２の触媒領域を含む、排気ガスを処理するための触媒物品であって、第１の触媒領域が、少なくとも別の触媒領域によって被覆されている、触媒物品に関する。

別の態様では、本発明は、第１の態様において記載されている触媒物品を含む排気システムに関する。

更に別の態様では、本発明は、排気ガスを第１の態様において記載されている触媒物品に接触させることによる、内燃エンジンからの排気ガスを処理する方法に関する。

更に別の態様では、本発明は、アンモニアを含む排気ガスを第１の態様において記載されている触媒物品に接触させることを含む、排気ガス中のＮＨ_３に由来するＮ_２Ｏ形成を低減する方法に関する。

第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が入口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を部分的に被覆しており、第３の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第２の触媒領域を部分的に被覆している、構成を図示する。第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が入口端部から延在し、第３の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を被覆している、構成を図示する。第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が入口端部から延在し、第３の触媒領域が出口端部から延在し、第１の触媒領域を被覆しており、かつ第２の触媒領域を部分的に被覆している、構成を図示する。第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が入口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を部分的に被覆しており、第３の触媒領域が軸長さＬの１００％分、延在する、構成を図示する。第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を被覆しており、第３の触媒領域が軸長さＬの１００％分、延在する、構成を図示する。第２の触媒領域が出口端部から延在し、第１の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第２の触媒領域を部分的に被覆しており、第３の触媒領域が軸長さＬの１００％分、延在する、構成を図示する。第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を被覆しており、第４の触媒領域が入口端部から延在し、第３の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域を被覆しており、かつ第４の触媒領域を部分的に被覆している、構成を図示する。第２の触媒領域が出口端部から延在し、第１の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第２の触媒領域を部分的に被覆しており、第４の触媒領域が入口端部から延在し、第３の触媒領域が出口端部から延在し、第１の触媒領域を被覆しており、かつ第４の触媒領域を部分的に被覆している、構成を図示する。第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を被覆しており、第３の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第２の触媒領域を被覆しており、第４の触媒領域が入口端部から延在し、かつ第３の触媒領域を部分的に被覆している、構成を図示する。第２の触媒領域が出口端部から延在し、第１の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第２の触媒領域を部分的に被覆しており、第３の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第１及び第２の触媒領域を被覆しており、第４の触媒領域が入口端部から延在し、かつ第３の触媒領域を部分的に被覆している、構成を図示する。比較例システム１及びシステム２のエンジン試験のための、ＷＨＴＣサイクルの間の第２のＮ_２Ｏ排出による累積秒数を示す図である（５８０℃／１００時間での水熱オーブンエージング後に、ＡＮＲ１．２を投入）。比較例触媒１及び触媒２に関する、ＮＨ_３酸化及びＮ_２Ｏスリップを示す図である。５００ｐｐｍＮＨ_３の一定流中、１５０～５００℃から温度を傾斜させた、合成ガスのテストベンチ下で試験した場合。５００ｐｐｍＮＨ_３及び５００ｐｐｍＮＯ_ｘの一定流中、１５０～５００℃の温度を傾斜させた、合成ガステストベンチ下で試験した場合の、比較例触媒１及び触媒２の、ＮＨ_３＋ＮＯ活性（ＳＣＲ反応）及びそれに伴うＮ_２Ｏスリップを示す図である。５００ｐｐｍＮＨ_３の一定流中、１５０～５００℃から温度を傾斜させた、合成ガステストベンチ下で試験した場合の、比較例触媒３及び触媒４の、ＮＨ_３酸化及びＮ_２Ｏスリップを示す図である。５００ｐｐｍＮＨ_３及び５００ｐｐｍＮＯ_ｘの一定流中、１５０～５００℃から温度を傾斜させた、合成ガステストベンチ下で試験した場合の、比較例触媒３及び触媒４の、ＮＨ_３酸化＋ＮＯ活性（ＳＣＲ反応）及びＮ_２Ｏスリップを示す図である。ドープした硫黄の燃料中で長時間の低温エンジンエージング後の、比較例システム１及びシステム２の反復ＷＨＴＣサイクル中に、システムが排出するＮＯ_ｘを示す図である。参照システムは、ＤＯＣ－ＣＳＦ触媒及びＳＣＲ触媒からＡＳＣへのスリップを示している。比較例システム１は、比較例触媒１を用いる参照システムを示し、システム２は、触媒２を用いて試験した参照システムを示す。５００ｐｐｍＮＨ_３の一定流中、１５０～５００℃から温度を傾斜させた、合成ガステストベンチ下で試験した場合の、比較例触媒３及び触媒４の、ＮＨ_３酸化及びＮ_２Ｏスリップを示す図である。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他を示さないかぎり、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「触媒（a catalyst）」への言及には、２種以上の触媒（catalysts）の混合物などを含む。

本明細書で使用する場合、用語「アンモニアスリップ」は、ＳＣＲ触媒を通過する未反応アンモニアの量を意味する。

用語「担体」は、触媒が固定されている物質を意味する。

用語「アンモニア吸蔵性が低い担体」は、担体ｍ^３あたり０．００１ｍｍｏｌ未満のＮＨ_３しか吸蔵しない担体を意味する。アンモニア吸蔵性が低い担体は、好ましくは、ＡＥＩ、ＡＮＡ、ＡＴＳ、ＢＥＡ、ＣＤＯ、ＣＦＩ、ＣＨＡ、ＣＯＮ、ＤＤＲ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＧＯＮ、ＩＦＲ、ＩＦＷ、ＩＦＹ、ＩＨＷ、ＩＭＦ、ＩＲＮ、ＩＲＹ、ＩＳＶ、ＩＴＥ、ＩＴＧ、ＩＴＮ、ＩＴＲ、ＩＴＷ、ＩＷＲ、ＩＷＳ、ＩＷＶ、ＩＷＷ、ＪＯＺ、ＬＴＡ、ＬＴＦ、ＭＥＬ、ＭＥＰ、ＭＦＩ、ＭＲＥ、ＭＳＥ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＭＶＹ、ＭＷＷ、ＮＯＮ、ＮＳＩ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＲＷＲ、ＳＥＷ、ＳＦＥ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＦＨ、ＳＦＮ、ＳＦＳ、ＳＦＶ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＳＦ、ＳＳＯ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＯ、ＳＴＴ、ＳＶＲ、ＳＶＶ、ＴＯＮ、ＴＵＮ、ＵＯＳ、ＵＯＶ、ＵＴＬ、ＵＷＹ、ＶＥＴ、ＶＮＩからなる群から選択される、骨格型を有するモレキュラーシーブ又はゼオライトである。より好ましくは、アンモニア吸蔵性が低い担体は、ＢＥＡ、ＣＤＯ、ＣＯＮ、ＦＡＵ、ＭＥＬ、ＭＦＩ及びＭＷＷからなる群から選択される骨格型を有するモレキュラーシーブ又はゼオライトであり、更により好ましくは、骨格型は、ＢＥＡ及びＭＦＩからなる群から選択される。

