KR20160074566A - 대형 디젤 연소 엔진용 촉매 디자인 - Google Patents
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Abstract
워시코트, 이러한 워시코트로부터 형성된 코팅된 기판, 및 대형 디젤 척용처와 같은 디젤 적용처에서 사용하기 위한 촉매 변환기가 개시되어 있다. 코팅된 기판을 준비하는 방법도 개시되어 있다.
Description
본 출원은 2013년 10월 22일자로 출원된 미국 가출원 제61/894,341호 및 2014년 7월 29일자로 출원된 미국 가출원 제62/030,555호의 우선권의 이익을 주장한다. 이 출원들의 전체 내용은 본 명세서에서 참조사항으로 여기에 통합되어 있다.
본 발명은 촉매 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 명세서는 워시코트, 이러한 워시코트로부터 형성된 코팅된 기판, 및 대형 디젤 적용처와 같은 디젤 적용처용 촉매 변환기에 관한 것이다.
화학적 공기 오염에 관하여 점점 커지는 세계적인 관심은 연소 엔진으로부터의 배기가스에 관한 배출 기준을 강화하는 많은 관리 단체에 이르고 있다. 특히 배출 기준은 대형 디젤 엔진과 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진과 디젤 차량으로부터의 배출물에 관하여 강화되고 있다. 미국 환경 보호국(The United States Environmental Protection Agency; "U.S. EPA")은 10,000 파운드 이하의 중량을 가지는 특정 승용차를 제외한 8,500 파운드 이상인 총 차량 중량 등급의 차량과 같은 것들을 "대형 차량"으로 정의한다. U.S. EPA는 또한 10,000 파운드 이하의 특정 승용차를 제외하되 8,500 파운드를 초과하지만 19,500 파운드 미만인 차량에서 사용되는 엔진과 같은 것을 "경대형 디젤 엔진"으로 정의한다. U.S. EPA는 또한 19,500 파운드 이상이지만 33,000 파운드 이하인 차량에서 사용되는 엔진과 같은 것을 "중대형 디젤 엔진"으로 정의한다. U.S. EPA는 또한 33,000 파운드 이상의 차량에서 사용되는 엔진을 "초대형 디젤 엔진"으로 정의한다. 캘리포니아에서는 1995년 이후에 제조된 차량들 중 14,000 파운드를 초과하지만 19,500 파운드 미만인 차량에서 사용되는 엔진을 "경대형 디젤 엔진"으로 정의한다. 유럽에서는 "대형 디젤 엔진"이 3.5 메트릭 톤 이상(7,716 파운드 이상)의 차량에서 사용되는 엔진으로 여겨지고 있다. 따라서, 대형 디젤 차량은 약 7,700 파운드 이상, 또는 약 8,500 파운드 이상, 또는 약 10,000 파운드 이상, 또는 약 14,000 파운드 이상, 또는 약 19,500 파운드 이상, 또는 약 33,000 파운드 이상의 중량을 가지는 디젤 차량으로 여겨지고 있고, 대형 디젤 엔진은 대형 디젤 차량에서 사용되는 엔진이다.
종래의 상용가능한 촉매 변환기는 용액으로부터의 백금 이온 및/또는 팔라듐 이온의 기판 위쪽에서의 침전과 같은 습식-화학법만을 이용하여 기판 상에 침적된 백금 족 금속(platinum group metal; PGM) 촉매를 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 PGM 촉매는 촉매 변환기의 원가의 상당 부분을 차지한다. 따라서, 촉매 변환기를 생산하는데 사용되는 PGM의 양은 적을수록 바람직하다. 상용가능한 촉매 변환기는 "노화(aging)"로 알려진 현상도 나타나는데, 노화되면 부분적으로는 PGM 촉매의 응집 때문에 시간이 지남에 따라 효과가 떨어지게 되고 그 결과 감소된 표면적을 초래한다. 따라서, 노화 효과의 감소 역시 배출물을 제어하기 위한 촉매 변환기의 성능을 연장시키는데 바람직하다.
소형 차량과 달리 여기에서 촉매 변환기에 관한 기술 개발의 대부분은 "냉간 시동" 배출물의 촉매 효과를 향상시키는 것에 관한 것이고, 여기서 촉매 변환기는 대부분의 운전 시간 동안 차갑고, 대형 차량 엔진은 촉매 변환기의 평균 운전 온도를 증가시키도록 더 긴 시간 동안 켜져 있다. 게다가, 배출 기준은 종종 소형 차량과 대형 차량 마다 상이하다. 산화질소(NOx) 배출물이 특별한 관심 대상이지만, 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)와 같은 오염물질의 저감을 포함하여 다른 강화되는 배출 기준을 만족하도록 기술 개발되어야 한다. 그러나, 대형 차량 촉매 변환기의 상승된 평균 운전 온도에서, NOx 배출물 및 CO나 HC 배출물의 촉매는 동일한 촉매를 사용할 때 가장 효과적인 것만은 아니다. 따라서, 노화의 효과는 줄이되 촉매 변환기를 생산하는데 필요한 PGM의 양은 최소화하면서 대형 차량 연소 엔진을 위한 강화되는 배출 기준을 만족시킬 수 있는 촉매 변환기 워시코트 및 이러한 워시코트를 사용하는 촉매 변환기를 개발할 필요는 남아있다.
워시코트, 이러한 워시코트로부터 형성된 코팅된 기판, 및 대형 디젤 적용처와 같은 디젤 적용처에서 사용하기 위한 촉매 변환기가 개시되어 있다.
일부 실시예에서, 코팅된 기판은 기판, 기판의 정상 바로 위에 배치되어 있는 선택적 코너 필(corner-fill) 레이어, 제 1 워시코트 레이어 및 제 2 워시코트 레이어를 포함한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다. 다른 실시예에서, 선택적 코너 필 레이어는 제올라이트가 존재하거나 제올라이트를 포함한다. 제 1 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자 및, 예컨대 Pt:Pd이 1:1 내지 4:1, Pt:Pd이 1:1 내지 2:1 또는 Pt:Pd이 2:1 내지 4:1과 같이 Pt:Pd이 4:1 이하의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하는 제 1 촉매 활성 물질을 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자 및, 예컨대 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비와 같이 Pt:Pd이 4:1을 초과하는 중량비 또는 제 1 촉매 활성 물질의 Pt:Pd 비율을 초과하는 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하는 제 2 촉매 활성 물질을 포함한다. 추가 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐을 포함하지 않는다. 다른 실시예에서, 제 2 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 함께 포함하는 둘 이상의 촉매 활성 물질을 포함한다. 추가 실시예에서, 이러한 둘 이상의 촉매 활성 물질은 백금:팔라듐 합금(예컨대 중량으로 약 20:1의 Pt:Pd 합금)을 포함하는 촉매, 및 팔라듐을 포함하는 촉매를 포함해서, 촉매들의 합친 중량비는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐(예컨대 약 3:1의 Pt:Pd 비율, 약 3.8:1의 Pt:Pd 비율, 약 4:1의 Pt:Pd 비율, 약 5:1의 Pt:Pd 비율 또는 중량으로 약 5:1.2의 Pt:Pd 또는 약 3:1의 Pt:Pd 비율 내지 약 5:1)인 중량비이다. 제 1 촉매 활성 물질과 제 2 촉매 활성 물질 또는 제 2 워시코트의 둘 이상의 촉매 활성 물질은 다음의 물질들로 구성되는 그룹 중에서 독립적으로 선택된 하나 이상의 물질들을 포함한다. 즉:
마이크론 크기의 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자(plasma-created composite nanoparticle)로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기서 촉매 나노 입자는 백금 금속 또는 백금-팔라듐 합금을 포함할 수 있는, 플라즈마 생성 복합 나노입자(마이크론 크기 캐리어 입자에 접합된 이들 플라즈마 생성 복합 나노입자는 본 명세서에서 기술된 바와 같이 NNm 입자로 지칭됨);
습식 화학 기법만을 이용하여 백금 금속 또는 백금-팔라듐 합금과 함침된 마이크론 크기 캐리어 입자(micron-sized carrier particle);
마이크론 크기 캐리어 입자에 접합된 플라즈마 생성 복합 나노입자 또는 마이크론 크기 캐리어 입자 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자로서, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기서 촉매 나노 입자는 백금 금속 또는 백금-팔라듐 합금을 포함하고, 그리고 여기서 마이크론 크기 캐리어 입자는 습식 화학 기법을 이용하여 백금 금속 또는 백금-팔라듐 합금과 함침되어 있는, 플라즈마 생성 복합 나노입자(이들 입자는 본 명세서에 기술된 바와 같이 하이브리드 NNm/습식 화학 입자로 지칭됨); 및
다공성 마이크론 크기 캐리어 입자 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기서 촉매 나노입자는 백금 금속 또는 백금-팔라듐 합금을 포함하는, 플라즈마 생성 복합 나노입자(이들 플라즈마 생성 복합 나노입자는 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자 내부에 매립되어 있고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고 본 명세서에 기술된 바와 같이 NNiM 입자로 지칭됨)
일 실시예에서, 제 1 워시코트 레이어는 기판 바로 위에 배치되거나 기판 바로 위에 있는 코너 필 레이어 바로 위에 있고, 제 2 워시코트 레이어는 제 1 워시코트 레이어 바로 위에 배치되어 있다. 다른 실시예에서, 제 2 워시코트 레이어는 기판 바로 위에 배치되거나 기판 바로 위에 있는 코너 필 레이어 바로 위에 배치되어 있고, 제 1 워시코트 레이어는 제 2 워시코트 레이어 바로 위에 배치되어 있다. 즉, 제 1 워시코트 레이어와 제 2 워시코트 레이어는 어떤 순서로든 기판 위쪽에 침적될 수 있다.
일부 실시예에서, 코팅된 기판은 기판 및 워시코트 레이어를 포함한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다. 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자, 제 1 촉매 활성 물질 및 제 2 촉매 활성 물질을 포함한다. 제 1 촉매 활성 입자는 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하고, 또는 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다. 제 2 촉매 활성 물질은 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하고, 또는 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다. 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매 및 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함해서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 여기서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다. 다른 실시예에서, 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자 또는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자이다.
일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이거나 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자이고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자 또는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함해서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 이들 촉매는 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자 또는 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자 중에서 독립적으로 선택될 수 있고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자 또는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 이들 촉매는 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자 또는 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자 중에서 독립적으로 선택될 수 있고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이다. 일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자이고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 하이브리드 NNm/습식 화학 입자이다. 일부 실시예에서는, 제 2 촉매 활성 물질이 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 백금:팔라듐 촉매는 나노입자 지지체 상에 Pt:Pd 합금 나노입자를 포함하는 복합 나노입자를 포함할 수 있고, 여기서 복합 나노입자는 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되고, 팔라듐을 포함하는 촉매는 습식 화학법에 의해 마이크론 크기 입자 상에 침적된 팔라듐을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 코팅된 기판은 기판 및 워시코트 레이어를 포함한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다. 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 일부 실시예에서는, 제 2 촉매 활성 물질이 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 백금:팔라듐 촉매는 나노입자 지지체 상에 Pt:Pd 합금 나노입자를 포함하는 복합 나노입자를 포함할 수 있고, 여기서 복합 나노입자는 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되고, 팔라듐을 포함하는 촉매는 습식 화학법에 의해 마이크론 크기 입자 상에 침적된 팔라듐을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐을 포함하되 백금은 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 일부 실시예에서는, 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 백금:팔라듐 촉매는 나노입자 지지체 상에 Pt:Pd 합금 나노입자를 포함하는 복합 나노입자를 포함할 수 있고, 여기서 복합 나노입자는 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되고, 팔라듐을 포함하는 촉매는 습식 화학법에 의해 마이크론 크기 입자 상에 침적된 팔라듐을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 20%의 뵈마이트 입자를 포함한다. 일부 실시예에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
일부 실시예에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함한다. 일부 실시예에서, 워시코트 레이어는 필러 입자(filler particle)를 포함한다. 일부 실시예에서, 필러 입자는 산화알루미늄 입자이다.
촉매 변환기는 앞서 기술된 워시코트 레이어들 중 하나를 포함하는 코팅된 기판을 포함할 수 있다. 배기 처리 시스템은 배기 가스를 위한 도관 및 촉매 변환기를 포함할 수 있다. 대형 디젤 차량은 촉매 변환기를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 코팅된 기판은 기판; 제 1 워시코트 레이어; 및 제 2 워시코트 레이어를 포함하고, 제 1 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 및 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 제 2 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 및 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 제 2 활성 물질은 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않고, 또는 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 여기서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 제 2 촉매 물질이 둘 이상의 촉매를 포함하는 실시예에서, 촉매는 전술한 구성들 중 임의의 것 중에서 독립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 차량은 코팅된 기판을 포함하고, 코팅된 기판은 기판; 제 1 워시코트 레이어; 및 제 2 워시코트 레이어;를 포함하고, 제 1 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 및 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질;을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 제 2 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 또는 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 제 2 촉매 물질이 둘 이상의 촉매를 포함하는 실시예에서, 촉매는 전술한 구성들 중 임의의 것 중에서 독립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 차량은 코팅된 기판을 포함하고, 코팅된 기판은 기판; 및 워시코트 레이어;를 포함하고, 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 제 1 촉매 활성 물질; 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 제 1 촉매 활성 물질은 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금을 포함하되 팔라듐은 포함하지 않고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이고, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않고, 또는 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 제 2 촉매 물질이 둘 이상의 촉매를 포함하는 실시예에서, 촉매는 전술한 구성들 중 임의의 것 중에서 독립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 차량은 코팅된 기판을 포함하고, 코팅된 기판은 기판; 제 1 워시코트 레이어; 제 2 워시코트 레이어;를 포함하고, 제 1 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 제 1 촉매 활성 물질; 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 제 1 촉매 활성 물질은 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 제 2 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자를 포함하고, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않고, 또는 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/ 습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 제 2 촉매 물질이 둘 이상의 촉매를 포함하는 실시예에서, 촉매는 전술한 구성들 중 임의의 것 중에서 독립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 유럽 배출 기준 유로 5를 만족한다. 일부 실시예에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 유럽 배출 기준 유로 6를 만족한다. 일부 실시예에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 EPA 기준을 만족한다. 일부 실시예에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 EPA 배기가스 저 배출 차량(Inherently Low Emissions Vehicl; ILEV) 기준을 만족한다. 일부 실시예에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 EPA 배기가스 초 저 배출 차량(Ultra Low Emissions Vehicle; ULEV) 기준을 만족한다.
일부 실시예에서, 코팅된 기판을 형성하는 방법은 뵈마이트 입자, 제 1 촉매 활성 물질 및 제 2 촉매 활성 물질을 포함하는 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계를 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 제 2 촉매 활성 물질은 약 1:2의 백금:팔라듐 내지 약 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않고, 또는 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 제 2 촉매 물질이 둘 이상의 촉매를 포함하는 실시예에서, 촉매는 나노입자와 캐리어 입자의 전술한 구성들 중 임의의 것 중에서 독립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다.
일부 실시예에서, 코팅된 기판을 형성하는 방법은 뵈마이트 입자, 제 1 촉매 활성 물질 및 제 2 촉매 활성 물질을 포함하는 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계를 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 약 1:2의 백금:팔라듐 내지 약 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않고, 또는 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 제 2 촉매 물질이 둘 이상의 촉매를 포함하는 실시예에서, 촉매는 전술한 구성들 중 임의의 것 중에서 독립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어들은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다.
일부 실시예에서, 코팅된 기판을 형성하는 방법은, (a) 뵈마이트 입자와 제 1 촉매 활성 물질을 포함하는 제 1 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 여기서 제 1 촉매 활성 물질은 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는, 단계; 및 (b) 뵈마이트 입자와 제 2 촉매 활성 물질을 포함하는 제 2 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 약 1:2의 백금:팔라듐 내지 약 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질과 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 단계;를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 여기서 제 2 촉매 물질은 둘 이상의 촉매를 포함하고, 촉매는 나노입자와 캐리어 입자의 전술한 구성들 중 임의의 것 중에서 독립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물은, 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%; 및 제 2 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%;인 고체 내용물을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않고, 또는 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 촉매는 나노입자와 캐리어 입자의 전술한 구성들 중 임의의 것 중에서 톡립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물은, 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%;인 고체 내용물을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이고, 또는 제 2 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자는 플라즈마 생성 나노입자나 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 제 2 촉매 물질이 둘 이상의 촉매를 포함하는 실시예에서, 촉매는 전술한 구성들 중 임의의 것 중에서 독립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없고, 제올라이트는 다른 워시코트 레이어에 선택적으로 존재한다.
일부 실시예에서, 워시코트 조성물 중 고체 촉매는 pH 3 내지 5인 수성 매질에서 현탁되어 있다.
본 명세서에 기술된 실시예들 중 어떤 것에서, 기판은 다른 워시코트 레이어로 코팅되기 전에 선택적 코너 필 워시코트 레이어로 코팅될 수 있다.
본 명세서에 개시되어 있는 것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판 또는 본 발명의 방법으로부터 만들어진 코팅된 기판은 제올라이트가 없을 수 있고, 그리고 다음의 것, 즉:
기판; 및
워시코트 레이어로서,
뵈마이트 입자;
10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 질량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않은 제 1 촉매 활성 물질; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 질량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않은 제 2 촉매 활성 물질;
을 포함하는 워시코트 레이어;
를 포함할 수 있다.
A. 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 또는
B. 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해 제조된 촉매 입자이고, 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 또는
C. A나 B가 적용되지 않는다.
본 명세서에 개시되어 있는 것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판 또는 본 발명의 방법으로부터 만들어진 코팅된 기판은 제올라이트가 없을 수 있고, 그리고 다음의 것, 즉:
기판:
제 1 워시코트 레어어로서,
뵈마이트 입자; 및
10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 질량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질;
을 포함하는 제 1 워시코트 레이어; 및
제 2 워시코트 레이어로서,
뵈마이트 입자; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 질량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;
을 포함하는 제 2 워시코트 레이어;
를 포함할 수 있다.
D. 상기 제 1 촉매 활성 물질 및/또는 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 또는
E. D는 적용되지 않는다.
도 1에는 본 발명의 일부 실시예에 따르는 촉매 변환기가 도시되어 있는 한편, 도 1a는 도 1의 도면의 일부의 확대도이다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따르는 코팅된 기판 내의 단일의 직사각 채널이 도시되어 있다.
도 3a에는 본 발명의 일부 실시예에 따르는 코팅된 기판을 형성하는 한 방법이 도시되어 있다.
도 3b에는 본 발명에 따르는 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 4a에는 본 발명의 일부 실시예에 따르는 하나 이상의 촉매 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판을 형성하는 한 방법이 도시되어 있다.
도 4b에는 본 발명에 따르는 하나 이상의 촉매 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 5a에는 본 발명의 일부 실시예에 따르는 촉매 워시코트 레이어와 코너 필 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판을 형성하는 일 방법이 도시되어 있다.
도 5b에는 본 발명에 따르는 촉매 워시코트 레이어와 코너 필 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 6a에는 본 발명의 일부 실시예에 따르는 하나 이상의 촉매 워시코트 레이어와 코너 필 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판을 형성하는 일 방법이 도시되어 있다.
도 6b에는 본 발명에 따르는 하나 이상의 촉매 워시코트 레이어와 코너 필 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 7에는 상용가능한 촉매의 성능에 비해 예시 4에 기술된 바와 같이 준비된 본 발명의 촉매에 관한 성능 데이터가 도시되어 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따르는 코팅된 기판 내의 단일의 직사각 채널이 도시되어 있다.
도 3a에는 본 발명의 일부 실시예에 따르는 코팅된 기판을 형성하는 한 방법이 도시되어 있다.
도 3b에는 본 발명에 따르는 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 4a에는 본 발명의 일부 실시예에 따르는 하나 이상의 촉매 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판을 형성하는 한 방법이 도시되어 있다.
도 4b에는 본 발명에 따르는 하나 이상의 촉매 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 5a에는 본 발명의 일부 실시예에 따르는 촉매 워시코트 레이어와 코너 필 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판을 형성하는 일 방법이 도시되어 있다.
도 5b에는 본 발명에 따르는 촉매 워시코트 레이어와 코너 필 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 6a에는 본 발명의 일부 실시예에 따르는 하나 이상의 촉매 워시코트 레이어와 코너 필 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판을 형성하는 일 방법이 도시되어 있다.
도 6b에는 본 발명에 따르는 하나 이상의 촉매 워시코트 레이어와 코너 필 워시코트 레이어가 있는 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 7에는 상용가능한 촉매의 성능에 비해 예시 4에 기술된 바와 같이 준비된 본 발명의 촉매에 관한 성능 데이터가 도시되어 있다.
촉매 변환기에서 사용하기 위한 본 발명의 촉매 기판 및 그 사용 방법과 생산 방법은 몇가지 이점이 있다. 이러한 한가지 이점은, 본 발명의 촉매 기판과 촉매 변환기가 종래 기술의 촉매 기판과 촉매 변환기 보다 더 적은 백금 족 금속 촉매를 필요로 하면서 종래 기술의 촉매 기판과 촉매 변환기 만큼 동일하거나 유사한 오염 제어 파라미터를 유지할 수 있다는 것이다. 다른 이점은, 본 발명의 촉매 기판과 촉매 변환기가 종래 기술의 촉매 기판과 촉매 변환기의 오염 제어 파라미터 보다 양호한 오염 제어 파라미터를 제공하면서 동일한 양의 백금 족 금속 촉매를 사용할 수 있다는 것이다. 일부 실시예에서, 본 발명의 촉매 기판과 촉매 변환기는 종래 기술의 백금 족 금속 촉매 보다 적은 백금 족 금속 촉매를 필요로 하면서 종래 기술의 촉매 기판과 촉매 변환기의 오염 제어 파라미터 보다 양호한 오염 제어 파라미터를 동시에 제공할 수 있다. 본 발명은, 코팅된 촉매 기판의 단일의 촉매 워시코트 레이어에서 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질을 합치거나 코팅된 기판 상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질을 둘 이상의 상이한 촉매 워시코트 레이어에 제공하여 이러한 이점들을 달성한다. 본 명세서에 기술된 촉매들의 특정 조합은 배출물의 혼합물을 처리하는 전체 촉매 효율을 향상시킨다. 예를 들어, NO 배출을 낮추는 촉매 효율은 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO) 배출을 낮추는 촉매 효율을 크게 손상시키기 않으면서 향상될 수 있다.
복합 나노입자 촉매, 워시코트 배합물(formulation), 코팅된 기판, 및 대형 디젤 적용처를 위한 촉매 변환기가 기술되어 있다. 또한 이들 복합 나노입자 촉매, 워시코트 배합물, 코팅된 기판, 및 대형 디젤 적용처를 위한 촉매 변환기를 만들거나 사용하는 방법이 기술되어 있다. 일부 실시예에서, 대형 디젤 촉매 변환기는 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질의 혼합물과 뵈마이트를 포함하는 워시코트 레이어, 약 10:1 내지 약 100:1(중량/중량)의 백금:팔라듐 비를 가지는 제 1 타입의 촉매 활성 물질, 및 약 1:2 내지 약 8:1의 백금:팔라듐 비를 가지고 있는 또는 팔라듐은 가지되 백금은 가지지 않는 제 2 타입의 촉매 활성 물질을 사용하여 생산될 수 있고, 또는 제 2 타입의 촉매 활성 물질은 약 20:1인 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 일부 실시예에서, 대형 촉매 변환기는 촉매 활성 물질을 포함하는 2개의 상이한 워시코트 레이어를 사용하여 생산될 수 있다. 제 1 레이어는 약 10:1의 백금:팔라듐 내지 약 100:1의 백금:팔라듐 비율로 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 제 2 레이어는 약 1:2의 백금:팔라듐 내지 약 8:1의 백금:팔라듐 비율을 함께 가지는 단일의 촉매나 둘 이상의 촉매와 마찬가지로 약 1:2의 백금:팔라듐 내지 약 8:1의 백금:팔라듐 비율로 촉매 활성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 대형 디젤 적용처를 위한 촉매 함유 워시코트 조성물, 및 상이한 타입의 촉매 활성 물질들을 합쳐서 워시코트를 만드는 방법을 포함한다. 코팅된 기판 상에 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질을 제공하여 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하는 촉매 변환기에 비해 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량에서 사용되는 촉매 변환기의 향상된 성능을 허용할 수 있다는 것은 알려져 있다. 일부 실시예에서, 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 단일의 촉매 워시코트 내부에서 발견될 수 있다. 일부 실시예에서, 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 둘 이상의 상이한 촉매 워시코트 내부에서 발견될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제 1 타입의 촉매 활성 물질은 제 1 촉매 워시코트에서 발견될 수 있고, 제 2 타입의 촉매 활성 물질은 제 2 촉매 워시코트에서 발견될 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 백금과 팔라듐과 같이 상이한 비율의 PGM 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 플라즈마 또는 습식 화학법과 같은 상이한 방법으로 만들어질 수 있고, 그리고/또는 상이한 지지 입자를 포함하는 상이한 구성을 가질 수 있다.
"촉매 활성 물질의 타입" 또는 "촉매 활성 물질의 타입들"이라는 용어는 대체로 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자, "나노-온-나노-온-마이크론(nano-on-nano-on-micron; NNm)" 입자 또는 "나노-온-나노-인-마이크론(nano-on-nano-in-micron; NNiM)" 입자 또는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자와 같은 것이되 이에 제한되지 않는 촉매 활성 물질의 구조를 포함하는 것으로 이해되고, 약 10:1 내지 약 100:1(중량/중량) 또는 약 10:1 내지 약 40:1(중량/중량) 또는 약 10:1 내지 약 30:1(중량/중량) 또는 약 15:1 내지 약 25:1(중량/중량)이나 약 20:1(중량/중량)의 비율 범위를 가지는 백금과 팔라듐으로 된 혼합물로 또는 백금은 있되 팔라듐은 없는 상태로 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자, 및 약 1:2 내지 약 8:1(중량/중량) 또는 약 1:1 내지 약 5:1 또는 약 2:1 내지 약 4:1 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 비율 범위를 가지는 백금과 팔라듐으로 된 혼합물로 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 상태로 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자와 같은 것이되 이에 제한되지 않는 동일하거나 상이한 구조를 가진 상이한 비율의 촉매 금속으로 된 촉매 활성 물질을 포함하는 것으로도 이해된다. 다른 예시에서, 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 약 10:1 내지 약 100:1(중량/중량) 또는 약 10:1 내지 약 40:1(중량/중량) 또는 약 10:1 내지 30:1(중량/중량) 또는 약 15:1 내지 약 25:1(중량/중량)이나 약 20:1(중량/중량)의 비율 범위를 가지는 백금과 팔라듐으로 된 혼합물로 또는 백금은 있되 팔라듐은 없는 상태로 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자, 및 약 1:2 내지 약 8:1(중량/중량) 또는 약 1:1 내지 약 5:1 또는 약 2:1 내지 약 4:1 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 비율 범위를 가지는 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 NNiM 입자를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 코팅된 기판, 본 명세서에 기술된 코팅된 기판을 이용하는 촉매 변환기 및 본 명세서에 기술된 코팅된 기판을 이용하는 배기 처리 시스템이 대형 디젤 엔진과 대형 디젤 차량에 특히 유용하다는 것은 이해가 된다. 본 명세서에 기술된 촉매 변환기를 사용하는 차량은 유로 5, 유로 6, 미국 EPA(2010년 부로 그러함), 미국 EPA 배기가스 저 배출 차량(ILEV) 및/또는 대형 디젤 차량을 위한 미국 EPA 배기가스 초 저 배출 차량(ULEV) 기준을 만족할 것이다.
촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자, "나노-온-나노-온-마이크론" 내지 "NNm" 입자, "나노-온-나노-인-마이크론" 내지 "NNiM" 입자 또는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자를 포함하지만 이에 제한되지는 않을 것이다. NNm 입자는, 다공성 캐리어 입자의 구멍 안과 표면에 접합되되 촉매 성분과 지지 성분이 있는 복합 나노입자를 포함한다. NNiM 입자는, 다공성 캐리어 입자 내부에 매립되되 촉매 성분과 지지 성분이 있는 복합 나노입자를 포함하고, 여기서 다공성 캐리어는 복합 나노입자 둘레에 형성되어 있다. 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는 NNm 입자이고, 여기서 마이크론 크기 다공성 캐리어 입자는 습식 화학법에 의해 백금 족 금속과 함침되어 있다.
워시코트 조성물은 촉매 변환기 기판과 같은 촉매 기판 상에 하나 이상의 레이어를 제공하기 위해서 배합될 수 있다. 일부 실시예에서, 둘 이상의 워시코트 배합물은 둘 이상의 레이어를 제공할 수 있는데, 이 레이어에서 제 1 촉매 레이어는 제 1 타입의 촉매 활성 물질을 포함하고 제 2 촉매 레이어는 제 2 타입의 촉매 활성 물질을 포함하고, 여기에서 제 1 타입의 촉매 활성 물질은 제 2 타입의 촉매 활성 물질과 상이한다. 일부 실시예에서, 단일의 촉매 워시코트 배합물은 제 1 타입의 촉매 활성 물질과 제 2 타입의 촉매 활성 물질 모두를 포함할 수 있고, 여기에서 제 1 타입의 촉매 활성 물질은 제 2 타입의 촉매 활성 물질과 상이하다.
본 발명의 다양한 양태는 흐름도를 이용하여 기술될 수 있다. 종종, 본 발명의 양태에 관한 단일의 예가 나타나 있다. 그러나, 당해 기술분야에서의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 본 명세서에 기술된 프로토콜, 공정 및 절차는 지속적으로 또는 본 명세서에 기술된 요구를 만족시키는데 필요한 만큼 자주 반복될 수 있다. 추가적으로, 특정 방법 단계가 흐름도에 개시된 것을 대신하는 순서로 실행될 수 있다는 것이 고려되어 있다.
수치가 "약"이라는 용어 또는 "대략"이라는 용어를 사용하여 표현된 경우, 특정된 수치 뿐만 아니라 특정된 수치에 합리적으로 근사한 수치 모두 포함된다는 것은 이해가 된다. 예를 들어, "약 50℃" 또는 "대략 50℃"라는 기술은 50℃ 그 자체 뿐만 아니라 50℃에 근사한 수치의 개시 모두를 포함한다. 따라서, "약 X" 또는 "대략 X"라는 표현은 수치 X 그 자체의 기술을 포함한다. 범위가 "대략 50℃ 내지 60℃"와 같은 것으로 지시되면, 엔드포인트에 의해 특정된 모든 값들이 포함되어 있다는 점 및 각각의 엔드포인트나 모든 엔드포인트에 근사한 값들이 각각의 엔드포인트나 모든 엔드포인트 마다 포함되어 있다는 점은 이해가 되고, 즉 "대략 50℃ 내지 60℃"는 "50℃ 내지 60℃" 및 "대략 50℃ 내지 대략 60℃" 모두를 말하는 것과 동등하다.
"실질적으로(substantially)"라는 단어는 "완전히(completely)"라는 의미를 배제하는 것이 아니어서, 예컨대 Y가 "실질적으로 없는" 조성물은 Y가 완전히 없는 것일 수 있다. "실질적으로 없는(substantially free)"이라는 용어는 흔적이나 자연스럽게 생긴 오점을 허용한다. 제작 중 또는 작동 중(특히 장기간에 걸친 것) 하나의 워시코트 레이어에 존재하는 소량의 물질이 확산하거나 이동하거나 이와 달리 다른 워시코트 레이어속으로 움직일 수 있다는 것을 주목해야 한다. 따라서, "~의 실질적인 부존재" 및 "~이 실질적으로 없는"이라는 용어의 사용은 언급된 작은 양의 물질을 완전히 배제하는 것으로 해석되어서는 안된다. 필요한 경우에는, "실질적으로"라는 단어가 발명의 정의에서 생략될 수 있다.
제작 중 또는 작동 중(특히 장기간에 걸친 것) 하나의 워시코트 레이어에 존재하는 소량의 물질이 확산하거나 이동하거나 이와 달리 다른 워시코트 레이어 속으로 움직일 수 있다는 것을 주목해야 한다. 따라서, "~의 실질적인 부존재" 및 "~이 실질적으로 없는"이라는 용어의 사용은 언급된 소량의 물질을 완전히 배제하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 명세서는 몇몇 실시예를 제공한다. 임의의 실시예로부터의 임의의 특징은 다른 실시예로부터의 임의의 특징과 합쳐질 수 있다는 것이 고려되어 있다. 이러한 방식으로, 개시된 특징의 하이브리드 구성은 본 발명의 범위 내에 있다. 의심이 없게 하기 위하여, 본 명세서의 전체적인 설명에서 보통의 방식으로 "하나의" 실시예 또는 "몇몇" 실시예들의 일부로 기술된 특징들은 양립가능한 한 다른 실시예의 특징들과 대체로 합쳐질 수 있다는 것이 확인된다.
조성물 중 상대적인 중량 백분율에 대한 기준이 조성물 중 모든 성분들의 합친 총 중량 백분율이 100이 된다는 것을 가정하고 있다는 것은 이해된다. 임의의 특정 성분의 중량 퍼센트가 그 성분을 위하여 특정된 범위의 한계를 벗어나지 않는 것을 조건으로 조성물 중 성분들의 중량 퍼센트가 총 100으로 합쳐지도록 하나 이상의 성분들의 상대적인 중량 백분율이 위 아래로 조정될 수 있다는 것도 이해된다.
"촉매 활성 물질(catalytically active material)"은 화학 반응을 촉매작용하는 물질을 의미한다. 백금, 팔라듐, 백금과 팔라듐의 조합 및/또는 백금:팔라듐 합금은 CO2와 H2O로의 탄화수소(연소 엔진의 배기 흐름 내의 미연소 탄화수소와 같은 것)의 산화 및/또는 CO2로의 CO(연소 엔진의 배기 흐름 내에서 생기는 것과 같은 것)의 산화를 촉매작용한다. 디젤 엔진의 통상적인 연료 희박 상태(산소가 연료에 비해 화학량적인 초과상태에 있는 경우)와 같은 적합한 작동 상태 하에서, 백금, 팔라듐, 백금과 팔라듐의 조합 또는 백금/팔라듐 합금은 CO2와 H2O로의 탄화수소의 산화 및/또는 CO2로의 CO의 산화를 촉매작용한다. 촉매 물질은 또한 NO를 NO2로 산화시킨다. 다수의 대형 디젤 촉매는 오염물질 NOx를 N2와 H2O로 변환시키는 하류의 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction; SCR) 유닛과 결합되어 사용된다. 상용가능한 SCR 유닛은 NO2 대 NOx의 비가 약 50%인 경우에 선택적으로 기능하는 것이 통상적이다. 그러나, 디젤 엔진으로부터의 NOx는 주로 NO인 것이 통상적이다. 따라서, 대형 디젤 촉매에 의한 NO2로의 NO의 일부의 산화는 하류의 SCR 유닛에 의해 NO와 NO2의 순차적인 환원 성능을 실제로 강화할 수 있다. (예컨대 디젤 배기가스의 deNOx 후처리를 위한 요소-SCR 기술(2014년 뉴욕, Springer Science+Business Media, 노바, 이자벨라 및 엔리코 트론코니 공저) 섹션 3.9의 81페이지 참조)
본 명세서는 입자와 파우더 모두에 관한 것이다. 이들 2개의 용어는 단수의 "파우더"가 입자들의 집합을 지칭한다는 주의사항을 제외하고는 같은 것이다. 본 발명은 광범위한 파우더와 입자에 적용할 수 있다. "나노＼입자"와 "나노 크기 입자"라는 용어는 통상적으로는 약 0.3nm 내지 500nm, 약 1nm 내지 500nm, 약 1nm 내지 100nm 또는 약 1nm 내지 50nm인 직경이 나노미터에 속하는 입자를 포함하고 있는 것으로 대체로 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면 이해한다. 바람직하게는, 나노입자는 250 나노미터 미만의 평균 입자 크기를 가진다. 일부 실시예에서, 나노입자는 약 50nm 이하, 약 30nm 이하, 또는 약 20nm 이하의 평균 입자 크기를 가진다. 추가 실시예에서, 나노입자는 약 50nm 이하, 약 30nm 이하, 또는 약 20nm 이하, 또는 약 10nm 이하 또는 약 5nm 이하의 평균 직경을 가진다. 입자의 최단 치수로 나눈 입자의 최장 치수로 정의되는 입자의 종횡비는 바람직하게는 1 내지 10, 보다 바람직하게는 1 내지 2, 더욱 바람직하게는 1 내지 1.2이다. "입자 크기(grain zise)"는 ASTM(American Society for Testing and Maerials; 미국 재료 시험 협회) 표준을 이용하여 측정된다(ASTM E112-10 참조). 입자의 직경을 계산하는 경우, 최장 치수 및 최단 치수의 평균이 구해지므로, 장축이 20nm이고 단축이 10nm인 난형 입자의 치수는 15nm가 될 것이다. 입자들의 집단의 평균 치수는 개별적인 입자들의 직경의 평균이고, 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 알려진 다양한 기술로 측정될 수 있다.
추가 실시예에서, 나노입자는 약 50nm 이하, 약 30nm 이하, 또는 약 20nm 이하, 또는 약 10nm이하, 또는 약 5nm 이하의 입자 크기를 가진다. 추가 실시예에서, 나노 입자는 약 50nm 이하, 약 30nm 이하, 또는 약 20nm 이하, 또는 약 10nm 이하, 또는 약 5nm 이하의 직경을 가진다.
"마이크로 입자", "마이크로 크기 입자", "마이크론 입자" 및 "마이크론 크기 입자"는 통상적으로는 약 0.5㎛ 내지 1000㎛, 약 1㎛ 내지 1000㎛, 약 1㎛ 내지 100㎛, 또는 약 1㎛ 내지 50㎛인 직경이 마이크로미터에 속하는 입자를 포함하고 있는 것으로 이해되는 것이 일반적이다. 추가로, 본 명세서에서 사용되는 "백금 족 금속(platinum group metal)"(약칭 "PGM")이라는 용어는 주기율표에 함께 모여있는 6개의 금속 원소들을 위하여 사용되는 집합명을 지칭한다. 6개의 백금 족 금속은 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금이다.
"코팅된 기판의 촉매 워시코트 레이어"라는 용어는 촉매 물질을 함유하는 코팅된 기판의 워시코트 레이어, 즉 백금이나 팔라듐과 같은 백금 족 금속을 함유하는 레이어를 지칭한다.
촉매 활성 물질
촉매 활성 물질은 지지체 상에 함침되거나 지지체 내부에 매립된 임의의 촉매일 수 있다. 바람직한 촉매는 백금 족 금속들(PGMs)을 포함한다. 백금 족 금속은 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 오스뮴 및 이리듐과 같은 금속들이다. 다른 촉매는 스칸듐, 티타늄, 크롬, 바나듐, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 이트륨, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 카드뮴, 탄탈륨, 텅스텐 및 수은과 같은 전이 금속을 포함할 수 있다. 비금속은 알루미늄, 게르마늄, 갈륨, 주석, 안티몬, 납, 인듐, 텔루르, 비스무스 및 폴로늄을 포함한다. 일부 실시예에서, 단일의 금속 타입은 촉매(팔라듐만 있거나 백금만 있는 것과 같은 것)로 사용될 수 있고, 다른 실시예에서는 촉매 금속의 다양한 조합이 사용된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 촉매는 백금과 팔라듐으로 된 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매는 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 20:1의 Pt:Pd(중량/중량)과 같은 임의의 비율이나 임의의 범위의 비율로 백금과 팔라듐으로 된 혼합물을 포함할 수 있다.
일부 실시얘에서, 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 파우더이다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자일 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 나노-온-나노-온-마이크론(NNm) 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 나노-온-나노-인 마이크로(NNiM) 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 하이브리드 NNm/습식 화학 입자를 포함할 수 있다.
습식
화학법에
의해서만 제조된 촉매 입자
습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자는 대체로 다공성 지지체 속에 함침되는 침전된 원소형 촉매 금속을 포함한다. 일부 실시예에서, 다공성 지지체는 산화알루미늄(Al2O3), 또는 이산화규소(SiO2), 또는 산화지르코늄(ZrO2), 또는 산화티타늄(TiO2), 또는 산화세륨(CeO2), 또는 산화바륨(BaO), 또는 산화이트륨(Y2O3)과 같은 금속 산화물을 포함한다. 일부 실시예에서, 단일의 금속 타입은 지지체 속에 함침될 수 있고, 다른 실시예에서는 촉매 금속들의 다양한 조합이 지지체 속에 함침될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 촉매는 백금과 팔라듐으로 된 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매는 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 20:1의 Pt:Pd(중량/중량)과 같은 임의의 비율이나 임의의 범위의 비율로 백금과 팔라듐으로 된 혼합물을 포함할 수 있다.
습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자의 생산은 대체로 하나 이상의 촉매 금속 이온이나 금속염이 있는 용액의 사용을 수반하는데, 이러한 금속 이온이나 금속염은 지지체(통상적으로 마이크론 크기 입자) 속에 함침되고 원소 형태로 백금 족 금속으로 환원된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 염화백금산(H2PtCl6)의 용액은 산화알루미늄 마이크로 입자(그레이스 데이비슨(Grace Davison), 로디아(Rhodia) 등과 같은 제조사의 MI-386 소재와 같은 것)에 적용될 수 있고, 건조와 배소가 이어지며, 그 결과 산화알루미늄 위쪽에서의 백금의 침전을 초래한다. 일부 실시예에서, 염화백금산(H2PtCl6) 및 염화팔라듐산(H2PdCl6)과 같은 촉매 금속 이온이나 금속염이 있는 둘 이상의 상이한 용액의 혼합물은 산화알루미늄 마이크로 입자에 적용될 수 있고, 건조와 배소가 이어지며, 그 결과 산화알루미늄 위쪽에서의 백금과 팔라듐 모두의 침전을 초래한다. 촉매 금속 이온이나 금속염이 있는 둘 이상의 상이한 용액을 사용하는 경우, 이 용액은 원하는 비율의 촉매 금속을 획득는데 필요한 양이나 농도로 되어 있을 수 있다.
복합 촉매가 있는 촉매 활성 물질
일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 촉매 입자와 지지 입자를 포함하는 복합 나노입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 미국 출원 제13/589,024호에 기술되어 있는 것과 같은 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자일 수 있는데, 이 출원의 명세서는 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다. NNm 입자는 다공성 마이크론 크기 지지 입자의 큰 구멍 내부나 그 표면 상에 함침되어 있는 복합 나노입자를 포함한다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 2013년 9월 23일자로 출원된 미국 가출원 제61/881,337호, 2014년 9월 23일자로 출원된 미국 특허출원 제14/494,156호, 및 2014년 9월 23일자로 출원된 국제특허출원 PCT/US2014/057036에 개시되어 있는 것과 같은 나노-온-나노-인-마이크론(NNiM) 입자일 수 있고, 이 출원들의 명세서는 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다. NNiM 입자는 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자 내부에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 여기서 마이크론 크기 캐리어 입자는 복합 나노입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 NNm 입자인 하이브리드 NNm/습식 화학 입자를 포함할 수 있고, 여기서 마이크론 크기 지지체는 습식 화학 기법에 의해 하나 이상의 백금 족 금속과도 함침된다.
복합 나노입자
일부 실시예에서, 촉매는 나노입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, NNm 입자나 NNiM 입자를 사용하는 것과 마찬가지로, 촉매는 복합 나노입자를 포함할 수 있다. 복합 나노입자의 일부 실시예에서, 하나 이상의 나노 크기 촉매 입자는 나노 크기 지지 입자 상에 배치되어 있다. 나노 크기 지지 입자 상에 배치된 단일의 나노 크기 촉매 입자를 포함하는 일부 실시예에서, 나노 크기 촉매 입자는 균질 금속일 수 있고 또는 금속 합금일 수 있다. 둘 이상의 나노 크기 촉매 입자를 포함하는 실시예에서, 각각의 나노 크기 촉매 입자는 균질 금속이나 합금일 수 있고, 나노 크기 촉매 입자는 동일한 균질 금속이나 합금으로 이루어질 수 있고, 또는 상이한 균질 금속이나 합금으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 나노 크기 촉매 입자는 백금이나 팔라듐과 같은 백금 족 금속이다. 백금 족 금속이 전체적으로 기술되어 있지만, 모든 촉매 금속들이 고려되어 있다. 일부 실시예에서, 나노 크기 촉매 입자는 백금과 팔라듐과 같은 둘 이상의 백금 족 금속이나 합금을 포함한다. 일부 실시예에서, 나노 크기 촉매 입자가 백금과 팔라듐 모두를 포함하는 경우와 마찬가지로, 금속은 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 20:1의 Pt:Pd(중량/중량)과 같은 임의의 비율이나 임의의 범위의 비율로 발견될 수 있다.
복합 나노입자의 일부 실시예에서, 나노 크기 지지 입자는 산화물일 수 있다. 예를 들자면, 산화알루미늄(Al2O3), 이산화규소(SiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화티타늄(TiO2), 산화세륨(CeO2), 산화바륨(BaO) 그리고 산화이트륨(Y2O3)과 같은 산화물이 사용될 수 있다. 다른 유용한 산화물도 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
일부 실시예에서, 산화알루미늄과 같은 지지 금속에 대한 백금 족 금속의 상대적인 비율은 약 0.001 wt% 내지 약 65 wt%의 백금 족 금속(들)과 약 99.999 wt% 내지 약 35 wt% 금속 산화물의 범위일 수 있다. 일부 실시예에서 NNm 입자를 사용하는 일부 실시예와 마찬가지로, 복합 나노입자는 바람직하게는 약 10 wt% 내지 약 65 wt%의 백금 족 금속(들)과 약 35 wt% 내지 약 90 wt%의 금속 산화물의 범위를 포함하고, 보다 더 바람직하게는 약 35 wt% 내지 약 45 wt% 백금 족 금속(들)과 약 55 wt% 내지 약 65 wt% 금속 산화물의 조성물을 포함한다. 일부 실시예에서, NNm 입자에서 사용되는 복합 나노입자는 약 0 wt% 내지 약 65 wt%의 백금, 약 0 wt% 내지 약 65 wt%의 팔라듐, 그리고 약 35 wt% 내지 약 99.999 wt%의 산화알루미늄으로 이루어질 수 있고, 일부 실시예에서는 약 30 wt% 내지 약 40 wt%의 백금, 약 2 wt% 내지 약 10 wt%의 팔라듐, 그리고 약 50 wt% 내지 약 68 wt%의 산화알루미늄으로 이루어질 수 있고, 추가 실시예에서는 약 35 wt% 내지 약 40 wt%의 백금, 약 2 wt% 내지 약 5 wt%의 팔라듐, 그리고 약 55 wt% 내지 약 63 wt%의 산화알루미늄으로 이루어질 수 있고, 다른 추가 실시예에서는 약 0 wt% 내지 약 5 wt%의 백금, 약 35 wt% 내지 약 55 wt%의 팔라듐, 그리고 약 40 wt% 내지 약 65 wt%의 산화알루미늄으로 이루어질 수 있다. NNm 입자에서 사용되는 예시적인 복합 나노-온-나노 입자는 약 38.1 wt%의 백금, 약 1.9 wt%의 팔라듐 그리고 약 60 wt%의 산화알루미늄을 포함하고, 또는 약 33.3 wt%의 백금, 약 6.7 wt%의 팔라듐 그리고 약 60 wt%의 산화알루미늄을 포함하고, 또는 약 40 wt%의 팔라듐과 60 wt%의 산화알루미늄을 포함한다. 일부 실시예에서, NNiM 입자를 사용하는 것과 마찬가지로, 복합 나노입자는 바람직하게는 약 0.001 wt% 내지 약 20 wt%의 백금 족 금속과 약 80 wt% 내지 약 99.999 wt%의 산화알루미늄의 범위를 포함하고, 보다 더 바람직하게는 약 0.04 wt% 내지 약 5 wt%의 백금 족 금속과 약 95 wt% 내지 약 99.9 wt%의 산화알루미늄의 범위를 포함한다. NNiM 입자에서 사용되는 복합 나노입자의 일부 실시예에서, 물질은 약 0 wt% 내지 약 20 wt%의 백금, 약 0 wt% 내지 약 20 wt%의 팔라듐 그리고 약 80 wt% 내지 약 99.999 wt%의 산화알루미늄의 범위를 가지고, 추가 실시예에서는 약 0.5 wt% 내지 약 1.5 wt%의 백금, 약 0.01 wt% 내지 약 0.1 wt%의 팔라듐 그리고 약 97.9 wt% 내지 약 99.1 wt%의 산화알루미늄의 범위를 가지고, 다른 추가 실시예에서는 약 0.5 wt% 내지 약 1.5 wt%의 백금, 약 0.1 wt% 내지 약 0.3 wt%의 팔라듐 그리고 약 98.2 wt% 내지 약 99.4 wt%의 산화알루미늄의 범위를 가진다. NNiM 입자에서 사용되는 예시적인 복합 나노-온-나노 입자는 약 0.952 wt%의 백금, 약 0.048 wt%의 팔라듐 그리고 약 99 wt%의 산화알루미늄을 포함하고, 또는 약 0.83 wt%의 백금, 약 0.17 wt%의 팔라듐 그리고 약 99 wt%의 산화알루미늄을 포함하고, 또는 약 1 wt%의 팔라듐과 약 99 wt%의 산화알루미늄을 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 나노입자는 약 1 nm 내지 약 5 nm, 즉 약 3 nm ＋／－2 nm와 같은 약 0.3 nm 내지 약 10 nm의 평균 직경 또는 평균 입자 크기를 가진다. 일부 실시예에서, 촉매 나노입자는 대략 0.3 nm 내지 대략 1 nm의 평균 직경 또는 평균 입자 크기를 가지는 한편, 다른 실시예에서 촉매 나노 입자는 대략 1nm 내지 대략 5 nm의 평균 직경 또는 평균 입자 크기를 가지는 한편, 다른 실시예에서 촉매 나노입자는 대략 5 nm 내지 대략 10 nm의 평균 직경 또는 평균 입자 크기를 가진다. 일부 실시예에서, 지지 나노입자는 산화알루미늄과 같은 금속 산화물을 포함하는 것과 마찬가지로, 약 20 nm 이하, 또는 약 15 nm 이하, 또는 약 10 nm 이하, 또는 약 5 nm 이하, 또는 약 2 nm 이하, 또는 약 2 nm 내지 약 5 nm, 즉 3.5 nm ＋／－1.58 nm, 또는 2 nm 내지 약 10 nm, 즉 6 nm ＋／－4 nm, 또는 약 10 nm 내지 약 20 nm, 즉 약 15 nm ＋／－5 nm, 또는 약 10 nm 내지 약 15 nm, 즉 약 12.5 nm＋／－2.5 nm의 평균 직경을 가진다. 일부 실시예에서, 복합 나노입자는 약 2 nm 내지 약 20 nm, 즉 11 nm ＋／－9 nm, 또는 약 4 nm 내지 약 18 nm, 즉 11＋／－7 nm, 또는 약 6 nm 내지 약 16 nm, 즉 11＋／－5 nm, 또는 약 8 nm 내지 약 14 nm, 즉 약 11 nm＋／－3 nm, 또는 약 10 nm 내지 약 12 nm, 즉 약 11＋／－ nm, 또는 약 10 nm, 또는 약 11 nm, 또는 약 12 nm의 평균 직경 또는 평균 입자 크기를 가진다. 바람직한 일 조합에서, 촉매 나노입자는 대략 1 nm 내지 대략 5 nm의 평균 직경을 가지고, 지지 나노입자는 대략 10 nm 내지 대략 20 nm의 평균 직경을 가진다. 다른 조합에서, 촉매 나노입자는 대략 0.3 nm 내지 대략 10 nm의 평균 직경을 가지고, 지지 나노입자는 대략 10 nm 내지 대략 20 nm의 평균 직경을 가진다.
복합 나노입자의 제조
복합 나노 입자는 하나 이상의 백금 족 금속(들)과 같은 하나 이상의 촉매 물질과 금속 산화물과 같은 하나 이상의 지지 물질을 플라즈마 건(plasma gun) 속으로 공급함으로써 플라즈마 반응기 방법에 의해 형성될 수 있고, 여기서 이 물질들은 증발된다. 그 명세서가 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있는 미국 2011/0143041에 개시되어 있는 것과 같은 플라즈마 건이 사용될 수 있고, 그 전체 명세서가 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있는 미국 5,989,648, 미국 6,689,192, 미국 6,755,886 그리고 미국 2005/0233380에 개시된 것과 같은 기법이 플라즈마를 발생시키는데 이용될 수 있다. 그 전체 명세서가 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있는 미국 특허출원 공보 2014/0263190 및 국제특허출원 PCT/US2014/024933(WO 2014/159736으로 공표됨)에 개시되어 있는 고효율 시스템은 복합 나노입자를 발생시키는데 이용될 수 있다. 아르곤과 같은 작업 가스는 플라즈마의 발생을 위하여 플라즈마 건에 공급되고, 일 실시예에서, 아르곤/수소 혼합물(예컨대 10:1의 Ar/H2 또는 10:2의 Ar/H2의 비율인 것)이 작업 가스로 사용된다. 일 실시예에서, 대체로 직경이 약 0.5 내지 6 마이크론인 금속 입자의 형태로 있는 백금 및 팔라듐과 같은 하나 이상의 백금 족 금속은 아르곤과 같은 캐리어 가스 흐름 속의 유동 파우더 처럼 플라즈마 반응기 속으로 도입될 수 있다. 일부 실시예에서, 둘 이상의 백금 족 금속은 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 20:1의 Pt:Pd(중량/중량)과 같은 임의의 비율이나 임의의 범위의 비율로 백금과 팔라듐으로 된 혼합물과 같이 추가될 수 있다. 직경이 약 15 내지 25 마이크론인 입자 크기이되 통상적으로 산화알루미늄인 금속 산화물과 같은 지지 물질은 캐리어 가스 속의 유동 파우더 처럼 도입된다. 일부 실시예에서, NNm 입자를 사용하는 일부 실시예와 마찬가지로, 약 10 wt% 내지 약 65 wt%의 백금 족 금속(들)과 약 90 wt% 내지 약 35 wt%의 금속 산화물로 된 조성물이 사용될 수 있고, 보다 바람직하게는 약 35 wt% 내지 약 45 wt%의 백금 족 금속(들)과 약 65 wt% 내지 약 55 wt%의 금속 산화물로 된 조성물이 사용될 수 있다. NNm 입자에서 사용되는 복합 나노입자를 형성하는데 사용될 수 있는 조성물의 범위의 예시에는 약 0 wt% 내지 약 65 wt%의 백금, 약 0 wt% 내지 약 65 wt%의 팔라듐 그리고 약 35 wt% 내지 약 99.999 wt%의 산화알루미늄이 있고, 일부 실시예에서는 약 30 wt% 내지 약 40 wt%의 백금, 약 2 wt% 내지 약 10 wt%의 팔라듐 그리고 약 50 wt% 내지 약 68 wt%의 산화알루미늄이 사용되고, 추가 실시예에서는 약 35 wt% 내지 약 40 wt%의 백금, 약 2 wt% 내지 약 5 wt%의 팔라듐 그리고 약 55 wt% 내지 약 63 wt%의 산화알루미늄이 사용되고, 또는 또 다른 실시예에서는 약 0 wt% 내지 약 5 wt%의 백금, 약 35 wt% 내지 약 55 wt%의 팔라듐 그리고 약 40 wt% 내지 약 65 wt%의 산화알루미늄이 사용된다. NNm 입자에서 사용되는 복합 나노-온-나노 입자를 형성하는데 유용한 예시적인 조성물은 약 38.1 wt%의 백금, 약 1.9 wt%의 팔라듐 그리고 약 60 wt%의 산화알루미늄을 포함하고, 또는 약 33.3 wt%의 백금, 약 6.7 wt%의 팔라듐 그리고 약 60 wt%의 산화알루미늄을 포함하고, 또는 약 40 wt%의 팔라듐과 60 wt%의 산화알루미늄을 포함한다. 일부 실시예에서는 NNiM 입자를 사용하는 일부 실시예와 마찬가지로, 조성물은 바람직하게는 약 0.001 wt% 내지 약 20 wt%의 백금 족 금속과 약 80 wt% 내지 약 99.999 wt%의 산화알루미늄의 범위를 가지고, 보다 바람직하게는 약 0.04 wt% 내지 약 5 wt%의 백금 족 금속과 약 95 wt% 내지 약 99.9 wt%의 산화알루미늄의 범위를 가진다. NNiM 입자에서 사용되는 복합 나노입자를 형성하는데 사용될 수 있는 물질의 예시적인 범위는 약 0 wt% 내지 약 20 wt%의 백금, 약 0 wt% 내지 약 20 wt%의 팔라듐 그리고 약 80 wt% 내지 약 99.999 wt%의 산화알루미늄이고, 일부 실시예에서는 약 0.5 wt% 내지 약 1.5 wt%의 백금, 약 0.01 wt% 내지 약 0.1 wt%의 팔라듐 그리고 약 97.9 wt% 내지 약 99.1의 산화알루미늄이고, 추가 실시예에서는 약 0.5 wt% 내지 약 1.5 wt%의 백금, 약 0.1 wt% 내지 약 0.3 wt%의 팔라듐 그리고 약 98.2 wt% 내지 약 99.4 wt%의 산화알루미늄이다. NNiM 입자에서 사용되는 복합 나노-온-나노 입자를 형성하는데 유용한 예시적인 조성물은 약 0.952 wt%의 백금, 약 0.048 wt%의 팔라듐 그리고 99 wt%의 산화알루미늄을 구하고, 또는 약 0.83 wt% 백금, 약 0.17 wt%의 팔라듐 그리고 약 99 wt%의 산화알루미늄을 포함하고, 또는 약 1 wt%의 팔라듐과 약 99의 산화알루미늄을 포함한다.
