JP2023509349A - ＣｕおよびＰｄを含む、複合材中の共交換されたゼオライト - Google Patents
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Abstract
本開示は、エンジン排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）排出物を貯蔵および／または還元することができる触媒組成物および触媒性物品、そのような組成物でコーティングされた触媒物品、ならびにそのような触媒組成物および物品を調製するためのプロセスを提供する。触媒組成物は、銅およびパラジウムの共交換ゼオライトを含む。さらに提供されるのは、そのような共交換ゼオライトを調製するためのプロセス、本明細書に開示の触媒性物品を含む排気ガス処理システム、ならびにそのような触媒性物品およびシステムを使用して排気ガス流中のＮＯｘを低減するための方法である。
Description
本開示は、一般に、排気ガス処理触媒、具体的には、エンジン排気中の窒素酸化物を選択的に還元することができる触媒組成物、そのような組成物でコーティングされた触媒物品、およびそのような触媒組成物を調製するためのプロセスの分野に関する。また提供されるのは、一酸化窒素（ＮＯ）の低温トラップおよび窒素酸化物（ＮＯｘ）の選択触媒還元（ＳＣＲ）のための触媒組成物、およびそれらを調製するためのプロセスである。
長い年月にわたり、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害な成分が大気汚染を引き起こしてきた。ＮＯｘは、内燃エンジン（例えば、自動車およびトラック）、燃焼設備（例えば、天然ガス、石油、石炭によって加熱を行う発電所）、ならびに硝酸生成プラントなどからの排気ガスに含有される。
ＮＯｘ含有ガス混合物を処理して、大気汚染を減少させるために、様々な処理方法が使用されてきた。１つの処理タイプは、窒素酸化物の触媒還元を伴う。２つのプロセスがある：（１）一酸化炭素、水素、または低級炭化水素が還元剤として使用される非選択的還元プロセス、および（２）アンモニアまたはアンモニア前駆体が還元剤として使用される選択的還元プロセス。選択的還元プロセスでは、少量の還元剤で高度の窒素酸化物除去が達成され得る。
選択的還元プロセスは、ＳＣＲ（選択触媒還元）プロセスと称される。ＳＣＲプロセスは、空気中の酸素の存在下で還元剤（例えば、アンモニアまたはアンモニア前駆体）を用いて窒素酸化物の触媒還元を使用し、以下のように、主に窒素および蒸気の形成を生じる：
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（標準的ＳＣＲ反応）
２ＮＯ２＋４ＮＨ３＋Ｏ２→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（低速ＳＣＲ反応）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ（高速ＳＣＲ反応）
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（標準的ＳＣＲ反応）
２ＮＯ２＋４ＮＨ３＋Ｏ２→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（低速ＳＣＲ反応）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ（高速ＳＣＲ反応）
ＳＣＲプロセスで用いられる現在の触媒としては、鉄または銅などの触媒金属とイオン交換された、ゼオライトなどのモレキュラーシーブが挙げられる。有用なＳＣＲ触媒組成物は、約２００℃超かつ約６００℃未満の温度でＮＯｘ排気構成要素の還元を触媒することができるので、典型的にはより低い排気温度と関連する低充填条件下でさえも、低減されたＮＯｘレベルを達成することができる。
ますます厳しくなる排出規制によって、希薄な、低いエンジン排気温度条件下などで、十分な高温熱安定性をも呈しながら、ＮＯｘ排出を管理する能力が改善されたＳＣＲ触媒を開発する必要性が高まっている。排出規制が厳しくなるにつれて、車両からのコールドスタートＮＯｘ排出に対処することがますます重要になっている。車両のコールドスタート条件の特徴である約１５０℃未満の温度でのＮＯｘをＮ２に還元するための既知の方法が存在しないので、これは困難を表している。最近、コールドスタート時にＮＯを捕捉するために、Ｐｄ交換ゼオライトで構成されるＮＯトラップが開発され、ＮＯｘ削減の温度枠を低温まで広げるために、ＳＣＲ物品と組み合わせて使用されている。近年のＳＣＲおよびＮＯトラップ技術における発展にもかかわらず、コールドスタート条件下で排気ガス流からＮＯｘ排出を効果的に削減するための触媒が、依然として当技術分野では必要である。
本開示は、一般に、希薄燃焼エンジンの排気ガス流からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の低温トラップおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）のための触媒組成物に関する。驚くべきことに、本開示によれば、ゼオライト細孔内のイオン交換部位で、高い効率および選択性でゼオライト内へと卑金属イオンおよびＰｄイオンを共交換することが可能であることが発見された。そのように生成された共交換ゼオライト触媒材料は、高充填量のイオン交換卑金属およびＰｄ、ならびに単一の触媒性組成物におけるＮＯｘ吸着および還元の二重の活性を呈する。そのような共交換ゼオライト触媒材料を生成するためのプロセス、ならびにゼオライト触媒材料自体は、本明細書に開示の追加の利点を有する。
したがって、一態様では、希薄燃焼エンジンの排気ガス流からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の低温トラップおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）のための触媒組成物であって、触媒組成物が、イオン交換卑金属と、イオン交換パラジウムと、を含む、ゼオライトを含む、触媒組成物が提供される。
いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属およびイオン交換パラジウムの少なくとも一部は、ゼオライトの交換部位内にイオン形態で存在する。
いくつかの実施形態では、ゼオライトは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＮ、ＭＳＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびそれらの組み合わせから選択される構造タイプを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、ＣＨＡ構造タイプを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、約５～約１００のシリカ対アルミナ比（ＳＡＲ）を有するアルミノシリケートゼオライトである。いくつかの実施形態では、アルミノシリケートゼオライトは、約１０～約４０のＳＡＲを有する。
いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｙ、Ｗ、およびそれらの組み合わせから選択される。いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属は、Ｃｕ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、卑金属酸化物として計算されるイオン交換卑金属は、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約１５重量％の量でゼオライト中に存在する。いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属は、Ｃｕである。いくつかの実施形態では、ＣｕＯとして計算されるＣｕは、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４重量％の量でゼオライト中に存在する。
いくつかの実施形態では、元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムは、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約４重量％の量でゼオライト中に存在する。
別の態様では、ＮＯｘの低温トラップおよびＳＣＲのための触媒物品であって、触媒物品が、基材と、基材の少なくとも一部上に配置された本開示による触媒組成物を含む第１のウォッシュコートと、を含む、触媒物品が提供される。
いくつかの実施形態では、基材は、ハニカムである。いくつかの実施形態では、ハニカム基材は、ウォールフローフィルタ基材またはフロースルー基材である。
いくつかの実施形態では、触媒物品は、約２０℃～約２００℃の温度で一酸化窒素（ＮＯ）を吸着するのに効果的である。
いくつかの実施形態では、触媒物品は、約２００℃超の温度でＮＯおよびＮＯｘを還元するのに効果的である。
いくつかの実施形態では、触媒物品は、基材の少なくとも一部上に配置された第２のウォッシュコートをさらに含み、第２のウォッシュコートが、ＳＣＲ触媒組成物を含む。いくつかの実施形態では、第１および第２のウォッシュコートは、ゾーン状構成で存在する。いくつかの実施形態では、第２のウォッシュコートは、第１のウォッシュコートの下流に配置される。
いくつかの実施形態では、触媒物品は、コールドスタート条件下で排気ガス流中のＮＯｘ排出を、排気ガス流中に存在するＮＯｘの総量に基づいて、少なくとも約１０重量％、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８５重量％、または少なくとも約９５重量％低減するのに効果的であり、コールドスタート条件が、約１５０℃未満である排気ガス流温度を含む。
さらなる態様では、希薄燃焼エンジンからの排気ガス流を処理するための排気ガス処理システムであって、排気ガス流と流体連通している本開示による触媒性物品を備える、排気ガス処理システムが提供される。いくつかの実施形態では、排気ガス処理システムは、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、煤煙フィルタ、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、尿素注入構成要素、アンモニア酸化（ＡＭＯｘ）触媒、希薄ＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、およびそれらの組み合わせから選択される１つ以上の追加の構成要素をさらに備える。いくつかの実施形態では、希薄燃焼エンジンは、ディーゼルエンジンである。
なおさらなる態様では、希薄燃焼エンジンの排気ガス流中のＮＯｘレベルを低減するための方法であって、方法が、排気ガス流中に存在するＮＯｘの総量に基づいて、排気ガス流中のＮＯｘのレベルを少なくとも約１０重量％、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８５重量％、または少なくとも約９５重量％低減するのに十分な時間および温度で、排気ガス流を本開示による触媒性物品または排気ガス処理システムと接触させることを含む、方法が提供される。
さらに別の態様では、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを調製するためのプロセスであって、プロセスが、卑金属イオンを含むゼオライトを、水性媒体中のパラジウムイオンの供給源と接触させ、それによって、パラジウムイオンが、卑金属イオンを含むゼオライト内へとイオン交換されて、したがって、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを形成することを含む、プロセスが提供される。
いくつかの実施形態では、プロセスは、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを乾燥させることと、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを焼成することと、をさらに含む。
いくつかの実施形態では、パラジウムイオンの供給源は、［Ｐｄ（ＮＨ３）４］［ＯＨ］２である。いくつかの実施形態では、卑金属は、Ｃｕ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属およびイオン交換パラジウムの少なくとも一部は、ゼオライトの交換部位内にイオン形態で存在する。
いくつかの実施形態では、ゼオライトは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＮ、ＭＳＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびそれらの組み合わせから選択される構造タイプを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、ＣＨＡ構造タイプを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、約５～約１００のシリカ対アルミナ比（ＳＡＲ）を有するアルミノシリケートゼオライトである。いくつかの実施形態では、アルミノシリケートゼオライトは、約１０～約４０のＳＡＲを有する。
いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属は、初期濃度でゼオライト中に存在し、卑金属イオンを含むゼオライトを水性媒体中のパラジウムイオンの供給源と接触させた後、イオン交換卑金属は、最終濃度でゼオライト中に存在し、最終濃度は、初期濃度の約１０％以内である。
いくつかの実施形態では、元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムは、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約４重量％の量でゼオライト中に存在する。
いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属は、Ｃｕであり、ＣｕＯとして計算されるＣｕは、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４重量％の量でゼオライト中に存在する。いくつかの実施形態では、元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムは、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４重量％の量でゼオライト中に存在する。いくつかの実施形態では、Ｃｕのうちの少なくとも約５０％およびパラジウムのうちの少なくとも約５０％は、ゼオライトの細孔網目構造内のイオン交換部位に存在する。
本開示の実施形態の理解を提供するために、添付図面が参照され、添付図面では、参照符号は、開示の例示的な実施形態の構成要素を指す。図面は、単なる例示であり、本開示を限定するものとして解釈されるべきではない。本明細書に記載される開示は、添付の図において、限定としてではなく、例として図示される。図の簡潔化および明確化のために、図に示される特徴は、必ずしも縮尺に合わせて描かれているわけではない。例えば、一部の特徴の寸法は、分かりやすくするために他の特徴に対して誇張されている場合がある。さらに、適切であると考えられる場合、参照標識が、対応または類似する要素を示すために図の間で繰り返されている。
本開示は、希薄燃焼エンジンの排気ガス流からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の低温トラップおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）のための触媒組成物を提供する。さらに、提供されるのは、開示のＳＣＲ触媒組成物を調製する方法、ならびに、触媒物品、排気処理システム、および排気流を処理する方法であり、各々が、開示の触媒組成物を含む。
