WO2010110298A1 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

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新吾 坂神
将昭 河合
浩隆 小里
孝明 金沢
健 吉田
智章 砂田
悠生 青木
直樹 高橋
稔貴 田辺
裕久 田中
真里 上西
昌司 谷口
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株式会社 キャタラー
トヨタ自動車株式会社
ダイハツ工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst.
  • a three-way catalyst in which a platinum group element is supported on a heat-resistant carrier made of an inorganic oxide such as alumina has been widely used as an exhaust gas purifying catalyst for treating exhaust gas of automobiles and the like.
  • the platinum group element plays a role of promoting the reduction reaction of nitrogen oxide (NO x ) and the oxidation reaction of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC).
  • the heat-resistant carrier plays a role of increasing the specific surface area of the platinum group element and suppressing the sintering of the noble metal by dissipating the heat generated by the reaction.
  • a multilayer structure may be adopted for the catalyst layer.
  • a two-layer structure is used for the catalyst layer and different platinum group elements are supported on the upper layer and the lower layer, it may be possible to achieve performance that is difficult to achieve when a single-layer structure is used for the catalyst layer. .
  • an object of the present invention is to make it possible to achieve a high NO x purification capacity.
  • the base material provided with one or more through-holes through which exhaust gas flows, the wall surface of the through-hole, and the lower layer facing the wall surface and the lower layer sandwiched therebetween
  • a catalyst layer including an upper layer facing the wall surface, the upper layer being located downstream of the first portion containing the first platinum group element and the first oxygen storage material, and the first portion;
  • a second portion containing a second platinum group element and a second oxygen storage material, wherein the lower layer contains a third platinum group element and a refractory carrier, and the first oxygen storage material is the second oxygen
  • an exhaust gas purifying catalyst having a larger oxygen storage amount than that of the storage material, and the second oxygen storage material having a higher oxygen storage rate than that of the first oxygen storage material.
  • the base material provided with one or more through-holes through which the exhaust gas flows, the wall surface of the through-hole, and the lower layer facing the wall surface and the lower layer sandwiched therebetween
  • a catalyst layer including an upper layer facing the wall surface, the upper layer being located downstream of the first portion containing the first platinum group element and the first oxygen storage material, and the first portion;
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention. Sectional drawing which expands and shows a part of catalyst for exhaust gas purification shown in FIG. The graph which shows the oxygen storage rate obtained about the oxygen storage material. The graph which shows the oxygen storage amount obtained about the oxygen storage material. Graph showing the NO x purification performance obtained for the exhaust gas-purifying catalyst.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the exhaust gas-purifying catalyst shown in FIG.
  • white arrows indicate the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust gas-purifying catalyst 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a monolith catalyst.
  • the exhaust gas-purifying catalyst 1 includes a base material 2 made of ceramics or metal such as cordierite.
  • the base material 2 is provided with one or a plurality of through holes.
  • the base material 2 is assumed to be a substantially cylindrical monolith honeycomb base material.
  • the catalyst layer 3 is formed on the partition wall of the base material 2, that is, on the wall surface of the through hole provided in the base material 2. Another layer may be interposed between the substrate 2 and the catalyst layer 3.
  • the catalyst layer 3 includes a lower layer 3L and an upper layer 3U.
  • the upper layer 3U faces the partition wall of the substrate 2 with the lower layer 3L interposed therebetween.
  • the upper layer 3U includes a first portion 3UF and a second portion 3UR located downstream of the first portion 3UF.
  • a portion corresponding to the first portion 3UF is a substantially cylindrical upstream portion
  • a portion corresponding to the second portion 3UR is a substantially cylindrical downstream portion.
  • the first portion 3UF and the second portion 3UR may be in contact with each other or may be separated from each other.
  • the first portion 3UF contains a first platinum group element and a first oxygen storage material.
  • the first platinum group element is, for example, at least one of platinum, palladium, and rhodium. Typically, the first platinum group element is at least one of platinum and palladium.
  • the content of the first platinum group element per unit volume in the upstream portion is, for example, in the range of 0.5 g / L to 1.5 g / L. Increasing this value increases the oxygen storage amount and oxygen storage rate of the first oxygen storage material. However, in this case, in addition to an increase in the heat capacity of the upstream portion, sintering tends to occur. If this value is reduced, the oxygen storage amount and oxygen storage speed of the first oxygen storage material are reduced, and it becomes difficult to achieve sufficient exhaust gas purification performance.
  • the first oxygen storage material has a larger oxygen storage capacity than the second oxygen storage material described later.
  • the first oxygen storage material is preferably ceria or a first composite oxide containing cerium.
  • the first oxygen storage material is a first composite oxide.
  • the first composite oxide preferably contains cerium and zirconium.
  • the first composite oxide may be a single composition composite oxide or a mixture of a plurality of composite oxides.
  • the cerium content in terms of oxide that is, the ceria content is, for example, in the range of 50 to 80% by mass. If the ceria content is small or large, it is difficult to achieve a large oxygen storage amount.
  • the first composite oxide may further contain a rare earth element other than cerium.
  • the first composite oxide may be a composite oxide containing cerium, zirconium, praseodymium, and lanthanum.
  • the rare earth element other than cerium for example, one or more of praseodymium, lanthanum, yttrium, and neodymium can be used.
  • the content of the first composite oxide in terms of an oxide of a rare earth element other than cerium is, for example, in the range of 5 to 20% by mass.
  • the praseodymium oxide content in the first composite oxide is in the range of 5 to 9% by mass, and the lanthanum oxide content is 1 It shall be in the range of 5 mass%.