액체 슬러리에서와 마찬가지로 반응기 속으로 물질을 도입하는 다른 방법이 이용될 수 있다. 고체나 액체 물질은 빨리 증발되거나 플라즈마로 변한다. 20,000 내지 30,000 켈빈의 온도에 도달할 수 있는 과열된 물질의 운동 에너지는 모든 성분들의 매우 완전한 혼합을 보장한다.
플라즈마 흐름의 과열된 물질은 미국 2008/0277267에 개시되어 있는 와류 급랭 챔버와 같이 이러한 방법을 이용하여 신속하게 급랭된다. 분당 2400 리터 내지 2600 리터와 같이 큰 유량의 아르곤 급랭 가스는 과열된 물질로 주입된다. 이 물질은 냉각 튜브 내에서 더욱 냉각되고, 수집되고, 적합한 크기 범위의 물질을 보장하도록 분석된다. 플라즈마 합성에 적합한 장비는 미국특허출원공보 2008/0277267, 미국 특허 제8,663,571호, 미국 특허출원 제14/207,087호 및 국제특허출원 PCT/US2014/024933에 개시되어 있다.
상술된 플라즈마 제조 방법은 균일한 복합 나노 입자를 제조하고, 여기서 복합 나노 입자는 지지 나노 입자 상에 배치되어 있는 촉매 나노 입자를 포함한다. 촉매 나노 입자는 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 20:1의 Pt:Pd(중량/중량)로 백금 족 금속이나 금속들을 포함한다.
"나노-온-나노-온-마이크로" 또는 "
NNm
" 입자 촉매 활성 물질
일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 "나노-온-나노-온 마이크론" 또는 "NNm" 입자이다. 복합 나노입자(나노-온-나노 입자)는 또한 "나노-온-나노-온-마이크론" 입자 또는 "NNm" 입자를 제조하기 위해서 마이크론 크기 캐리어 입자의 구멍과 그 표면에 접합될 수 있다. 캐리어 입자는 통상적으로 산화알루미늄(Al2O3)과 같은 금속 산화물 입자이다. 마이크론 크기 입자는 약 1 마이크론 내지 약 20 마이크론이나 약 1 마이크론 내지 약 10 마이크론과 같은 약 1 마이크론 내지 약 100 마이크론, 약 3 마이크론 내지 약 7 마이크론, 또는 약 4 마이크론 내지 약 6 마이크론의 평균 크기를 가질 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, 촉매 나노입자는 대략 1 nm 내지 대략 5 nm의 평균 직경을 가지고, 지지 입자는 대략 10 nm 내지 대략 20 nm의 평균 직경을 가지고, 마이크론 크기 입자는 대략 1 마이크론 내지 10 마이크론의 평균 직경을 가진다. 다른 실시예에서, 촉매 나노입자는 대략 0.3 nm 내지 대략 10 nm의 평균 직경을 가지고, 지지 나노입자는 대략 10 nm 내지 대략 20 nm의 평균 직경을 가지고, 마이크론 크기 입자는 대략 1 마이크론 내지 10 마이크론의 평균 직경을 가진다.
일반적으로, NNm 입자는, 물 속에 복합 나노입자(나노-온-나노 입자)의 콜로이드를 형성하는 단계, 현탁액의 pH를 약 2 내지 약 7, 약 3 내지 약 5 또는 약 4로 조절하는 단계, 현탁액에 계면활성제를 추가하는 단계(또는 이를 대신하여 물 속에 복합 나노 입자를 현탁하기 전에 물에 계면활성제를 추가하는 단계), 복합 나노 입자 현탁액을 초음파처리하는 단계, 처음으로 축축해지는 시점까지 마이크론 크기 금속 산화물 입자에 현탁액을 적용하는 단계, 이로써 복합 나노 입자와 마이크론 크기 입자를 함침하는 단계, 복합 나노 입자와 함침되어 있는 마이크론 크기 금속 산화물 입자를 건조하는 단계, 그리고 복합 나노입자와 함침되어 있는 마이크론 크기 금속 산화물 입자를 배소하는 단계로 된 공정에 의해 제조된다.
통상적으로, 복합 나노입자는 물 속에서 분산되고, 콜로이드는 약 2 내지 약 7의 pH, 바람직하게는 약 3 내지 약 5의 pH, 보다 바람직하게는 약 4의 pH를 가지도록 조정된다(pH는 아세트산이나 다른 유기산으로 조정되어 있음). 분산제 및/또는 계면활성제는 복합 나노 입자에 추가된다. 사용하기에 적합한 계면활성제는 비이온성 중합체 분산제들인 Huntsman의 Jeffsperse® X3202 계면활성제(화학 물질 고유 번호 68123-18-2이고, 2-(클로로메틸)옥시란, 2-메틸옥시란 및 옥시란이 있는 4,4'-(1-메틸에틸리덴)비스-페놀 폴리머로 기술됨), Jeffsperse® X3204 계면활성제 및 Jeffsperse® X3503 계면활성제를 포함한다(JEFFSPERSE는, 미국 텍사스주 우드랜드에 있는 분산제와 안정제로서 사용하기 위한 화학물질에 관한 Huntsman 社의 등록 상표임). 다른 적합한 계면활성제는 Lubrizol의 Solsperse® 24000 및 Solsperse® 46000을 포함한다(SOLSPERSE는, 영국 더비셔에 있는 화학적 분산 제재에 관한 Lubrizol 社의 등록 상표임). Jeffsperse® X3202 계면활성제, 즉 화학 물질 고유 번호 68123-18-2(2-(클로로메틸)옥시란, 2-메틸옥시란 및 옥시란이 있는 4,4'-(1-메틸에틸리덴)비스-페놀 폴리머로 기술됨)이 바람직하다. 계면활성제는 약 2 %가 통상적인 값인 약 0.5% 내지 약 5%의 범위 내로 추가된다.
수성 계면활성제와 복합 나노 입자의 혼합물은 복합 나노 입자를 분산하도록 초음파처리된다. 분산물 내의 복합 나노 입자의 양은 보통 (질량 단위로)약 2% 내지 약 15%의 범위 내에 있다. 분산물은 Rhodia나 Sasol과 같은 회사로부터 구매될 수 있는 다공성 마이크론 크기 Al2O3에 적용된다. 일부 실시예에서, 다공성 마이크론 크기 Al2O3 파우더는 작은 백분율의 란탄(약 2% 내지 약 4 %의 La)으로 안정될 수 있다. 사용하기에 적합한 한가지 상용 산화알루미늄 파우더는 그레이스 데이비슨이나 로디아와 같은 제조사로부터 구매되는 MI-386이다. 0.28㎛를 초과하는 구멍 크기로 정의되는 이 파우더를 위한 적합한 표면은 대략 2.8 m2/g이다. 추가로, 다공성 마이크론 크기 Al2O3 파우더는 하이브리드 입자를 준비하도록 습식 화학법에 의하여 산화적 PGM과 함침될 수 있다. 사용된 복합 나노 입자 대 사용된 마이크론 크기 캐리어 입자의 비율은 (복합 나노입자의 중량):(마이크론 캐리어 입자의 중량)의 관점에서 약 3:100 내지 약 10:100, 약 5:100 내지 약 8:100, 또는 약 6.5:100일 수 있다. 일부 실시예에서, 약 8 그램의 복합 나노 입자는 약 122 그램의 캐리어 마이크로 입자와 함께 사용될 수 있다. 복합 나노 입자의 수성 분산물은 처음으로 축축해지는 시점까지 마이크론 크기 파우더에 비해 작은 부분(적하법(dripping)이나 다른 방법에 의한 것과 같음)에 적용되고, 축축한 모래와 유사한 물질을 제조한다.
복합 나노 입자와 함침된 마이크론 크기 캐리어 입자는 건조될 것이다(예컨대 약 30℃ 내지 약 95℃, 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 70℃에서, 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼과 같은 대기압이나 감소된 압력에서 건조됨). 건조 후, 입자는 나노-온-나노-온-마이크론 입자 또는 NNm 입자로도 지칭되는 복합 마이크로/나노 입자를 산출하도록 배소될 것이다(질소나 아르곤과 같은 불활성 대기 하에서 또는 주변 대기에서, 예컨대 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼의 대기압이나 감소된 압력에서, 약 400℃ 내지 약 700℃, 바람직하게는 약 500℃ 내지 약 600℃, 보다 바람직하게는 약 540℃ 내지 약 560℃, 보다 더 바람직하게는 약 550℃ 내지 약 560℃, 또는 약 550℃와 같이 상승된 온도에서 배소됨). 건조 단계는 더 높은 배소 온도로 가열하기 전에 물을 제거하기 위해서 배소 단계 전에 실행될 것이고, 이는 마이크론 크기 캐리어의 구멍에 박히는 함침된 나노 입자를 파열시키는 물의 끓음을 방지한다.
NNm 입자는 NNm 입자의 총 질량의 약 1 wt% 내지 약 8 wt%, 또는 약 4 wt% 내지 약 8 wt%, 또는 약 1 wt% 내지 약 4 wt%와 같이 약 0.001 wt% 내지 약 10 wt%의 PGM을 함유할 수 있다. 일부 실시예에서, NNm 입자는 중량의 약 2% 내지 3%의 PGM을 함유할 수 있고, 일부 실시예에서는 중량, 즉 NNm 입자의 총 질량의 약 2.5%의 PGM을 함유할 수 있다. 일부 실시예에서, NNm 입자는 중량의 약 5% 내지 7%의 PGM을 함유할 수 있고, 또는 일부 실시예에서는 중량, 즉 NNm 입자의 총 질량의 약 6%의 PGM을 함유할 수 있다. NNM 입자는 이후 기판을 코팅하기 위한 배합물에 사용될 수 있고, 여기서 코팅된 기판은 촉매 변환기에서 사용될 수 있다.
NNm 물질의 제조에 관한 예시는 다음에 오는 공유 특허들과 특허출원들, 즉 미국 특허 공보 2005/0233380, 미국 특허 공보 2006/0096393, 미국 특허 출원 12/151,810, 미국 특허 출원 12/152,084, 미국 특허 출원 12/151,809, 미국 특허 출원 7,905,942, 미국 특허 출원 12/152,111, 미국 특허 공보 2008/0280756, 미국 특허 공보 2008/0277270, 미국 특허 출원 12/001,643, 미국 특허 출원 12/474,081, 미국 특허 출원 12/001,602, 미국 특허 출원 12/001,644, 미국 특허 출원 12/962,518, 미국 특허 출원 12/962,473, 미국 특허 출원 12/962,490, 미국 특허 출원 12/969,264, 미국 특허 출원 12/962,508, 미국 특허 출원 12/965,745, 미국 특허 출원 12/969,503, 미국 특허 출원 13/033,514, WO 2011/081834 (PCT/US2010/59763) 및 US 2011/0143915 (미국 특허 출원 12/962,473), 미국 특허 출원 공보 2008/0277267, 미국 특허 8,663,571, 미국 특허 출원 14/207,087 및 국제특허출원 PCT/US2014/024933에 기술되어 있고, 이들 명세서는 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
복합 나노입자("나노-온-나노-온-마이크로" 입자 또는 "
NNm"
TM
입자)를 가지고 있을 뿐만 아니라 습식
화학법을
이용하여 백금 족 금속(들)과
함침된
하이브리드
마이크론 크기
캐리어
입자의 제조-"
하이브리드
NNm
/습식 화학 입자" 또는 "하이브리드 복합/습식 화학 입자"
복합 (나노-온-나노)나노입자를 가지고 있는 마이크론 크기 입자는 습식 화학법을 이용하여 백금 족 금속과 추가로 함침될 수 있어서, PGM은 나노-온-나노 복합 나노입자 때문에 그리고 습식 화학을 통한 침적 때문에 마이크론 크기 입자 상에 존재한다. 마이크론 크기 입자는 복합 나노입자(나노-온-나노)가 마이크론 크기 입자에 접합되기 전이나 후에 PGM과 함침될 수 있다. 나노-온-나노 입자가 마이크론 크기 캐리어 입자에 추가되는 경우, 나노-온-나노 입자는 마이크론 입자의 더 작은 구멍 속으로 침투하기에는 너무 크기 때문에 마이크론 입자의 표면 근처에 머무르는 경향이 있다. 따라서, 습식 화학법을 통한 이들 마이크론 크기 입자를 함침하는 것은, PGM이 대응하는 나노-온-나노 입자 보다 더 깊이 마이크론 크기 입자 속으로 침투하는 것을 허용한다. 추가로, 이들 하이브리드 NNm/습식 화학 입자의 나노-온-나노 입자가 PGM을 함유하기 때문에, 적은 양의 PGM은 원하는 총 로딩량를 달성하도록 마이크론 크기 입자 상에서 습식 화학법에 의해 함침될 수 있다. 예를 들어, 5 g/l의 PGM의 최종 로딩량이 최종 촉매 상에서 요구되는 경우라면, 나노-온-나노(NN) 입자와 같은 3 g/l의 PGM을 로딩하는 것은 습식 화학법을 통해 로딩될 2 g/l의 PGM만을 필요로 한다. 적은 양의 습식 화학 함침 PGM은, 응집하는 PGM이 적기 때문에 촉매가 장기간 상승된 온도에 노출되는 경우 이들 습식 화학 함침 촉매 입자의 응집 비율을 줄일 수 있다. 즉, 촉매의 노화의 비율은 감소될 것인데, 이는 나노-온-나노 입자로부터의 PGM의 기여 때문에 PGM의 전체 로딩량를 낮추지 않으면서도 유동적인 습식 화학 침적 PGM의 응집 및 충돌의 비율이 낮은 농도의 습식 화학 침적 PGM으로 낮아지기 때문이다. 따라서, 나노-온-나노-온-마이크로 구성을 이용하는 것과, 습식 화학 침적 백금 족 금속과 함께 마이크론 크기 입자를 사용하는 것은 과도한 노화 비율은 방지하면서 촉매 성능을 향상시킬 수 있다.
습식 화학법에 의한 촉매의 제조와 캐리어의 함침을 위한 방법은 뉴저지 호보켄에 소재한 John Wiley & Sons에서 2009년에 펴낸 Heck, Ronald M, Robert J. Farrauto 및 Suresh T. Gulati 공저 "촉매 공기 오염 제어(Catalytic Air Pollution Control): 상용 기술" 제 3판 중에서 2장 24쪽-40쪽(특히 30쪽-32쪽 참조) 및 본 명세서에 개시된 참조사항에 언급되어 있고, 독일 바인하임에 소재한 Wiley-VCH에서 2009년에 펴낸 Marceau, Eric, Xavier Carrier 및 Michel Che 공저 "함침과 건조(Impregnation and Drying)" 4 장의 고체 촉매의 합성(편집자: de Jong, Krijn)에도 언급되어 있다.
습식 화학 함침을 위하여, 백금 족 금속염으로 된 용액은 처음으로 축축해지는 시점까지 마이크론 크기 캐리어 입자에 추가되고, 원소 금속에 필요한 만큼 건조, 배소 및 환원이 이어진다. 백금은 염화백금산(H2PtCl6)과 같은 Pt 염을 사용하여 산화알루미늄과 같은 캐리어 상에 침적될 수 있고, 원소 금속에 대한 건조, 배소 및 환원이 이어진다. 백금은 질산팔라듐(Pd(NO3)2), 염화팔라듐(PdCl2), 제 2 팔라듐 아세틸아세토네이트(Pd(acac)2)와 같은 염을 사용하여 산화알루미늄과 같은 캐리어 상에 침적될 수 있고, 원소 금속에 대한 건조, 배소 및 환원이 이어진다(예컨대 2001년에 펴낸 Toebes 등의 분자 촉매 A에 관한 저널 "지지 팔라듐 촉매의 합성"의 화학물질 173 중 75쪽-98쪽을 참조). 환원은 상승된 온도에서 수소와 에틸렌과 같은 환원 가스에 대한 노출에 의해 이행될 수 있다.
"나노-온-나노-인-마이크로" 또는 "
NNiM
" 입자
일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 2013년 9월 23일자로 출원된 미국 가출원 61/881,337, 2014년 9월23일자로 출원된 미국 특허출원 14/494,156, 및 2014년 9월 23일자로 출원된 국제특허출원 PCT/US2014/057036에 개시되어 있는 것과 같은 "나노-온-나노-인-마이크론" 또는 "NNiM" 입자일 수 있고, 이들 명세서는 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다. NNiM 입자는 마이크론 크기 촉매 입자이고, 여기에서 상술된 것과 같은 복합 나노입자는 다공성 마이크론 크기 캐리어 입자 내부에 매립되어 있다. NNiM 입자는 복합 나노입자를 다공성 캐리어의 전구 물질과 혼합하여 생성된다. 전구 물질은 이후 통상적으로는 고체 블록 형태인 다공성 캐리어 물질로 변형되고(예컨대 화학 반응 및/또는 가열에 의하여 변형됨), 여기서 다공성 캐리어 물질은 이어서 다공성 캐리어 물질을 형성한다. 복합 나노입자가 매립되어 있는 다공성 캐리어 물질의 고체 블록은 이후 마이크론 크기 캐리어 입자로 갈리거나 연마된다.
다공성 마이크론 크기 캐리어는 평균 구멍, 홀, 채널 또는 막공 폭(직경)의 범위가 약 1 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 2 nm 내지 약 50 nm, 또는 약 3 nm 내지 약 25 nm인 다수의 상호연결된 구멍, 홀, 채널 또는 막공(pit)을 함유하는 마이크론 크기 물질일 수 있다. 일부 실시예에서, 다공성 캐리어는 약 1 nm 미만의 평균 구멍, 홀, 채널 또는 막공을 가지는 한편, 다른 실시예에서 다공성 캐리어는 약 100 nm를 초과하는 평균 구멍, 홀, 채널 또는 막공 폭(직경)을 가진다. 일부 실시예에서, 다공성 캐리어는 약 50 m2/g 내지 약 500 m2/g의 범위에 있는 평균 구멍 표면적을 가진다. 일부 실시예에서, 다공성 캐리어는 약 100 m2/g 내지 약 400 m2/g의 범위에 있는 평균 구멍 표면적을 가진다. 다른 실시예에서, 다공성 캐리어는 약 150 m2/g 내지 약 300 m2/g의 범위 내에 있는 평균 구멍 표면적을 가진다. 일부 실시예에서, 다공성 캐리어는 약 50 m2/g 미만의 평균 구멍 표면적을 가진다. 일부 실시예에서, 다공성 캐리어는 약 500 m2/g를 초과하는 평균 구멍 표면적을 가진다. 일부 실시예에서, 다공성 캐리어는 약 200 m2/g의 평균 구멍 표면적을 가진다.
나노입자와 매립된 다공성 캐리어는 캐리어 매트릭스와 같은 다공성 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 다공성 캐리어 물질 전구체는 산화알루미늄(Al2O3) 또는 실리카 에어로겔과 같이 졸-겔 방법에 의해 제조되는 겔을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 다공성 캐리어 전구체는 다공성 금속 산화물(알루미늄 산화물과 같은 것), 또는 유기 중합체(중합 레조르시놀과 같은 것), 또는 무정형 탄소, 또는 이산화규소 또는 다공성 세라믹으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 다공성 캐리어 전구체는 중합 레조르시놀과 알루미늄 산화물의 혼합물과 같은 둘 이상의 상이한 타입의 점재된 다공성 물질들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 다공성 캐리어는 스페이서 재료가 전구체로부터 제거된 후에 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 복합 재료는 점재된 알루미늄 산화물과 중합 레조르시놀로 형성될 수 있고, 중합 레조르시놀은, 예컨대 배소에 의해 제거되고, 그 결과 다공성 캐리어를 초래한다. 다른 실시예에서, 복합 재료는 점재된 알루미늄 산화물과 카본 블랙으로 형성될 수 있고, 카본 블랙은, 예컨대 배소에 의해 제거되고, 그 결과 다공성 캐리어를 초래한다.
NNiM 입자에서, 촉매 나노입자 또는 촉매 복합 나노입자와 같은 것은 나노입자 둘레에 형성되어 있는 다공성 캐리어 내부에 매립되어 있다. 일부 실시예에서, 촉매 입자는 다공성 캐리어 전체에 걸쳐 고르게 분포되어 있다. 다른 실시예에서, 촉매 입자는 다공성 캐리어 전체에 걸쳐 모여있다. 일부 실시예에서, 백금 족 금속은 총 촉매 물질(촉매 입자와 다공성 캐리어)의 약 0.001 wt% 내지 약 10 wt%를 포함한다. 예를 들어, 백금 족 금속은 총 촉매 물질(촉매 입자와 다공성 캐리어)의 약 1 wt% 내지 약 8 wt%를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 백금 족 금속은 총 촉매 물질(촉매 입자와 다공성 캐리어)의 약 10 wt% 미만, 약 8 wt% 미만, 약 6 wt% 미만, 약 4 wt% 미만, 약 2 wt% 미만 또는 약 1 wt% 미만을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 백금 족 금속은 총 촉매 물질(촉매 입자와 다공성 캐리어)의 약 1 wt%, 약 2 wt% , 약 3 wt% , 약 4 wt%, 약 5 wt%, 약 6 wt%, 약 7wt%, 약 8 wt%, 약 9wt%, 또는 약 10 wt%를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 촉매 나노입자는 하나 이상의 백금 족 금속을 포함한다. 둘 이상의 백금 족 금속이 있는 일부 실시예에서, 금속은 임의의 비율일 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 나노 입자는 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 20:1의 Pt:Pd(중량/중량)과 같은 백금 족 금속이나 금속들을 포함한다.
마이크론 크기 NNiM 입자는 약 1 마이크론 내지 약 10 마이크론, 약 3 마이크론 내지 약 7 마이크론, 또는 약 4 마이크론 내지 약 6 마이크론과 같은 약 1 마이크론 내지 약 100 마이크론의 평균 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, NNiM 입자는 기판을 코팅하기 위하여 촉매 워시코트 배합물에 사용될 수 있고, 여기서 코팅된 기판은 촉매 변환기에서 사용될 수 있다.
NNiM 입자는 2013년 9월 23일자로 출원된 미국 가출원 61/881,337, 2014년 9월 23일자로 출원된 미국 특허출원 14/494,156, 그리고 2014년 9월 23일자로 출원된 국제특허출원 PCT/US2014/057036에 개시되어 있는 방법들과 같이 다양한 상이한 방법들를 통해 제조될 수 있고, 이 명세서들은 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다. 일부 실시예에서, 촉매 나노 입자 또는 복합 나노 입자는 복합 촉매 나노입자의 현탁액이나 콜로이드를 형성하는 단계와, 복합 촉매 나노입자의 현탁액이나 콜로이드를 다공성 물질 전구체 용액과 혼합하는 단계에 의해 다공성 캐리어 내부에 매립될 수 있다. 중합, 침전 또는 냉동 건조와 같이 혼합물로 다공성 물질의 응고시, 다공성 물질은 나노 입자 둘레에 형성될 것이고, 그 결과 다공성 캐리어 내부에 매립된 나노 입자를 포함하는 촉매 물질을 초래한다. 일부 실시예에서, 촉매 물질은 이후 갈거나 연마하여 마이크론 크기 파우더로 가공되고, 그 결과 NNiM 입자를 초래한다.
아래의 발명의 상세한 설명에는, 가연성 유기 겔 성분과 알루미늄 산화물 성분을 포함하는 복합 캐리어 전구체를 사용하여 형성되는 다공성 알루미늄 산화물 캐리어를 이용하고 건조와 배소가 이어지는 NNiM 입자의 제조가 기술되어 있다. 그러나, 녹거나 현탁하는 전구체로부터 생겨나는 다공성 캐리어에 관한 방법은 NNiM 입자를 형성하는데 사용될 수 있다.
가연성 유기 겔 성분과 알루미늄 산화물 성분을 포함하는 복합 재료를 사용하여 형성되는 다공성 알루미늄 산화물을 사용하여 제조된 통상적인 NNiM 입자를 위하여, 복합 나노 입자는 처음에는 에탄올에서 분산된다. 일부 실시예에서, 적어도 95 vol% 에탄올이 사용된다. 다른 실시예에서, 적어도 99 vol% 에탄올이 사용된다. 또 다른 실시예에서, 적어도 99.9 vol% 에탄올이 사용된다. 분산제 및/또는 계면활성제는 통상적으로 복합 나노 입자의 현탁 전에 에탄올에 추가된다. 적합한 계면활성제는 베젤에 소재한 BYK-Chemie GmbH LLC의 DisperBYK®-145(및 제품군 중 다른 것), 및 도데실아민을 포함하는데, DisperBYK®-145는 약 7 wt%가 통상적인 값이되 약 2 wt% 내지 약 12 wt%의 범위 내에서 추가될 수 있고, 도데실아민은 약 1 wt%가 통상적인 값이되 약 0.25 wt% 내지 약 3 wt%의 범위 내에서 추가될 수 있다. 바람직하게는, DisperBYK®-145와 도데실아민은 각각 약 7 wt%와 1 wt%로 사용된다. 일부 실시예에서, 에탄올, 복합 나노 입자와 계면활성제 및/또는 분산제로 된 혼합물은 복합 나노 입자를 균일하게 분산시키도록 초음파처리된다. 분산물 내의 복합 나노 입자의 수량은 보통 약 5 wt% 내지 약 20 wt%의 범위 내에 있다.