用語「焼成する」（又は「焼成」）は、空気又は酸素中で、物質を加熱することを意味する。この定義は、焼成のＩＵＰＡＣ定義と一致する。（ＩＵＰＡＣ．ＣｏｍｐｅｎｄｉｕｍｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ、第２版（「ＧｏｌｄＢｏｏｋ」）．ＣｏｍｐｉｌｅｄｂｙＡ．Ｄ．ＭｃＮａｕｇｈｔａｎｄＡ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ．ＢｌａｃｋｗｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｏｘｆｏｒｄ（１９９７））。Ｍ．Ｎｉｃ、Ｊ．Ｊｉｒａｔ、Ｂ．Ｋｏｓａｔａにより作成された、ＸＭＬオンライン修正版：ｈｔｔｐ：／／ｇｏｌｄｂｏｏｋ．ｉｕｐａｃ．ｏｒｇ（２００６～）；Ａ．Ｊｅｎｋｉｎｓによってまとめられたアップデート、ＩＳＢＮ０－９６７８５５０－９－８．ｄｏｉ：１０．１３５１／ｇｏｌｄｂｏｏｋ）。焼成は、金属塩を分解し、触媒内の金属イオンの交換を促進し、やはりまた触媒を基材に付着させるために行われる。焼成に使用される温度は、焼成される材料中の成分に依存し、一般に、約１～８時間、約４００℃～約９００℃である。一部の場合、焼成は、約１２００℃の温度まで焼成を行うことができる。本明細書に記載されているプロセスを伴う用途では、焼成は、一般に、約１～８時間、約４００℃～約７００℃の温度で、好ましくは約１～４時間、約４００℃～約６５０℃の温度で行われる。

用語「約」は、おおよそを意味し、用語が関連する値の、任意選択で±２５％、好ましくは±１０％、より好ましくは±５％、又は最も好ましくは±１％である範囲を指す。

さまざまな数値要素の１つの範囲又は複数の範囲が指定されている場合、特に指定しないかぎり、１つの範囲又は複数の範囲に値を含めることができる。

用語「Ｎ_２選択性」は、アンモニアの窒素への変換率を意味する。

用語「白金族金属」又は「ＰＧＭ」は、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、及びイリジウムを指す。白金族金属は、好ましくは白金、パラジウム、ルテニウム又はロジウムである。

本発明の第１の態様では、排気ガスを処理するための触媒物品は、軸長さＬを有する入口端部及び出口端部を備える基材；第１の白金族金属（ＰＧＭ）成分及び担体を含む第１の触媒領域；アンモニア吸蔵性が低い担体表面の第２のＰＧＭ成分及び第１のＳＣＲ触媒を含む第２の触媒領域を含む、排気ガスを処理するための触媒物品であって、第１の触媒領域が、少なくとも別の触媒領域によって被覆されている。

第１の触媒領域
第１の触媒領域は、約２５０℃未満、約２００℃未満又は約１５０℃未満などの低温での完全な酸化を含む、ＮＨ_３をＮＯ_ｘ及びＨ_２Ｏに完全に酸化することができる。第１のＰＧＭは、Ｐｔ、又はＰｔとＰｄとの組合せとすることができる。好ましくは、第１のＰＧＭはＰｔである。ある種の実施形態では、第１の触媒領域は、第１の触媒領域に存在する貴金属の総重量に基づき、少なくとも約３０重量パーセント、少なくとも約５０重量パーセント、少なくとも約６０重量パーセント、少なくとも約７５重量パーセント又は少なくとも約９０重量パーセントのＰｔを含有することができる。

担体は、好ましくは、高表面積担体である。担体のタイプは、特に限定されないが、ただし、担体は、大きな表面積を有する粒子であり、不活性であり、処理後システムで使用するのに好適であることを条件とする。担持材料の例としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア及びそれらの物理混合物又は複合材などの耐熱性金属酸化物が挙げられ、アルミナが特に好ましい。ある種の実施形態では、担体は、幅広い細孔（例えば、１００～３５０Å）を有する、又は幅広い細孔と狭い細孔の両方を有する。ある種の実施形態では、担体は、少なくとも５０ｍ^２／ｇ、好ましくは約５０～５００ｍ^２／ｇ、より好ましくは約５０～３００ｍ^２／ｇ又は約１５０～２５０ｍ^２／ｇのＢＥＴ表面積を有する。耐熱性金属酸化物担体は、好ましくは水銀圧入ポロシメトリーによって測定すると、約０．１～０．５ｇ／ｃｃ、例えば約０．２～０．４ｇ／ｃｃの細孔体積を好ましくは有する。粒子数に基づく、担持材料の平均粒子サイズは、好ましくは約０．０１～１０μｍ、例えば、約０．５～５μｍ、約０．１～１μｍ又は約５～１０μｍであり、好ましくは、これらの範囲のうち１つの範囲内に粒子数の大部分を有する。ある種の実施形態では、担体のＤ９０粒子サイズは、これらの範囲のうち１つの範囲内にある。

第１の触媒領域は、軸長さＬの３０～９９パーセント分、延在することができ、好ましくは、軸長さＬの４０～９５パーセント分又は４５～９０パーセント分、延在することができ、より好ましくは、軸長さＬの５０～８５パーセント分、延在することができ、更により好ましくは、軸長さＬの６５～８０パーセント分、延在することができる。

第２の触媒領域
アンモニア吸蔵性が低い担体表面における第２のＰＧＭと第１のＳＣＲ触媒との組合せは、（ａ）アンモニア吸蔵性が低い担体表面における第２のＰＧＭと第１のＳＣＲ触媒とのブレンド、又は（ｂ）第１のＳＣＲ触媒を含む上部層及びアンモニア吸蔵性が低い担体表面における第２のＰＧＭを含む底部層を有する二層であって、底部層が基材表面に位置することができる二層、のどちらか一方である。好ましくは、第２の触媒領域は、アンモニア吸蔵性が低い担体表面における第２のＰＧＭと第１のＳＣＲ触媒とのブレンドである。

アンモニア吸蔵性が低い担体は、シリカ担体とすることができる。シリカ担体は、シリカ対アルミナ比が、≧１００、好ましくは≧２００、より好ましくは≧２５０、更により好ましくは≧３００、とりわけ≧４００、よりとりわけ≧５００、及び更によりとりわけ≧７５０を有するシリカ又はゼオライトを含むことができる。本発明の各態様では、第１のＳＣＲ触媒は、好ましくはＣｕ－ＳＣＲ触媒又はＦｅ－ＳＣＲ触媒、より好ましくはＣｕ－ＳＣＲ触媒である。第２のＰＧＭは、好ましくはＰｔである。