驚くべきことに、本明細書に開示されるように、パラジウム（Ｐｄ）イオンおよび卑金属イオンの両方を含み、両方のイオンタイプがゼオライト細孔網目構造内へと共交換されたゼオライト材料は、ほぼ定量的なＰｄイオンを取り込み、効率的に調製され得ることが見出された。そのようなゼオライトは、ＮＯトラップおよびＳＣＲ触媒の両方として同時に機能することができ、追加の有利な特性を有する。
本開示のいくつかの例示的な実施形態を記載する前に、本開示は、以下の説明に記載される構成またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方式で実施または実行することができる。
本明細書における冠詞「ａ」および「ａｎ」は、文法的目的語の１つまたは２つ以上（例えば、少なくとも１つ）を指す。本明細書で引用される任意の範囲は、包括的である。全体を通して使用される「約」という用語は、小さな変動を表現し、説明するために使用される。例えば、「約」は、数値が、±５％、±４％、±３％、±２％、±１％、±０．５％、±０．４％、±０．３％、±０．２％、±０．１％、または±０．０５％修正され得ることを意味し得る。すべての数値は、明示的に示されているかどうかに関係なく、「約」という用語で修飾される。「約」という用語によって修飾された数値には、特定の識別された値が含まれる。例えば、「約５．０」は、５．０を含む。本明細書での値の範囲の列挙は、本明細書で別途指示がない限り、範囲内に含まれる各別個の値を個別に参照する簡略法として機能することのみを意図し、各別個の値は、本明細書で個別に列挙されているのと同様に本明細書に組み込まれる。
「ＡＭＯｘ」とは、１つ以上の金属（典型的にはＰｔであるが、これに限定されない）と、アンモニアを窒素に変換することができるＳＣＲ触媒と、を含む触媒である、選択的アンモニア酸化触媒を指す。
本明細書で使用される場合、「卑金属」は、ＮＯｘの還元のために触媒活性であるか、またはＮＯｘの還元のためにより活性である別の触媒性構成要素を促進する、遷移金属またはランタニド（例えば、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、またはそれらの組み合わせ）を含む化合物を指す。卑金属としては、銅、鉄、マンガン、スズ、コバルト、ニッケル、およびそれらの組み合わせが挙げられる。本明細書での参照を容易にするために、卑金属の濃度は、金属酸化物に関して報告される。
本明細書で使用される場合、「ＢＥＴ表面積」という用語は、Ｎ２吸着によって表面積を決定するためのＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒの方法を参照するその通常の意味を有する。細孔径および細孔容積は、ＢＥＴタイプのＮ２吸着または脱着実験を使用して決定することもできる。
「触媒」という用語は、化学反応を促進する材料を指す。触媒活性種は、化学反応を促進するため、「促進剤」とも呼ばれる。
「触媒性物品（ｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｒｔｉｃｌｅ）」または「触媒物品（ｃａｔａｌｙｓｔ ａｒｔｉｃｌｅ）」という用語は、所望の反応を促進するために使用される構成要素を指している。本触媒性物品は、その上に配置された少なくとも１つの触媒性コーティングを有する「基材」を含む。
「ＣＳＦ」は、ウォールフローモノリスである触媒化煤煙フィルタを指している。ウォールフローフィルタは、交互に位置する入口チャネルおよび出口チャネルを備え、入口チャネルが、出口端部に差し込まれており、出口チャネルが、入口端部に差し込まれている。入口チャネルに入る、煤を運搬する排気ガス流は、出口チャネルから出る前に、フィルタ壁を通過させられる。煤の濾過および再生に加えて、ＣＳＦは、下流のＳＣＲ触媒を加速させるために、またはより低い温度における煤粒子の酸化を促進するために、ＣＯおよびＨＣをＣＯ２およびＨ２Ｏに酸化させるための、またはＮＯをＮＯ２に酸化させるための酸化触媒を運搬し得る。ＣＳＦは、ＬＮＴ触媒の後ろに位置決めされる場合、Ｈ２Ｓ酸化機能を有し、ＬＮＴ脱硫プロセスの間にＨ２Ｓ排出を抑制することができる。
「ＤＯＣ」とは、ディーゼルエンジンの排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素を変換するディーゼル酸化触媒を指す。典型的には、ＤＯＣは、１つ以上の白金族金属、例えば、パラジウムおよび／または白金；担体材料、例えば、アルミナ；ＨＣ貯蔵のためのゼオライト；ならびに任意選択的に促進剤および／または安定剤を含む。
一般に、「効果的」という用語は、重量またはモルによって定義される触媒活性または貯蔵／放出活性に関して、例えば約３５％～１００％効果的、例えば、約４０％、約４５％、約５０％または約５５％～約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％または約９５％効果的であることを意味する。
「排気流」または「排気ガス流」という用語は、固体または液体の粒子状物質を含んでもよい流動ガスのあらゆる組み合わせを指す。流れは、気体成分を含み、例えば、液滴、固体粒子などの非ガス性成分を含んでもよい希薄燃焼エンジンの排気である。燃焼機関の排気ガス流は、典型的には、燃焼生成物（ＣＯ２およびＨ２Ｏ）、不完全燃焼生成物（一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ））、窒素酸化物（ＮＯｘ）、可燃性および／または炭素質微粒子状物質（煤）、ならびに未反応の酸素および窒素をさらに含む。
「ＧＤＩ」とは、希薄燃焼条件下で動作するガソリン直噴エンジンを指す。
「高表面積の耐火性金属酸化物担体」という用語は、具体的には、２０Åを超える細孔および広い細孔分布を有する担体粒子を指す。高表面積の耐火性金属酸化物担体、例えば、「ガンマアルミナ」または「活性化アルミナ」とも称されるアルミナ担体材料は、典型的には、１グラム当たり約６０平方メートル（「ｍ２／ｇ」）を超え、多くの場合最大約２００ｍ２／ｇ以上の未使用の材料のＢＥＴ表面積を呈する。そのような活性化アルミナは通常、アルミナのガンマ相とデルタ相との混合物であるが、相当量のエータ、カッパ、およびシータアルミナ相も含有し得る。
本明細書で使用される場合、「含浸させた」または「含浸」とは、担体材料の細孔性構造に触媒材料を浸透させることを指す。
「流体連通」という用語は、同じ排気ラインに位置決めされた物品を指すために使用され、すなわち、共通の排気流が、互いに流体連通した物品を通過する。流体連通した物品は、排気ラインにおいて互いに隣接していてもよい。これに代えて、流体連通した物品は、「ウォッシュコートモノリス」とも呼ばれる１つ以上の物品によって分離されていてもよい。
「ＬＮＴ」とは、希薄条件中にＮＯｘを吸着するのに好適な、白金族金属（例えば、ＰｔおよびＲｈ）、セリア、およびアルカリ土類トラップ材料（例えば、ＢａＯまたはＭｇＯ）を含有する触媒である、希薄ＮＯｘトラップを指す。リッチ条件下で、ＮＯｘが放出され、窒素に還元される。
「ＬＴ－ＮＡ」とは、例えば、パラジウム交換ゼオライトを含有する組成物である、低温ＮＯｘ吸着剤を指す。コールドスタート条件下では、ＮＯｘは吸着され、次いで排気流の温度が上昇すると放出される。
本明細書で使用される場合、「モレキュラーシーブ」という語句は、ゼオライトおよび他の骨格材料（例えば、同形置換材料）などの骨格材料を指し、これらは、微粒子形態で、１つ以上の促進剤金属と組み合わせて、触媒として使用され得る。モレキュラーシーブは、一般に四面体タイプの部位を含有し、均一な細孔分布を有し、平均細孔径が約２０Å以下の、広範な三次元網目構造の酸素イオンに基づく材料である。
モレキュラーシーブは、主に、（ＳｉＯ４）／ＡｌＯ４四面体の頑強な網目構造によって形成される空隙の形状に従って区別することができる。空隙への入口は、入口開口部を形成する原子について、６個、８個、１０個、または１２個の環原子から形成される。モレキュラーシーブは、モレキュラーシーブのタイプ、ならびにモレキュラーシーブ格子に含まれるカチオンのタイプおよび量に応じて、直径が約３～約１０Åの範囲である、かなり均一な細孔径を有する結晶性材料である。「八環」モレキュラーシーブという語句は、八環細孔開口部および二重六環二次構造単位を有し、かつ４つの環による二重六環構造単位の接続から生じるケージ様構造を有する、モレキュラーシーブを指す。モレキュラーシーブは、小細孔、中細孔、および大細孔のモレキュラーシーブならびにそれらの組み合わせを含む。細孔径は環径によって画定される。
「ＮＯｘ」という用語は、ＮＯ、ＮＯ２、またはＮ２Ｏなどの窒素酸化物化合物を指す。
コーティング層に関連する「上」および「上側」という用語は、同義語として使用することができる。「直接上」という用語は、直接接触していることを意味する。開示された物品は、ある特定の実施形態では、第２のコーティング層の「上」に１つのコーティング層を含むと呼ばれるが、そのような言葉遣いは、コーティング層間の直接接触が必要とされない、介在層を有する実施形態を包含することが意図されている（すなわち、「上」は「直接上」とは同等ではない）。
「白金族金属（ＰＧＭ）」とは、任意のＰＧＭ（例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、および／またはＡｕ）を指す。「ＰＧＭ」についての言及は、任意の価電子状態でのＰＧＭの存在を考慮に入れている。例えば、ＰＧＭは、原子価がゼロの金属形態であってもよく、またはＰＧＭは、酸化物形態であってもよい。「白金（Ｐｔ）構成要素」、「ロジウム（Ｒｈ）構成要素」、「パラジウム（Ｐｄ）構成要素」、「イリジウム（Ｉｒ）構成要素」、「ルテニウム（Ｒｕ）構成要素」などの用語は、触媒の焼成もしくは使用時に分解するか、または触媒活性形態、通常は金属もしくは金属酸化物に変換される、それぞれの白金族金属化合物、錯体などを指す。
本明細書で使用される場合、「促進された」という用語は、ゼオライト中の固有の不純物とは対照的に、典型的にはイオン交換を通じて、例えばゼオライト性材料に添加される構成要素を指す。ゼオライトは、例えば、銅（Ｃｕ）および／または鉄（Ｆｅ）で促進され得るが、マンガン、コバルト、ニッケル、セリウム、白金、パラジウム、ロジウム、およびそれらの組み合わせなどの他の触媒性金属が使用され得る。
「促進剤金属」という用語は、修飾された「金属促進」モレキュラーシーブを生成するためにイオン交換ゼオライトに添加される１つ以上の金属を指す。促進剤金属を含有しないイオン交換ゼオライトと比較して、促進剤金属をイオン交換ゼオライトに添加して、ゼオライト中の交換部位に存在する活性金属の触媒活性が向上され、例えば、促進剤金属としてアルミニウムを銅イオン交換ゼオライトに添加することが、触媒的に活性の低い酸化銅クラスターの形成を防止および／または低減することによって、銅の触媒活性が向上する。
本明細書で使用される場合、「選択触媒還元」（ＳＣＲ）という用語は、窒素性還元剤を使用して、窒素酸化物を窒素（Ｎ２）に還元する触媒性プロセスを指す。ＳＣＲ触媒組成物は、一般に、銅、鉄、またはそれらの組み合わせなどの金属で促進されたゼオライトを含有する。
「ＳＣＲｏＦ」（すなわち、フィルタでのＳＣＲ）とは、ウォールフローフィルタ上に直接コーティングされたＳＣＲ触媒組成物を指す。
「実質的に含まない」とは、「ほとんどまたはまったくない」または「意図的に追加されていない」ことを意味し、微量および／または意図しない量しか含まないことも意味する。例えば、ある特定の実施形態では、「実質的に含まない」とは、示される組成物の総重量に基づいて、約２重量％（重量％）未満、約１．５重量％未満、約１．０重量％未満、約０．５重量％未満、約０．２５重量％、または約０．０１重量％未満を意味する。
本明細書で使用される場合、「基材」という用語は、触媒組成物、すなわち触媒性コーティングが、典型的にはウォッシュコートの形態で配置されるモノリシック材料を指している。１つ以上の実施形態では、基材は、フロースルーモノリスおよびモノリシックウォールフローフィルタである。「モノリシック基材」への言及は、入口から出口まで均質で連続的な単一構造を意味している。
本明細書で使用される場合、「担体」または「担体材料」という用語は、金属（例えば、ＰＧＭ、安定剤、促進剤、結合剤など）が沈殿、会合、分散、含浸、または他の好適な方法を通じて適用される、高表面積材料、通常は耐火性金属酸化物材料などの任意の材料を指す。例示的な担体としては、本明細書で以下に記載されるような多孔質の耐火性金属酸化物担体が挙げられる。「担持された」という用語は、「の上に分散された」、「の中に組み込まれた」、「の中に含浸された」、「の上に」、「の中に」、「の上に堆積された」、または関連するその他を意味する。
本明細書で使用される場合、「上流」および「下流」という用語は、エンジンからテールパイプに向かうエンジン排気ガス流の流れに応じた相対的な方向を指し、エンジンは上流位置にあり、テールパイプおよびあらゆる汚染物軽減物品、例えばフィルタおよび触媒は、エンジンの下流にある。基材の入口端部は、「上流」端部または「前」端部と同義である。出口端部は、「下流」端部または「後」端部と同義である。上流ゾーンは、下流ゾーンの上流にある。上流ゾーンは、エンジンまたはマニホールドのより近くにあり得、下流ゾーンは、エンジンまたはマニホールドからさらに離れ得る。
「ウォッシュコート」は、「基材」、例えば、ハニカムフロースルーモノリス基材または処理されるガス流の通過を可能にするのに十分に多孔性であるフィルタ基材に適用される材料（例えば、触媒）の薄くて付着性のあるコーティング技術においてその通常の意味を有する。本明細書において使用され、Ｈｅｃｋ，Ｒｏｎａｌｄ，ａｎｄ Ｆａｒｒａｕｔｏ，Ｒｏｂｅｒｔ，Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｗｉｌｅｙ－Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，２００２，ｐｐ．１８－１９に記載されているように、ウォッシュコート層は、モノリシック基材または下側のウォッシュコート層の表面に配置された材料の、組成的に区別される層を含む。ウォッシュコートは、液体中に特定の固体含量（例えば、約３０～約９０重量％）の触媒を含有するスラリーを調製し、次いで、これを基材上にコーティングし、乾燥させてウォッシュコート層を提供することによって形成される。基材は、１つ以上のウォッシュコート層を含有することができ、各ウォッシュコート層は、何らかの態様が異なることができ（例えば、粒径または結晶子相のような、ウォッシュコートの物理的特性が異なり得る）、かつ／または化学触媒機能が異なり得る。
本明細書で使用される場合、「ゼオライト」という用語は、ケイ素およびアルミニウム原子を含むモレキュラーシーブの特定の例を指す。一般に、ゼオライトは、角を共有するＴＯ４四面体（Ｔは、ＡｌもしくはＳｉであるか、または任意選択的にＰである）で構成される開口三次元骨格構造を有するアルミノシリケートとして定義される。ゼオライトは、三次元網目構造を形成するように共通の酸素原子によって連結されたＳｉＯ４／ＡｌＯ４四面体を含み得る。アニオン性骨格の電荷のバランスをとるカチオンは、骨格酸素と緩く結合しており、残りの細孔容積は、水分子で満たされている。非骨格カチオンは一般に交換可能であり、水分子は除去可能である。アルミノシリケートゼオライト構造は、骨格において同形置換されたリンまたは他の金属を含まない。すなわち、「アルミノシリケートゼオライト」は、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯ、およびＭｅＡｌＰＯ材料などのアルミノホスフェート材料を含まないが、より広義の用語「ゼオライト」は、アルミノシリケートおよびアルミノホスフェートを含む。本開示の目的では、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯ、およびＭｅＡｌＰＯ材料は、非ゼオライト性モレキュラーシーブであるとみなされる。