복합 나노 입자 현탁액과는 별개로, 겔 활성화 용액은 포름알데히드와 프로필렌 산화물을 혼합하여 준비된다. 포름알데히드는 바람직하게는 수용액 내에 있다. 일부 실시예에서, 수성 포름알데히드 용액의 농도는 약 5 wt% 내지 약 50 wt%의 포름알데히드, 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 포름알데히드, 또는 약 30 wt% 내지 약 40 wt%의 포름알데히드이다. 바람직하게는, 수성 포름알데히드는 약 37.5 wt% 포름알데히드이다. 일부 실시예에서, 수성 포름알데히드는 용액 내의 포름알데히드를 안정시키기 위해서 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 메탄올을 함유할 수 있다. 수성 포름알데히드 용액은 겔 활성화 용액의 최종 중량의 약 25% 내지 약 50%의 범위 내에서 추가될 수 있고, 남아있는 것은 프로필렌 산화물이다. 바람직하게는, 겔 활성화 용액은 37.5 wt%의 수성 포름알데히드 용액(그 자체로 37.5 wt%의 포름알데히드를 포함함)과 62.5 wt%의 프로필렌 산화물을 포함하고, 그 결과 최종 겔 활성화 용액의 약 14 wt%의 최종 포름알데히드 농도를 초래한다.
복합 나노 입자 현탁액과 겔 활성화 용액과는 별개로, 염화 알루미늄 용액은 염화 알루미늄을 레조르시놀과 에탄올의 혼합물에 녹여서 제조된다. 레조르시놀은 약 23 wt%가 통상적인 값이되 약 10 wt% 내지 약 30 wt%의 범위로 추가될 수 있다. 염화 알루미늄은 약 7 wt%가 통상적인 값이되 약 2 wt% 내지 약 12 wt%의 범위로 추가될 수 있다.
복합 나노 입자 현탁액, 겔 활성화 용액 및 염화 알루미늄 용액은 (복합 나노 입자 현탁액의 중량):(겔 활성화 용액의 중량):(염화 알루미늄 용액의 중량)의 관점에서 약 100:10:10 내지 약 100:40:40, 또는 약 100:20:20 내지 약 100:30:30, 또는 약 100:25:25의 비율로 함께 혼합될 수 있다. 최종 혼합물은 복합 나노입자와 매립되어 있는 다공성 겔로 중합하기 시작할 것이다. 그 결과 생기는 겔은 이후 건조될 것이다(예컨대 약 30℃ 내지 약 95℃, 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 60℃에서, 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼과 같은 대기압이나 감소된 압력에서, 약 1 일 내지 약 5일, 또는 약 2 일 내지 약 3일 동안 건조됨). 건조 후, 그 결과 생기는 겔은 이후 복합 촉매 나노 입자와 비복합 알루미네이트 나노 입자를 포함하는 겔을 산출하도록 배소될 것이다(약 400℃ 내지 약 700℃, 바람직하게는 약 500℃ 내지 약 600℃, 보다 바람직하게는 약 540℃ 내지 약 560℃, 보다 더 바람직하게는 약 550℃ 내지 약 560℃, 또는 약 550℃와 같이 상승된 온도에서, 예컨대 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼의 대기압이나 감소된 압력에서, 질소나 아르곤과 같은 불활성 대기 하에서 또는 주변 대기에서 배소됨). 복합 겔이 주변 대기 또는 산소가 충분한 다른 조건 하에서 배소되는 경우, 중합 레조르시놀, 포름알데히드 또는 프로필렌 산화물과 같은 유기 물질은 타버리고, 그 결과 복합 나노입자와 매립되어 있는 실질적으로 순수한 알루미늄 산화물 다공성 캐리어를 초래한다. 그 결과 생기는 겔은 갈거나 연마하여 NNiM 입자의 마이크로 크기 파우더로 가공될 수 있다.
NNiM 입자를 형성하는 다른 방법에서, 복합 촉매 나노입자는 알루미늄 산화물 나노입자와 같은 금속 산화물 나노입자와 카본 블랙과 같은 무정형 탄소를 포함하는 분산물과 혼합될 수 있다. 그 결과 생기는 분산된 콜로이드로부터의 분산된 고체 입자들은 동시 침전에 의해 액체로부터 떨어져 나올 수 있고, 건조되고 배소될 수 있다. 주변 환경이나 산소가 충분한 환경에서의 고체 물질의 배소시에는, 무정형 탄소가 배기된다. 동시에, 배소 공정으로부터의 열은 알루미늄 산화물 나노입자들을 함께 소결시키고, 그 결과 침전된 알루미늄 산화물 전체에 걸쳐 구멍들을 초래한다.
일부 실시예에서, 알루미늄 산화물 나노입자는 에탄올, 물 또는 에탄올과 물의 혼합물에서 현탁될 수 있다. 평균 입자 크기의 범위가 약 1 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 20 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 20 nm 내지 약 50 nm, 또는 약 35 nm인 카본 블랙은 알루미늄 산화물 현탁액에 추가될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 50 m2/g, 약 100 m2/g, 약 150 m2/g, 약 200 m2/g, 약 250 m2/g, 약 300 m2/g, 약 350 m2/g, 약 400 m2/g, 약 450 m2/g, 또는 약 500 m2/g와 같이 약 50 m2/g 내지 약 500m2/g의 구멍 표면적을 획득하기 위해서는 충분한 카본 블랙이 사용되어야 한다. 복합 나노입자는 알루미늄 산화물 나노입자와 카본 블랙을 포함하는 분산물 속에서 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 복합 나노입자는 알루미늄 산화물 나노입자와 카본 블랙을 포함하는 분산물과 혼합되기 전에 별개의 콜로이드에서 분산되고, 선택적으로는 분산제나 계면활성제와 분산된다. 그 결과 생기는 혼합물의 pH는 약 3 내지 약 5의 pH, 바람직하게는 약 4의 pH와 같이 약 2 내지 약 7의 범위로 조정될 수 있고, 입자들이 침전하는 것을 허용한다. 침전제는 건조될 수 있다(예컨대 약 30℃ 내지 약 95℃, 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 70℃에서, 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼과 같은 대기압이나 감소된 압력에서, 약 1 일 내지 약 5일, 또는 약 3 일 내지 약 3일 동안 건조됨). 건조 후, 캐리어는 이후 배소될 수 있다(약 400℃ 내지 약 700℃, 바람직하게는 약 500℃ 내지 약 600℃, 보다 바람직하게는 540℃ 내지 560℃, 보다 더 바람직하게는 550℃ 내지 560℃, 또는 약 550℃와 같이 상승된 온도에서, 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼과 같은 대기압이나 감소된 압력에서, 주변 대기에서 배소됨). 배소 공정은 카본 블랙을 실질적으로 태워버리고, 알루미늄 산화물 나노입자들은 함께 소결되고, 복합 나노입자와 매립되어 있는 다공성 알루미늄 산화물 캐리어를 산출한다.
복합 나노입자와 매립되어 있는 그 결과 생기는 캐리어는, 예컨데 갈거나 연마하여 마이크론 크기 NNiM 입자로 추가로 가공될 수 있다. 대체로 NNiM 입자를 형성하기 위해서, 겔은 전구체 겔 캐리어와 복합 나노 입자로 된 현탁액을 이용하여 형성된다. 겔의 건조, 열분해 또는 배소는, 복합 재료 내부에 매립되어 있으면서 그 전체에 걸쳐 분포되어 있는 복합 나노 입자와 함께 다공성 캐리어의 형성을 초래한다. 그 결과 생기는 복합 재료는 이후 마이크로 크기 파우더 NNiM 입자로 갈리거나 연마될 수 있다.
상이한 타입의 촉매 활성 물질들의
비배타적
사용
일부 실시예에서, 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질이 사용된다. 일부 실시예에서, 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 동일한 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자와 NNm 입자 모두는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다. 일부 실시예의 다른 예시에서, 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자와 NNiM 입자 모두는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, NNim 입자와 NNm 입자 모두는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다. 일부 실시예의 다른 예시에서, 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자, NNm 입자 및 NNiM 입자는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, NNm 입자와 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자와 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, NNiM 입자와 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, NNm 입자, 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자 및 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, NNiM 입자, 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자 및 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, NNm 입자, NNiM 입자 및 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, NNm 입자, NNiM 입자, 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자 및 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상이한 비율의 상이한 촉매 금속은 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx) 또는 탄화수소(HC)와 같은 다양한 배출물들을 촉매작용하는데 덜 효과적일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 촉매 활성 물질은, 사용된 총 PGM과 동등한 양으로 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 촉매 활성 물질에 비해, NOx 배출물을 촉매작용하는데 더 효과적이되 HC 배출물을 촉매작용하는데 덜 효과적이다. 따라서, 본 발명의 일부 실시예에서, 상이한 비율의 촉매 금속이 있는 상이한 타입의 촉매 활성 물질(또는 금속 타입들의 혼합물이 있는 촉매 활성 물질과, 단일의 금속 타입이 있는 촉매 활성 물질)을 활용하는 것, 및 이러한 비율이 촉매의 지속적인 작용 동안 유지되는 것이 바람직하다.
일부 실시예에서, 동일한 구조로 되어 있되 상이한 촉매 금속 비율로 되어 있는 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있되 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자는, 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 NNm 입자는, 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 NNm 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, NNiM 입자는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 NNiM 입자는, 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 NNiM 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는, 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자와 혼합될 수 있다.
일부 실시예에서, 상이한 구조로 되어 있고 상이한 촉매 금속 비율을 가진 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있되 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자는, 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 NNm 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있되 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자는, 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 NNiM 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 NNiM 입자는, 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 NNm 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 NNiM 입자는, 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있되 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 NNm 입자는, 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있되 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 NNm 입자는, 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 NNiM 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 구조로 되어 있고 상이한 촉매 금속 비율을 가진 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 사용된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있되 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자는, 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 하이브리드 NNm/습식 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는, 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 NNiM 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 NNiM 입자는, 단일의 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어에서 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는, 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있되 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 NNm 입자는, 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자와 혼합될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자는, 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물 또는 팔라듐은 있되 백금은 없는 혼합물이 있는 NNm 입자와 혼합될 수 있다.
상이한 구조를 가지되 상이한 비율의 촉매 금속들을 가지는 촉매 활성 물질들과 같은 상이한 타입의 촉매 활성 물질들의 조합들은 본 발명에 의해 고려되어 있다. 상이하거나 동일한 촉매 금속 비율들을 가지되 상이한 구조들을 가지는 상이한 타입의 촉매 활성 물질들은 임의의 비율로 합쳐질 수 있다. 상이하거나 동일한 촉매 구조를 가지되 상이한 비율의 촉매 비율들을 가지는 상이한 타입의 촉매 활성 물질들은 임의의 비율로 합쳐질 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 타입의 촉매 활성 물질과 제 2 타입의 촉매 활성 물질은 중량의 약 99.9:0.1 내지 약 50:50, 또는 중량의 약 95:5, 중량으로 약 90:10, 중량의 약 80:20, 중량의 약 70:30, 중량의 약 65:35, 중량의 약 60:40, 중량의 55:45, 또는 중량의 약 50:50의 비율로 합쳐질 수 있다.
습식 화학법에 의해 산화알루미늄과 같은 금속 산화물 지지체 위쪽에 침적되는 백금 족 금속은 대형 차량에서 사용되는 경우와 마찬가지로 촉매 변환기에서 마주치는 온도와 같이 고온에서 유동적이다. 즉, 상승된 온도에서, 백금 족 금속 원자들은 이 원자들이 침적되는 표면 위에서 이동할 수 있고, 단일의 촉매 레이어 내부에서 다른 PGM 원자와 함께 합체될 수 있다. PGM의 미세하게 나누어진 부분들은 고온에 노출되는 시간이 늘어날수록 백금 족 금속의 더욱 더 큰 응집체로 합쳐진다. 이러한 응집은 촉매 표면적을 감소시키고, 촉매 변환기의 성능을 저하시킨다. 이러한 현상은 촉매 변화기의 "노화"로도 지칭된다. 상이한 촉매 금속 비율(상이한 Pt/Pd 비율과 같은 비율)로 습식 화학법에 의해 제조된 상이한 촉매 입자들이 단일의 촉매 레이어에서 사용되는 경우, 노화되는 촉매 변환기가 PGM들이 합쳐지는 것을 허용하여 습식 화학법에 의해 제조된 상이한 촉매 입자들 사이의 비율 차이를 줄이는 것은 다소 염려가 된다. 따라서, 상이한 촉매 금속 비율로 습식 화학법으로 제조된 상이한 타입의 촉매 입자를 사용하는 경우 상이한 촉매 입자들이 상이한 촉매 레이어에 위치되는 것이 바람직하지만 이에 제한되는 것으로 여겨져서는 안된다. 그러나, 이는 일부 실시예에서와 같이 상이한 촉매 금속 비율로 습식 화학법에 의해서 제조된 상이한 촉매 입자들이 동일한 촉매 레이어 내에 위치되는 것으로 제한되는 것으로 여겨져서는 안된다.
NNiM 입자나 NNm 입자와 같은 복합 나노입자를 사용하는 실시예에서, 촉매 백금 족 금속은 대체로 습식 화학법에 의해 침적된 백금 족 금속 보다 매우 낮은 유동성을 가진다. 그 결과 생기는 플라즈마 제조 촉매는 습식 화학 제조 촉매 보다 매우 느린 속도로 노화된다. 따라서, 플라즈마 생산 촉매를 이용하는 촉매 변환기는 장기간에 걸쳐 엔진에 의해 방출되는 가스에 대해 노출된 촉매의 더 큰 표면적을 유지할 수 있다. Pt/Pd 알루미늄 합성 나노입자는 아르곤/수소 작업 가스를 이용하는 것과 마찬가지로 감소되는 상태 하에서 생산되는 경우 US 2011/0143915의 0014-0022 단락에 개시되어 있는 바와 같이 백금 족 금속 촉매 나노 입자가 그 위에 침적되는 지지체 나노 입자 상에 부분적으로 줄어든 알루미늄 표면을 초래하고, US 2011/0143915의 명세서는 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다. 부분적으로 감소된 알루미늄 표면, 또는 x가 제로보다 크되 3 보다 작은 경우의 Al2O(3-x)는 고온에서 알루미늄 표면 상에서의 백금 족 금속의 이동을 저지한다. 이는 차례로 대형 차량의 촉매 변환기에서 발견되는 것과 마찬가지로 입자들이 장기간 상승된 온도에 노출되는 경우 백금 족 금속의 응집을 제한한다. 따라서, 습식 화학법에 의해 생산되되 제 1 촉매 금속 비율의 촉매 입자 또는 제 1 촉매 금속 비율의 하이브리드 NNm/습식 화학 입자가 제 2 비율의 촉매 금속과 함께 제 2 타입의 촉매 활성 물질이 있는 동일한 워시코트 레이어에서 혼합되는 실시예에서 제 2 비율의 촉매 물질과 함께 제 2 타입의 촉매 활성 물질이 NNm 입자나 NNiM 입자와 같이 복합 나노입자를 사용하는 타입을 가지는 것이 바람직하지만 이에 제한되는 것으로 여겨져서는 안된다. 그러나, 이는 동일한 워시코트 레이어에서 본 명세서에 기술된 바와 같이 임의의 타입 또는 모든 타입의 입자들로 된 조합이 사용될 수 있는 바와 같이 제한되는 것으로 여겨져서는 안된다.
습식 화학법을 이용하는 마이크론 크기 지지체와 같은 지지체의 함침은 재료 전체에 걸쳐, 즉 재료의 내부 속 깊이 재료를 침적하려는 경향이 있다. 예를 들어, 염화백금산의 용액을 마이크론 크기 알루미늄 산화물 입자에 적용하는 것은 입자 전체에 걸친 용액의 침투를 초래할 것이다. 건조와 배소가 이어지는 경우, 백금은 입자의 전체 체적에 걸쳐 미세하게 나누어진 부분(통상적으로 나노미터의 10분의 1에 속하는 것, 즉 몇몇 원자들의 집단 또는 나노미터에 속하는 것)에서 용액으로부터 산화알루미늄 위쪽으로 침전된다. 따라서, 습식 화학법에 의하여 금속 염과 함침되는 지지체는 지지체의 체적 전체에 걸쳐 또는 적어도 금속 염 용액에 접근가능한 입자의 체적 전체에 걸쳐 실질적으로 고르게 분포된 재료를 가질 것이다.
대조적으로, 복합 나노입자("나노-온-나노" 또는 "NN" 입자)와, 마이크론 크기 지지체와 같은 지지체의 함침은 주로 지지 입자의 표면 위나 그 근처에 분포되어 있는 촉매 물질을 초래하는 경향이 있다. 나노-온-나노 입자는 현탁액 내의 지지 입자에 적용됨에 따라, "달걀껍질(eggshell)" 분포를 초래하는 습식 화학법에서 사용되는 금속 염의 용액처럼 지지 입자의 내부 속으로 깊이 침투할 수 없고, 여기서 NN 입자의 얇은 레이어는 지지체의 표면(및 표면에 가장 가까운 구멍)을 코팅한다. 따라서, 대부분의 NN 입자는 지지체의 표면 위나 그 근처에 위치되는 경향이 있다. NN 입자는, NN 입자를 받아들이기에 충분히 크지 않을 뿐만 아니라 외부 표면, 및 NN 입자에 접근가능한 지지 입자의 내부 부분으로 제한되는, 지지체의 구멍 속으로 침투할 수 없다. 따라서, 나노-온-나노-온-마이크로("NNm"} 입자는 마이크론 크기 지지 입자의 나노-온-나노 접근가능한 내부 표면과 외부 표면 상에 분포되어 있는 복합 나노입자를 가진다.
본 명세서에 기술되어 있을 뿐만 아니라, 그 명세서들이 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있는 2013년 9월 23일자로 출원된 공유인 미국 가출원 61/881,337, 2014년 9월 23일자로 출원된 미국 특허출원 14/494,156, 그리고 2014년 9월 23일자로 출원된 국제특허출원 PCT/US2014/057036에 보다 상세하게 개시되어 있는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 마이크론 크기 지지체 상의 복합 나노입자의 고르지 않은 분포를 교정하기 위하여 설계되어 있다. 복합 나노입자(나노-온-나노 또는 "NN" 입자) 둘레에 지지 재료의 매트릭스를 형성함으로써, 복합 나노입자는 지지 재료 전체에 걸쳐 실질적으로 고르게 분포될 수 있다. 복합 나노입자를 함유하는 지지 재료는 원하는 마이크론 크기 치수로 갈리거나 연마될 수 있으므로, 전체 체적에 걸친 복합 나노입자의 실질적으로 균일한 분포를 가진 마이크론 크기 지지 입자를 생성한다. 이 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 구성은 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 구성 보다 지지 재료의 단위 체적 당(즉 마이크론 크기 지지 입자의 단위 체적 당) 더욱 많은 촉매의 로딩을 허용한다.
하이브리드 입자도 본 명세서에 기술된 바와 같이 나노-온-나노-온-마이크론(NNm) 절차를 위한 지지 마이크로 입자처럼 습식 화학 함침 입자를 이용하여 어느 정도까지는 촉매 물질의 고르지 않은 분포를 완화한다.
PGM 염 용액과 마이크론 지지체를 함침하고 나서 건조하고 배소하고, 그리고 나서, 촉매가 지지체의 체적 전체에 걸쳐 또는 적어도 금속 염 용액에 접근가능한 입자의 체적 전체에 걸쳐 실질적으로 고르게 분포되어 있을 뿐만 아니라 마이크론 크기 지지 입자의 나노-온-나노 접근가능한 내부 표면과 외부 표면 상에 분포된 복합 나노입자를 가지고 있는 상태에서, 나노-온-나노 입자를 습식 화학 함침 마이크론 지지체, 하이브리드 입자에 추가하여 형성될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 나노-온-나노 입자의 포함은 습식 화학법에 의해 함침되어 있을 촉매 물질의 농도를 줄이고, 차례로 습식 화학법에 의해 침적된 촉매 물질의 노화의 속도를 늦춘다.
기판에 적용되는
워시코트
조성물과
레이어
촉매 변환기는 촉매 변환기 기판과 같은 기판 상에 하나 이상의 워시코트를 적용하여 형성될 수 있다. 기판에 적용된 적어도 하나의 워시코트는 촉매 워시코트일 것이고, 촉매 활성 물질을 포함한다. 일부 실시예에서는 하나의 촉매 워시코트가 기판에 적용된다. 다른 실시예에서는 2개의 촉매 워시코트가 기판에 적용된다. 일부 실시예에서는 3 이상의 촉매 워시코트가 기판에 적용된다.
일부 실시예에서, 추가적인 워시코트는 촉매 워시코트에 추가하여 기판에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 코너 필 워시코트(corner fill washcoat)는 기판에 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 제올라이트를 포함하는 워시코트는 기판에 적용될 수 있다. 제올라이트를 포함하는 워시코트는 코너 필 워시코트(즉 기판에 적용될 수 있는 제 1 워시코트)처럼 기판에 적용될 수 있고, 또는 기판 상의 다른 워시코트들 중 임의의 것의 아래나 위에 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 제올라이트를 포함하는 워시코트는 존재하지 않는다. 일부 실시예에서, 워시코트는 제올라이트 입자가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질을 함유하는 워시코트는 제올라이트 입자가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 함유하는 워시코트는 제올라이트 입자가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 함유하는 워시코트는 제올라이트 입자가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 함유하는 워시코트는 제올라이트 입자가 실질적으로 없다.
일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 제올라이트가 실질적으로 없다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 기판 상의 모든 워시코트의 총 중량 중 중량의 약 0.1% 미만의 제올라이트, 약 0.5% 미만의 제올라이트, 약 1% 미만의 제올라이트, 약 2% 미만의 제올라이트 또는 약 5% 미만의 제올라이트를 함유한다.
기판에 적용된 워시코트 레이어의 일부 실시예는 다음과 같이 구성될 수 있다.
기판-촉매 레이어 (S-C)
기판-제 1 촉매 레이어-제 2 촉매 레이어 (S-C1-C2)
기판-코너 필 레이어-촉매 레이어 (S-F-C)
기판-코너 필 레이어-제 1 촉매 레이어-제 2 촉매 레이어 (S-F-C1-C2)
촉매 레이어(또는 촉매 함유 레이어)는 기판에 적용되고 건조되고 배소된 후의 촉매 워시코트 조성물로 지칭된다. 코너 필 레이어는 기판에 적용되고 건조되고 배소된 후의 코너 필 워시코트 조성물을 지칭한다. 유사하게, 다른 참조되는 레이어는 기판에 적용되고 건조되고 배소된 후의 워시코트 조성물을 지칭한다. 일부 실시예에서 추가적인 워시코트 레이어가 기본 구성에서 지시된 워시코트 레이어들 중 임의의 것들 사이나 그 아래나 그 위에 배치될 수 있다는 것, 즉 추가 레이어가 위 구성에서 나열된 것에 추가하여 촉매 변환기 기판 상에 존재할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 다른 실시예에서는 추가적인 워시코트 레이어가 적용되지 않고, 즉 위 구성에서 나열된 워시코트는 촉매 변환기 기판 상에 존재하는 워시코트일 뿐이다.
기판
최초의 기판은 바람직하게는 촉매 변환기 기판인데, 이 촉매 변환기 기판은 열충격에 대한 저항성을 포함하는 양호한 열적 안정성을 보이고 기술된 워시코트가 안정적인 방식으로 고정될 수 있다. 적합한 기판은 코디어라이트나 다른 세라믹 재료로 형성된 기판 및 금속으로 형성된 기판을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 기판은, 다수의 채널을 제공하고 큰 표면적을 초래하는 벌집 구조를 포함할 수 있다. 촉매 변환기 내에 워시코트가 적용되어 있는 코팅된 기판의 큰 표면적은 촉매 변환기를 통해 유동하는 배기 가스의 효과적인 처리를 제공한다.
일반적인
워시코트
준비 절차
워시코트는 지정된 재료를 수용액에서 현탁하는 단계, pH를 약 2 내지 약 7 사이, 약 3 내지 약 5 사이 또는 약 4로 조절하는 단계, 및 필요하다면 셀룰로오스, 콘스타치 또는 다른 증점제(thickener)를 사용하여 점성을 약 300 cP 내지 약 1200 cP 사이의 값으로 조절하는 단계에 의해 준비된다.
워시코트는 수용액으로 기판을 코팅하는 단계, 초과 워시코트를 기판으로부터 날려버리는 단계(선택적으로는 기판으로부터 날려버려진 초과 워시코트를 수집하고 재활용하는 단계), 기판을 건조하는 단계, 및 기판을 배소하는 단계에 의해 기판(이미 하나 이상의 미리 적용된 워시코트를 가질 수 있음)에 적용된다.
코너 필
워시코트
조성물과
레이어
코너 필 워시코트와 코너 필 워시코트 레이어(F)는 "코너들", 및 배기 가스가 상당한 양으로 침투하기 쉽지 않은 기판의 다른 영역을 채우기 위해서 기판에 적용될 수 있는 비교적 저가의 레이어일 수 있다. 바람직하게는, 이 레이어는 어떤 PGM도 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 코너 필 워시코트 레이어는 제올라이트 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 코너 필 워시코트 레이어는 제올라이트 입자를 포함하지 않고, 또는 제올라이트 입자가 실질적으로 없다. 도 2에는 코너 필 워시코트가 S-F-C 구성으로 직사각형 기판 채널(200)에 적용되어 있는 개략적인 일 실시예가 나타나 있다. 기판 채널(200)의 벽(210)은 코너 필 레이어(220)로 코팅되고 나서 촉매 레이어(230)로 코팅된다. 코팅된 기판이 촉매 변환기에서 작동하고 있는 경우, 배기 가스는 채널의 루멘(240)을 통과한다. 기판 채널 코너(250)(화살표로 표시되어 있음)가 비교적 두꺼운 워시코트 코팅을 가지고 있어서, 배기 가스는 그런 영역에 접촉하기가 쉽지 않을 것이다. 예컨대 S-C 구성에서, 레이어(220, 230)는 단일의 레이어, 촉매 레이어일 수 있고, 상당량의 고가의 백금 족 금속은 촉매에 비교적 접근가능하지 않은 코너(250과 같은 것)에 위치될 수 있다. 따라서, S-C 구성이 사용될 수 있지만, 비용면에서 효율적이지 않을 수 있다.
직사각 형상으로 도시되어 나타나 있지만, 다각형 형상의 채널이 있는 기판 또는 본질적으로 실리더형이 아닌 채널이 있는 기판에 관하여 동등한 분석은 유보한다. 정의상 코너를 가지지 않는 본질적으로 실린더형인 채널이 있는 기판에 있어서, 코너 필 워시코트는 경제적인 이유로 필수적인 것은 아닐 수 있다(채널의 직경을 조절하는 것과 같은 다른 이유로 코너 필 워시코트가 적용될 수 있더라도 그러함).