ブレンド中のアンモニア吸蔵性が低い担体表面の第２のＰＧＭ（例えば、Ｐｔ）の量に対する第１のＳＣＲ触媒の量の比は、これらの成分の重量に基づき、０．１～３００：１（これらを含む）、好ましくは３：１～３００：１（これらを含む）、より好ましくは７：１～１００：１（これらを含む）の範囲、更により好ましくは１０：１～５０：１（これらを含む）の範囲にあることができる。

用語「活性成分担持量」とは、ブレンド中の白金の担体の重量＋白金の重量＋第１のＳＣＲ触媒の重量を指す。白金は、約０．０１～約０．３重量％（これらを含む）、好ましくは、約０．０３～０．２重量％（これらを含む）、より好ましくは約０．０４～０．１７重量％（これらを含む）、最も好ましくは、約０．０５～０．１５重量％（これらを含む）の活性成分担持量で触媒中に存在することができる。

白金が、二層の底部層に存在する場合、白金は、これらの層の重量に対して、約０．１重量％～２重量％（これらを含む）、好ましくは０．１～１重量％（これらを含む）、より好ましくは０．１重量％～０．５重量％（これらを含む）で存在することができる。パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ルテニウム（Ｒｕ）又はロジウム（Ｒｈ）などの追加触媒が、好ましくはＰｔとのブレンド中に、Ｐｔと共に存在することができる。

ＳＣＲ触媒
さまざまな実施形態では、本組成物は、１種、２種又は３種のＳＣＲ触媒を含むことができる。本組成物中に常に存在する、第１のＳＣＲ触媒は、（１）アンモニア吸蔵性が低い担体表面におけるＰｔとのブレンド中に存在する、又は（２）触媒が二層中に存在し、Ｐｔが底部層中に存在する場合、上部層中に存在する、のどちらか一方とすることができる。第１のＳＣＲ触媒は、第１の遷移金属及び第１のモレキュラーシーブを含むことができる。第１の遷移金属は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ又はそれらの組合せとすることができる。第１のＳＣＲ触媒は、好ましくはＣｕ－ＳＣＲ触媒又はＦｅ－ＳＣＲ触媒、より好ましくはＣｕ－ＳＣＲ触媒である。Ｃｕ－ＳＣＲ触媒は、銅及びモレキュラーシーブを含む。Ｆｅ－ＳＣＲ触媒は、鉄及びモレキュラーシーブを含む。モレキュラーシーブは、以下に更に記載されている。モレキュラーシーブは、アルミノケイ酸塩、アルミノリン酸塩（ＡｌＰＯ）、シリコ－アルミノリン酸塩（ＳＡＰＯ）、又はそれらの混合物とすることができる。銅又は鉄は、モレキュラーシーブの骨格内、及び／又はモレキュラーシーブ内部の骨格外（交換可能）部位に位置することができる。

第２及び第３のＳＣＲ触媒は、同じとすることができる、又は異なることができる。第２及び第３のＳＣＲ触媒は、卑金属、卑金属の酸化物、貴金属、モレキュラーシーブ、金属交換モレキュラーシーブ又はそれらの混合物とすることができる。卑金属は、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、セリウム（Ｃｅ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）、並びにそれらの混合物からなる群から選択することができる。アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア及びそれらの組合せなどの耐熱性金属酸化物表面に担持されているバナジウムからなるＳＣＲ組成物は、周知であり、車両用途において商業的に幅広く使用されている。典型的な組成物は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，０１０，２３８号及び同第４，０８５，１９３号に記載されている。とりわけ、車両用途において商業的に使用されている組成物はＴｉＯ_２を含み、この表面に、ＷＯ_３及びＶ_２Ｏ_５がそれぞれ、５～２０重量％及び０．５～６重量％の範囲の濃度で分散されている。貴金属は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ルテニウム（Ｒｕ）若しくはロジウム（Ｒｈ）、又はそれらの混合物とすることができる。第２のＳＣＲ触媒は、促進されたＣｅ－Ｚｒ又はＭｎＯ_２を含むことができる。これらの触媒は、結合剤及び促進剤として作用するＳｉＯ_２及びＺｒＯ_２などの他の無機物質を含有してもよい。

ＳＣＲ触媒が卑金属である場合、本触媒物品は、少なくとも１種の卑金属促進剤を更に含むことができる。本明細書で使用する場合、「促進剤」は、触媒中に添加されると、触媒の活性を高める物質を意味すると理解される。卑金属促進剤は、金属、金属の酸化物、又はそれらの混合物の形態となり得る。少なくとも１種の卑金属触媒促進剤は、ネオジム（Ｎｄ）、バリウム（Ｂａ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、及びこれらの酸化物から選択されてもよい。少なくとも１種の卑金属触媒促進剤は、好ましくは、ＭｎＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＣｕＯ、ＣｏＯ、ＣｅＯ_２、及びこれらの混合物とすることができる。少なくとも１種の卑金属触媒促進剤は、硝酸塩又は酢酸塩などの塩の形態で水溶液中の触媒に添加されてもよい。少なくとも１種の卑金属触媒促進剤及び少なくとも１種の卑金属触媒、例えば銅は、水溶液から酸化物担持材料上に含浸されてもよく、酸化物担持材料を含むウォッシュコートに添加されてもよく、又はウォッシュコートであらかじめコーティングされた担体に含浸されてもよい。

ＳＣＲ触媒は、モレキュラーシーブ又は金属交換モレキュラーシーブを含むことができる。本明細書において使用されるとおり、「モレキュラーシーブ」は、ガス又は液体に対する吸着剤として使用することができる、精密かつ一様なサイズからなる小さな細孔を含有する、準安定物質を意味することが理解される。細孔を通過するのに十分に小さな分子は吸着される一方、より大きな分子は吸着されない。モレキュラーシーブは、ゼオライト系モレキュラーシーブ、非ゼオライト系モレキュラーシーブ、又はそれらの混合物とすることができる。

ゼオライト系モレキュラーシーブは、国際ゼオライト協会（ＩＺＡ：International Zeolite Association）によって公開されたゼオライト構造のデータベースに列挙される骨格構造のうちのいずれか１つを有する微孔性アルミノケイ酸塩である。骨格構造としては、以下に限定されないが、ＣＨＡ、ＦＡＵ、ＢＥＡ、ＭＦＩ、ＭＯＲ型のものが挙げられる。これらの構造を有するゼオライトの非限定的な例としては、チャバザイト、フォージャサイト、Ｙ型ゼオライト、超安定Ｙ型ゼオライト、ベータ型ゼオライト、モルデナイト、シリカライト、Ｘ型ゼオライト、及びＺＳＭ－５が挙げられる。アルミノケイ酸塩ゼオライトは、少なくとも約５から、好ましくは少なくとも約２０から、有用な範囲が約１０～２００のＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３として定義されるシリカ／アルミナモル比（ＳＡＲ）を有することができる。

