KR20160074574A - 희박 NOx 트랩의 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 가스의 처리를 위한 나노입자 촉매 및 NOx 저장 물질을 포함하는 기판, 및 이러한 기판의 제조에 사용하기 위한 워시코트에 관한 것이다. 또한, 나노입자 촉매 및 NOx 저장 물질의 제조 방법, 및 나노입자 촉매와 NOx 저장 물질을 포함하는 기판의 제조 방법이 제공된다. 더욱 구체적으로, 본 개시는 배기 가스의 처리에 유용한, 희박 NOx 트랩(LNT) 시스템을 위한 나노입자 촉매 및 NOx 저장 물질을 포함하는 코팅된 기판에 관한 것이다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2013년 10월 22자로 제출된 미국 임시 특허출원 No. 61/894,346의 우선권 이익을 주장한다. 이 출원의 전체 내용은 여기 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시는 촉매 분야에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 희박 NOx 트랩(LNT) 시스템의 일부로서 질소 산화물들을 위한 나노입자 촉매와 저장 물질에 관한 것이다.
자동차 배기는 주로 일산화탄소(CO), 질소 산화물(NOx) 및 탄화수소와 같은 유해 가스들을 함유한다. 환경상 우려와 정부의 규제는 이산화탄소(CO2), 질소(N2) 및 물(H2O)과 같은 보다 무해한 가스로의 전환에 의해서 차량 배기로부터의 이들 해로운 연소 생성물을 제거하기 위한 노력을 이끌어냈다. 이 전환을 달성하기 위해 배기 가스는 CO를 CO2로 산화시키고 NOx를 N2와 H2O로 환원시키고 탄화수소를 CO2와 H2O로 산화시킬 수 있는 물질들을 함유하는 처리 시스템을 통과해야 한다. 최근에는 린번 가솔린과 디젤 엔진이 개선된 연료 경제성으로 인해 인기가 증가했다. 그러나, 이들 엔진은 배기 가스에 많은 양의 산소가 존재하며, 이것은 NOx의 촉매 환원을 억제한다.
이 문제에 대한 한 가지 해결법은 희박 NOx 트랩(LNT)의 사용이었다. LNT는 린번 엔진이 작동하는 동안에는(즉 과잉 산소가 존재할 때는) 질소 산화물을 흡수, 저장 또는 포집하고, 배기 가스 중 산소 함량이 감소되면 이들 가스를 방출 및 전환한다. LNT는 전형적으로 백금, 팔라듐 또는 로듐과 같은 하나 이상의 백금족 금속(PGM)과 바륨과 같은 알칼리 토금속으로 이루어진다. 이들 트랩은 린번 차량의 배기로부터 NOx를 제거하는데는 효과적이지만 고가의 PGM의 높은 로딩이 요구된다. 이와 같이, 이들 LNT의 사용과 관련하여 상당한 비용이 든다.
따라서, LNT에서 보다 저렴한 대용물로 사용하기 위한 NOx를 효과적으로 감소 및/또는 저장하는 비-백금족 금속 재료에 대한 필요성이 있다.
NOx 트랩으로 사용하기 위한 코팅된 기판, NOx 트랩으로 사용하기 위한 코팅된 기판을 제조하기 위한 워시코트 제제, NOx 트랩으로 사용하기 위한 코팅된 기판을 제조하기 위한 방법 및 배출물-제어 시스템에 NOx 트랩으로 이용되는 코팅된 기판을 통합한 시스템이 여기 개시된다. 한 실시형태에서, NOx 트랩은 희박 NOx 트랩이며, 이것은 희박-주기 엔진 작동 동안에는 엔진 배출물로부터 NOx 종들을 포집할 수 있고, 부화-주기 엔진 작동 동안에는 NOx 종들이 소거될 수 있다.
일반적인 실시형태에서, 본 발명은:
기판;
제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착/결합된 또는 내에 매립된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 상기 산화성 촉매 활성 복합 나노입자가 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층;
제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착/결합된 또는 내에 매립된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 상기 환원성 촉매 활성 복합 나노입자가 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판을 제공하며, 여기서
(i) 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층은 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자를 더 포함하거나; 또는
(ii) 코팅된 기판은 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 추가의 워시코트 층을 포함한다. 이러한 코팅된 기판은 아래 설명된 바람직하며 선택적인 특징들 중 어느 것을 가질 수 있다.
일반적인 실시형태에서, 본 발명은 또한:
제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착/결합된 또는 내에 매립된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로 기판을 코팅하는 단계로서, 상기 산화성 촉매 활성 복합 나노입자가 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계;
제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착/결합된 또는 내에 매립된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로 기판을 코팅하는 단계로서, 상기 환원성 촉매 활성 복합 나노입자가 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 단계;를 어떤 순서로 포함하는 코팅된 기판을 제조하는 방법을 제공하며, 여기서
(i) 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층이 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자를 더 포함하거나; 또는
(ii) 상기 방법은, 기판을 다른 워시코트 층으로 코팅하는 것과 관련해 어떤 순서로, 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로 기판을 코팅하는 단계를 추가로 포함한다. 코팅된 기판의 이러한 제조 방법은 물론 이렇게 제조된 코팅된 기판은 아래 설명된 바람직하며 선택적인 특징들 중 어느 것을 가질 수 있다.
기판; 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 워시코트 층을 포함하는 코팅된 기판이 여기 개시된다. 추가의 실시형태에서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하고, 및/또는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 백금, 팔라듐, 또는 백금과 팔라듐 둘 다를 더 포함한다. NOx 포집 입자의 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
여기 개시된 실시형태 중 어느 것의 바륨 산화물은 플라즈마-생성되고, 이후 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침될 수 있다; 대안의 실시형태에서, 바륨 산화물은 바륨 산화물 전구체(예컨대 바륨 아세테이트)를 이용한 습식 화학법의 사용에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침될 수 있다. 선행한 실시형태 중 어느 것의 백금 및/또는 팔라듐은 플라즈마-생성되고, 이후 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침될 수 있다; 대안의 실시형태에서, 백금 및/또는 팔라듐은 백금 전구체 및/또는 팔라듐 전구체를 이용한 습식 화학법의 사용에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침될 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3을 더 포함할 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함할 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.83Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, NOx 포집 입자는 습식 화학법에 의해서 제조될 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자이다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함할 수 있고; 및/또는 비-백금족 금속을 포함할 수 있다. 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 크로뮴, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함할 수 있다. 백금족 금속은 백금, 팔라듐, 또는 백금과 팔라듐 둘 다일 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 백금 및 팔라듐은 백금과 팔라듐의 합금이다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 백금 및 팔라듐은 개별 금속으로 첨가된다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금족 금속을 포함할 수 있다. 백금족 금속은 로듐일 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자는 지르코늄 산화물을 더 포함할 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 제1 지지체 나노입자 및/또는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자는 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 제2 지지체 나노입자 및/또는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자는 세륨 산화물을 포함할 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 제1 및 제2 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm, 예를 들어 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 가질 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.83Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
코팅된 기판의 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 워시코트 층은 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 금속 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자를 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 금속 산화물 입자는 알루미늄 산화물 입자를 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 35 중량% 내지 75 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합을 포함할 수 있고; 및/또는 알루미늄 산화물 입자는 30 중량% 내지 70 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합을 포함할 수 있고; 및/또는 뵈마이트 입자는 2 중량% 내지 5 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합을 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 워시코트 층은 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층은 뵈마이트를 더 포함할 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 3 중량% 내지 40 중량%를 차지하고, NOx 포집 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 30 중량% 내지 98 중량%를 차지하고, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 1 중량% 내지 5 중량%를 차지할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 워시코트 층은 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함할 수 있고, NOx 포집 입자는 15 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 83 중량%의 NOx 포집 입자, 및 2 중량%의 뵈마이트 입자를 포함한다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 기판은 코디어라이트를 포함할 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 기판은 벌집 구조를 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 코팅된 기판 상의 워시코트 층은 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 코팅된 기판 상의 워시코트 층은 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 코팅된 기판은 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩 및 습식 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가지며, 여기서 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판은 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시켜서 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가지며, 여기서 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판은 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시켜서 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 가진다.
더 나아가, 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 하나의 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기가 여기 설명된다. 더 나아가, 배기 가스용 도관 및 전술한 촉매 변환기를 포함하는 배기 처리 시스템이 여기 설명된다. 더 나아가, 전술한 촉매 변환기를 포함하는 차량이 여기 설명된다.
더 나아가, 전술한 실시형태 중 어느 것의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하는 배기 가스를 처리하는 방법이 여기 설명된다. 추가의 실시형태에서, 기판은 배기 가스를 수용하도록 구성된 촉매 변환기 내에 수용될 수 있다.
더 나아가, 기판; 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 워시코트 층을 포함하는 코팅된 기판이 여기 설명된다. 앞서 설명된 NNm 물질을 사용한 코팅된 기판에 대한 상기 설명된 변형이 또한 양립가능한 경우 NNiM 물질을 사용한 이 기판에도 적용될 수 있다. 여기 설명된 모든 실시형태에서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 알루미늄 산화물 지지체 입자 상에 배치된 백금 촉매 나노입자를 포함하는 나노-온-나노 복합 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노-온-나노 복합 나노입자는 알루미늄 산화물 지지체 입자 상에 배치된 팔라듐 촉매 나노입자를 포함하거나; 또는 나노-온-나노 복합 나노입자는 알루미늄 산화물 지지체 입자 상에 배치된 백금/팔라듐 합금 촉매 나노입자를 포함하고, 이들 NN 입자 중 하나 이상은 이후 NN 입자 주변에 형성된 알루미늄 산화물로 형성된 다공질 캐리어에 매립되며, 이 캐리어가 이후 마이크론-크기 입자로 분쇄되거나 밀링된다. 여기 개시된 모든 실시형태에서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 세륨 산화물 지지체 입자 상에 배치된 로듐 촉매 나노입자를 포함하는 나노-온-나노 복합 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노-온-나노 복합 나노입자는 세륨-지르코늄 산화물 지지체 입자 상에 배치된 로듐 촉매 나노입자를 포함하거나; 나노-온-나노 복합 나노입자는 세륨-지르코늄-란타늄 산화물 지지체 입자 상에 배치된 로듐 촉매 나노입자를 포함하거나; 또는 나노-온-나노 복합 나노입자는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물 지지체 입자 상에 배치된 로듐 촉매 나노입자를 포함하고, 이들 NN 입자 중 하나 이상은 이후 다공질 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물 캐리어로 형성된 다공질 캐리어에 매립되고, 여기서 다공질 캐리어는 NN 입자 주변에 형성되며, 이 캐리어가 이후 마이크론-크기 입자로 분쇄되거나 밀링된다. 알루미늄 산화물 다공질 재료가 또한 전술한 로듐-함유 복합 NN 나노입자 중 어느 것이 매립될 수 있는 다공질 재료로 사용될 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
더 나아가, 기판; 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및 제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 워시코트 층을 포함하는 코팅된 기판이 설명된다. 앞서 설명된 코팅된 기판에 대한 상기 설명된 변형은 또한 이 기판에도 적용될 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
또한, 기판; 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 제1 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 제1 워시코트 층; 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 제2 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 제2 워시코트 층; 및 NOx 포집 입자를 포함하는 제3 워시코트 층으로서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 제3 워시코트 층을 포함하는 코팅된 기판이 여기 설명된다. 워시코트 층들은 기판에 대해서 임의의 순서로 배치될 수 있다(즉, S-1-2-3, S-1-3-2, S-2-1-3, S-2-3-1, S-3-1-2, S-3-2-1, 여기서 S는 기판이고, 1, 2 및 3은 제1, 제2 및 제3 워시코트 층을 각각 나타낸다). 추가의 실시형태에서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하고, 및/또는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 백금, 팔라듐, 또는 백금과 팔라듐을 둘 다 더 포함한다. NOx 포집 입자의 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
여기 개시된 실시형태 중 어느 것의 바륨 산화물은 플라즈마 생성되고, 이어서 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침될 수 있다. 대안의 실시형태에서, 바륨 산화물은 바륨 산화물 전구체(예컨대 바륨 아세테이트)를 이용한 습식 화학법의 사용에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침될 수 있다. 전술한 실시형태 중 어느 것의 백금 및/또는 팔라듐은 플라즈마 생성되고, 이어서 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침될 수 있다. 대안의 실시형태에서, 백금 및/또는 팔라듐은 백금 전구체 및/또는 팔라듐 전구체를 이용한 습식 화학법의 사용에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침될 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함할 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철, 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함할 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.83Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, NOx 포집 입자는 습식 화학법에 의해서 제조될 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자이다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함할 수 있고; 및/또는 비-백금족 금속을 포함할 수 있다. 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 크로뮴 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함할 수 있다. 백금족 금속은 백금, 팔라듐, 또는 백금과 팔라듐을 둘 다 포함할 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 백금 및 팔라듐은 백금과 팔라듐의 합금이다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 백금과 팔라듐은 개별 금속으로 첨가된다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금족 금속을 포함할 수 있다. 백금족 금속은 로듐일 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자는 지르코늄 산화물을 더 포함할 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 제1 지지체 나노입자 및/또는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자는 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 제2 지지체 나노입자 및/또는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자는 세륨 산화물을 포함할 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 제1 및 제2 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm, 예를 들어 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 가질 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.83Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지 르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
코팅된 기판의 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 워시코트 층은 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 금속 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자를 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 금속 산화물 입자는 알루미늄 산화물 입자일 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지할 수 있고; 및/또는 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지할 수 있고; 및/또는 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 워시코트 층은 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층은 뵈마이트를 더 포함할 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 3 중량% 내지 40 중량%를 차지할 수 있고; NOx 포집 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 30 중량% 내지 98 중량%를 차지할 수 있고; 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 1 중량% 내지 5 중량%를 차지할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 워시코트 층은 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함할 수 있으며, NOx 포집 입자는 15 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 83 중량%의 NOx 포집 입자, 및 2 중량%의 뵈마이트 입자를 포함한다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 기판은 코디어라이트를 포함할 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 기판은 벌집 구조를 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 코팅된 기판 상의 워시코트 층은 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 코팅된 기판 상의 워시코트 층은 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, NOx 포집 입자를 포함하는 코팅된 기판 상의 워시코트 층은 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 코팅된 기판은 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩 및 습식 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가지며, 여기서 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판은 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시켜서 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가지며, 여기서 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판은 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시켜서 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 가진다.
더 나아가, 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 하나의 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기가 여기 설명된다. 더 나아가, 배기 가스용 도관 및 전술한 촉매 변환기를 포함하는 배기 처리 시스템이 여기 설명된다. 더 나아가, 전술한 촉매 변환기를 포함하는 차량이 여기 설명된다.
더 나아가, 전술한 실시형태 중 어느 것의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하는 배기 가스를 처리하는 방법이 여기 설명된다. 추가의 실시형태에서, 기판은 배기 가스를 수용하도록 구성된 촉매 변환기 내에 수용될 수 있다.
더 나아가, 기판; 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 제1 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 제1 워시코트 층; 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 제2 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 제2 워시코트 층; 및 NOx 포집 입자를 포함하는 제3 워시코트 층으로서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 제3 워시코트 층을 포함하는 코팅된 기판이 여기 설명된다. 워시코트 층들은 기판에 대해서 임의의 순서로 배치될 수 있다(즉, S-1-2-3, S-1-3-2, S-2-1-3, S-2-3-1, S-3-1-2, S-3-2-1, 여기서 S는 기판이고, 1, 2 및 3은 제1, 제2 및 제3 워시코트 층을 각각 나타낸다). 앞서 설명된 NNm 물질을 사용한 코팅된 기판에 대한 상기 설명된 변형이 또한 양립가능한 경우 NNiM 물질을 사용한 이 기판에도 적용될 수 있다. 여기 설명된 모든 실시형태에서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 알루미늄 산화물 지지체 입자 상에 배치된 백금 촉매 나노입자를 포함하는 나노-온-나노 복합 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노-온-나노 복합 나노입자는 알루미늄 산화물 지지체 입자 상에 배치된 팔라듐 촉매 나노입자를 포함하거나; 또는 나노-온-나노 복합 나노입자는 알루미늄 산화물 지지체 입자 상에 배치된 백금/팔라듐 합금 촉매 나노입자를 포함하고, 이들 NN 입자 중 하나 이상은 이후 NN 입자 주변에 형성된 알루미늄 산화물로 형성된 다공질 캐리어에 매립되며, 이 캐리어가 이후 마이크론-크기 입자로 분쇄되거나 밀링된다. 여기 개시된 모든 실시형태에서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 세륨 산화물 지지체 입자 상에 배치된 로듐 촉매 나노입자를 포함하는 나노-온-나노 복합 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노-온-나노 복합 나노입자는 세륨-지르코늄 산화물 지지체 입자 상에 배치된 로듐 촉매 나노입자를 포함하거나; 나노-온-나노 복합 나노입자는 세륨-지르코늄-란타늄 산화물 지지체 입자 상에 배치된 로듐 촉매 나노입자를 포함하거나; 또는 나노-온-나노 복합 나노입자는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물 지지체 입자 상에 배치된 로듐 촉매 나노입자를 포함하고, 이들 NN 입자 중 하나 이상은 이후 다공질 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물 캐리어로 형성된 다공질 캐리어에 매립되고, 여기서 다공질 캐리어는 NN 입자 주변에 형성되며, 이 캐리어가 이후 마이크론-크기 입자로 분쇄되거나 밀링된다. 알루미늄 산화물 다공질 재료가 또한 전술한 로듐-함유 복합 NN 나노입자 중 어느 것이 매립될 수 있는 다공질 재료로 사용될 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
더 나아가, 기판; 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및 NOx 포집 입자와 제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 NOx 포집 입자에 부착되거나 또는 내에 매립되고, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 워시코트 층을 포함하는 코팅된 기판이 설명된다. 추가의 실시형태에서, NOx 포집 입자는 5 중량% 내지 12 중량%, 예컨대 8 중량%의 양으로 바륨 산화물을 포함하며; 바륨 산화물은 플라즈마-생성될 수 있거나, 또는 습식 화학법에 의해서 NOx 포집 입자 상에 부착된다. 앞서 설명된 코팅된 기판에 대한 상기 설명된 변형이 또한 이 기판에 적용될 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
더 나아가, 코팅된 기판의 형성 방법이 설명되며, 이 방법은 a) 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트로 기판을 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및 b) 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 단계를 포함한다. 단계 a)와 b)는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 앞서 설명된 코팅된 기판에 대해 상기 설명된 변형은 또한 이 방법에서 인용된 기판에도 적용될 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
더 나아가, 코팅된 기판의 형성 방법이 설명되며, 이 방법은 a) 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및 b) 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 단계를 포함한다. 단계 a)와 b)는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 앞서 설명된 코팅된 기판에 대해 상기 설명된 변형은 또한 이 방법에서 인용된 기판에도 적용될 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
또한, 코팅된 기판의 형성 방법이 설명되며, 이 방법은 a) 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; b) 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및 c) NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 단계를 포함한다. 단계 a), b) 및 c)는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 앞서 설명된 코팅된 기판에 대해 상기 설명된 변형은 또한 이 방법에서 인용된 기판에도 적용될 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
또한, 코팅된 기판의 형성 방법이 설명되며, 이 방법은 a) 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하며, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; b) 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하며, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및 c) NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 기판을 코팅하는 단계로서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 단계를 포함한다. 단계 a), b) 및 c)는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 앞서 설명된 코팅된 기판에 대해 상기 설명된 변형은 또한 이 방법에서 인용된 기판에도 적용될 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
여기 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 세륨-지르코늄 산화물에서 세륨은 상응하는 순수한 금속 산화물의 중량을 기준으로 세륨-지르코늄 산화물의 약 20% 내지 99%를 차지할 수 있고, 지르코늄은 약 1% 내지 80%를 차지할 수 있다(별도의 산화물로 정제될 수 있는 혼합된 금속 산화물에서 약 20 중량% 내지 약 99 중량% 세륨 산화물과 약 1 중량% 내지 약 80 중량% 지르코늄 산화물). 세륨-지르코늄-란타늄 산화물에서 세륨은 상응하는 순수한 금속 산화물의 중량을 기준으로 세륨-지르코늄-란타늄 산화물의 약 20% 내지 99%를 차지할 수 있고, 지르코늄은 약 1% 내지 80%를 차지할 수 있고, 란타늄은 약 30% 이하를 차지할 수 있다. 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물에서 세륨은 상응하는 순수한 금속 산화물의 중량을 기준으로 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물의 약 20% 내지 99%를 차지할 수 있고, 지르코늄은 약 1% 내지 80%를 차지할 수 있고, 란타늄은 약 30% 이하를 차지할 수 있고, 이트륨은 약 30% 이하를 차지할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 상응하는 순수한 금속 산화물의 중량을 기준으로 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 상응하는 순수한 금속 산화물의 중량을 기준으로 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 기판은 코디어라이트를 포함할 수 있다. 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 기판은 벌집 구조를 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 산화성 촉매 활성 나노-인-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 코팅된 기판 상의 워시코트 층은 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 환원성 촉매 활성 나노-인-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 코팅된 기판 상의 워시코트 층은 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, NOx 포집 입자를 포함하는 코팅된 기판 상의 워시코트 층은 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 코팅된 기판은 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩 및 습식 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가지며, 여기서 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판은 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시켜서 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 가진다.
전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가지며, 여기서 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판은 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시켜서 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 가진다.
더 나아가, 전술한 실시형태를 포함하는 개시된 실시형태 중 어느 하나의 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기가 여기 설명된다. 더 나아가, 배기 가스용 도관 및 전술한 촉매 변환기를 포함하는 배기 처리 시스템이 여기 설명된다. 더 나아가, 전술한 촉매 변환기를 포함하는 차량이 여기 설명된다.
더 나아가, 전술한 실시형태 중 어느 것의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하는 배기 가스를 처리하는 방법이 여기 설명된다. 추가의 실시형태에서, 기판은 배기 가스를 수용하도록 구성된 촉매 변환기 내에 수용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시형태에 따른 촉매 변환기를 도시한다.
도 1A는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 도 1의 도면의 일부의 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 별도의 워시코트 층에 함유된 산화성 촉매 활성 입자와 환원성 촉매 활성 입자, 및 단일 워시코트 층에 함유된 환원성 촉매 활성 입자와 NOx 저장 물질을 포함하는 코팅된 기판의 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시형태에 따른 별도의 워시코트 층에 함유된 산화성 촉매 활성 입자, 환원성 촉매 활성 입자, 및 NOx 저장 물질을 포함하는 코팅된 기판의 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시형태(NOx 저장층에서 감소된 PGM; NOx 저장층에서 PGM 부재)와 상업적으로 이용가능한 표준 촉매 변환기의 성능을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시형태(3-층 워시코트 형태를 가진 코팅된 기판)의 A) 총 탄화수소 함량(THC) 및 B) NOx 배출물과 상업용 기준 촉매 및 유로 6 라이트-듀티 디젤 배출물 표준을 비교한 일련의 그래프이다.
도 1A는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 도 1의 도면의 일부의 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 별도의 워시코트 층에 함유된 산화성 촉매 활성 입자와 환원성 촉매 활성 입자, 및 단일 워시코트 층에 함유된 환원성 촉매 활성 입자와 NOx 저장 물질을 포함하는 코팅된 기판의 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시형태에 따른 별도의 워시코트 층에 함유된 산화성 촉매 활성 입자, 환원성 촉매 활성 입자, 및 NOx 저장 물질을 포함하는 코팅된 기판의 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시형태(NOx 저장층에서 감소된 PGM; NOx 저장층에서 PGM 부재)와 상업적으로 이용가능한 표준 촉매 변환기의 성능을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시형태(3-층 워시코트 형태를 가진 코팅된 기판)의 A) 총 탄화수소 함량(THC) 및 B) NOx 배출물과 상업용 기준 촉매 및 유로 6 라이트-듀티 디젤 배출물 표준을 비교한 일련의 그래프이다.
산화성 촉매 활성 입자, 환원성 촉매 활성 입자, 및 NOx 포집 물질의 워시코트 층들을 조합함에 의한 LNT 시스템 및 LNT 시스템의 제조 방법이 설명된다. 또한, 복합 나노입자 촉매, 워시코트 제제, 코팅된 기판, 촉매 변환기, 및 이들 복합 나노입자 촉매, 워시코트 제제, 코팅된 기판, 및 촉매 변환기의 제조 및 사용 방법이 설명된다. 설명된 LNT 시스템은 전형적인 LNT 시스템에 비해 귀금속의 감소된 양을 사용할 수 있다. 또는 달리, 이들 LNT 시스템은 상업적으로 이용가능한 LNT에 대한 더욱 경제적인 대안을 제공할 수 있다.
이에 더하여, 설명된 기판, 복합 나노입자 촉매 및 워시코트 용액은 촉매 변환기를 제조하는데 사용되었을 때 이전의 LNT에 비해 비슷하거나 증가된 성능을 제공할 수 있으며, 이것은 감소된 백금족 금속 로딩 요건을 사용하여 감소된 라이트오프 온도 및 감소된 배출물을 가진 촉매 변환기의 제조를 허용한다. 설명된 코팅된 기판은 NOx 포집 입자가 전체적으로 비-PGM으로, 또는 PGM과 비-PGM의 조합으로 이루어진 워시코트 층을 포함한다. 이들 코팅된 기판은 이전에 가능했었던 것보다 더 경제적인 방식으로 효과적인 촉매 변환기를 제조하는데 사용될 수 있다.
여기 설명된 복합 나노입자는 촉매 나노입자와 지지체 나노입자를 포함하고, 이들은 함께 결합되어 나노-온-나노 복합 나노입자를 형성한다. 복합 나노입자는, 예를 들어 플라즈마 반응기에서 생성될 수 있으며, 이로써 일정하게 밀착 결합된 나노-온-나노 복합 입자가 생성된다. 다음에, 이들 복합 나노입자는 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합되어 마이크론-크기 촉매 활성 입자("나노-온-나노-온-마이크로" 입자 또는 NNm 입자)를 형성할 수 있다. 나노-온-나노 복합 입자는 결과의 마이크론-크기 입자의 표면에 또는 표면 근처에 주로 위치된다. 또는 달리, 복합 나노입자는 다공질 캐리어 내에 매립될 수 있으며, 이로써 마이크론-크기 촉매 입자("나노-온-나노-인-마이크로" 입자 또는 NNiM 입자)가 생성된다. 이 형태에서, 나노-온-나노 복합 나노입자는 마이크론-크기 캐리어 입자 전체에 분포된다. 복합 나노입자를 지닌 마이크론-크기 촉매 활성 입자의 두 종류(즉, NNm 및 NNiM)는 모두 촉매 변환기에 사용된 이전의 촉매 및 NOx 저장 물질과 비교하여 더 좋은 초기 엔진 시동 성능, 촉매 및/또는 NOx 저장 물질의 수명 내내 더 좋은 성능, 및/또는 촉매 및/또는 NOx 저장 물질의 수명 내내 성능의 더 적은 감소를 제공할 수 있다.
더 나아가, LNT 시스템은 촉매 변환기 기판과 같은 촉매 기판 상에 둘 이상의 워시코트의 층을 포함할 수 있다. 복합 산화성 나노입자를 지닌 마이크론-크기 입자 및 복합 환원성 나노입자를 지닌 마이크론-크기 입자는 상이한 워시코트 층에 존재한다. 일부 실시형태에서, NOx 포집 입자와 복합 환원성 나노입자를 지닌 마이크론-크기 입자가 동일한 워시코트 층에 존재한다. 일부 실시형태에서, NOx 포집 입자와 복합 환원성 나노입자를 지닌 마이크론-크기 입자가 분리된 워시코트 층에 존재한다. NOx 포집 입자와 복합 환원성 나노입자를 지닌 마이크론-크기 입자가 분리된 워시코트 층에 존재할 때 기판 상에서 이들 두 층의 순서 및 배치는 상이한 실시형태들에서 다양할 수 있다. 일부 실시형태에서, 추가의 워시코트 층이 또한 이들 워시코트 층들 위에, 아래에, 또는 사이에 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 이 두 층은 제1 워시코트 층과 제2 워시코트 층 사이에 개재된 층 없이 서로의 위에 직접 배치될 수 있다.
여기 설명된 코팅된 기판, 촉매 변환기 및 배기 처리 시스템은 희박 NOx 트랩(LNT) 또는 NOx 저장 촉매(NSC) 시스템을 이용한 차량에 유용하다. 여기 설명된 코팅된 기판, 촉매 변환기 및 배기 처리 시스템이 가솔린이나 디젤 엔진, 및 가솔린이나 디젤 차량에도 유용하다는 것이 이해된다. 이들 코팅된 기판, 촉매 변환기 및 배기 처리 시스템은 라이트-듀티 엔진과 라이트-듀티 차량에 특히 유용하다.
본 개시의 다양한 양태들이 순서도의 사용을 통해서 설명될 수 있다. 주로 본 개시의 한 양태의 하나의 예가 제시된다. 그러나, 당업자에게 인정되는 대로, 여기 설명된 프로토콜, 과정 및 절차는 여기 설명된 필요를 만족시키는데 필요한 만큼 자주 또는 연속적으로 반복될 수 있다. 이에 더하여, 특정한 방법 단계들은 순서도에 개시된 것들에 대한 대안적인 순서로 수행될 수 있음이 고려된다.
수치 값이 용어 "약" 또는 용어 "대략"을 사용하여 여기 표시될 때는 명시된 값은 물론 명시된 값에 합당히 가까운 값들이 모두 포함되는 것으로 이해된다. 예를 들어, "약 50℃" 또는 "대략 50℃"란 설명은 50℃ 자체뿐만 아니라 50℃에 가까운 값들의 개시를 모두 포함한다. 따라서, 문구 "약 X" 또는 "대략 X"는 X 값 자체의 설명을 포함한다. "대략 50℃ 내지 60℃"와 같이 어떤 범위가 표시된 경우, 종점에 의해서 명시된 값들이 모두 포함된다는 것과 각 종점 또는 양쪽 종점에 가까운 값들이 각 종점 또는 양쪽 종점에 대해 포함된다는 것이 이해되며, 즉 "대략 50℃ 내지 60℃"는 "50℃ 내지 60℃"와 "대략 50℃ 내지 대략 60℃"를 모두 인용하는 것과 같다.
물질의 퍼센트는 달리 명시되지 않는다면 중량 퍼센트이다.
"임의의 백금족 금속의 실질적으로 부재하는"이란 중량 기준으로 백금족 금속의 약 5% 미만, 약 2% 미만, 약 1% 미만, 약 0.5% 미만, 약 0.1% 미만, 약 0.05% 미만, 약 0.025% 미만, 또는 약 0.01% 미만이 존재한다는 의미이다. 바람직하게, 임의의 백금족 금속의 실질적인 부재는 중량 기준으로 백금족 금속의 약 1% 미만이 존재한다는 의미이다.
다양한 실시형태에서 특정 성분, 특정 조성물, 특정 화합물, 또는 특정 원료의 "실질적으로 함유하지 않는"이란 중량 기준으로 그 특정 성분, 특정 조성물, 특정 화합물, 또는 특정 원료의 약 5% 미만, 약 2% 미만, 약 1% 미만, 약 0.5% 미만, 약 0.1% 미만, 약 0.05% 미만, 약 0.025% 미만, 또는 약 0.01% 미만이 존재한다는 것을 의미한다. 바람직하게, 특정 성분, 특정 조성물, 특정 화합물, 또는 특정 원료의 "실질적으로 함유하지 않는"이란 중량 기준으로 그 특정 성분, 특정 조성물, 특정 화합물, 또는 특정 원료의 약 1% 미만이 존재한다는 의미이다.
제작 동안 또는 작동 동안(특히 장기간에 걸친) 하나의 워시코트 층에 존재하는 물질들의 소량이 다른 워시코트 층들로 확산, 이주 또는 이동할 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 따라서, 용어 "실질적으로 부재하는" 및 "실질적으로 함유하지 않는"의 사용은 언급된 물질의 미소량을 절대적으로 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
다양한 실시형태에서 특정 성분, 특정 조성물, 특정 화합물, 또는 특정 원료의 "실질적으로 각각"이란 수 또는 중량 기준으로 그 특정 성분, 특정 조성물, 특정 화합물, 또는 특정 원료의 적어도 약 95%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 적어도 약 99.5%, 적어도 약 99.9%, 적어도 약 99.95%, 적어도 약 99.975%, 또는 적어도 약 99.99%가 존재한다는 의미이다. 바람직하게, 특정 성분, 특정 조성물, 특정 화합물, 또는 특정 원료의 "실질적으로 각각"은 수 또는 중량 기준으로 그 특정 성분, 특정 조성물, 특정 화합물, 또는 특정 원료의 적어도 약 99%가 존재한다는 의미이다.