ゼオライトとは、様々な寸法の細孔およびチャネルを含む多孔質固体である。アニオン性骨格の電荷のバランスをとるカチオンは、骨格酸素と緩く結合しており、残りの細孔容積は、水分子で満たされている。非骨格カチオンは一般に交換可能であり、水分子は除去可能である。多種多様なカチオンが、これらの細孔を占め得、これらのチャネルを通って移動し得る。本明細書で使用される場合、「細孔内部位」という用語は、ゼオライトの細孔構造内のカチオンに利用可能な部位を指す。細孔内部位とは、例えば、交換部位および／または欠陥部位などの、カチオンによって占められ得るゼオライトの細孔構造内のすべての内部空間を指す。「交換部位」とは、ＮＯｘ種を吸着し、かつ／または化学反応を促進するためにゼオライトに添加されるイオン交換金属カチオン（例えば、ＣｕまたはＰｄ）によって主に占められる、カチオンに利用可能な部位を指す。
別途指示されない限り、すべての部分および割合は、重量による。別途指示されない場合、「重量パーセント（重量％）」は、いかなる揮発性物質も含まない組成物全体に基づく、すなわち、乾燥固体含有量に基づく。
本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書で別途指示されない限り、または別様に文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施されることができる。本明細書で提供される任意およびすべての例または例示的言語（例えば、「など」）の使用は、材料および方法をよりよく解明することのみを意図したものであり、別途請求されない限り、範囲を限定するものではない。本明細書におけるいかなる文言も、請求されていない要素を、開示された材料および方法の実践に必須であるものとして示すものと解釈されるべきではない。
本明細書で参照されるすべての米国特許出願、公開特許出願、および特許は、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、希薄燃焼エンジンの排気ガス流からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の低温トラップおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）のための触媒組成物であって、触媒組成物が、イオン交換卑金属と、イオン交換パラジウムと、を含む、ゼオライトを含む、触媒組成物を提供する。そのような触媒組成物は、本明細書では、ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物と称される。触媒組成物の個々の構成要素は、本明細書で以下にさらに記載される。
本明細書で前述のように、ゼオライトという用語は、ケイ素およびアルミニウム原子を含むモレキュラーシーブの特定の例を指す。１つ以上の実施形態によれば、ゼオライトは、構造が識別される骨格トポロジーに基づき得る。いくつかの実施形態では、ＡＢＷ、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＥＮ、ＡＥＴ、ＡＦＧ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＯ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＦＹ、ＡＨＴ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＳＴ、ＡＳＶ、ＡＴＮ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＡＴＴ、ＡＴＶ、ＡＷＯ、ＡＷＷ、ＢＣＴ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＩＫ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＲＥ、ＣＡＮ、ＣＡＳ、ＳＣＯ、ＣＦＩ、ＳＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＡ、ＣＨＩ、ＣＬＯ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＦＯ、ＤＦＴ、ＤＯＨ、ＤＯＮ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＥＳＶ、ＥＴＲ、ＥＵＯ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＦＲＡ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＦＲ、ＩＨＷ、ＩＳＶ、ＩＴＥ、ＩＴＨ、ＩＴＷ、ＩＷＲ、ＩＷＷ、ＪＢＷ、ＫＦＩ、ＬＡＵ、ＬＥＶ、ＬＩＯ、ＬＩＴ、ＬＯＳ、ＬＯＶ、ＬＴＡ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＡＲ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＥＬ、ＭＥＰ、ＭＥＲ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＯＮ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＮＰＯ、ＮＳＩ、ＯＢＷ、ＯＦＦ、ＯＳＩ、ＯＳＯ、ＯＷＥ、ＰＡＲ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＰＯＮ、ＲＨＯ、ＲＯＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＲＷＲ、ＲＷＹ、ＳＡＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＥ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＦＨ、ＳＦＮ、ＳＦＯ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＯＳ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＨＯ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＵＯＺ、ＵＳＩ、ＵＴＬ、ＶＥＴ、ＶＦＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＩＥ、ＷＥＮ、ＹＵＧ、ＺＯＮ、またはそれらの組み合わせの構造タイプなどの任意の構造タイプのゼオライトが使用され得る。
ゼオライトは、モレキュラーシーブに関して本明細書で参照されるように、それらの細孔径を参照することによってさらに特徴付けすることができる。本ゼオライトは、小細孔、中細孔、または大細孔ゼオライト、およびそれらの組み合わせであり得る。
小細孔ゼオライトは、最大８個の四面体原子によって画定されるチャネルを含有する。本明細書で使用される場合、「小細孔」という用語は、約５オングストロームよりも小さい細孔開口部、例えば約３．８オングストロームの等級の細孔開口部を指す。小細孔ゼオライトの例としては、骨格タイプ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、およびそれらの混合物または連晶が挙げられる。
中細孔ゼオライトは、１０員環によって画定されるチャネルを含有する。中細孔ゼオライトの例としては、骨格タイプ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、ＷＥＮ、およびそれらの混合物または連晶が挙げられる。
大細孔ゼオライトは、１２員環によって画定されるチャネルを含有する。大細孔ゼオライトの例としては、骨格タイプ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、ＶＥＴ、およびそれらの混合物または連晶が挙げられる。
いくつかの実施形態では、ゼオライトは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＮ、ＭＳＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびそれらの組み合わせから選択される構造タイプを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、骨格タイプＣＨＡを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、ＳＳＺ－１３である。
本ゼオライトのシリカ対アルミナのモル比（「ＳＡＲ」）は、広範囲にわたって変動し得るが、一般に、約２以上である。例えば、本ゼオライトは、約５～約１０００のＳＡＲを有し得る。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、例えば、約５～約２５０、約５～約２００、約５～約１００、または約５～約５０などの約２～約３００の範囲のシリカ対アルミナモル比（ＳＡＲ）を有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、例えば、約１０～約１００、約１０～約７５、約１０～約６０、または約１０～約５０などの約１０～約２００の範囲のＳＡＲを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、例えば、約１５～約７５、約１５～約６０、または約１５～約５０などの約１５～約１００の範囲のＳＡＲを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、例えば、約２０～約７５、約２０～約６０、または約２０～約５０などの約２０～約１００の範囲のＳＡＲを有する。いくつかの実施形態では、ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３のモル比として計算される骨格におけるＳｉ対Ａｌのモル比は、約２：約１００である。いくつかの実施形態では、Ｓｉ：Ａｌのモル比は、約５～約１００である。いくつかの実施形態では、Ｓｉ：Ａｌのモル比は、約１０～約４０である。いくつかの実施形態では、Ｓｉ：Ａｌのモル比は、約２５である。
本ゼオライトは、高表面積、例えば、ＤＩＮ６６１３１に従って決定して、少なくとも約２００ｍ２／ｇ、少なくとも約４００ｍ２／ｇ、少なくとも約５００ｍ２／ｇ、少なくとも７５０ｍ２／ｇ、少なくとも約１０００ｍ２／ｇ、または少なくとも約１４００ｍ２／ｇ、例えば、約２００～約１５００ｍ２／ｇ、または約５００～約７５０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を呈し得る。「ＢＥＴ表面積」は、Ｎ２吸着によって表面積を決定するためのＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒの方法を参照するその通常の意味を有する。いくつかの実施形態では、ＢＥＴ表面積は、約５５０～約７００ｍ２／ｇである。
本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物は、イオン交換卑金属およびイオン交換パラジウムを含むゼオライトを含む。いくつかの実施形態では、卑金属は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｙ、Ｗ、およびそれらの組み合わせから選択される。いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属は、Ｃｕ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせである。ある特定の実施形態では、卑金属は、Ｃｕである。
ゼオライト中に存在するイオン交換卑金属の量は、変動し得る。いくつかの実施形態では、卑金属酸化物として計算されるイオン交換卑金属は、揮発性物質を含まない方式で、焼成ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１～約２０重量％の量で存在する。いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属は、焼成ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１、約０．２、約０．３、約０．４、約０．５、約０．６、約０．７、約０．８、約０．９、または約１～約２、約５、約１０、約１５、または約２０重量％の量で存在する。いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属は、Ｃｕであり、ＣｕＯとして計算されるＣｕは、揮発性物質を含まない方式で、焼成ゼオライトの総重量に基づいて、例えば、約１重量％～約４重量％、約２重量％～約４重量％、約２重量％～約３重量％、または約３重量％～約４重量％などの、焼成ゼオライトの総重量に基づいて、０．１重量％～約４重量％の量でゼオライト中に存在する。
本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物は、イオン交換卑金属およびイオン交換パラジウムを含むゼオライトを含む。いくつかの実施形態では、元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムは、揮発性物質を含まない方式で、焼成ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１～約２０重量％の量で存在する。いくつかの実施形態では、イオン交換パラジウムは、揮発性物質を含まない形式で、焼成ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１、約０．０２、約０．０３、約０．０４、約０．０５、約０．０６、約０．０７、約０．０８、約０．０９、または約０．１～約０．５、約１、約２、約５、約１０、または約２０重量％の量で存在する。いくつかの実施形態では、元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムは、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、例えば、約１重量％～約４重量％、約２重量％～約４重量％、または約３重量％～約４重量％などの、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、０．０１重量％～約４重量％の量で存在する。
いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属およびイオン交換パラジウムの少なくとも一部は、ゼオライトの交換部位内にイオン形態で存在する。イオン交換卑金属および／またはイオン交換パラジウムの一部は、例えば、ゼオライトの表面上に配置された、対応する卑金属もしくはパラジウム、またはそれらの酸化物の粒子として、交換部位の外側に存在し得る。本イオン共交換ゼオライトは、例えば、卑金属でイオン交換されたゼオライトと、パラジウムでイオン交換されたゼオライトとの物理的混合物とは区別される。ゼオライトのイオン交換部位におけるＰｄおよび卑金属イオンの両方の存在は、例えば、Ｘ線回折（ＸＲＤ）研究によって決定され得る。ＸＲＤからの単位胞パラメータの抽出は、ゼオライト材料内のイオンの分布を示すために利用することができる。
同じゼオライトの交換部位に卑金属イオンおよびパラジウムイオンの両方が存在することが有利であり得ると考えられる。理論に束縛されることを望まないが、卑金属イオンとパラジウムイオンとの物理的近接は、触媒組成物が動作温度まで加熱されると、コールドスタート条件下でパラジウムイオンによって捕捉されたＮＯｘ種の触媒活性な卑金属イオンへのより効率的な移動をもたらすと考えられる。したがって、例えば、ＮＯの非生産的な脱着を最小限に抑えることができる。さらに、共交換によって卑金属イオンおよびパラジウムイオンのより高い充填を達成することが可能であり、より効率的な触媒がもたらされる。最後に、いくつかの実施形態では、本開示による触媒性組成物でコーティングされた基材を含む単一の触媒性物品は、ＮＯｘ吸着およびＮＯｘのＳＣＲの組み合わせられた役割を果たし、従来の別個のＮＯｘ吸着およびＳＣＲ物品の必要性を潜在的に排除し得る。他の実施形態では、組み合わせられたＮＯｘ吸着およびＳＣＲ特性は、従来の下流にＳＣＲ触媒物品を利用するガス状排気流中のＮＯｘの削減を著しく向上する。