  • the sum of the cerium content and the zirconium content in terms of oxide that is, the sum of the ceria content and the zirconia content is, for example, in the range of 80 to 95 mass%. When this value is small or large, a large oxygen storage amount may not be achieved.
  • the first part 3UF may further contain a heat-resistant carrier.
  • a heat-resistant carrier for example, alumina can be used.
  • the content of the first oxygen storage material per unit volume in the upstream portion is, for example, in the range of 30 g / L to 100 g / L. When this value is small, a large oxygen storage amount may not be achieved. When this value is large, the heat resistance of the upstream portion may be insufficient, or the exhaust gas purification ability may be insufficient.
  • the second portion 3UR contains a second platinum group element and a second oxygen storage material.
  • the second platinum group element is, for example, at least one of platinum, palladium, and rhodium, and typically contains rhodium.
  • the second platinum group element may be the same as or different from the first platinum group element.
  • the first platinum group element is platinum
  • the second platinum group element is rhodium.
  • the content of the second platinum group element per unit volume in the downstream portion is, for example, in the range of 0.05 g / L to 0.5 g / L. Increasing this value increases the oxygen storage amount and oxygen storage rate of the second oxygen storage material. However, in this case, in addition to an increase in the heat capacity of the upstream portion, sintering tends to occur. If this value is reduced, the oxygen storage amount and oxygen storage rate of the second oxygen storage material are reduced, and it becomes difficult to achieve sufficient exhaust gas purification performance.
  • the content of the second platinum group element per unit volume in the downstream portion may be equal to or different from the content of the first platinum group element per unit volume in the upstream portion.
  • the second oxygen storage material has a higher oxygen storage rate than the first oxygen storage material.
  • the second oxygen storage material is, for example, a second composite oxide containing cerium and zirconium.
  • the second composite oxide may be a single composition composite oxide or a mixture of a plurality of composite oxides.
  • the cerium content in terms of oxide that is, the ceria content is, for example, in the range of 20 to 40% by mass. If the ceria content is small or large, it is difficult to achieve a high oxygen storage rate.
  • the second composite oxide may further contain a rare earth element other than cerium.
  • the second composite oxide may be a composite oxide containing cerium, zirconium, lanthanum, and yttrium.
  • the rare earth element other than cerium of the second composite oxide for example, those described above with respect to the first composite oxide can be used.
  • the content of the second composite oxide in terms of an oxide of a rare earth element other than cerium is, for example, in the range of 3 to 15% by mass.
  • the content of lanthanum oxide in the second composite oxide is in the range of 2 to 9% by mass, and the content of neodymium oxide is 1 It shall be in the range of 6 mass%.
  • the sum of the cerium content and the zirconium content in terms of oxide that is, the sum of the ceria content and the zirconia content is, for example, in the range of 85 mass% to 97 mass%. To do. When this value is small or large, a large oxygen storage amount may not be achieved.
  • the second part 3UR may further contain a heat-resistant carrier.
  • a heat-resistant carrier for example, alumina can be used.
  • the content of the second oxygen storage material per unit volume in the downstream portion is, for example, in the range of 30 g / L to 150 g / L. When this value is small, a large oxygen storage amount may not be achieved. When this value is large, the heat resistance of the downstream portion may be insufficient, or the exhaust gas purification ability may be insufficient.
  • the ratio L F / L R of the length L F along the exhaust gas flow direction of the first portion 3UF and the length L R along the exhaust gas flow direction of the second portion 3UR is, for example, 0.2 to Within the range of 1.5.
  • the ratio L F / L R is small, it is difficult to achieve a large oxygen storage amount.
  • the ratio L F / L R is large, it is difficult to suppress fluctuations in the composition of the exhaust gas.
  • the lower layer 3L is interposed between the upper layer 3U and the partition wall of the base 2.
  • another layer may be interposed between the upper layer 3U and the lower layer 3L.
  • the lower layer 3L contains a third platinum group element and a heat-resistant carrier.
  • the lower layer 3L may further contain a third oxygen storage material.
  • the third platinum group element is, for example, at least one of platinum, palladium, and rhodium, and is typically platinum.
  • the content of the third platinum group element per unit volume of the exhaust gas-purifying catalyst 1 is, for example, in the range of 0.1 g / L to 1.5 g / L.
  • this value is increased, the oxygen storage amount and oxygen storage rate of the third oxygen storage material increase.
  • this value in addition to an increase in the heat capacity of the lower layer 3L, sintering tends to occur. If this value is reduced, the oxygen storage amount and oxygen storage rate of the third oxygen storage material are reduced, and it becomes difficult to achieve sufficient exhaust gas purification performance.
  • the third oxygen storage material is ceria or a third composite oxide containing cerium.
  • the third oxygen storage material is a third composite oxide.
  • the third composite oxide contains cerium and zirconium.
  • the third composite oxide may be a single composition composite oxide or a mixture of a plurality of composite oxides.
  • the cerium content in terms of oxide that is, the ceria content is, for example, in the range of 10% by mass to 40% by mass. If the ceria content is small or large, it is difficult to achieve a large oxygen storage amount.
  • the third composite oxide may further contain a rare earth element other than cerium.
  • the third composite oxide may be a composite oxide containing cerium, zirconium, yttrium, and lanthanum.
  • rare earth element other than cerium of the third composite oxide for example, those described above with respect to the first composite oxide can be used.
  • the content of the third composite oxide converted to an oxide of a rare earth element other than cerium is, for example, in the range of 4 to 12% by mass.
  • the content of yttrium oxide in the third composite oxide is in the range of 3 to 7% by mass, and the content of lanthanum oxide is 1 It shall be in the range of 5 mass%.
  • the sum of the cerium content and the zirconium content in terms of oxide that is, the sum of the ceria content and the zirconia content is, for example, 96% by mass or less, typically 88% by mass. % To 96% by mass.