"환원성 촉매 나노입자"는 환원 반응, 특히 NOx(예컨대 NO2)의 N2 및 H2O로의 환원을 촉매하는 나노입자를 의미한다. 더 일반적으로, 환원성 촉매 나노입자는 로듐을 포함한다. 적절한 작동 조건에서, 예컨대 연료-부화 "퍼지" 사이클(연료가 산소에 비해 화학량론적 과량이다)에서는 로듐이 NOx(예컨대 NO2)의 N2 및 H2O로의 환원을 촉매한다.
"산화성 촉매 나노입자"는 산화 반응, 특히 탄화수소(예컨대 연소 엔진의 배기 스트림에서 미연소 탄화수소)의 CO2 및 H2O로의 산화, 및/또는 CO(예컨대 연소 엔진의 배기 스트림에서 발생하는)의 CO2로의 산화를 촉매하는 나노입자를 의미한다. 대부분 일반적으로 산화성 촉매 나노입자는 백금, 팔라듐, 백금 또는 팔라듐의 조합, 또는 백금/팔라듐 합금을 포함한다. 적절한 작동 조건에서, 예컨대 연료-희박 "NOx 저장" 사이클(산소가 연료에 비해 화학량론적 과량이다)에서는 백금, 팔라듐, 백금과 팔라듐의 조합, 또는 백금/팔라듐 합금이 탄화수소의 CO2 및 H2O로의 산화, 및/또는 CO의 CO2로의 산화를 촉매한다. NO2가 NO보다 일시적으로 저장하는 것이 더 쉬울 수 있기 때문에 산화성 촉매 나노입자는 또한 NO를 NO2로 산화할 수 있다.
"NOx 포집 입자" 또는 "NOx 저장 입자"는 연료 희박 NOx 저장 사이클 동안 NOx(예컨대 NO2)를 저장하고 연료 부화 NOx(또는 NO2) 퍼지 사이클 동안 NOx(예컨대 NO2)를 방출할 수 있는 입자를 의미한다.
본 개시는 몇몇 실시형태를 제공한다. 임의의 실시형태로부터의 임의의 특징은 임의의 다른 실시형태로부터의 임의의 특징과 조합될 수 있다. 이 방식에서, 개시된 특징들의 혼성 형태도 본 발명의 범위 내이다. 의심을 피하기 위해서, 여기 일반적 설명에서 일반적 방식에서 "하나의" 실시형태 또는 "일부" 실시형태의 일부로서 설명된 특징은 일반적으로 다른 실시형태의 특징과 이들이 양립가능한 한에서 조합될 수 있다.
조성물에서 상대적 중량 퍼센트에 대한 언급은 조성물에서 모든 성분들의 합친 총 중량 퍼센트가 100까지 더해진다는 것을 가정하는 것으로 이해된다. 또한, 하나 이상의 성분들의 상대적 중량 퍼센트는 조성물에서 성분들의 중량 퍼센트가 어떤 특정한 성분의 중량 퍼센트가 해당 성분에 대해 명시된 범위의 한계를 벗어나지 않는 한에서 총 100까지 합해지도록 상향 또는 하향 조정될 수 있다는 것이 이해된다.
본 개시는 입자와 분말을 모두 언급한다. 이들 두 용어는 단수형 "분말"이 입자들의 집합을 말한다는 사실을 제외하면 동등하다. 본 발명은 광범위한 분말과 입자에 적용할 수 있다. 용어 "나노입자" 및 "나노-크기 입자"는 일반적으로 직경이 나노미터 정도인, 전형적으로 약 0.5nm 내지 500nm, 약 1nm 내지 500nm, 약 1nm 내지 100nm, 또는 약 1nm 내지 50nm인 입자를 포함하는 것으로 당업자에게 이해된다. 바람직하게, 나노입자는 250 나노미터 미만의 평균 입도와 1 내지 100만의 애스펙트 비를 가진다. 일부 실시형태에서, 나노입자는 약 50nm 이하, 약 30nm 이하, 또는 약 20nm 이하의 평균 입도를 가진다. 추가의 실시형태에서, 나노입자는 약 50nm 이하, 약 30nm 이하, 또는 약 20nm 이하의 평균 직경을 가진다. 입자의 최단 치수로 입자의 최장 치수를 나눈 것으로 정의되는 입자의 애스펙트 비는 바람직하게 1 내지 100, 더 바람직하게 1 내지 10, 더욱더 바람직하게 1 내지 2이다. "입도"는 ASTM(American Society for Testing and Materials) 표준(ASTM E112 - 10 참조)을 사용하여 측정된다. 입자의 직경을 계산할 경우 그것의 최장 및 최단 치수의 평균이 취해지며, 따라서 장축 20nm와 단축 10nm를 가진 타원 입자의 직경은 15nm가 될 것이다. 입자들의 집단의 평균 직경은 개별 입자의 직경의 평균이며, 당업자에게 알려진 다양한 기술에 의해서 측정될 수 있다.
추가의 실시형태에서, 나노입자는 약 50nm 이하, 약 30nm 이하 또는 약 20nm 이하의 입도를 가진다. 추가의 실시형태에서, 나노입자는 약 50nm 이하, 약 30nm 이하 또는 약 20nm 이하의 직경을 가진다.
용어 "마이크로-입자", "마이크로-크기 입자", "마이크론-입자" 및 "마이크론-크기 입자"는 일반적으로 직경이 마이크로미터 정도인, 전형적으로 0.5μm 내지 1000μm, 약 1μm 내지 1000μm, 약 1μm 내지 100μm, 또는 약 1μm 내지 50μm인 입자를 포함하는 것으로 이해된다. 추가로, 본 개시에서 사용된 용어 "백금족 금속"(약어 "PGM")은 주기율표에서 함께 모여있는 6개 금속 원소에 대해 사용되는 집합적 명칭을 말한다. 6개의 백금족 금속은 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금이다.
복합 나노입자 촉매
LNT는 상이한 세 종류의 복합 나노입자를 포함할 수 있다. 복합 나노입자의 한 가지 종류는 산화성 복합 나노입자이다. 복합 나노입자의 두 번째 종류는 환원성 복합 나노입자이다. 복합 나노입자의 세 번째 종류는 NOx 포집 복합 나노입자이다.
복합 나노입자 촉매는 지지체 나노입자에 부착된 촉매 나노입자를 포함할 수 있으며, 이로써 "나노-온-나노" 복합 나노입자를 형성한다. 다음에, 다수의 나노-온-나노 입자가 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합되거나 그 안에 매립될 수 있고, 이로써 복합 마이크로/나노입자, 즉 복합 나노입자를 지닌 마이크로-입자가 형성된다. 이들 복합 마이크로/나노입자는 여기 설명된 워시코트 제제 및 촉매 변환기에 사용될 수 있다. 이들 입자의 사용은 백금족 금속 함량에 대한 요건을 감소시키고 및/또는 특히 습식 화학법에 의해서 제조된 현재 이용가능한 상업용 촉매 변환기와 비교하여 감소된 라이트오프 온도 측면에서 성능을 상당히 증진시킬 수 있다. 습식 화학법은 일반적으로 백금족 금속 이온 또는 금속염의 용액의 사용을 수반하는데, 이들은 지지체(전형적으로 마이크론-크기 입자)에 함침되고, 촉매로서 사용하기 위해 원소 형태로 백금족 금속으로 환원된다. 예를 들어, 염화백금산 H2PtCl6의 용액이 알루미나 마이크로-입자에 적용될 수 있고, 이후 건조 및 하소되며, 그 결과 알루미나 위에 백금이 침전된다. 알루미나 및 세륨 산화물과 같은 금속 산화물 지지체 위에 습식 화학법에 의해서 부착된 백금족 금속은 촉매 변환기에서 부딪히는 온도와 같은 고온에서 이동할 수 있다. 즉, 승온에서 PGM 원자는 그것이 부착된 표면 위에서 이주할 수 있으며, 다른 PGM 원자와 함께 덩어리를 형성할 것이다. PGM의 미세하게 분할된 부분들이 고온에 노출된 시간이 증가함에 따라 백금족 금속의 점점 더 큰 집괴로 합쳐진다. 이 집괴는 감소된 촉매 표면적을 초래하여 촉매 변환기의 성능을 열화시킨다. 이런 현상을 촉매 변환기의 "노화"라고 한다.
반면, 복합 백금족 금속 촉매는 플라즈마-기반 방법에 의해서 제조된다. 한 실시형태에서, 백금족 나노-크기 금속 입자가 나노-크기 금속 산화물 지지체 상에 부착되며, 이것은 습식 화학법에 의해서 부착된 PGM보다 훨씬 더 적은 이동도를 가진다. 결과의 플라즈마-생성된 촉매는 습식 화학법에 의해서 생성된 촉매보다 훨씬 더 느린 속도로 노화된다. 따라서, 플라즈마-생성된 촉매를 사용한 촉매 변환기는 더 장시간에 걸쳐서 엔진에 의해서 배출된 가스에 노출된 촉매의 더 큰 표면적을 유지할 수 있으며, 이것은 더 좋은 배출물 성능을 가져온다.
습식 화학법을 사용한 마이크론-크기 지지체와 같은 지지체의 함침은 이 물질 전체에, 즉 물질의 내부에 깊이 물질을 부착하려는 경향이 있다. 예를 들어, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자에 염화백금산 용액을 적용하는 것은 입자 전체에 용액의 침투를 가져올 것이다. 이어서 건조 및 하소를 거쳐서 백금이 입자의 전 부피 전체에 미세하게 분할된 부분들로(전형적으로 수십 나노미터 정도, 즉 몇 개 원자의 군집 또는 나노미터 정도) 알루미나 위의 용액으로부터 침전한다. 따라서, 습식 화학법을 통해서 금속염으로 함침된 지지체는 지지체 부피 전체에, 또는 적으도 금속염 용액이 접근가능한 입자의 부피 전체에 실질적으로 균일하게 분포된 물질을 가질 것이다.
반면, 복합 나노입자("나노-온-나노" 또는 "NN" 입자)로 마이크론-크기 지지체와 같은 지지체의 함침은 지지체 입자의 표면 상에 또는 근처에 주로 분포된 촉매 물질을 가져오는 경향이 있다. 나노-온-나노 입자가 현탁액으로 지지체 입자에 적용되는 경우, 이들은 습식 화학법에서 사용된 금속염의 용액만큼 지지체 입자의 내부에 깊이 침투할 수 없으며, 그 결과 NN 입자의 얇은 층이 지지체의 표면(및 표면에 가장 가까운 기공)을 코팅한 "달걀 껍질" 분포가 된다. 따라서, NN 입자의 대부분은 지지체의 표면에 또는 근처에 위치되려는 경향이 있다. NN 입자는 NN 입자를 수용할 만큼 충분히 크지 않은 지지체의 기공에는 침투할 수 없으며, 외부 표면, 및 NN 입자가 접근가능한 지지체 입자의 내부 부분에만 국한된다. 따라서, 나노-온-나노-온-마이크로("NNm") 입자는 마이크론 크기 지지체 입자의 외부 표면 및 나노-온-나노 접근가능한 내부 표면 상에 분포된 복합 나노입자를 가진다.
여기 설명되고 공동 소유의 2013년 9월 23일자 제출된 미국 임시 특허출원 No. 61/881,337, 2014년 9월 23일자 제출된 미국 특허출원 No. 14/494,156 및 2014년 9월 23일자 제출된 국제 특허출원 No. PCT/US2014/057036(이들 개시는 그 전체가 여기 참고로 포함된다)에 더 상세히 설명된 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 마이크론-크기 지지체 상에 복합 나노입자의 불균일한 분포를 해결하기 위해서 설계되었다. 복합 나노입자(나노-온-나노 또는 "NN" 입자) 주변에 지지체 물질의 바탕질을 형성함으로써 복합 나노입자는 지지체 물질 전체에 실질적으로 균일하게 분포될 수 있다. 복합 나노입자를 함유하는 지지체 물질은 원하는 마이크론-크기 치수로 밀링되거나 분쇄될 수 있고, 이로써 전 부피 전체에 복합 나노입자가 실질적으로 균일하게 분포된 마이크론-크기 지지체 입자가 생성된다. 이 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 형태는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 형태보다 지지체 물질의 단위 부피당(즉, 마이크론-크기 지지체 입자의 단위 부피당) 훨씬 더 많은 촉매 로딩을 허용한다.
산화성 복합 나노입자(산화성 "나노-온-나노" 입자)
상기 논의된 대로, 복합 나노입자의 한 가지 종류는 산화성 복합 나노입자 촉매이다. 산화성 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자에 부착된 하나 이상의 산화성 촉매 나노입자를 포함할 수 있으며, 이로써 산화성 "나노-온-나노" 복합 나노입자를 형성한다. 백금(Pt)과 팔라듐(Pd)이 탄화수소 가스 및 일산화탄소에 대해 산화성이다. 특정 실시형태에서, 산화성 나노입자는 백금이다. 다른 실시형태에서, 산화성 나노입자는 팔라듐이다. 일부 실시형태에서, 산화성 나노입자는 백금과 팔라듐의 혼합물이다. 산화성 촉매 나노입자에 대한 적합한 지지체 나노입자는 제한은 아니지만 나노-크기 알루미늄 산화물(알루미나 또는 Al2O3)을 포함한다.
각 산화성 촉매 나노입자는 제1 지지체 나노입자 상에 지지될 수 있다. 제1 지지체 나노입자는 하나 이상의 산화성 나노입자를 포함할 수 있다. 제1 지지체 나노입자 상의 산화성 촉매 나노입자는 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 가솔린이나 디젤 배기 엔진에 수반되는 고온에서 팔라듐과 백금은 모두 효과적인 산화성 촉매이다. 따라서, 일부 실시형태에서, 산화성 촉매는 팔라듐 단독이다. 다른 실시형태에서, 백금이 단독 사용될 수 있다. 추가의 실시형태에서, 백금이 팔라듐과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 지지체 나노입자는 5:1 내지 100:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 지지체 나노입자는 6:1 내지 75:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 지지체 나노입자는 7:1 내지 50:1의 백금 내지 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 지지체 나노입자는 8:1 내지 25:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 지지체 나노입자는 9:1 내지 15:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 지지체 나노입자는 10:1 백금 대 팔라듐, 또는 대략 10:1 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다.
환원성 복합 나노입자(환원성 "나노-온-나노" 입자)
상기 논의된 대로, 또 다른 종류의 복합 나노입자는 환원성 복합 나노입자 촉매이다. 환원성 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자에 부착된 하나 이상의 환원성 촉매 나노입자를 포함할 수 있으며, 이로써 환원성 "나노-온-나노" 복합 나노입자를 형성한다. 로듐(Rh)은 연료-부화 조건에서 질소 산화물에 대해 환원성이다. 특정 실시형태에서, 환원성 촉매 나노입자는 로듐이다. 제2 지지체는 제1 지지체와 동일하거나 상이할 수 있다. 환원성 나노입자에 대한 적합한 제2 지지체 나노입자는, 제한은 아니지만 나노-크기 세륨 산화물(CeO2)을 포함한다. 나노-크기 세륨 산화물 입자는 지르코늄 산화물을 함유할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 나노-크기 세륨 산화물 입자는 지르코늄 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 다른 실시형태에서, 나노-크기 세륨 산화물 입자는 60% 이하의 지르코늄 산화물을 함유한다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 세륨 산화물 입자는 지르코늄 산화물과 란타늄을 둘 다 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 세륨 산화물 입자는 40-80% 세륨 산화물, 10-50% 지르코늄 산화물, 및 10% 란타늄 산화물을 함유한다. 한 실시형태에서, 나노-크기 세륨 산화물 입자는 80% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 10% 란타늄 산화물을 함유한다. 다른 실시형태에서, 나노-크기 세륨 산화물 입자는 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 및 10% 란타늄 산화물을 함유한다. 다른 실시형태에서, 환원성 나노입자에 대한 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물, 예컨대 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O, 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질, Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O, 또는 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다(퍼센트는 중량 퍼센트이다).
각 환원성 촉매 나노입자는 제2 지지체 나노입자 상에 지지될 수 있다. 제2 지지체 나노입자는 하나 이상의 환원성 촉매 나노입자를 포함할 수 있다. 세륨 산화물 또는 다른 지지체에 대한 로듐의 비율 및 환원성 복합 나노입자 촉매의 크기는 플라즈마-기반 방법에 의한 복합 나노입자의 생성 및 복합 나노입자를 지닌 마이크론-크기 캐리어 입자의 생성을 설명하는 섹션에서 아래 더 논의된다.
플라즈마
-기반 방법에 의한 복합 나노입자의 생성("나노-온-나노" 입자 또는 "NN" 입자)
산화성 복합 나노입자 촉매 및 환원성 복합 나노입자 촉매는 플라즈마-기반 방법에 의해서 생성될 수 있는데, 즉 이들은 플라즈마-생성될 수 있다. 이들 입자는 습식 화학법에 의해 생성된 촉매와 비교하여 많은 유익한 특성을 가진다. 예를 들어, 복합 나노입자 촉매 중의 금속은 습식 화학법을 사용하여 생성된 전형적인 상업용 촉매 변환기에 사용된 워시코트 혼합물 중의 금속보다 촉매 변환기의 고온 환경하에 비교적 덜 이동한다.
산화성 복합 나노입자 촉매, 환원성 복합 나노입자 촉매, 및 NOx 포집 복합 나노입자가 플라즈마 반응기 방법에 의해서 형성될 수 있다. 이들 방법은 플라즈마 건에 공급 금속(들)과 지지체 물질을 포함하며, 플라즈마 건에서 물질들이 기화된다. 미국 특허공개 No. 2011/0143041에 개시된 것들과 같은 플라즈마 건, 및 미국특허 No. 5,989,648, 미국특허 No. 6,689,192, 미국특허 No. 6,755,886, 및 미국 특허공개 No. 2005/0233380에 개시된 것들과 같은 기술이 플라즈마 발생을 위해 사용될 수 있다(상기 문헌의 전체 내용이 여기 참고로 포함된다). 미국 공개 특허출원 No. 2014/0263190과 국제 특허출원 No. PCT/US2014/024933(WO 2014/159736로 공개)에 개시된 고-처리량 시스템이 복합 나노입자 발생에 사용될 수 있다. 아르곤과 같은 작동 가스가 플라즈마의 발생을 위해 플라즈마 건에 공급된다. 한 실시형태에서, 아르곤/수소 혼합물(예를 들어, 10:2 Ar/H2 또는 10:1 Ar/H2의 비율)이 작동 가스로 사용될 수 있다.
일반적으로 직경이 약 1 내지 6 마이크론인 금속 입자의 형태인 백금족 금속 또는 금속들(예컨대 백금, 팔라듐, 5:1 내지 100:1 Pt:Pd의 중량비와 같은 임의의 비의 백금/팔라듐의 혼합물, 로듐, 또는 루테늄)이 아르곤과 같은 캐리어 가스 스트림 중에 유동화된 분말로서 플라즈마 반응기에 도입될 수 있다. 입자 크기가 약 15 내지 25 마이크론 직경인 금속 산화물, 전형적으로 알루미늄 산화물 또는 세륨 산화물이 또한 캐리어 가스 중에 유동화된 분말로서 도입된다. 그러나, 반응기에 해당 물질을 도입하는 다른 방법도 사용될 수 있으며, 예컨대 액체 슬러리로 도입될 수 있다. 전형적으로, 산화성 복합 나노입자의 경우 팔라듐, 백금, 또는 이들의 혼합물이 알루미늄 산화물 상에 부착된다. 전형적으로, 환원성 복합 나노입자의 경우 로듐이 세륨 산화물 상에 부착된다. 그러나, 로듐은 다른 물질들, 예컨대 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함하는 물질, 예컨대 Ce0 .83- Zr0.13La0.04O, 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질, Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O, 또는 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질 상에 부착될 수도 있다.
산화성 복합 나노입자의 제조에 있어서, 1% 내지 5% 백금족 금속(들)과 55% 내지 99% 금속 산화물(중량 기준)의 조성물이 전형적으로 사용된다. 팔라듐이 산화 촉매인 산화성 복합 나노입자에 사용될 수 있는 물질의 범위의 예는 80% 내지 99% 알루미늄 산화물에 대해 약 1% 내지 20% 팔라듐; 및 80% 내지 95% 알루미늄 산화물에 대해 5% 내지 20% 팔라듐이다. 백금이 산화 촉매인 산화성 복합 나노입자에 사용될 수 있는 물질의 범위의 예는 55% 내지 65% 알루미늄 산화물에 대해 약 35% 내지 45% 백금이다. 백금과 팔라듐이 둘 다 산화 촉매인 산화성 복합 나노입자에 사용될 수 있는 물질의 범위의 예는 약 23.3% 내지 약 30% 백금, 11.7% 내지 15% 팔라듐, 및 55% 내지 65% 알루미늄 산화물이다. 특정한 실시형태에서, 조성물은 약 26.7% 백금, 13.3% 팔라듐, 및 60% 알루미늄 산화물을 함유한다.
산화성 복합 나노입자는 5:1 내지 100:1 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 산화성 복합 나노입자는 6:1 내지 75:1 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 산화성 복합 나노입자는 7:1 내지 50:1 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 산화성 복합 나노입자는 8:1 내지 25:1 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 산화성 복합 나노입자는 9:1 내지 15:1 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 산화성 복합 나노입자는 10:1 백금 대 팔라듐, 또는 대략 10:1 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다.
환원성 복합 나노입자에 사용될 수 있는 물질의 범위의 예는 약 1% 내지 약 10% 로듐 및 90% 내지 99% 세륨 산화물 또는 세륨 산화물-함유 물질이다. 한 실시형태에서, 조성물은 약 5% 로듐과 95% 세륨 산화물을 함유한다. 이들 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
플라즈마 반응기에서 임의의 고체 또는 액체 물질은 빠르게 기화되거나 플라즈마로 변환된다. 20,000 내지 30,000 켈빈의 온도에 도달할 수 있는 과열된 물질의 운동 에너지는 모든 성분들의 극도로 완전한 혼합을 보장한다.
다음에, 플라즈마 스트림의 과열된 물질이 미국 공개 No. 2008/0277267에 개시된 난류 퀀치 챔버와 같은 방법을 사용하여 빠르게 퀀치된다. 높은 유속, 예컨대 분당 2400 내지 2600 리터의 유속으로 아르곤 퀀치 가스가 과열된 물질에 분사될 수 있다. 이 물질은 냉각관에서 더 냉각될 수 있으며, 수집되어 물질의 적절한 크기 범위를 보장하기 위해 분석된다.
상기 설명된 플라즈마 생성 방법은 매우 균일한 복합 나노입자를 생성하며, 여기서 복합 나노입자는 지지체 나노입자에 결합된 촉매 나노입자를 포함한다. 촉매 나노입나는 Pd, Pt, 또는 Rh와 같은 백금족 금속 또는 금속들을 포함한다. 일부 실시형태에서, 촉매 나노입자는 대략 0.3nm 내지 대략 10nm, 바람직하게 대략 1nm 내지 대략 5nm, 즉 대략 3nm±2nm의 평균 직경 또는 평균 입도를 가진다. 일부 실시형태에서, 알루미늄 산화물 또는 세륨 산화물과 같은 금속 산화물을 포함하는 지지체 나노입자는 대략 20nm 이하, 또는 대략 15nm 이하, 또는 대략 10nm 내지 대략 20nm, 즉 대략 15nm±5nm, 또는 대략 10nm 내지 대략 15nm, 즉 대략 12.5nm±2.5nm의 평균 직경을 가진다. 일부 실시형태에서, 알루미늄 산화물 또는 세륨 산화물과 같은 금속 산화물을 포함하는 지지체 나노입자는 대략 20nm 이하, 또는 대략 15nm 이하, 또는 대략 10nm 내지 대략 20nm, 즉 대략 15nm±5nm, 또는 대략 10 nm 내지 대략 15nm, 즉 대략 12.5nm±2.5nm의 직경을 가진다. 한 바람직한 조합에서, 촉매 나노입자는 대략 1nm 내지 대략 5nm의 평균 직경을 가지고, 지지체 나노입자는 대략 10nm 내지 대략 20nm의 평균 직경을 가진다. 다른 조합에서, 촉매 나노입자는 대략 0.3nm 내지 대략 10nm의 평균 직경을 가지고, 지지체 나노입자는 대략 10nm 내지 대략 20nm의 평균 직경을 가진다.
미국 공개 No. 2011/0143915의 단락 0014-0022에 설명된 대로, 아르곤/수소 작동 가스를 사용하는 것과 같은 환원 조건에서 생성되었을 때 Pd-알루미나, Pt-알루미나 및 Pt/Pd-알루미나 복합 나노입자는 PGM 나노입자가 결합되는 지지체 나노입자 상에 부분적으로 감소된 알루미나 표면을 가져온다. 부분적으로 감소된 알루미나 표면, 또는 Al2O(3-x)(여기서 x는 0 초과 3 미만이다)는 고온에서 알루미나 표면 상에서 백금족 금속의 이주를 억제한다. 이것은 차례로 입자가 승온에 오래 노출되었을 때 백금족 금속의 집괴화를 제한한다. 이러한 집괴화는 그것이 반응에 이용가능한 PGM 촉매의 표면적으로 감소시키기 때문에 많은 촉매 용도에서 바람직하지 않다.
두 가지 나노입자(촉매 및 지지체)를 포함하는 복합 나노입자는 "나노-온-나노" 입자 또는 "NN" 입자라고 한다.
복합 나노입자를 지닌 마이크론-크기
캐리어
입자의 생성("나노-온-나노-온-마이크로" 입자 또는 "
NNm
"™ 입자)
복합 나노입자(나노-온-나노 입자)는 촉매 활성 입자인 "나노-온-나노-온-마이크로" 입자 또는 "NNm"™ 입자라고 하는 복합 마이크로/나노입자를 생성하기 위해서 마이크론-크기 캐리어 입자에 더 결합될 수 있다.
산화성 촉매 활성 입자는 마이크론-크기 캐리어 입자(예컨대 마이크론-크기 알루미늄 산화물)에 결합된 산화성 촉매 나노입자(예컨대 팔라듐, 백금, 또는 이들의 혼합물)와 나노-크기 금속 산화물(예컨대 나노-크기 알루미늄 산화물)을 포함한다. 또, 환원성 촉매 활성 입자는 마이크론-크기 캐리어 입자(예컨대 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질)에 결합된 환원성 촉매 나노입자(예컨대 로듐)와 나노-크기 금속 산화물(예컨대 나노-크기 세륨 산화물)을 포함한다.
마이크론-크기 입자는 약 1 마이크론 내지 약 100 마이크론, 예컨대 약 1 마이크론 내지 약 10 마이크론, 약 3 마이크론 내지 약 7 마이크론, 또는 약 4 마이크론 내지 약 6 마이크론의 평균 크기를 가질 수 있다. 한 바람직한 실시형태에서, 촉매 나노입자는 대략 1nm 내지 대략 5nm의 평균 직경을 가지고, 지지체 나노입자는 대략 10nm 내지 대략 20nm의 평균 직경을 가지며, 마이크론-크기 입자는 대략 1 마이크론 내지 10 마이크론의 평균 직경을 가진다. 다른 실시형태에서, 촉매 나노입자는 대략 0.3nm 내지 대략 10nm의 평균 직경을 가지고, 지지체 나노입자는 대략 10nm 내지 대략 20nm의 평균 직경을 가지며, 마이크론-크기 입자는 대략 1 마이크론 내지 10 마이크론의 평균 직경을 가진다.
일반적으로, 나노-온-나노-온-마이크로 입자는 복합 나노입자(나노-온-나노 입자)를 물에 현탁하고, 현탁액의 pH를 약 2 내지 약 7, 약 3 내지 약 5, 또는 약 4로 조정하고, 하나 이상의 계면활성제를 현탁액에 첨가하여(또는 달리, 복합 나노입자를 물에 현탁하기 전에 계면활성제를 물에 첨가한다) 제1 용액을 형성하는 과정에 의해서 생성된다. 이 과정은 복합 나노입자 현탁액을 음파 처리하는 단계 및 최초 습윤 지점까지 현탁액을 마이크론-크기 금속 산화물 입자에 적용하는 단계를 포함하며, 이로써 마이크론-크기 입자가 복합 나노입자와 나노-크기 금속 산화물로 함침된다.
일부 실시형태에서, 마이크론-크기 금속 산화물 입자는 고온에서 가스로 전처리된다. 마이크론-크기 금속 산화물 입자의 전처리는 나노-온-나노-온-마이크로 입자로 하여금 엔진의 고온을 견딜 수 있도록 한다. 전처리를 하지 않은 나노-온-나노-온-마이크로 입자는 전처리된 나노-온-나노-온-마이크로 입자와 비교하여 고온 노출시 더욱 쉽게 상변화를 겪을 것이다. 일부 실시형태에서, 전처리는 약 700℃ 내지 약 1500℃; 700℃ 내지 약 1400℃; 700℃ 내지 약 1300℃; 및 700℃ 내지 약 1200℃와 같은 온도에 마이크론-크기 금속 산화물 입자의 노출을 포함한다. 일부 실시형태에서, 전처리는 약 700℃, 1110℃, 1120℃, 1130℃, 1140℃, 1150℃, 1155℃, 1160℃, 1165℃, 1170℃, 1175℃, 1180℃, 1190℃, 및 1200℃와 같은 온도에 마이크론-크기 금속 산화물 입자의 노출을 포함한다.
이 과정은 복합 나노입자와 나노-크기 금속 산화물로 함침된 마이크론-크기 금속 산화물 입자를 건조하는 단계, 및 복합 나노입자와 나노-크기 금속 산화물로 함침된 마이크론-크기 금속 산화물 입자를 하소하는 단계를 포함한다.
전형적으로, 복합 나노입자와 나노-크기 금속 산화물은 물에 현탁되며, 현탁액은 약 2 내지 약 7, 바람직하게 약 3 내지 약 5, 더 바람직하게 약 4의 pH를 갖도록 조정된다(pH는 아세트산이나 다른 유기산으로 조정된다). 분산제 및/또는 계면활성제가 복합 나노입자와 나노-크기 금속 산화물에 첨가될 수 있다. 사용하기에 적합한 계면활성제는 Huntsman 사의 Jeffsperse® X3202(화학초록 등록번호 No. 68123-18-2, 2-(클로로메틸)옥시란을 가진 4,4'-(1-메틸에틸리덴)비스페놀 폴리머, 2-메틸옥시란, 및 옥시란으로 기재), Jeffsperse® X3204, 및 Jeffsperse® X3503 계면활성제(JEFFSPERSE는 분산제 및 안정제로 사용하는 화학제품에 대한 미국 텍사스 우드랜드 소재 Huntsman Corporation의 등록상표명이다)을 포함하며, 이들은 비-이온성 중합체 분산제이다. 다른 적합한 계면활성제는 Lubrizol 사의 Solsperse® 24000 및 Solsperse® 46000(SOLSPERSE는 화학 분산제에 대한 영국 더비셔 소재 Lubrizol Corporation의 등록상표명이다)을 포함한다. Jeffsperse® X3202 계면활성제, 화학초록 등록번호 No. 68123-18-2(2-(클로로메틸)옥시란을 가진 4,4'-(1-메틸에틸리덴)비스페놀 폴리머, 2-메틸옥시란, 및 옥시란으로 기재)가 바람직하다. 계면활성제는, 예를 들어 약 0.5% 내지 약 5%의 범위로 첨가될 수 있으며, 약 2%가 전형적인 값이다.
수성 계면활성제, 복합 나노입자, 및 나노-크기 금속 산화물의 혼합물은 복합 나노입자와 나노-크기 금속 산화물을 분산시키기 위해서 음파 처리될 수 있다. 분산물 중 복합 나노입자와 나노-크기 금속 산화물의 양은 약 2% 내지 약 15%의 범위 내일 수 있다(질량 기준).