別の態様では、本明細書に開示の卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを調製するためのプロセスが提供される。プロセスは、卑金属イオンを含むゼオライトを、水性媒体中のパラジウムイオンの供給源と接触させ、それによって、パラジウムイオンが、卑金属イオンを含むゼオライト内へとイオン交換されて、したがって、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを形成することを含む。いくつかの実施形態では、卑金属は、Ｃｕである。いくつかの実施形態では、卑金属は、Ｆｅである。
様々な卑金属促進ゼオライトおよびそれらを調製する方法が周知である。一般に、卑金属（例えば、銅、鉄など）が、ゼオライト内へとイオン交換される。そのような卑金属は、一般に、アルカリ金属またはＮＨ４ゼオライト内へとイオン交換される（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｂｌｅｋｅｎ，Ｆ．ｅｔ ａｌ．Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２００９，５２，２１８－２２８に開示されているように、当技術分野で既知の方法による、アルカリ金属ゼオライト内へのＮＨ４イオン交換によって調製され得る）。
ＮＯｘ種の低温吸着に加えて、窒素酸化物のＳＣＲをさらに促進するために、いくつかの実施形態では、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトは、２つ以上の卑金属（例えば、１つ以上の他の金属と組み合わせた銅）で促進され得る。いくつかの実施形態では、卑金属は、ＣｕとＦｅとの組み合わせである。２つ以上の卑金属が、金属促進ゼオライト性材料中に含まれる場合、複数の金属前駆体（例えば、銅および鉄前駆体）が、同時または別個にイオン交換され得る。ある特定の実施形態では、第２の金属は、最初に第１の金属で促進されたゼオライト材料内へと交換され得る（例えば、第２の金属は、鉄または銅で促進されたゼオライト材料内へとイオン交換され得る）。
いくつかの実施形態では、そのような卑金属イオン交換ゼオライトから始めて、水性媒体中のパラジウムイオンの供給源を卑金属イオン交換ゼオライトと接触させる。いくつかの実施形態では、パラジウムイオンの供給源は、［Ｐｄ（ＮＨ３）４］［ＯＨ］２である。理論に束縛されることを望まないが、水酸化物アニオンとゼオライトイオン交換部位に存在するプロトンとの反応は、等式１による反応に推進力を提供すると考えられる。
［Ｐｄ（ＮＨ３）４］［ＯＨ］２＋２ＨＺ→ＰｄＺ２＋４ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ（１）
［Ｐｄ（ＮＨ３）４］［ＯＨ］２＋２ＨＺ→ＰｄＺ２＋４ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ（１）
本明細書に開示のプロセスは、Ｐｄの取り込みの程度が、溶液中のＰｄ（ＯＨ２）６
２＋とゼオライト中のＰｄ２＋との間に確立される平衡によって影響を受け、より不完全な再現性のある取り込みをもたらすであろう「不活性」対イオン（例えば、硝酸塩）を含む典型的なイオン交換プロセスよりも優れている。本明細書に開示のプロセスは、パラジウムイオンのほぼ定量的または定量的な取り込みが、大規模なＰｄ回収の必要性を回避するというさらなる利点を有する。
いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属およびイオン交換パラジウムの少なくとも一部は、ゼオライトの交換部位内にイオン形態で存在する。本明細書に記載されるように、これは、卑金属およびパラジウムのかなりの部分が、ゼオライト上またはゼオライト中に（例えば、金属もしくはその酸化物として、クラスターで、および／またはゼオライト細孔内のイオン交換部位の外側で）非イオン形態で配置される、卑金属およびパラジウムを含むゼオライトとは異なる。
本明細書に開示のプロセスは、パラジウムイオンの取り込みによって、既存の卑金属イオン（例えば、Ｃｕ）が実質的に置換されないというさらなる利点を有する。いくつかの実施形態では、イオン交換卑金属は、初期濃度でゼオライト中に存在する。卑金属イオンを含むゼオライトを水性媒体中のパラジウムイオンの供給源と接触させた後、イオン交換卑金属は、最終濃度でゼオライト中に存在する。いくつかの実施形態では、最終濃度は、初期濃度の約１０％以内である。例えば、卑金属イオン（例えば、Ｃｕ）の最終濃度は、初期濃度の約１０％、約９％、約８％、約７％、約６％、約５％、約４％、約３％、約２％、約１％以内、またはさらには約１％未満以内である。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示のプロセスは、共交換ゼオライトであって、元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約４重量％の量でゼオライト中に存在する、共交換ゼオライトを提供する。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示のプロセスは、共交換ゼオライトであって、イオン交換卑金属が、Ｃｕであり、ＣｕＯとして計算されるＣｕが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４重量％の量でゼオライト中に存在する、共交換ゼオライトを提供する。いくつかの実施形態では、元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムは、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４重量％の量でゼオライト中に存在し、Ｃｕのうちの少なくとも約５０％およびパラジウムのうちの少なくとも約５０％が、ゼオライトの細孔網目構造のイオン交換部位に存在する。例えば、約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、約９０％、約９５％、約９９％、またはさらには約１００％のＣｕ、パラジウム、または両方が、ゼオライトの細孔網目構造のイオン交換部位に存在する。
本明細書に記載の任意の適切なゼオライトが、プロセスにおいて利用され得る。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＮ、ＭＳＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびそれらの組み合わせから選択される構造タイプを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、ＣＨＡ構造タイプを有する。いくつかの実施形態では、約５～約１００のシリカ対アルミナ比（ＳＡＲ）を有するアルミノシリケートゼオライトである。いくつかの実施形態では、アルミノシリケートゼオライトは、約１０～約４０のＳＡＲを有する。
いくつかの実施形態では、プロセスは、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを乾燥させることと、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを焼成することと、をさらに含む。
別の態様では、ＮＯｘの低温トラップおよびＳＣＲのための触媒物品であって、触媒物品が、基材と、基材の少なくとも一部上に配置された本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物を含む第１のウォッシュコートと、を含む、触媒物品が提供される。
１つ以上の実施形態では、ＮＯｘの低温トラップおよびＳＣＲのための本ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物は、１つ以上の基材上に配置されて、触媒物品を形成する。基材を含む触媒性物品（例えば、限定されないが、本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物を含む物品を含む、触媒物品）は、一般に、排気ガス処理システムの一部として用いられる。有用な基材は、三次元であり、円柱と同様の長さ、直径、および体積を有する。形状は、必ずしも円柱に一致する必要はない。長さは、入口端部および出口端部によって画定される軸方向長さである。
１つ以上の実施形態によると、開示される触媒のための基材は、自動車触媒を調製するために典型的に使用されるあらゆる材料から構成されてもよく、典型的には、金属またはセラミックのハニカム構造を含む。基材は、典型的には、ウォッシュコート組成物が適用および接着される複数の壁面を提供し、それによって触媒の基材として機能する。
セラミック基材は、任意の好適な耐火性材料、例えば、コーディエライト、コーディエライト－α－アルミナ、チタン酸アルミニウム、チタン酸ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコンムライト、リシア輝石、アルミナ－シリカ－マグネシア、ケイ酸ジルコン、シリマナイト、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、ペタライト、α－アルミナ、アルミノシリケートなど、およびそれらの組み合わせから作製され得る。
基材はまた、１つ以上の金属または金属合金を含む、金属であり得る。金属性基材は、チャネル壁に開口部または「パンチアウト」を有するものなど、任意の金属性基材を含み得る。金属性基材は、ペレット、圧縮金属性繊維、波形シート、またはモノリス形態などの様々な形状で用いられ得る。金属基材の具体例としては、耐熱卑金属合金、特に、鉄が実質的または主要な成分であるものが挙げられる。そのような合金は、ニッケル、クロム、およびアルミニウムのうちの１つ以上を含有し得、これらの金属の合計は、有利には、いずれの場合も、基材の重量に基づいて、少なくとも約１５重量％（重量パーセント）の合金、例えば、約１０～約２５重量％のクロム、約１～約８重量％のアルミニウム、および０～約２０重量％のニッケルを含み得る。金属基材の例としては、直線的なチャネルを有するもの、ガス流を妨害し、チャネル間のガス流の連通を開くために軸方向チャネルに沿って突出したブレードを有するもの、ならびにブレードおよびモノリス全体にわたる半径方向のガス輸送を可能にする、チャネル間のガス輸送を向上させるための穴も有するものが挙げられる。
通流する流体流に対して通路が開放するように、基材の入口面または出口面を通流する延在する微細な平行なガス流路を有するタイプのモノリシック基材（「フロースルー基材」）などの、本明細書に開示の触媒性物品に好適な任意の基材が用いられ得る。別の好適な基材は、基材の長手方向軸線に沿って延在する複数の微細な実質的に平行なガス流路を有するタイプのものであり、典型的には、各通路が、基材本体の一方の端部において遮断されており、交互に位置する通路が、反対側の端面において遮断されている（「ウォールフローフィルタ」）。フロースルーおよびウォールフロー基材は、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる国際出願第２０１６／０７００９０号にも開示されている。
いくつかの実施形態では、触媒基材は、ウォールフローフィルタまたはフロースルー基材の形態のハニカム基材を含む。いくつかの実施形態では、基材は、ウォールフローフィルタである。いくつかの実施形態では、基材は、フロースルー基材である。フロースルー基材およびウォールフローフィルタが、本明細書で以下にさらに議論される。
いくつかの実施形態では、基材は、フロースルー基材（例えば、フロースルーハニカムモノリシック基材を含むモノリシック基材）である。フロースルー基材は、通路が流体流に対して開いているように、基材の入口端部から出口端部まで延在している微細で平行なガス流路を有する。流体の入口から流体の出口までの本質的に直線の経路である通路は、壁によって画定されており、壁の上または壁の中において、触媒性コーティングは、通路を通って流れるガスが触媒性材料と接触するように、配置されている。フロースルー基材の流路は、薄い壁のチャネルであり、台形、長方形、正方形、正弦波、六角形、楕円形、円形などのあらゆる好適な断面形状およびサイズであり得る。フロースルー基材は、上記のセラミックまたは金属であり得る。
フロースルー基材は、例えば、約５０ｉｎ３～約１２００ｉｎ３の体積と、約６０セル毎平方インチ（ｃｐｓｉ）～約５００ｃｐｓｉまたは最大で９００ｃｐｓｉ、例えば、約２００～約４００ｃｐｓｉのセル密度（入口開口部）と、約５０～約２００ミクロンまたは約４００ミクロンの壁厚とを有する。
いくつかの実施形態では、基材はウォールフローフィルタであり、これは一般に、基材の長手方向軸線に沿って延在する複数の微細で実質的に平行なガス流路を有する。典型的には、各通路は、基材本体の一端で遮断され、代替の通路は、反対の端面で遮断される。このようなモノリシックウォールフローフィルタ基材は、断面の平方インチ当たり最大約９００以上の流路（または「セル」）を含有してもよいが、はるかに少ない数が使用されてもよい。例えば、基材は、１平方インチ当たり約７～約６００、より一般的には約１００～約４００のセル（「ｃｐｓｉ」）を有し得る。セルは、長方形、正方形、円形、楕円形、三角形、六角形、または他の多角形である断面を有することができる。ウォールフローフィルタ基材は、上記に説明されるようにセラミックまたは金属であり得る。
図１Ａおよび１Ｂは、本明細書に記載の触媒組成物でコーティングされたフロースルー基材の形態の例示的な基材２を図示する。図１Ａを参照すると、例示的な基材２は、円筒形状を有し、円筒外面４、上流端面６、および端面６と同一である対応する下流端面８を有する。基材２は、その中に形成された複数の微細で平行なガス流路１０を有する。図１Ｂに見られるように、流路１０は、壁１２によって形成され、上流端面６から下流端面８まで担体２を通って延在し、通路１０は、流体、例えば、ガス流が担体２を、そのガス流路１０を介して長手方向に流れることを許容するように閉塞されていない。図１Ｂでより容易に見られるように、壁１２は、そのように、ガス流路１０が実質的に規則的な多角形形状を有するように寸法決めされ、構成されている。示されるように、触媒組成物は、必要に応じて、複数の別個の層として適用され得る。図示される実施形態では、触媒組成物は、担体部材の壁１２に接着された別個のボトム層１４、およびボトム層１４上にコーティングされた第２の別個のトップ層１６の両方で構成される。本開示は、１つ以上（例えば、２、３、または４つ以上）の触媒組成物層を用いて実施することができ、図１Ｂに図示されている２層の実施形態に限定されることはない。さらなるコーティング構成は、本明細書で以下に開示される。
モノリシックウォールフローフィルタ基材セクションの断面図が図２に示されており、図２は、交互に位置する閉塞された通路（セル）と開放した通路（セル）とを図示している。遮断または閉塞端１００は、開放通路１０１と交互になり、各対向端が、それぞれ、開放し、遮断されている。フィルタは、入口端１０２および出口端１０３を有する。多孔質セル壁１０４を横切る矢印は、開放セル端に進入し、多孔質セル壁１０４を通って拡散し、開放出口セル端から退出する、排気ガス流を表す。閉塞端１００は、ガス流を妨げ、セル壁を通して拡散を促進する。各セル壁は、入口側１０４ａおよび出口側１０４ｂを有する。通路は、セル壁によって包囲されている。
ウォールフローフィルタ物品基材は、例えば、約５０ｃｍ３、約１００ｉｎ３、約２００ｉｎ３、約３００ｉｎ３、約４００ｉｎ３、約５００ｉｎ３、約６００ｉｎ３、約７００ｉｎ３、約８００ｉｎ３、約９００ｉｎ３、または約１０００ｉｎ３～約１５００ｉｎ３、約２０００ｉｎ３、約２５００ｉｎ３、約３０００ｉｎ３、約３５００ｉｎ３、約４０００ｉｎ３、約４５００ｉｎ３、または約５０００ｉｎ３の体積を有し得る。ウォールフローフィルタ基材は、典型的には、約５０ミクロン～約２０００ミクロン、例えば、約５０ミクロン～約４５０ミクロン、または約１５０ミクロン～約４００ミクロンの壁厚を有する。