  • the heat-resistant carrier for example, alumina can be used.
  • the content of the heat-resistant carrier is, for example, in the range of 20 g / L to 100 g / L.
  • the content of the third oxygen storage material per unit volume of the exhaust gas purification catalyst 1 is, for example, in the range of 20 g / L to 100 g / L. When this value is small, a large oxygen storage amount may not be achieved. When this value is large, the heat resistance may be insufficient or the exhaust gas purification ability may be insufficient.
  • the oxygen storage material OSM1 was produced by the following method. First, cerium nitrate [Ce (NO 3 ) 3 ] and zirconium oxynitrate [ZrO (NO 3 ) 2 ] were dissolved in 500 mL of deionized water. Cerium nitrate and zirconium oxynitrate were mixed so that the mass ratio in terms of ceria and zirconia was 20:80, respectively.
  • a 10 wt% aqueous ammonium hydroxide (NH 4 OH) solution was added dropwise at room temperature to cause coprecipitation. Subsequently, this aqueous solution was stirred for 60 minutes. The aqueous solution was then filtered and the filter cake was washed thoroughly with deionized water. The coprecipitation product thus obtained was dried at 110 ° C.
  • NH 4 OH a 10 wt% aqueous ammonium hydroxide
  • the coprecipitation product was calcined in the atmosphere at 500 ° C. for 3 hours. Thereafter, the calcined product was pulverized in a mortar, and the powder obtained thereby was calcined in the atmosphere at 800 ° C. for 5 hours.
  • the powder thus obtained is referred to as “oxygen storage material OSM1”.
  • oxygen storage material OSM1 was composed of a complex oxide represented by the chemical formula: (Ce, Zr) O 2 .
  • oxygen storage material OSM2 A powder was obtained by the same method as described for the oxygen storage material OSM1 except that cerium nitrate and zirconium oxynitrate were mixed so that the mass ratio in terms of ceria and zirconia was 30:70, respectively. It was. Hereinafter, this powder is referred to as “oxygen storage material OSM3”.
  • oxygen storage material OSM3 A powder was obtained by the same method as described for the oxygen storage material OSM1 except that cerium nitrate and zirconium oxynitrate were mixed so that the mass ratio in terms of ceria and zirconia was 40:60, respectively. It was. Hereinafter, this powder is referred to as “oxygen storage material OSM3”.
  • oxygen storage material OSM4 A powder was obtained by the same method as described for the oxygen storage material OSM1, except that cerium nitrate and zirconium oxynitrate were mixed so that the mass ratio in terms of ceria and zirconia was 60:40, respectively. It was. Hereinafter, this powder is referred to as “oxygen storage material OSM4”.
  • oxygen storage material OSM5 A powder was obtained by the same method as described for the oxygen storage material OSM1 except that cerium nitrate and zirconium oxynitrate were mixed so that the mass ratio in terms of ceria and zirconia was 80:20, respectively. It was. Hereinafter, this powder is referred to as “oxygen storage material OSM5”.
  • the filter cake was dried at 110 ° C. for 12 hours. Then, this was baked at 500 degreeC for 1 hour in air
  • pellets made of the powder thus obtained were produced. These pellets were subjected to heat treatment at 1100 ° C. for 5 hours in an air atmosphere.
  • the atmosphere surrounding the pellets is a first nitrogen atmosphere containing carbon monoxide at a concentration of 0.2% by volume and a first nitrogen atmosphere containing oxygen at a concentration of 1% by volume. It was switched alternately every 2 minutes between 2 nitrogen atmospheres. The switching of the atmosphere was continued for a while, and the amount of oxygen occluded by the pellets was measured from when the atmosphere was switched to the second nitrogen atmosphere until 5 seconds passed. And the oxygen storage rate was calculated
  • oxygen was occluded in the pellet for 5 seconds after the atmosphere was switched to the second nitrogen atmosphere. Then, oxygen was released from these pellets, and this oxygen release amount was defined as the amount of oxygen occluded by the pellets.
  • the molar ratio between the oxygen stored in these pellets and the ceria contained in these pellets was calculated, and this molar ratio was defined as the oxygen storage rate.
  • the oxygen storage rate was determined by the same method as described for the oxygen storage material OSM1.
  • FIG. 3 is a graph showing the oxygen storage rates obtained for the oxygen storage materials OSM1 to OSM5.
  • the horizontal axis indicates the ceria content of the oxygen storage material
  • the vertical axis indicates the oxygen storage rate. As shown in FIG. 3, the smaller the ceria content of the oxygen storage material, the greater the oxygen storage rate.
  • the atmosphere surrounding the pellets is a first nitrogen atmosphere containing carbon monoxide at a concentration of 2% by volume and a second nitrogen containing oxygen at a concentration of 1% by volume.
  • the atmosphere was alternately switched every minute. The switching of the atmosphere was continued for a while, and the amount of oxygen occluded by the pellets was measured from the switching of the atmosphere to the second nitrogen atmosphere until the lapse of 2 minutes. And the oxygen storage rate was calculated
  • oxygen was occluded in the pellet for 2 minutes after the atmosphere was switched to the second nitrogen atmosphere. Then, oxygen was released from these pellets, and this oxygen release amount was defined as the oxygen storage amount.
  • the oxygen storage amount was determined by the same method as described for the oxygen storage material OSM1.
  • FIG. 4 is a graph showing oxygen storage amounts obtained for the oxygen storage materials OSM1 to OSM5.
  • the horizontal axis indicates the ceria content of the oxygen storage material
  • the vertical axis indicates the oxygen storage amount. As shown in FIG. 4, the larger the ceria content of the oxygen storage material, the greater the oxygen storage amount.