일부 실시예에서, 코너 필 워시코트 조성물은 알루미늄 산화물 입자(즉 산화알루미늄)와 같은 필러 입자를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 코너 필 워시코트 조성물은 뵈마이트 입자를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 그레이스 데이비슨 등과 같은 제조사의 MI-386 소재와 같은 알루미늄 산화물 입자가 사용될 수 있다. 알루미늄 산화물 입자의 크기는 대체로 약 0.2 마이크론 이상, 바람직하게는 약 1 마이크론 이상이다. 일부 실시예에서, 코너 필 워시코트의 고체 내용물은 약 80 wt% 내지 약 100 wt%의 다공성 산화알루미늄(MI-386 또는 이와 유사한 것)을 포함한다. 일부 실시예에서, 코너 필 워시코트의 고체 내용물은 약 90 wt% 내지 99 wt%의 산화알루미늄과 약 10 wt% 내지 1 wt%의 뵈마이트와 같은 약 80 wt% 내지 약 99 wt%의 다공성 산화알루미늄과 약 20 wt% 내지 약 1 wt%의 뵈마이트, 또는 약 97 wt%의 다공성 산화알루미늄과 약 3 wt%의 뵈마이트를 포함하는 코너 필 워시코트와 같은 약 95 wt% 내지 약 99 wt%의 산화알루미늄과 약 5 wt% 내지 약 1 wt%의 뵈마이트를 포함한다.
일부 실시예에서, 코너 필 워시코트 조성물 내의 각각의 알루미늄 산화물 입자 또는 실질적으로 각각의 알루미늄 산화물 입자는 약 4 마이크론 내지 약 6 마이크론과 같은 대략 0.2 마이크론 내지 대략 8 마이크론의 직경을 가진다. 일부 실시예에서, 코너 필 워시코트 조성물 내의 알루미늄 산화물 입자는 약 4 마이크론 내지 약 6 마이크론과 같이 대략 0.2 마이크론 내지 대략 8 마이크론의 평균 입자 크기를 가진다. 일부 실시예에서, 코너 필 워시코트 조성물 내의 알루미늄 산화물 입자의 적어도 약 75 wt%, 적어도 약 80 wt%, 적어도 약 90 wt% 또는 적어도 약 95 wt%는 약 4 마이크론 내지 약 6 마이크론의 범위 내와 같은 대략 0.2 마이크론 내지 대략 8 마이크론의 범위 내에 있는 입자 크기를 가진다. 워시코트 레이어는 기판에 적용된 후, 기판 위쪽에서 건조되고 나서 배소된다. 코너 필 워시코트는 약 30 g/l 내지 최대 약 100 g/l의 두께로 적용될 수 있고, 통상적인 값은 약 50 g/l일 수 있다.
촉매
워시코트
조성물과
레이어
대형 디젤 시스템의 적용처에 유용한 기판 상의 촉매 워시코트 조성물과 촉매 레이어는 촉매 활성 물질을 포함하고, 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자일 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 나노-온-나노-온-마이크론(NNm) 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 나노-온-나노-인-마이크론(NNiM) 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 하이브리드 NNm/습식 화학 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 하나 또는 하나 이상의, 2 또는 2 이상의, 3 또는 3 이상의, 4 또는 4 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 NNm 입자, 및 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 NNiM 입자, 및 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 NNm 입자와 NNiM 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자, 및 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자와 NNm 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 NNm 입자, NNiM 입자, 및 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 NNm 입자, 하이브리드 NNm/습식 화학 입자, 및 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 NNiM 입자, 하이브리드 NNm/습식 화학 입자, 및 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 NNm 입자, 하이브리드 NNm/습식 화학 입자 및 NNiM 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 NNm 입자, NNiM 입자, 하이브리드 NNm/습식 화학 입자, 및 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있다.
바람직한 촉매 활성 물질은 백금 족 금속(PGMs)을 포함한다. 백금 족 금속은 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 오스뮴 및 이리듐과 같은 금속이다. 일부 실시예에서, 단일의 금속 타입(팔라듐만 있거나 백금만 있는 것)은 특정 촉매 워시코트에서의 촉매로서 사용될 수 있고, 일부 실시예에서는 PGEs의 다양한 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 백금과 팔라듐의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)과 같은 임의의 비율이나 임의의 범위의 비율로 백금과 팔라듐으로 된 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 비율의 상이한 PGMs는 다른 타입의 PGM을 포함하는 촉매 활성 물질 또는 상이한 비율의 상이한 PGMs을 포함하는 촉매 활성 물질과 같은 둘 이상의 상이한 촉매 활성 물질로부터 생길 수 있다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)과 같은 비율로 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는, 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)과 같은 비율이나 임의의 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNm 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)과 같은 비율이나 임의의 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNiM 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 1:2 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)과 같은 비율이나 임의의 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 촉매 워시코트가 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 백금:팔라듐 촉매는 나노입자 지지체 상에 Pt:Pd 합금 나노입자를 포함하는 복합 나노입자를 포함할 수 있고, 여기서 복합 나노입자는 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되고, 팔라듐을 포함하는 촉매는 습식 화학법에 의하여 마이크론 크기 입자 상에 침적된 팔라듐을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 상이한 비율의 상이한 촉매 금속들이 있는 상이한 타입의 촉매 활성 물질들로 된 혼합물을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 상이한 워시코트에 놓여 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는, 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는, 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNm 입자를 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 NNm 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNiM 입자를 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 NNiM 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자를 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 상이한 비율의 상이한 촉매 금속으로 되어 있고 상이한 구조로 되어 있는 촉매 활성 물질을 포함하되 이에 제한되지 않는 상이한 비율의 상이한 촉매 금속으로 되어 있거나 상이한 구조로 되어 있는 촉매 활성 물질과 같은 상이한 타입의 촉매 활성 물질로 된 혼합물을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상이한 타입의 촉매 활성 물질은 상이한 워시코트에 놓여있을 수 있다. 예를 들어 일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없고, 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 NNm 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는, 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없고, 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 NNiM 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNm 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없고, 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNm 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 NNiM 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNiM 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없고, 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNiM 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 NNm 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 하이브리드 NNm/습식 화학 촉매 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 NNm 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNm/습식 화학 촉매 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 NNiM 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNm 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 하이브리드 NNm/습식 화학 촉매 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 NNiM 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 하이브리드 NNm/습식 화학 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 하이브리드 NNm/습식 화학 촉매 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없고, 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없고, 습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자들로 된 혼합물을 포함할 수 있고, 동일한 워시코트나 상이한 워시코트에서는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 하이브리드 NNm/습식 화학 촉매 입자를 포함할 수 있고, 또는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
촉매 워시코트 내의 상이한 타입의 촉매 활성 물질들로 된 임의의 다른 조합은 본 발명에 의해 고려되어 있다.
다음에 오는 발명의 상세한 설명에서, 워시코트 조성물이 수성 현탁액에 제공될 수 있고 어떤 경우에는 드라이 파우더로 제공될 수 있기 때문에, 워시코트 조성물의 성분들의 백분율은 워시코트 조성물 중에 존재하는 고체의 양의 관점에서 제공된다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물은 "필러(filler)" 입자를 더 포함하고, 여기서 필러 입자는 세라믹, 금속 산화물 또는 금속 입자일 수 있다. 일부 실시예에서, 필러 입자는 이산화규소 또는 금속 산화물(예컨대 MI-386 등과 같은 산화알루미늄 같은 것) 또는 임의의 비율의 이산화규소나 금속 산화물 입자들로 된 임의의 혼합물일 수 있다. 일부 실시예에서, 필러 입자는 제올라이트 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물에는 제올라이트 입자가 존재하지 않거나 제올라이트 입자가 실질적으로 존재하지 않는다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물과 촉매 레이어 내의 백금 족 금속의 백분율은 약 0.01 wt% 내지 약 20 wt%, 약 0.1 wt% 내지 약 15 wt%, 약 0.5 wt% 내지 약 12 wt%, 약 1 wt% 내지 약 10 wt%, 약 2 wt% 내지 약 9 wt%, 약 3 wt% 내지 약 8 wt%, 약 4wt% 내지 약 7 wt%, 또는 약 5 wt% 내지 약 7 wt%의 범위를 가진다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물과 촉매 레이어는 뵈마이트 입자, 필러 입자 및 촉매 활성 물질(습식 화학법에 의해서만 준비되는 촉매 입자, NNm 입자 또는 NNiM 입자와 같은 것)로 구성되거나 이들로 본질적으로 구성되거나 이들을 포함한다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 35 wt% 내지 약 92 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 40 wt% 내지 약 92 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 60 wt% 내지 약 95 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 80 wt% 내지 약 95 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 80 wt% 내지 약 92 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 35 wt% 내지 약 95 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 92 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 촉매 활성 물질은 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 95 wt%를 차지한다.
일부 실시예에서, 뵈마이트 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 20 wt% 이하를 차지한다. 일부 실시예에서, 뵈마이트 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 10 wt% 이하를 차지한다. 일부 실시예에서, 뵈마이트 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 5 wt% 이하를 차지한다. 일부 실시예에서, 뵈마이트 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 1 wt% 이하를 차지한다. 다양한 실시예에서, 뵈마이트 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 1 wt% 내지 약 20 wt%, 또는 약 1 wt% 내지 약 10 wt%, 또는 약 1 wt% 내지 약 5 wt%, 또는 약 2 wt% 내지 약 5 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 뵈마이트 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 1 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 뵈마이트 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 2 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 뵈마이트 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 3 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 뵈마이트 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 4 wt%를 차지한다. 일부 실시예에서, 뵈마이트 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 5 wt%를 차지한다.
일부 실시예에서, 산화알루미늄 입자(예컨대 MI-386 등과 같은 것)와 같은 필러 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 65 wt% 이하를 차지한다. 일부 실시예에서, 필러 입자, 예컨대 산화알루미늄 입자(예컨대 MI-386 등과 같은 것)나 이산화규소 입자와 같은 금속 산화물 입자는 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자로 된 조합의 약 65 wt% 이하, 약 60 wt% 이하, 약 55 wt% 이하, 약 50 wt% 이하, 약 45 wt% 이하, 약 40 wt% 이하, 약 35 wt% 이하, 약 30 wt% 이하, 약 25 wt% 이하, 약 20 wt% 이하, 약 15 wt% 이하, 약 10 wt% 이하, 약 8 wt% 이하, 약 5 wt% 이하, 또는 약 3 wt% 이하, 또는 약 2 wt% 이하를 차지한다. 일부 실시예에서, 필러 입자는 약 2% 내지 약 65%, 또는 약 2% 내지 55%, 또는 약 3% 내지 약 45%, 또는 약 3% 내지 약 35%, 또는 약 5% 내지 약 25%의 범위를 차지할 수 있다. 촉매 워시코트 조성물이나 촉매 레이어 내의 촉매 활성 물질, 뵈마이트 입자 및 필러 입자에 관하여 상술된 농도 범위가 상이한 타입의 필러 입자의 조합에 적용될 수 있다는 것이 고려되어 있다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하기 전에, 촉매 워시코트 조성물은 물 및 아세트산과 같은 산과 혼합되고, 이로써 촉매 워시코트 조성물, 물 및 산으로 된 수성 혼합물을 형성한다. 촉매 워시코트 조성물, 물 및 산으로 된 수성 혼합물은 이후 기판에 적용된다(여기서 기판은 그것에 적용되는 다른 워시코트 레이어를 이미 가지고 있을 수도 있고 가지고 있지 않을 수도 있음). 일부 실시예에서, 수성 혼합물이 기판에 적용되기 전에, 수성 혼합물의 pH는 약 2 내지 약 7, 약 3 내지 약 5, 또는 4의 pH 수준으로 조절된다. 일부 실시예에서, 수성 워시코트의 점성은 셀룰로오스 용액이나 콘스타치 또는 이와 유사한 증점제로 혼합하여 조절된다. 일부 실시예에서, 점성은 약 300 cP 내지 약 1200 cP 사이의 값으로 조절된다.
일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물은, 약 30 g/l 내지 약 140 g/l, 또는 약 30 g/l 내지 70 g/l, 또는 약 30 g/l 내지 약 60 g/l, 또는 약 40 g/l 내지 약 70 g/l, 또는 약 40 g/l 내지 약 60 g/l, 또는 약 40 g/l 내지 50 g/l, 또는 약 50 g/l 내지 약 140 g/l, 또는 약 70 g/l 내지 대략 140 g/l, 또는 약 90 g/l 내지 약 140 g/l, 또는 약 110 g/l 내지 약 130 g/l와 같은 약 30 g/l 내지 약 250 g/l, 또는 약 50 g/l 내지 약 250 g/l의 두께를 포함한다. 일부 실시예에서, 촉매 워시코트 조성물은 약 30 g/l, 약 40 g/l, 약 50 g/l, 약 60 g/l, 약 70 g/l, 대략 80 g/l, 약 90 g/l, 약 100 g/l, 약 110 g/l, 약 120 g/l, 대략 130 g/l, 또는 약 140 g/l의 두께를 포함한다. 바람직하게는, 촉매 워시코트 조성물은 약 40 g/l, 50 g/l, 60 g/l 또는 120 g/l의 두께를 포함한다.
건조 및 배소 조건
각각의 워시코트가 기판(앞선 기판과 이미 코팅되어 있을 수 있고 코팅되어 있지 않을 수 있음)에 적용되면, 초과 워시코트는 날려버려지고 남은 것은 수집되고 재활용된다. 워시코트는 이후 건조될 수 있다. 워시코트의 건조는 실내 온도나 상승된 온도(예컨대 약 30℃ 내지 약 90℃, 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 70℃)에서, 대기압이나 감소된 압력(예컨대 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼, 또는 약 7.5 밀리토르 내지 약 675 토르)에서, 불활성 대기(질소나 아르곤과 같은 것) 하에서 또는 주변 대기에서, 기판 위에서의 가스(예컨대 건조 공기, 건조 질소 가스 또는 건조 아르곤 가스)의 흐름을 통과시키는 상태 또는 통과시키지 않는 상태에서 실행될 수 있다. 일부 실시예에서, 건조 과정은 고온 건조 과정이다. 고온 건조 과정은 실내 온도 이상의 온도이지만 표준 배소 온도 이하의 온도에서 용매를 제거하는 방식을 포함한다. 일부 실시예에서, 건조 과정은, 기판을 따듯한 공기의 상승기류에 놓거나 압력의 급격한 감소에 의하여 기판으로부터 수증기의 신속한 증발을 수반하는 급속 건조 과정일 수 있다. 다른 건조 과정들도 사용될 수 있는 것으로 고려되어 있다.
기판 위쪽에서 워시코트를 건조한 후, 워시코트는 이후 기판 위쪽에서 배소될 수 있다. 배소는 약 400℃ 내지 약 700℃, 바람직하게는 약 500℃ 내지 약 600℃, 보다 바람직하게는 약 540℃ 내지 약 560℃ 또는 약 550℃와 같은 상승된 온동서 일어난다. 배소는 대기압이나 감소된 압력(예컨대 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼, 또는 약 7.5 밀리토르 내지 약 675 토르)에서, 불활성 대기(질소나 아르곤과 같은 것) 하에서 또는 주변 대기에서, 기판 위에서의 가스(예컨대 건조 공기, 건조 질소 가스 또는 건조 아르곤 가스)의 흐름을 통과시키는 상태 또는 통과시키지 않는 상태에서 일어날 수 있다.
촉매 변환기 및 촉매 변환기를 생산하는 방법
일부 실시예에서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 워시코트 구성과 워시코트 레이어 중 임의의 것을 포함할 수 있는 촉매 변환기를 제공한다. 촉매 변환기는 대형 디젤 차량에서와 같이 디젤 차량에서와 같은 다양한 적용처에서 유용하다.
도 1에는 일부 실시예에 따르는 촉매 변환기가 도시되어 있다. 촉매 활성 물질은 코팅된 기판을 형성하기 위해서 기판 위쪽에 코팅되어 있는 워시코트 조성물 내에 포함되어 있다. 코팅된 기판(114)은 차례로 금속 컨테이너(110)(예컨대 스테인리스 스틸로 되어있음) 내부에 둘러싸여 있는 절연 재료(112) 내부에 둘러싸여 있다. 열 차폐장치(heat shield)(108)와 가스 센서(예컨대 산소 센서)(106)가 도시되어 있다. 촉매 변환기는 플랜지(104, 118)를 통해 차량의 배기 시스템에 부착될 수 있다. 탄화수소, 일산화탄소 및 질소 산화물에 해당하는 미처리 배출물을 포함하는 배기 가스는 부재번호 102의 방향으로 촉매 변환기로 들어간다. 미처리 배출물은 촉매 변환기를 통과함에 따라, 코팅된 기판 상에서 촉매 활성 물질과 반응하고, 그 결과 부재번호 120의 방향으로 빠져나가는 물, 이산화탄소 및 질소에 해당하는 배기관 배출물을 초래한다. 도 1a는 코팅된 기판의 벌집 구조가 나타나 있는 코팅된 기판(114)의 한 구역의 확대도이다. 코팅된 기판은 아래에서 보다 상세하게 설명되는 차량 배출물 제어 시스템에서 사용하기 위하여 촉매 변환기에 통합되어 있을 수 있다.
도 3a에는 본 발명의 일부 실시예에 따라 코팅된 기판을 형성하는 한가지 방법(300)이 도시되어 있다. 이 방법은 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계를 포함하고, 여기에서 촉매 워시코트 조성물은 고농도의 촉매 활성 물질을 포함한다. 바람직하게는, 건조 과정과 배소 과정은 코팅 단계 후에 실행된다. 이러한 구성은 S-C(기판-촉매 레이어)로 지정된다.
단계(310)에서, 워시코트 조성물(촉매 워시코트 조성물)은 기판에적용된다. 바람직하게는, 기판은 코디어라이트로 구성되거나 코디어라이트로 본질적으로 구성되거나 코디어라이트를 포함하고, 벌집 구조를 포함한다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기판이 다른 재료뿐만 아니라 다른 구성으로 형성될 수 있다는 것이 고려되어 있다. S-C 구성에서 사용되는 촉매 워시코트 조성물은 대체로 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질, 예컨대 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 제 1 타입의 촉매 활성 물질, 그리고 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 제 2 타입의 촉매 활성 물질로 된 혼합물을 포함하고, 또는 제 2 타입의 촉매 활성 물질은 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 타입의 촉매 활성 물질이나 제 2 타입의 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 형성되는 촉매 입자일 수 있고, 또는 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 입자일 수 있다.
단계(320)에서, 건조 과정은 기판 상에서 실행된다. 이러한 건조 과정의 예시는 고온 건조 과정이나 급속 건조 과정을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
단계(330)에서, 배소 과정은 기판 상에서 실행된다. 배소 과정의 온도와 길이가 특정 실시예에서 조성물들의 특성에 따라 달라질 수 있다는 것이 고려되어 있다.
배소 과정 후, 코팅된 기판은 그 표면 상에 촉매 레이어를 포함한다. 촉매 레이어는 촉매 활성 물질을 포함한다. 이 방법은 추가적인 워시코트 레이어 없이 기판-촉매 레이어(S-C) 구성을 생산하는 한가지 방법이 도시되어 있고, 이 방법은 도시되어 있는 단계 이전이나 이후에 원하는 바와 같이 추가적인 워시코트 레이어를 적용하도록 즉시 수정될 수 있다. 바람직하게는, 건조 과정과 배소 과정은 각각의 코팅 단계 사이에 실행된다.
도 3b에는 촉매 레이어로 코팅된 기판(S-C 구성)의 일 실시예가 도시되어 있다. 바람직하게는, 기판(350)은 코디어라이트로 구성되거나 코디어라이트로 본질적으로 구성되거나 코디어라이트를 포함하고, 벌집 구조를 포함한다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기판이 다른 재료뿐만 아니라 다른 구성으로 형성될 수 있다는 것이 고려되어 있다. 촉매 레이어(360)는 기판(350)을 코팅한다. S-C 구성에서 사용되는 촉매 레이어(360)는 대체로 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질, 예컨대 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 제 1 타입의 촉매 활성 물질, 그리고 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 제 2 타입의 촉매 활성 물질로 된 혼합물을 포함하고, 또는 제 2 타입의 촉매 활성 물질은 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 타입의 촉매 활성 물질이나 제 2 타입의 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 형성되는 촉매 입자일 수 있고, 또는 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 입자일 수 있다.
도 4a에는 본 발명의 일부 실시예에 따라 코팅된 기판을 형성하는 한가지 방법이 도시되어 있다. 이 방법은 제 1 촉매 레이어와 같은 제 1 워시코트 조성물 레이어를 형성하기 위해서 제 1 촉매 워시코트 조성물과 같은 제 1 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계, 및 제 2 촉매 레이어와 같은 제 2 워시코트 조성물 레이어를 형성하기 위해서 제 2 촉매 워시코트 조성물과 같은 제 2 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계를 포함한다. 이 구성은 S-C1-C2(기판-제 1 촉매 레이어-제 2 촉매 레이어)로 지정된다. 일부 실시예에서, 제 1 촉매 워시코트 조성물과 제 2 촉매 워시코트 조성물은 동일한 조성물로 되어 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 촉매 워시코트 조성물과 제 2 촉매 워시코트 조성물은 상이한 조성물로 되어 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제 1 촉매 워시코트 조성물은 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 제 2 촉매 워시코트 조성물은 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 또는 제 2 촉매 워시코트 조성물은 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 촉매 워시코트 조성물은 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 또는 제 1 촉매 워시코트 조성물은 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 제 2 촉매 워시코트 조성물은 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있다. 제 1 촉매 워시코트 조성물과 제 2 촉매 워시코트 조성물 내의 촉매 금속들의 다른 비율은 본 발명에 의해 고려되어 있다.
단계(405)에서, 제 1 워시코트 조성물(제 1 촉매 워시코트 조성물)은 제 1 촉매 레이어를 형성하기 위해서 기판에 적용된다. 바람직하게는, 기판은 코디어라이트로 구성되거나 코디어라이트로 본질적으로 구성되거나 코디어라이트를 포함하고, 벌집 구조를 포함한다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기판이 다른 재료뿐만 아니라 다른 구성으로 형성될 수 있다는 것이 고려되어 있다.
단계(410)에서, 제 1 건조 과정은 기판 상에서 실행된다. 이러한 건조 과정의 예시는 고온 건조 과정이나 급속 건조 과정을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
단계(415)에서, 제 1 배소 과정은 기판 상에서 실행된다. 배소 과정의 온도와 길이가 특정 실시예에서 조성물들의 특성에 따라 달라질 수 있다는 것이 고려되어 있다.
단계(420)에서, 제 2 워시코트 조성물(제 2 촉매 워시코트 조성물)은 제 1 촉매 레이어를 제 2 레이어와 코팅하기 위하여 기판에 적용된다.
단계(425)에서, 제 2 건조 과정은 기판 상에서 실행된다. 이러한 건조 과정의 예시는 고온 건조 과정이나 급속 건조 과정을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
단계(430)에서, 제 2 배소 과정은 기판 상에서 실행된다. 배소 과정의 온도와 길이가 특정 실시예에서 조성물들의 특성에 따라 달라질 수 있다는 것이 고려되어 있다.
제 2 배소 과정 후, 코팅된 기판은 그 표면 상에 제 1 촉매 레이어와 제 2 촉매 레이어를 포함한다. 모든 촉매 레이어는 촉매 활성 물질을 포함하지만, 일부 실시예에서는 촉매 활성 물질의 조성물은 제 1 촉매 레이어와 제 2 촉매 레이어 사이에 차이가 있을 수 있다. 이 방법은 추가적인 워시코트 레이어 없이 기판-제 1 촉매 레이어-제 2 촉매 레이어(S-C1-C2) 구성을 생산하는 한가지 방법이 도시되어 있고, 이 방법은 도시되어 있는 단계 이전이나 이후에 원하는 바와 같이 추가적인 워시코트 레이어를 적용하도록 즉시 수정될 수 있다. 바람직하게는, 건조 과정과 배소 과정은 각각의 코팅 단계 사이에 실행된다.
도 4b에는 제 1 촉매 레이어와 제 2 촉매 레이어(S-C1-C2 구성)(435)로 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다. 바람직하게는, 기판(440)은 코디어라이트로 구성되거나 코디어라이트로 본질적으로 구성되거나 코디어라이트를 포함하고, 벌집 구조를 포함한다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기판이 다른 재료뿐만 아니라 다른 구성으로 형성될 수 있다는 것이 고려되어 있다. 제 1 촉매 레이어(445)는 기판(440)을 코팅하고, 제 2 촉매 레이어(450)는 제 1 촉매 레이어(445)의 외부에 있는 기판(440)을 코팅한다. 일부 실시예에서, 제 1 촉매 레이어(445)와 제 2 촉매 레이어(450)는 동일한 조성물로 되어 있을 수 있다. 다른 실시예에서는 제 1 촉매 레이어(445)와 제 2 촉매 레이어(450)가 상이한 조성물로 되어 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제 1 촉매 레이어(445)는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 제 2 촉매 레이어(450)는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 또는 제 2 촉매 레이어는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 촉매 레이어(445)는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 또는 제 1 촉매 활성 레이어는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 제 2 촉매 레이어(450)는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율이나 일정한 범위의 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 촉매 레이어나 제 2 촉매 레이어는 추가적인 타입의 촉매 활성 물질을 포함할 수 있다. 제 1 촉매 레이어와 제 2 촉매 레이어 내의 촉매 금속들의 다른 비율은 이 발명에 의해 고려되어 있다.
도 5a에는 본 발명의 일부 실시예에 따라 코팅된 기판을 형성하는 한가지 방법이 도시되어 있다. 이 방법은 코너 필 레이어와 같은 제 1 워시코트 조성물 레이어를 형성하기 위해서 코너 필 워시코트 조성물과 같은 제 1 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계, 및 촉매 레이어와 같은 제 2 워시코트 조성물 레이어를 형성하기 위해서 촉매 워시코트 조성물과 같은 제 2 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계를 포함한다. 이 구성은 S-F-C(기판-코너 필 레이어-촉매 레이어)로 지정된다.
단계(505)에서, 제 1 워시코트 조성물(코너 필 워시코트 조성물)은 코너 필 레이어를 형성하기 위해서 기판에 적용된다. 바람직하게는, 기판은 코디어라이트로 구성되거나 코디어라이트로 본질적으로 구성되거나 코디어라이트를 포함하고, 벌집 구조를 포함한다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기판이 다른 재료뿐만 아니라 다른 구성으로 형성될 수 있다는 것이 고려되어 있다.
단계(510)에서, 제 1 건조 과정은 기판 상에서 실행된다. 이러한 건조 과정의 예시는 고온 건조 과정이나 급속 건조 과정을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
단계(515)에서, 제 1 배소 과정은 기판 상에서 실행된다. 배소 과정의 온도와 길이가 특정 실시예에서 조성물들의 특성에 따라 달라질 수 있다는 것이 고려되어 있다.
단계(520)에서, 제 2 워시코트 조성물(촉매 워시코트 조성물)은 제 1 워시코트 레이어, 코너 필 레이어를 제 2 워시코트 레이어, 촉매 레이어와 코팅하기 위하여 기판에 적용된다. S-F-C 구성에서 사용되는 촉매 워시코트 조성물은 대체로 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질, 예컨대 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 제 1 타입의 촉매 활성 물질, 그리고 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 제 2 타입의 촉매 활성 물질로 된 혼합물을 포함하고, 또는 제 2 타입의 촉매 활성 물질은 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
단계(525)에서, 제 2 건조 과정은 기판 상에서 실행된다. 이러한 건조 과정의 예시는 고온 건조 과정이나 급속 건조 과정을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
단계(530)에서, 제 2 배소 과정은 기판 상에서 실행된다. 배소 과정의 온도와 길이가 특정 실시예에서 조성물들의 특성에 따라 달라질 수 있다는 것이 고려되어 있다.