ウォールフローフィルタの壁は、多孔質であり、一般に、機能性コーティングを配置する前に、少なくとも約４０％または少なくとも約５０％の壁多孔度を有し、平均細孔径は少なくとも約１０ミクロンである。例えば、いくつかの実施形態におけるウォールフローフィルタ物品基材は、≧４０％、≧５０％、≧６０％、≧６５％、または≧７０％の多孔度を有するであろう。例えば、ウォールフローフィルタ物品基材は、触媒性コーティングを配置する前に、約５０％、約６０％、約６５％、または約７０％から、約７５％までの壁多孔度および約１０ミクロンまたは約２０ミクロンから、約３０ミクロンまたは約４０ミクロンまでの平均細孔径を有するであろう。「壁多孔度」および「基材多孔度」という用語は、同じ意味であり、置き換え可能である。多孔度は、空隙容量（または細孔容積）を基材材料の総体積で割った比率である。細孔径および細孔径分布は、典型的には、Ｈｇポロシメトリー測定によって決定される。
本触媒性コーティングは、１つ以上のコーティング層を含み得、少なくとも１つの層が、本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物を含む。触媒コーティングは、基材の少なくとも一部上に配置され、かつこれに付着している、１つ以上の薄い付着性コーティング層を含み得る。コーティング全体は、個々の「コーティング層」を含む。
本開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品を生成するために、本明細書に記載の基材は、本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物でコーティングされる。コーティングは、「触媒性コーティング組成物」または「触媒性コーティング」である。「触媒組成物」および「触媒性コーティング組成物」は同義語である。
一般に、触媒組成物は、調製され、基材上にコーティングされる。この方法は、本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物を溶媒（例えば、水）と混合して、触媒基材をコーティングする目的のスラリーを形成することを含み得る。
本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物スラリーは、追加の構成要素、例えば、結合剤および／または耐火性金属酸化物をさらに含み得る。例示的な結合剤は、酢酸ジルコニルなどの好適な前駆体、または硝酸ジルコニルなどの任意の他の好適なジルコニウム前駆体から誘導されたＺｒＯ２結合剤である。酢酸ジルコニル結合剤は、例えば、触媒が少なくとも約６００℃の高温、例えば、約８００℃以上および約５％以上の高水蒸気環境に曝露されるとき、熱エージング後も均一で無傷のままのコーティングを提供する。他の潜在的に好適な結合剤としては、アルミナおよびシリカが挙げられるが、これらに限定されない。アルミナ結合剤としては、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、およびオキシ水酸化アルミニウムが挙げられる。アルミニウム塩、およびアルミナのコロイド形態が使用されてもよい。シリカ結合剤は、シリケートおよびコロイダルシリカを含む、ＳｉＯ２の様々な形態を含む。結合剤組成物は、ジルコニア、アルミナ、およびシリカの任意の組み合わせを含み得る。
他の例示的な結合剤は、ベーマイト、ガンマ－アルミナ、またはデルタ／シータアルミナ、ならびにシリカゾルを含む。存在する場合、結合剤は、典型的には、ウォッシュコートの総充填量の約１～５重量％の量で使用される。あるいは、結合剤は、ジルコニア系またはシリカ系、例えば、酢酸ジルコニウム、ジルコニアゾル、またはシリカゾルであることができる。存在する場合、アルミナ結合剤は、典型的には、約０．０５ｇ／ｉｎ３～約１ｇ／ｉｎ３の量で使用される。
スラリーは、任意選択的に、様々な追加の成分を含有し得る。典型的な追加の成分としては、本明細書で上記したような結合剤、例えば、スラリーのｐＨおよび粘度を制御するための添加剤が挙げられるが、それらに限定されない。追加の成分としては、炭化水素（ＨＣ）貯蔵成分（例えば、ゼオライト）、会合性増粘剤、および／または界面活性剤（アニオン性、カチオン性、非イオン性または両性界面活性剤を含む）を挙げることができる。スラリーの典型的なｐＨ範囲は、約３～約６である。酸性または塩基性の種をスラリーに添加してｐＨを調整してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、スラリーのｐＨは、含水酢酸の添加によって調整される。
金属イオン交換ゼオライトの粒子を含むスラリーの固体含有量は、意図される使用法に応じて変動し得る。いくつかの実施形態では、スラリーは、該混合物の重量に基づいて、約１５～約４５重量％の固体含有量を有する。
スラリーは、粒径を縮小し、粒子の混合および均質材料の形成を向上させるために粉砕されることができる。粉砕は、ボールミル、連続ミル、または他の同様の装置で達成することができ、スラリーの固体含有量は、例えば、約２０～６０重量％、または約２０～４０重量％であり得る。一実施形態では、粉砕後のスラリーは、約１～約４０ミクロン、約２～約２０ミクロン、または約４～約１５ミクロンのＤ９０粒径を特徴とする。
本ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物は、本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物を含有する１つ以上のウォッシュコートの形態で適用され得る。ウォッシュコートは、液体ビヒクル中の触媒組成物（または触媒組成物の１つ以上の成分）の特定の固形分（例えば、約１０～約６０重量％）を含有するスラリーを調製することによって形成され、次いで、それを、当技術分野で知られている任意のウォッシュコート技法を使用して基材に適用し、乾燥および焼成してコーティング層を提供する。複数のコーティングが適用される場合、各ウォッシュコートが適用された後に、および／または所望の数の複数のウォッシュコートが適用された後に、基材は乾燥および／または焼成される。
か焼後に、上記に説明されるウォッシュコート技法によって取得される触媒充填量は、基材のコーティングされた重量およびコーティングされていない重量の差の計算を通して決定されることができる。当業者に明らかであるように、触媒充填量は、スラリーのレオロジーを変えることによって修正することができる。加えて、ウォッシュコート層（コーティング層）を生成するためのコーティング／乾燥／か焼プロセスは、コーティングを所望の充填量レベルまたは厚さに構築するために、必要に応じて繰り返されることができ、１つより多いウォッシュコートが適用され得ることを意味する。
本触媒性コーティングは、１つ以上のコーティング層を含むことができ、その少なくとも１つの層は、本触媒組成物または触媒組成物の１つ以上の成分を含む。触媒性コーティングは、基材の少なくとも一部の上に配置され、かつ粘着した状態の、１つ以上の薄い粘着コーティング層を含み得る。コーティング全体は、個々の「コーティング層」を含む。
いくつかの実施形態では、本触媒物品は、１つ以上の触媒層の使用、および１つ以上の触媒層の組み合わせを含み得る。触媒材料は、基材壁の入口側のみ、出口側のみ、入口側および出口側の両方に存在し得るか、または壁自体がすべてもしくは部分的に触媒性材料で構成され得る。触媒性コーティングは、基材壁表面上および／または基材壁の細孔内、すなわち、基材壁の「中」および／または「上」にあってもよい。したがって、「基材上に配置されたウォッシュコート」という句は、任意の表面上、例えば、壁面上および／または細孔表面上を意味している。
ウォッシュコートは、異なるコーティング層が基材と直接接触し得るように適用されることができる。あるいは、１つ以上の「アンダーコート」が存在することができ、その結果、触媒性コーティング層またはコーティング層の少なくとも一部は、基材と直接接触しない（むしろ、アンダーコートと接触する）。コーティング層の少なくとも一部がガス流または大気に直接曝されない（むしろ、オーバーコートと接触する）ように、１つ以上の「オーバーコート」も存在する場合がある。
あるいは、本ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物は、ボトムコーティング層の上を覆うトップコーティング層中に存在し得る。ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物は、トップ層およびボトム層中に存在し得る。任意の１つの層は、基材の軸方向長さ全体に延在し得、例えば、ボトム層は、基材の軸方向長さ全体に延在し得、トップ層はまた、ボトム層の上方で基材の軸方向長さ全体に延在し得る。トップ層およびボトム層は各々、入口端部または出口端部のいずれかから延在し得る。
例えば、ボトムおよびトップコーティング層は両方とも、同じ基材端から延在し得、トップ層は、部分的または完全にボトム層にオーバーレイし、ボトム層は、基材の部分長または全長に延在し、トップ層は、基材の部分長または全長に延在する。あるいは、トップ層が、ボトム層の一部をオーバーレイしていてもよい。例えば、ボトム層は、基材の全長に延在し得、トップ層は、入口端部または出口端部のいずれかから、基材の長さの約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、または約９０％まで延在し得る。
あるいは、ボトム層は、入口端部または出口端部のいずれかから、基材の長さの約１０％、約１５％、約２５％、約３０％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、または約９５％延在し得、トップ層は、入口端部または出口端部のいずれかから、基材の長さの約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％、または約９５％延在し得、トップ層の少なくとも一部が、ボトム層にオーバーレイする。この「オーバーレイ」ゾーンは、例えば、基材の長さの約５％～約８０％、例えば、約５％、約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０、または約７０％まで延在し得る。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示の基材上に配置される、本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物は、第１のウォッシュコートであって、第１のウォッシュコートが、触媒基材の長さの少なくとも一部上に配置される、第１のウォッシュコートと、追加のＳＣＲ触媒組成物を含む第２のウォッシュコートであって、第２のウォッシュコートが、触媒基材の長さの少なくとも一部上に配置される、第２のウォッシュコートと、を含む。任意の好適なＳＣＲ触媒組成物が利用され得、そのようなＳＣＲ組成物は、当技術分野で既知である。
いくつかの実施形態では、第１のウォッシュコートは、触媒基材上に直接配置され、第２のウォッシュコートは、第１のウォッシュコートの少なくとも一部の上に配置される。いくつかの実施形態では、第２のウォッシュコートは、触媒基材上に直接配置され、第１のウォッシュコートは、第２のウォッシュコートの少なくとも一部の上に配置される。いくつかの実施形態では、第１のウォッシュコートは、入口端部から、全長の約１０％～約５０％の長さまで、触媒基材上に直接配置されており、第２のウォッシュコートは、第１のウォッシュコートの少なくとも一部上に配置されている。いくつかの実施形態では、第２のウォッシュコートは、入口端部から、全長の約５０％～約１００％の長さまで、触媒基材上に直接配置されており、第１のウォッシュコートは、第２のウォッシュコートの少なくとも一部上に配置されている。いくつかの実施形態では、第１のウォッシュコートは、入口端部から、全長の約２０％～約４０％の長さまで、触媒基材上に直接配置されており、第２のウォッシュコートは、入口端部から出口端部まで延在している。いくつかの実施形態では、第１のウォッシュコートは、出口端部から、全長の約１０％～約５０％の長さまで、触媒基材上に直接配置されており、第２のウォッシュコートは、第１のウォッシュコートの少なくとも一部上に配置されている。いくつかの実施形態では、第１のウォッシュコートは、出口端部から、全長の約２０～約４０％の長さまで、触媒基材上に直接配置されており、第２のウォッシュコートは、入口端部から出口端部まで延在している。いくつかの実施形態では、第２のウォッシュコートは、出口端部から、全長の約５０％～約１００％の長さまで、触媒基材上に直接配置されており、第１のウォッシュコートは、第２のウォッシュコートの少なくとも一部上に配置されている。いくつかの実施形態では、第１のウォッシュコートは、全長の約１００％を覆って触媒基材上に直接配置されており、第２のウォッシュコートは、全長の約１００％を覆って第１のウォッシュコート上に配置されている。いくつかの実施形態では、第２のウォッシュコートは、全長の約１００％を覆って触媒基材上に直接配置されており、第１のウォッシュコートは、全長の約１００％を覆って第２のウォッシュコート上に配置されている。
触媒性コーティングは、「ゾーン化」され得、ゾーン状触媒性層を含み、すなわち、触媒性コーティングが、基材の軸方向長さにわたって様々な組成物を含有する。これは、「横方向にゾーン化された」とも記載され得る。例えば、層は、基材の長さの約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、または約９０％に延在して、入口端から出口端に向かって延在し得る。別の層が、基材の長さの約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、または約９０％に延在して、出口端から入口端に向かって延在し得る。異なるコーティング層は、互いに隣接し、かつ互いにオーバーレイしていない場合がある。あるいは、異なる層は、互いの一部にオーバーレイし、第３の「中間」ゾーンを提供し得る。中間ゾーンは、例えば、基材の長さの約５％～約８０％、例えば、基材長さの約５％、約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０％、または約７０％にわたって延在していてもよい。
本開示のゾーンは、コーティング層の関係によって画定される。異なるコーティング層に関しては、いくつかの可能なゾーニング構成がある。例えば、上流ゾーンおよび下流ゾーンが存在し得、上流ゾーン、中間ゾーン、および下流ゾーンが存在し得、４つの異なるゾーンなどが存在し得る。２つの層が隣接し、重なり合わない場合、上流ゾーンおよび下流ゾーンが存在する。２つの層がある特定の程度重なり合う場合、上流、下流、および中間のゾーンが存在する。例えば、コーティング層が基材の全長にわたって延在し、異なるコーティング層が出口端部からある特定の長さまで延在し、かつ第１のコーティング層の一部上にオーバーレイする場合、上流および下流ゾーンが存在する。
例えば、本ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品は、本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物を含む第１のウォッシュコート層を含む上流ゾーンと、本明細書に記載のＳＣＲ触媒組成物を含む第２のウォッシュコート層を含む下流ゾーンと、を備え得る。あるいは、上流ゾーンは第２のウォッシュコート層を含み得、下流ゾーンは第１のウォッシュコート層を含み得る。
いくつかの実施形態では、第１のウォッシュコートは、入口端から、全長の約１０％～約５０％の長さまで、触媒基材上に配置され、第２のウォッシュコートは、出口端から、全長の約５０％～約９０％の長さまで、触媒基材上に配置されている。いくつかの実施形態では、第１のウォッシュコートは、出口端部から、全長の約１０％～約５０％の長さまで、触媒基材上に配置されており、第２のウォッシュコートは、入口端部から、全長の約５０％～約９０％の長さまで、触媒基材上に配置されている。