  • the exhaust gas-purifying catalyst 1 shown in FIGS. 1 and 2 was produced by the following method. First, a platinum nitrate aqueous solution containing 0.5 g of platinum, 100 g of an oxygen storage material OSM2, 50 g of alumina powder, an alumina sol having a solid content of 20 g, and deionized water are mixed together to obtain a slurry. Prepared. Hereinafter, this slurry is referred to as “slurry S1”.
  • the entire monolith honeycomb substrate 2 was coated with the entire amount of the slurry S1.
  • a cordierite monolith honeycomb substrate having a volume of 1.0 L was used.
  • the monolith honeycomb substrate 2 was dried at 150 ° C. for 1 hour. As a result, an unfired lower layer 3U was formed on the monolith honeycomb substrate 2.
  • a platinum nitrate aqueous solution containing 1.0 g of platinum, 40 g of oxygen storage material OSM4, 50 g of alumina powder, an alumina sol having a solid content of 20 g, and deionized water are mixed together to obtain a slurry.
  • this slurry is referred to as “slurry S2”.
  • the entire amount of the slurry S2 was coated only on the upstream portion of the previous monolith honeycomb substrate 2, in this case, only the portion from one end of the monolith honeycomb substrate 2 to the half of its total length.
  • the monolith honeycomb substrate 2 was dried at 150 ° C. for 1 hour. Thereby, the unfired first portion 3UF was formed on the monolith honeycomb substrate 2.
  • slurry S3 an aqueous rhodium nitrate solution containing 0.15 g of rhodium, 50 g of oxygen storage material OSM1, 50 g of alumina powder, an alumina sol with a solid content of 20 g, and deionized water were mixed to obtain a slurry.
  • this slurry is referred to as “slurry S3”.
  • the entire amount of the slurry S3 is divided into the downstream portion of the previous monolith honeycomb substrate 2, here the portion from the other end of the monolith honeycomb substrate 2 to the half of its total length. Only coated on.
  • the monolith honeycomb substrate 2 was fired at 500 ° C. for 1 hour. Thereby, the upper layer 3U was formed on the lower layer 3L.
  • the dimension of the 1st part 3UF and the 2nd part 3UR regarding the flow direction of waste gas was mutually equal.
  • the exhaust gas-purifying catalyst 1 shown in FIGS. 1 and 2 was completed.
  • the exhaust gas-purifying catalyst 1 is referred to as “catalyst C1”.
  • catalyst C3 An exhaust gas purifying catalyst having the same structure as the catalyst C1 was manufactured except that the positions of the upper layer 3U and the lower layer 3L were reversed.
  • the exhaust gas-purifying catalyst is referred to as “catalyst C3”.
  • catalyst C4 An exhaust gas purifying catalyst having the same structure as that of the catalyst C2 was produced except that the positions of the upper layer 3U and the lower layer 3L were reversed.
  • the exhaust gas-purifying catalyst is referred to as “catalyst C4”.
  • a platinum nitrate aqueous solution containing 0.5 g of platinum, 100 g of an oxygen storage material OSM4, 50 g of alumina powder, an alumina sol having a solid content of 20 g, and deionized water are mixed to obtain a slurry.
  • this slurry is referred to as “slurry S4”.
  • the entire monolith honeycomb substrate was coated with the entire amount of the slurry S4.
  • the same monolith honeycomb substrate as used in the production of the catalyst C1 was used as the monolith honeycomb substrate.
  • This monolith honeycomb substrate was dried at 150 ° C. for 1 hour. As a result, an unfired lower layer was formed on the monolith honeycomb substrate.
  • slurry S5 an aqueous rhodium nitrate solution containing 0.15 g of rhodium, 50 g of oxygen storage material OSM1, 50 g of alumina powder, an alumina sol with a solid content of 20 g, and deionized water were mixed to obtain a slurry.
  • this slurry is referred to as “slurry S5”.
  • the entire monolith honeycomb substrate was coated with the entire amount of the slurry S5.
  • the monolith honeycomb substrate was fired at 500 ° C. for 1 hour. Thereby, the upper layer was formed on the lower layer.
  • the exhaust gas purification catalyst was completed.
  • the exhaust gas-purifying catalyst is referred to as “catalyst C5”.
  • Each of the catalysts C1 to C5 was examined for NO x purification ability. Specifically, each of the catalysts C1 to C5 was mounted on an automobile having an engine with a displacement of 2.0 L. The car was run in LA # 4 mode was measured NO x emissions amount. The “LA # 4 mode” is a test mode in the United States defined by FTP75.
  • FIG. 5 is a graph showing the NO x purification ability obtained for the catalysts C1 to C5.
  • the vertical axis represents the NO x emission amount.
  • the catalysts C1 to C4 had less NO x emissions than the catalyst C5.
  • the catalyst C1, as compared to catalysts C2 to C4 were less NO x emissions.