ＳＣＲ触媒のいずれも、小細孔、中細孔若しくは大細孔モレキュラーシーブ、又はそれらの混合物を含むことができる。「小細孔モレキュラーシーブ」は、最大で８個の四面体原子の環サイズを含有するモレキュラーシーブである。「中細孔モレキュラーシーブ」は、最大で１０個の四面体原子の環サイズを含有するモレキュラーシーブである。「大細孔モレキュラーシーブ」は、最大で１２個の四面体原子の環サイズを有するモレキュラーシーブである。第２及び／又は第３のＳＣＲ触媒は、アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ、金属置換アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ、アルミノリン酸塩（ＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、金属置換アルミノリン酸塩（ＭｅＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、シリコ－アルミノリン酸塩（ＳＡＰＯ）モレキュラーシーブ、及び金属置換シリコ－アルミノリン酸塩（ＭｅＡＰＳＯ）モレキュラーシーブ、並びにこれらの混合物からなる群から選択されるモレキュラーシーブを含むことができる。

ＳＣＲ触媒のいずれも、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧ及びＺＯＮ、並びにこれらの混合物、並びに／又は連晶からなる骨格型の群から選択される小細孔モレキュラーシーブを含むことができる。好ましくは、小細孔モレキュラーシーブは、ＣＨＡ、ＬＥＶ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＳＦＷ、ＫＦＩ、ＤＤＲ、及びＩＴＥからなる骨格型の群から選択される。

ＳＣＲ触媒のいずれも、ＡＥＬ、ＡＦＯ、ＡＨＴ、ＢＯＦ、ＢＯＺ、ＣＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＩ、ＤＡＣ、ＥＵＯ、ＦＥＲ、ＨＥＵ、ＩＭＦ、ＩＴＨ、ＩＴＲ、ＪＲＹ、ＪＳＲ、ＪＳＴ、ＬＡＵ、ＬＯＶ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＲＥ、ＭＴＴ、ＭＶＹ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＯＢＷ、ＰＡＲ、ＰＣＲ、ＰＯＮ、ＰＵＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＳＴＷ、－ＳＶＲ、ＳＺＲ、ＴＥＲ、ＴＯＮ、ＴＵＮ、ＵＯＳ、ＶＳＶ、ＷＥＩ及びＷＥＮ、並びにこれらの混合物、並びに／又は連晶からなる骨格型の群から選択される中細孔モレキュラーシーブを含むことができる。好ましくは、ＭＦＩ、ＦＥＲ及びＳＴＴからなる骨格型の群から選択される中細孔モレキュラーシーブ。

ＳＣＲ触媒のいずれも、ＡＦＩ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＹ、ＡＳＶ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＳＶ、ＣＡＮ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＦＯ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＺＴ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＩＦＲ、ＩＳＶ、ＩＴＧ、ＩＷＲ、ＩＷＳ、ＩＷＶ、ＩＷＷ、ＪＳＲ、ＬＴＦ、ＬＴＬ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＥ、ＭＴＷ、ＮＰＯ、ＯＦＦ、ＯＫＯ、ＯＳＩ、ＲＯＮ、ＲＷＹ、ＳＡＦ、ＳＡＯ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＥＷ、ＳＦＥ、ＳＦＯ、ＳＦＳ、ＳＦＶ、ＳＯＦ、ＳＯＳ、ＳＴＯ、ＳＳＦ、ＳＳＹ、ＵＳＩ、ＵＷＹ及びＶＥＴ、並びにこれらの混合物、並びに／又は連晶からなる骨格型の群から選択される大細孔モレキュラーシーブを含むことができる。好ましくは、大細孔モレキュラーシーブは、ＭＯＲ、ＯＦＦ及びＢＥＡからなる骨格型の群から選択される。

Ｃｕ－ＳＣＲ及びＦｅ－ＳＣＲ触媒中のモレキュラーシーブは、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧ、ＺＯＮ、ＢＥＡ、ＭＦＩ及びＦＥＲ、並びにこれらの混合物及び／又は連晶からなる群から好ましくは選択される。より好ましくは、Ｃｕ－ＳＣＲ及びＦｅ－ＳＣＲ中のモレキュラーシーブは、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＲＩ、ＩＴＥ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＳＦＷ、ＢＥＡ、ＭＦＩ及びＦＥＲ、並びにこれらの混合物及び／又は連晶からなる群から選択される。

金属交換モレキュラーシーブは、外表面上の骨格外部位上に、又はモレキュラーシーブのチャネル、空洞、若しくはケージ内に堆積された、周期表のＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、又はＩＩＢ族のうちの１つから少なくとも１つの金属を有することができる。金属は、ゼロ価の金属原子若しくはクラスター、孤立したカチオン、単核若しくは多核オキシカチオン、又は拡張金属酸化物を含むがこれらに限定されない、いくつかの形態のうちの１つであってもよい。好ましくは、金属は、鉄、銅、及びそれらの混合物又は組合せであり得る。

金属は、好適な溶媒中の金属前駆体の混合物又は溶液を使用してゼオライトと一緒にすることができる。用語「金属前駆体」は、触媒活性金属成分を得るためにゼオライト上に分散され得る任意の化合物又は複合体を意味する。好ましくは、溶媒は、他の溶媒を使用する経済的側面及び環境的側面の両方により水である。銅の場合、好ましい金属が使用され、好適な複合体又は化合物には、以下に限定されないが、無水及び水和硫酸銅、硝酸銅、酢酸銅、アセチルアセトナート銅、酸化銅、水酸化銅、並びに銅アンミン（例えば、［Ｃｕ（ＮＨ_３）_４］^２＋）の塩が含まれる。本発明は、特定の種類、組成物又は純度の金属前駆体に制限されない。モレキュラーシーブを金属成分の溶液に添加して懸濁液を形成し、次いで、金属成分がゼオライト上に分布されるよう、懸濁液を反応させることができる。金属は、細孔チャネル及びモレキュラーシーブの外側表面に分布され得る。金属は、イオン形態又は金属酸化物として分布され得る。例えば、銅は、銅（ＩＩ）イオン、銅（Ｉ）イオンとして又は酸化銅として分布され得る。金属を含有するモレキュラーシーブは、懸濁液の液相から分離されて、洗浄及び乾燥が行われ得る。次いで、得られた金属含有モレキュラーシーブを焼成し、モレキュラーシーブ中の金属を固定することができる。好ましくは、第２及び第３の触媒は、銅及びモレキュラーシーブを含むＣｕ－ＳＣＲ触媒、鉄及びモレキュラーシーブを含むＦｅ－ＳＣＲ触媒、バナジウムをベースとする触媒、促進Ｃｅ－Ｚｒ又は促進ＭｎＯ_２を含む。