산화 반응을 위한 촉매의 제조를 위한 일반적인 과정(산화성 "나노-온-나노-온-마이크로" 입자 또는 "
NNm
"™ 입자)
산화성 촉매 활성 입자를 제조하기 위하여, 산화성 복합 나노입자의 분산물이, 예를 들어 Rhodia 또는 Sasol와 같은 회사로부터 구입될 수 있는 다공질인 마이크론-크기 Al2O3에 적용될 수 있다. 다공질 마이크론-크기, Al2O3 분말은 소량의 란타륨(약 2% 내지 약 4% La)으로 안정화될 수 있다. 사용하기에 적합한 한 가지 상업용 알루미나 분말은 Grace Davison 또는 Rhodia로부터 구입될 수 있는 MI-386이다. 0.28μm 초과의 기공 크기에 의해서 한정된, 이 분말의 이용가능한 표면은 대략 2.8 m2/g이다. 사용된 복합 나노입자 대 사용된 마이크론-크기 캐리어 입자의 비는 (복합 나노입자의 중량):(마이크론 캐리어 입자의 중량)의 항목으로 약 3:100 내지 약 10:100, 약 5:100 내지 약 8:100, 또는 약 6.5:100일 수 있다. 일부 실시형태에서, 복합 나노입자 약 8g이 캐리어 마이크로-입자 약 122g과 함께 사용될 수 있다. 복합 나노입자의 수성 분산물은 초기 습윤 지점까지 마이크론-크기 분말에 조금씩 적용될 수 있고(예컨대 적하 또는 다른 방법에 의해서), 이로써 아래 설명된 대로 젖은 모래와 유사한 물질이 생성된다.
일부 예에서, 나노-크기 산화성 촉매, 예를 들어 Pd, Pt 또는 Pt/Pd의 크기는 약 1nm, 나노-크기 Al2O3의 크기는 약 10nm이다. 일부 예에서, 나노-크기 산화성 촉매의 크기는 대략 1nm 이하이고, 나노-크기 Al2O3의 크기는 대략 10nm 이하이다. 일부 예에서, Pd가 산화성 촉매로 사용되며, 나노-크기 Pd:나노-크기 알루미늄 산화물의 중량비는 약 5%:95%이다. 일부 예에서, 나노-크기 Pd의 중량 퍼센트는 나노-크기 알루미늄 산화물 상의 나노-크기 Pd의 약 5% 내지 약 20%이다. 나노-크기 Al2O3 상의 나노-크기 Pd를 함유하는 나노-온-나노 물질은 짙은 흑색을 나타낸다. 일부 예에서, Pt가 산화성 촉매로 사용되며, 나노-크기 Pt:나노-크기 알루미늄 산화물의 중량비는 약 40%:60%이다. 일부 예에서, Pt와 Pd의 혼합물이 산화성 촉매로 사용된다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 Pt/Pd:나노-크기 알루미늄 산화물의 중량비는 약 5%:95%이다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 Pt/Pd:나노-크기 알루미늄 산화물의 중량비는 약 10%:90%이다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 Pt/ Pd:나노-크기 알루미늄 산화물의 중량비는 약 20%:80%이다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 Pt/Pd:나노-크기 알루미늄 산화물의 중량비는 약 30%:70%이다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 Pt/Pd:나노-크기 알루미늄 산화물의 중량비는 약 40%:60%이다.
분산된 나노-온-나노 물질을 함유하는 용액은 음파처리 과정을 사용하여 나노-온-나노 입자를 약 pH 4를 가진 물에 분산시켜서 제조될 수 있다. 이어서, 마이크론 크기 MI-386 Al2O3 100g이 믹서에 투입되고, 나노-온-나노 물질을 함유하는 분산물 100g이 혼합중인 알루미늄 산화물에 분사된다. 이 과정은 초기 습윤 과정 또는 방법이라고 한다.
다음에, 젖은 분말이 완전히 건조될 때까지 하룻밤 대류 오븐에서 60℃에서 건조된다. 일단 분말이 건조되면 하소가 수행된다. 이전 단계로부터의 건조된 분말, 즉 마이크론-크기 물질 상의 나노물질은 주변 공기 조건에서 2시간 동안 550℃에서 베이크될 수 있다. 하소 동안, 계면활성제가 연소되고, 나노물질은 마이크론-크기 물질의 표면 또는 마이크론-크기 물질의 기공의 표면 위에 고정되거나 접착된다. 하소 동안 나노물질이 마이크론-크기 물질 위에 더욱 영구적으로 고정되거나 접착될 수 있는 이유에 대한 한 가지 설명은 산소-산소(O-O) 결합, 산화물-산화물 결합, 또는 공유 결합이 하소 단계 동안 형성되기 때문이다. 산화물-산화물 결합은 나노물질들 간에(나노-온-나노와 나노-온-나노, 나노-온-나노와 나노-크기 알루미늄 산화물, 및 나노-크기 알루미늄 산화물과 나노-크기 알루미늄 산화물), 나노물질과 마이크론-크기 물질들 간에 그리고 마이크론-크기 물질들 간에 형성될 수 있다. 산화물-산화물 결합 형성은 때로 고체 상태 반응이라고 언급된다. 이 단계에서, 생성된 물질은 표면 상에 무작위 분포된 나노-온-나노 및 나노-크기 Al2O3를 가진 마이크론-크기 입자를 함유한다.
산화성 NNm™ 입자는 NNm™ 입자의 총 질량의 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 팔라듐, 다른 실시형태에서는 약 1 중량% 내지 3 중량%, 또는 다른 실시형태에서는 약 1.2 중량% 내지 2.5 중량%의 팔라듐을 함유할 수 있다. 산화성 NNm™ 입자는 NNm™ 입자의 총 질량의 약 1 중량% 내지 약 6 중량%의 백금을 함유할 수 있다. 산화성 NNm™ 입자는 NNm™ 입자의 총 질량의 약 1 중량% 내지 약 6 중량%의 백금/팔라듐, 또는 다른 실시형태에서는 약 2 중량% 내지 3 중량%의 백금/팔라듐을 함유할 수 있다.
환원 반응을 위한 촉매의 제조를 위한 일반적인 과정(환원성 "나노-온-나노-온-마이크로" 입자 또는 "
NNm
"™ 입자)
환원성 촉매 활성 입자를 제조하기 위하여, 환원성 복합 나노입자의 분산물이, 예를 들어 Rhodia-Solvay 또는 Sigma-Aldrich와 같은 회사로부터 구입될 수 있거나, 또는 본 분야에 공지된 것들과 유사한 방법을 사용하여 원하는 대로 제조될 수 있는 다공질인 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 적용될 수 있다(예를 들어, Rossignol et al., J. Mater. Chem. 9:1615 (1999) 참조). 사용하기에 적합한 한 가지 상업용 세륨 산화물 분말은 Rhodia-Solvay로부터 이용가능한 HSA5이다. 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 .83-Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
한 실시형태에서, 환원성 복합 나노입자는 로듐을 포함한다; 즉, 환원성 촉매 나노입자는 로듐을 포함한다. 연료-부화 "퍼지" 사이클과 같은 적절한 작동 조건에서 로듐은 NOx(NO2와 같은)의 N2 및 H2O로의 환원을 촉매한다.
복합 환원성 나노입자와 나노-크기 금속 산화물로 함침된 마이크론-크기 캐리어 입자는 이어서 건조될 수 있다(예를 들어, 약 30℃ 내지 약 95℃, 바람직하게 약 60℃ 내지 약 70℃에서, 대기압 또는 감압, 예컨대 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼에서). 건조 후, 입자는 하소될 수 있으며(승온, 예컨대 400℃ 내지 약 700℃, 바람직하게 약 500℃ 내지 약 600℃, 더 바람직하게 약 540℃ 내지 약 560℃, 더욱더 바람직하게 약 550℃ 내지 약 560℃ 또는 약 550℃에서; 대기압 또는 감압, 예를 들어 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼에서, 주변 분위기 또는 질소나 아르곤과 같은 비활성 분위기에서), 이로써 나노-온-나노-온-마이크로 입자, 또는 NNm™ 입자라고도 하는 복합 마이크로/나노입자가 수득된다. 건조 단계는 높은 하소 온도에서 가열하기 전에 물을 제거하기 위해서 하소 단계 전에 수행될 수 있다; 이것은 마이크론-크기 캐리어의 기공에 박힌 함침된 나노입자를 파괴하는 물의 비등을 방지한다.
환원 반응을 위한 촉매는 산화 반응을 위한 촉매의 제조에 이용된 것과 유사한 과정을 사용하여 제조될 수 있다. 나노-온-나노 물질, 예를 들어 나노-크기 세륨 산화물 상의 나노-크기 Rh가 상기 설명된 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 일부 예에서, 나노-크기 Rh의 크기는 약 1nm, 나노-크기 세륨 산화물의 크기는 약 10nm이다. 일부 예에서, 나노-크기 Rh의 크기는 대략 1nm 이하, 나노-크기 세륨 산화물의 크기는 대략 10nm 이하이다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 Rh:나노-크기 세륨 산화물의 중량비는 1%:99% 내지 20%:80%이다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 Rh:나노-크기 세륨 산화물의 중량비는 2%:98% 내지 15%:85%이다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 Rh:나노-크기 세륨 산화물의 중량비는 3%:97% 내지 10%:90%이다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 Rh:나노-크기 세륨 산화물의 중량비는 4%:96% 내지 6%:94%이다. 일부 실시형태에서, 나노-크기 Rh:나노-크기 세륨 산화물의 중량비는 약 5%:95%이다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 함유할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 .83- Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
다음에, 하소가 수행될 수 있다. 이전 단계로부터의 건조된 분말, 즉 마이크론-크기 물질 상의 나노물질이 주변 공기 조건에서 2시간 동안 550℃에서 베이크될 수 있다. 하소 단계 동안, 계면활성제가 증발되고, 나노물질은 마이크론-크기 물질의 표면 또는 마이크론-크기 물질의 기공의 표면 위에 고정되거나 접착된다. 이 단계에서, 생성된 물질(촉매 활성 물질)은 표면에 무작위 분포된 나노-온-나노(예컨대 나노-크기 세륨 산화물 상의 나노-크기 Rh) 및 나노-크기 세륨 산화물을 가진 마이크론-크기 입자(예컨대 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질)을 함유한다.
환원성 NNm™ 입자는 NNm™ 입자의 총 질량의 약 0.1 중량% 내지 1.0 중량%, 또는 다른 실시형태에서는 약 0.2 중량% 내지 0.5 중량%, 또는 다른 실시형태에서는 약 0.3 중량%, 또는 다른 실시형태에서는 약 0.4 중량%의 로듐을 함유할 수 있다. 다음에, NNm™ 입자는 기판을 코팅하기 위한 제제에 사용될 수 있으며, 여기서 코팅된 기판은 촉매 변환기에 사용될 수 있다.
NNm™ 물질의 제조의 예는 다음의 공동 소유의 특허와 특허출원에 설명되며, 이들의 내용은 그 전체가 여기 참고로 포함된다: 미국 특허공개 No. 2005/0233380, 미국 특허공개 No. 2006/0096393, 미국 특허출원 No. 12/151,810, 미국 특허출원 No. 12/152,084, 미국 특허출원 No. 12/151,809, 미국특허 No. 7,905,942, 미국 특허출원 No.12/152,111, 미국 특허공개 2008/0280756, 미국 특허공개 2008/0277270, 미국 특허출원 No. 12/001,643, 미국 특허출원 No. 12/474,081, 미국 특허출원 No. 12/001,602, 미국 특허출원 No. 12/001,644, 미국 특허출원 No. 12/962,518, 미국 특허출원 No. 12/962,473, 미국 특허출원 No. 12/962,490, 미국 특허출원 No. 12/969,264, 미국 특허출원 No. 12/962,508, 미국 특허출원 No. 12/965,745, 미국 특허출원 No. 12/969,503, 및 미국 특허출원 No. 13/033,514, WO 2011/081834 (PCT/US2010/59763) 및 US 2011/0143915(미국 특허출원 No. 12/962,473).
"나노-온-나노-인-마이크로" 입자("
NNiM
"
입자
)에서 사용하기 위한 다공질 재료
다공질 재료, 다공질 재료의 제조, 복합 나노입자 및 다공질 캐리어를 포함하는 마이크론-크기 입자("나노-온-나노-인-마이크로" 입자 또는 "NNiM" 입자), 및 복합 나노입자 및 다공질 캐리어를 포함하는 마이크론-크기 입자("나노-온-나노-인-마이크로" 입자 또는 "NNiM" 입자)의 제조가 2013년 9월 23일 제출된 공동 소유의 미국 임시 특허출원 No. 61/881,337, 2014년 9월 23일 제출된 미국 특허출원 No. 14/494,156 및 2014년 9월 23일 제출된 국제 특허출원 No. PCT/US2014/057036에 설명되며, 이들의 개시는 그 전체가 여기 참고로 포함된다. 촉매 나노입자 또는 촉매 복합 나노입자와 같은 NNiM 물질, 입자는 나노입자 주변에 형성된 다공질 캐리어 내에 매립된다.
일반적으로, 바람직한 다공질 재료는 다수의 서로 연결된 기공, 홀, 채널 또는 홈을 함유하는 물질을 포함하며, 평균 기공, 홀, 채널 또는 홈 너비(직경)는 1 nm 내지 약 200nm, 또는 약 1nm 내지 약 100nm, 또는 약 2nm 내지 약 50nm, 또는 약 3nm 내지 약 25nm의 범위이다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 1nm 미만의 평균 기공, 홀, 채널 또는 홈 너비(직경)을 가지며, 일부 실시형태에서 다공질 캐리어는 약 100nm를 초과하는 평균 기공, 홀, 채널 또는 홈 너비(직경)을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 50 m2/g 내지 약 500 m2/g의 범위의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 100 m2/g 내지 약 400 m2/g의 범위의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 150 m2/g 내지 약 300 m2/g의 범위의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 50 m2/g 미만의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 200 m2/g 미만의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 300 m2/g를 초과하는 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 200 m2/g의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 300 m2/g의 평균 기공 표면적을 가진다.
일부 실시형태에서, 다공질 재료는 다공질 금속 산화물, 예컨대 알루미늄 산화물 또는 세륨 산화물, 또는 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물, 예컨대 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O, 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질, Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O, 또는 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 유기 중합체, 예컨대 중합된 레졸시놀을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 비정질 탄소를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 실리카를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 다공질 세라믹을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 둘 이상의 상이한 종류의 산재된 다공질 물질의 혼합물, 예를 들어 알루미늄 산화물과 중합된 레졸시놀의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 캐리어는 스페이서 물질이 제거된 후 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서 복합 물질은 산재된 알루미늄 산화물과 중합된 레졸시놀로 형성될 수 있고, 중합된 레졸시놀은, 예를 들어 하소에 의해 제거되며, 그 결과 다공질 캐리어가 생긴다. 다른 실시형태에서, 복합 물질은 산재된 알루미늄 산화물과 카본 블랙으로 형성되고, 카본 블랙이, 예를 들어 하소에 의해 제거되며, 그 결과 다공질 캐리어가 생긴다.
일부 실시형태에서, 다공질 재료는 마이크론-크기 입자이며, 평균 크기는 약 1 마이크론 내지 약 100 마이크론, 약 1 마이크론 내지 약 10 마이크론, 약 3 마이크론 내지 약 7 마이크론, 또는 약 4 마이크론 내지 약 6 마이크론이다. 다른 실시형태에서, 다공질 재료는 약 7 마이크론을 초과하는 입자일 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 입자의 형태가 아닐 수 있고, 연속된 재료일 수 있다.
다공질 재료는, 다공질 재료의 높은 표면적에 노출된 서로 연결된 채널을 통해서 가스와 유체가 다공질 재료 전체에서 서서히 유동하도록 허용할 수 있다. 따라서, 다공질 재료는 아래 설명된 대로 촉매 나노입자와 같은 고 표면적 노출이 바람직한 입자를 매립하기 위한 우수한 캐리어 재료로 사용될 수 있다.
"나노-온-나노-인-마이크로" 입자("
NNiM
" 입자)에서 사용하기 위한 다공질 재료의 생성
촉매는 다공질 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 이 다공질 재료는, 예를 들어 이 재료의 다공질 구조 내에 매립된 촉매 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공질 구조는 알루미나를 포함한다. 알루미나 다공질 구조는, 예를 들어 그 내용이 여기 전체가 참고로 포함되는 미국특허 No. 3,520,654에 설명된 방법에 의해서 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 물에 나트륨 산화물과 알루미늄 산화물을 용해하여 제조된 나트륨 알루미네이트 용액은 약 4.5 내지 약 7의 범위까지 pH를 감소시키기 위해 황산 또는 황산알루미늄으로 처리될 수 있다. pH의 감소는 다공질 함수 알루미나의 침전을 가져오며, 이것은 분무 건조, 세척, 및 플래시 건조될 수 있고, 그 결과 다공질 알루미나 물질이 얻어진다. 선택적으로, 다공질 알루미나 물질은 그 내용이 여기 전체가 참고로 포함되는 EP0105435 A2에 설명된 대로 실리카로 안정화될 수 있다. 나트륨 알루미네이트 용액이 황산알루미늄 용액에 첨가될 수 있으며, 이로써 pH가 약 8.0인 혼합물이 형성된다. 나트륨 실리케이트 용액과 같은 알칼리성 금속 실리케이트 용액은 혼합물에 서서히 첨가될 수 있고, 그 결과 실리카-안정화된 다공질 알루미나 물질의 침전이 생긴다. 다른 실시형태에서, 다공질 구조는 세륨 산화물을 포함한다. 다른 실시형태에서, 다공질 구조는 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함하는 물질, 예컨대 Ce0.83Zr0.13La0.04O, 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질, Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O, 또는 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질이다.
다공질 재료는 또한 알루미늄 산화물 나노입자와 카본 블랙과 같은 비정질 탄소 입자를 공-침전시킴으로써 생성될 수 있다. 주변 또는 산소화된 환경에서 침전물의 건조 및 하소시 비정질 탄소가 소모된다. 동시에, 하소 과정으로부터의 열은 알루미늄 산화물 나노입자를 함께 소결시키며, 그 결과 카본 블랙이 일단 구조에 드러난 침전된 알루미늄 산화물 전체적으로 기공이 생긴다. 일부 실시형태에서, 알루미늄 산화물 나노입자는 에탄올, 물, 또는 에탄올과 물의 혼합물에 현탁될 수 있다. 일부 실시형태에서, 분산제, 예컨대 BYK의 DisperBYK®-145(DisperBYK는 분산 및 습윤제로서 사용되는 화학제품에 대한 BYK-Chemie GmbH LLC(Wesel, 독일)의 등록 상표명이다)가 알루미늄 산화물 나노입자 현탁액에 첨가될 수 있다. 약 1nm 내지 약 200nm, 또는 약 20nm 내지 약 100nm, 또는 약 20nm 내지 약 50nm, 또는 약 35nm의 범위의 평균 입도를 가진 카본 블랙이 알루미늄 산화물 현탁액에 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 약 50 m2/g 내지 약 500 m2/g, 예컨대 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/g의 기공 표면적을 얻기에 충분한 카본 블랙이 사용되어야 한다. 결과의 혼합물의 pH는 약 2 내지 약 7, 예컨대 약 3 내지 약 5의 pH, 바람직하게 약 4의 pH의 범위로 조정될 수 있으며, 이것은 입자의 침전을 허용된다. 일부 실시형태에서, 침전물은, 예를 들어 침전물을 가온함으로써 건조될 수 있다(예를 들어, 약 30℃ 내지 약 95℃, 바람직하게 약 60℃ 내지 약 70℃에서, 대기압 또는 감압, 예컨대 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼에서). 또는 달리, 일부 실시형태에서 침전물은 동결-건조될 수 있다.
건조 후, 이 물질은 하소될 수 있다(승온에서, 예컨대 400℃ 내지 약 700℃, 바람직하게 약 500℃ 내지 약 600℃, 더 바람직하게 약 540℃ 내지 약 560℃, 더욱더 바람직하게 약 550℃ 내지 약 560℃, 또는 약 550℃에서; 대기압 또는 감압, 예를 들어 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼에서, 주변 분위기 중에서). 하소 과정은 카본 블랙을 실질적으로 연소시켜 없애고 알루미늄 산화물 나노입자를 함께 소결시키며, 이로써 다공질 알루미늄 산화물 물질이 수득된다.
일부 실시형태에서, 다공질 재료는 졸-겔 과정을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 알루미나 다공질 재료는 염화알루미늄과 프로필렌 옥시드를 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 프로필렌 옥시드는 에탄올과 물의 혼합물에 용해된 염화알루미늄의 용액에 첨가될 수 있으며, 이것은 건조 및 하소될 수 있는 다공질 재료를 형성한다. 일부 실시형태에서, 에피클로히드린이 프로필렌 옥시드 대신 사용될 수 있다. 본 분야에 알려진 졸-겔 방법을 사용하여 다공질 재료를 생성하는 다른 방법이 또한 사용될 수 있으며, 예를 들어 졸-겔 과정을 사용하여 형성된 다공질 재료가 또한 테트라에틸 오쏘실리케이트를 사용하여 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 다공질 재료는 겔의 중합 전에 가연성 겔의 전구체와 금속 산화물 물질의 전구체를 혼합하여 겔을 중합하고, 복합 물질을 건조시키고, 복합 물질을 하소시켜서 유기 겔 성분을 소모시킴으로써 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 포름알데하이드와 프로필렌 옥시드의 혼합물을 포함하는 겔 활성화 용액이 염화알루미늄과 레졸시놀의 혼합물을 포함하는 겔 단량체 용액과 혼합될 수 있다. 겔 활성화 용액과 겔 단량체 용액의 혼합시 가연성 유기 겔 성분은 포름알데하이드와 레졸시놀의 혼합의 결과로서 형성되고, 비-가연성 무기 금속 산화물 물질은 프로필렌 옥시드와 염화알루미늄의 혼합의 결과로서 형성된다. 결과의 복합 물질은 하소될 수 있으며, 이로써 가연성 유기 겔 성분이 연소되어 없어져서 다공질 금속 산화물 물질이 얻어진다.
일부 실시형태에서, 겔 활성화 용액이 포름알데하이드와 프로필렌 옥시드를 혼합하여 제조될 수 있다. 포름알데하이드는 바람직하게 수성 용액이다. 일부 실시형태에서, 수성 포름알데하이드 용액의 농도는 약 5 wt% 내지 약 50 wt% 포름알데하이드, 약 20 wt% 내지 약 40 wt% 포름알데하이드, 또는 약 30 wt% 내지 약 40 wt% 포름알데하이드이다. 바람직하게, 수성 포름알데하이드 약 37 wt% 포름알데하이드이다. 일부 실시형태에서, 수성 포름알데하이드는 용액 중 포름알데하이드를 안정화하기 위해 약 5 wt% 내지 약 15 wt% 메탄올을 함유할 수 있다. 수성 포름알데하이드는 겔 활성화 용액의 최종 중량의 약 25% 내지 약 50%의 범위로 첨가될 수 있고, 나머지는 프로필렌 옥시드이다. 바람직하게, 겔 활성화 용액은 37.5 wt%의 수성 포름알데하이드 용액(이것 자체는 37 wt% 포름알데하이드를 포함한다)과 62.5 wt% 프로필렌 옥시드를 포함하며, 그 결과 최종 포름알데하이드 농도는 최종 겔 활성화 용액의 약 14 wt%가 된다.
겔 활성화 용액과는 별도로, 겔 단량체 용액은 레졸시놀과 에탄올의 혼합물에 염화알루미늄을 용해하여 제조될 수 있다. 레졸시놀은 약 2 wt% 내지 약 10 wt%의 범위로 첨가될 수 있으며, 약 5 wt%가 전형적인 값이다. 염화알루미늄은 약 0.8 wt% 내지 약 5 wt%의 범위로 첨가될 수 있으며, 약 1.6 wt%가 전형적인 값이다.
겔 활성화 용액과 겔 단량체 용액은 (겔 활성화 용액의 중량):(겔 단량체 용액의 중량)의 항목으로 약 1:1의 비로 함께 혼합될 수 있다. 다음에, 최종 혼합물은 건조될 수 있다(예를 들어, 약 30℃ 내지 약 95℃, 바람직하게 약 50℃ 내지 약 60℃에서, 대기압 또는 감압, 예컨대 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼에서, 약 1일 내지 약 5일 동안, 또는 약 2일 내지 약 3일 동안). 건조 후, 이 물질은 하소될 수 있으며(승온에서, 예컨대 400℃ 내지 약 700℃, 바람직하게 약 500℃ 내지 약 600℃, 더 바람직하게 약 540℃ 내지 약 560℃, 더욱더 바람직하게 약 550℃ 내지 약 560℃, 또는 약 550℃에서; 대기압 또는 감압, 예를 들어 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼에서, 주변 분위기 중에서, 약 12시간 내지 약 2일, 또는 약 16시간 내지 약 24시간 동안), 이로써 가연성 유기 겔 성분이 연소되어 없어지고 다공질 알루미늄 산화물 캐리어가 수득된다.
복합 나노입자 및 다공질
캐리어를
포함하는 마이크론-크기 입자("나노-온-나노-인-마이크로" 입자 또는 "NNiM" 입자)
플라즈마 생성 또는 다른 방법에 의해서 생성된 나노입자 또는 복합 나노입자는 촉매 성분의 표면적을 증진시키기 위해서 다공질 재료 내에 매립될 수 있다. 다음에, 다공질 재료는 복합 나노입자의 캐리어로서 사용될 수 있으며, 이것은 가스와 유체가 서로 연결된 채널들을 통해서 다공질 재료 전체적으로 서서히 유동하는 것을 허용한다. 캐리어의 다공도가 높을수록 캐리어 내의 표면적이 높아지고, 이것은 가스와 유체의 복합 나노입자와 같은 매립된 촉매 성분과의 접촉을 증가시킨다. 다공질 캐리어 내에 복합 나노입자의 매립은 캐리어 마이크로-입자의 표면에 촉매 활성 나노입자가 위치되거나, 또는 촉매 활성 나노입자가 지지체의 기공에 유효하게 침투하지 않는 기술을 능가하는 뚜렷한 이점을 가져온다. 촉매 활성 나노입자가 캐리어 마이크로-입자의 표면에 위치된 경우, 일부 촉매 활성 나노입자는 다른 촉매 활성 나노입자에 의해서 묻히게 될 수 있고, 이로써 이들에는 제한된 노출된 표면적 때문에 표적 가스가 접근할 수 없게 된다. 그러나, 복합 나노입자가 다공질 캐리어 내에 매립되면 가스가 캐리어의 기공을 통해서 촉매 활성 성분까지 유동할 수 있다.
다공질 캐리어는 임의의 상당한 수의 서로 연결된 기공, 홀, 채널, 또는 홈을 함유할 수 있으며, 바람직하게 평균 기공, 홀, 채널, 또는 홈 너비(직경)은 1nm 내지 약 200nm, 또는 약 1nm 내지 약 100nm, 또는 약 2nm 내지 약 50nm, 또는 약 3nm 내지 약 25 nm의 범위이다. 일부 실시형태에서, 다공질 캐리어는 약 1nm 미만의 평균 기공, 홀, 채널, 또는 홈 너비(직경)를 갖고, 일부 실시형태에서 다공질 캐리어는 약 100nm를 초과하는 평균 기공, 홀, 채널, 또는 홈 너비(직경)를 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 50 m2/g 내지 약 500 m2/g의 범위의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 100 m2/g 내지 약 400 m2/g의 범위의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 150 m2/g 내지 약 300 m2/g의 범위의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 50 m2/g 미만의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 200 m2/g을 초과하는 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 300 m2/g을 초과하는 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 200 m2/g의 평균 기공 표면적을 가진다. 일부 실시형태에서, 다공질 재료는 약 300 m2/g의 평균 기공 표면적을 가진다.
나노입자로 매립된 다공질 캐리어는 임의의 다공질 재료로 형성될 수 있다. 다공질 캐리어는, 제한은 아니지만 졸-겔 방법에 의해서 생성된 어떤 겔, 예를 들어 알루미나(Al2O3), 세륨 산화물, 또는 여기 설명된 실리카 에어로겔을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 캐리어는 알루미늄 산화물과 같은 다공질 금속 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 캐리어는 중합된 레졸시놀과 같은 유기 중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 캐리어는 비정질 탄소를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 캐리어는 실리카를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 캐리어는 다공질 세라믹일 수 있다. 일부 실시형태에서, 다공질 캐리어는 둘 이상의 상이한 종류의 산재된 다공질 재료의 혼합물, 예를 들어 알루미늄 산화물과 중합된 레졸시놀의 혼합물을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 캐리어는 가연성 성분, 예를 들어 비정질 탄소 또는 중합된 유기 겔, 예컨대 중합된 레졸시놀, 및 비-가연성 성분, 예를 들어 알루미늄 산화물과 같은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 촉매 물질은 가연성 성분과 비-가연성 성분을 포함하는 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함할 수 있다.
여기 설명된 나노입자 또는 촉매 복합 나노입자와 같은 촉매 입자가 다공질 캐리어 내에 매립된다. 이것은 다공질 캐리어를 형성하는데 사용된 혼합물에 촉매 입자를 포함시킴으로써 달성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 촉매 입자는 다공질 캐리어 전체에 균일하게 분포된다. 다른 실시형태에서, 촉매 입자는 다공질 캐리어 전체에 군집을 이룬다. 일부 실시형태에서, 백금족 금속은 총 촉매 물질(촉매 입자와 다공질 캐리어)의 약 0.001 wt% 내지 약 10 wt%를 차지할 수 있다. 예를 들어, 백금족 금속은 총 촉매 물질(촉매 입자와 다공질 캐리어)의 약 1 wt% 내지 약 8 wt%를 차지할 수 있다. 일부 실시형태에서, 백금족 금속은 총 촉매 물질(촉매 입자와 다공질 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 차지할 수 있다. 일부 실시형태에서, 백금족 금속은 총 촉매 물질(촉매 입자와 다공질 캐리어)의 약 1 wt%, 약 2 wt%, 약 3 wt%, 약 4 wt%, 약 5 wt%, 약 6 wt%, 약 7 wt%, 약 8 wt%, 약 9 wt%, 또는 약 10 wt%를 차지할 수 있다.
일부 실시형태에서, 촉매 나노입자는 하나 이상의 백금족 금속을 포함한다. 둘 이상의 백금족 금속을 가진 실시형태에서, 금속들은 임의의 비율로 존재할 수 있다. 일부 실시형태에서, 촉매 나노입자는 백금족 금속 또는 금속들을, 예컨대 Pt:Pd를 약 5:1 중량비 내지 약 100:1 중량비, 또는 약 6:1 내지 약 75:1 중량비, 또는 약 7:1 내지 약 50:1 중량비, 또는 약 8:1 내지 약 25:1 중량비, 또는 약 9:1 내지 약 15:1 중량비로 포함한다. 한 실시형태에서, 촉매 나노입자는 백금족 금속 또는 금속들을, 예컨대 Pt:Pd를 약 10:1 중량비로 포함한다.
다공질 캐리어 내에 매립된 복합 나노입자(나노-온-나노 입자)는 나노-온-나노-인-마이크론" 입자 또는 "NNiM" 입자라고 하는 복합 촉매 마이크로-입자를 생성하기 위해 분말의 형태를 취할 수 있다. 마이크론-크기 NNiM 입자는 약 1 마이크론 내지 약 100 마이크론, 예컨대 약 1 마이크론 내지 약 10 마이크론, 약 3 마이크론 내지 약 7 마이크론, 또는 약 4 마이크론 내지 약 6 마이크론의 평균 크기를 가질 수 있다.
NNiM 입자는 NNiM 입자의 총 질량(촉매 입자와 다공질 캐리어)의 약 0.001 wt% 내지 약 10 wt%를 차지할 수 있다. 예를 들어, 백금족 금속은 NNiM 입자의 총 질량(촉매 입자와 다공질 캐리어)의 약 1 wt% 내지 약 8 wt%를 차지할 수 있다. 일부 실시형태에서, 백금족 금속은 NNiM 입자의 총 질량(촉매 입자와 다공질 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 차지할 수 있다. 일부 실시형태에서, 백금족 금속은 NNiM 입자의 총 질량(촉매 입자와 다공질 캐리어)의 약 1 wt%, 약 2 wt%, 약 3 wt%, 약 4 wt%, 약 5 wt%, 약 6 wt%, 약 7 wt%, 약 8 wt%, 약 9 wt%, 또는 약 10 wt%를 차지할 수 있다.