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Abstract

　高いＮＯx浄化能が達成され得る。排ガス浄化用触媒（１）は、排ガスが流れる１つ以上の貫通孔が設けられた基材（２）と、貫通孔の壁面に支持され、この壁面と向き合った下層（３Ｌ）と下層（３Ｌ）を間に挟んで壁面と向き合った上層（３Ｕ）とを含んだ触媒層（３）とを含む。上層（３Ｕ）は、第１白金族元素と第１酸素貯蔵材料とを含有した第１部分（３ＵＦ）と、第１部分（３ＵＦ）の下流に位置し、第２白金族元素と第２酸素貯蔵材料とを含有した第２部分（３ＵＲ）とを含む。下層（３Ｌ）は第３白金族元素と耐熱性担体とを含有している。第１酸素貯蔵材料は第２酸素貯蔵材料と比較して酸素吸蔵量がより大きい。第２酸素貯蔵材料は第１酸素貯蔵材料と比較して酸素吸蔵速度がより高い。

Description

排ガス浄化用触媒
　本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。
　従来から、自動車等の排ガスを処理する排ガス浄化用触媒としては、アルミナなどの無機酸化物からなる耐熱性担体に白金族元素を担持させた三元触媒が広く使用されている。この三元触媒では、白金族元素は、窒素酸化物（ＮＯx）の還元反応並びに一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化反応を促進する役割を担っている。また、耐熱性担体は、白金族元素の比表面積を増大させると共に、反応による発熱を消散させて貴金属のシンタリングを抑制する役割を担っている。
　ところで、排ガス浄化用触媒では、特開平７－６０１１７号公報に記載されているように、触媒層に多層構造を採用することがある。例えば、触媒層に二層構造を採用し、上層と下層とに異なる白金族元素を担持させた場合、触媒層に単層構造を採用した場合には実現困難な性能を達成できる可能性がある。
　しかしながら、本発明者らは、本発明を為すに際し、そのような排ガス浄化用触媒を搭載した自動推進車両には、ＮＯxエミッションに関して未だ改善の余地があることを見出している。　
　そこで、本発明は、高いＮＯx浄化能を達成可能とすることを目的とする。
　本発明の第１側面によると、排ガスが流れる１つ以上の貫通孔が設けられた基材と、前記貫通孔の壁面に支持され、この壁面と向き合った下層と前記下層を間に挟んで前記壁面と向き合った上層とを含んだ触媒層とを具備し、前記上層は、第１白金族元素と第１酸素貯蔵材料とを含有した第１部分と、前記第１部分の下流に位置し、第２白金族元素と第２酸素貯蔵材料とを含有した第２部分とを含み、前記下層は第３白金族元素と耐熱性担体とを含有し、前記第１酸素貯蔵材料は前記第２酸素貯蔵材料と比較して酸素吸蔵量がより大きく、前記第２酸素貯蔵材料は前記第１酸素貯蔵材料と比較して酸素吸蔵速度がより高い排ガス浄化用触媒が提供される。
　本発明の第２側面によると、排ガスが流れる１つ以上の貫通孔が設けられた基材と、前記貫通孔の壁面に支持され、この壁面と向き合った下層と前記下層を間に挟んで前記壁面と向き合った上層とを含んだ触媒層とを具備し、前記上層は、第１白金族元素と第１酸素貯蔵材料とを含有した第１部分と、前記第１部分の下流に位置し、第２白金族元素と第２酸素貯蔵材料とを含有した第２部分とを含み、前記下層は第３白金族元素と耐熱性担体とを含有し、前記第１及び第２酸素貯蔵材料の各々はセリウム及びジルコニウムの少なくとも一方を含んだ酸化物であり、前記第１酸素貯蔵材料に占めるセリウムの割合は前記第２酸素貯蔵材料に占めるセリウムの割合と比較してより高い排ガス浄化用触媒が提供される。
本発明の一態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図。 図１に示す排ガス浄化用触媒の一部を拡大して示す断面図。 酸素貯蔵材料について得られた酸素吸蔵速度を示すグラフ。 酸素貯蔵材料について得られた酸素吸蔵量を示すグラフ。 排ガス浄化用触媒について得られたＮＯx浄化能を示すグラフ。
　以下、本発明の態様について説明する。　
　図１は、本発明の一態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す排ガス浄化用触媒の一部を拡大して示す断面図である。なお、図２において、白抜きの矢印は、排ガスの流れ方向を示している。
　図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１は、モノリス触媒である。この排ガス浄化用触媒１は、例えば、コージェライトなどのセラミックス又は金属からなる基材２を含んでいる。基材２には、１つ又は複数の貫通孔が設けられている。ここでは、一例として、基材２は、略円筒形のモノリスハニカム基材であるとする。
　基材２の隔壁上、即ち基材２に設けられた貫通孔の壁面上には、触媒層３が形成されている。基材２と触媒層３との間には、他の層が介在していてもよい。
　触媒層３は、下層３Ｌと上層３Ｕとを含んでいる。　
　上層３Ｕは、下層３Ｌを間に挟んで基材２の隔壁と向き合っている。上層３Ｕは、第１部分３ＵＦと、第１部分３ＵＦの下流に位置した第２部分３ＵＲとを含んでいる。排ガス浄化用触媒１のうち、第１部分３ＵＦに対応した部分は略円筒形の上流部であり、第２部分３ＵＲに対応した部分は略円筒形の下流部である。第１部分３ＵＦと第２部分３ＵＲとは、互いに接触していてもよく、互いから離間していてもよい。
　第１部分３ＵＦは、第１白金族元素と第１酸素貯蔵材料とを含有している。　