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、および３Ｅは、２つのコーティング層を有する例示的なコーティング層構成を図示している。コーティング層２０１（トップコート）および２０２（ボトムコート）が配置されている基材壁２００が示されている。これらは簡略化された図であり、多孔質ウォールフロー基材の場合、細孔および細孔壁に付着したコーティングは示されておらず、閉塞された端部は示されていない。図３Ａでは、コーティング層２０１および２０２は、各々、基材の全長に延在しており、トップ層２０１は、ボトム層２０２にオーバーレイしている。図３Ａの基材は、ゾーン状コーティング構成を含有しない。図３Ｂは、出口から基材の長さの約５０％延在して下流ゾーン２０４を形成するコーティング層２０２と、入口から基材の長さの約５０％延在して上流ゾーン２０３を提供するコーティング層２０１と、を有するゾーン状構成を図示している。図３Ｃでは、ボトムコーティング層２０２は、出口から基材の長さの約５０％延在しており、トップコーティング層２０１は、入口から長さの５０％超に延在しており、層２０２の一部をオーバーレイしており、上流ゾーン２０３、中間オーバーレイゾーン２０５、および下流ゾーン２０４を提供する。図３Ｄでは、ボトムコーティング層２０２は、入口から基材の長さの約１００％延在しており、トップコーティング層２０１は、入口から長さの５０％超に延在しており、層２０２の一部をオーバーレイしており、上流ゾーン２０３および下流ゾーン２０４を提供する。図３Ｅでは、ボトムコーティング層２０１は、入口から基材の長さの約１００％延在しており、トップコーティング層２０２は、出口から長さの５０％超に延在しており、層２０１の一部をオーバーレイしており、上流ゾーン２０３および下流ゾーン２０４を提供する。図３Ａ～３Ｅは、ウォールスルー基材またはフロースルー基材上のコーティング組成物を図示するのに有用であり得る。
本明細書に開示の本ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品は、ＮＯｘ構成要素を吸着し、還元剤（例えば、アンモニアまたはアンモニア前駆体）の存在下で希薄燃焼エンジン排気ガスからのＮＯｘの還元を触媒するのに効果的である。本物品は、多様な温度にわたってＮＯｘの吸着および／または還元を触媒するのに効果的であり、低温で効果的である。いくつかの実施形態では、本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品は、約２０℃～約２００℃、例えば、約２０℃、約３０℃、約４０℃、約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、約９０℃、または約１００℃～約１５０℃、約１７５℃、または約２００℃の温度で一酸化窒素（ＮＯ）を吸着するのに効果的である。いくつかの実施形態では、本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品は、約２００℃超、例えば、約２００℃、約２５０℃、約３００℃、または約３５０℃～約４００℃、約４５０℃、約５００℃、約５５０℃、または約６００℃の温度でＮＯｘを還元するのに効果的である。
いくつかの実施形態では、本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品は、コールドスタート条件下で排気ガス流中のＮＯｘ排出を、排気ガス流中に存在するＮＯｘの総量に基づいて、少なくとも約１０重量％、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８５重量％、または少なくとも約９５重量％低減するのに効果的であり、コールドスタート条件が、約１５０℃未満、例えば、約２０℃～約１５０℃である排気ガス流温度を含む。
さらなる態様では、希薄燃焼エンジンからの排気ガス流を処理するための排気ガス処理システムであって、排気ガス流と流体連通している本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品を備える、排気ガス処理システムが提供される。エンジンは、例えば、化学量論的燃焼に必要とされる空気よりも多くの空気を用いる燃焼条件、すなわち希薄条件で動作する、ディーゼルエンジンであり得る。他の実施形態では、エンジンは、希薄燃焼ガソリンエンジン、または固定電源（例えば、発電機またはポンプ場）と関連のあるエンジンであることができる。
排気ガス処理システムは、一般に、排気ガス流と流体連通するようにエンジンの下流に位置決めされた２つ以上の触媒性物品を含有する。システムは、例えば、選択触媒還元触媒（ＳＣＲ）と、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）と、還元剤インジェクター、煤煙フィルタ、アンモニア酸化触媒（ＡＭＯｘ）、または希薄ＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、およびそれらの組み合わせを収容する１つ以上の物品と、を含有し得る。還元剤インジェクターを含む物品は還元物品である。還元システムは、還元剤インジェクターおよび／またはポンプおよび／またはリザーバなどを含む。本排気ガス処理システムは、煤煙フィルタおよび／またはアンモニア酸化触媒をさらに備え得る。煤煙フィルタは、無触媒化または触媒化（ＣＳＦ）され得る。例えば、いくつかの実施形態では、本開示による排気ガス処理システムは、本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品に加えて、上流から下流に配置されるＤＯＣ、ＣＳＦ、尿素インジェクター、ＳＣＲ物品、ＡＭＯｘを含有する物品、希薄ＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）を備え得、それらの組み合わせも含み得る。
排出処理システム内に存在する様々な触媒成分の相対的配置は、変動し得る。本排気ガス処理システムおよび方法では、排気ガス流は、上流端部に入り、下流端部を出ることによって、物品または処理システムに受け入れられる。基材または物品の入口端部は、「上流」端部または「前」端部と同義である。出口端部は、「下流」端部または「後」端部と同義である。処理システムは、一般に、内燃機関の下流にあり、かつ内燃機関と流体連通している。
１つの例示的な排出処理システムが、排出処理システム２０の概略図を描写する図４に図示される。示されるように、排出物処理システムは、例えば、希薄燃焼ディーゼルまたはガソリンエンジンなどのエンジン２２の下流にある直列の複数の触媒構成要素を含み得る。触媒構成要素のうちの少なくとも１つは、本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品であろう。本開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物は、多数の追加の触媒材料と組み合わせることができ、追加の触媒材料と比較して様々な位置に置くことができる。図４は、直列の５つの触媒構成要素２４、２６、２８、３０、および３２を図示しているが、触媒構成要素の総数は、変動し得、５つの構成要素は、単なる一例である。当業者であれば、各物品の相対位置を、本明細書に図示されているものとは異なる順序で配置することが望ましい場合があることを認識するであろう。そのような代替的な順序付けが、本開示によって企図される。
限定することを意図しないが、表１は、本開示の１つ以上の実施形態による様々な例示的な排気ガス処理システム構成を提示する。各触媒は、エンジンが、構成要素Ａの上流にあり、それが構成要素Ｂの上流にあり、それが構成要素Ｃの上流にあり、それが構成要素Ｄの上流にあり、それが構成要素Ｅの上流にある（存在する場合）ように排気導管を介して次の触媒に接続されることに留意されたい。表１の構成要素Ａ～Ｅへの言及は、図４の同じ記号を用いて相互参照することができる。
表１の「ＤＯＣ」は、上記で定義されたディーゼル酸化触媒を指す。ＤＯＣ構成要素は、任意の好適なＤＯＣ触媒組成物を含み得る。
表１の「ＣＳＦ」は、上記で定義された触媒化煤煙フィルタを指す。ＣＳＦ構成要素は、任意の好適な酸化触媒組成物を含み得る。
表１の「ＬＮＴ」は、上記で定義された希薄ＮＯｘトラップを指す。ＬＮＴ構成要素は、任意の好適なＬＮＴ触媒組成物を含み得る。
表１の「ＳＣＲ」は、上記で定義された選択触媒還元触媒を指す。ＳＣＲ構成要素は、任意の好適なＳＣＲ触媒組成物を含み得る。
表１の「ＳＣＲｏＦ」は、上記で定義されたウォールフローフィルタ上にコーティングされた選択触媒還元触媒を指す。ＳＣＲｏＦ構成要素は、任意の好適なＳＣＲ触媒組成物を含み得る。
表１の「ＡＭＯｘ」は、上記で定義された選択的アンモニア酸化触媒を指す。ＡＭＯｘ構成要素は、任意の好適なＡＭＯｘ触媒組成物を含み得る。いくつかの実施形態では、ＡＭＯｘ触媒は、他の構成要素の下流に設けられて、排気ガス処理システムから漏れ出たアンモニアを除去することができる。いくつかの実施形態では、任意選択的なＡＭＯｘ構成要素は、他の構成要素とは別個の基材上にコーティングされ、下流に位置決めされ、他の構成要素と流体連通している、ＡＭＯｘ触媒組成物を含む独立型触媒物品であり得る。他の実施形態では、任意選択的なＡＭＯｘ構成要素は、表１による例示的な排気ガス処理システムにおける任意選択的なＡＭＯｘ構成要素のすぐ上流の構成要素の一部（例えば、出口ゾーン）上にコーティングされたＡＭＯｘ触媒組成物を含み得る。例えば、表１の構成１を参照すると、いくつかの実施形態では、構成要素ＢおよびＣは、別個の触媒物品を備え得、構成要素Ｂが、第１の基材上にコーティングされたＳＣＲ触媒組成物を含み、構成要素Ｃが、下流に位置決めされ、第１の基材と流体連通している第２の基材上にコーティングされたＡＭＯｘ触媒組成物を含む。構成１の他の実施形態では、構成要素ＢおよびＣは、ゾーン状構成（例えば、ＳＣＲ上流ゾーンおよびＡＭＯｘ下流ゾーンを含む）で単一の基材上にコーティングされたＳＣＲ触媒組成物およびＡＭＯｘ触媒組成物を含む、単一の触媒物品を備え得る。
表１の「ＮＯｘ／ＳＣＲ」は、本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒を指す。ＮＯｘ／ＳＣＲ構成要素は、本開示による任意のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物を含み得る。いくつかの実施形態では、ＮＯｘ／ＳＣＲ構成要素は、排気ガス処理システムの他の構成要素とは別個の基材上にコーティングされたＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物を含む、独立型触媒物品である。いくつかの実施形態では、ＮＯｘ／ＳＣＲ構成要素は、フロースルー基材上にコーティングされたＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物を含み得る。いくつかの実施形態では、ＮＯｘ／ＳＣＲ構成要素は、ウォールフローフィルタ基材上にコーティングされたＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物を含み得る。
表１の「ＮＯｘ／ＳＣＲ／ＳＣＲ」は、本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒、および本明細書で上記で定義されたＳＣＲ触媒の両方を含む、単一の触媒物品を指す。例えば、いくつかの実施形態では、ＮＯｘ／ＳＣＲ／ＳＣＲ構成要素は、図５Ａに示されるように、単一のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ／ＳＣＲ触媒物品を形成するように、第１のゾーンの基材上に配置された本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物と、第１のゾーンの下流の第２のゾーンで同じ基材上に配置されたＳＣＲ触媒組成物と、を含み得る。いくつかの実施形態では、基材は、フロースルー基材であり得る。
表１の「ＮＯｘ／ＳＣＲ／ＳＣＲｏＦ」は、本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒、および本明細書で上記で定義されたＳＣＲｏＦ触媒の両方を含む、単一の触媒物品を指す。例えば、いくつかの実施形態では、ＮＯｘ／ＳＣＲ／ＳＣＲｏＦ構成要素は、単一のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ／ＳＣＲ触媒物品を形成するように、第１のゾーンのフォールフローフィルタ基材上に配置された本開示によるＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物と、第１のゾーンの下流の第２のゾーンで同じフォールフローフィルタ基材上に配置されたＳＣＲｏＦ触媒組成物と、を含み得る。
当業者によって認識されるように、表１に列挙された構成では、構成要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、またはＥのうちのいずれか１つ以上は、ウォールフローフィルタなどの粒子フィルタ上に、またはフロースルーハニカム基材上に配置されることができる。いくつかの実施形態では、エンジン排気ガス処理システムは、エンジン近くの位置（すなわち、近位連結（「ＣＣ」）位置）に取り付けられた１つ以上の触媒組成物を含み、追加の触媒構成要素は車体下（床下（「ＵＦ」）位置）に位置する。いくつかの実施形態では、排気ガス処理システムは、尿素注入構成要素をさらに含み得る。
本明細書では、ある特定の触媒性機能は、単一の物品に組み合わせられ得るか、または別個の物品として配置され得ることがさらに企図される。いくつかの実施形態では、本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒は、単一の基材上、または単一の物品内の別個の基材上で従来のＳＣＲ触媒と組み合わせられ得る。従来のＳＣＲ触媒と組み合わせた、本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒の２つの非限定的な構成が、図５Ａおよび５Ｂに示されている。
図５Ａを参照すると、本明細書に記載のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物は、第１のゾーンの基材上に配置されており、ＳＣＲ触媒組成物は、第１のゾーンの下流の第２のゾーンの同じ基材上に配置されて、単一のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ／ＳＣＲ触媒物品を形成する。ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ／ＳＣＲ触媒物品は、希薄燃焼エンジンの下流に位置し、かつ希薄燃焼エンジンと流体連通している。
図５Ｂを参照すると、本明細書に記載のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒組成物は、第１の基材上に配置されて、ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品を形成する。従来のＳＣＲ触媒物品は、第２の基材上に配置され、ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品が、希薄燃焼エンジンの下流に位置し、希薄燃焼エンジンと流体連通しており、従来のＳＣＲ触媒物品が、組み合わせられたＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ物品の下流に位置し、かつ組み合わせられたＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ物品と流体連通している。