제 2 배소 과정 후, 코팅된 기판은 그 표면 상에 코너 필 레이어와 촉매 레이어를 포함한다. 바람직하게는, 코너 필 레이어는 촉매 활성 물질을 포함하지 않는다. 촉매 레이어는 촉매 활성 물질을, 바람직하게는 고농도로 포함한다. 이 방법은 추가적인 워시코트 레이어 없이 기판-코너-필 레이어-촉매 레이어(S-F-C) 구성을 생산하는 한가지 방법이 도시되어 있다. 이 방법은 도시되어 있는 단계 이전이나 이후에 원하는 바와 같이 추가적인 워시코트 레이어를 적용하도록 즉시 수정될 수 있다. 바람직하게는, 건조 과정과 배소 과정은 각각의 코팅 단계 사이에 실행된다.
도 5b에는 코너 필 레이어와 촉매 레이어(S-F-C 구성)(535)로 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다. 바람직하게는, 기판(540)은 코디어라이트로 구성되거나 코디어라이트로 본질적으로 이루어지거나 코디어라이트를 포함하고, 벌집 구조를 포함한다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기판이 다른 재료뿐만 아니라 다른 구성으로 형성될 수 있다는 것이 고려되어 있다. 코너 필 레이어(545)는 기판(540)을 코팅하고, 촉매 레이어(550)는 코너 필 레이어(545)의 외부에 있는 기판(540)을 코팅한다. S-F-C 구성에서 사용되는 촉매 레이어(550)는 대체로 둘 이상의 상이한 타입의 촉매 활성 물질, 예컨대 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 제 1 타입의 촉매 활성 물질, 그리고 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 제 2 타입의 촉매 활성 물질로 된 혼합물을 포함하고, 또는 제 2 타입의 촉매 활성 물질은 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다.
도 6a에는 본 발명의 일부 실시예에 따라 코팅된 기판을 형성하는 한가지 방법이 도시되어 있다. 이 방법은 코너 필 레이어와 같은 제 1 워시코트 조성물 레이어를 형성하기 위해서 코너 필 워시코트 조성물과 같은 제 1 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계, 제 1 촉매 레이어와 같은 제 2 워시코트 조성물 레이어를 형성하기 위해서 제 1 촉매 워시코트 조성물과 같은 제 2 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계, 및 제 2 촉매 레이어와 같은 제 3 워시코트 조성물 레이어를 형성하기 위해서 제 2 촉매 워시코트 조성물과 같은 제 3 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계를 포함한다. 이 구성은 S-F-C1-C2(기판-코너 필 레이어-제 1 촉매 레이어-제 2 촉매 레이어)로 지정된다. 일부 실시예에서, 제 1 촉매 워시코트 조성물과 제 2 촉매 워시코트 조성물은 동일한 조성물로 되어 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 촉매 워시코트 조성물과 제 2 촉매 워시코트 조성물은 상이한 조성물로 되어 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제 1 촉매 워시코트 조성물은 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 제 2 촉매 워시코트 조성물은 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 또는 제 2 워시코트 조성물은 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 촉매 워시코트 조성물은 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 또는 제 1 촉매 워시코트 조성물은 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하고, 제 2 촉매 워시코트 조성물은 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있다. 제 1 촉매 워시코트 조성물과 제 2 촉매 워시코트 조성물 내의 촉매 금속들의 다른 비율은 본 발명에 의해 고려되어 있다.
단계(605)에서, 제 1 워시코트 조성물(코너 필 워시코트 조성물)은 코너 필 레이어를 형성하기 위해서 기판에 적용된다. 바람직하게는, 기판은 코디어라이트로 구성되거나 코디어라이트로 본질적으로 구성되거나 코디어라이트를 포함하고, 벌집 구조를 포함한다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기판이 다른 재료뿐만 아니라 다른 구성으로 형성될 수 있다는 것이 고려되어 있다.
단계(610)에서, 제 1 건조 과정은 기판 상에서 실행된다. 이러한 건조 과정의 예시는 고온 건조 과정이나 급속 건조 과정을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
단계(615)에서, 제 1 배소 과정은 기판 상에서 실행된다. 배소 과정의 온도와 길이가 특정 실시예에서 조성물들의 특성에 따라 달라질 수 있다는 것이 고려되어 있다.
단계(620)에서, 제 2 워시코트 조성물(촉매 워시코트 조성물)은 제 1 워시코트 레이어, 코너 필 레이어를 제 2 워시코트 레이어, 제 1 촉매 레이어와 코팅하기 위하여 기판에 적용된다.
단계(625)에서, 제 2 건조 과정은 기판 상에서 실행된다. 이러한 건조 과정의 예시는 고온 건조 과정이나 급속 건조 과정을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
단계(630)에서, 제 2 배소 과정은 기판 상에서 실행된다. 배소 과정의 온도와 길이가 특정 실시예에서 조성물들의 특성에 따라 달라질 수 있다는 것이 고려되어 있다.
단계(635)에서, 제 3 워시코트 조성물(제 2 촉매 워시코트 조성물은 제 2 워시코트 레이어, 제 1 촉매 레이어를 제 3 워시코트 레이어, 제 2 촉매 레이어와 코팅하기 위하여 기판에 적용된다.
단계(640)에서, 제 3 건조 과정은 기판 상에서 실행된다. 이러한 건조 과정의 예시는 고온 건조 과정이나 급속 건조 과정을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
단계(645)에서, 제 3 배소 과정은 기판 상에서 실행된다. 배소 과정의 온도와 길이가 특정 실시예에서 조성물들의 특성에 따라 달라질 수 있다는 것이 고려되어 있다.
제 3 배소 과정 후, 코팅된 기판은 그 표면 상에 코너 필 레이어, 제 1 촉매 레이어 및 제 2 촉매 레이어를 포함한다. 모든 촉매 레이어는 촉매 활성 물질을 포함하지만, 일부 실시예에서는 촉매 활성 물질의 조성물은 제 1 촉매 레이어와 제 2 촉매 레이어 사이에 차이가 있을 수 있다. 이 방법은 추가적인 워시코트 레이어 없이 기판-코너 필 레이어-제 1 촉매 레이어-제 2 촉매 레이어(S-F-C1-C2) 구성을 생산하는 한가지 방법이 도시되어 있고, 이 방법은 도시되어 있는 단계 이전이나 이후에 원하는 바와 같이 추가적인 워시코트 레이어를 적용하도록 즉시 수정될 수 있다. 바람직하게는, 건조 과정과 배소 과정은 각각의 코팅 단계 사이에 실행된다.
도 6b에는 코너 필 레이어, 제 1 촉매 레이어 및 제 2 촉매 레이어(S-F-C1-C2) 구성(650)으로 코팅된 기판의 일 실시예가 도시되어 있다. 바람직하게는, 기판(655)은 코디어라이트로 구성되거나 코디어라이트로 본질적으로 구성되거나 코디어라이트를 포함하고, 벌집 구조를 포함한다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기판이 다른 재료뿐만 아니라 다른 구성으로 형성될 수 있다는 것이 고려되어 있다. 코너 필 레이어(660)는 기판(650)을 코팅하고, 제 1 촉매 레이어(665)는 코너 필 레이어(660) 외부에 있는 기판(655)을 코팅하고, 제 2 촉매 레이어(670)는 제 1 촉매 레이어(665)의 외부에 있는 기판(655)을 코팅한다. 일부 실시예에서, 제 1 촉매 레이어(665)와 제 2 촉매 레이어(670)는 동일한 조성물로 되어 있을 수 있다. 다른 실시예에서는 제 1 촉매 레이어(665)와 제 2 촉매 레이어(670)가 상이한 조성물로 되어 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제 1 촉매 레이어(665)는 약 10:1 내지 약 100:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 40:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 10:1 내지 약 30:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 15:1 내지 약 25:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 백금은 있되 팔라듐은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 제 2 촉매 레이어(670)는 약 1:2 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 1:1 내지 약 5:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 4:1의 Pt:Pd(중량/중량), 또는 약 2:1 내지 약 8:1의 Pt:Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있거나, 팔라듐은 있되 백금은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 또는 제 2 촉매 레이어는 약 20:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함하는 촉매와 팔라듐을 포함하는 다른 촉매를 포함할 수 있어서, 합친 촉매는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 촉매 레이어(665)는 20:1 Pt/Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있고, 제 2 촉매 레이어(670)는 팔라듐은 있되 백금은 없는 촉매 활성 물질을 포함할 수 있다. 제 1 촉매 레이어와 제 2 촉매 레이어 내의 촉매 금속들의 다른 비율은 이 발명에 의해 고려되어 있다.
배기 시스템, 차량 및 배출 성능
본 발명의 일부 실시예에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 코팅된 기판은, 내연 기관의 배기 시스템 내부에서와 같이 내연 기관으로부터의 배기 가스를 받아들이도록 구성된 포지션으로 촉매 변환기 내부에 수용되어 있다. 촉매 변환기는 대형 디젤 엔진과 같은 디젤 엔진으로부터의 배기가스와 사용될 수 있다. 촉매 변환기는 대형 디젤 엔진과 같은 디젤 엔진을 포함하고 있는 차량에 장착될 수 있다.
코팅된 기판은 도 1에 나타나 있는 바와 같이 하우징 속에 놓여있고, 차례로 내연 기관의 배기 시스템(배기가스 처리 시스템으로도 지칭됨) 속에 놓여 있을 수 있다. 내연 기관은 대형 디젤 차량의 엔진과 같은 대형 디젤 엔진과 같은 디젤 엔진일 수 있다. 내연 기관의 배기 시스템은 엔진으로부터 통상적으로는 배기 매니폴드 속으로 배기 가스를 수용하고, 배기 가스를 배기가스 처리 시스템에 전달한다. 촉매 변환기는 배기 시스템의 일부를 형성하고, 종종 디젤 산화 촉매(diesel oxidation catalyst; DOC)로 지칭된다. 배기 시스템은 또한 디젤 입자 필터(diesel particulate filter; DPF) 및/또는 선택적 촉매 환원 유닛(selective catalytic reduction unit; SCR unit) 및/또는 희박 NOx 트랩(lean NOx trap; LNT)을 포함할 수 있고, 통상적인 장치는 배기 가스가 엔진으로부터 받아들여지는 순서로 DOC-DPF 및 DOC-DPF-SCR이다. 배기 시스템은 또한 산소 센서, HEGO(heated exhaust gas oxygen; 가열된 배기 가스 산소) 센서, UEGO(universal exhaust gas oxygen; 범용 배기 가스 산소) 센서, 다른 가스용 센서 및 온도 센서와 같은 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 배기 시스템은 또한, 환경으로 방출되는 배출물을 관리하도록 배기가스 처리 시스템에 도달하는 배기 가스의 성분들을 최적화하기 위하여 차량 내의 여러 가지 파라미터들을 조절할 수 있는, 엔진 제어 유닛(ECU), 마이크로프로세서 또는 엔진 관리 컴퓨터와 같은 컨트롤러를 포함할 수 있다.
대형 디젤 엔진과 같은 디젤 엔진으로부터의 배기 가스와 같은 배기 가스를 "처리하는 것"은 배기 가스를 환경으로 방출하기 전에 배기 시스템(배기가스 처리 시스템)을 지나가게 하는 것을 지칭한다. 위에서 언급된 바와 같이, 통상적으로 엔진으로부터의 배기 가스는 환경으로 방출되기 전에 디젤 산화 촉매와 디젤 입자 필터를 포함하는 배기 시스템을 통해 유동할 수 있고, 또는 디젤 산화 촉매, 디젤 입자 필터 및 선택적 촉매 환원 유닛(SCR)을 포함하는 배기 시스템을 통해 유동할 수 있다.
본 명세서에 기술된 촉매 변환기와 배기 시스템은 대형 디젤 차량에서 이용될 수 있다. 미국 환경 보호국("U.S. EPA")은 10,000 파운드 이하의 중량을 가지는 특정 승용차를 제외한 8,500 파운드 이상인 총 차량 중량 등급의 차량과 같은 것들을 "대형 차량"으로 정의한다. U.S. EPA는 또한 10,000 파운드 이하의 특정 승용차를 제외하되 8,500 파운드를 초과하지만 19,500 파운드 미만인 차량에서 사용되는 엔진과 같은 것을 "경대형 디젤 엔진"으로 정의한다. U.S. EPA는 또한 19,500 파운드 이상이지만 33,000 파운드 이하인 차량에서 사용되는 엔진과 같은 것을 "중대형 디젤 엔진"으로 정의한다. U.S. EPA는 또한 33,000 파운드 이상의 차량에서 사용되는 엔진을 "초대형 디젤 엔진"으로 정의한다. 캘리포니아에서는 1995년 이후에 제조된 차량들 중 14,000 파운드를 초과하지만 19,500 파운드 미만인 차량에서 사용되는 엔진을 "경대형 디젤 엔진"으로 정의한다. 유럽에서는 "대형 디젤 엔진"이 3.5 메트릭 톤 이상(7,716 파운드 이상)의 차량에서 사용되는 엔진으로 여겨지고 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 대형 디젤 차량은 약 7,700 파운드 이상, 또는 약 8,500 파운드 이상, 또는 약 10,000 파운드 이상, 또는 약 14,000 파운드 이상, 또는 약 19,500 파운드 이상, 또는 약 33,000 파운드 이상의 중량을 가지는 디젤 차량이고, 대형 디젤 엔진은 대형 디젤 차량에서 사용되는 엔진이다.
본 명세서에 개시되어 있는 코팅된 기판은 촉매 변환기에서 사용되는 경우 대형 차량에서 사용되는 다른 촉매 변환기에 비해 상당한 개선을 제공할 수 있다. 상이한 비율의 혼합된 백금 족 금속들은 HC, CO 및 NOx 배출물들의 촉매 효율에 개별적으로 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 20:1의 Pt/Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 촉매 활성 물질은, 사용된 총 PGM의 동등한 양으로 5:1의 Pt/Pd(중량/중량)의 일정한 비율의 백금과 팔라듐으로 된 혼합물이 있는 촉매 활성 물질과 비교하면, NOx 배출물을 촉매작용시 더욱 효과적이지만 HC 배출물을 촉매작용시 덜 효과적이다. 대형 차량 내의 촉매 변환기가 상승된 평균 운전 온도에 있는 경우에는, HC 배출물과 CO 배출물의 효과적인 촉매를 상실하지 않고 NOx 배출물을 효과적으로 촉매작용하는 것이 중요하다. 본 명세서에 개시되어 있는 촉매 조합과 워시코트 구성은 NOx 배출물의 효과적인 촉매와 HC 배출물과 CO 배출물의 효과적인 촉매 모두를 제공한다. 본 명세서에 개시된 코팅된 기판은 하류의 선택적 촉매 환원(SCR) 유닛과 조합하여 사용하기에 매우 적합하다. SCR 촉매 과정은 유해한 질소산화물(NOx)을 무해한 질소 가스(N2)로 환원시킨다. 최적의 SCR 성능은 유닛에 들어가는 NO 대 NO2의 비율(즉 산화질소 대 이산화질소의 비율)이 1:1인 경우에 일어난다. SCR 유닛의 상류에서 NO 중 일부를 NO2로 산화시킴으로써, 본 명세서에 개시된 코팅된 기판은 NO:NO2의 비율을 최적의 1:1 비율에 가깝게 조절하므로, 질소산화물의 배출을 감소시키는 배출 제어 시스템의 전체 성능을 향상시킨다.
2008년 10월부로 발효된 대형 차량 배출물에 관한 유로 5 배출 기준은 CO 배출은 1500 mg/kWh으로, HC 배출은 460 mg/kWh으로, NOx 배출은 2000 mg/kWh으로 제한을 두고 있다(지침 2005/55/EC). 2013년 12월에 시행될 예정인 대형 차량 배출물에 관한 유로 6 배출 기준은 CO 배출은 1500 mg/kWh으로, HC 배출은 130 mg/kWh으로, 그리고 NOx 배출은 400 mg/kWh으로 제한을 두고 있다(규정 595/2009/EC). 개시된 촉매 변환기 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 배출 시스템에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이들 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매)에서 사용된다.
2010년 이후에 제조된 차량에 관한 "고속버스용 압축 점화 엔진 및 도시 버스"를 위한 미국 EPA 배출 기준은 http://www.epa.gov/otaq/standard/heavy-duty/hdci-exhaust.htm에 요약되어 있고, EPA 임시 시험 절차 및 보충 배출 시험에 있어서 CO 배출물은 15.5 g/b hp-hr으로, 비메탄 탄화수소(non-methane hydrocarbons; NMHC) 배출물은 140 mg/bhp-hr으로, NOx 배출물은 200 mg/bhp-hr으로 제한을 두고 있다. 2010년에 제조된 차량에 관한 "고속버스용 압축 점화 엔진 및 도시 버스"를 위한 미국 EPA 배출 기준은 미초과 시험 방법(Not to Exceed Test method)에 있어서 CO 배출물은 15.5 g/bhp-hr으로, 비메탄 탄화수소(NMHC) 배출물은 210 mg/bhp-hr으로, 그리고 NOx 배출물은 300 mg/bhp-hr으로 제한한다.
"고속버스용 엔진 청정 연료 쾌속 배기가스 배출 기준"에 관한 미국 EPA 배출 기준은 http://www.epa.gov/otaq/standard/heavy-duty/hd-cff.htm에 요약되어 있고, 대형 디젤 엔진 배기가스 저 배출 차량("ILEVs")에 있어서 CO 배출물은 14.4 g/bhp-hr으로, 대형 디젤 엔진 배기가스 초 저 배출 차량("ULEVs")에 있어서 CO 배출물은 7.2 g/bhp-hr으로 추가로 제한을 두고 있다.
미국 EPA는 엔진의 "유효 수명"을 경대형 디젤 엔진에 있어서는 10년이 조금 못되거나 110,000 마일로 보고, 중대형 디젤 엔진에 있어서는 185,000 마일로 보고, 초대형 디젤 엔진에 있어서는 435,000 마일(또는 22,000 시간의 운전 시간)로 본다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 CO, HC 및 NOx 배출에 관한 유로 5 요건을 충족한다. 일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 1500 mg/kwh 미만의 CO 배출물, 460 mg/kwh 미만의 HC 배출물, 및 2000 mg/kwh 미만의 NOx 배출물을 방출한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 유로 5 요건을 충족하는 한편, 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩를 이용하여 유로 5 요건을 충족한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 기준 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 CO, HC 및 NOx 배출에 관한 유로 6 요건을 충족한다. 일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 1500 mg/kwh 미만의 CO 배출물, 130 mg/kwh 미만의 HC 배출물, 및 400 mg/kwh 미만의 NOx 배출물을 방출한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 유로 6 요건을 충족하는 한편, 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩를 이용하여 유로 6 요건을 충족한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 기준 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 CO, HC 및 NOx 배출에 관한 미국 EPA "고속버스용 압축 점화 엔진 및 도시 버스" 배출 기준을 충족한다. 일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어지는 촉매 변환기는 15.5 g/bhp-hr 미만의 CO 배출물, 140 mg/bhp-hr 미만의 비메탄 탄화수소(NMHC) 배출물, 및 200 mg/bhp-hr 미만의 NOx 배출물을 방출한다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 미국 EPA "고속버스용 압축 점화 엔진 및 도시 버스" 배출 기준을 충족하는 한편, 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩를 이용하여 미국 EPA "고속버스용 압축 점화 엔진 및 도시 버스" 배출 기준을 충족한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 기준 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 CO, HC 및 NOx 배출에 관한 미국 EPA "고속버스용 엔진 청정 연료 쾌속 배기가스 배출 기준" ILEV 배출 기준을 충족한다. 일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 14.4 g/bhp-hr 미만의 CO 배출물, 140 mg/bhp-hr 미만의 비메탄 탄화수소(NMHC) 배출물 및 200 mg/bhp-hr 미만의 NOx 배출물을 방출한다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 미국 EPA "고속버스용 엔진 청정 연료 쾌속 배기가스 배출 기준" ILEV 배출 기준을 충족하는 한편, 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩를 이용하여 미국 EPA "고속버스용 압축 점화 엔진 및 도시 버스" 배출 기준을 충족한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 기준 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 CO, HC 및 NOx 배출에 관한 미국 EPA "고속버스용 엔진 청정 연료 쾌속 배기가스 배출 기준" ULEV 배출 기준을 충족한다. 일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 7.2 g/bhp-hr 미만의 CO 배출물, 140 mg/bhp-hr 미만의 비메탄 탄화수소(NMHC) 배출물 및 200 mg/bhp-hr 미만의 NOx 배출물을 방출한다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 미국 EPA "고속버스용 엔진 청정 연료 쾌속 배기가스 배출 기준" ULEV 배출 기준을 충족하는 한편, 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩를 이용하여 미국 EPA "고속버스용 압축 점화 엔진 및 도시 버스" 배출 기준을 충족한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 4000 mg/bhp-hr 이하, 2400 mg/bhp-hr 이하, 1200 mg/bhp-hr 이하, 400 mg/bhp-hr 이하, 200 mg/bhp-hr 이하, 150 mg/bhp-hr 이하, 또는 100 mg/bhp-hr 이하의 NOx 배출물을 보여준다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 4000 mg/kWh 이하, 3000 mg/kWh 이하, 2000 mg/bkWh 이하, 1000 mg/kWh 이하, 400 mg/kWh 이하, 300 mg/kWh 이하, 또는 200 mg/kWh 이하의 NOx 배출물을 보여준다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 46.5 g/bhp-hr 이하, 31 g/bhp-hr 이하, 15.5 g/bhp-hr 이하, 14.4 g/bhp-hr 이하, 7.2 g/bhp-hr 이하, 3.6 g/bhp-hr 이하의 일산화탄소 배출물을 보여준다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 4500 mg/kWh 이하, 3000 mg/kWh 이하, 1500 mg/bkWh 이하, 1200 mg/kWh 이하, 800 mg/kWh 이하, 600 mg/kWh 이하의 일산화탄소 배출물을 보여준다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 31 g/bhp-hr 이하, 15.5 g/bhp-hr 이하, 14.4 g/bhp-hr 이하, 7.2 g/bhp-hr 이하, 3.6 g/bhp-hr 이하의 일산화탄소 배출물 및 4000 mg/bhp-hr 이하, 2400 mg/bhp-hr 이하, 1200 mg/bhp-hr 이하, 400 mg/bhp-hr 이하, 200 mg/bhp-hr 이하, 150 mg/bhp-hr 이하, 또는 100 mg/bhp-hr 이하의 NOx 배출물을 보여준다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 4500 mg/kWh 이하, 3000 mg/kWh 이하, 1500 mg/bkWh 이하, 1200 mg/kWh 이하, 800 mg/kWh 이하, 600 mg/kWh 이하의 일산화탄소 배출물 및 4000 mg/kWh 이하, 3000 mg/kWh 이하, 2000 mg/bkWh 이하, 1000 mg/kWh 이하, 400 mg/kWh 이하, 300 mg/kWh 이하, 200 mg/kWh 이하의 NOx 배출물을 보여준다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 2400 mg/bhp-hr 이하, 1200 mg/bhp-hr 이하, 600 mg/bhp-hr 이하, 300 mg/bhp-hr 이하, 140 mg/bhp-hr 이하, 100 mg/bhp-hr 이하, 또는 60 mg/bhp-hr 이하의 비메탄 탄화수소(NMHC) 배출물을 보여준다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 2000 mg/kWh 이하, 1000 mg/kWh 이하, 920 mg/bkWh 이하, 460 mg/kWh 이하, 250 mg/kWh 이하, 130 mg/kWh 이하 또는 60 mg/kWh 이하의 탄화수소(HC) 배출물을 보여준다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 2400 mg/bhp-hr 이하, 1200 mg/bhp-hr 이하, 600 mg/bhp-hr 이하, 300 mg/bhp-hr 이하, 140 mg/bhp-hr 이하, 100 mg/bhp-hr 이하, 또는 60 mg/bhp-hr 이하의 비메탄 탄화수소(NMHC) 배출물 및 4000 mg/bhp-hr 이하, 2400 mg/bhp-hr 이하, 1200 mg/bhp-hr 이하, 400 mg/bhp-hr 이하, 200 mg/bhp-hr 이하, 150 mg/bhp-hr 이하, 또는 100 mg/bhp-hr 이하의 NOx 배출물을 보여준다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 2000 mg/kWh 이하, 1000 mg/kWh 이하, 920 mg/bkWh 이하, 460 mg/kWh 이하, 250 mg/kWh 이하, 130 mg/kWh 이하 또는 60 mg/kWh 이하의 탄화수소(HC) 배출물 및 4000 mg/kWh 이하, 3000 mg/kWh 이하, 2000 mg/bkWh 이하, 1000 mg/kWh 이하, 400 mg/kWh 이하, 300 mg/kWh 이하 또는 200 mg/kWh 이하의 NOx 배출물을 보여준다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다.