　第１白金族元素は、例えば、白金、パラジウム及びロジウムの少なくとも１つである。典型的には、第１白金族元素は、白金及びパラジウムの少なくとも一方である。
　上流部の単位容積当りの第１白金族元素の含有量は、例えば、０．５ｇ／Ｌ乃至１．５ｇ／Ｌの範囲内とする。この値を大きくすると、第１酸素貯蔵材料の酸素吸蔵量及び酸素吸蔵速度が大きくなる。但し、この場合、上流部の熱容量が増大するのに加え、シンタリングを生じ易くなる。また、この値を小さくすると、第１酸素貯蔵材料の酸素吸蔵量及び酸素吸蔵速度が小さくなるのに加え、十分な排ガス浄化能を達成することが難しくなる。
　第１酸素貯蔵材料は、後述する第２酸素貯蔵材料と比較して酸素吸蔵量がより大きい。第１酸素貯蔵材料は、セリアであるか、又は、セリウムを含んだ第１複合酸化物であることが好ましい。典型的には、第１酸素貯蔵材料は第１複合酸化物である。
　第１複合酸化物は、セリウムとジルコニウムとを含んでいることが好ましい。第１複合酸化物は、単一組成の複合酸化物であってもよく、複数の複合酸化物からなる混合物であってもよい。
　第１複合酸化物において、酸化物で換算したセリウム含有量、即ち、セリア含有量は、例えば５０乃至８０質量％の範囲内とする。セリア含有量が小さいか又は大きいと、大きな酸素吸蔵量を達成することが難しい。
　第１複合酸化物は、セリウム以外の希土類元素を更に含んでいてもよい。例えば、第１複合酸化物は、セリウムとジルコニウムとプラセオジムとランタンとを含んだ複合酸化物であってもよい。
　セリウム以外の希土類元素としては、例えば、プラセオジム、ランタン、イットリウム及びネオジムの１つ以上を使用することができる。セリウム以外の希土類元素を使用する場合、第１複合酸化物において、セリウム以外の希土類元素の酸化物で換算した含有量は、例えば、５乃至２０質量％の範囲内とする。例えば、第１複合酸化物がプラセオジムとランタンとを含んでいる場合、第１複合酸化物において、プラセオジム酸化物の含有量は５乃至９質量％の範囲内とし、ランタン酸化物の含有量は１乃至５質量％の範囲内とする。
　第１複合酸化物において、酸化物で換算したセリウム含有量とジルコニウム含有量との和、即ち、セリア含有量とジルコニア含有量との和は、例えば、８０乃至９５質量％の範囲内とする。この値が小さいか又は大きい場合、大きな酸素吸蔵量を達成できない可能性がある。
　第１部分３ＵＦは、耐熱性担体を更に含有していてもよい。耐熱性担体としては、例えばアルミナを使用することができる。
　上流部の単位容積当りの第１酸素貯蔵材料の含有量は、例えば、３０ｇ／Ｌ乃至１００ｇ／Ｌの範囲内とする。この値が小さい場合、大きな酸素吸蔵量を達成できない可能性がある。この値が大きい場合、上流部の耐熱性が不足するか又は排ガス浄化能が不十分となる可能性がある。
　第２部分３ＵＲは、第２白金族元素と第２酸素貯蔵材料とを含有している。　
　第２白金族元素は、例えば、白金、パラジウム及びロジウムの少なくとも１つであり、典型的にはロジウムを含んでいる。第２白金族元素は、第１白金族元素と等しくてもよく、異なっていてもよい。ここでは、一例として、第１白金族元素は白金であり、第２白金族元素はロジウムであるとする。
　下流部の単位容積当りの第２白金族元素の含有量は、例えば、０．０５ｇ／Ｌ乃至０．５ｇ／Ｌの範囲内とする。この値を大きくすると、第２酸素貯蔵材料の酸素吸蔵量及び酸素吸蔵速度が大きくなる。但し、この場合、上流部の熱容量が増大するのに加え、シンタリングを生じ易くなる。また、この値を小さくすると、第２酸素貯蔵材料の酸素吸蔵量及び酸素吸蔵速度が小さくなるのに加え、十分な排ガス浄化能を達成することが難しくなる。
　なお、下流部の単位容積当りの第２白金族元素の含有量は、上流部の単位容積当りの第１白金族元素の含有量と等しくてもよく、異なっていてもよい。
　第２酸素貯蔵材料は、第１酸素貯蔵材料と比較して酸素吸蔵速度がより高い。第２酸素貯蔵材料は、例えば、セリウムとジルコニウムとを含んだ第２複合酸化物である。第２複合酸化物は、単一組成の複合酸化物であってもよく、複数の複合酸化物からなる混合物であってもよい。
　第２複合酸化物において、酸化物で換算したセリウム含有量、即ち、セリア含有量は、例えば２０乃至４０質量％の範囲内とする。セリア含有量が小さいか又は大きいと、高い酸素吸蔵速度を達成することが難しい。
　第２複合酸化物は、セリウム以外の希土類元素を更に含んでいてもよい。例えば、第２複合酸化物は、セリウムとジルコニウムとランタンとイットリウムとを含んだ複合酸化物であってもよい。
　第２複合酸化物のセリウム以外の希土類元素として、例えば、第１複合酸化物に関して上述したものを使用することができる。セリウム以外の希土類元素を使用する場合、第２複合酸化物において、セリウム以外の希土類元素の酸化物で換算した含有量は、例えば、３乃至１５質量％の範囲内とする。例えば、第２複合酸化物がランタンとイットリウムとを含んでいる場合、第２複合酸化物において、ランタン酸化物の含有量は２乃至９質量％の範囲内とし、ネオジム酸化物の含有量は１乃至６質量％の範囲内とする。
　第２複合酸化物において、酸化物で換算したセリウム含有量とジルコニウム含有量との和、即ち、セリア含有量とジルコニア含有量との和は、例えば、８５質量％乃至９７質量％の範囲内とする。この値が小さいか又は大きい場合、大きな酸素吸蔵量を達成できない可能性がある。
　第２部分３ＵＲは、耐熱性担体を更に含有していてもよい。耐熱性担体としては、例えばアルミナを使用することができる。