本開示の別の態様では、希薄燃焼ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどの希薄燃焼エンジンの排気ガス流中のＮＯｘレベルを低減するための方法が提供される。一般に、方法は、排気ガス流を本開示の触媒性物品または本開示の排出物処理システムと接触させることを含む。より具体的には、方法は、排気ガス流中のＮＯｘのレベルを低減するのに十分な時間および温度で、排気ガス流を本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品、または本明細書に開示の排気ガス処理システムと接触させることを含む。ＮＯｘのレベルの低減の程度は、変動し得る。いくつかの実施形態では、レベルは、排気ガス流中に存在するＮＯｘの総量に基づいて、少なくとも約１０重量％、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８５重量％、または少なくとも約９５重量％低減される。
ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品が一酸化窒素（ＮＯ）を吸着するのに、ならびに／またはＮＯおよびＮＯｘを低減するのに効果的である温度範囲は、変動し得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品は、約２０℃～約２００℃、例えば、約２０℃、約３０℃、約４０℃、約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、約９０℃、または約１００℃～約１５０℃、約１７５℃、または約２００℃の温度でＮＯを吸着するのに効果的である。いくつかの実施形態では、ＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品は、約２００℃超、例えば、約２００℃、約２５０℃、約３００℃、または約３５０℃～約４００℃、約４５０℃、約５００℃、約５５０℃、または約６００℃などの温度でＮＯｘを還元するのに効果的である。
方法は、本明細書に開示のＮＯｘ吸着剤／ＳＣＲ触媒物品をエンジンの下流に置き、エンジン排気ガス流を触媒物品上に流すことを含み得る。１つ以上の実施形態では、この方法は、上記のように、追加の触媒構成要素をエンジンの下流に置くことをさらに含む。
本触媒組成物、本物品、本システム、および本方法は、内燃機関、例えば、ガソリン、小型ディーゼルおよび大型ディーゼルエンジンの排気ガス流の処理に好適である。触媒組成物はまた、静止した工業プロセスからの排出の処理、屋内空気からの有害または有毒物質の除去、または化学反応プロセスにおける触媒作用にも好適である。
本明細書に記載されている組成物、方法、および用途に対する好適な修正および適合が、任意の実施形態またはそれらの態様の範囲から逸脱することなく行われ得ることは、関連技術の当業者には容易に明らかであろう。提供される組成物および方法は、例示的なものであり、請求される実施形態の範囲を限定することを意図するものではない。本明細書に開示されている様々な実施形態、態様、および選択肢のすべては、すべての変更で組み合わされ得る。本明細書に記載されている組成物、配合物、方法、およびプロセスの範囲には、本明細書の実施形態、態様、選択肢、例、および選好のすべての実際のまたは潜在的な組み合わせが含まれる。本明細書で引用されたすべての特許および刊行物は、組み込まれた他の具体的な記述が具体的に提供されない限り、記載されるように、それらの具体的な教示について参照によって本明細書に組み込まれる。
限定するものではないが、本開示によるいくつかの実施形態としては、以下が挙げられる。
１．希薄燃焼エンジンの排気ガス流からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の低温トラップおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）のための触媒組成物であって、触媒組成物が、イオン交換卑金属と、イオン交換パラジウムと、を含む、ゼオライトを含む、触媒組成物。
２．イオン交換卑金属およびイオン交換パラジウムの少なくとも一部が、ゼオライトの交換部位内にイオン形態で存在する、実施形態１に記載の触媒組成物。
３．ゼオライトが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＮ、ＭＳＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびそれらの組み合わせから選択される構造タイプを有する、実施形態１または２に記載の触媒組成物。
４．ゼオライトが、ＣＨＡ構造タイプを有する、実施形態１～３のいずれか１つに記載の触媒組成物。
５．ゼオライトが、約５～約１００のシリカ対アルミナ比（ＳＡＲ）を有するアルミノシリケートゼオライトである、実施形態１～４のいずれか１つに記載の触媒組成物。
６．アルミノシリケートゼオライトが、約１０～約４０のＳＡＲを有する、実施形態５に記載の触媒組成物。
７．イオン交換卑金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｙ、Ｗ、およびそれらの組み合わせから選択される、実施形態１～６のいずれか１つに記載の触媒組成物。
８．イオン交換卑金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせである、実施形態１～７のいずれか１つに記載の触媒組成物。
９．卑金属酸化物として計算されるイオン交換卑金属が、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約１５．０重量％の量でゼオライト中に存在する、実施形態１～８のいずれか１つに記載の触媒組成物。
１０．イオン交換卑金属が、Ｃｕであり、ＣｕＯとして計算されるＣｕが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４．０重量％の量でゼオライト中に存在する、実施形態９に記載の触媒組成物。
１１．元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約４．０重量％の量でゼオライト中に存在する、実施形態１～１０のいずれか１つに記載の触媒組成物。
１２．ＮＯｘの低温トラップおよびＳＣＲのための触媒物品であって、触媒物品が、
基材と、
基材の少なくとも一部上に配置された実施形態１～１１のいずれか１つに記載の触媒組成物を含む、第１のウォッシュコートと、を含む、触媒物品。
１３．基材が、ハニカムであり、ハニカム基材が、ウォールフローフィルタ基材またはフロースルー基材である、実施形態１２に記載の触媒物品。
１４．触媒物品が、約２０℃～約２００℃の温度で一酸化窒素（ＮＯ）を吸着するのに効果的である、実施形態１２または１３に記載の触媒物品。
１５．触媒物品が、約２００℃超の温度でＮＯおよびＮＯｘを低減するのに効果的である、実施形態１２～１４のいずれか１つに記載の触媒物品。
１６．基材の少なくとも一部上に配置された第２のウォッシュコートをさらに含み、第２のウォッシュコートが、ＳＣＲ触媒組成物を含む、実施形態１２～１５のいずれか１つに記載の触媒物品。
１７．第１および第２のウォッシュコートが、ゾーン状構成で存在し、第２のウォッシュコートが、第１のウォッシュコートの下流に配置されている、実施形態１６に記載の触媒物品。
１８．触媒物品が、コールドスタート条件下で排気ガス流中のＮＯｘ排出を、排気ガス流中に存在するＮＯｘの総量に基づいて、少なくとも約１０重量％、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８５重量％、または少なくとも約９５重量％低減するのに効果的であり、コールドスタート条件が、約１５０℃未満である排気ガス流温度を含む、実施形態１２～１７のいずれか１つに記載の触媒物品。
１９．希薄燃焼エンジンからの排気ガス流を処理するための排気ガス処理システムであって、排気ガス処理システムが、排気ガス流と流体連通している実施形態１２～１８のいずれか１つに記載の触媒性物品を備える、排気ガス処理システム。
２０．ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、煤煙フィルタ、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、尿素注入構成要素、アンモニア酸化（ＡＭＯｘ）触媒、希薄ＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、およびそれらの組み合わせから選択される１つ以上の追加の構成要素をさらに備える、実施形態１９に記載の排気ガス処理システム。
２１．希薄燃焼エンジンが、ディーゼルエンジンである、実施形態１９または２０に記載の排気ガス処理システム。
２２．希薄燃焼エンジンの排気ガス流中のＮＯｘレベルを低減するための方法であって、方法が、排気ガス流中に存在するＮＯｘの総量に基づいて、排気ガス流中のＮＯｘのレベルを少なくとも約１０重量％、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８５重量％、または少なくとも約９５重量％低減するのに十分な時間および温度で、排気ガス流を実施形態１２～１８のいずれか１つに記載の触媒性物品または実施形態１９～２１のいずれか１つに記載の排気ガス処理システムと接触させることを含む、方法。
２３．卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを調製するためのプロセスであって、プロセスが、卑金属イオンを含むゼオライトを、水性媒体中のパラジウムイオンの供給源と接触させ、それによって、パラジウムイオンが、卑金属イオンを含むゼオライト内へとイオン交換されて、したがって、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを形成することを含む、プロセス。
２４．卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを乾燥させることと、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを焼成することと、をさらに含む、実施形態２３に記載のプロセス。
２５．パラジウムイオンの供給源が、［Ｐｄ（ＮＨ３）４］［ＯＨ］２である、実施形態２３または２４に記載のプロセス。
２６．卑金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせである、実施形態２３または２５に記載のプロセス。
２７．イオン交換卑金属およびイオン交換パラジウムの少なくとも一部が、ゼオライトの交換部位内にイオン形態で存在する、実施形態２３～２６のいずれか１つに記載のプロセス。
２８．ゼオライトが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＮ、ＭＳＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびそれらの組み合わせから選択される構造タイプを有する、実施形態２３～２７のいずれか１つに記載のプロセス。
２９．ゼオライトが、ＣＨＡ構造タイプを有する、実施形態２３～２８のいずれか１つに記載のプロセス。
３０．ゼオライトが、約５～約１００のシリカ対アルミナ比（ＳＡＲ）を有するアルミノシリケートゼオライトである、実施形態２３～２９のいずれか１つに記載のプロセス。
３１．アルミノシリケートゼオライトが、約１０～約４０のＳＡＲを有する、実施形態２３～３０のいずれか１つに記載のプロセス。
３２．
イオン交換卑金属が、初期濃度でゼオライト中に存在し、
卑金属イオンを含むゼオライトを水性媒体中のパラジウムイオンの供給源と接触させた後、イオン交換卑金属が、最終濃度でゼオライト中に存在し、
最終濃度が、初期濃度の約１０％以内である、実施形態２３～３１のいずれか１つに記載のプロセス。
３３．元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約４．０重量％の量でゼオライト中に存在する、実施形態２３～３２のいずれか１つに記載のプロセス。
３４．
イオン交換卑金属が、Ｃｕであり、ＣｕＯとして計算されるＣｕが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４．０重量％の量でゼオライト中に存在し、
元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４．０重量％の量でゼオライト中に存在し、
Ｃｕのうちの少なくとも約５０％およびパラジウムのうちの少なくとも約５０％が、ゼオライトの細孔網目構造内のイオン交換部位に存在する、実施形態２３～３３のいずれか１つに記載のプロセス。
１．希薄燃焼エンジンの排気ガス流からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の低温トラップおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）のための触媒組成物であって、触媒組成物が、イオン交換卑金属と、イオン交換パラジウムと、を含む、ゼオライトを含む、触媒組成物。
２．イオン交換卑金属およびイオン交換パラジウムの少なくとも一部が、ゼオライトの交換部位内にイオン形態で存在する、実施形態１に記載の触媒組成物。
３．ゼオライトが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＮ、ＭＳＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびそれらの組み合わせから選択される構造タイプを有する、実施形態１または２に記載の触媒組成物。
４．ゼオライトが、ＣＨＡ構造タイプを有する、実施形態１～３のいずれか１つに記載の触媒組成物。
５．ゼオライトが、約５～約１００のシリカ対アルミナ比（ＳＡＲ）を有するアルミノシリケートゼオライトである、実施形態１～４のいずれか１つに記載の触媒組成物。
６．アルミノシリケートゼオライトが、約１０～約４０のＳＡＲを有する、実施形態５に記載の触媒組成物。
７．イオン交換卑金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｙ、Ｗ、およびそれらの組み合わせから選択される、実施形態１～６のいずれか１つに記載の触媒組成物。
８．イオン交換卑金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせである、実施形態１～７のいずれか１つに記載の触媒組成物。
９．卑金属酸化物として計算されるイオン交換卑金属が、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約１５．０重量％の量でゼオライト中に存在する、実施形態１～８のいずれか１つに記載の触媒組成物。
１０．イオン交換卑金属が、Ｃｕであり、ＣｕＯとして計算されるＣｕが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４．０重量％の量でゼオライト中に存在する、実施形態９に記載の触媒組成物。
１１．元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約４．０重量％の量でゼオライト中に存在する、実施形態１～１０のいずれか１つに記載の触媒組成物。
１２．ＮＯｘの低温トラップおよびＳＣＲのための触媒物品であって、触媒物品が、
基材と、
基材の少なくとも一部上に配置された実施形態１～１１のいずれか１つに記載の触媒組成物を含む、第１のウォッシュコートと、を含む、触媒物品。
１３．基材が、ハニカムであり、ハニカム基材が、ウォールフローフィルタ基材またはフロースルー基材である、実施形態１２に記載の触媒物品。
１４．触媒物品が、約２０℃～約２００℃の温度で一酸化窒素（ＮＯ）を吸着するのに効果的である、実施形態１２または１３に記載の触媒物品。
１５．触媒物品が、約２００℃超の温度でＮＯおよびＮＯｘを低減するのに効果的である、実施形態１２～１４のいずれか１つに記載の触媒物品。
１６．基材の少なくとも一部上に配置された第２のウォッシュコートをさらに含み、第２のウォッシュコートが、ＳＣＲ触媒組成物を含む、実施形態１２～１５のいずれか１つに記載の触媒物品。