NNiM 입자는 임의의 촉매 목적을 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, NNiM 입자는 액체, 예를 들어 에탄올 또는 물에 현탁될 수 있고, 이것은 용해된 화합물을 촉매할 수 있다. 또는 달리, NNiM 입자는 고체 상태 촉매로서 사용될 수 있다. 예를 들어, NNiM 입자는 이후 촉매 변환기에 사용될 수 있다.
복합 나노입자 및 다공질
캐리어를
포함하는 마이크론-크기 입자의 생성("나노-온-나노-인-마이크로" 입자 또는 "
NNiM
" 입자)
일부 실시형태에서, 촉매 나노입자 또는 복합 나노입자는 나노입자의 현탁액 또는 콜로이드를 형성하고, 나노입자의 현탁액 또는 콜로이드를 다공질 재료 전구체 용액과 혼합함으로써 다공질 캐리어에 매립될 수 있다. 다공질 재료와 혼합물의, 예컨대 중합, 침전 또는 동결-건조에 의한 고화시 다공질 재료는 나노입자 주변을 형성할 것이고, 그 결과 다공질 캐리어에 매립된 나노입자를 포함하는 촉매 물질이 얻어진다. 일부 실시형태에서, 촉매 물질은 이후 예컨대 분쇄 또는 밀링에 의해서 마이크론-크기 분말로 가공되며, 그 결과 NNiM 입자가 얻어진다.
가연성 유기 겔 성분과 알루미늄 산화물 성분을 포함하는 복합 캐리어를 사용하여 형성된 다공질 알루미늄 산화물 캐리어를 사용한 NNiM 입자의 생성과 이후의 건조 및 하소가 아래 설명된다. 그러나, 당업자는 가용성 전구체로부터 기원하는 다공질 캐리어의 어떤 방식도 여기 설명된 방법을 사용하여 다공질 캐리어 내에 매립된 복합 나노입자를 포함하는 촉매 물질을 생성하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
가연성 유기 겔 성분과 알루미늄 산화물 성분을 포함하는 복합 캐리어를 사용하여 형성된 다공질 알루미늄 산화물 캐리어를 사용하여 생성된 전형적인 NNiM 입자에 있어서, 복합 나노입자는 처음에 에탄올에 분산된다. 일부 실시형태에서, 적어도 95 vol% 에탄올이 사용된다. 일부 실시형태에서, 적어도 99 vol% 에탄올이 사용된다. 일부 실시형태에서, 적어도 99.9 vol% 에탄올이 사용된다. 복합 나노입자의 현탁 전 분산제 및/또는 계면활성제가 전형적으로 에탄올에 첨가된다. 적합한 계면활성제는 약 2 wt% 내지 약 12 wt%의 범위로 첨가될 수 있고, 약 7 wt%가 전형적인 값인 BYK-Chemie GmbH LLC(Wesel)의 DisperBYK®-145, 및 약 0.25 wt% 내지 약 3 wt%의 범위로 첨가될 수 있고, 약 1 wt%이 전형적인 값인 도데실아민을 포함할 수 있다. 바람직하게, DisperBYK®-145 및 도데실아민은 각각 약 7 wt% 및 1 wt%로 사용된다. 일부 실시형태에서, 에탄올, 복합 나노입자, 및 계면활성제 및/또는 분산제의 혼합물은 복합 나노입자를 균일하게 분산시키기 위해 음파로 처리된다. 분산물 중 복합 나노입자 입자들의 양은 약 5 wt% 내지 약 20 wt%의 범위로 존재할 수 있다.
복합 나노입자 현탁액과는 별도로, 겔 활성화 용액이 포름알데하이드와 프로필렌 옥시드를 혼합하여 제조된다. 포름알데하이드는 바람직하게 수성 용액이다. 일부 실시형태에서, 수성 포름알데하이드 용액의 농도는 약 5 wt% 내지 약 50 wt% 포름알데하이드, 약 20 wt% 내지 약 40 wt% 포름알데하이드, 또는 약 30 wt% 내지 약 40 wt% 포름알데하이드이다. 바람직하게, 수성 포름알데하이드 약 37 wt% 포름알데하이드이다. 일부 실시형태에서, 수성 포름알데하이드는 용액 중 포름알데하이드를 안정화하기 위해 약 5 wt% 내지 약 15 wt% 메탄올을 함유할 수 있다. 수성 포름알데하이드 용액은 겔 활성화 용액의 최종 중량의 약 25% 내지 약 50%의 범위로 첨가될 수 있고, 나머지는 프로필렌 옥시드이다. 바람직하게, 겔 활성화 용액은 37.5 wt%의 수성 포름알데하이드 용액(이것 자체는 37 wt% 포름알데하이드를 포함한다)과 62.5 wt% 프로필렌 옥시드를 포함하며, 그 결과 최종 포름알데하이드 농도는 최종 겔 활성화 용액의 약 14 wt%가 된다.
복합 나노입자 현탁액 및 겔 활성화 용액과는 별도로, 염화알루미늄 용액이 레졸시놀과 에탄올의 혼합물에 염화알루미늄을 용해하여 생성된다. 레졸시놀은 약 10 wt% 내지 약 30 wt%의 범위로 첨가될 수 있으며, 약 23 wt%이 전형적인 값이다. 염화알루미늄은 2 wt% 내지 약 12 wt%의 범위로 첨가될 수 있으며, 약 7 wt%가 전형적인 값이다.
복합 나노입자 현탁액, 겔 활성화 용액, 및 염화알루미늄 용액은 (복합 나노입자 현탁액의 중량):(겔 활성화 용액의 중량):(염화알루미늄 용액의 중량)의 항목으로 약 100:10:10 내지 약 100:40:40, 또는 약 100:20:20 내지 약 100:30:30, 또는 약 100:25:25의 비로 함께 혼합될 수 있다. 최종 혼합물은 복합 나노입자로 매립된 캐리어로 중합하기 시작할 것이다. 캐리어는 가연성 성분, 유기 겔, 및 비-가연성 성분인 알루미늄 산화물을 포함한다. 다음에, 결과의 캐리어는 건조될 수 있다(예를 들어, 약 30℃ 내지 약 95℃, 바람직하게 약 50℃ 내지 약 60℃에서, 대기압 또는 감압, 예컨대 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼에서, 약 1일 내지 약 5일 동안, 또는 약 2일 내지 약 3일 동안). 건조 후, 결과의 캐리어는 하소될 수 있다(승온에서, 예컨대 400℃ 내지 약 700℃, 바람직하게 약 500℃ 내지 약 600℃, 더 바람직하게 약 540℃ 내지 약 560℃, 더욱더 바람직하게 약 550℃ 내지 약 560℃, 또는 약 550℃에서; 대기압 또는 감압, 예를 들어 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼에서, 주변 분위기 또는 비활성 분위기, 예컨대 질소 또는 아르곤 중에서), 이로써 복합 촉매 나노입자와 알루미네이트를 포함하는 다공질 캐리어가 수득된다. 복합 캐리어가 주변 분위기 또는 다른 산소화된 조건하에 하소된 경우, 유기 물질, 예컨대 중합된 레졸시놀, 포름알데하이드, 또는 프로필렌 옥시드가 연소되어 없어지고, 그 결과 복합 나노입자로 매립된 실질적으로 순수한 알루미늄 산화물 다공질 캐리어가 얻어지다. 복합 캐리어는 비활성 분위기, 예컨대 아르곤 또는 질소하에 하소된 경우, 유기 물질은 복합 나노입자로 매립된 다공질 알루미늄 산화물이 산재된 실질적으로 다공질인 비정질 탄소가 될 수 있다. 결과의 다공질 캐리어는, 예컨대 분쇄 또는 밀링에 의해서 NNiM 입자의 마이크로-크기 분말로 가공될 수 있다.
다른 실시형태에서, 복합 촉매 나노입자는 금속 산화물 나노입자, 예컨대 알루미늄 산화물 나노입자, 및 비정질 탄소, 예컨대 카본 블랙을 포함하는 분산물과 혼합될 수 있다. 결과의 분산된 콜로이드로부터의 분산된 고체 입자는 공-침전에 의해서 액체로부터 분리되고, 건조되고, 하소될 수 있다. 주변 또는 산소화된 환경에서 고체 물질의 하소시 비정질 탄소가 소모된다. 동시에, 하소 과정으로부터의 열이 알루미늄 산화물 나노입자를 함께 소결시켜고, 그 결과 기공이 침전된 알루미늄 산화물 전체에 생긴다.
일부 실시형태에서, 알루미늄 산화물 나노입자는 에탄올, 물, 또는 에탄올과 물의 혼합물에 현탁될 수 있다. 약 1nm 내지 약 200nm, 또는 약 20nm 내지 약 100 nm, 또는 약 20nm 내지 약 50nm, 또는 약 35nm의 범위의 평균 입도를 가진 카본 블랙이 알루미늄 산화물 현탁액에 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 약 50 m2/g 내지 약 500 m2/g, 예컨대 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/g의 기공 표면적을 얻기에 충분한 카본 블랙이 사용되어야 한다. 복합 나노입자는 알루미늄 산화물 나노입자와 카본 블랙을 포함하는 분산물에 혼합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 복합 나노입자는 알루미늄 산화물 나노입자와 카본 블랙을 포함하는 분산물과 혼합되기 전에 선택적으로 분산제 또는 계면활성제와 함께 별도의 콜로이드에 분산된다. 결과의 혼합물의 pH는 약 2 내지 약 7, 예컨대 약 3 내지 약 5의 pH, 바람직하게 약 4의 pH로 조정될 수 있으며, 이것은 입자의 침전을 허용한다. 침전물은 건조될 수 있다(예를 들어, 약 30℃ 내지 약 95℃, 바람직하게 약 50℃ 내지 약 70℃에서, 대기압 또는 감압, 예컨대 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼에서, 약 1일 내지 약 5일 동안, 또는 약 2일 내지 약 3일 동안). 건조 후, 캐리어는 하소될 수 있다(승온에서, 예컨대 400℃ 내지 약 700℃, 바람직하게 약 500℃ 내지 약 600℃, 더 바람직하게 약 540℃ 내지 약 560℃, 더욱더 바람직하게 약 550℃ 내지 약 560℃, 또는 약 550℃에서; 대기압 또는 감압, 예를 들어 약 1 파스칼 내지 약 90,000 파스칼에서, 주변 분위기 중에서). 하소 과정은 카본 블랙을 실질적으로 연소시켜 없애고 알루미늄 산화물 나노입자를 함께 소결시키며, 이로써 복합 나노입자로 매립된 다공질 알루미늄 산화물 캐리어가 수득된다. 결과의 캐리어는, 예를 들어 분쇄 또는 밀링에 의해서 마이크론-크기 NNiM 입자로 더 가공될 수 있다.
백금족
금속의 이동이 억제된
NNm
™ 및
NNiM
입자
환원 조건하에 생성된 복합 나노입자를 지닌 알루미늄 산화물 마이크론-크기 캐리어 입자를 포함하는 산화성 NNm™ 입자는 촉매 변환기 용도에 사용하기에 특히 유익하다. 여기 설명된 방법에 의해서 생성된 알루미늄 산화물 다공질 캐리어와 환원 조건하에 생성된 복합 나노입자를 사용하여 제조된 것들을 포함하는 NNiM 입자가 또한 촉매 변환기 용도에 사용하기에 특히 유익하다. 촉매 나노입자의 백금족 금속은 마이크론-크기 캐리어 입자의 Al2O3 표면보다 지지체 나노입자의 부분적으로 환원된 Al2O(3-x) 표면에 대해 더 큰 친화성을 가진다. 따라서, 승온에서 이웃한 Al2O(3-x) 지지체 나노-입자에 결합된 이웃한 PGM 나노입자는 Al2O3 마이크론-크기 캐리어 입자 표면 상에서 이동하여 더 큰 촉매 덩어리로 응집하려는 경향이 적다. 촉매의 더 큰 집괴는 표면적이 더 적고 촉매로서 덜 효과적이므로 이동 및 집괴화의 억제는 NNm™ 및 NNiM 입자에 상당한 이점을 제공한다. 반면에, 알루미나 지지체 위에 습식-화학 침전에 의해서 부착된 팔라듐과 백금 입자는 더 큰 이동도와 이동을 나타내며, 이것은 촉매의 집괴를 형성하고 시간에 따라 감소된 촉매 효능을 초래한다(즉, 촉매 노화).
바륨 산화물 나노입자 및 마이크론-입자
바륨 산화물 나노입자는 아래 설명된 대로 다공질 마이크론 지지체와 조합될 수 있으며, 산화성 워시코트 층, 환원성 워시코트 층, NOx 저장층, 또는 산화성, 환원성, 및 NOx 저장 워시코트 층의 임의의 조합에 포함될 수 있다. 대안의 실시형태로서, 마이크론-크기 바륨 산화물 입자는 산화성 워시코트 층, 또는 산화성, 환원성, 및 NOx 저장 워시코트 층의 임의의 조합에 포함될 수 있다. 다른 대안의 실시형태에서, 바륨 산화물 나노입자와 바륨 산화물 마이크론 입자는 둘 다 산화성 워시코트 층, 환원성 워시코트 층, 또는 산화성, 환원성, 및 NOx 저장 워시코트 층의 임의의 조합에 포함될 수 있다. NOx 저장 입자와 환원성 입자가 동일한 층에 존재할 때 바륨 산화물 나노입자 및/또는 바륨 산화물 마이크론 입자는 이 조합 층에 포함될 수 있다.
바륨 산화물은 엔진 작동의 희박 연소 시기 동안 NOx 화합물, 특히 NO2는 물론 SOx와 같은 황 화합물, 특히 SO2와 결합하여 이들을 보유하는 흡수제이다. 다음에, 이들 가스는 부화 엔진 작동 기간 동안 방출되고 촉매에 의해서 환원된다. 단독으로 또는 여기 설명된 것들과 같은 다른 NOx 포집 물질과 조합하여 사용되었을 때 NOx 가스를 저장하기 위해 필요한 PGM의 양은 실질적으로 감소되거나 제거될 수 있다.
바륨 산화물 나노입자 및 바륨 산화물 마이크론 입자는 산화성 및 환원성 나노-온-나노 입자와 관련하여 상기 설명된 플라즈마-기반 방법에 의해서 생성될 수 있다. 바륨 산화물 공급 물질이 플라즈마 건에 공급될 수 있고, 여기서 이 물질이 기화된다.
일부 실시형태에서, 바륨 산화물 나노입자는 대략 20nm 이하, 또는 대략 15nm 이하, 또는 대략 10nm 내지 대략 20nm, 즉 대략 15nm±5nm, 또는 대략 10nm 내지 대략 15 nm, 즉 대략 12.5nm±2.5nm의 평균 직경을 가진다. 일부 실시형태에서, 바륨 산화물 나노입자는 대략 20nm 이하, 또는 대략 15nm 이하, 또는 대략 10nm 내지 대략 20nm, 즉 대략 15nm±5nm, 또는 대략 10nm 내지 대략 15nm, 즉 대략 12.5nm±2.5nm의 직경을 가진다.
일부 실시형태에서, 바륨 산화물 마이크론 입자는 대략 10μm 이하, 또는 대략 8μm 이하, 또는 대략 5μm 이하, 또는 대략 2μm 이하, 또는 대략 1.5μm 이하, 또는 대략 1μm 이하, 또는 대략 0.5μm 이하의 평균 직경을 가진다. 일부 실시형태에서, 바륨 산화물 마이크론 입자는 대략 6μm 내지 대략 10μm, 즉 대략 8μm±2μm, 또는 대략 7μm 내지 대략 9μm, 즉 대략 8μm±1μm의 평균 직경을 가진다. 일부 실시형태에서, 바륨 산화물 마이크론 입자는 대략 0.5μm 내지 대략 2μm, 즉 대략 1.25μm±0.75μm, 또는 대략 1.0μm 내지 대략 1.5μm, 즉 대략 1.25μm±0.25μm의 평균 직경을 가진다.
바륨 산화물 나노입자는 마이크론-크기 알루미나 지지체에 함침될 수 있다. 이들 지지체를 함침시키는 과정은 마이크론-크기 알루미늄 산화물 지지체에 산화성 복합 나노입자를 함침시키는 것과 관련하여 상기 설명된 과정과 유사할 수 있다. 바람직하게, 바륨 산화물 나노입자가 산화성 나노입자와 관련하여 설명된 대로 다공질 마이크론-크기 알루미늄 산화물에 바륨 산화물 나노입자의 분산물을 적용함으로써 제조된다. 다공질 마이크론-크기 알루미늄 산화물 분말은 소량의 란타늄으로 안정화될 수 있다(약 2% 내지 약 4% La). 사용하기에 적합한 한 가지 상업용 알루미나 분말은 MI-386이다.
나노-크기 BaO-알루미나 비율의 예시적인 범위는 1-20% BaO 대 80% 내지 99% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체; 2-15% BaO 대 85% 내지 98% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체; 5%-12% BaO 대 88% 내지 95% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체; 및 약 10% BaO 대 약 90% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체를 포함하며, 이들은 중량 퍼센트로 표시된다. 한 실시형태에서, 나노-BaO-함침된 알루미늄 산화물은 10 중량%, 또는 약 10 중량%, 나노-BaO 및 90 중량%, 또는 약 90 중량% 알루미늄 산화물을 포함한다.
바륨 산화물 나노입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 지지체 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 지지체에 함침될 수 있다. 이들 지지체를 함침시키는 과정은 마이크론-크기 세륨 산화물 지지체 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 지지체에 환원성 복합 나노입자를 함침시키는 것과 관련하여 상기 설명된 과정과 유사할 수 있다. 바람직하게, 바륨 산화물 나노입자는 환원성 나노입자와 관련하여 설명된 대로 다공질 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 바륨 산화물 나노입자의 분산물을 적용함으로써 제조된다. 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 사용하기에 적합한 한 가지 상업용 세륨 산화물 분말은 HSA5이다.
나노-크기 BaO-세륨 비율의 예시적인 범위는 1-20% BaO 대 80% 내지 99% 세륨 산화물 마이크론 지지체(또는 세륨 산화물-함유 물질 마이크론 지지체); 2-15% BaO 대 85% 내지 98% 세륨 산화물 마이크론 지지체(또는 세륨 산화물-함유 물질 마이크론 지지체); 5%-12% BaO 대 88% 내지 95% 세륨 산화물 마이크론 지지체(또는 세륨 산화물-함유 물질 마이크론 지지체); 및 약 10% BaO 대 약 90% 세륨 산화물 마이크론 지지체(또는 세륨 산화물-함유 물질 마이크론 지지체)를 포함하며, 이들은 중량 퍼센트로 표시된다. 한 실시형태에서, 나노-BaO-함침된 세륨 산화물은 8 중량%, 또는 약 8 중량% 나노-BaO 및 92 중량%, 또는 약 92 중량% 세륨 산화물을 포함한다. 이들 비율은 또한 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물과 같은 세륨 산화물을 함유하는 다른 지지체 물질과도 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 세륨 산화물 지지체(또는 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물과 같은 세륨 산화물 및 다른 물질을 포함하는 지지체)는 습식 화학 기술을 사용하여 바륨 산화물로 함침된다.
바륨 산화물 마이크론 입자는 원하는 때, 원하는 양으로, 나머지 고체 원료들과 함께 워시코트에 이들을 첨가함으로써 간단히 사용된다.
NOx
포집
입자
NOx 포집 입자는 여기서 NOx 포집 물질, NOx 저장 입자, 또는 NOx 저장 물질이라고 또한 언급된다. NOx 포집 입자는 희박 연소 엔진 작동 동안에는 NOx 가스를 보유하고 배기 가스 중 산소 함량이 감소된 때는 이 가스를 방출하는 입자이다. NOx 포집 입자는 단일 종류의 입자 또는 다수 종류의 입자일 수 있다.
NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자를 포함한다. 적합한 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는, 제한은 아니지만 HSA5를 포함한다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물에 더하여 바륨 산화물을 포함할 수 있다. 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
바륨 산화물은 엔진 작동의 희박 연소 시기 동안 NOx 화합물과 결합하여 그것을 보유하는 흡수제이다. 다음에, 이 가스는 부화 엔진 작동 기간 동안 방출되고 촉매에 의해서 환원된다. 엔진 작동의 희박 연소 시기 동안 바륨 산화물 입자는 NOx 가스의 이량화를 촉진하며, 이로써 N2O4 와 질산바륨이 수득된다. 이어서, 엔진 작동의 연료 부화 연소 시기 동안 질산바륨과 N2O4 이량체는 각각 바륨 산화물과 NO2로 전환된다. 이 방식에서, 방출된 NO2는 이후 무해한 가스인 N2와 H2O로 환원될 수 있다.
NOx
포집
입자: 습식 화학 기술의 사용
일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자를 포함하는 NOx 포집 입자는 습식 화학 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시형태에서, NOx 포집 입자는 단일 종류의 입자일 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물을 함유한다. 일부 실시형태에서, 백금이 단독으로 사용된다. 다른 실시형태에서, 팔라듐이 단독으로 사용된다. 추가의 실시형태에서, 백금이 팔라듐과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 5:1 대 100:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물일 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 6:1 대 75:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물일 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 7:1 대 50:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물일 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 8:1 대 25:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물일 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 9:1 대 15:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물일 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 10:1의 백금 대 팔라듐, 또는 대략 10:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물일 수 있다. 백금, 팔라듐 또는 이들의 혼합물은 습식 화학 기술을 사용하여 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자에 첨가될 수 있다. 백금, 팔라듐 또는 이들의 혼합물은 Pt(NO3)4, Pd(NO3)4, H2PtCl6, 및 H2PdCl6와 같은 백금 및/또는 팔라듐의 질산염 및/또는 염화물 염을 사용하여 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자에 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 상기 논의된 바륨 산화물 입자를 함유할 수 있다. 바륨 산화물 입자는 습식 화학 기술을 사용하여 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자에 첨가될 수 있다. 바륨 산화물 입자는 바륨 아세테이트를 사용하여 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자에 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 5-15% 바륨 산화물 입자를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 6-12% 바륨 산화물 입자를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 7-9% 바륨 산화물 입자를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 약 8% 바륨 산화물 입자를 함유할 수 있다. 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물 입자와 백금을 함유할 수 있다. 다른 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물 입자와 팔라듐을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 바륨 산화물 입자와 백금과 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 예를 들어, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물 입자와 5:1 내지 100:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물 입자와 6:1 내지 75:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물 입자와 7:1 내지 50:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물 입자와 8:1 내지 25:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물 입자와 9:1 내지 15:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물 입자와 10:1의 백금 대 팔라듐, 또는 대략 10:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 약 8% 바륨 산화물과 약 10:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유한다. 바륨 산화물 입자 및 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물은 습식 화학 기술을 사용하여 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자에 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 바륨 산화물 입자 및 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물은 동일한 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자 상에 있다. 다른 실시형태에서, 바륨 산화물 입자 및 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물은 상이한 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자 상에 있다. 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
NOx
포집
입자: "나노-온-나노-온-마이크로" 입자("
NNm
™"
입자)
일부 실시형태에서, NOx 포집 입자는 상이한 종류의 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, NOx 포집 입자는 제1 입자와 제2 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제1 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물 입자를 함유할 수 있다. 바륨 산화물 입자는 습식 화학 기술을 사용하여 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자에 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 5-15% 바륨 산화물 입자를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 6-12% 바륨 산화물 입자를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 7-9% 바륨 산화물 입자를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자는 약 8% 바륨 산화물 입자를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
일부 실시형태에서, 제2 입자는 복합 나노입자를 포함하는 NNm™ 입자이다. 다른 실시형태에서, 제2 입자는 복합 나노입자를 포함하는 NNiM 입자이다. 다음의 논의는 NNm™ 입자를 사용하여 예시될 것이나 NNiM 입자에도 동등하게 적용된다. 복합 나노입자는 지지체 나노입자에 부착된 하나 이상의 나노입자를 포함할 수 있으며, 이로써 NOx 가스를 포집, 흡수 또는 저장할 수 있는 "나노-온-나노" 복합 나노입자가 형성된다. 백금족 금속이 복합 나노입자를 제조하는데 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 복합 나노입자는 백금을 함유할 수 있다. 다른 실시형태에서, 복합 나노입자는 팔라듐을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 복합 나노입자는 백금과 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 복합 나노입자에 대한 적합한 지지체 나노입자는, 제한은 아니지만 나노-크기 알루미늄 산화물을 포함한다.
각 복합 나노입자는 단일 지지체 나노입자 상에 지지될 수 있거나, 또는 각 지지체 나노입자는 하나 이상의 복합 나노입자를 포함할 수 있다. 복합 나노입자는 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 팔라듐이 단독으로 사용된다. 다른 실시형태에서, 백금이 단독으로 사용될 수 있다. 추가의 실시형태에서, 백금이 팔라듐과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 나노입자는 5:1 내지 100:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노입자는 6:1 내지 75:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노입자는 7:1 내지 50:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노입자는 8:1 내지 25:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노입자는 9:1 내지 15:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노입자는 10:1의 백금 대 팔라듐, 또는 대략 10:1의 백금 대 팔라듐의 혼합물을 함유할 수 있다.
NOx 포집 입자의 성분으로 사용하기 위한 복합 나노입자는 산화성 복합 나노입자 촉매 및 환원성 복합 나노입자 촉매에 대해 상기 설명된 대로 플라즈마-기반 방법에 의해서 생성될 수 있다. 백금족 금속(예컨대 백금, 팔라듐 또는 이들의 혼합물)이 캐리어 가스 스트림 중에서 유동화된 분말로서 플라즈마 반응기에 도입될 수 있다. 결과의 나노-온-나노 입자는 산화성 나노-온-나노 입자 및 환원성 나노-온-나노 입자의 것과 유사한 특성(즉, 직경 또는 입도)을 가진다. 전형적으로, NOx 포집 복합 나노입자에서 백금, 팔라듐, 또는 팔라듐과 백금의 혼합물은 나노-크기 알루미늄 산화물 상에 부착된다.
나노-온-나노-온-마이크로 입자(NNm)인 NOx 포집 입자를 제조하기 위하여 복합 나노입자의 분산물이 제조된다. 복합 나노입자는 다공질 마이크론-크기 세륨 산화물, 다공질 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질, 또는 알루미늄 산화물에 적용될 수 있다. 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 다른 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물은 80% 이하의 지르코늄 산화물을 함유한다. 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물은 지르코늄 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 한 실시형태에서, 나노입자는 PGM이다. 한 실시형태에서, PGM은 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물이다. 다른 실시형태에서, PGM은 루테늄이다. 다른 실시형태에서, 나노입자는 비-PGM이다. 일부 실시형태에서, 비-PGM은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 또는 크로뮴이다.
복합 나노입자 및 나노-크기 금속 산화물로 함침된 마이크론-크기 캐리어 입자는 산화성 나노-온-나노-온-마이크로 입자 및 환원성 나노-온-나노-온-마이크로 입자에 대해 상기 설명된 대로 제조될 수 있다. 이에 더하여, 입자 크기와 같은 결과의 특성도 산화성 NNm™ 입자 및 환원성 NNm™ 입자에 대해 상기 설명된 대로이다.
일부 실시형태에서, NOx 포집 입자는 바륨 산화물로 함침된 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자, 및 백금과 팔라듐을 포함하는 별도의 NNm™ 입자를 포함하는 다수의 종류의 입자이다. 바람직한 실시형태에서, NOx 포집 입자는 8% 바륨 산화물로 함침된 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자, 및 10:1 중량비로 백금과 팔라듐을 포함하는 별도의 NNm™ 입자를 포함한다. 이들 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
일부 예에서, 나노-크기 Pt, Pd 또는 Pt/Pd:나노-크기 알루미늄 산화물의 중량비는 약 5%:95%이다. 일부 예에서, 나노-크기 Pt, Pd 또는 Pt/Pd의 중량 퍼센트는 나노-크기 알루미늄 산화물 상에서 약 5% 내지 약 20% 나노-크기 Pt, Pd, 또는 Pt/Pd이다.
NNm™ 입자는 NNm™ 입자의 총 질량의 약 0.1 중량% 내지 1.0 중량% Pt, Pd, 또는 Pt/Pd, 또는 다른 실시형태에서 약 0.4 중량% 내지 0.8 중량%, 또는 다른 실시형태에서 약 0.5 중량%를 함유할 수 있다. 다음에, NNm™ 입자는 기판을 코팅하기 위한 제제에 사용될 수 있으며, 코팅된 기판은 촉매 변환기에 사용될 수 있다.
추가의 실시형태에서, NNm™ 입자는 상기 설명된 플라즈마-기반 방법을 사용하여 생성된 Ru, W, Mo, Nb, Mn, 또는 Cr과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
NOx
포집
입자:
페로브스카이트
및 비-
PGM
금속 산화물의 사용
일부 실시형태에서, NOx 포집 입자는 페로브스카이트로 함침된 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자를 포함한다. 한 실시형태에서, 페로브스카이트는 FeBaO3이다. 다른 실시형태에서, 페로브스카이트는 RuBaO3 또는 OsBaO3이다. 다른 실시형태에서, 페로브스카이트는 FeBeO3, FeMgO3, FeCaO3, 또는 FeSrO3이다. 다른 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 비-백금족 금속 산화물로 함침된다. 일부 실시형태에서, 비-백금족 금속 산화물은 사마륨, 아연, 구리, 철, 또는 은 산화물이다. 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 습식 화학 과정을 사용하여 페로브스카이트 또는 비-백금족 금속 산화물로 함침될 수 있다. 일부 실시형태에서, 페로브스카이트 또는 비-백금족 금속 산화물로 함침된 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자는 바륨 산화물 입자를 더 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 바륨 산화물 입자 및 페로브스카이트 또는 비-백금족 금속 산화물은 동일한 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자 상에 있다. 다른 실시형태에서, 바륨 산화물 입자 및 페로브스카이트 또는 비-백금족 산화물은 상이한 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자 상에 있다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.83Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
기판
초기 기판은 바람직하게 열 충격 내성을 포함하여 우수한 열 안정성을 나타내는 촉매 변환기 기판이며, 여기에 설명된 워시코트가 안정한 방식으로 고정될 수 있다. 적합한 기판은, 제한은 아니지만 코디어라이트 또는 다른 세라믹 재료로 형성된 기판, 및 금속으로 형성된 기판을 포함한다. 기판은 격자 배열 구조 또는 코일형 호일 구조를 포함할 수 있으며, 이것은 다수의 채널을 제공하여 높은 표면적을 가져온다. 촉매 변환기에서 워시코트가 적용된 코팅된 기판의 높은 표면적은 촉매 변환기를 관통해 흐르는 배기 가스의 효과적인 처리를 제공한다. 모서리 충전층, 또는 얇은 뵈마이트 층과 같은 완충층 또는 접착층이 활성 워시코트 층 중 어느 것을 적용하기 전에 기판에 적용될 수 있지만 필수적인 것은 아니다.
촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는
워시코트
지지체 입자에 결합된 촉매 활성 입자가 워시코트의 일부로서 촉매 변환기의 기판에 적용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 촉매 활성 입자는 나노-온-나노-온-마이크로 입자(NNm 입자)이다. 다른 실시형태에서, 촉매 활성 입자는 나노-온-나노-인-마이크로 입자(NNiM 입자)이다. 촉매 활성 입자는 배기 중의 상이한 가스들에 반응성이다. 예를 들어, 알루미늄 산화물 상에 지지된 백금 및/또는 팔라듐 나노입자를 함유하는 촉매 활성 입자는 탄화수소 가스 및 일산화탄소에 대해 산화성이고, 세륨 산화물 상에 지지된 로듐을 함유하는 촉매 활성 입자는 질소 산화물에 대해 환원성이다.