金属交換モレキュラーシーブは、外表面上の骨格外部位上に、又はモレキュラーシーブのチャネル、空洞若しくはケージ内に位置する、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族又はＩＩＢ族の金属を約０．１０重量％～約１０重量％の範囲で含有することができる。好ましくは、骨格外金属は、約０．２重量％～約５重量％の範囲の量で存在することができる。

金属交換モレキュラーシーブは、触媒の総重量の約０．１～約２０．０重量％の銅又は鉄を有する銅（Ｃｕ）又は鉄（Ｆｅ）担持モレキュラーシーブとすることができる。より好ましくは、銅又は鉄は、触媒の総重量の約０．５重量％～約１５重量％、存在する。最も好ましくは、銅又は鉄は、触媒の総重量の約１重量％～約９重量％、存在する。

本組成物は、第２のＰＧＭと組み合わせた１種以上の更なる金属を含むことができる。これらの追加の１種以上の金属は、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）又は銀（Ａｇ）とすることができる。これらの金属は、約０．１重量％～約２０重量％（これらを含む）、好ましくは約０．３重量％～約１０重量％（これらを含む）で存在することができる。

第２の触媒領域は、軸長さＬの３０～９９パーセント分、延在することができ、好ましくは、軸長さＬの４０～９５パーセント分又は４５～９０パーセント分、延在することができ、より好ましくは、軸長さＬの５０～８５パーセント分、延在することができ、更により好ましくは、軸長さＬの６５～８０パーセント分、延在することができる。

第２の触媒領域は、第１の触媒領域の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％又は５０％を被覆することができる。他の実施形態では、第２の触媒領域は、第１の触媒領域の少なくとも６０％、７０％、８０％、９０％又は１００％を被覆することができる。

第１の触媒領域は、入口端部又は出口端部で始まることができる。及び第２の触媒領域は、入口端部又は出口端部で始まることができる。一部の実施形態では、第１及び第２の触媒領域は、異なる端部で始まる。他の実施形態では、第１及び第２の触媒領域は、同じ端部（すなわち、入口端部又は出口端部）で始まることができる。

第２のＰＧＭ成分に対する第１のＰＧＭ成分の比は、５：１～１：５、好ましくは４：１～１：４、より好ましくは３：１～１：３、最も好ましくは３：２～２：３とすることができる。

第３の触媒領域
一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第３の触媒領域を更に含むことができる。第３の触媒領域は、第２のＳＣＲ触媒とすることができる。第２のＳＣＲ触媒は、上記の第１のＳＣＲ触媒と同じとすることができる。代替的に、第２のＳＣＲ触媒は、第１のＳＣＲ触媒と異なり得る。

第３の触媒領域は、別の担体を更に含んでもよい。別の担持材料の例としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア及びそれらの物理混合物又は複合材などの耐熱性金属酸化物が挙げられ、アルミナが特に好ましい。

第３の触媒領域は、軸長さＬの２０～１００パーセント分又は３０～９５パーセント分、延在することができ、好ましくは、軸長さＬの４０～９０パーセント分、延在することができ、より好ましくは、軸長さＬの５０～８０パーセント分、延在することができる。

ある種の実施形態では、第３の触媒領域は、第１の触媒領域のいずれも被覆していない。他の実施形態では、第３の触媒領域は、第１の触媒領域の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％又は５０％、６０％、７０％、８０％、９０％又は１００％を被覆することができる。

第１、第２、第３の触媒領域は、入口端部又は出口端部で始まることができる。一部の実施形態では、第１、第２及び／又は第３の触媒領域は、異なる端部で始まることができる。他の実施形態では、第１、第２及び／又は第３の触媒領域は、同じ端部（すなわち、入口端部又は出口端部）で始まることができる。

第４の触媒領域
一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第４の触媒領域を更に含むことができる。第４の触媒領域は、第３のＳＣＲ触媒とすることができる。第３のＳＣＲ触媒は、上記の第１及び／又は第２のＳＣＲ触媒と同じとすることができるか、又はこれらと異なることができる。

第４の触媒領域は、軸長さＬの２０～１００パーセント分又は３０～９９パーセント分、延在することができ、好ましくは、軸長さＬの４０～９５パーセント分、延在することができ、より好ましくは軸長さＬの４５～８５パーセント分、延在することができ、更により好ましくは、軸長さＬの５０～８０パーセント分、延在することができる。

ある種の実施形態では、第４の触媒領域は、第１の触媒領域のいずれも被覆していない。他の実施形態では、第４の触媒領域は、第１の触媒領域の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％又は５０％、６０％、７０％、８０％、９０％又は１００％を被覆することができる。

第１、第２、第３又は第４の触媒領域は、入口端部又は出口端部で始まることができる。一部の実施形態では、第１、第２、第３及び／又は第４の触媒領域は、異なる端部で始まることができる。他の実施形態では、第１、第２、第３及び／又は第４の触媒領域は、同じ端部（すなわち、入口端部又は出口端部）で始まることができる。

本発明の一態様では、第１、第２、第３及び／又は第４の触媒領域を含む触媒物品のさまざまな構成を以下のとおり、調製することができる。

図１は、第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が入口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を部分的に被覆しており、第３の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第２の触媒領域を部分的に被覆している、第１の構成を図示する。

第１の構成では、好ましくは、第１、第２及び第３の触媒領域は、それぞれが独立して、軸長さＬの４０～９５パーセント分又は４５～９０パーセント分、延在することができ、より好ましくは、軸長さＬの５０～８５パーセント分、延在することができ、更により好ましくは、軸長さＬの６５～８０パーセント分、延在することができる。一部の実施形態では、第１の触媒領域と第２の触媒領域との間の重なりは、軸長さＬの少なくとも５％、１０％又は１５％とすることができる。ある種の実施形態では、第２の触媒領域と第３の触媒領域との間の重なりは、軸長さＬの少なくとも５％、１０％又は１５％とすることができる。

図２は、第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が入口端部から延在し、第３の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を被覆している、第２の構成を図示する。

図３は、第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が入口端部から延在し、第３の触媒領域が出口端部から延在し、第１の触媒領域を被覆しており、かつ第２の触媒領域を部分的に被覆している、第３の構成を図示する。

図４は、第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が入口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を部分的に被覆しており、第３の触媒領域が軸長さＬの１００％分、延在する、第４の構成を図示する。

図５は、第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を被覆しており、第３の触媒領域が軸長さＬの１００％分、延在する、第５の構成を図示する。