１７．第１および第２のウォッシュコートが、ゾーン状構成で存在し、第２のウォッシュコートが、第１のウォッシュコートの下流に配置されている、実施形態１６に記載の触媒物品。
１８．触媒物品が、コールドスタート条件下で排気ガス流中のＮＯｘ排出を、排気ガス流中に存在するＮＯｘの総量に基づいて、少なくとも約１０重量％、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８５重量％、または少なくとも約９５重量％低減するのに効果的であり、コールドスタート条件が、約１５０℃未満である排気ガス流温度を含む、実施形態１２～１７のいずれか１つに記載の触媒物品。
１９．希薄燃焼エンジンからの排気ガス流を処理するための排気ガス処理システムであって、排気ガス処理システムが、排気ガス流と流体連通している実施形態１２～１８のいずれか１つに記載の触媒性物品を備える、排気ガス処理システム。
２０．ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、煤煙フィルタ、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、尿素注入構成要素、アンモニア酸化（ＡＭＯｘ）触媒、希薄ＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、およびそれらの組み合わせから選択される１つ以上の追加の構成要素をさらに備える、実施形態１９に記載の排気ガス処理システム。
２１．希薄燃焼エンジンが、ディーゼルエンジンである、実施形態１９または２０に記載の排気ガス処理システム。
２２．希薄燃焼エンジンの排気ガス流中のＮＯｘレベルを低減するための方法であって、方法が、排気ガス流中に存在するＮＯｘの総量に基づいて、排気ガス流中のＮＯｘのレベルを少なくとも約１０重量％、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８５重量％、または少なくとも約９５重量％低減するのに十分な時間および温度で、排気ガス流を実施形態１２～１８のいずれか１つに記載の触媒性物品または実施形態１９～２１のいずれか１つに記載の排気ガス処理システムと接触させることを含む、方法。
２３．卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを調製するためのプロセスであって、プロセスが、卑金属イオンを含むゼオライトを、水性媒体中のパラジウムイオンの供給源と接触させ、それによって、パラジウムイオンが、卑金属イオンを含むゼオライト内へとイオン交換されて、したがって、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを形成することを含む、プロセス。
２４．卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを乾燥させることと、卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを焼成することと、をさらに含む、実施形態２３に記載のプロセス。
２５．パラジウムイオンの供給源が、［Ｐｄ（ＮＨ３）４］［ＯＨ］２である、実施形態２３または２４に記載のプロセス。
２６．卑金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせである、実施形態２３または２５に記載のプロセス。
２７．イオン交換卑金属およびイオン交換パラジウムの少なくとも一部が、ゼオライトの交換部位内にイオン形態で存在する、実施形態２３～２６のいずれか１つに記載のプロセス。
２８．ゼオライトが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＮ、ＭＳＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびそれらの組み合わせから選択される構造タイプを有する、実施形態２３～２７のいずれか１つに記載のプロセス。
２９．ゼオライトが、ＣＨＡ構造タイプを有する、実施形態２３～２８のいずれか１つに記載のプロセス。
３０．ゼオライトが、約５～約１００のシリカ対アルミナ比（ＳＡＲ）を有するアルミノシリケートゼオライトである、実施形態２３～２９のいずれか１つに記載のプロセス。
３１．アルミノシリケートゼオライトが、約１０～約４０のＳＡＲを有する、実施形態２３～３０のいずれか１つに記載のプロセス。
３２．
イオン交換卑金属が、初期濃度でゼオライト中に存在し、
卑金属イオンを含むゼオライトを水性媒体中のパラジウムイオンの供給源と接触させた後、イオン交換卑金属が、最終濃度でゼオライト中に存在し、
最終濃度が、初期濃度の約１０％以内である、実施形態２３～３１のいずれか１つに記載のプロセス。
３３．元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約４．０重量％の量でゼオライト中に存在する、実施形態２３～３２のいずれか１つに記載のプロセス。
３４．
イオン交換卑金属が、Ｃｕであり、ＣｕＯとして計算されるＣｕが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４．０重量％の量でゼオライト中に存在し、
元素パラジウムとして計算されるイオン交換パラジウムが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４．０重量％の量でゼオライト中に存在し、
Ｃｕのうちの少なくとも約５０％およびパラジウムのうちの少なくとも約５０％が、ゼオライトの細孔網目構造内のイオン交換部位に存在する、実施形態２３～３３のいずれか１つに記載のプロセス。
Claims (34)
- 希薄燃焼エンジンの排気ガス流からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の低温トラップおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）のための触媒組成物であって、前記触媒組成物が、イオン交換卑金属と、イオン交換パラジウムと、を含む、ゼオライトを含む、触媒組成物。
- 前記イオン交換卑金属および前記イオン交換パラジウムの少なくとも一部が、前記ゼオライトの交換部位内にイオン形態で存在する、請求項１に記載の触媒組成物。
- 前記ゼオライトが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＮ、ＭＳＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびそれらの組み合わせから選択される構造タイプを有する、請求項１または２に記載の触媒組成物。
- 前記ゼオライトが、前記ＣＨＡ構造タイプを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒組成物。
- 前記ゼオライトが、約５～約１００のシリカ対アルミナ比（ＳＡＲ）を有するアルミノシリケートゼオライトである、請求項１～４のいずれか一項に記載の触媒組成物。
- 前記アルミノシリケートゼオライトが、約１０～約４０のＳＡＲを有する、請求項５に記載の触媒組成物。
- 前記イオン交換卑金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｙ、Ｗ、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項１～６のいずれか一項に記載の触媒組成物。
- 前記イオン交換卑金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせである、請求項１～７のいずれか一項に記載の触媒組成物。
- 卑金属酸化物として計算される前記イオン交換卑金属が、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約１５重量％の量で前記ゼオライト中に存在する、請求項１～８のいずれか一項に記載の触媒組成物。
- 前記イオン交換卑金属が、Ｃｕであり、ＣｕＯとして計算される前記Ｃｕが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４重量％の量で前記ゼオライト中に存在する、請求項９に記載の触媒組成物。
- 元素パラジウムとして計算される前記イオン交換パラジウムが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約４重量％の量で前記ゼオライト中に存在する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の触媒組成物。
- ＮＯｘの低温トラップおよびＳＣＲのための触媒物品であって、前記触媒物品が、
基材と、
前記基材の少なくとも一部上に配置された請求項１～１１のいずれか一項に記載の触媒組成物を含む、第１のウォッシュコートと、を含む、触媒物品。 - 前記基材が、ハニカムであり、前記ハニカム基材が、ウォールフローフィルタ基材またはフロースルー基材である、請求項１２に記載の触媒物品。
- 前記触媒物品が、約２０℃～約２００℃の温度で一酸化窒素（ＮＯ）を吸着するのに効果的である、請求項１２または１３に記載の触媒物品。
- 前記触媒物品が、約２００℃超の温度でＮＯおよびＮＯｘを低減するのに効果的である、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記基材の少なくとも一部上に配置された第２のウォッシュコートをさらに含み、前記第２のウォッシュコートが、ＳＣＲ触媒組成物を含む、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第１および第２のウォッシュコートが、ゾーン状構成で存在し、前記第２のウォッシュコートが、前記第１のウォッシュコートの下流に配置されている、請求項１６に記載の触媒物品。
- 前記触媒物品が、コールドスタート条件下で前記排気ガス流中のＮＯｘ排出を、前記排気ガス流中に存在するＮＯｘの総量に基づいて、少なくとも約１０重量％、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８５重量％、または少なくとも約９５重量％低減するのに効果的であり、前記コールドスタート条件が、約１５０℃未満である排気ガス流温度を含む、請求項１２～１７のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 希薄燃焼エンジンからの排気ガス流を処理するための排気ガス処理システムであって、前記排気ガス流と流体連通している請求項１２～１８のいずれか一項に記載の触媒性物品を備える、排気ガス処理システム。
- ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、煤煙フィルタ、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、尿素注入構成要素、アンモニア酸化（ＡＭＯｘ）触媒、希薄ＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、およびそれらの組み合わせから選択される１つ以上の追加の構成要素をさらに備える、請求項１９に記載の排気ガス処理システム。
- 前記希薄燃焼エンジンが、ディーゼルエンジンである、請求項１９または２０に記載の排気ガス処理システム。
- 希薄燃焼エンジンの排気ガス流中のＮＯｘレベルを低減するための方法であって、前記方法が、前記排気ガス流中に存在するＮＯｘの総量に基づいて、前記排気ガス流中のＮＯｘのレベルを少なくとも約１０重量％、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８５重量％、または少なくとも約９５重量％低減するのに十分な時間および温度で、前記排気ガス流を請求項１２～１８のいずれか一項に記載の触媒性物品または請求項１９～２１のいずれか一項に記載の排気ガス処理システムと接触させることを含む、方法。
- 卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを調製するためのプロセスであって、前記プロセスが、前記卑金属イオンを含むゼオライトを、水性媒体中のパラジウムイオンの供給源と接触させ、それによって、前記パラジウムイオンが、前記卑金属イオンを含む前記ゼオライト内へとイオン交換されて、したがって、前記卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを形成することを含む、プロセス。
- 前記卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを乾燥させることと、前記卑金属およびパラジウムの両方のイオンで共交換されたゼオライトを焼成することと、をさらに含む、請求項２３に記載のプロセス。
- 前記パラジウムイオンの供給源が、［Ｐｄ（ＮＨ３）４］［ＯＨ］２である、請求項２３または２４に記載のプロセス。
- 前記卑金属が、Ｃｕ、Ｆｅ、またはそれらの組み合わせである、請求項２３または２５に記載のプロセス。
- 前記イオン交換卑金属および前記イオン交換パラジウムの少なくとも一部が、前記ゼオライトの交換部位内にイオン形態で存在する、請求項２３～２６のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記ゼオライトが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＮ、ＭＳＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、およびそれらの組み合わせから選択される構造タイプを有する、請求項２３～２７のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記ゼオライトが、前記ＣＨＡ構造タイプを有する、請求項２３～２８のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記ゼオライトが、約５～約１００のシリカ対アルミナ比（ＳＡＲ）を有するアルミノシリケートゼオライトである、請求項２３～２９のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記アルミノシリケートゼオライトが、約１０～約４０のＳＡＲを有する、請求項２３～３０のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記イオン交換卑金属が、初期濃度で前記ゼオライト中に存在し、
前記卑金属イオンを含むゼオライトを水性媒体中の前記パラジウムイオンの供給源と接触させた後、前記イオン交換卑金属が、最終濃度で前記ゼオライト中に存在し、
前記最終濃度が、前記初期濃度の約１０％以内である、請求項２３～３１のいずれか一項に記載のプロセス。 - 元素パラジウムとして計算される前記イオン交換パラジウムが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．０１重量％～約４．０重量％の量で前記ゼオライト中に存在する、請求項２３～３２のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記イオン交換卑金属が、Ｃｕであり、ＣｕＯとして計算される前記Ｃｕが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４．０重量％の量で前記ゼオライト中に存在し、
元素パラジウムとして計算される前記イオン交換パラジウムが、揮発性物質を含まない方式で、焼成イオン交換ゼオライトの総重量に基づいて、約０．１重量％～約４．０重量％の量で前記ゼオライト中に存在し、
前記Ｃｕのうちの少なくとも約５０％および前記パラジウムのうちの少なくとも約５０％が、前記ゼオライトの細孔網目構造内の前記イオン交換部位に存在する、請求項２３～３３のいずれか一項に記載のプロセス。
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