NOx 포집 입자가 워시코트의 일부로서 촉매 변환기의 기판에 적용될 수 있다. NOx 포집 입자는 희박-연소 엔진 작동 동안 질소 산화물 가스를 저장한다. 일부 실시형태에서, 알루미나 지지체와 함께 사용된 나노-크기 바륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 바륨 산화물 입자가 흡수제로서 워시코트에 포함된다. 다른 실시형태에서, 세륨 산화물 지지체와 함께 사용된 나노-크기 바륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 바륨 산화물 입자가 흡수제로서 워시코트에 포함된다. 다른 실시형태에서, 세륨/지르코늄/란타늄/이트륨 산화물 지지체와 함께 사용된 나노-크기 바륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 바륨 산화물 입자가 흡수제로서 워시코트에 포함된다. 다른 실시형태에서, 바륨 산화물 입자를 포함하는 NOx 포집 입자, PGM 및/또는 비-PGM의 어떤 조합이 NOx 가스를 포집하기 위해서 워시코트에 포함될 수 있다.
워시코트는 산화성 나노입자, 환원성 나노입자, 또는 NOx 포집 입자를 함유할 수 있다. 마이크론 지지체 상의 산화성 나노입자 또는 마이크론 지지체 상의 환원성 나노입자를 함유하는 워시코트가 산화성 촉매 활성 입자 보유 복합 나노입자 및 환원성 촉매 활성 입자 보유 복합 나노입자가 기판 상의 분리된 워시코트 층에 있도록 기판을 코팅하기 위해 사용될 수 있다. 마이크론 지지체 상의 환원성 나노입자 또는 NOx 포집 입자를 함유하는 워시코트 층은 환원성 촉매 활성 입자 보유 복합 나노입자 및 NOx 포집 입자가 기판 상의 동일한 또는 분리된 워시코트 층에 있도록 기판을 코팅하기 위해 사용될 수 있다. 한 실시형태에서, 마이크론 지지체 상의 로듐으로 이루어진 환원성 나노입자를 함유하는 워시코트는 백금으로 이루어진 NOx 포집 입자 보유 복합 나노입자를 실질적으로 함유하지 않는다. 한 실시형태에서, 마이크론 지지체 상의 환원성 나노입자를 함유하는 워시코트는 팔라듐으로 이루어진 NOx 포집 입자 보유 복합 나노입자를 실질적으로 함유하지 않는다.
워시코트 층은 배기에 대해 덜 활성이거나 비활성인 물질을 포함할 수 있다. 이러한 물질은 반응성 촉매를 위한 지지체로서 또는 금속에 표면적을 제공하기 위하여 포함될 수 있다. 일부 실시형태에서, 촉매-함유 워시코트 조성물은 "스페이서", 또는 "필러" 입자를 더 포함하며, 여기서 스페이서 입자는, 예를 들어 세라믹, 금속 산화물, 또는 금속 입자일 수 있다. 일부 실시형태에서, 스페이서 입자는 알루미나 또는 뵈마이트일 수 있다.
특정 실시형태에서, 워시코트 층은 산소 저장 성분을 함유할 수 있다. 산소 저장 성분은 배기 가스가 산소-과잉 상태(산화성 분위기)일 때는 촉매가 산소를 축적할 수 있고 배기 가스가 산소-결핍 상태(환원성 분위기)일 때는 촉매가 축적된 산소를 방출할 수 있는 산소 저장 용량을 가진다. 산소 저장 성분이 있으면 일산화탄소 및 탄화수소가 산소-결핍 상태일 때도 CO2로 효과적으로 산화될 수 있다. 세륨 산화물 또는 세륨 산화물-함유 물질과 같은 물질이 산소 저장 성분으로 사용될 수 있다. 세륨 산화물 입자는 지르코늄 산화물을 함유할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 지르코늄 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 다른 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 60% 이하의 지르코늄 산화물을 함유한다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 지르코늄 산화물과 란타늄을 둘 다 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 40-80% 세륨 산화물, 10-50% 지르코늄 산화물, 및 10% 란타늄을 함유한다. 한 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 80% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 10% 란타늄을 함유한다. 다른 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 및 10% 란타늄을 함유한다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질이 산소 저장 성분으로서 워시코트에 포함된다. 다른 실시형태에서, 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함하는 산소 저장 성분 입자가 사용된다. 일부 바람직한 실시형태에서, 산소 저장 성분 입자는 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 산소 저장 성분 입자는 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 산소 저장 성분 입자는 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 산소 저장 성분 입자는 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
NOx 저장 입자를 포함하는
워시코트
NOx 포집 입자가 워시코트의 일부로서 촉매 변환기의 기판에 적용될 수 있다. NOx 포집 입자는 희박-연소 엔진 작동 동안 질소 산화물 가스를 저장한다. 일부 실시형태에서, NOx 저장 워시코트의 NOx 포집 입자는 바륨 산화물을 함유하는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질일 수 있다. 바륨 산화물은 상기 설명된 대로 나노-크기 또는 마이크론-크기일 수 있다. 일부 실시형태에서, NOx 포집 입자는 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물로 함침된 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자일 수 있다. 일부 실시형태에서, NOx 포집 입자는 백금, 팔라듐 또는 이들의 혼합물에 더하여 바륨 산화물로 함침된 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자일 수 있다. 일부 실시형태에서, 바륨 산화물 및 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물은 습식 화학 기술을 사용하여 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 첨가된다. 일부 실시형태에서, 바륨 산화물 및 PGM은 동일한 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자 상에 있다. 다른 실시형태에서, 바륨 산화물 및 PGM은 상이한 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자 상에 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
다른 실시형태에서, NOx 포집 입자는 상이한 종류의 입자일 수 있다. 일부 실시형태에서, NOx 포집 입자는 바륨 산화물로 함침된 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자와 별도의 NNm 또는 NNiM 입자를 포함한다. 한 실시형태에서, NNm 입자는 알루미늄 산화물 상에 지지된 백금족 금속이다. 다른 실시형태에서, NNiM 입자는 알루미늄 산화물 상에 지지된 백금족 금속이다. 일부 실시형태에서, 백금족 금속은 Pt, Pd, 또는 이들의 혼합물이다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
다른 실시형태에서, NNm 또는 NNiM 입자는 Ru, W, Mo, Nb, Mn, 또는 Cr을 포함한다. 추가의 실시형태에서, NOx 저장 워시코트의 NOx 포집 입자는 페로브스카이트로 함침된 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자일 수 있다. 페로브스카이트는 FeBaO3, RuBaO3, OsBaO3, FeBeO3, FeMgO3, FeCaO3, 또는 FeSrO3일 수 있다. 다른 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 비-백금족 금속 산화물로 함침된다. 일부 실시형태에서, 비-백금족 금속 산화물은 사마륨, 아연, 구리, 철, 또는 은 산화물이다. 전형적으로, 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 습식 화학 과정을 사용하여 페로브스카이트 또는 비-백금족 금속 산화물로 함침된다.
개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
NOx 포집 입자를 함유하는 워시코트는 NOx 포집 입자와 환원성 촉매 활성 입자 보유 복합 나노입자가 기판 상의 동일한 또는 분리된 워시코트 층에 있도록 기판을 코팅하는데 사용될 수 있다.
워시코트 층은 배기에 대해 덜 활성이거나 비활성인 물질을 포함할 수 있다. 이러한 물질은 반응성 촉매를 위한 지지체로서 또는 금속에 표면적을 제공하기 위하여 포함될 수 있다. 일부 실시형태에서, 촉매-함유 워시코트 조성물은 "스페이서", 또는 "필러" 입자를 더 포함하며, 여기서 스페이서 입자는, 예를 들어 세라믹, 금속 산화물, 또는 금속 입자일 수 있다. 일부 실시형태에서, 스페이서 입자는 뵈마이트일 수 있다.
특정 실시형태에서, 워시코트 층은 산소 저장 성분을 함유할 수 있다. 산소 저장 성분은 배기 가스가 산소-과잉 상태(산화성 분위기)일 때는 촉매가 산소를 축적할 수 있고 배기 가스가 산소-결핍 상태(환원성 분위기)일 때는 촉매가 축적된 산소를 방출할 수 있는 산소 저장 용량을 가진다. 산소 저장 성분이 있으면 일산화탄소 및 탄화수소가 산소-결핍 상태일 때도 CO2로 효과적으로 산화될 수 있다. 세륨 산화물 또는 세륨 산화물-함유 물질과 같은 물질이 산소 저장 성분으로 사용될 수 있다. 세륨 산화물 입자는 지르코늄 산화물을 함유할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 지르코늄 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 산소 저장 성분으로서 워시코트에 포함된다.
다음의 워시코트 설명에서 복합 나노입자는 단지 예시의 목적을 위해서 NNm™ 입자의 성분으로 설명된다. 그러나, 복합 나노입자는 똑같이 NNiM 입자의 성분일 수도 있다. 다음의 설명에서 워시코트 조성물의 성분들의 퍼센트는 워시코트 조성물에 존재하는 고체의 양에 대하여 제공되며, 워시코트 조성물은 수성 현탁액, 또는 일부 예에서 건조 분말로서 제공될 수 있다. 촉매층(또는 촉매-함유 층)은 기판에 적용되고 건조되고 하소된 후의 촉매-함유 워시코트 조성물을 말한다. 여기 언급된 촉매층은 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 층 또는 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 층을 포괄한다. NOx 저장층은 기판에 적용되고 건조되고 하소된 후의 NOx 포집 입자-함유 워시코트 조성물을 말한다.
다음의 표 1은 상이한 워시코트 층 구성의 실시형태들을 제공한다:
| 2-층 워시코트 구성 - 분리된 산화 및 환원 워시코트 층, 조합된 환원 및 NOx 저장 층 | 3-층 워시코트 구성 - 분리된 산화, 환원 및 NOx 저장 워시코트 층 |
| 1) 기판-산화 워시코트 층-조합된 환원/NOx 저장 워시코트 층 | 3) 기판-환원 워시코트 층-산화 워시코트 층-NOx 저장 워시코트 층 |
| 2) 기판-조합된 환원/NOx 저장 워시코트 층-산화 워시코트 층 | 4) 기판-환원 워시코트 층-NOx 저장 워시코트 층-산화 워시코트 층 |
| 5) 기판-산화 워시코트 층-환원 워시코트 층-NOx 저장 워시코트 층 | |
| 6) 기판-산화 워시코트 층-NOx 저장 워시코트 층-환원 워시코트 층 | |
| 7) 기판-NOx 저장 워시코트 층-환원 워시코트 층-산화 워시코트 층 | |
| 8) 기판-NOx 저장 워시코트 층-산화 워시코트 층-환원 워시코트 층 |
2-층
워시코트
구성-분리된 산화 및 환원
워시코트
층, 조합된 환원 및 NOx 저장 층
산화
워시코트
성분
일부 실시형태에서, 2-층 구성(표 1의 구성 1-2)의 산화 워시코트 층은 산화 나노-온-나노-온-마이크로(NNm™) 입자, 뵈마이트 입자, 및 BaO를 갖거나 갖지 않는 알루미나 필러/실란트 입자(예를 들어 MI-386)를 포함하거나, 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다. 산화 워시코트 성분 및 환원 워시코트 성분의 조성은 워시코트가 부착되는 순서와 무관하에 아래 설명된 대로일 수 있다.
일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 35 중량% 내지 대략 75 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 40 중량% 내지 대략 60 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 45 중량% 내지 대략 55 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 약 50 중량%를 차지한다. 바람직하게, 산화 NNm™ 입자에서 촉매 활성 입자는 NNm™ 입자의 2-3 wt%의 로딩의 백금과 팔라듐의 혼합물이다. 또한, 팔라듐, 백금, 및 팔라듐/백금 혼합물이 앞서 설명된 로딩량으로 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 0.5 중량% 내지 대략 10 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 1 중량% 내지 대략 7 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 2 중량% 내지 대략 5 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 약 3 중량%를 차지한다.
일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 30 중량% 내지 대략 70 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 40 중량% 내지 대략 60 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 45 중량% 내지 대략 55 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 약 50 중량%를 차지한다. 알루미나 필러/실란트 입자는 다공질 란타늄-안정화 알루미나, 예를 들어 MI-386일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상이한 필러 입자가 알루미나 입자의 일부 또는 전부를 대신해 사용될 수 있다.
산화 워시코트에서, 알루미나 필러/실란트 입자의 0 내지 100%는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 알루미나, 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 알루미나, 또는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 것과 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 것 둘 다일 수 있다. 일부 실시형태에서, 1 wt%-100 wt%, 20 wt%-80 wt%, 또는 30 wt%-60 wt% 마이크론-크기 BaO가 비-BaO-함침 알루미나 대신 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 일반적인 MI-386과 BaO-함침된 MI-386(나노-크기 BaO 입자로 함침된)의 50:50 혼합물, 또는 MI-386과 마이크론-크기 BaO 입자의 50:50 혼합물, 또는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 MI-386과 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 MI-386의 혼합물이 워시코트의 이 성분에 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 알루미나는 5% 내지 30% 나노-BaO-함침 알루미나와 70% 내지 95% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 알루미나는 5% 내지 20% 나노-BaO-함침 알루미나와 80% 내지 95% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 알루미나는 8% 내지 16% 나노-BaO-함침 알루미나와 84% 내지 92% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, 12% 또는 약 12%의 나노-BaO-함침 알루미나가 BaO가 함침되지 않은 88% 또는 약 88%의 알루미나와 혼합된다. 한 실시형태에서, 15% 또는 약 15%의 나노-BaO-함침 알루미나가 BaO가 함침되지 않은 85% 또는 약 85%의 알루미나와 혼합된다.
일부 실시형태에서, 알루미나는 5% 내지 30% 마이크론-크기 BaO와 70% 내지 95% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 알루미나는 5% 내지 20% 마이크론-크기 BaO와 80% 내지 95% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 알루미나는 8% 내지 16% 마이크론-크기 BaO와 84% 내지 92% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, 12% 또는 약 12%의 마이크론-크기 BaO가 BaO가 함침되지 않은 88% 또는 약 88%의 알루미나와 혼합된다. 한 실시형태에서, 15% 또는 약 15%의 마이크론-크기 BaO가 BaO가 함침되지 않은 85% 또는 약 85%의 알루미나와 혼합된다.
나노-크기 BaO-알루미나 비율, 즉 알루미나에 함침된 나노-BaO의 양의 범위는 중량 퍼센트로 표시하여 1-25% BaO 대 75% 내지 99% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체; 3-20% BaO 대 80% 내지 97% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체; 5%-15% BaO 대 85% 내지 95% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체; 및 약 15% BaO 내지 약 85% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체를 포함한다. 한 실시형태에서, 나노-BaO-함침 알루미늄 산화물은 15 중량% 또는 약 15 중량%의 나노-BaO와 85 중량% 또는 약 85 중량%의 알루미늄 산화물을 포함한다.
조합된 환원 및 NOx 저장
워시코트
성분
일부 실시형태에서, 2-층 구성(표 1의 구성 1-2)의 조합된 환원 및 NOx 저장 워시코트 층은 환원 나노-온-나노-온-마이크로(NNm™) 입자, 뵈마이트 입자, 및 NOx 가스를 임시 저장하기 위한 세륨 산화물 입자(예를 들어 HSA5) 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자를 포함하거나, 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 Pt, Pd, 또는 Pt/Pd의 혼합물을 함유한다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물을 함유한다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 Pt, Pd, 또는 Pt/Pd의 혼합물에 더하여 바륨 산화물을 함유한다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.83Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
다른 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 Ru, W, Mo, Nb, Mn, 또는 Cr을 함유할 수 있다. 추가의 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 페로브스카이트, 예컨대 FeBaO3을 함유할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 Sm, Zn, Cu, Fe, 또는 Ag의 산화물을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 Ru, Pt, Pd, Pt/Pd, FeBaO3, W, Mo, Nb, Mn, Cr, Sm, Zn, Cu, Fe, Ag, 및 상기 설명된 바륨 산화물의 어떤 조합을 함유할 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
일부 실시형태에서, 환원 NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 3 중량% 내지 대략 40 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 5 중량% 내지 대략 30 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 10 중량% 내지 대략 20 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 약 15 중량%를 차지한다. 한 실시형태에서, NNm™ 입자에서 촉매 활성 입자는 NNm™ 입자의 약 0.2 wt% 내지 0.5 wt% 로딩의 로듐을 포함한다. 다른 실시형태에서, NNm™ 입자에서 촉매 활성 입자는 NNm™ 입자의 약 0.3 wt% 로딩의 로듐을 포함한다. 다른 실시형태에서, NNm™ 입자에서 촉매 활성 입자는 NNm™ 입자의 약 0.4 wt% 로딩의 로듐을 포함한다. 앞서 설명된 다른 로딩량들도 또한 사용될 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
일부 실시형태에서, 마이크론-크기 다공질 세륨 산화물 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 30 중량% 내지 대략 98 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 다공질 세륨 산화물 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 50 중량% 내지 대략 95 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 다공질 세륨 산화물 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 70 중량% 내지 대략 90 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 다공질 세륨 산화물 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 80 중량% 내지 대략 85 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 다공질 세륨 산화물 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 약 85 중량%를 차지한다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 0.5 중량% 내지 대략 10 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 1 중량% 내지 대략 7 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 2 중량% 내지 대략 5 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 약 3 중량%를 차지한다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
조합된 환원 및 NOx 저장 워시코트에서, 세륨 산화물 입자의 0 내지 100%는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 세륨 산화물 또는 세륨 산화물-함유 물질, 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자, 또는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 것과 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 것 둘 다일 수 있다. 일부 실시형태에서, 1 wt%-100 wt%, 20 wt%-80 wt%, 또는 30 wt%-60 wt% 마이크론-크기 BaO가 비-BaO-함침 알루미나 대신 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 일반적인 HSA5와 BaO-함침 HSA5(나노-크기 BaO 입자로 함침된)의 50:50 혼합물, 또는 HSA5와 마이크론-크기 BaO 입자의 50:50 혼합물, 또는 나노-크기 BaO로 함침된 HSA5와 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 HSA5의 혼합물이 워시코트의 이 성분에 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 5% 내지 30% 나노-BaO-함침 세륨 산화물과 70% 내지 95% 비-BaO-함침 세륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 5% 내지 20% 나노-BaO-함침 세륨 산화물과 80% 내지 95% 비-BaO-함침 세륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 8% 내지 16% 나노-BaO-함침 세륨 산화물과 84% 내지 92% 비-BaO-함침 세륨 산화물을 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, 12% 또는 약 12%의 나노-BaO-함침 세륨 산화물이 BaO로 함침되지 않은 88% 또는 약 88%의 세륨 산화물과 혼합된다. 한 실시형태에서, 8% 또는 약 8%의 나노-BaO-함침 세륨 산화물이 BaO로 함침되지 않은 92% 또는 약 92%의 세륨 산화물과 혼합된다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
3-층
워시코트
구성: 분리된 산화, 환원 및 NOx 저장
워시코트
성분
산화
워시코트
성분
일부 실시형태에서, 3-층 구성(표 1의 구성 3-8)의 산화 워시코트 층은 산화 나노-온-나노-온-마이크로(NNm™) 입자, 뵈마이트 입자, 및 BaO를 갖거나 갖지 않는 알루미나 필러/실란트 입자(예를 들어 MI-386)를 포함하거나, 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다. 산화 워시코트 성분 및 환원 워시코트 성분의 조성은 워시코트가 부착되는 순서와 무관하에 아래 설명된 대로일 수 있다.
일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 35 중량% 내지 대략 75 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 40 중량% 내지 대략 60 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 45 중량% 내지 대략 55 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 약 50 중량%를 차지한다. 바람직하게, 산화 NNm™ 입자에서 촉매 활성 입자는 NNm™ 입자의 2-3 wt%의 로딩의 백금과 팔라듐의 혼합물이다. 또한, 팔라듐, 백금, 및 팔라듐/백금 혼합물이 앞서 설명된 로딩량으로 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 0.5 중량% 내지 대략 10 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 1 중량% 내지 대략 7 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 2 중량% 내지 대략 5 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 약 3 중량%를 차지한다.
일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 30 중량% 내지 대략 70 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 40 중량% 내지 대략 60 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 45 중량% 내지 대략 55 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 약 50 중량%를 차지한다. 알루미나 필러/실란트 입자는 다공질 란타늄-안정화 알루미나, 예를 들어 MI-386일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상이한 필러 입자가 알루미나 입자의 일부 또는 전부를 대신해 사용될 수 있다.
산화 워시코트에서, 알루미나 필러/실란트 입자의 0 내지 100%는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 알루미나, 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 알루미나, 또는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 것과 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 것 둘 다일 수 있다. 일부 실시형태에서, 1 wt%-100 wt%, 20 wt%-80 wt%, 또는 30 wt%-60 wt% 마이크론-크기 BaO가 비-BaO-함침 알루미나 대신 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 일반적인 MI-386과 BaO-함침된 MI-386(나노-크기 BaO 입자로 함침된)의 50:50 혼합물, 또는 MI-386과 마이크론-크기 BaO 입자의 50:50 혼합물, 또는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 MI-386과 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 MI-386의 혼합물이 워시코트의 이 성분에 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 알루미나는 5% 내지 30% 나노-BaO-함침 알루미나와 70% 내지 95% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 알루미나는 5% 내지 20% 나노-BaO-함침 알루미나와 80% 내지 95% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 알루미나는 8% 내지 16% 나노-BaO-함침 알루미나와 84% 내지 92% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, 12% 또는 약 12%의 나노-BaO-함침 알루미나가 BaO가 함침되지 않은 88% 또는 약 88%의 알루미나와 혼합된다. 한 실시형태에서, 10% 또는 약 10%의 나노-BaO-함침 알루미나가 BaO가 함침되지 않은 90% 또는 약 90%의 알루미나와 혼합된다.
일부 실시형태에서, 알루미나는 5% 내지 30% 마이크론-크기 BaO와 70% 내지 95% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 알루미나는 5% 내지 20% 마이크론-크기 BaO와 80% 내지 95% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 알루미나는 8% 내지 16% 마이크론-크기 BaO와 84% 내지 92% 비-BaO-함침 알루미나를 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, 12% 또는 약 12%의 마이크론-크기 BaO가 BaO가 함침되지 않은 88% 또는 약 88%의 알루미나와 혼합된다. 한 실시형태에서, 15% 또는 약 15%의 마이크론-크기 BaO가 BaO가 함침되지 않은 85% 또는 약 85%의 알루미나와 혼합된다.
나노-크기 BaO-알루미나 비율, 즉 알루미나에 함침된 나노-BaO의 양의 범위는 중량 퍼센트로 표시하여 1-25% BaO 대 75% 내지 99% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체; 3-20% BaO 대 80% 내지 97% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체; 5%-15% BaO 대 85% 내지 95% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체; 및 약 15% BaO 내지 약 85% 알루미늄 산화물 마이크론 지지체를 포함한다. 한 실시형태에서, 나노-BaO-함침 알루미늄 산화물은 15 중량% 또는 약 15 중량%의 나노-BaO와 85 중량% 또는 약 85 중량%의 알루미늄 산화물을 포함한다.
환원
워시코트
성분
일부 실시형태에서, 3-층 구성(표 1의 구성 3-8)의 환원 워시코트 층은 환원 나노-온-나노-온-마이크로(NNm™) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자(예를 들어 MI-386)를 포함하거나, 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다.
일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 50 중량% 내지 대략 95 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 60 중량% 내지 대략 90 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 75 중량% 내지 대략 85 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 약 80 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자에서 촉매 활성 입자는 NNm™ 입자의 0.3-2 wt% 로딩된 로듐이다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자에서 촉매 활성 입자는 NNm™ 입자의 0.3-1 wt% 로딩된 로듐이다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자에서 촉매 활성 입자는 NNm™ 입자의 0.3-0.5 wt% 로딩된 로듐이다. 한 실시형태에서, NNm™ 입자에서 촉매 활성 입자는 NNm™ 입자의 0.3 wt% 로딩된 로듐이다. 앞서 설명된 다른 로딩량도 또한 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 5 중량% 내지 대략 40 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 10 중량% 내지 대략 30 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 15 중량% 내지 대략 20 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 알루미나 필러/실란트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 약 17 중량%를 차지한다. 알루미나 필러/실란트 입자는 다공질 란타늄-안정화 알루미나, 예를 들어 MI-386일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상이한 필러 입자가 알루미나 입자의 일부 또는 전부를 대신해 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 0.5 중량% 내지 대략 10 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 1 중량% 내지 대략 7 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 대략 2 중량% 내지 대략 5 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미나 필러/실란트 입자의 조합의 약 3 중량%를 차지한다.
NOx 저장
워시코트
성분들
일부 실시형태에서, 3-층 구성(표 1의 구성 3-8)의 NOx 저장 워시코트 층은 나노-온-나노-온-마이크로(NNm™) 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자(예를 들어 HSA5) 또는 NOx 가스를 임시 저장하기 위한 세륨 산화물-함유 물질 입자를 포함하거나, 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다. 일부 실시형태에서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm™) 입자는 백금, 팔라듐, 또는 이들의 혼합물을 함유한다. 한 실시형태, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm™) 입자는 Pt와 Pd의 혼합물을 함유한다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 바륨 산화물을 함유한다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 .83-Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
다른 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 Pt, Pd, 또는 Pt와 Pd의 혼합물을 함유한다. 다른 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 Ru, W, Mo, Nb, Mn, 또는 Cr을 함유한다. 다른 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 FeBaO와 같은 페로브스카이트를 함유할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 사마륨, 아연, 구리, 철, 또는 은을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자는 백금족 금속, 비-백금족 금속, 및 상기 설명된 바륨 산화물의 어떤 조합을 함유할 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자의 조합의 대략 10 중량% 내지 대략 40 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자의 조합의 대략 15 중량% 내지 대략 30 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자의 조합의 대략 20 중량% 내지 대략 25 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자의 조합의 약 23 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 알루미나 산화물 상에 지지된 약 0.3-2 wt%의 로딩의 백금과 팔라듐의 혼합물이다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 알루미나 산화물 상에 지지된 약 0.3-1 wt%의 로딩의 백금과 팔라듐의 혼합물이다. 일부 실시형태에서, NNm™ 입자는 알루미나 산화물 상에 지지된 약 0.3-0.5 wt%의 로딩의 백금과 팔라듐의 혼합물이다. 한 실시형태에서, NNm™ 입자는 알루미나 산화물 상에 지지된 약 0.3 wt%의 로딩의 백금과 팔라듐의 혼합물이다. 또한, 세륨 산화물 또는 세륨 산화물-함유 물질 상에 지지된 백금, 팔라듐, 및 백금/팔라듐 혼합물이 앞서 설명된 로딩량으로 사용될 수 있다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 .83-Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
일부 실시형태에서, 마이크론-크기 다공질 세륨 산화물 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 50 중량% 내지 대략 90 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 다공질 세륨 산화물 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 60 중량% 내지 대략 80 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 다공질 세륨 산화물 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 70 중량% 내지 대략 75 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 마이크론-크기 다공질 세륨 산화물 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 약 73 중량%를 차지한다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 0.5 중량% 내지 대략 10 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 1 중량% 내지 대략 7 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 대략 2 중량% 내지 대략 5 중량%를 차지한다. 일부 실시형태에서, 뵈마이트 입자는 NNm™ 입자, 뵈마이트 입자, 및 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 조합의 약 4 중량%를 차지한다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 . 13La0 .04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.35Zr0.62La0.044Y0.06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
NOx 저장 워시코트 에서, 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자의 0 내지 100%는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자, 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자, 또는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 것과 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 것 둘 다일 수 있다. 일부 실시형태에서, 1 wt%-100 wt%, 20 wt%-80 wt%, 또는 30 wt%-60 wt% 마이크론-크기 BaO가 비-BaO-함침된 세륨 산화물 또는 비-BaO-함침된 세륨 산화물-함유 물질 대신 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 일반 HSA5와 BaO 함침된 HSA5(나노-크기 BaO 입자로 함침된)의 50:50 혼합물, 또는 HSA5와 마이크로-크기 BaO 입자의 50:50 혼합물, 또는 나노-크기 BaO 입자로 함침된 HSA5와 마이크론-크기 BaO 입자와 혼합된 HSA5의 혼합물이 워시코트의 이 성분으로서 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 5% 내지 30%의 나노-BaO-함침된 세륨 산화물과 70% 내지 95%의 비-BaO-함침된 세륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 5% 내지 20%의 나노-BaO-함침된 세륨 산화물과 80% 내지 95%의 비-BaO-함침된 세륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세륨 산화물 입자는 8% 내지 16%의 나노-BaO-함침된 세륨 산화물과 84% 내지 92%의 비-BaO-함침된 세륨 산화물을 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, 12% 또는 약 12%의 나노-BaO-함침된 세륨 산화물이 BaO가 함침되지 않은 88% 또는 약 88%의 세륨 산화물과 혼합된다. 한 실시형태에서, 8% 또는 약 8%의 나노-BaO-함침된 세륨 산화물이 BaO가 함침되지 않은 92% 또는 약 92%의 세륨 산화물과 혼합된다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 83Zr0 .13-La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
산화 반응을 위한 촉매를 함유하는
워시코트의
제조 과정: 2-층
워시코트
구성
산화성 나노-온-나노-온-마이크로 촉매 활성 물질(예를 들어 나노-Pd-온-나노-온-마이크로, 나노-Pt-온-나노-온-마이크로, 또는 나노-Pt/Pd-온-나노-온-마이크로)은 La-안정화 마이크론-크기 Al2O3, 뵈마이트 및 물과 혼합되어 워시코트 슬러리를 형성할 수 있다. 일부 예에서, 혼합물은 약 50 중량%의 촉매 활성 물질(예컨대 귀금속을 갖지 않는 나노-온-나노 및 나노-크기 CeO2), 약 47 중량%의 마이크론-크기 Al2O3, 및 약 3 중량%의 뵈마이트를 함유한다. 일부 예에서, 워시코트는 pH 4 또는 대략 4를 갖도록 조정된다.
환원 반응을 위한 촉매와 NOx 저장 물질을 함유하는
워시코트의
제조 과정: 2-층
워시코트
구성
환원성 나노-온-나노-온-마이크로 촉매 활성 물질(예를 들어 Rh)은 NOx 포집 입자, 뵈마이트 및 물과 혼합되어 워시코트 슬러리를 형성할 수 있다. 일부 예에서, 혼합물은 약 15 중량%의 촉매 활성 물질(예컨대 마이크로-세륨 산화물 상의 나노-세륨 산화물 상의 나노-Rh), 약 2 중량%의 뵈마이트, 및 83%의 HSA5(예를 들어, 바륨 산화물 입자 및 백금과 팔라듐의 혼합물로 함침된 HSA5)를 포함한다. 일부 예에서, 워시코트는 pH 4 또는 대략 4를 갖도록 조정된다.
산화 반응을 위한 촉매를 함유하는
워시코트의
제조 과정: 3-층
워시코트
구성
산화성 나노-온-나노-온-마이크로 촉매 활성 물질(예를 들어 나노-Pd- 또는 나노-Pt- 또는 나노-Pt/Pd-온-나노-온-마이크로)은 La-안정화 마이크론-크기 Al2O3, 뵈마이트 및 물과 혼합되어 워시코트 슬러리를 형성할 수 있다. 일부 예에서, 혼합물은 약 50 중량%의 촉매 활성 물질(예컨대 귀금속을 갖지 않는 나노-온-나노 및 나노-크기 CeO2), 약 47 중량%의 마이크론-크기 Al2O3, 및 약 3 중량%의 뵈마이트를 함유한다. 일부 예에서, 워시코트는 pH 4 또는 대략 4를 갖도록 조정된다.
환원 반응을 위한 촉매를 함유하는
워시코트의
제조 과정: 3-층
워시코트
구성
환원성 나노-온-나노-온-마이크로 촉매 활성 물질(예를 들어 Rh)은 La-안정화 마이크론-크기 Al2O3, 뵈마이트 및 물과 혼합되어 워시코트 슬러리를 형성할 수 있다. 일부 예에서, 혼합물은 약 80 중량%의 촉매 활성 물질(예컨대 귀금속을 갖지 않는 나노-온-나노 및 나노-크기 CeO2), 약 17 중량%의 마이크론-크기 Al2O3, 및 약 3 중량%의 뵈마이트를 함유한다. 일부 예에서, 워시코트는 pH 4 또는 대략 4를 갖도록 조정된다.