　下流部の単位容積当りの第２酸素貯蔵材料の含有量は、例えば、３０ｇ／Ｌ乃至１５０ｇ／Ｌの範囲内とする。この値が小さい場合、大きな酸素吸蔵量を達成できない可能性がある。この値が大きい場合、下流部の耐熱性が不足するか又は排ガス浄化能が不十分となる可能性がある。
　第１部分３ＵＦの排ガスの流れ方向に沿った長さＬFと第２部分３ＵＲとの排ガスの流れ方向に沿った長さＬRとの比ＬF／ＬRは、例えば、０．２乃至１．５の範囲内とする。比ＬF／ＬRが小さい場合、大きな酸素貯蔵量を達成することが難しい。比ＬF／ＬRが大きい場合、排ガスの組成の変動を抑制することが困難である。
　下層３Ｌは、上層３Ｕと基材２の隔壁との間に介在している。上層３Ｕは、上層３Ｕと下層３Ｌとの間には、他の層が介在していてもよい。
　下層３Ｌは、第３白金族元素と耐熱性担体とを含有している。下層３Ｌは、第３酸素貯蔵材料を更に含有していてもよい。
　第３白金族元素は、例えば、白金、パラジウム及びロジウムの少なくとも１つであり、典型的には白金である。
　この排ガス浄化用触媒１の単位容積当りの第３白金族元素の含有量は、例えば、０．１ｇ／Ｌ乃至１．５ｇ／Ｌの範囲内とする。この値を大きくすると、第３酸素貯蔵材料の酸素吸蔵量及び酸素吸蔵速度が大きくなる。但し、この場合、下層３Ｌの熱容量が増大するのに加え、シンタリングを生じ易くなる。また、この値を小さくすると、第３酸素貯蔵材料の酸素吸蔵量及び酸素吸蔵速度が小さくなるのに加え、十分な排ガス浄化能を達成することが難しくなる。
　第３酸素貯蔵材料は、セリアであるか、又は、セリウムを含んだ第３複合酸化物である。典型的には、第３酸素貯蔵材料は第３複合酸化物である。
　第３複合酸化物は、セリウムとジルコニウムとを含んでいる。第３複合酸化物は、単一組成の複合酸化物であってもよく、複数の複合酸化物からなる混合物であってもよい。
　第３複合酸化物において、酸化物で換算したセリウム含有量、即ち、セリア含有量は、例えば１０質量％乃至４０質量％の範囲内とする。セリア含有量が小さいか又は大きいと、大きな酸素吸蔵量を達成することが難しい。
　第３複合酸化物は、セリウム以外の希土類元素を更に含んでいてもよい。例えば、第３複合酸化物は、セリウムとジルコニウムとイットリウムとランタンとを含んだ複合酸化物であってもよい。
　第３複合酸化物のセリウム以外の希土類元素として、例えば、第１複合酸化物に関して上述したものを使用することができる。
　セリウム以外の希土類元素を使用する場合、第３複合酸化物において、セリウム以外の希土類元素の酸化物で換算した含有量は、例えば、４乃至１２質量％の範囲内とする。例えば、第３複合酸化物がイットリウムとランタンとを含んでいる場合、第３複合酸化物において、イットリウム酸化物の含有量は３乃至７質量％の範囲内とし、ランタン酸化物の含有量は１乃至５質量％の範囲内とする。
　第３複合酸化物において、酸化物で換算したセリウム含有量とジルコニウム含有量との和、即ち、セリア含有量とジルコニア含有量との和は、例えば９６質量％以下とし、典型的には８８質量％乃至９６質量％の範囲内とする。
　耐熱性担体としては、例えばアルミナを使用することができる。上層３Ｕにおいて、耐熱性担体の含有量は、例えば２０ｇ／Ｌ乃至１００ｇ／Ｌの範囲内とする。
　排ガス浄化用触媒１の単位容積当りの第３酸素貯蔵材料の含有量は、例えば、２０ｇ／Ｌ乃至１００ｇ／Ｌの範囲内とする。この値が小さい場合、大きな酸素吸蔵量を達成できない可能性がある。この値が大きい場合、耐熱性が不足するか又は排ガス浄化能が不十分となる可能性がある。
　以下、本発明の例について説明する。
　＜酸素貯蔵材料ＯＳＭ１の製造＞
　以下の方法により、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１を製造した。　
　まず、硝酸セリウム［Ｃｅ（ＮＯ3）3］とオキシ硝酸ジルコニウム［ＺｒＯ（ＮＯ3）2］とを５００ｍＬの脱イオン水中に溶解させた。硝酸セリウムとオキシ硝酸ジルコニウムとは、それぞれをセリアとジルコニアとに換算した質量比が２０：８０となるように混合した。
　この水溶液に、１０重量％の水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）水溶液を室温で滴下して共沈を生じさせた。続いて、この水溶液を６０分間攪拌した。その後、この水溶液を濾過し、さらに濾過ケークを脱イオン水で十分に洗浄した。このようにして得られた共沈生成物は、１１０℃で乾燥させた。
　次に、共沈生成物を、大気中、５００℃で３時間に亘ってか焼した。その後、か焼生成物を乳鉢で粉砕し、これにより得られた粉末を、大気中、８００℃で５時間焼成した。以下、このようにして得られた粉末を、「酸素貯蔵材料ＯＳＭ１」と呼ぶ。
　酸素貯蔵材料ＯＳＭ１の一部を抜き取り、これをＸ線回折解析に供した。その結果、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１は、化学式：（Ｃｅ，Ｚｒ）Ｏ2で表される複合酸化物からなることを確認できた。
　＜酸素貯蔵材料ＯＳＭ２の製造＞
　硝酸セリウムとオキシ硝酸ジルコニウムとを、それぞれをセリアとジルコニアとに換算した質量比が３０：７０となるように混合したこと以外は、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１について説明したのと同様の方法により粉末を得た。以下、この粉末を、「酸素貯蔵材料ＯＳＭ３」と呼ぶ。
　　＜酸素貯蔵材料ＯＳＭ３の製造＞