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 4000 mg/bhp-hr 이하, 2400 mg/bhp-hr 이하, 1200 mg/bhp-hr 이하, 400 mg/bhp-hr 이하, 200 mg/bhp-hr 이하, 150 mg/bhp-hr 이하, 또는 100 mg/bhp-hr 이하의 NOx 배출물을 보여주는 한편, 동일하거나 유사한 배출물을 보여주는 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 기준 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩를 이용한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 기준 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 3000 mg/kWh 이하, 1500 mg/kWh 이하, 1200 mg/bkWh 이하, 800 mg/kWh 이하 또는 600 mg/kWh 이하의 NOx 배출물을 보여주는 한편, 동일하거나 유사한 배출물을 보여주는 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 기준 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩을 이용한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 기준 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 46.5 g/bhp-hr 이하, 31 g/bhp-hr 이하, 15.5 g/bhp-hr 이하, 14.4 g/bhp-hr 이하, 7.2 g/bhp-hr 이하 또는 3.6 g/bhp-hr 이하의 일산화탄소 배출물 보여주는 한편, 동일하거나 유사한 배출물을 보여주는 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 기준 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩을 이용한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 기준 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 4500 mg/kWh 이하, 3000 mg/kWh 이하, 1500 mg/bkWh 이하, 1200 mg/kWh 이하, 800 mg/kWh 이하 또는 600 mg/kWh 이하의 일산화탄소 배출물을 보여주는 한편, 동일하거나 유사한 배출물을 보여주는 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 기준 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩을 이용한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 기준 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 46.5 g/bhp-hr 이하, 31 g/bhp-hr 이하, 15.5 g/bhp-hr 이하, 14.4 g/bhp-hr 이하, 7.2 g/bhp-hr 이하 또는 3.6 g/bhp-hr 이하의 일산화탄소 배출물 및 4000 mg/bhp-hr 이하, 2400 mg/bhp-hr 이하, 1200 mg/bhp-hr 이하, 400 mg/bhp-hr 이하, 200 mg/bhp-hr 이하, 150 mg/bhp-hr 이하, 100 mg/bhp-hr 이하의 NOx 배출물을 보여주는 한편, 동일하거나 유사한 배출물을 보여주는 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 기준 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩을 이용한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 4500 mg/kWh 이하, 3000 mg/kWh 이하, 1500 mg/bkWh 이하, 1200 mg/kWh 이하, 800 mg/kWh 이하 또는 600 mg/kWh 이하의 일산화탄소 배출물 및 4000 mg/kWh 이하, 3000 mg/kWh 이하, 2000 mg/bkWh 이하, 1000 mg/kWh 이하, 400 mg/kWh 이하, 300 mg/kWh 이하 또는 200 mg/kWh 이하의 NOx 배출물을 보여주는 한편, 동일하거나 유사한 배출물을 보여주는 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 기준 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩을 이용한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 2400 mg/bhp-hr 이하, 1200 mg/bhp-hr 이하, 600 mg/bhp-hr 이하, 300 mg/bhp-hr 이하, 140 mg/bhp-hr 이하, 100 mg/bhp-hr 이하, 또는 60 mg/bhp-hr 이하의 비메탄 탄화수소(NMHC) 배출물을 보여주는 한편, 동일하거나 유사한 배출물을 보여주는 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 기준 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩을 이용한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 기준 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 2000 mg/kWh 이하, 1000 mg/kWh 이하, 920 mg/bkWh 이하, 460 mg/kWh 이하, 250 mg/kWh 이하, 130 mg/kWh 이하 또는 60 mg/kWh 이하의 탄화수소(HC) 배출물을 보여주는 한편, 동일하거나 유사한 배출물을 보여주는 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 기준 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩을 이용한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량(예컨대 경대형 디젤 엔진 이나 경대형 디젤 차량 또는 중대형 디젤 엔진이나 중대형 디젤 차량 또는 초대형 디젤 엔진이나 초대형 디젤 차량)과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 2400 mg/bhp-hr 이하, 1200 mg/bhp-hr 이하, 600 mg/bhp-hr 이하, 300 mg/bhp-hr 이하, 140 mg/bhp-hr 이하, 100 mg/bhp-hr 이하, 또는 60 mg/bhp-hr 이하의 비메탄 탄화수소(NMHC) 배출물 및 4000 mg/bhp-hr 이하, 2400 mg/bhp-hr 이하, 1200 mg/bhp-hr 이하, 400 mg/bhp-hr 이하, 200 mg/bhp-hr 이하, 150 mg/bhp-hr 이하 또는 100 mg/bhp-hr 이하의 NOx 배출물을 보여주는 한편, 동일하거나 유사한 배출물을 보여주는 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 기준 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩을 이용한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 기준 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 이용되는 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 2000 mg/kWh 이하, 1000 mg/kWh 이하, 920 mg/bkWh 이하, 460 mg/kWh 이하, 250 mg/kWh 이하, 130 mg/kWh 이하 또는 60 mg/kWh 이하의 탄화수소(HC) 배출물 및 4000 mg/kWh 이하, 3000 mg/kWh 이하, 2000 mg/bkWh 이하, 1000 mg/kWh 이하, 400 mg/kWh 이하, 300 mg/kWh 이하 또는 200 mg/kWh 이하의 NOx 배출물을 보여주는 한편, 동일하거나 유사한 배출물을 보여주는 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 기준 촉매 변환기에 비해 적어도 약 30% 미만, 최대 약 30% 미만, 적어도 약 40% 미만, 최대 약 40% 미만, 적어도 약 50% 미만, 또는 최대 약 50% 미만의 백금 족 금속 또는 백금 족 금속 로딩을 이용한다. 일부 실시예에서, 코팅된 기판은 이러한 기준들을 만족하거나 초과하도록 DOC-DPF 또는 DOC-DPF-SCR 구성으로 촉매 변환기(디젤 산화 촉매) 내에서 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기는 약 50,000 km, 약 50,000 마일, 약 75,000 km, 약 75,000 마일, 약 100,000 km, 약 100,000 마일, 약 110,000 km, 약 110,000 마일, 약 125,000 km, 약 125,000 마일, 약 150,000 km, 약 150,000 마일, 약 185,000 km, 약 185,000 마일, 약 200,000 km, 약 200,000 마일, 약 300,000 km, 약 300,000 마일, 약 400,000 km, 약 400,000 마일, 약 435,000 km, 또는 약 435,000 마일의 작동 후에 전술한 성능 표준들 중 임의의 것을 보인다(본 발명의 코팅된 기판으로 만들어진 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 양자 모두에 해당함).
일부 실시예에서, 상술된 비교를 위하여 본 발명의 기판으로 만들어진 촉매 변환기를 위한 백금 족 금속의 절약(감소)은, 1) 개시되어 있는 적용처(예컨대 대형 디젤 엔진이나 대형 디젤 차량과 같은 디젤 엔진이나 디젤 차량에서 사용하기 위한 것)를 위하여 단일 타입의 촉매 활성 물질을 사용하여 만들어지는 상용가능한 촉매 변환기, 또는 2) 지시된 성능 표준을 달성하기 위해서 최소량의 백금 족 금속을 사용하되 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 만들어지는 촉매 변환기 중 어느 하나와 비교된다.
일부 실시예에서, 상술된 비교를 위하여 본 발명에 따라 코팅된 기판과, 상용가능한 촉매 변환기 내에서 사용되는 촉매나 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 준비되는 촉매 양자 모두는 시험 전에 (동일한 양만큼)노화된다. 일부 실시예에서, 본 발명에 따라 코팅된 기판과, 상용가능한 촉매 변환기 내에서 사용되는 촉매 기판이나 단일 타입의 촉매 활성 물질을 이용하여 준비되는 촉매 기판 양자 모두는 약(또는 최대 약) 50,000 km, 약(또는 최대 약) 50,000 마일, 약(또는 최대 약) 75,000 km, 약 (또는 최대 약) 75,000 마일, 약(또는 최대 약) 100,000 km, 약(또는 최대 약) 100,000 마일, 약(또는 최대 약) 110,00 km, 약(또는 최대 약) 110,000 마일, 약(또는 최대 약) 125,000 km, 약(또는 최대 약) 125,000 마일, 약(또는 최대 약) 150,000 km, 약(또는 최대 약) 150,000 마일, 약(또는 최대 약) 185,000 km, 약(또는 최대 약) 185,000 마일, 약(또는 최대 약) 200,000 km, 약(또는 최대 약) 200,000 마일, 약(또는 최대 약) 300,000 km, 약(또는 최대 약) 300,000 마일, 약(또는 최대 약) 400,000 km, 약(또는 최대 약) 400,000 마일, 약(또는 최대 약) 435,000 km, 또는 약(또는 약) 435,000 마일의 작동으로 노화된다. 일부 실시예에서, 상술된 비교를 위하여 본 발명에 따라 코팅된 기판과, 상용가능한 촉매 변환기 내에서 사용되는 촉매 기판이나 단일 타입의 촉매 활성 물질을 사용하여 준비되는 촉매 기판 양자 모두는 시험 전에 (동일한 양만큼)인위적으로 노화된다. 일부 실시예에서, 이 기판들은 약 200℃ 내지 약 1200 ℃, 예컨대 약 400℃, 약 500 ℃, 약 600℃, 약 700℃, 약 800℃, 약 900℃, 약 1000℃, 약 1100℃ 또는 약 1200℃로, 약(또는 최대 약) 1 시간 내지 약(또는 최대 약) 1000 시간, 예컨대 약(또는 최대 약) 4 시간, 약(또는 최대 약) 6 시간, 약(또는 최대 약) 8 시간, 약(또는 최대 약) 10 시간, 약(또는 최대 약) 12 시간, 약(또는 최대 약) 14 시간, 약(또는 최대 약) 16 시간, 약(또는 최대 약) 18 시간, 약(또는 최대 약) 20 시간, 약(또는 최대 약) 22 시간, 약(또는 최대 약) 24 시간, 약(또는 최대 약) 50 시간, 약(또는 최대 약) 100 시간, 약(또는 최대 약) 500 시간 또는 약(또는 최대 약) 1000 시간 동안 가열하여 인위적으로 노화된다. 일부 실시예에서, 이 기판들은 0% 내지 80% 산소, 0-80% 질소 및 0-80% 수증기 내용물과 같은 분위기 하에서 인위적으로 노화될 수 있다. 일부 실시예에서, 이 기판들은 약 700℃로 약 16 시간동안 약 20% 산소, 75% 질소 및 약 5% 수증기를 포함하는 분위기 하에서 가열하여 인위적으로 노화된다.
일부 실시예에서, 본 발명의 코팅된 기판을 이용하는 상술된 촉매 변환기를 위하여 그리고 본 발명의 코팅된 기판을 이용하는 촉매 변환기를 이용하는 배기가스 처리 시스템을 위하여 그리고 이들 촉매 변환기와 배기가스 처리 시스템을 이용하는 차량을 위하여, 촉매 변환기는 디젤 입자 필터와 함께 디젤 산화 촉매로 이용되고, 또는 촉매 변환기는 상술된 CO 및/또는 NOx 및/또는 HC에 관한 기준을 만족하거나 초과하도록 디젤 입자 필터 및 선택적 촉매 환원 유닛과 함께 디젤 산화 촉매로 이용된다.
예시적인
실시예
본 발명은 다음의 실시예들에 의해 더욱 기술된다. 각각의 실시예들의 특징은 적합하고 실질적인 다른 실시예들 중 임의의 것과 합쳐질 수 있다.
실시예 1.
제올라이트가 없는 코팅된 기판은 기판; 및 워시코트 레이어;를 포함하고, 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 2.
실시예 1의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이거나, 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 3.
실시예 1 또는 2의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이다.
실시예 4.
실시예 1의 코팅된 기판에서, 또는 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 5.
제올라이트가 없는 코팅된 기판은 기판; 및 워시코트 레이어;를 포함하고, 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 6.
실시예 1 내지 5 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 7.
실시예 1 내지 5 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 8.
실시예 1 내지 7 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라? 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 9.
실시예 1 내지 7 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐을 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 10.
실시예 1 내지 9 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 20%의 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 11.
실시예 1 내지 10 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 10%의 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 12.
실시예 1 내지 11 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 5%의 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 13.
실시예 1 내지 12 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트는 필러 입자를 포함한다.
실시예 14.
실시예 13의 코팅된 기판에서, 필러 입자는 산화알루미늄 입자이다.
실시예 15.
촉매 변환기는 실시예 1 내지 14 중 어느 하나에 따라 코팅된 기판을 포함한다.
실시예 16.
배기가스 처리 시스템은 실시예 15에 따라 배기 가스를 위한 도관 및 촉매 변환기를 포함한다.
실시예 17.
대형 디젤 차량은 실시예16에 따라 촉매 변환기를 포함한다.
실시예 18.
제올라이트가 없는 코팅된 기판은 기판; 제 1 워시코트 레이어; 및 제 2 워시코트 레이어;를 포함하고, 제 1 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 및 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질;을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 제 2 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 19.
실시예 18의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 20.
실시예 18의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 21.
실시예 18 내지 21 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 22.
실시예 18 내지 20 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 23.
실시예 18 내지 22 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 워시코트 레이어는 제 3 촉매 활성 물질을 포함한다.
실시예 24.
실시예 23의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이고, 또는 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 25.
실시예 23 또는 24의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이다.
실시예 26,
실시예 23 또는 24의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 27.
실시예 23 내지 26 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 28.
실시예 23 내지 26 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 29.
실시예 18 내지 22 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 워시코트 레이어는 제 3 촉매 활성 물질을 포함한다.
실시예 30.
실시예 29의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이고, 또는 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 31.
실시예 29 또는 30의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해 제조된 촉매 입자이다.
실시예 32.
실시예 29 또는 30의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 33.
실시예 29 내지 32 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 34.
실시예 29 내지 32 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 10:1 내지 100:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 35.
실시예 29 내지 32 또는 34 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 36.
실시예 18 내지 35 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 37.
실시예 18 내지 36 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 38.
실시예 18 내지 37 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 39.
실시예 18 내지 38 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 필러 입자를 포함한다.
실시예 40.
실시예 39의 코팅된 기판에서, 필러 입자는 산화알루미늄 입자이다.
실시예 41.
실시예 18 내지 40 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 워시코트 레이어는 제 2 워시코트 레이어에 비해 기판에 가까이 있다.
실시예 42.
실시예 18 내지 40 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 워시코트 레이어는 제 2 워시코트 레이어에 비해 기판에 멀리 있다.
실시예 43.
촉매 변환기는 실시예 18 내지 42 중 어느 하나에 따라 코팅된 기판을 포함한다.
실시예 44.
배기가스 처리 시스템은 실시예 43에 따라 배기 가스를 위한 도관 및 촉매 변환기를 포함한다.
실시예 45.
대형 디젤 차량은 실시예 44의 배기가스 처리 시스템을 포함한다.
실시예 46.
대형 디젤 차량은 코팅된 기판을 포함하고, 코팅된 기판은 기판; 및 워시코트 레이어;를 포함하고, 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기에서 코팅된 기판은 제올아리트가 없다.
실시예 47.
대형 디젤 차량은 코팅된 기판을 포함하고, 코팅된 기판은 기판; 및 워시코트 레이어;를 포함하고, 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해 제조된 촉매 입자이고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기에서 코팅된 기판은 제올아리트가 없다.
실시예 48.
대형 디젤 차량은 코팅된 기판을 포함하고, 코팅된 기판은 기판; 제 1 워시코트 레이어; 및 제 2 워시코트 레이어;를 포함하고, 제 1 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 및 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질;을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 제 2 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 49.
실시예 46 내지 48 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 유럽 배출 기준 유로 5를 만족한다.
실시예 50.
실시예 46 내지 48 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 유럽 배출 기준 유로 6를 만족한다.
실시예 51.
실시예 46 내지 48 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 EPA 기준을 만족한다.
실시예 52.
실시예 46 내지 48 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 EPA 배기가스 저 배출 차량(ILEV) 기준을 만족한다.
실시예 53.
실시예 46 내지 48 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 EPA 배기가스 초 저 배출 차량(ULEV) 기준을 만족한다.
실시예 54.
실시예 46의 대형 디젤 차량에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이거나, 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 55.
실시예 46 또는 54의 대형 디젤 차량에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이다.
실시예 56.
실시예 46 또는 54의 대형 디젤 차량에서, 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이다.
실시예 57.
실시예 46 내지 56 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 58.
실시예 46 내지 56 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 59.
실시예 46 내지 58 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 60.
실시예 46 내지 58 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 61.
실시예 48의 대형 디젤 차량에서, 제 1 워시코트 레이어는 제 3 촉매 활성 물질을 포함한다.
실시예 62.
실시예 61의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이거나, 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 63.
실시예 61 또는 62의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이다.
실시예 64.
실시예 61 또는 62의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 65.
실시예 61 내지 63 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 66.
실시예 61 내지 63 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 67.
실시예 48의 대형 디젤 차량에서, 제 2 워시코트 레이어는 제 3 촉매 활성 물질을 포함한다.
실시예 68.
실시예 67의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이거나, 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 69.
실시예 67 또는 68의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이다.
실시예 70.
실시예 67 또는 68의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 71.
실시예 67 내지 70 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 72.
실시예 67 내지 70 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 10:1 내지 100:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 73.
실시예 67 내지 70 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 제 3 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 74.
실시예 46 내지 73 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 워시코트 레이어는 중량으로 약 1% 내지 약 20% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 75.
실시예 46 내지 74 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 워시코트 레이어는 중량으로 약 1% 내지 약 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 76.
실시예 46 내지 75 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 워시코트 레이어는 중량으로 약 1% 내지 약 5% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 77.
실시예 46 내지 76 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 워시코트 레이어는 필러 입자를 포함한다.
실시예 78.
실시예 77의 대형 디젤 차량에서, 필러 입자는 산화알루미늄 입자이다.
실시예 79.
실시예 46 내지 78 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 경대형 디젤 차량이다.
실시예 80.
실시예 46 내지 78 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 중대형 디젤 차량이다.
실시예 81.
실시예 46 내지 78 중 임의의 하나의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 초대형 디젤 차량이다.
실시예 82.
코팅된 기판을 형성하는 방법으로서, 이 방법은 뵈마이트 입자, 제 1 촉매 활성 물질 및 제 2 촉매 활성 물질을 포함하는 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계를 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 약 1:2의 백금:팔라듐 내지 약 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않고, 여기에서 촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 없다.
실시예 83.
실시예 82에 따르는 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이거나, 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 84.
실시예 82 또는 83에 따르는 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자이다.
실시예 85.
실시예 82 또는 83에 따르는 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 86.
코팅된 기판을 형성하는 방법으로서, 이 방법은 뵈마이트 입자, 제 1 촉매 활성 물질 및 제 2 촉매 활성 물질을 포함하는 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계를 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이고, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 약 1:2의 백금:팔라듐 내지 약 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않고, 여기에서 제 2 촉매 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기에서 촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 없다.
실시예 87.
실시예 82 내지 86 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 88.
실시예 82 내지 86 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 89.
실시예 82 내지 88 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 90.
실시예 82 내지 88 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 91.
실시예 82 내지 90 중 임의의 하나의 방법에서, 촉매 워시코트 조성물은 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 92.
실시예 82 내지 91 중 임의의 하나의 방법에서, 촉매 워시코트 조성물은 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 93.
실시예 82 내지 92 중 임의의 하나의 방법에서, 촉매 워시코트 조성물은 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 94.
실시예 82 내지 93 중 임의의 하나의 방법에서, 촉매 워시코트 조성물은 필러 입자를 포함한다.
실시예 95.
실시예 94의 방법에서, 필러 입자는 산화알루미늄 입자이다.
실시예 96.
코팅된 기판을 형성하는 방법으로서, 이 방법은, (a) 뵈마이트 입자와 제 1 촉매 활성 물질을 포함하는 제 1 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는, 단계; 및 (b) 뵈마이트 입자와 제 2 촉매 활성 물질을 포함하는 제 2 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 여기에서 제 2 촉매 활성 물질은 약 1:2의 백금:팔라듐 내지 약 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질과 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 없는, 단계;를 포함한다.
실시예 97.
실시예 96의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 98.
실시예 96의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 99.
실시예 96 내지 98 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 100.
실시예 96 내지 98 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 101.
실시예 96 내지 100 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 촉매 워시코트 조성물은 제 3 촉매 활성 물질을 포함한다.
실시예 102.
실시예 101의 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이거나, 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 103.
실시예 101 또는 102의 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이다.
실시예 104.
실시예 101 또는 102의 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 105.
실시예 101 내지 104 중 임의의 하나의 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 팔라듐을 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 106.
실시예 101 내지 104 중 임의의 하나듸 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 107.
실시예 96 내지 100 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 워시코트 레이어는 제 3 촉매 활성 물질을 포함한다.
실시예 108.
실시예 107의 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이거나, 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 109.
실시예 107 또는 108의 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이다.
실시예 110.
실시예 107 또는 108의 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 111.
실시예 107 내지 110 중 임의의 하나의 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 112.
실시예 107 내지 110 중 임의의 하나의 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 10:1 내지 100:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 113.
실시예 107 내지 110 또는 112 중 임의의 하나의 방법에서, 제 3 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 114.
실시예 96 내지 113 중 임의의 하나의 방법에서, 촉매 워시코트 조성물은 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 115.
실시예 96 내지 114 중 임의의 하나의 방법에서, 촉매 워시코트 조성물은 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 116.
실시예 96 내지 115 중 임의의 하나의 방법에서, 촉매 워시코트 조성물은 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이튼 입자를 포함한다.
실시예 117.
실시예 96 내지 116 중 임의의 하나의 방법에서, 촉매 워시코트 조성물은 필러 입자를 포함한다.
실시예 118.
실시예 117의 방법에서, 필러 입자는 산화알루미늄 입자이다.
실시예 119.
실시예 96 내지 118 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 촉매 워시코트 조성물은 제 2 촉매 워시코트 조성물에 앞서 기판에 적용된다.
실시예 120.
실시예 96 내지 118 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 워시코트 조성물은 제 1 촉매 워시코트 조성물에 앞서 기판에 적용된다.
실시예 121.
실시예 82 내지 120 중 임의의 하나의 방법에서, 촉매 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계에 앞서 코너 필 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 122.
실시예 82 내지 121 중 임의의 하나의 방법에서, 워시코트 조성물의 적용 후 코팅된 기판을 건조하고 배소하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 123.
촉매 워시코트 조성물은, 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%;인 고체 내용물을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기에서 촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 없다.
실시예 124.
실시예 123의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이거나, 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 125.
실시예 123 또는 124의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이다.
실시예 126.
실시예 123 또는 124의 촉매 워시코트 조성물에서, 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 복합 나노입자이고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 127.
촉매 워시코트 조성물은, 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%;인 고체 내용물을 포함하고, 여기에서 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 입자이고, 여기서 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 여기에서 촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 없다.
실시예 128.
실시예 123 내지 127 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 129.
실시예 123 내지 127 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 130.
실시예 123 내지 129 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 131.
실시예 123 내지 129 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 132.
실시예 123 내지 131 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 더 포함한다.
실시예 133.
실시예 123 내지 132 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 더 포함한다.
실시예 134.
실시예 123 내지 135 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 더 포함한다.
실시예 135.
실시예 123 내지 134 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 필러 입자를 더 포함한다.
실시예 136.
실시예 135의 촉매 워시코트 조성물에서, 필러 입자는 산화알루미늄 입자이다.
실시예 137.
실시예 123 내지 136 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 고체는 pH 3 내지 5인 수성 매질에서 현탁되고 있다.
실시예 138.
제올라이트가 없는 코팅된 기판은 기판; 및 워시코트 레이어;를 포함하고, 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함한다.
실시예 139.
실시예 138의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 140.
실시예 138의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은, 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함한 마이크론 크기 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 141.
실시예 138의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 습식 화학법에 의해서 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 함침된다.
실시예 142.
실시예 138의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함한다.
실시예 143.
실시예 138 내지 142 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 144.
실시예 138 내지 142 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함한 마이크론 크기 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 145.
실시예 138 내지 142 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침된다.
실시예 146.
실시예 138 내지 142 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함한다.
실시예 147.
제올라이트가 없는 코팅된 기판은, 기판; 제 1 워시코트 레이어; 및 제 2 워시코트 레이어;를 포함하고, 제 1 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 및 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질;을 포함하고, 제 2 워시코트 레이어는 뵈마이트 입자; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함한다.
실시예 148.
실시예 147의 코팅된 기판에서, 제 1 워시코트 레이어는 제 2 워시코트 레이어의 코팅 전에 기판 상에 코팅된다.
실시예 149.
실시예 147의 코팅된 기판에서, 제 2 워시코트 레이어는 제 1 워시코트 레이어의 코팅 전에 기판 상에 코팅된다.
실시예 150.
실시예 147 내지 149 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 151.
실시예 147 내지 149 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 152.
실시예 147 내지 149 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침된다.
실시예 153.
실시예 147 내지 149 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함한다.
실시예 154.
실시예 147 내지 153 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 155.
실시예 147 내지 153 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 156.
실시예 147 내지 153 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침된다.
실시예 157.
실시예 147 내지 153 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함한다.
실시예 158.
실시예 138 내지 157 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 159.
실시예 138 내지 157 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 160.
실시예 138 내지 157 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 161.
실시예 138 내지 157 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 162.
실시예 138 내지 146 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% ? 20% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 163.
실시예 138 내지 146 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 164.
실시예 138 내지 146 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 165.
실시예 147 내지 157 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 166.
실시예 147 내지 157 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 167.
실시예 147 내지 157 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 168.
실시예 147 내지 157 또는 165 내지 167 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 169.
실시예 10 내지 20 또는 28 내지 30 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 170.
실시예 147 내지 157 또는 165 내지 167 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 171.
실시예 138 내지 146 또는 162 내지 164 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 필러 입자를 더 포함한다.
실시예 172.
실시예 147 내지 157 또는 165 내지 170 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 1 워시코트 레이어는 필러 입자를 더 포함한다.
실시예 173.
실시예 147 내지 157 또는 165 내지 170 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 워시코트 레이어는 필러 입자를 더 포함한다.
실시예 174.
실시예 171 내지 173 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 필러 입자는 산화알루미늄을 포함한다.
실시예 175.
실시예 138 내지 146 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 워시코트 레이어는 다음의 입자들, 즉 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자; 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자; 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 입자; 및 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자로서, 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 입자;로 구성되는 그룹 중에서 선택된 제 3 촉매 활성 물질을 포함하고, 여기에서 상기 제 3 촉매 활성 물질은 제 2 촉매 활성 물질과 상이하다.
실시예 176.
실시예 147 내지 157 또는 165 내지 170 중 임의의 하나의 코팅된 기판에서, 제 2 워시코트 레이어는 다음의 입자들, 즉 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자; 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자; 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 입자; 및 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자로서, 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 입자;로 구성되는 그룹 중에서 선택된 제 3 촉매 활성 물질을 포함하고, 여기에서 상기 제 3 촉매 활성 물질은 제 2 촉매 활성 물질과 상이하다.
실시예 177.
실시예 175 또는 실시예 176의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 178.
실시예 175 또는 실시예 176의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 10:1 내지 100:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 179.
실시예 175 또는 실시예 176의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 180.
촉매 변환기는 실시예 138 내지 179 중 어느 하나에 따르는 코팅된 기판을 포함한다.
실시예 181.
배기가스 처리 시스템은 배기 가스를 위한 도관 및 실시예 180에 따르는 촉매 변환기를 포함한다.
실시예 182.
대형 디젤 차량은 실시예 181의 배기가스 처리 시스템을 포함한다.
실시예 183.
실시예 182의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 유럽 배출 기준 유로 5를 만족한다.
실시예 184.
실시예 182의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 유럽 배출 기준 유로 6를 만족한다.
실시예 185.
실시예 182의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 환경 보호국 기준을 만족한다.
실시예 186.
실시예 182의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 환경 보호국 배기가스 저 배출 차량(ILEV) 기준을 만족한다.
실시예 187.
실시예 182의 대형 디젤 차량에서, 대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 환경 보호국 배기가스 초 저 배출 차량(ULEV) 기준을 만족한다.
실시예 188.
제올라이트가 없는 코팅된 기판을 형성하는 방법은, 뵈마이트 입자; 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하는 워시코트 레이어로 기판을 코팅하는 단계를 포함한다.
실시예 189.
실시예 188의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 190.
실시예 188의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 191.
실시예 188의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함한 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침된다.
실시예 192.
실시예 188의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함한다.
실시예 193.
실시예 188 내지 192 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 복합 나노입자를 포함한다.
실시예 194.
실시예 188 내지 192 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 195.
실시예 188 내지 192 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함한 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침된다.
실시예 196.
실시예 188 내지 192 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함한다.
실시예 197.
제올라이트가 없는 코팅된 기판을 형성하는 방법은, 뵈마이트 입자; 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하는 제 1 워시코트 레이어로 기판을 코팅하는 단계를 어떤 순서로든 포함한다.
실시예 198.
실시예 197의 방법에서, 제 1 워시코트 레이어는 제 2 워시코트 레이어의 코팅 전에 기판 상에 코팅된다.
실시예 199.
실시예 197의 방법에서, 제 2 워시코트 레이어는 제 1 워시코트 레이어의 코팅 전에 기판 상에 코팅된다.
실시예 200.
실시예 197 내지 199 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 201.
실시예 197 내지 199 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 202.
실시예 197 내지 199 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함한 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침된다.
실시예 203.
실시예 197 내지 199 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함한다.
실시예 204.
실시예 197 내지 203 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 205.
실시예 197 내지 203 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 206.
실시예 197 내지 203 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함한 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침된다.
실시예 207.
실시예 197 내지 203 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함한다.
실시예 208.
실시예 188 내지 207 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 209.
실시예188 내지 207 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 210.
실시예 188 내지 207 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 211.
실시예 188 내지 207 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 212.
실시예 188 내지 196 중 임의의 하나의 방법에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 213.
실시예 188 내지 196 중 임의의 하나의 방법에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 214.