NOx 저장 물질을 함유하는
워시코트의
제조 과정: 3-층
워시코트
구성
NOx 가스의 임시 저장을 위한 나노-온-나노-온-마이크로 물질(예를 들어, 마이크론-크기 Al2O3 상의 나노-크기 Al2O3 상의 Pt, Pd 또는 Pt/Pd)은 마이크론-크기 세륨 산화물 입자 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질 입자(예를 들어, 바륨 산화물로 함침된), 뵈마이트 및 물과 혼합되어 워시코트 슬러리를 형성할 수 있다. 일부 예에서, 혼합물은 23 중량%의 NNm 입자, 4 중량%의 뵈마이트, 및 73%의 HSA5를 함유한다. 일부 예에서, 워시코트는 pH 4 또는 대략 4를 갖도록 조정된다.
환원성 나노입자와 NOx 저장 물질의 분리된 층을 가진 코팅된 기판
동일한 층의 환원성 나노입자 및 NOx 저장 물질
코팅된 기판은 산화성 촉매 활성 나노입자를 함유하는 제1 층 워시코트, 및 환원성 촉매 활성 나노입자와 NOx 저장 물질을 함유하는 제2 층 워시코트를 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 산화성 촉매 활성 나노입자는 환원성 촉매 활성 나노입자와 반응하지 않는다. 특정 실시형태에서, 환원성 촉매 활성 나노입자는 NOx 저장 물질과 반응하지 않는다. 특정 실시형태에서, 산화성 촉매 활성 나노입자는 NOx 저장 물질과 반응하지 않는다.
산화를 위한 촉매를 함유하는 워시코트, 환원을 위한 촉매를 함유하는 워시코트, 및 NOx 저장 물질은 격자 배열 구조, 예를 들어 벌집 구조의 모노리스에 적용될 수 있다. 일부 예에서, 워시코트들은 모노리스의 채널에 층상 구조를 형성할 수 있다. 일부 예에서, 산화 반응을 위한 촉매를 함유하는 워시코트가 먼저 적용될 수 있다. 일부 예에서, 환원 반응을 위한 촉매와 NOx 저장 물질을 함유하는 워시코트가 먼저 적용될 수 있다. 일부 예에서, 환원 반응을 위한 촉매와 NOx 저장 물질을 함유하는 워시코트가 나중에 적용될 수 있다. 일부 예에서, 산화 반응을 위한 촉매를 함유하는 워시코트가 나중에 적용될 수 있다.
다음은 동일한 워시코트 층에 환원성 촉매 활성 입자와 NOx 저장 물질을 함유하는 코팅된 기판의 제조를 실험적 과정이다. 환원성 촉매 활성 물질이 NOx 포집 입자, 뵈마이트, 및 물과 혼합되어 워시코트 슬러리가 형성된다. 일부 실시형태에서, 워시코트는 약 pH 4를 갖도록 조정된다.
워시코트는 환원 반응을 위한 촉매와 NOx 저장 물질을 함유하며, 단일 과정에서 격자 배열 구조의 모노리스에 적용될 수 있다. 모노리스 위에 워시코트의 적용은 워시코트 슬러리에 모노리스를 침지함으로써 달성될 수 있다. 슬러리가 건조된 후, 모노리스가 1시간 동안 550℃에서 오븐에서 베이크된다.
상이한 층의 환원성 나노입자 및 NOx 저장 물질
코팅된 기판은 산화성 촉매 활성 나노입자를 함유하는 제1 층 워시코트, 환원성 촉매 활성 나노입자와 NOx 저장 물질을 함유하는 제2 층 워시코트, 및 NOx 저장 물질을 함유하는 제3 층 워시코트를 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 산화성 촉매 활성 나노입자는 환원성 촉매 활성 나노입자와 반응하지 않는다. 특정 실시형태에서, 환원성 촉매 활성 나노입자는 NOx 저장 물질과 반응하지 않는다. 특정 실시형태에서, 산화성 촉매 활성 나노입자는 NOx 저장 물질과 반응하지 않는다.
산화를 위한 촉매를 함유하는 워시코트, 환원을 위한 촉매를 함유하는 워시코트, 및 NOx 저장 물질을 함유하는 워시코트는 격자 배열 구조, 예를 들어 벌집 구조의 모노리스에 적용될 수 있다. 일부 예에서, 워시코트들은 모노리스의 채널에 층상 구조를 형성할 수 있다. 일부 예에서, 산화 반응을 위한 촉매를 함유하는 워시코트가 먼저 적용될 수 있다. 일부 예에서, 환원 반응을 위한 촉매를 함유하는 워시코트가 먼저 적용될 수 있다. 일부 예에서, NOx 저장 물질을 함유하는 워시코트가 먼저 적용될 수 있다. 일부 예에서, 산화 반응을 위한 촉매를 함유하는 워시코트가 두 번째 적용될 수 있다. 일부 예에서, 환원 반응을 위한 촉매를 함유하는 워시코트가 두 번째 적용될 수 있다. 일부 예에서, NOx 저장 물질을 함유하는 워시코트가 두 번째 적용될 수 있다. 일부 예에서, 산화 반응을 위한 촉매를 함유하는 워시코트가 세 번째 적용될 수 있다. 일부 예에서, 환원 반응을 위한 촉매를 함유하는 워시코트가 세 번째 적용될 수 있다. 일부 예에서, NOx 저장 물질을 함유하는 워시코트가 세 번째 적용될 수 있다. 모노리스 위에 워시코트의 적용은, 예를 들어 워시코트 슬러리에 모노리스를 침지함으로써 달성될 수 있다. 슬러리가 건조된 후, 모노리스가 1시간 동안 550℃에서 오븐에서 베이크된다. 다음에, 모노리스는 제2 워시코트 슬러리에 침지될 수 있다. 제2 침지의 슬러리가 건조된 후, 모노리스가 1시간 동안 550℃에서 오븐에서 다시 베이크될 수 있다. 이어서, 모노리스는 제3 워시코트 슬러리에 침지될 수 있다. 제3 침지의 슬러리가 건조된 후, 모노리스가 1시간 동안 550℃에서 오븐에서 다시 베이크될 수 있다.
당업자는 촉매 변환기를 제조하기 위한 상기 설명된 과정에 따라서 제조된 워시코트를 적용하기 위한 전형적인 방법이나 과정을 사용할 수 있을 것이며, 이것은 가솔린 및/또는 디젤 엔진을 위한 촉매 변환기와 같은 다양한 분야에서 사용될 수 있다.
촉매 변환기 및 촉매 변환기의 제조 방법
일부 실시형태에서, 본 발명은 여기 설명된 워시코트 층과 워시코트 구성 중 어느 것을 포함할 수 있는 촉매 변환기를 제공한다. 촉매 변환기는 가솔린 및 디젤 차량에서와 같은 다양한 용도에서 유용하다.
도 1은 일부 실시형태에 따른 촉매 변환기를 예시한다. 촉매 활성 물질이 워시코트 조성물에 포함되고, 이것이 기판 위에 코팅되어 코팅된 기판을 형성한다. 코팅된 기판(114)은 절연 물질(112) 내에 봉입되며, 이것은 차례로 금속 용기(110) (예를 들어, 스테인리스 스틸의) 내에 봉입된다. 열 차폐물(108)과 가스 센서(예를 들어, 산소 센서(106)가 묘사된다. 촉매 변환기는 플랜지(104 및 118)를 통해서 차량의 배기 시스템에 고정될 수 있다. 탄화수소, 일산화탄소 및 질소 산화물의 생 배출물을 포함하는 배기 가스가 102에서 촉매 변환기로 들어간다. 생 배출물이 촉매 변환기를 통과함에 따라 이들은 코팅된 기판 상의 촉매 활성 물질과 반응하며, 그 결과 물, 이산화탄소 및 질소의 테일파이프 배출물이 120에서 빠져나온다. 도 1A는 코팅된 기판(114)의 단면 확대도로서, 이것은 코팅된 기판의 벌집 구조를 도시한다. 코팅된 기판은 아래 설명된 대로 차량 배출물 제어 시스템에서 사용하기 위한 촉매 변환기에 통합될 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시형태에 따른 LNT 시스템 제조 방법(200)을 예시하는 순서도이다. LNT 시스템은 기판 상의 분리된 워시코트 층에 산화성 촉매 활성 입자와 환원성 촉매 활성 입자를 포함한다. LNT 시스템은 기판 상의 단일 워시코트 층에 환원성 촉매 활성 입자와 NOx 저장 물질을 구현한다.
LNT 시스템 제조 방법(200)은 단계 202에서 시작할 수 있다. 단계 204에서 산화 반응을 위한 촉매가 제조된다. 단계 206에서 산화 반응을 위한 촉매를 함유하는 제1 워시코트가 제조된다. 단계 208에서 환원 반응을 위한 촉매가 제조된다. 단계 210에서 NOx 저장 물질로 함침된 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질이 제조된다. 단계 212에서 환원 반응을 위한 촉매와 NOx 저장을 위한 함침된 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자를 함유하는 제2 워시코트가 제조된다. 단계 214에서 제1 워시코트 또는 제2 워시코트가 기판에 적용된다. 단계 216에서 기판이 건조된다. 단계 218에서 워시코트로 덮인 기판이 오븐에서 베이크되어 산화물-산화물 결합이 형성되고, 그 결과 입자가 고정된다. 단계 220에서 나머지 워시코트가 기판에 적용된다. 단계 222에서 기판이 건조된다. 단계 224에서 산화성 촉매 활성 입자와 환원성 촉매 활성 입자는 분리된 층에 함유되고 환원성 촉매 활성 입자와 NOx 저장 물질은 동일한 층에 함유된 워시코트로 덮인 기판이 오븐에서 베이크되어 산화물-산화물 결합이 형성된다. 방법(200)은 단계 226에서 종료된다. 베이크 과정 동안 형성된 산화물-산화물 결함은 나노입자를 단단히 고정함으로써 산화성 나노입자 및/또는 환원성 나노입자가 고온에서 이동하여 서로 만나 반응할 기회가 방지된다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.83Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
도 3은 본 개시의 실시형태에 따른 LNT 시스템 제조 방법(300)을 예시하는 순서도이다. LNT 시스템은 기판 상의 분리된 워시코트 층에 산화성 촉매 활성 입자와 환원성 촉매 활성 입자를 포함한다. LNT 시스템은 기판 상의 분리된 워시코트 층에 환원성 촉매 활성 입자와 NOx 저장 물질을 구현한다.
LNT 시스템 제조 방법(300)은 단계 302에서 시작할 수 있다. 단계 304에서 산화 반응을 위한 촉매가 제조된다. 단계 306에서 산화 반응을 위한 촉매를 함유하는 제1 워시코트가 제조된다. 단계 308에서 환원 반응을 위한 촉매가 제조된다. 단계 310에서 환원 반응을 위한 촉매를 함유하는 제2 워시코트가 제조된다. 단계 312에서 NOx 저장 물질로 함침된 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질이 제조된다. 단계 314에서 NOx 저장 물질로 함침된 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자를 함유하는 제3 워시코트가 제조된다. 단계 316에서 제1 워시코트, 제2 워시코트 또는 제3 워시코트가 기판에 적용된다. 단계 318에서 기판이 건조된다. 단계 320에서 워시코트로 덮인 기판이 오븐에서 베이크되어 산화물-산화물 결합이 형성되고, 그 결과 입자가 고정된다. 단계 322에서 나머지 두 워시코트 중 하나가 기판에 적용된다. 단계 324에서 기판이 건조된다. 단계 326에서 워시코트로 덮인 기판이 오븐에서 베이크되어 산화물-산화물 결합이 형성된다. 단계 328에서 마지막 남은 워시코트가 기판에 적용된다. 단계 330에서 기판이 건조된다. 단계 332에서 산화성 촉매 활성 입자, 환원성 촉매 활성 입자, 및 NOx 저장 물질로 함침된 세륨 산화물 입자 또는 세륨 산화물-함유 물질 입자가 분리된 층에 함유된 워시코트로 덮인 기판이 오븐에서 베이크되어 산화물-산화물 결합이 형성된다. 방법(300)은 단계 334에서 종료된다. 베이크 과정 동안 형성된 산화물-산화물 결함은 나노입자를 단단히 고정함으로써 산화성 나노입자 및/또는 환원성 나노입자가 고온에서 이동하여 서로 만나 반응할 기회가 방지된다. 개시된 실시형태 중 어느 것에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물, 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0.83Zr0.13La0.04O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 86% 세륨 산화물, 10% 지르코늄 산화물, 및 4% 란타늄 산화물을 포함하는 물질을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 Ce0 . 35Zr0 . 62La0 . 044Y0 .06O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 약 40% 세륨 산화물, 50% 지르코늄 산화물, 5% 란타늄 산화물, 및 5% 이트륨 산화물을 포함하는 물질을 포함한다.
배기 시스템, 차량, 및 배출물 성능
LNT는 자동차, 트럭 및 다른 가솔린 연료 엔진과 같은 내연 엔진으로부터의 배기 가스 스트림의 처리를 포함하는 많은 분야에서 활용된다. 미연소 탄화수소, 일산화탄소 및 질소 산화물 오염물질에 대한 배출물 표준이 각국 정부에 의해서 설정되었으며, 구형 차량은 물론 신차도 이것을 만족해야 한다. 이러한 표준을 만족하기 위해서 LNT 시스템을 함유하는 촉매 변환기가 내연 엔진의 배기 가스 라인에 위치된다. LNT 시스템은 먼저 질소 산화물을 저장한 다음 그것을 질소로 환원시킨다.
일부 실시형태에서, 여기 개시된 코팅된 기판은 내연 엔진으로부터의 배기 가스를 수용하도록 구성된 위치에서, 예컨대 내연 엔진의 배기 시스템에서 촉매 변환기 내부에 수용된다. 촉매 변환기는 가솔린 엔진으로부터의 배기와 함께 사용될 수 있다. 촉매 변환기는 가솔린 엔진을 함유하는 차량에 설치될 수 있다. 촉매 변환기는 디젤 엔진으로부터의 배기와 함께 사용될 수 있다. 촉매 변환기는 디젤 엔진을 함유하는 차량에 설치될 수 있다.
코팅된 기판은 도 1에 도시된 것과 같이 하우징에 배치되며, 이것은 차례로 내연 엔진의 배기 시스템(배기 처리 시스템이라고도 한다)에 배치된다. 내연 엔진은 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진, 예컨대 라이트 듀티 엔진, 예컨대 라이트 듀티 차량의 엔진일 수 있다. 내연 엔진의 배기 시스템은 엔진으로부터의 배기 가스를, 전형적으로 배기 매니폴드에 수용하고, 배기 가스를 배기 처리 시스템으로 이송한다. 배기 시스템은 또한 산소 센서, HEGO(가열된 배기 가스 산소) 센서, UEGO(범용 배기 가스 산소) 센서, 다른 가스용 센서, 및 온도 센서와 같은 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 배기 시스템은 또한 엔진 제어 유닛(ECU), 마이크로프로세서, 또는 엔진 관리 컴퓨터와 같은 컨트롤러를 포함할 수 있으며, 이것은 차량에서 다양한 변수들(연료 유속, 연료/공기 비율, 연료 분사, 엔진 타이밍, 밸브 타이밍 등)을 조정하여 배기 처리 시스템에 도달하는 배기 가스의 성분을 최적화함으로써 환경으로 방출되는 배출물을 관리한다.
가솔린 또는 디젤 엔진으로부터의 배기 가스와 같은 배기 가스를 "처리하는 것"은 배기 가스가 환경으로 방출되기 전에 배기 시스템(배기 처리 시스템)을 통과하는 것을 말한다.
촉매 변환기에 사용되었을 때, 여기 개시된 나노-온-나노-온-마이크로 입자를 포함하는 워시코트 제제로 코팅된 기판은 다른 촉매 변환기를 능가하는 상당한 개선을 제공한다. 코팅된 기판은 동일한 또는 더 적은 PGM 로딩을 가진 습식 화학 기술을 사용한 현재 상업용 코팅 기판과 비슷하거나 더 나은 탄화수소, 일산화탄소 및 질소 산화물 전환 성능을 나타낼 수 있다. 여기 설명된 코팅된 기판, 촉매 변환기, 및 배기 처리 시스템은 LNT 또는 NSC 시스템을 이용한 어떤 차량에도 유용하다.
europa.eu/legislation_summaries/environment/air_pollution/l28186_en.htm의 URL에 유럽의 배출물 제한이 요약된다. 2014년 9월에 실시가 예정된 Euro 6 배출물 표준은 CO 배출물 500mg/km, NOx 배출물 80mg/km, 및 HC(탄화수소) + NOx 배출물 170mg/km의 제한을 명시한다. 개시된 촉매 변환기 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 배출물 시스템에 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 4.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 4.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 10℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 4.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 15℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 4.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 5℃ 더 낮은 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 4.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 10℃ 더 낮은 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 4.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 15℃ 더 낮은 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 4.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 5℃ 더 낮은 질소 산화물 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 4.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 10℃ 더 낮은 질소 산화물 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 4.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 15℃ 더 낮은 질소 산화물 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 3.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 3.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 10℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 3.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 15℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 3.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 5℃ 더 낮은 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 3.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 10℃ 더 낮은 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 3.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 15℃ 더 낮은 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 3.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 5℃ 더 낮은 질소 산화물 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 3.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 10℃ 더 낮은 질소 산화물 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 3.0 g/L의 PGM 이하로 로딩된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 PGM 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 제조된 촉매 변환기보다 적어도 15℃ 더 낮은 질소 산화물 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기보다 촉매를 약 30 내지 40% 덜 이용하면서 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기의 일산화탄소 라이트오프 온도의 ±2℃ 이내의 일산화탄소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 이 성능을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기보다 촉매를 약 30 내지 40% 덜 이용하면서 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기의 일산화탄소 라이트오프 온도의 ±1℃ 이내의 일산화탄소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 이 성능을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기보다 촉매를 약 30 내지 40% 덜 이용하면서 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기의 탄화수소 라이트오프 온도의 ±2℃ 이내의 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 이 성능을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기보다 촉매를 약 30 내지 40% 덜 이용하면서 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기의 탄화수소 라이트오프 온도의 ±1℃ 이내의 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 이 성능을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기보다 촉매를 약 30 내지 40% 덜 이용하면서 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기의 질소 산화물 라이트오프 온도의 ±2℃ 이내의 질소 산화물 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 이 성능을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기보다 촉매를 약 30 내지 40% 덜 이용하면서 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기의 질소 산화물 라이트오프 온도의 ±4℃ 이내의 질소 산화물 라이트오프 온도를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 이 성능을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일한 표준에 부합하는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 미국 EPA 배출물 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 배출물 요건은 중간 수명 요건 또는 완전 수명 요건일 수 있다. 이 요건은 TLEV 요건, LEV 요건 또는 ULEV 요건일 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 EPA TLEV/LEV 중간 수명 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 EPA TLEV/LEV 완전 수명 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 EPA ULEV 중간 수명 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 EPA ULEV 완전 수명 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 해당 표준에 부합하는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 EPA ELEV/LEV 중간 수명 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 해당 표준에 부합하는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 EPA ELEV/LEV 완전 수명 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 해당 표준에 부합하는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 EPA ULEV 중간 수명 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 해당 표준에 부합하는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 EPA ULEV 완전 수명 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 해당 표준에 부합하는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 EPA SULEV 중간 수명 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 해당 표준에 부합하는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 EPA SULEV 완전 수명 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 상기 요건들은 라이트 듀티 차량에 대한 것들이다. 일부 실시형태에서, 상기 요건들은 라이트 듀티 트럭에 대한 것들이다. 일부 실시형태에서, 상기 요건들은 미디엄 듀티 차량에 대한 것들이다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 Euro 6 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 Euro 6 요건에 부합하는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 Euro 6 요건에 부합한다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 4200mg/마일 이하의 일산화탄소 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 3400mg/마일 이하의 일산화탄소 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 2100mg/마일 이하의 일산화탄소 배출물을 나타낸다. 다른 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 1700mg/마일 이하의 일산화탄소 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000마일, 약 100,000km, 약 100,000마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 500mg/마일 이하의 일산화탄소 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 375mg/마일 이하의 일산화탄소 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 250mg/마일 이하의 일산화탄소 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000마일, 약 100,000km, 약 100,000마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 180kg/km 이하의 NOx 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 80kg/km 이하의 NOx 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 40kg/km 이하의 NOx 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 230kg/km 이하의 NOx + HC 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 170kg/km 이하의 NOx + HC 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 85kg/km 이하의 NOx + HC 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000 마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 배출물을 나타내는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 500mg/kg 이하의 일산화탄소 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 배출물을 나타내는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 375mg/kg 이하의 일산화탄소 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 배출물을 나타내는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 250mg/kg 이하의 일산화탄소 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 배출물을 나타내는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 180mg/kg 이하의 NOx 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 배출물을 나타내는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 80mg/kg 이하의 NOx 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 배출물을 나타내는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 40mg/kg 이하의 NOx 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000마일, 약 75,000km, 약 75,000마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 배출물을 나타내는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 230mg/kg 이하의 NOx + HC 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 배출물을 나타내는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 170mg/kg 이하의 NOx + HC 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 이용된 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 동일하거나 유사한 배출물을 나타내는 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교하여 적어도 약 30% 더 적은, 최대 약 30% 더 적은, 적어도 약 40% 더 적은, 최대 약 40% 더 적은, 적어도 약 50% 더 적은, 최대 약 50% 더 적은 백금족 금속 또는 백금족 금속 로딩을 사용하면서 85mg/kg 이하의 NOx + HC 배출물을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 코팅된 기판은 이들 표준을 만족하거나 초과하기 위하여 촉매 변환기에 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기는 약 50,000km, 약 50,000마일, 약 75,000km, 약 75,000 마일, 약 100,000km, 약 100,000 마일, 약 125,000km, 약 125,000 마일, 약 150,000km, 또는 약 150,000 마일 작동 후(본 발명의 코팅된 기판으로 제조된 촉매 변환기와 비교 촉매 변환기 모두에 대해) 전술한 성능 표준 중 어느 것을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 상기 설명된 비교를 위하여, 본 발명의 기판으로 제조된 촉매 변환기에 대한 백금족 금속의 절감(감소)은 1) 개시된 용도(예를 들어, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 사용하기 위한)를 위한 습식 화학법을 사용하여 제조된 상업적으로 이용가능한 촉매 변환기, 또는 2) 나타낸 성능 표준을 달성하기 위한 최소량의 백금족 금속을 사용한, 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와 비교된다.
일부 실시형태에서, 상기-설명된 비교를 위하여, 본 발명에 따른 코팅된 기판, 및 상업적으로 이용가능한 촉매 변환기에 사용된 촉매 또는 습식 화학법을 사용하여 제조된 촉매가 둘 다 시험 전에 노화된다(동일한 양으로). 일부 실시형태에서, 상기-설명된 비교를 위하여, 본 발명에 따른 코팅된 기판, 및 상업적으로 이용가능한 촉매 변환기에 사용된 촉매 기판 또는 습식 화학법을 사용하여 제조된 촉매 기판이 둘 다 약(또는 최대 약) 50,000 킬로미터, 약(또는 최대 약) 50,000 마일, 약(또는 최대 약) 75,000 킬로미터, 약(또는 최대 약) 75,000 마일, 약(또는 최대 약) 100,000 킬로미터, 약(또는 최대 약) 100,000 마일, 약(또는 최대 약) 125,000 킬로미터, 약(또는 최대 약) 125,000마일, 약(또는 최대 약) 150,000 킬로미터, 또는 약(또는 최대 약) 150,000 마일까지 노화된다. 일부 실시형태에서, 상기 설명된 비교를 위하여, 본 발명에 따른 코팅된 기판, 및 상업적으로 이용가능한 촉매 변환기에 사용된 촉매 기판 또는 습식 화학법을 사용하여 제조된 촉매 기판이 시험 전에 인공적으로 노화된다(동일한 양으로). 일부 실시형태에서, 이들은 약(또는 최대 약) 4시간, 약(또는 최대 약) 6시간, 약(또는 최대 약) 8시간, 약(또는 최대 약) 10시간, 약(또는 최대 약) 12시간, 약(또는 최대 약) 14시간, 약(또는 최대 약) 16시간, 약(또는 최대 약) 18시간, 약(또는 최대 약) 20시간, 약(또는 최대 약) 22시간, 또는 약(또는 최대 약) 24시간, 또는 약(또는 최대 약) 50시간 동안 약 400℃, 약 500℃, 약 600℃, 약 700℃, 약 800℃, 약 900℃, 약 1000℃, 약 1100℃, 또는 약 1200℃까지 가열함으로써 인공적으로 노화된다. 일부 실시형태에서, 이들은 약 16시간 동안 약 800℃까지 가열함으로써 인공적으로 노화된다.
일부 실시형태에서, 상기 설명된 비교를 위하여, 본 발명의 기판으로 제조된 촉매 변환기에 대한 백금족 금속의 절감(감소)은 1) 개시된 용도(예를 들어, 가솔린 엔진 또는 가솔린 차량에 사용하기 위한)를 위한 습식 화학법을 사용하여 제조된 상업적으로 이용가능한 촉매 변환기, 또는 2) 나타낸 성능 표준을 달성하기 위해 최소량의 백금족 금속을 사용한, 습식 화학법으로 제조된 촉매 변환기와, 본 발명에 따른 코팅된 기판 및 상업적으로 이용가능한 촉매 또는 나타낸 성능 표준을 달성하기 위한 최소량의 PGM으로 습식 화학법을 사용하여 제조된 촉매에 사용된 촉매 기판이 상기 설명된 대로 노화된 후에 비교된다.
일부 실시형태에서, 본 발명의 코팅된 기판을 이용한 상기-설명된 촉매 변환기, 본 발명의 코팅된 기판을 이용한 촉매 변환기를 사용한 배기 처리 시스템, 및 이들 촉매 변환기와 배기 처리 시스템을 이용한 차량에 있어서, 상기 설명된 CO 및/또는 NOx, 및/또는 HC에 대한 표준을 만족하거나 초과하기 위하여, 촉매 변환기는 디젤 미립자 필터와 함께 디젤 산화 촉매로서 이용되거나, 또는 촉매 변환기는 디젤 미립자 필터 및 선택적 촉매 환원 유닛과 함께 디젤 산화 촉매로서 이용된다.
예시적인 실시형태들
본 발명은 다음의 실시형태들에 의해서 더 설명된다. 각각의 실시형태의 특징은 적절하며 실용적인 경우 다른 실시형태 중 어느 것과 조합될 수 있다.
실시형태 1. 기판; 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 2. 실시형태 1의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 3. 실시형태 1 또는 2의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 4. 실시형태 2의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 5. 실시형태 2의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 6. 실시형태 3의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 7. 실시형태 3의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 8. 실시형태 1의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 9. 실시형태 1의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 10. 실시형태 8 또는 9의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 코팅된 기판.
실시형태 11. 실시형태 8-10 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 12. 실시형태 1의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 13. 실시형태 12의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자인 코팅된 기판.
실시형태 14. 실시형태 13의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로 (NNm) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 15. 실시형태 12의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로 (NNm) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 16. 실시형태 15의 코팅된 기판으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 17. 실시형태 12-16 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 18. 실시형태 14-17 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 NNm 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 19. 실시형태 17 또는 18의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 20. 실시형태 1-19 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 복합 나노입자가 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 21. 실시형태 1-20 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 22. 실시형태 1-21 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 23. 실시형태 1-21 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 24. 실시형태 1-23 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 25. 실시형태 1-24 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 26. 실시형태 1-25 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 27. 실시형태 1-26 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 마이크론-크기 캐리어 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 28. 실시형태 1-27 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 마이크론-크기 캐리어 입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 29. 실시형태 1-28 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 30. 실시형태 29의 코팅된 기판으로서, 백금족 금속이 로듐인 코팅된 기판.
실시형태 31. 실시형태 1-30 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 32. 실시형태 1-31 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 33. 실시형태 1-31 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 34. 실시형태 1-33 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 35. 실시형태 34의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 36. 실시형태 35의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 37. 실시형태 35 또는 36의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 38. 실시형태 35-37 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 39. 실시형태 35의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 40. 실시형태 1-39 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 뵈마이트를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 41. 실시형태 40의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 3 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 42. 실시형태 40 또는 41의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 30 중량% 내지 98 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 43. 실시형태 40-42 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 1 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 44. 실시형태 40의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 15 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 83 중량%의 NOx 포집 입자, 및 2 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 45. 실시형태 1-44 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 46. 실시형태 1-45 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 47. 실시형태 1-46 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 48. 실시형태 1-47 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 49. 실시형태 1-48 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 50. 실시형태 1-49 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 51. 실시형태 1-50 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 52. 실시형태 1-51 중 어느 하나의 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기.
실시형태 53. 배기 가스용 도관과 실시형태 52에 따른 촉매 변환기를 포함하는 배기 처리 시스템.
실시형태 54. 실시형태 52에 따른 촉매 변환기를 포함하는 차량.
실시형태 55. 실시형태 1-51 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 56. 실시형태 1-51 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하며, 여기서 기판은 배기 가스를 수용하도록 구성된 촉매 변환기 내에 수용되는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 57. 기판; 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 58. 실시형태 57의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 59. 실시형태 57 또는 58의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 60. 실시형태 58의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 61. 실시형태 58의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 62. 실시형태 59의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 63. 실시형태 59의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 64. 실시형태 57의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 65. 실시형태 57의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 66. 실시형태 64 또는 65의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 코팅된 기판.
실시형태 67. 실시형태 64-66 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 68. 실시형태 57의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 69. 실시형태 68의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자인 코팅된 기판.
실시형태 70. 실시형태 69의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 71. 실시형태 68의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 72. 실시형태 71의 코팅된 기판으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 73. 실시형태 68-72 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 74. 실시형태 68-73 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 NNm 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 75. 실시형태 73 또는 74의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 76. 실시형태 57-75 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 복합 나노입자가 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 77. 실시형태 57-76 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 78. 실시형태 57-77 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 79. 실시형태 57-77 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 80. 실시형태 57-75 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 81. 실시형태 57-80 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 82. 실시형태 57-81 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 83. 실시형태 57-82 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 마이크론-크기 캐리어 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 84. 실시형태 57-83 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 마이크론-크기 캐리어 입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 85. 실시형태 57-84 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 86. 실시형태 85의 코팅된 기판으로서, 백금족 금속이 로듐인 코팅된 기판.
실시형태 87. 실시형태 57-86 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 88. 실시형태 57-87 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 89. 실시형태 57-87 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 90. 실시형태 57-89 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 91. 실시형태 90의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 92. 실시형태 91의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 93. 실시형태 91 또는 92의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 94. 실시형태 91-93 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 95. 실시형태 91의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 96. 실시형태 57-95 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 뵈마이트를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 97. 실시형태 96의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 3 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 98. 실시형태 96 또는 97의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 30 중량% 내지 98 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 99. 실시형태 96-98 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 1 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 100. 실시형태 96의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 15 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 83 중량%의 NOx 포집 입자, 및 2 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 101. 실시형태 57-100 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 102. 실시형태 57-101 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 103. 실시형태 57-102 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 104. 실시형태 57-103 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 105. 실시형태 57-104 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 106. 실시형태 57-105 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 107. 실시형태 57-106 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 108. 실시형태 57-107 중 어느 하나의 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기.
실시형태 109. 배기 가스용 도관과 실시형태 108에 따른 촉매 변환기를 포함하는 배기 처리 시스템.
실시형태 110. 실시형태 108에 따른 촉매 변환기를 포함하는 차량.
실시형태 111. 실시형태 57-107 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 112. 실시형태 57-107 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하며, 여기서 기판은 배기 가스를 수용하도록 구성된 촉매 변환기 내에 수용되는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 113. 기판; 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및 NOx 포집 입자 및 제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 114. 실시형태 113의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 115. 실시형태 113 또는 114의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 116. 실시형태 114의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 117. 실시형태 114의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 118. 실시형태 115의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 119. 실시형태 115의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 120. 실시형태 113의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 121. 실시형태 113의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 122. 실시형태 120 또는 121의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 코팅된 기판.
실시형태 123. 실시형태 120-122 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 124. 실시형태 113의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 125. 실시형태 124의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자인 코팅된 기판.