図６は、第２の触媒領域が出口端部から延在し、第１の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第２の触媒領域を部分的に被覆しており、第３の触媒領域が軸長さＬの１００％分、延在する、第６の構成を図示する。

図７は、第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を被覆しており、第４の触媒領域が入口端部から延在し、第３の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域を被覆しており、かつ第４の触媒領域を部分的に被覆している、第７の構成を図示する。

図８は、第２の触媒領域が出口端部から延在し、第１の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第２の触媒領域を部分的に被覆しており、第４の触媒領域が入口端部から延在し、第３の触媒領域が出口端部から延在し、第１の触媒領域を被覆しており、かつ第４の触媒領域を部分的に被覆している、第８の構成を図示する。

図９は、第１の触媒領域が出口端部から延在し、第２の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第１の触媒領域を被覆しており、第３の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第２の触媒領域を被覆しており、第４の触媒領域が入口端部から延在し、かつ第３の触媒領域を部分的に被覆している、第９の構成を図示する。

図１０は、第２の触媒領域が出口端部から延在し、第１の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第２の触媒領域を部分的に被覆しており、第３の触媒領域が出口端部から延在し、かつ第１及び第２の触媒領域を被覆しており、第４の触媒領域が入口端部から延在し、かつ第３の触媒領域を部分的に被覆している、第１０の構成を図示する。

本発明の触媒物品のための基材は、ハニカム構造、押出し担体、金属製基材又はＳＣＲＦなどの、フロースルー構造又はフィルタ構造を含む、自動車用触媒を調製するために通常、使用される任意の物質であってもよい。好ましくは、基材は、基材の入口面から出口面まで延在する、複数の微細な並行ガス流路を有し、こうして、その通路は、流体流に対して開口している。このようなモノリシックな担体は、断面１平方インチあたり最大で約７００以上の流路（又は「小区画」）を含有してもよいが、はるかに少ないものが使用されてもよい。例えば、担体は、１平方インチあたり（「ｃｐｓｉ」）、約７～６００個、より通常は、約１００～４００個の小区画を有してもよい。それらの流体入口からそれらの流体出口まで実質的に直線の経路である流路は、この流路を通って流れるガスが触媒物質と接触するように、触媒（例えば、ＡＳＣ又はＳＣＲ）が「ウォッシュコート」としてコーティングされる壁によって画定される。モノリシック基材の経路は、台形、長方形、正方形、三角形、正弦波、六角形、楕円形、円形などの任意の好適な断面形状となり得る、薄壁チャネルである。本発明は、特定の基材タイプ、物質又は幾何学的形状に限定されない。

セラミック製基材は、コーディエライト、コーディエライト－αアルミナ、α－アルミナ、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、ケイ酸ジルコニウム、シリマナイト、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、ペタルライト、アルミノケイ酸塩、及びそれらの混合物などの任意の好適な耐火性材料から作製されてもよい。

ウォールフロー基材はまた、コーディエライト及び炭化ケイ素から形成されたものなどの、セラミック製繊維複合材材料から形成されてもよい。このような材料は、環境、特に排気ストリームを処理する際に遭遇する高温に耐えることができる。

基材は、高多孔性基材とすることができる。用語「高多孔性基材」は、約４０～約８０％の多孔度を有する基材を指す。高多孔性基材は、好ましくは少なくとも約４５％、より好ましくは少なくとも約５０％の多孔度を有することができる。高多孔性基材は、好ましくは約７５％未満、より好ましくは約７０％未満の多孔度を有することができる。多孔度という用語は、本明細書で使用する場合、好ましくは水銀ポロシメトリーで測定すると、総多孔度を指す。

好ましくは、基材は、コーディエライト、高多孔性コーディエライト、金属性基材、押出しＳＣＲ、ウォールフローフィルタ、フィルタ又はＳＣＲＦとすることができる。

別の態様では、本発明は、上記の１０種の構成の１つを有する触媒物品、及び排気ガス中でＮＨ_３を形成するための手段を備えることが可能な排気システムであって、排気ガスが触媒と接触する前に、ＮＨ_３が排気ガス中で形成される、上記の排気システムに関する。

排気システムは、（１）上記の触媒物品、及び（２）排気ガス中でＮＨ_３を形成するための手段を備えることができ、ＮＨ_３は、排気ガスが触媒物品と接触した状態となる前に、排気ガス中で形成される。排気システムは、ＤＯＣ、ＤＰＦ、少なくとも１種の追加のＳＣＲ、少なくとも１種の追加のＡＳＣ又はそれらの組合せを更に含むことができる。

一部の実施形態では、本システムは、以下に示されている構成を有することができる：
（１）ＳＣＲ＋ＡＳＣ＋ＤＰＦ＋本発明の触媒物品
（２）ＳＣＲ＋本発明の触媒物品＋ＤＰＦ＋ＳＣＲＡＳＣ
（３）ＤＯＣ／ＰＮＡ又はＬＮＴ＞ＤＰＦ＞ＳＣＲ＞本発明の触媒物品

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。

比較例触媒１
アルミナ上のＰｔのウォッシュコートを含む底部層を、セラミック製基材の前面に適用した。このウォッシュコートを、真空を使用して基材の長さの約５０％の距離まで、真空を使用して基材から引き下げた。物品を乾燥し、ブリック全体が小さな重なり領域を有する底部層でコーティングされるようにするため、プロセスをブリックの後部にも繰り返した。このブリックを約１時間、約５００℃で焼成した。この物品表面のＰｔ及びアルミナの担持量は、それぞれ、２ｇ／ｆｔ^３及び０．３５ｇ／ｉｎ^３であった。

Ｃｕ－ＡＥＩを含む第２のウォッシュコートを備える上部層を、底部層でコーティングされた基材に適用し、次に、このウォッシュコートを、真空を使用して基材の長さの約５０％の距離まで、基材から引き下げた。物品を乾燥し、ブリック全体が上部層の小さな重なり領域を有する上部層でコーティングされるようにするため、プロセスをブリックの後部にも繰り返した。この物品を乾燥して、約１時間、約５００℃で焼成した。上部層におけるＣｕ－ＡＥＩの担持量は、１．８ｇ／ｉｎ^３であった。最終物品は、比較例触媒１である。

触媒２
アルミナ上のＰｔのウォッシュコートを含む層を、セラミック製基材の後面に適用した。このウォッシュコートを、真空を使用して基材の長さの約７０％の距離まで、真空を使用して基材から引き下げた。この物品を乾燥して、約１時間、約５００℃で焼成した。この物品表面のＰｔ及びアルミナの担持量は、それぞれ、１ｇ／ｆｔ^３及び０．３５ｇ／ｉｎ^３であった。