실시예 188 내지 196 중 임의의 하나의 방법에서, 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 215.
실시예 197 내지 207 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 216.
실시예 188 내지 196 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 217.
실시예 197 내지 207 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 218.
실시예 197 내지 207 또는 215 내지 217 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 219.
실시예 197 내지 207 또는 215 내지 217 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 220.
실시예 197 내지 207 또는 215 내지 217 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 221.
실시예 188 내지 196 또는 212 내지 214 중 임의의 하나의 방법에서, 워시코트 레이어는 필러 입자를 더 포함한다.
실시예 222.
실시예 197 내지 207 또는 215 내지 220 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 워시코트 레이어는 필러 입자를 더 포함한다.
실시예 223.
실시예 197 내지 207 또는 215 내지 220 중 임의의 하나의 방법에서, 제 1 워시코트 레이어는 필러 입자를 더 포함한다.
실시예 224.
실시예 221 내지 223 중 임의의 하나의 방법에서, 필러 입자는 산화알루미늄을 포함한다.
실시예 225.
실시예 188 내지 196 중 임의의 하나의 방법에서, 워시코트 레이어는 다음의 입자들, 즉 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자; 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자; 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 입자; 및 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자로서, 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 입자;로 구성되는 그룹 중에서 선택된 제 3 촉매 활성 물질을 포함하고, 여기에서 상기 제 3 촉매 활성 물질은 제 2 촉매 활성 물질과 상이하다.
실시예 226.
실시예 197 내지 207 또는 215 내지 220 중 임의의 하나의 방법에서, 제 2 워시코트 레이어는 다음의 입자들, 즉 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자; 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자; 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 입자; 및 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자로서, 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 입자;로 구성되는 그룹 중에서 선택된 제 3 촉매 활성 물질을 포함하고, 여기에서 상기 제 3 촉매 활성 물질은 제 2 촉매 활성 물질과 상이하다.
실시예 227.
실시예 225 또는 실시예 226의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 228.
실시예 225 또는 실시예 226의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 10:1 내지 100:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 229.
실시예 225 또는 실시예 226의 코팅된 기판에서, 제 3 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 230.
촉매 워시코트 조성물은, 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%; 및 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%;인 고체 내용물을 포함하고, 여기에서 촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 없다.
실시예 231.
실시예 230의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 232.
실시예 230의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 1 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 233.
실시예 230의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함한 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침된다.
실시예 234.
실시예 230의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함한다.
실시예 235.
실시예 230 내지 234 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함한 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 236.
실시예 230 내지 234 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 2 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함한다.
실시예 237.
실시예 230 내지 234 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함한 하이브리드 입자를 포함하고, 여기에서 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 여기에서 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침된다.
실시예 238.
실시예 230 내지 234 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함한다.
실시예 239.
실시예 230 내지 238 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 240.
실시예 230 내지 238 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는다.
실시예 241.
실시예 230 내지 240 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함한다.
실시예 242.
실시예 230 내지 240 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는다.
실시예 243.
실시예 230 내지 242 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 더 포함한다.
실시예 244.
실시예 230 내지 242 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 245.
실시예 230 내지 242 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함한다.
실시예 246.
실시예 230 내지 245 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 필러 입자를 더 포함한다.
실시예 247.
실시예 246의 촉매 워시코트 조성물에서, 필러 입자는 산화알루미늄 입자이다.
실시예 248.
실시예 230 내지 247 중 임의의 하나의 촉매 워시코트 조성물에서, 고체는 pH 3 내지 5인 수성 매질에서 현탁되고 있다.
예시들
상술된 바와 같이, 워시코트 조성물은 여러 가지 상이한 방법으로 구성되거나 적용될 수 있다. 구성들은 워시코트로 코팅된 기판을 준비하는 예시를 제공한다.
워시코트의
준비를 위한 일반적인 절차
워시코트는 고체 요소(중량으로 약 30%)를 물(중량으로 약 70%)과 혼합하여 만들어진다. 아세트산은 pH를 약 4로 조절하기 위해서 추가된다. 워시코트 슬러리는 이후 약 4㎛ 내지 약 6㎛인 평균 입자 크기가 되도록 연마된다. 워시코트의 점성은 셀룰로오스 용액이나 옥수수 전분으로 혼합하여 원하는 점성, 통상적으로는 약 300cP 내지 약 1200cP로 조절된다. 워시코트는 셀룰로오스나 옥수수 전분 추가 후 약 24 시간 내지 약 48 시간 동안 노화된다. 워시코트는 딥 코팅(dip-coating)이나 진공 코팅(vacuum coating)에 의해 기판 위쪽에 코팅된다. 코팅되는 부분(들)은 코팅 전에 선택적으로 미리 적셔질 수 있다. 기판 위쪽에 코팅되는 워시코트 양은 약 30 g/l 내지 약 250 g/l 또는 약 50 g/l 내지 약 250 g/l의 범위를 가질 수 있다. 워시코트로 코팅된 기판은 이후 중량이 안정될 때까지 코팅된 부분 위로 공기를 유동시켜 약 25℃ 내지 약 95℃에서 건조된다. 워시코트로 코팅된 기판은 이후 약 450℃ 내지 약 650℃에서 약 1 시간 내지 약 2 시간 동안 배소된다.
예시 1: 촉매
레이어
내에 2가지 타입의 촉매 활성 물질이 있는 기판-촉매 레이어(S-C) 구성
일 예시 구성에서, 기판에 적용된 촉매 워시코트 조성물은 기판 및 촉매 워시코트 레이어를 포함한다. 촉매 워시코트 레이어는 약 3 wt%의 뵈마이트, 백금:팔라듐 중량비가 20:1인 약 40 wt%의 NNm, 백금:팔라듐 중량비가 5:1인 약 40 wt%의 NNm, 및 약 17 wt%의 다공성 산화알루미늄(MI-386과 같은 것)을 포함할 수 있다.
촉매 워시코트 조성물에 관하여 상술된 요소들은 아세트산과 같은 산과 물로 혼합되고, pH는 약 4로 조절된다. 점성을 적합한 수준으로 조절한 후, 제 1 워시코트는 기판 위쪽에 코팅된다. 초과 워시코트는 날려버려지고 재활용된다. 코팅된 기판은 이후 건조되고 배소된다.
예시 2: 상이한 타입의 촉매 활성 물질을 각각 포함하는 2개의 촉매
레
이어가 있는 기판-제 1 촉매 레이어-제 2 촉매 레이어(S-C
1
-C
2
) 구성
일 예시 구성에서, 기판에 적용된 촉매 워시코트 조성물은 기판, 제 1 촉매 워시코트 레이어 및 제 2 촉매 워시코트 레이어를 포함한다. 제 1 촉매 워시코트 레이어는 약 3 wt%의 뵈마이트, 백금:팔라듐 중량비가 20:1인 약 80 wt%의 NNm, 및 약 17 wt%의 다공성 산화알루미늄(MI-386과 같은 것)을 포함할 수 있다. 제 2 촉매 워시코트 레이어는 약 3 wt%의 뵈마이트, 백금:팔라듐 중량비가 5:1인 약 80 wt%의 NNm, 및 약 17 wt%의 다공성 산화알루미늄(MI-386과 같은 것)을 포함할 수 있다.
제 1 촉매 워시코트 조성물에 관하여 상술된 요소들은 아세트산과 같은 산과 물로 혼합되고, pH는 약 4로 조절된다. 점성을 적합한 수준으로 조절한 후, 제 1 워시코트는 기판 위쪽에 코팅된다. 초과 워시코트는 날려버려지고 재활용된다. 이 제 1 촉매 워시코트 레이어는 이후 건조되고 배소된다.
이 제 1 코팅 단계 다음에는, 제 2 코팅 단계가 적용되고, 여기서 제 2 워시코트 조성물에 관하여 상술된 요소들은 아세트산과 같은 산과 물로 혼합되고, pH는 약 4로 조절된다. 점성을 적합한 수준으로 조절한 후, 제 2 워시코트는 기판 위쪽에 코팅된다. 다시, 초과 워시코트는 날려버려지고 재활용된다. 이 제 2 워시코트 레이어는 이후 건조되고 배소된다.
예시
3: 2개의
촉매
레이어가
있는 기판-
제 1
촉매
레이어
-
제 2
촉매
레이어
(S-C
1
-C
2
) 추가 구성
다른 예시 구성에서, 기판에 적용된 촉매 워시코트 조성물은 기판, 선택적 코너 필 레이어, 제 1 촉매 워시코트 레이어 및 제 2 촉매 워시코트 레이어를 포함한다. 기판은 약 0.8 g/L의 총 백금 족 금속 로딩량을 함유한다.
선택적 코너 필 레이어는 다공성 산화알루미늄(MI-386 입자와 같은 것) 및 약 3% 뵈마이트로 이루어질 수 있고, 선택적으로는 제올라이트를 포함할 수도 있다. 제올라이트는 약 50%와 같은 코너 필 레이어 워시코트로 된 고체 내용물의 중량으로 20% 내지 90%의 양으로 포함될 수 있다. 선택적 코너 필 레이어는 사용되는 경우 약 50 g/L 내지 60 g/L의 양으로 기판에 적용된다.
제 1 촉매 워시코트 레이어는 뵈마이트(약 3 wt%); 약 25 g/L(약 0.33 g/L의 Pt:Pd에 해당함)의 양으로 백금:팔라듐 중량비가 20:1인 상태의 NNm 입자(마이크로-산화알루미늄 위에 나노-산화알루미늄 위에 있는 나노-백금:팔라듐 합금); 약 18 g/L(약 0.07 g/L의 Pd에 해당함)의 양으로 습식 화학을 통해 팔라듐과 함침되는 산화알루미늄 입자; 및 약 10-15 g/L의 다공성 산화알루미늄(MI-386과 같은 것);을 포함할 수 있다. 제 1 촉매 워시코트 레이어 내의 총 백금 족 금속 로딩량은 [20:1의 Pt:Pd 합금] 대 [Pd]의 비율이 약 5 대 1인 상태에서 약 0.4 g/L이다. 이 제 1 촉매 워시코트 레이어는 약 50 g/L 내지 60 g/L의 양으로 기판에 적용된다.
제 2 촉매 워시코트 레이어는 약 3 wt% 뵈마이트, 20:1인 백금:팔라듐 중량비를 가지는 약 48.5 wt% NNm 입자, 및 48.5 wt% 다공성 산화알루미늄(MI-386과 같은 것)을 포함할 수 있다. 20:1의 백금:팔라듐 중량비를 가지는 NNm 입자의 양은 워시코트 내의 약 1.2% 내지 1.5%의 백금 족 금속에 해당하는 약 25-30 g/L이다. 산화알루미늄의 양은 약 25-30 g/L이다. 제 2 촉매 워시코트 레이어 내의 총 백금 족 금속 로딩량은 약 0.4 g/L이고, 20:1의 Pt:Pd가 포함되어 있다. 이 제 2 촉매 워시코트 레이어는 약 50 g/L 내지 60 g/L의 양으로 기판에 적용된다.
선택적 코너 필 레이어가 사용되는 경우, 코너 필 레이어 워시코트 조성물에 관하여 상술된 요소들은 아세트산과 같은 산과 물로 혼합되고, pH는 약 4로 조절된다. 점성을 적합한 수준으로 조절한 후, 코너 필 레이어 워시코트는 기판 위쪽에 코팅된다. 초과 워시코트는 날려버려지고 재활용될 수 있다. 이 코너 필 워시코트 레이어는 이후 건조되고 배소된다.
제 1 촉매 워시코트 조성물에 관하여 상술된 요소들은 아세트산과 같은 산과 물로 혼합되고, pH는 약 4로 조절된다. 점성을 적합한 수준으로 조절한 후, 제 1 촉매 워시코트는 기판 위쪽에 코팅된다. 초과 촉매 워시코트는 날려버려지고 재활용된다. 이 제 1 촉매 워시코트 레이어는 이후 건조되고 배소된다.
이 제 1 코팅 단계 다음에는, 제 2 코팅 단계가 적용되고, 여기서 제 2 촉매 워시코트 조성물에 관하여 상술된 요소들은 아세트산과 같은 산과 물로 혼합되고, pH는 약 4로 조절된다. 점성을 적합한 수준으로 조절한 후, 제 2 촉매 워시코트는 기판 위쪽에 코팅된다. 다시, 초과 워시코트는 날려버려지고 재활용된다. 이 제 2 촉매 워시코트 레이어는 이후 건조되고 배소된다.
예시 4: 기판-코너 필
레이어
-
제 1
촉매
레이어
-
제 2
촉매
레이어
(S-F-C
1
-C
2
) 추가 구성
다른 예시 구성에서, 기판에 적용된 촉매 워시코트 조성물은 기판, 코너 필 레이어, 제 1 촉매 워시코트 레이어 및 제 2 촉매 워시코트 레이어를 포함한다. 촉매는 다음의 워시코트 상태로 예시 3에서와 같이 준비되어 있다.
코너 필
레이어
:
50 g/L의 Al2O3(MI-386) 플러스 ~ 5% 뵈마이트로 이루어짐.
제 1
촉매
레이어
:
함께 3 대 1 비율의 Pt:Pd(총 0.4 g/L PGM)를 제공하는, 21 g/L의 NNm, 나노-20:1의 Pt:Pd/나노-Al2O3/마이크로-Al2O3(대략 0.33 g/L의 20:1의 Pt:Pd)와, 마이크로-Al2O3(MI-386)(대략 0.07 g/L의 Pd) 속에 함침되는 8 g/L의 습식-화학 Pd;
30 g/L의 Al2O3(MI-386 필러); 및
5% 뵈마이트;로 이루어짐.
제 2
촉매
레이어
:
27 g/l의 20:1의 NNm, 나노-20:1의 Pt:Pd/나노-Al2O3/마이크로-Al2O3(대략 0.4 g/L의 20:1의 Pt:Pd)와 28 g/l의 Al2O3(MI-386 필러); 및
5% 뵈마이트;로 이루어짐.
다양한 온도(℃)에서의 NO2로의 NOx의 산화를 위한 이 촉매에 관한 성능 데이터는 도 7과 표 1에 나타나 있고(도면에서는 데이터 포인트가 원으로 되어 있는 점선으로 표시되어 있고, 표 1에서는 EX.4 CAT(예시 4의 촉매)의 세로축에 기입되어 있음), EPA 사양을 만족하는 상용가능한 촉매의 성능과 들어맞는다(도면에서는 데이터 포인트가 정사각형으로 되어 있는 실선으로 표시되어 있고, 표 1에서는 COMM. CAT(상용 촉매)의 세로축에 기입되어 있음). 주어진 백분율은 존재하는 총 NOx에 대한 NO2의 백분율을 나타낸다.
인용된 것을 확인하여 본 명세서에서 참조하고 있는 모든 공보, 특허, 특허출원 및 공보발행된 특허출원에서의 개시사항들은 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
본 발명은 본 발명의 작동과 구성에 관한 원리의 이해를 돕기 위해서 세부사항이 통합되어 있는 특정 실시예의 관점에서 기술되어 있다. 특정 실시예들과 그 세부사항에 대한 본 명세서의 이러한 참조사항이 본 발명의 첨부된 청구항의 범위를 제한하려고 의도된 것은 아니다. 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 설명하기 위하여 선택된 실시예에 다른 여러 가지 수정이 행해질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 설명과 예시는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
Claims (96)
- 제올라이트가 없는 코팅된 기판으로서,
기판;
제 1 워시코트 레이어; 및
제 2 워시코트 레이어;
를 포함하고,
제 1 워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자; 및
10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질;을 포함하며, 제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고,
제 2 워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하며, 제 2 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제올라이트가 없는 코팅된 기판으로서,
기판;
제 1 워시코트 레이어; 및
제 2 워시코트 레이어;
를 포함하고,
제 1 워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자; 및
10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질;을 포함하고,
제 2 워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제올라이트가 없는 코팅된 기판으로서,
기판; 및
워시코트 레이어;
를 포함하고,
워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자;
10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고,
제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제올라이트가 없는 코팅된 기판으로서,
기판; 및
워시코트 레이어;
를 포함하고,
워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자;
10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 기판;
제 1 워시코트 레이어; 및
제 2 워시코트 레이어;
를 포함하는 코팅된 기판으로서,
제 1 워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자; 및
10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질;을 포함하고,
제 2 워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하는 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하고, 또는
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 함께 포함하는 둘 이상의 촉매 활성 물질을 포함하고, 또는
팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 5 항에 있어서,
코팅된 기판은 제올라이트가 없는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 5 항에 있어서,
코팅된 기판은 제올라이트가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 5 항에 있어서,
촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 없는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 5 항에 있어서,
촉매 워시코트 레이어는 제올라이트가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항, 제 2 항 또는 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 워시코트 레이어는 제 2 워시코트 레이어의 코팅 전에 기판 상에 코팅되는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항, 제 2 항 또는 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 워시코트 레이어는 제 1 워시코트 레이어의 코팅 전에 기판 상에 코팅되는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되거나 그 내부에 매립된 플라즈마 생성 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성되어 있는 캐리어 매트릭스를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자를 포함하고, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자를 포함하고, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 워시코트 레이어는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 함께 포함하는 둘 이상의 촉매 활성 물질을 포함하고, 그리고
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 함께 포함하는 둘 이상의 촉매 활성 물질은:
ⅰ) 약 15:1의 Pt:Pd 내지 약 25:1의 Pt:Pd의 비율로 백금:팔라듐 합금을 포함하는 촉매; 및
ⅱ) 팔라듐을 포함하는 촉매;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 워시코트 레이어는 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 함께 포함하는 둘 이상의 촉매 활성 물질을 포함하고, 그리고
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 함께 포함하는 둘 이상의 촉매 활성 물질은:
a) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 촉매 나노입자는 약 15:1의 Pt:Pd 내지 약 25:1의 Pt:Pd의 비율로 백금:팔라듐 합금을 포함하는, 플라즈마 생성 복합 나노입자; 및
b) 팔라듐을 포함하는 촉매;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 함께 포함하는 둘 이상의 촉매 활성 물질은:
a) 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 촉매 나노입자는 약 15:1의 Pt:Pd 내지 약 25:1의 Pt:Pd의 비율로 백금:팔라듐 합금을 포함하는, 마이크론 크기 입자; 및
b) 습식 화학법에 의해서 팔라듐으로 함침된 마이크론 크기 캐리어 입자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 함께 포함하는 둘 이상의 촉매 활성 물질은:
a) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서 함침되고, 하이브리드 입자는 약 15:1의 Pt:Pd 내지 약 25:1의 Pt:Pd의 비율로 백금:팔라듐으로 되어있는 총 내용물을 포함하는, 하이브리드 입자; 및
b) 습식 화학법에 의해서 팔라듐으로 함침된 마이크론 크기 캐리어 입자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
약 15:1의 Pt:Pd 내지 약 25:1의 Pt:Pd의 비율은 약 20:1의 Pt:Pd인 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 기판; 및
워시코트 레이어;
를 포함하는 코팅된 기판으로서,
워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자;
10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항에 있어서,
기판은 제올라이트가 없는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항에 있어서,
기판은 제올라이트가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질과 제 2 촉매 활성 물질을 함유하는 워시코트 레이어는 제올라이트가 없는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질과 제 2 촉매 활성 물질을 함유하는 워시코트 레이어는 제올라이트가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 25 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은:
a) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 플라즈마 생성 복합 나노입자; 또는
b) 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 마이크론 크기 입자; 또는
c) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 하이브리드 입자; 또는
d) 습식 화학법에 의해서만 제조되고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 촉매 입자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 25 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은:
e) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 플라즈마 생성 복합 나노입자; 또는
f) 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 마이크론 크기 입자; 또는
g) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 하이브리드 입자; 또는
h) 습식 화학법에 의해서만 제조되고, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 촉매 입자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 25 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 25 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 함께 포함하는 둘 이상의 촉매 활성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
워시코트 레이어 또는 워시코트 레이어들은 중량으로 1% 내지 20%의 뵈마이트 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
워시코트 레이어 또는 워시코트 레이어들은 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
워시코트 레이어 또는 워시코트 레이어들은 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
워시코트 레이어 또는 워시코트 레이어들은 필러 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 40 항에 있어서,
필러 입자는 산화알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질을 포함하는 워시코트 레이어는 다음의 입자들, 즉:
미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자;
플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자;
미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 입자; 및
습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자로서, 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 입자;
로 구성되는 그룹 중에서 선택된 제 3 촉매 활성 물질을 더 포함하고,
상기 제 3 촉매 활성 물질은 제 2 촉매 활성 물질과 상이한 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 42 항에 있어서,
제 3 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 42 항에 있어서,
제 3 촉매 활성 물질은 10:1 내지 100:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 42 항에 있어서,
제 3 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 1 항 내지 제 45 항 중 어느 하나에 따르는 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기.
- 배기 가스를 위한 도관 및 제 46 항에 따르는 촉매 변환기를 포함하는 배기가스 처리 시스템.
- 제 47 항의 배기가스 처리 시스템을 포함하는 대형 디젤 차량.
- 제 48 항에 있어서,
대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 유럽 배출 기준 유로 5를 만족하는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 차량. - 제 48 항에 있어서,
대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 유럽 배출 기준 유로 6를 만족하는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 차량. - 제 48 항에 있어서,
대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 환경 보호국 기준을 만족하는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 차량. - 제 48 항에 있어서,
대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 환경 보호국 배기가스 저 배출 차량(ILEV) 기준을 만족하는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 차량. - 제 48 항에 있어서,
대형 디젤 차량은 대형 디젤 차량을 위한 미국 환경 보호국 배기가스 초 저 배출 차량(ULEV) 기준을 만족하는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 차량. - 워시코트 레이어로 기판을 코팅하는 단계;
를 포함하는 코팅된 기판을 형성하는 방법으로서,
워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자;
10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 54 항에 있어서,
코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 54 항에 있어서,
코팅된 기판은 제올라이트가 없거나 제올라이트가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 54 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은:
a) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 플라즈마 생성 복합 나노입자; 또는
b) 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 마이크론 크기 입자; 또는
c) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 하이브리드 입자; 또는
d) 습식 화학법에 의해서만 제조되고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 촉매 입자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 54 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은:
e) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 플라즈마 생성 복합 나노입자; 또는
f) 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 마이크론 크기 입자; 또는
g) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 하이브리드 입자; 또는
h) 습식 화학법에 의해서만 제조되고, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 촉매 입자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 워시코트 레이어로 기판을 코팅하는 단계; 및
제 2 워시코트 레이어로 기판을 코팅하는 단계;
를 어떤 순서로든 포함하는 코팅된 기판을 형성하는 방법으로서,
제 1 워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자; 및
10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는, 제 1 촉매 활성 물질;을 포함하고, 그리고
제 2 워시코트 레이어는:
뵈마이트 입자; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 약 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는, 제 2 촉매 활성 물질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항에 있어서,
코팅된 기판은 제올라이트가 없는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항에 있어서,
코팅된 기판은 제올라이트가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항에 있어서,
제 1 워시코트 레이어와 제 2 워시코트 레이어는 제올라이트가 없는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항에 있어서,
제 1 워시코트 레이어와 제 2 워시코트 레이어는 제올라이트가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 워시코트 레이어는 제 2 워시코트 레이어의 코팅 전에 기판 상에 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 워시코트 레이어는 제 1 워시코트 레이어의 코팅 전에 기판 상에 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 65 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은:
a) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 플라즈마 생성 복합 나노입자; 또는
b) 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 마이크론 크기 입자; 또는
c) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 하이브리드 입자; 또는
d) 습식 화학법에 의해서만 제조되고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 촉매 입자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 66 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은:
e) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 플라즈마 생성 복합 나노입자; 또는
f) 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 마이크론 크기 입자; 또는
g) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 하이브리드 입자; 또는
h) 습식 화학법에 의해서만 제조되고, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 촉매 입자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 67 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 67 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 69 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 함께 포함하는 둘 이상의 촉매 활성 물질을 포함하고,
상기 둘 이상의 촉매는:
ⅰ) 약 15:1의 Pt:Pd 내지 약 25:1의 Pt:Pd의 비율로 백금:팔라듐 합금을 포함하는 촉매; 및
ⅱ) 팔라듐을 포함하는 촉매;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 69 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 72 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 워시코트 레이어와 제 2 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 72 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 워시코트 레이어와 제 2 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 72 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 워시코트 레이어와 제 2 워시코트 레이어는 중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 75 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 워시코트 레이어, 제 2 워시코트 레이어 또는 제 1 워시코트 레이어와 제 2 워시코트 레이어는 필러 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 76 항에 있어서,
필러 입자는 산화알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 59 항 내지 제 77 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 워시코트 레이어는 다음의 입자들, 즉:
미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자;
플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 입자;
미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 입자; 및
습식 화학법에 의해서만 제조된 촉매 입자로서, 백금, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 입자;
로 구성되는 그룹 중에서 선택된 제 3 촉매 활성 물질을 포함하고,
상기 제 3 촉매 활성 물질은 제 2 촉매 활성 물질과 상이한 것을 특징으로 하는 방법. - 제 78 항에 있어서,
제 3 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 78 항에 있어서,
제 3 촉매 활성 물질은 10:1 내지 100:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 78 항에 있어서,
제 3 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 10:1의 백금:팔라듐 내지 100:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 제 1 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%; 및
1:2의 백금:팔라듐 내지 8:1의 백금:팔라듐의 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하거나 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 제 2 촉매 활성 물질이 중량으로 35% 내지 95%;
인 고체 내용물을 포함하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항에 있어서,
촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 없는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항에 있어서,
촉매 워시코트 조성물은 제올라이트가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 84 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은:
a) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 플라즈마 생성 복합 나노입자; 또는
b) 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 마이크론 크기 입자; 또는
c) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 하이브리드 입자; 또는
d) 습식 화학법에 의해서만 제조되고, 백금 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 촉매 입자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 85 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은:
e) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 플라즈마 생성 복합 나노입자; 또는
f) 플라즈마 생성 복합 나노입자 및 나노입자 둘레에 형성된 캐리어 매트릭스를 포함하는 마이크론 크기 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하는, 마이크론 크기 입자; 또는
g) 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자에 접합되는 플라즈마 생성 복합 나노입자를 포함하는 하이브리드 입자로서, 복합 나노입자는 지지 나노입자 및 촉매 나노입자를 포함하고, 그리고 미리 형성된 마이크론 크기 캐리어 입자는 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해 함침되는, 하이브리드 입자; 또는
h) 습식 화학법에 의해서만 제조되고, 팔라듐 또는 백금:팔라듐 합금으로 습식 화학법에 의해서만 함침된 마이크론 크기 입자를 포함하는, 촉매 입자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 86 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은 15:1 내지 25:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 86 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 촉매 활성 물질은 백금은 포함하되 팔라듐은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 88 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 1:2 내지 8:1인 백금:팔라듐 비율로 백금과 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 88 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 촉매 활성 물질은 팔라듐은 포함하되 백금은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 90 항 중 어느 한 항에 있어서,
중량으로 1% 내지 20% 뵈마이트 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 90 항 중 어느 한 항에 있어서,
중량으로 1% 내지 10% 뵈마이트 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 90 항 중 어느 한 항에 있어서,
중량으로 1% 내지 5% 뵈마이트 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 93 항 중 어느 한 항에 있어서,
필러 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 94 항에 있어서,
필러 입자는 산화알루미늄 입자인 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물. - 제 82 항 내지 제 95 항 중 어느 한 항에 있어서,
고체는 pH 3 내지 5인 수성 매질에서 현탁되고 있는 것을 특징으로 하는 촉매 워시코트 조성물.
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