실시형태 126. 실시형태 125의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 127. 실시형태 124의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로 (NNm) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 128. 실시형태 127의 코팅된 기판으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 129. 실시형태 124-128 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 130. 실시형태 124-129 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 NNm 또는 NNiM 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 131. 실시형태 129 또는 130의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 132. 실시형태 113-131 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 133. 실시형태 113-131 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 134. 실시형태 113-133 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 135. 실시형태 113-134 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 백금을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 136. 실시형태 113-134 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 137. 실시형태 113-136 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 138. 실시형태 113-137 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 139. 실시형태 113-138 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 140. 실시형태 113-139 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 141. 실시형태 113-140 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 마이크론-크기 지지체 입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 142. 실시형태 113-141 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 143. 실시형태 142의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 144. 실시형태 113-141 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 145. 실시형태 144의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 146. 실시형태 143 또는 145의 코팅된 기판으로서, 백금족 금속이 로듐인 코팅된 기판.
실시형태 147. 실시형태 113-146 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 148. 실시형태 113-147 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 149. 실시형태 113-147 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 150. 실시형태 132의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 151. 실시형태 150의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 152. 실시형태 151의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 산화성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 153. 실시형태 151 또는 152의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 154. 실시형태 151-153 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 155. 실시형태 151의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 156. 실시형태 133의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 157. 실시형태 156의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 158. 실시형태 157의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 159. 실시형태 157 또는 158의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 160. 실시형태 157-159 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 161. 실시형태 157의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 162. 실시형태 142의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 뵈마이트를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 163. 실시형태 162의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 환원성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 3 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 164. 실시형태 162 또는 163의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 30 중량% 내지 98 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 165. 실시형태 162-164 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 1 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 166. 실시형태 162의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 15 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 83 중량%의 NOx 포집 입자, 및 2 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 167. 실시형태 144의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 168. 실시형태 167의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 3 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 169. 실시형태 167 또는 168의 코팅된 기판으로서, 세륨 산화물 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 30 중량% 내지 98 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 170. 실시형태 167-169 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 1 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 171. 실시형태 167의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 15 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 83 중량%의 NOx 포집 입자, 및 2 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 172. 실시형태 113-171 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 173. 실시형태 113-172 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 174. 실시형태 132의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 175. 실시형태 133의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 176. 실시형태 142의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 177. 실시형태 144의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 178. 실시형태 113-177 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 179. 실시형태 113-177 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 180. 실시형태 113-178 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 181. 실시형태 113-180 중 어느 하나의 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기.
실시형태 182. 배기 가스용 도관과 실시형태 181에 따른 촉매 변환기를 포함하는 배기 처리 시스템.
실시형태 183. 실시형태 181에 따른 촉매 변환기를 포함하는 차량.
실시형태 184. 실시형태 113-180 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 185. 실시형태 113-180 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하며, 여기서 기판은 배기 가스를 수용하도록 구성된 촉매 변환기 내에 수용되는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 186. 기판; 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 187. 실시형태 186의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 188. 실시형태 186 또는 187의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 189. 실시형태 187의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 190. 실시형태 187의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 191. 실시형태 188의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 192. 실시형태 188의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 193. 실시형태 186의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 194. 실시형태 186의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 195. 실시형태 193 또는 194의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 코팅된 기판.
실시형태 196. 실시형태 193-195 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 197. 실시형태 186의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 198. 실시형태 197의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자인 코팅된 기판.
실시형태 199. 실시형태 198의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로 (NNm) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 200. 실시형태 197의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로 (NNm) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 201. 실시형태 200의 코팅된 기판으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 202. 실시형태 197-201 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 203. 실시형태 197-202 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 NNm 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 204. 실시형태 202 또는 203의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 205. 실시형태 186-204 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 복합 나노입자가 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 206. 실시형태 186-205 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 207. 실시형태 186-206 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 208. 실시형태 186-206 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 209. 실시형태 186-208 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 210. 실시형태 186-209 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 211. 실시형태 186-210 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 212. 실시형태 186-211 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 마이크론-크기 캐리어 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 213. 실시형태 186-212 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 마이크론-크기 캐리어 입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 214. 실시형태 186-213 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 215. 실시형태 214의 코팅된 기판으로서, 백금족 금속이 로듐인 코팅된 기판.
실시형태 216. 실시형태 186-215 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 217. 실시형태 186-216 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 218. 실시형태 186-216 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 219. 실시형태 186-218 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 220. 실시형태 219의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 221. 실시형태 220의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 산화성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 222. 실시형태 220 또는 221의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 223. 실시형태 220-222 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 224. 실시형태 220의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 225. 실시형태 186-224 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 226. 실시형태 225의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 227. 실시형태 226의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 환원성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 95 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 228. 실시형태 226 또는 227의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 5 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 229. 실시형태 226-228 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 230. 실시형태 226의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 80 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 17 중량%의 알루미늄 산화물 입자, 및 3 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 231. 실시형태 186-230 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 232. 실시형태 231의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 233. 실시형태 232의 코팅된 기판으로서, 백금족 금속이 루테늄, 백금, 및 팔라듐으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 234. 실시형태 231의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 비-백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 235. 실시형태 234의 코팅된 기판으로서, 비-백금족 금속이 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 236. 실시형태 231-235 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 10 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 237. 실시형태 231-236 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 90 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 238. 실시형태 231-237 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 239. 실시형태 231-238 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자를 포함하는 워시코트 층이 73 중량%의 NOx 포집 입자, 23 중량%의 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 및 4 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 240. 실시형태 186-239 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 241. 실시형태 186-241 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 242. 실시형태 186-241 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 243. 실시형태 186-242 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 244. 실시형태 186-243 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 245. 실시형태 186-244 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 246. 실시형태 186-245 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 247. 실시형태 186-246 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 248. 실시형태 186-247 중 어느 하나의 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기.
실시형태 249. 배기 가스용 도관과 실시형태 248에 따른 촉매 변환기를 포함하는 배기 처리 시스템.
실시형태 250. 실시형태 248에 따른 촉매 변환기를 포함하는 차량.
실시형태 251. 실시형태 186-247 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 252. 실시형태 186-247 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하며, 여기서 기판은 배기 가스를 수용하도록 구성된 촉매 변환기 내에 수용되는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 253. 기판; 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 254. 실시형태 253의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 255. 실시형태 253 또는 254의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 256. 실시형태 254의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 257. 실시형태 254의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 258. 실시형태 255의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 259. 실시형태 255의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 260. 실시형태 253의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 261. 실시형태 253의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 262. 실시형태 260 또는 261의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 코팅된 기판.
실시형태 263. 실시형태 260-263 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 264. 실시형태 253의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 265. 실시형태 264의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자인 코팅된 기판.
실시형태 266. 실시형태 265의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 267. 실시형태 264의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 268. 실시형태 267의 코팅된 기판으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 269. 실시형태 264-268 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 270. 실시형태 264-269 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 NNiM 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 271. 실시형태 269 또는 270의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 272. 실시형태 253-271 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 복합 나노입자가 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 273. 실시형태 253-272 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 274. 실시형태 253-273 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 275. 실시형태 253-273 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 276. 실시형태 253-275 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 277. 실시형태 253-276 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 278. 실시형태 253-277 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 279. 실시형태 253-278 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 280. 실시형태 253-279 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 281. 실시형태 253-280 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 282. 실시형태 281의 코팅된 기판으로서, 백금족 금속이 로듐인 코팅된 기판.
실시형태 283. 실시형태 253-282 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 284. 실시형태 253-283 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 285. 실시형태 253-283 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 286. 실시형태 253-285 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 287. 실시형태 286의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 288. 실시형태 287의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 289. 실시형태 287 또는 288의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 290. 실시형태 287-289 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 291. 실시형태 287의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 292. 실시형태 253-291 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 293. 실시형태 292의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 294. 실시형태 293의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 95 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 295. 실시형태 293 또는 294의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 5 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 296. 실시형태 293-295 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 297. 실시형태 293의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 80 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 17 중량%의 알루미늄 산화물 입자, 및 3 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 298. 실시형태 253-297 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 299. 실시형태 298의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 300. 실시형태 299의 코팅된 기판으로서, 백금족 금속이 루테늄, 백금, 및 팔라듐으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 301. 실시형태 298의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 비-백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 302. 실시형태 301의 코팅된 기판으로서, 비-백금족 금속이 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 303. 실시형태 298-302 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 10 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 304. 실시형태 298-303 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 90 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 305. 실시형태 298-304 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 306. 실시형태 298-305 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 73 중량%의 NOx 포집 입자, 23 중량%의 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 및 4 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 307. 실시형태 253-306 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 308. 실시형태 253-307 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 309. 실시형태 253-308 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 310. 실시형태 253-309 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 311. 실시형태 253-310 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 312. 실시형태 253-311 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 313. 실시형태 253-312 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 314. 실시형태 253-313 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 315. 실시형태 253-314 중 어느 하나의 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기.
실시형태 316. 배기 가스용 도관과 실시형태 315에 따른 촉매 변환기를 포함하는 배기 처리 시스템.
실시형태 317. 실시형태 315에 따른 촉매 변환기를 포함하는 차량.
실시형태 318. 실시형태 253-314 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 319. 실시형태 253-314 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하며, 여기서 기판은 배기 가스를 수용하도록 구성된 촉매 변환기 내에 수용되는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 320. 기판; 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 321. 실시형태 320의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 322. 실시형태 320 또는 321의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 323. 실시형태 321의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 324. 실시형태 321의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 325. 실시형태 322의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 코팅된 기판.
실시형태 326. 실시형태 322의 코팅된 기판으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 327. 실시형태 320의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 328. 실시형태 320의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 329. 실시형태 327 또는 328의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 코팅된 기판.
실시형태 330. 실시형태 327-329 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 331. 실시형태 320의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 332. 실시형태 331의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자인 코팅된 기판.
실시형태 333. 실시형태 332의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 334. 실시형태 331의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 335. 실시형태 334의 코팅된 기판으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 336. 실시형태 331-335 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 337. 실시형태 331-335 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 NNm 또는 NNiM 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 338. 실시형태 336 또는 337의 코팅된 기판으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 코팅된 기판.
실시형태 339. 실시형태 320-338 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 340. 실시형태 320-338 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 341. 실시형태 320-340 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 342. 실시형태 320-341 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 백금을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 343. 실시형태 320-341 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 344. 실시형태 320-343 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 345. 실시형태 320-344 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 346. 실시형태 320-345 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 347. 실시형태 320-346 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 348. 실시형태 320-347 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 제2 마이크론-크기 지지체 입자는 세륨 산화물을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 349. 실시형태 320-348 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 350. 실시형태 349의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 351. 실시형태 320-348 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 352. 실시형태 351의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 353. 실시형태 350 또는 352의 코팅된 기판으로서, 백금족 금속이 로듐인 코팅된 기판.
실시형태 354. 실시형태 320-353 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 355. 실시형태 320-354 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 356. 실시형태 320-354 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 코팅된 기판.
실시형태 357. 실시형태 339의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 358. 실시형태 357의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 359. 실시형태 358의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 산화성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 360. 실시형태 358 또는 359의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 361. 실시형태 358-360 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 362. 실시형태 358의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 363. 실시형태 340의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 364. 실시형태 363의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 365. 실시형태 364의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 366. 실시형태 364 또는 365의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 367. 실시형태 364-366 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 368. 실시형태 364의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 369. 실시형태 349의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 370. 실시형태 369의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 371. 실시형태 370의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 환원성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 95 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 372. 실시형태 370 또는 371의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 환원성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 5 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 373. 실시형태 370-372의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 374. 실시형태 370의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 80 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 17 중량%의 알루미늄 산화물 입자, 및 3 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 375. 실시형태 351의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 376. 실시형태 375의 코팅된 기판으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 코팅된 기판.
실시형태 377. 실시형태 376의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 95 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 378. 실시형태 376 또는 377의 코팅된 기판으로서, 알루미늄 산화물 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 5 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 379. 실시형태 376-378 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 380. 실시형태 376의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 80 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 17 중량%의 알루미늄 산화물 입자, 및 3 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 381. 실시형태 320-380 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 382. 실시형태 381의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 383. 실시형태 382의 코팅된 기판으로서, 백금족 금속이 루테늄, 백금, 및 팔라듐으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 384. 실시형태 381의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 비-백금족 금속을 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 385. 실시형태 384의 코팅된 기판으로서, 비-백금족 금속이 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기판.
실시형태 386. 실시형태 381-385 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 10 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 387. 실시형태 381-386 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 90 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 388. 실시형태 381-387 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 뵈마이트 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 코팅된 기판.
실시형태 389. 실시형태 381-388 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 73 중량%의 NOx 포집 입자, 23 중량%의 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 및 4 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 390. 실시형태 320-389 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 391. 실시형태 320-390 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 코팅된 기판.
실시형태 392. 실시형태 339의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 393. 실시형태 340의 코팅된 기판으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 394. 실시형태 349의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 395. 실시형태 351의 코팅된 기판으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 396. 실시형태 320-395 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 397. 실시형태 320-396 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 398. 실시형태 320-397 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 399. 실시형태 320-398 중 어느 하나의 코팅된 기판으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
실시형태 400. 실시형태 320-399 중 어느 하나의 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기.
실시형태 401. 배기 가스용 도관과 실시형태 400에 따른 촉매 변환기를 포함하는 배기 처리 시스템.
실시형태 402. 실시형태 400에 따른 촉매 변환기를 포함하는 차량.
실시형태 403. 실시형태 320-399 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 404. 실시형태 320-399 중 어느 하나의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하며, 여기서 기판은 배기 가스를 수용하도록 구성된 촉매 변환기 내에 수용되는, 배기 가스를 처리하는 방법.
실시형태 405. a) 기판을 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및 b) 기판을 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 단계;를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법.
실시형태 406. 실시형태 405의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 407. 실시형태 405 또는 406의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 방법.
실시형태 408. 실시형태 406의 방법으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 409. 실시형태 406의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 410. 실시형태 407의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 411. 실시형태 407의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 412. 실시형태 405의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 방법.
실시형태 413. 실시형태 405의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 414. 실시형태 412 또는 413의 방법으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 방법.
실시형태 415. 실시형태 412-414 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 416. 실시형태 405의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 417. 실시형태 416의 방법으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자인 방법.
실시형태 418. 실시형태 417의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 419. 실시형태 416의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 420. 실시형태 419의 방법으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 421. 실시형태 416-420 중 어느 하나의 방법으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 422. 실시형태 416-421 중 어느 하나의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 NNm 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 423. 실시형태 421 또는 422의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 방법.
실시형태 424. 실시형태 405-423 중 어느 하나의 방법으로서, 복합 나노입자가 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 425. 실시형태 405-424 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 426. 실시형태 405-425 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금을 포함하는 방법.
실시형태 427. 실시형태 405-425 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 428. 실시형태 405-427 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 429. 실시형태 405-428 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 430. 실시형태 405-429 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 431. 실시형태 405-430 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 마이크론-크기 캐리어 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 432. 실시형태 405-431 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 마이크론-크기 캐리어 입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 433. 실시형태 405-432 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 434. 실시형태 433의 방법으로서, 백금족 금속이 로듐인 방법.
실시형태 435. 실시형태 405-434 중 어느 하나의 방법으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 436. 실시형태 405-435 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 437. 실시형태 405-435 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 438. 실시형태 405-437 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 439. 실시형태 438의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 440. 실시형태 439의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 441. 실시형태 439 또는 440의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 442. 실시형태 439-441 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 443. 실시형태 439의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 방법.
실시형태 444. 실시형태 405-443 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 뵈마이트를 더 포함하는 방법.
실시형태 445. 실시형태 444의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 3 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 446. 실시형태 444 또는 445의 방법으로서, NOx 포집 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 30 중량% 내지 98 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 447. 실시형태 444-446 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 1 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 448. 실시형태 444의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 15 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 83 중량%의 NOx 포집 입자, 및 2 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 449. 실시형태 405-448 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 방법.
실시형태 450. 실시형태 405-449 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 방법.
실시형태 451. 실시형태 405-450 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 452. 실시형태 405-451 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 453. 실시형태 405-452 중 어느 하나의 방법으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 454. 실시형태 405-453 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 455. 실시형태 1-50 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 456. a) 기판을 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및 b) 기판을 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 단계를 층;을 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법.
실시형태 457. 실시형태 456의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 458. 실시형태 456 또는 457의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 방법.
실시형태 459. 실시형태 457의 방법으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 460. 실시형태 457의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 461. 실시형태 458의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 462. 실시형태 458의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 463. 실시형태 456의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 방법.
실시형태 464. 실시형태 456의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 465. 실시형태 463 또는 464의 방법으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 방법.
실시형태 466. 실시형태 463-465 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 467. 실시형태 456의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 468. 실시형태 467의 방법으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자인 방법.
실시형태 469. 실시형태 468의 방법으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 470. 실시형태 467의 방법으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 471. 실시형태 470의 방법으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 472. 실시형태 467-471 중 어느 하나의 방법으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 473. 실시형태 467-472 중 어느 하나의 방법으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 NNiM 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 474. 실시형태 472 또는 473의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 방법.
실시형태 475. 실시형태 456-474 중 어느 하나의 방법으로서, 복합 나노입자가 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 476. 실시형태 456-475 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 477. 실시형태 456-476 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금을 포함하는 방법.
실시형태 478. 실시형태 456-476 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 479. 실시형태 456-478 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 480. 실시형태 456-479 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 481. 실시형태 456-480 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 482. 실시형태 456-481 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 마이크론-크기 캐리어 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 483. 실시형태 456-482 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 마이크론-크기 캐리어 입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 484. 실시형태 456-483 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 485. 실시형태 484의 방법으로서, 백금족 금속이 로듐인 방법.
실시형태 486. 실시형태 456-485 중 어느 하나의 방법으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 487. 실시형태 456-486 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 488. 실시형태 456-486 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 489. 실시형태 456-488 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 490. 실시형태 489의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 491. 실시형태 490의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 492. 실시형태 490 또는 491의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 493. 실시형태 490-492 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 494. 실시형태 490의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 방법.
실시형태 495. 실시형태 456-494 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 뵈마이트를 더 포함하는 방법.
실시형태 496. 실시형태 495의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 3 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 497. 실시형태 495 또는 496의 방법으로서, NOx 포집 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 30 중량% 내지 98 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 498. 실시형태 495-497 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 1 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 499. 실시형태 495의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 15 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 83 중량%의 NOx 포집 입자, 및 2 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 500. 실시형태 456-499 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 방법.
실시형태 501. 실시형태 456-500 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 방법.
실시형태 502. 실시형태 456-501 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 503. 실시형태 456-502 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 504. 실시형태 456-503 중 어느 하나의 방법으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 505. 실시형태 456-504 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 506. 실시형태 456-505 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 507. a) 기판을 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및 b) 기판을 NOx 포집 입자 및 제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 단계;를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법.
실시형태 508. 실시형태 507의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 509. 실시형태 507 또는 508의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 방법.
실시형태 510. 실시형태 508의 방법으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 511. 실시형태 508의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 512. 실시형태 509의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 513. 실시형태 509의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 514. 실시형태 507의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 방법.
실시형태 515. 실시형태 507의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 516. 실시형태 514 또는 515의 방법으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 방법.
실시형태 517. 실시형태 514-516 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 518. 실시형태 507의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 519. 실시형태 518의 방법으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자인 방법.
실시형태 520. 실시형태 519의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 521. 실시형태 518의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 522. 실시형태 521의 방법으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 523. 실시형태 518-522 중 어느 하나의 방법으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 524. 실시형태 518-522 중 어느 하나의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm)입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 NNm 또는 NNiM 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 525. 실시형태 523 또는 524의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 방법.
실시형태 526. 실시형태 507-525 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 방법.
실시형태 527. 실시형태 507-525 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 방법.
실시형태 528. 실시형태 507-527 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 529. 실시형태 507-528 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 백금을 포함하는 방법.
실시형태 530. 실시형태 507-528 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 531. 실시형태 507-530 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 532. 실시형태 507-531 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 533. 실시형태 507-532 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 534. 실시형태 507-533 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 535. 실시형태 507-534 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 마이크론-크기 지지체 입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 536. 실시형태 507-535 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 방법.
실시형태 537. 실시형태 536의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 538. 실시형태 507-535 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 방법.
실시형태 539. 실시형태 538의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 540. 실시형태 537 또는 539의 방법으로서, 백금족 금속이 로듐인 방법.
실시형태 541. 실시형태 507-540 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 542. 실시형태 507-541 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 543. 실시형태 507-541 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 544. 실시형태 526의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 545. 실시형태 544의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 546. 실시형태 545의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 산화성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 547. 실시형태 545 또는 546의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 548. 실시형태 545-547 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 549. 실시형태 545의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 방법.
실시형태 550. 실시형태 527의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 551. 실시형태 550의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 552. 실시형태 551의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 553. 실시형태 551 또는 552의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 554. 실시형태 551-553 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 555. 실시형태 551의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 방법.
실시형태 556. 실시형태 536의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 뵈마이트를 더 포함하는 방법.
실시형태 557. 실시형태 556의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 환원성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 3 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 558. 실시형태 556 또는 557의 방법으로서, NOx 포집 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 30 중량% 내지 98 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 559. 실시형태 556-558 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 1 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 560. 실시형태 556의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 15 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 83 중량%의 NOx 포집 입자, 및 2 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 561. 실시형태 538의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 562. 실시형태 561의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 3 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 563. 실시형태 561 또는 562의 방법으로서, 세륨 산화물 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 30 중량% 내지 98 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 564. 실시형태 561-563 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 1 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 565. 실시형태 561의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 15 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 83 중량%의 NOx 포집 입자, 및 2 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 566. 실시형태 507-565 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 방법.
실시형태 567. 실시형태 507-566 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 방법.
실시형태 568. 실시형태 526의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 569. 실시형태 527의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 570. 실시형태 536의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 571. 실시형태 538의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 572. 실시형태 507-571 중 어느 하나의 방법으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 573. 실시형태 507-572 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 574. 실시형태 507-573 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 575. a) 기판을 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층으로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; b) 기판을 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및 c) 기판을 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로 코팅하는 단계로서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 단계;를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법.
실시형태 576. 실시형태 575의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 577. 실시형태 575 또는 576의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 방법.
실시형태 578. 실시형태 576의 방법으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 579. 실시형태 576의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 580. 실시형태 577의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 581. 실시형태 577의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 582. 실시형태 575의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 방법.
실시형태 583. 실시형태 575의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 584. 실시형태 582 또는 583의 방법으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 방법.
실시형태 585. 실시형태 582-584 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 586. 실시형태 575의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 587. 실시형태 586의 방법으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자인 방법.
실시형태 588. 실시형태 587의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로 (NNm) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 589. 실시형태 586의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로 (NNm) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 590. 실시형태 589의 방법으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 591. 실시형태 586-590 중 어느 하나의 방법으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 592. 실시형태 586-591 중 어느 하나의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 NNm 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 593. 실시형태 591 또는 592의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 방법.
실시형태 594. 실시형태 575-593 중 어느 하나의 방법으로서, 복합 나노입자가 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 595. 실시형태 575-594 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 596. 실시형태 575-595 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금을 포함하는 방법.
실시형태 597. 실시형태 575-595 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 598. 실시형태 575-597 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 599. 실시형태 575-598 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 600. 실시형태 575-599 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 601. 실시형태 575-600 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 마이크론-크기 캐리어 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 602. 실시형태 575-601 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 마이크론-크기 캐리어 입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 603. 실시형태 575-602 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 604. 실시형태 603의 방법으로서, 백금족 금속이 로듐인 방법.
실시형태 605. 실시형태 575-604 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 606. 실시형태 575-605 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 607. 실시형태 575-605 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 608. 실시형태 575-607 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 609. 실시형태 608의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 610. 실시형태 609의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 산화성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 611. 실시형태 609 또는 610의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 612. 실시형태 609-611 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 613. 실시형태 609의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 방법.
실시형태 614. 실시형태 575-613 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 615. 실시형태 614의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 616. 실시형태 615의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 환원성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 95 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 617. 실시형태 615 또는 616의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 5 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 618. 실시형태 615-617 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 619. 실시형태 615의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 80 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 17 중량%의 알루미늄 산화물 입자, 및 3 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 620. 실시형태 575-619 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 621. 실시형태 620의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 622. 실시형태 621의 방법으로서, 백금족 금속이 루테늄, 백금, 및 팔라듐으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 623. 실시형태 620의 방법으로서, NOx 포집 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 비-백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 624. 실시형태 623의 방법으로서, 비-백금족 금속이 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 625. 실시형태 620-624 중 어느 하나의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 10 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 626. 실시형태 620-626 중 어느 하나의 방법으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 90 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 627. 실시형태 620-626 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 628. 실시형태 620-627 중 어느 하나의 방법으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자를 포함하는 워시코트 층이 73 중량%의 NOx 포집 입자, 23 중량%의 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 및 4 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 629. 실시형태 575-628 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 방법.
실시형태 630. 실시형태 575-629 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 방법.
실시형태 631. 실시형태 575-630 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 632. 실시형태 575-631 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 633. 실시형태 575-632 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 634. 실시형태 575-633 중 어느 하나의 방법으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 635. 실시형태 575-634 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 636. 실시형태 575-635 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 637. a) 기판을 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; b) 기판을 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자 와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및 c) 기판을 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 단계;를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법.
실시형태 638. 실시형태 637의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 639. 실시형태 637 또는 638의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 방법.
실시형태 640. 실시형태 638의 방법으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 641. 실시형태 638의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 642. 실시형태 639의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 643. 실시형태 639의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 644. 실시형태 637의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 방법.
실시형태 645. 실시형태 637의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 646. 실시형태 644 또는 645의 방법으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 방법.
실시형태 647. 실시형태 644-646 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 648. 실시형태 637의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 649. 실시형태 648의 방법으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자인 방법.
실시형태 650. 실시형태 649의 방법으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 651. 실시형태 648의 방법으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 652. 실시형태 651의 방법으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 653. 실시형태 648-652 중 어느 하나의 방법으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 654. 실시형태 648-653 중 어느 하나의 방법으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 NNiM 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 655. 실시형태 653 또는 654의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 방법.
실시형태 656. 실시형태 637-655 중 어느 하나의 방법으로서, 복합 나노입자가 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 657. 실시형태 637-656 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 658. 실시형태 637-657 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금을 포함하는 방법.
실시형태 659. 실시형태 637-657 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 660. 실시형태 637-659 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 661. 실시형태 637-660 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 662. 실시형태 637-661 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 663. 실시형태 637-662 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 664. 실시형태 637-663 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 665. 실시형태 637-664 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 666. 실시형태 665의 방법으로서, 백금족 금속이 로듐인 방법.
실시형태 667. 실시형태 637-666 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 668. 실시형태 637-667 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 669. 실시형태 637-667 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 670. 실시형태 637-669 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 671. 실시형태 670의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 672. 실시형태 671의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 673. 실시형태 671 또는 672의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 674. 실시형태 671-673 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 675. 실시형태 671의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 방법.
실시형태 676. 실시형태 637-675 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 677. 실시형태 676의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 678. 실시형태 677의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 95 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 679. 실시형태 677 또는 678의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 5 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 680. 실시형태 677-679 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 681. 실시형태 677의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 80 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 17 중량%의 알루미늄 산화물 입자, 및 3 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 682. 실시형태 637-681 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 683. 실시형태 682의 방법으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 684. 실시형태 683의 방법으로서, 백금족 금속이 루테늄, 백금, 및 팔라듐으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 685. 실시형태 682의 방법으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 비-백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 686. 실시형태 685의 방법으로서, 비-백금족 금속이 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 687. 실시형태 682-686 중 어느 하나의 방법으로서, 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 10 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 688. 실시형태 682-687 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 90 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 689. 실시형태 682-688 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 690. 실시형태 682-689 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 73 중량%의 NOx 포집 입자, 23 중량%의 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 및 4 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 691. 실시형태 637-690 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 방법.
실시형태 692. 실시형태 637-691 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 방법.
실시형태 693. 실시형태 637-692 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 694. 실시형태 637-693 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 695. 실시형태 637-694 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 696. 실시형태 637-695 중 어느 하나의 방법으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 697. 실시형태 637-696 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 698. 실시형태 637-697 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 699. a) 기판을 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; b) 기판을 제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되고 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및 c) 기판을 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 단계;를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법.
실시형태 700. 실시형태 699의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 701. 실시형태 699 또는 700의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 방법.
실시형태 702. 실시형태 700의 방법으로서, 바륨 산화물이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 703. 실시형태 700의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 704. 실시형태 701의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 플라즈마-생성된 것인 방법.
실시형태 705. 실시형태 701의 방법으로서, 백금과 팔라듐이 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 것인 방법.
실시형태 706. 실시형태 699의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 방법.
실시형태 707. 실시형태 699의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철 및 은으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 708. 실시형태 706 또는 707의 방법으로서, NOx 포집 입자가 습식 화학법에 의해서 제조된 것인 방법.
실시형태 709. 실시형태 706-708 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 세륨 산화물에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 710. 실시형태 699의 방법으로서, NOx 포집 입자가 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 711. 실시형태 710의 방법으로서, 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자가 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자인 방법.
실시형태 712. 실시형태 711의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 713. 실시형태 710의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 비-백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 714. 실시형태 713의 방법으로서, 비-백금족 금속은 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 715. 실시형태 699-714 중 어느 하나의 방법으로서, 마이크론-크기 세륨 산화물 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 716. 실시형태 699-714 중 어느 하나의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 또는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자가 NNm 또는 NNiM 입자에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 717. 실시형태 715 또는 716의 방법으로서, 바륨 산화물이 습식 화학법에 의해서 함침된 것인 방법.
실시형태 718. 실시형태 699-717 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 방법.
실시형태 719. 실시형태 699-717 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 방법.
실시형태 720. 실시형태 699-719 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 721. 실시형태 699-720 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 백금을 포함하는 방법.
실시형태 722. 실시형태 699-720 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 723. 실시형태 699-722 중 어느 하나의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 백금과 팔라듐을 포함하는 방법.
실시형태 724. 실시형태 699-723 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 725. 실시형태 699-724 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 726. 실시형태 699-725 중 어느 하나의 방법으로서, 제1 마이크론-크기 지지체 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 727. 실시형태 699-726 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 마이크론-크기 지지체 입자는 세륨 산화물을 포함하는 방법.
실시형태 728. 실시형태 699-727 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 방법.
실시형태 279. 실시형태 728의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 730. 실시형태 699-727 중 어느 하나의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 방법.
실시형태 731. 실시형태 730의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 732. 실시형태 729 또는 731의 방법으로서, 백금족 금속이 로듐인 방법.
실시형태 733. 실시형태 699-732 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자가 지르코늄 산화물을 더 포함하는 방법.
실시형태 734. 실시형태 699-733 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 10nm 내지 약 20nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 735. 실시형태 699-733 중 어느 하나의 방법으로서, 지지체 나노입자는 약 1nm 내지 약 5nm의 평균 직경을 갖는 방법.
실시형태 736. 실시형태 718의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 737. 실시형태 736의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 738. 실시형태 737의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 산화성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 739. 실시형태 737 또는 738의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 740. 실시형태 737-739 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 741. 실시형태 737의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 방법.
실시형태 742. 실시형태 719의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 743. 실시형태 742의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 744. 실시형태 743의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 35 중량% 내지 75 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 745. 실시형태 743 또는 744의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 746. 실시형태 743-745 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 뵈마이트 입자, 및 알루미늄 산화물 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 747. 실시형태 743의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 50 중량%의 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 3 중량%의 뵈마이트 입자, 및 47 중량%의 알루미늄 산화물 입자를 포함하는 방법.
실시형태 748. 실시형태 728의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 749. 실시형태 748의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 750. 실시형태 749의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 환원성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 95 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 751. 실시형태 749 또는 750의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 환원성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 5 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 752. 실시형태 749-751의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 753. 실시형태 749의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 80 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 17 중량%의 알루미늄 산화물 입자, 및 3 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 754. 실시형태 730의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 금속 산화물 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 755. 실시형태 754의 방법으로서, 금속 산화물 입자가 알루미늄 산화물 입자인 방법.
실시형태 756. 실시형태 755의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 95 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 757. 실시형태 755 또는 756의 방법으로서, 알루미늄 산화물 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 5 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 758. 실시형태 755-757 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 알루미늄 산화물 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 759. 실시형태 755의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 80 중량%의 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 17 중량%의 알루미늄 산화물 입자, 및 3 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 760. 실시형태 699-759 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하는 방법.