ＺＳＭ－５（ＳＡＲ＝２１００を有するＭＦＩ骨格）表面の３重量％のＰｔ及びＣｕ－ＡＥＩのブレンドを含むウォッシュコートを備える第２の層をセラミック製基材の前面に適用し、次に、このウォッシュコートを、真空を使用して基材の長さの約７０％の距離まで基材から引き下げた。物品を乾燥した。物品上のＰｔ、高ＳＡＲゼオライト及びＣｕ－ＡＥＩの担持量は、それぞれ、１ｇ／ｆｔ３、０．０２ｇ／ｉｎ^３及び１．０５ｇ／ｉｎ^３であった。

Ｃｕ－ＡＥＩを含む第２のウォッシュコートを備える上部層を、記載されている二層でコーティングされた基材に適用し、次に、このウォッシュコートを、真空を使用して基材の長さの約７０％の距離まで、基材から引き下げた。この物品を乾燥して、約１時間、約５００℃で焼成した。上部層におけるＣｕ－ＡＥＩの担持量は、１．０５ｇ／ｉｎ^３であった。最終物品は触媒２である。

触媒２の構成は、図１に示されている。

比較例触媒３
比較例触媒３は、Ｐｔ担持量を除いて、比較例触媒１と同じ方法で作製した。底部層における比較例触媒３のＰｔ担持量は、３ｇ／ｆｔ^３であった。

触媒４
触媒４は、Ｐｔ担持量を除いて、触媒２と同じ方法で作製した。底部層に関するＰｔ担持量（アルミナ表面のＰｔ）は、１．５ｇ／ｆｔ^３であり、第２の層のＰｔ担持量は、１．５ｇ／ｆｔ^３であった。

実施例１
表１は、１０．５×３インチ、４００／４のセラミック製ブリック表面に調製する場合、１４００ｍ^３／時で測定した、比較例触媒１及び触媒２のコールドフロー背圧を比較している。表１に示されるとおり、触媒２は、比較例触媒１よりも約１６％低い背圧を示した。

参照システム
ＤＯＣ－ＣＳＦ－ＳＣＲのみ

比較例システム１
ＤＯＣ－ＣＳＦ－ＳＣＲ、次に比較例触媒１

システム２
ＤＯＣ－ＣＳＦ－ＳＣＲ、次に触媒２

実施例２
実施例２は、本システムに１．２のＮＯ_ｘに対するアンモニアの比で投入した場合の、世界統一過渡サイクル（ＷＨＴＣ）の間の、エンジン試験床における、参照システム、比較例システム１及びシステム２に関して測定した、排気管排出を比較している。

ＳＣＲ及びＡＳＣ触媒作用を、調製直後（ｆｒｅｓｈ）、及び５８０℃／１００時間／１０％の水とシミュレーションした寿命エージング後に試験した。同じＤＯＣ及びＣＳＦを、調製直後のもの及びエージング試験の両方で使用した。

表２に示されるとおり、比較例システム１と比較すると、触媒２を含有するシステム２は、一層低いＮ_２Ｏ（約６０％の低下）及び一層低いＮＯ_ｘスリップ（約５％の低下）をもたらした。

実施例３
実施例３は、本システムに１．２となるＮＯ_ｘに対するアンモニアの比で投入した場合の、ＷＨＴＣサイクルの間の、エンジン試験床における、比較例システム１及びシステム２に関して測定した、Ｎ_２Ｏの排気管排出を比較している。触媒作用は、寿命エージングをシミュレーションするため、５８０℃／１００時間／１０％の水での水熱エージング後に試験した。

図１１に示されているとおり、驚くべきことに、システム２（エージング後）は、比較例システム１（エージング後）と比べて、かなり低い累積Ｎ_２Ｏスリップとなることを実証している。

実施例４
実施例４は、１８０ｋの空間速度において、５００ｐｐｍＮＨ_３又は５００ｐｐｍＮＨ_３／５００ｐｐｍＮＯ（ＡＮＲ＝１．０）のどちらか一方のガス条件下、ＳＣＡＴで試験したときの、比較例触媒１、触媒２、比較例触媒３及び触媒４の、Ｎ_２Ｏ生成を伴うＮＨ_３酸化及び選択的接触還元（「ＳＣＲ」）を比較する。触媒は、調製直後のもの、及び５５０℃／１００時間／１０％水での水熱エージング後の両方で試験した。

図１２は、比較例触媒１及び触媒２に関する、ＮＨ_３酸化及びＮ_２Ｏスリップを示している。

図１３は、比較例触媒１及び触媒２に関する、ＮＨ_３＋ＮＯ活性（ＳＣＲ反応）及び付随するＮ_２Ｏスリップを示している。

図１４は、比較例触媒３及び触媒４に関する、ＮＨ_３酸化及びＮ_２Ｏスリップを示している。

図１５は、比較例触媒３及び触媒４に関する、ＮＨ_３＋ＮＯ活性（ＳＣＲ反応）及び付随するＮ_２Ｏスリップを示している。

図１２及び図１４に示されるとおり、触媒２及び４は、ＮＨ_３の酸化の際に、Ｎ_２Ｏの生成が一層低いことを実証している。触媒をＮＨ_３及びＮＯ_ｘ（ＳＣＲ反応）に供すると、図１３及び１５において、Ｎ_２Ｏの生成がより少ないことも観察された。更に、触媒２及び４は、２５０～３５０℃の温度範囲において、ＮＯ_ｘ変換率が改善されたことを示した。

実施例５
インフィールド硫酸化（in-field sulfation）をシミュレーションするために、比較例触媒１及び触媒２に、硫黄をドープした燃料中で長時間にわたる低温エンジンエージングを施した。これに続いて、比較例触媒１及び触媒２を、それぞれ、比較例システム１及びシステム２において試験した。システムにそれぞれ、温度３５０℃～５００℃に昇温して、３０分間、４回のＷＨＴＣを施し、次に、４×ＷＨＴＣを繰り返した。一連の４回のＷＨＴＣはそれぞれ、２５０℃／ＡＮＲ＝１．２での、定常状態での試験点も含んだ。ＷＨＴＣサイクルは、性能チェックとして働く一方、昇温してのエンジンの駆動は、触媒を二硫酸化するため、エンジン管理制御をシミュレーションするものである。清浄な熱水オーブンでのエージング済み試料も試験した。比較例触媒１及び触媒２に入る汚染物質を理解するため、参照システム（ＤＯＣ－ＣＳＦ及びＶ－ＳＣＲ）を同じ４回のＷＨＴＣレジメンにわたり試験し、すべての場合において同じ成分を使用した。

図１６に示されるとおり、システム２は、比較例システム１と比べて、一層迅速／良好なＮＯ_ｘ性能回復（１回のＷＨＴＣサイクル後にほとんど回復した）を実証している。これは、表３に示されているとおり、定常状態の点での結果における更なる証拠となる。これは、ある程度のＮＨ_３酸化活性を依然として保持すると同時に実現された（表４を参照されたい）。

^＊２５０℃／ＮＯ_ｘに対するアンモニアの比（ＡＮＲ）＝１．２での定常状態の間

実施例６
実施例６は、１８０ｋの空間速度において、５００ｐｐｍＮＨ_３のガス条件下、ＳＣＡＴで試験したときの、比較例触媒３及び触媒４の、Ｎ_２Ｏ生成を伴うＮＨ_３酸化を比較する。触媒は、調製直後のものとエンジンでのエージング後の両方で試験した。触媒は、Ｖ－ＳＣＲの下流のＳＣＲ／受動ディーゼル微粒子捕集フィルタ／Ｖ－ＳＣＲ／ＡＳＣ構成でエージングした。比較例触媒３及び触媒４の１×３インチのコアを大型試験用ブリックの内側に設置した。実際の駆動条件はテストベンチでの過渡サイクルによって表され、調節後負荷点が加速熱エージング及び化学エージングを模倣するようやはり考慮した（すなわち、定常状態の条件を過渡サイクルに追加した）。エージング条件は、１５０℃～４７０℃の温度範囲内の過渡サイクルを含み、この場合、連続的に駆動した全サイクルの各々の長さをほぼ４５分間とした。エンジンエージングの全長は１０００時間とした。

図１７は、比較例触媒３及び触媒４に関する、ＮＨ_３酸化及びＮ_２Ｏスリップを示している。

図１７に示されるとおり、触媒４は、ＮＨ_３の酸化の際、Ｎ_２Ｏの生成が一層低くなることを実証した。

前述の実施例は、例示として意図されているに過ぎない。以下の特許請求の範囲が、本発明の範囲を定義する。

Claims

排気ガスを処理するための触媒物品であって、
軸長さＬを有する、入口端部及び出口端部を備える基材と、
第１の白金族金属（ＰＧＭ）成分及び担体を含む第１の触媒領域と、
アンモニア吸蔵性が低い担体表面の第２のＰＧＭ成分及び第１のＳＣＲ触媒を含む第２の触媒領域と、
を備え、
前記第１の触媒領域が、少なくとも別の触媒領域によって被覆されている、
触媒物品。
前記第１のＰＧＭ成分がＰｔである、請求項１に記載の触媒物品。
前記第２のＰＧＭ成分がＰｔである、請求項１又は２に記載の触媒物品。
前記第２のＰＧＭ成分に対する前記第１のＰＧＭ成分の比が５：１～１：５である、請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記担体が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア及びそれらの物理混合物又は複合材である、請求項１～４のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第１の触媒領域が、前記軸長さＬの３０～９９パーセント分、延在している、請求項１～５のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第２の触媒領域が、前記アンモニア吸蔵性が低い担体表面の前記第２のＰＧＭと第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記アンモニア吸蔵性が低い担体が、シリカ又はゼオライトを含むシリカ担体である、請求項１～７のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記ゼオライトが、≧１００、好ましくは≧５００のシリカ対アルミナ比を有する、請求項８に記載の触媒物品。
前記第２の触媒領域が、前記軸長さＬの３０～９９パーセント分、延在している、請求項１～９のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第２の触媒領域が、前記第１の触媒領域の少なくとも１０％を被覆している、請求項１～１０のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第２の触媒領域が、前記第１の触媒領域の１００％を被覆している、請求項１～１１のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第１のＳＣＲ触媒が、第１の遷移金属及び第１のモレキュラーシーブを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第１の遷移金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ又はそれらの混合物である、請求項１３に記載の触媒物品。
前記第１のモレキュラーシーブが、小細孔、中細孔若しくは大細孔モレキュラーシーブ、又はそれらの混合物である、請求項１３又は１４に記載の触媒物品。
前記アンモニア吸蔵性が低い担体表面の前記第２のＰＧＭの量に対する前記第１のＳＣＲ触媒の量の比が、これらの成分の重量に基づき、０：１～３００：１の範囲、好ましくは３：１～３００：１（これらを含む）の範囲にある、請求項１～１５のいずれか一項に記載の触媒物品。
第３の触媒領域を更に含む、請求項１～１６のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第３の触媒領域が第２のＳＣＲ触媒を含む、請求項１７に記載の触媒物品。
前記第２のＳＣＲ触媒が、卑金属、卑金属の酸化物、貴金属、モレキュラーシーブ、第２の遷移金属交換モレキュラーシーブ又はそれらの混合物を含む、請求項１８に記載の触媒物品。
前記第２のＳＣＲ触媒が、前記第２の遷移金属交換モレキュラーシーブである、請求項１９に記載の触媒物品。
前記第２の遷移金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ又はそれらの混合物である、請求項２０に記載の触媒物品。
前記第３の触媒領域が、別の担体を更に含む、請求項１８～２１のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第３の触媒領域が、前記第１の触媒領域の１００％を被覆している、請求項１７～２２のいずれか一項に記載の触媒物品。
第４の触媒領域を更に含む、請求項１７～２３のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第４の触媒領域が第３のＳＣＲ触媒を含む、請求項２４に記載の触媒物品。
前記第３のＳＣＲ触媒が、卑金属、卑金属の酸化物、貴金属、モレキュラーシーブ、第３の遷移金属交換モレキュラーシーブ又はそれらの混合物を含む、請求項２５に記載の触媒物品。
前記第４の触媒領域が、入口端部で始まり、前記軸長さＬ未満の分、延在している、請求項２４～２６のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第１の触媒領域が、前記出口端部で始まり、前記軸長さＬ未満、延在している、請求項２７に記載の触媒物品。
前記第２の触媒領域が、前記出口端部で始まり、前記軸長さＬ未満、延在している、請求項２７又は２８に記載の触媒物品。
前記第２の触媒領域が、前記入口端部で始まり、前記軸長さＬ未満、延在している、請求項２７～２９のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第３の触媒領域が、前記出口端部で始まり、前記軸長さＬ未満、延在している、請求項２７～３０のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第３の触媒領域が、前記入口端部で始まり、前記軸長さＬ未満、延在している、請求項２７～３１のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記基材がフロースルーモノリスである、請求項１～３２のいずれか一項に記載の触媒物品。
前記第１の触媒領域が、前記基材表面に直接、担持されている／堆積されている、請求項１～３３のいずれか一項に記載の触媒物品。
請求項１～３４のいずれか一項に記載の触媒物品を含む、燃焼排気ガス流を処理するための、排出物処理システム。
ＤＯＣ、ＤＰＦ、少なくとも１種の追加のＳＣＲ、少なくとも１種のＡＳＣ又はそれらの組合せを更に含む、請求項３５に記載の排出物処理システム。
前記排気ガスを請求項１～３４のいずれか一項に記載の触媒物品に接触させることを含む、内燃エンジンからの排気ガスを処理する、方法。