실시형태 761. 실시형태 760의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 762. 실시형태 761의 방법으로서, 백금족 금속이 루테늄, 백금, 및 팔라듐으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 763. 실시형태 760의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자가 비-백금족 금속을 포함하는 방법.
실시형태 764. 실시형태 763의 방법으로서, 비-백금족 금속이 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 것인 방법.
실시형태 765. 실시형태 760-764 중 어느 하나의 방법으로서, 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 10 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 766. 실시형태 760-765 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 50 중량% 내지 90 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 767. 실시형태 760-766 중 어느 하나의 방법으로서, 뵈마이트 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, NOx 포집 입자, 및 뵈마이트 입자의 조합의 2 중량% 내지 5 중량%를 차지하는 방법.
실시형태 768. 실시형태 760-767 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 73 중량%의 NOx 포집 입자, 23 중량%의 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 및 4 중량%의 뵈마이트 입자를 포함하는 방법.
실시형태 769. 실시형태 699-768 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 방법.
실시형태 770. 실시형태 699-769 중 어느 하나의 방법으로서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 방법.
실시형태 771. 실시형태 718의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 772. 실시형태 719의 방법으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 25 g/L 내지 150 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 773. 실시형태 728의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 774. 실시형태 730의 방법으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 775. 실시형태 699-774 중 어느 하나의 방법으로서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 100 g/L 내지 400 g/L의 두께를 갖는 방법.
실시형태 776. 실시형태 699-775 중 어느 하나의 방법으로서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩과 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 777. 실시형태 699-776 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시형태 778. 실시형태 699-777 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가질 때, 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 방법.
실시예
상기 논의된 대로, 워시코트 조성물은 다양한 상이한 방식으로 구성되고 적용될 수 있다. 이 구성들은 워시코트로 코팅된 기판의 제조예를 제공한다.
워시코트의
제조를 위한 일반적인 과정
워시코트는 고체 원료들을 물과 혼합함으로써 제조된다. 아세트산이 pH를 약 4로 조정하기 위해 첨가된다. 다음에, 워시코트 슬러리가 4μm 내지 약 15μm의 평균 입자 크기에 도달하도록 분쇄된다. 워시코트의 점도는 셀룰로오스 용액이나 옥수수 녹말과 혼합함으로써 원하는 점도, 전형적으로 약 300 cP 내지 약 1200 cP로 조정된다. 워시코트는 셀룰로오스 또는 옥수수 녹말 첨가 후 약 24시간 내지 약 48시간 동안 노화된다. 워시코트는 딥-코팅 또는 진공 코팅에 의해서 기판 위에 코팅된다. 코팅될 부분(들)은 코팅 전에 선택적으로 미리 습윤될 수 있다. 과잉의 워시코트는 불어 날리며 재순환된다. 다음에, 워시코트-코팅된 기판은 중량이 일정해질 때까지 코팅된 부분 위에 공기를 유동시킴으로써 약 25℃ 내지 약 95℃에서 건조된다. 다음에, 워시코트-코팅된 기판은 약 1시간 내지 약 2시간 동안 약 450℃ 내지 약 650℃에서 하소된다.
이들 구성 중 하나에서, 기판에 적용된 제1 워시코트 조성물은 3%(또는 대략 3%)의 뵈마이트, 47%(또는 대략 47%)의 다공질 알루미나(예를 들어 MI-386 등) 및 50%(또는 대략 50%)의 촉매 분말(즉, 촉매 물질을 함유하는 분말)을 포함하며, 여기서 다공질 알루미나는 15%(또는 대략 15%)의 바륨 산화물로 함침되고, 촉매 분말은 NNm 분말(지지체 마이크로-입자 상의 지지체 나노입자 상의 촉매 나노입자)이고, 제2 워시코트 조성물은 2%(또는 대략 2%)의 뵈마이트, 83%(또는 대략 83%)의 세륨 산화물 입자(예를 들어 HSA5 등), 및 15%(또는 대략 15%)의 촉매 분말(즉, 촉매 물질을 함유하는 분말)을 포함하며, 여기서 세륨 산화물 입자는 8%(또는 대략 8%)의 BaO와 10:1(또는 대략 10:1)의 백금과 팔라듐의 혼합물로 함침되고, 촉매 분말은 NNm 분말(지지체 마이크로-입자 상의 지지체 나노입자 상의 촉매 나노입자)이다.
제1 워시코트 조성물에 대해 상기 논의된 원료들은 물과 아세트산 등의 산과 혼합되며, pH는 약 4로 조정된다. 점도를 적절한 수준으로 조정한 후, 이 제1 워시코트 조성물이 기판 위에 코팅된다. 다음에, 이 제1 워시코트 층은 건조 및 하소된다. 이 제1 워시코팅 단계 후, 제2 워시코팅 단계가 적용되는데, 여기서 제2 워시코트 조성물에 대해 상기 논의된 원료들이 물과 아세트산 등의 산과 혼합되고, pH가 약 4로 조정된다. 점도를 적절한 수준으로 조정한 후, 이 제2 워시코트 조성물이 기판 위에 코팅된다. 다음에, 이 제2 워시코트 층은 건조 및 하소된다.
다른 유익한 구성에서, 기판에 적용된 제1 워시코트 조성물은 3%(또는 대략 3%)의 뵈마이트, 47%(또는 대략 47%)의 다공질 알루미나(예를 들어 MI-386 등) 및 50%(또는 대략 50%)의 촉매 분말(즉, 촉매 물질을 함유하는 분말)을 포함하며, 여기서 다공질 알루미나는 15%(또는 대략 15%)의 바륨 산화물로 함침되고, 촉매 분말은 NNm 분말(지지체 마이크로-입자 상의 지지체 나노입자 상의 촉매 나노입자)이고, 제2 워시코트 조성물은 3%(또는 대략 3%)의 뵈마이트, 17%(또는 대략 17%)의 다공질 알루미나(예를 들어 MI-386 등) 및 80%(또는 대략 80%)의 촉매 분말(즉, 촉매 물질을 함유하는 분말)을 포함하며, 여기서 촉매 분말은 NNm 분말(지지체 마이크로-입자 상의 지지체 나노입자 상의 촉매 나노입자)이고, 제3 워시코트 조성물은 4%(또는 대략 4%)의 뵈마이트, 73%(또는 대략 73%)의 세륨 산화물 입자(예를 들어 HSA5 등) 및 23%(또는 대략 23%)의 촉매 분말(즉, 촉매 물질을 함유하는 분말)을 포함하며, 여기서 세륨 산화물 입자는 8%(또는 대략 8%)의 바륨 산화물로 함침되고, 촉매 분말은 NNm 분말(지지체 마이크로-입자 상의 지지체 나노입자 상의 촉매 나노입자)이다.
제1 워시코트 조성물에 대해 상기 논의된 원료들은 물과 아세트산 등의 산과 혼합되며, pH는 약 4로 조정된다. 점도를 적절한 수준으로 조정한 후, 이 제1 워시코트 조성물이 기판 위에 코팅된다. 다음에, 이 제1 워시코트 층은 건조 및 하소된다. 이 제1 워시코팅 단계 후, 제2 워시코팅 단계가 적용되는데, 여기서 제2 워시코트 조성물에 대해 상기 논의된 원료들이 물과 아세트산 등의 산과 혼합되고, pH가 약 4로 조정된다. 점도를 적절한 수준으로 조정한 후, 이 제2 워시코트 조성물이 기판 위에 코팅된다. 다음에, 이 제2 워시코트 층은 건조 및 하소된다. 이 제2 워시코팅 단계 후, 제3 워시코팅 단계가 적용되는데, 여기서 제3 워시코트 조성물에 대해 상기 논의된 원료들이 물과 아세트산 등의 산과 혼합되고, pH가 약 4로 조정된다. 점도를 적절한 수준으로 조정한 후, 이 제3 워시코트 조성물이 기판 위에 코팅된다. 다음에, 이 제3 워시코트 층은 건조 및 하소된다.
실시예
1: 2
-층
워시코트
구성 - 분리된 산화 및 환원
워시코트
층, 조합된 환원 및 NOx 저장 층
(a) 제1 워시코트 조성물: 대략 85 g/L이며 다음과 같다:
3% 뵈마이트;
15% BaO로 함침된 47% 다공질 알루미나(MI-386 등);
Pt, Pd, 또는 Pt/Pd의 혼합물을 함유하는 50% NNm 분말(나노-온-나노-온-마이크로 입자).
(b) 제2 워시코트 조성물: 대략 326 g/L이며 다음과 같다:
2% 뵈마이트;
8% BaO 및 0.6% Pt, Pd 또는 Pt/Pd의 혼합물로 함침된 83% 세륨 산화물(HSA5 등);
Rh를 함유하는 15% NNm 분말(나노-온-나노-온-마이크로 입자).
(a)의 워시코트 원료를 물 및 아세트산과 혼합하고 약 pH 4로 조정한다. 점도를 적절한 수준으로 조정한 후, 워시코트를 대략 85 g/L의 층 두께로 기판 위에 코팅한다. 과잉의 워시코트는 불어 날려 재활용한다. 다음에, 이 제1 워시코트 층을 건조 및 하소시킨다. 이 제1 워시코팅 단계 후, 제2 워시코팅 단계를 수행한다: (b)의 성분들을 물 및 및 아세트산과 혼합하고 약 pH 4로 조정한다. 점도를 적절한 수준으로 조정한 후, 워시코트를 대략 326 g/L의 층 두께로 기판 위에 코팅한다. 다시, 과잉의 워시코트는 불어 날려 재활용한다. 다음에, 이 제2 워시코트 층을 건조 및 하소시킨다.
실시예
2: 3
-층
워시코트
구성 - 분리된 산화 및 환원
워시코트
층, 분리된 환원 및 NOx 저장 층
(a) 제1 워시코트 조성물: 대략 85 g/L이며 다음과 같다:
3% 뵈마이트;
15% BaO로 함침된 47% 다공질 알루미나(MI-386 등);
Pt, Pd, 또는 Pt/Pd의 혼합물을 함유하는 50% NNm 분말(나노-온-나노-온-마이크로 입자).
(b) 제2 워시코트 조성물: 대략 75 g/L이며 다음과 같다:
3% 뵈마이트;
17% 다공질 알루미나(MI-386 등);
Rh를 함유하는 80% NNm 분말(나노-온-나노-온-마이크로 입자).
(c) 제3 워시코트 조성물: 대략 275 g/L이며 다음과 같다:
4% 뵈마이트;
8% BaO로 함침된 73% 세륨 산화물(HSA5 등);
Pt, Pd, 또는 Pt/Pd의 혼합물을 함유하는 23% NNm 분말(나노-온-나노-온-마이크로 입자).
(a)의 워시코트 원료를 물 및 아세트산과 혼합하고 약 pH 4로 조정한다. 점도를 적절한 수준으로 조정한 후, 워시코트를 대략 85 g/L의 층 두께로 기판 위에 코팅한다. 과잉의 워시코트는 불어 날려 재활용한다. 다음에, 이 제1 워시코트 층을 건조 및 하소시킨다. 이 제1 워시코팅 단계 후, 제2 워시코팅 단계를 수행한다: (b)의 성분들을 물 및 및 아세트산과 혼합하고 약 pH 4로 조정한다. 점도를 적절한 수준으로 조정한 후, 워시코트를 대략 75 g/L의 층 두께로 기판 위에 코팅한다. 다시, 과잉의 워시코트는 불어 날려 재활용한다. 다음에, 이 제2 워시코트 층을 건조 및 하소시킨다. 이 제2 워시코팅 단계 후, 제2 워시코팅 단계를 수행한다: (c)의 성분들을 물 및 및 아세트산과 혼합하고 약 pH 4로 조정한다. 점도를 적절한 수준으로 조정한 후, 워시코트를 대략 275 g/L의 층 두께로 기판 위에 코팅한다. 다시, 과잉의 워시코트는 불어 날려 재활용한다. 다음에, 이 제3 워시코트 층을 건조 및 하소시킨다.
실시예
3: 여기 설명된 촉매 변환기 성능과 상업적으로
이용가능한
촉매 변환기의 비교
도 4는 상업적으로 이용가능한 촉매 변환기("기준"으로 표시)와 비교된, 촉매 변환기의 NOx 저장층 성분에 감소된 PGM을 가진 코팅된 기판 ("PGM-감소 LNT"로 표시), 및 촉매 변환기의 NOx 저장층 성분에 PGM을 갖지 않는 코팅된 기판("PGM-무함유 LNT"로 표시)의 성능을 예시하며, 여기서 코팅된 기판은 본 발명의 실시형태에 따라서 제조된다. 촉매들은 차량에서 125,000 마일 후의 작동을 시뮬레이션하기 위해 25시간 동안 750℃에서 인공적으로 노화되었다.
상업적으로 이용가능한 코팅된 기판은 113℃의 CO 라이트오프 온도를 나타낸다. NOx 저장층 워시코트에 감소된 PGM 로딩을 가진 코팅된 기판은 107℃, 또는 상업적으로 이용가능한 코팅된 기판보다 약 6℃ 더 낮은 CO 라이트오프 온도를 나타낸다. NOx 저장층 워시코트에 PGM을 갖지 않는 코팅된 기판은 121℃, 또는 상업적으로 이용가능한 코팅된 기판보다 약간 더 높은(약 8℃) CO 라이트오프 온도를 나타낸다.
상업적으로 이용가능한 코팅된 기판은 301℃의 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다. NOx 저장층 워시코트에 감소된 PGM 로딩을 가진 코팅된 기판은 상업적으로 이용가능한 코팅된 기판과 비슷한 301℃의 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다. NOx 저장층 워시코트에 PGM을 갖지 않는 코팅된 기판은 282℃, 또는 상업적으로 이용가능한 코팅된 기판보다 약 19℃ 더 낮은 탄화수소 라이트오프 온도를 나타낸다.
실시예
4: 3
-층
워시코트
구성을 가진 코팅된 기판과 Euro 6 표준의 비교
코팅된 기판을 3-층 워시코트 구성을 사용하여 제조했다. 산화 워시코트 층, 환원 워시코트 층, 및 NOx 저장층의 조성은 아래 상세히 설명된다:
(a) 환원성 워시코트 조성물: 75 g/L이며 다음과 같다:
20% MI-386(15 g/L);
80% NNm 분말: 나노-크기 세륨 산화물 입자 및 마이크론-크기 세륨-지르코늄-란타늄 산화물 입자 상의 Rh 나노입자(0.25% 로딩)(86 중량% 세륨 산화물, 10 중량% 지르코늄 산화물 및 4 중량% 란타늄 산화물와 등가임)(60 g/L);
(b) 산화성 워시코트 조성물: 57 g/L이며 다음과 같다:
26% MI-386(15 g/L);
74% NNm 분말: 나노-크기 알루미늄 산화물 입자 및 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자 상의 Pt/Pd 나노입자(10:1 Pt:Pd, 2.4% 로딩)(MI-386)(42 g/L);
(c) 저장층 워시코트 조성물: 263 g/L이며 다음과 같다:
8% 바륨 아세테이트로 함침된 76% 세륨 산화물(HSA5)(200 g/L);
24% NNm 분말: 나노-크기 알루미늄 산화물 입자 및 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자 상의 Pt/Pd 나노입자(10:1 Pt:Pd, 2.4% 로딩)(MI-386)(63 g/L);
각 워시코트 층은 약 3%의 뵈마이트 입자를 추가로 함유했다. 상기 실시예 2에 설명된 대로 세 워시코트 층을 제조하고 기판에 코팅했다.
코팅된 기판을 주행 시험을 사용하여 평가했다(11km 길이). 총 탄화수소 함량(THC) 및 NOx 배출물을 측정했으며, 도 5와 아래 표 2에 나타낸다. 상업적으로 이용가능한 표준 물질에 대한 상응하는 THC 및 NOx 배출물과 라이트 듀티 디젤에 대한 Euro 6 표준이 비교로 제공된다.
| THC (mg) |
THC (Euro 6 표준에 대한 %) |
NOx (mg) |
NOx (Euro 6 표준에 대한 %) |
|
| 본 실시예의 코팅된 기판 | 462 | 47 | 550 | 63 |
| 상업용 기준 | 418 | 42 | 506 | 58 |
| Euro 6 표준 |
990 | 100 | 880 | 100 |
확인된 인용에 의해서 여기 언급된 모든 간행물, 특허, 특허출원 및 공개된 특허출원의 개시는 그 전체가 여기 참고로 포함된다.
본 발명은 본 발명의 구성 및 작동의 원리를 잘 이해하기 위해서 상세한 내용을 포함하는 구체적인 실시형태로서 설명되었다. 구체적인 실시형태 및 이들의 상세한 내용에 대한 이러한 언급은 여기 첨부된 청구항의 범위를 제한하는 것을 의도하지 않는다. 예시를 위해서 선택된 실시형태에 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 다른 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 설명 및 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다.
Claims (94)
- 기판;
산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층;
환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및
마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판. - 기판;
산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층;
환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및
마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판. - 기판;
제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층;
제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및
마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물, 세륨-란타늄 산화물, 세륨-이트륨 산화물, 세륨-지르코늄-란타늄 산화물, 세륨-지르코늄-이트륨 산화물, 세륨-란타늄-이트륨 산화물 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 4 항에 있어서, 마이크로-크기 세륨 산화물-함유 물질은 세륨-지르코늄-란타늄 산화물 또는 세륨-지르코늄-란타늄-이트륨 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 기판;
산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층;
환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및
마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판. - 기판;
산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층;
환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및
마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판. - 기판;
제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층;
제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및
마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층은 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층보다 기판에 더 가깝게 위치된 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 9 항에 있어서, 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층은 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층보다 기판에 더 가깝게 위치된 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층은 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층보다 기판에 더 가깝게 위치된 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 11 항에 있어서, 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층은 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층보다 기판에 더 가깝게 위치된 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 13 항에 있어서, 바륨 산화물은 플라즈마-생성된 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 13 항에 있어서, 바륨 산화물은 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 16 항에 있어서, 백금과 팔라듐은 10:1 Pt:Pd 비로 존재하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 백금 및 팔라듐은 플라즈마-생성된 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 백금 및 팔라듐은 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철, 및 은 산화물로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층은 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 22 항에 있어서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층에서 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 비-백금족 금속을 포함하는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 비-백금족 금속을 포함하는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 비-백금족 금속을 포함하는 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 및 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 비-백금족 금속을 포함하는 나노-인-나노-온-마이크로(NNiM) 입자로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화성 촉매 활성 입자는 백금, 팔라듐, 또는 백금-팔라듐 합금을 포함하는 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 환원성 촉매 활성 입자는 로듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자는 지르코늄 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 지지체 나노입자는 10nm 내지 20nm의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 29 항에 있어서, 제1 및 제2 지지체 나노입자는 1nm 내지 5nm의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 마이크론-크기 캐리어 입자, 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어, 또는 제1 지지체 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 마이크론-크기 캐리어 입자, 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어, 또는 제2 지지체 입자는 세륨 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하거나, 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하거나, 또는 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하고, 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하며; 여기서 필러 입자는 금속 산화물 입자 및 알루미늄 산화물 입자로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항에 있어서,
환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층보다 기판에 더 가깝게 위치되고;
산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층보다 기판에 더 가깝게 위치되고;
산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하며, 상기 제1 마이크론-크기 캐리어 입자는 알루미늄 산화물을 포함하고, 복합 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 제1 지지체 나노입자 및 백금, 팔라듐, 또는 백금-팔라듐 합금을 포함하는 산화성 촉매 나노입자를 포함하며;
환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하며, 상기 제2 마이크론-크기 캐리어 입자는 세륨-지르코늄-란타늄 산화물을 포함하고, 복합 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 제2 지지체 나노입자 및 로듐을 포함하는 환원성 촉매 나노입자를 포함하며;
NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이 세륨-지르코늄-란타늄 산화물을 포함하는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하며, 상기 NOx 포집 입자는 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 34 항에 있어서,
산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자를 추가로 포함하거나;
환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자를 추가로 포함하거나; 또는
산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층과 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 둘 다 필러 입자를 추가로 포함하며;
상기 필러 입자는 금속 산화물 및 알루미늄 산화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 34 항 또는 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이:
제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자로서, 상기 제1 마이크론-크기 캐리어 입자가 알루미늄 산화물을 포함하고, 복합 나노입자가 알루미늄 산화물을 포함하는 제1 지지체 나노입자 및 10:1 Pt:Pd 비의 백금-팔라듐 합금을 포함하는 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자; 및
알루미늄 산화물을 포함하는 마이크론-크기 필러 입자;를 포함하며,
여기서 상기 NNm 입자는 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층의 30-50 g/L를 차지하고;
상기 필러 입자는 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층의 30-50 g/L를 차지하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 34 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이:
제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자로서, 상기 제2 마이크론-크기 캐리어 입자가 세륨-지르코늄-란타늄 산화물을 포함하고, 복합 나노입자가 세륨 산화물을 포함하는 제2 지지체 나노입자 및 로듐을 포함하는 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자; 및
알루미늄 산화물을 포함하는 마이크론-크기 필러 입자;를 포함하며,
환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층은 20 g/L 내지 100 g/L의 두께를 가지며, 0.1 내지 0.2 g/L의 로듐을 함유하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 34 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이:
세륨 산화물, 세륨-지르코늄 산화물 또는 세륨-지르코늄-란타늄 산화물을 포함하는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자로서, 상기 NOx 포집 입자가 5 중량% 내지 10 중량%의 양으로 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 NOx 포집 입자; 및
제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자로서, 상기 제1 마이크론-크기 캐리어 입자가 알루미늄 산화물을 포함하고, 복합 나노입자가 알루미늄 산화물을 포함하는 제1 지지체 나노입자 및 5:1 Pt:Pd 내지 15:1 Pt:Pd의 비의 백금-팔라듐 합금을 포함하는 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자;를 포함하며,
여기서 상기 NOx 포집 입자는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층의 250-300 g/L를 차지하고,
상기 NNm 입자는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층의 50-80 g/L를 차지하며,
NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층의 총 백금족 금속 로딩이 0.75 내지 1.25 g/L인 것을 특징으로 하는 코팅된 기판. - 제 34 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 워시코트 층의 임의의 하나 이상, 또는 전부는 2 중량% 내지 5 중량%의 양으로 뵈마이트 입자를 추가로 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅된 기판이 4 g/L 이하의 백금족 금속 로딩 및 습십 화학법에 의해서 부착된 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 기판의 라이트오프 온도보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가지며, 이때 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 코팅된 기판이 차량 촉매 변환기에서 125,000 마일 작동 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅된 기판은 약 3.0 g/L 내지 약 5.5 g/L의 백금족 금속 로딩을 가지며, 이때 800℃에서 16시간 동안 노화 후 코팅된 기판이 800℃에서 16시간 동안 노화 후 동일한 백금족 금속 로딩을 가진 습식 화학법에 의해서 백금족 금속을 부착시킴으로써 제조된 코팅된 기판보다 적어도 5℃ 더 낮은 일산화탄소 라이트오프 온도를 갖는 코팅된 기판.
- 제 1 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항의 코팅된 기판을 포함하는 촉매 변환기.
- 배기 가스를 위한 도관 및 제 45 항에 따른 촉매 변환기를 포함하는 배기 처리 시스템.
- 제 45 항에 따른 촉매 변환기 또는 제 46 항에 따른 배기 처리 시스템을 포함하는 차량.
- 제 1 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항의 코팅된 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하는, 배기 가스의 처리 방법.
- 제 1 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항의 기판을 배기 가스와 접촉시키는 단계를 포함하며, 여기서 기판은 배기 가스를 수용하도록 구성된 촉매 변환기 내에 수용되는, 배기 가스의 처리 방법.
- a) 기판을 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층으로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계;
b) 기판을 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및
c) 기판을 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로 코팅하는 단계;
를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법. - a) 기판을 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계;
b) 기판을 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및
c) 기판을 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계;
를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법. - a) 기판을 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계;
b) 기판을 제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및
c) 기판을 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계;
를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법. - 제 50 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서, 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층은 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층에 앞서서 기판 위에 코팅되는 특징으로 하는 방법.
- 제 53 항에 있어서, 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층은 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층에 앞서서 기판 위에 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층은 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층에 앞서서 기판 위에 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 55 항에 있어서, 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층은 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층보다 기판에 더 가깝게 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 57 항에 있어서, 바륨 산화물은 플라즈마-생성된 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 57 항에 있어서, 바륨 산화물은 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 59 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 백금과 팔라듐을 더 포함하는 특징으로 하는 방법.
- 제 60 항에 있어서, 백금과 팔라듐은 10:1 Pt:Pd 비로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 60 항 또는 제 61 항에 있어서, 백금 및 팔라듐은 플라즈마-생성된 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 60 항 또는 제 61 항에 있어서, 백금 및 팔라듐은 습식 화학법에 의해서 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 60 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 페로브스카이트 FeBaO3를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 64 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물 또는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질에 함침된 사마륨, 아연, 구리, 철, 및 은 산화물로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 65 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층은 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 66 항에 있어서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층에서 마이크론-크기 알루미늄 산화물 입자는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 비-백금족 금속을 포함하는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 비-백금족 금속을 포함하는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자, 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 백금 및/또는 팔라듐을 포함하는 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자, 비-백금족 금속을 포함하는 나노-온-나노-인-마이크로 (NNiM) 입자, 및 텅스텐, 몰리브데늄, 니오븀, 망간, 및 크로뮴으로 구성되는 군으로부터 선택된 비-백금족 금속을 포함하는 나노-인-나노-온-마이크로(NNiM) 입자로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 67 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화성 촉매 활성 입자는 백금, 팔라듐, 또는 백금-팔라듐 합금을 포함하는 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 68 항 중 어느 한 항에 있어서, 환원성 촉매 활성 입자는 로듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 69 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 지지체 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 지지체 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자는 지르코늄 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 72 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 지지체 나노입자는 10nm 내지 20nm의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 73 항에 있어서, 제1 및 제2 지지체 나노입자는 1nm 내지 5nm의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 74 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 마이크론-크기 캐리어 입자, 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어, 또는 제1 지지체 입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 75 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 마이크론-크기 캐리어 입자, 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어, 또는 제2 지지체 입자는 세륨 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 76 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하거나, 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하거나, 또는 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하고, 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자와 뵈마이트 입자를 더 포함하며; 여기서 필러 입자는 금속 산화물 입자 및 알루미늄 산화물 입자로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항에 있어서,
환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층보다 기판에 더 가깝게 위치되고;
산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층보다 기판에 더 가깝게 위치되고;
산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하며, 상기 제1 마이크론-크기 캐리어 입자는 알루미늄 산화물을 포함하고, 복합 나노입자는 알루미늄 산화물을 포함하는 제1 지지체 나노입자 및 백금, 팔라듐, 또는 백금-팔라듐 합금을 포함하는 산화성 촉매 나노입자를 포함하며;
환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하며, 상기 제2 마이크론-크기 캐리어 입자는 세륨 산화물, 지르코늄 산화물, 및 란타늄 산화물을 포함하고, 복합 나노입자는 세륨 산화물을 포함하는 제2 지지체 나노입자 및 로듐을 포함하는 환원성 촉매 나노입자를 포함하며;
NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이, 퍼센트의 총 합계가 100% 이하인 조건으로 20% 내지 100%의 세륨 산화물, 0% 내지 80%의 지르코늄 산화물, 0% 내지 30%의 란타늄 산화물, 및 0% 내지 30%의 이트륨 산화물을 포함하는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하며, 상기 NOx 포집 입자는 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 78 항에 있어서,
산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자를 추가로 포함하거나;
환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 필러 입자를 추가로 포함하거나; 또는
산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층과 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이 둘 다 필러 입자를 추가로 포함하며;
상기 필러 입자는 금속 산화물 및 알루미늄 산화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 78 항 또는 제 79 항에 있어서, 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이:
제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자로서, 상기 제1 마이크론-크기 캐리어 입자가 알루미늄 산화물을 포함하고, 복합 나노입자가 알루미늄 산화물을 포함하는 제1 지지체 나노입자 및 10:1 Pt:Pd 비의 백금-팔라듐 합금을 포함하는 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자; 및
알루미늄 산화물을 포함하는 마이크론-크기 필러 입자;를 포함하며,
여기서 상기 NNm 입자는 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층의 40 g/L를 차지하고;
상기 필러 입자는 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층의 42 g/L를 차지하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 78 항 내지 제 80 항 중 어느 한 항에 있어서, 환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층이:
제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자로서, 상기 제2 마이크론-크기 캐리어 입자가 세륨 산화물, 지르코늄 산화물, 및 란타늄 산화물을 포함하고, 복합 나노입자가 세륨 산화물을 포함하는 제2 지지체 나노입자 및 로듐을 포함하는 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자; 및
알루미늄 산화물을 포함하는 마이크론-크기 필러 입자;를 포함하며,
환원성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층은 20 g/L 내지 100 g/L의 두께를 가지며, 0.1 내지 0.2 g/L의 로듐을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 78 항 내지 제 81 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층이:
퍼센트의 총 합계가 100% 이하인 조건으로 80% 내지 90%의 세륨 산화물, 5% 내지 15%의 지르코늄 산화물 및 0% 내지 10%의 란타늄 산화물을 포함하는 마이크론-크기 세륨 산화물-함유 물질을 포함하는 NOx 포집 입자로서, 상기 NOx 포집 입자가 5 중량% 내지 10 중량%의 양으로 함침된 바륨 산화물을 더 포함하는 NOx 포집 입자; 및
제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자로서, 상기 제1 마이크론-크기 캐리어 입자가 알루미늄 산화물을 포함하고, 복합 나노입자가 알루미늄 산화물을 포함하는 제1 지지체 나노입자 및 10:1 Pt:Pd의 비의 백금-팔라듐 합금을 포함하는 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자;를 포함하며,
여기서 상기 NOx 포집 입자는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층의 270 g/L를 차지하고,
상기 NNm 입자는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층의 66 g/L를 차지하며,
NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층의 총 백금족 금속 로딩이 1 g/L인 것을 특징으로 하는 방법. - 제 78 항 내지 제 82 항 중 어느 한 항에 있어서, 워시코트 층의 임의의 것, 또는 전부는 2 중량% 내지 5 중량%의 양으로 뵈마이트 입자를 추가로 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 83 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 코디어라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항 내지 제 84 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 벌집 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 기판;
산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및
환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 및 NOx 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판. - 기판;
산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및
환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판. - 기판;
제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 워시코트 층; 및
NOx 포집 입자 및 제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 층으로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하고, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 워시코트 층;을 포함하는 코팅된 기판. - a) 기판을 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및
b) 기판을 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자 및 NOx 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 단계;
를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법. - a) 기판을 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및
b) 기판을 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자 및 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하며, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 단계;
를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법. - a) 기판을 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및
b) 기판을 NOx 포집 입자 및 제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하고, NOx 포집 입자는 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 단계;
를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법. - a) 기판을 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 산화성 촉매 활성 입자를 포함하는 워시코트 층으로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제1 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계;
b) 기판을 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자를 포함하는 워시코트 층으로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-온-마이크로(NNm) 입자는 제2 마이크론-크기 캐리어 입자에 결합된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및
c) 기판을 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 층으로 코팅하는 단계;
를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법. - a) 기판을 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제1 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계;
b) 기판을 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 나노-온-나노-인-마이크로(NNiM) 입자는 제2 마이크론-크기 다공질 캐리어에 매립된 복합 나노입자를 포함하고, 복합 나노입자는 제2 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및
c) 기판을 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계;
를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법. - a) 기판을 제1 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 산화성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 산화성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제1 지지체 나노입자와 산화성 촉매 나노입자를 포함하는 단계;
b) 기판을 제2 마이크론-크기 지지체 입자에 부착된 환원성 촉매 활성 복합 나노입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계로서, 환원성 촉매 활성 복합 나노입자는 플라즈마-생성되며 제2 지지체 나노입자와 환원성 촉매 나노입자를 포함하는 단계; 및
c) 기판을 마이크론-크기 세륨 산화물을 포함하는 NOx 포집 입자를 포함하는 워시코트 조성물로 코팅하는 단계;
를 포함하는 코팅된 기판의 형성 방법.
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