　硝酸セリウムとオキシ硝酸ジルコニウムとを、それぞれをセリアとジルコニアとに換算した質量比が４０：６０となるように混合したこと以外は、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１について説明したのと同様の方法により粉末を得た。以下、この粉末を、「酸素貯蔵材料ＯＳＭ３」と呼ぶ。
　＜酸素貯蔵材料ＯＳＭ４の製造＞
　硝酸セリウムとオキシ硝酸ジルコニウムとを、それぞれをセリアとジルコニアとに換算した質量比が６０：４０となるように混合したこと以外は、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１について説明したのと同様の方法により粉末を得た。以下、この粉末を、「酸素貯蔵材料ＯＳＭ４」と呼ぶ。
　＜酸素貯蔵材料ＯＳＭ５の製造＞
　硝酸セリウムとオキシ硝酸ジルコニウムとを、それぞれをセリアとジルコニアとに換算した質量比が８０：２０となるように混合したこと以外は、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１について説明したのと同様の方法により粉末を得た。以下、この粉末を、「酸素貯蔵材料ＯＳＭ５」と呼ぶ。
　＜酸素吸蔵速度の測定＞
　酸素貯蔵材料ＯＳＭ１を５０ｇ秤量し、これを５００ｍＬの脱イオン水中に添加した。超音波攪拌を１０分間行うことにより粉末Ｐ１を脱イオン水中に十分に分散させ、続いて、このスラリーにジニトロジアミン白金硝酸溶液を添加した。ジニトロジアミン白金硝酸溶液の濃度及び添加量は、固形分の白金含有量が０．７１質量％となるように調節した。
　その後、このスラリーを吸引濾過した。濾液を誘導結合高周波プラズマ（ＩＣＰ）分光分析に供した結果、スラリー中の白金のほぼ全てが濾過ケーク中に存在していることが分かった。
　次に、濾過ケークを１１０℃で１２時間乾燥させた。続いて、これを、大気中、５００℃で１時間焼成した。
　次いで、このようにして得られた粉末からなるペレットを製造した。これらペレットは、大気雰囲気中、１１００℃で５時間の熱処理に供した。
　続いて、これらペレットを６００℃に加熱しながら、ペレットを取り巻く雰囲気を、０．２体積％の濃度で一酸化炭素を含んだ第１窒素雰囲気と、１体積％の濃度で酸素を含んだ第２窒素雰囲気との間で１分毎に交互に切り替えた。雰囲気の切り替えを暫く継続し、雰囲気を第２窒素雰囲気へと切り替えてから５秒間経過するまでの間にペレットが吸蔵した酸素の量を測定した。そして、この吸蔵酸素量から、酸素貯蔵速度を求めた。
　具体的には、雰囲気を第２窒素雰囲気へと切り替えてから５秒間だけペレットに酸素を吸蔵させた。そして、これらペレットに酸素を放出させて、この酸素放出量をペレットが吸蔵した酸素の量とした。これらペレットが吸蔵した酸素とこれらペレットが含んでいるセリアとのモル比を算出し、このモル比を酸素吸蔵速度とした。
　また、酸素貯蔵材料ＯＳＭ２乃至ＯＳＭ５についても、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１について説明したのと同様の方法により、酸素吸蔵速度を求めた。
　図３は、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１乃至ＯＳＭ５について得られた酸素吸蔵速度を示すグラフである。図中、横軸は、酸素貯蔵材料のセリア含有率を示しており、縦軸は、酸素吸蔵速度を示している。図３に示すように、酸素貯蔵材料のセリア含有率が小さいほど、酸素吸蔵速度は大きかった。
　＜酸素吸蔵量の測定＞
　上述したのと同様の方法により、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１を用いてペレットを製造した。これらペレットは、大気雰囲気中、１１００℃で５時間の熱処理に供した。
　次に、これらペレットを６００℃に加熱しながら、ペレットを取り巻く雰囲気を、２体積％の濃度で一酸化炭素を含んだ第１窒素雰囲気と、１体積％の濃度で酸素を含んだ第２窒素雰囲気との間で１分毎に交互に切り替えた。雰囲気の切り替えを暫く継続し、雰囲気を第２窒素雰囲気へと切り替えてから２分間経過するまでの間にペレットが吸蔵した酸素の量を測定した。そして、この吸蔵酸素量から、酸素貯蔵速度を求めた。
　具体的には、雰囲気を第２窒素雰囲気へと切り替えてから２分間に亘ってペレットに酸素を吸蔵させた。そして、これらペレットに酸素を放出させて、この酸素放出量を酸素吸蔵量とした。
　また、酸素貯蔵材料ＯＳＭ２乃至ＯＳＭ５についても、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１について説明したのと同様の方法により、酸素吸蔵量を求めた。
　図４は、酸素貯蔵材料ＯＳＭ１乃至ＯＳＭ５について得られた酸素吸蔵量を示すグラフである。図中、横軸は、酸素貯蔵材料のセリア含有率を示しており、縦軸は、酸素吸蔵量を示している。図４に示すように、酸素貯蔵材料のセリア含有率が大きいほど、酸素吸蔵量は大きかった。
　＜触媒Ｃ１の製造＞
　図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。　
　まず、０．５ｇの白金を含有した硝酸白金水溶液と、１００ｇの酸素貯蔵材料ＯＳＭ２と、５０ｇのアルミナ粉末と、固形分含有量が２０ｇのアルミナゾルと、脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、「スラリーＳ１」と呼ぶ。
　次に、このスラリーＳ１の全量を、モノリスハニカム基材２の全体にコートした。ここでは、容積が１．０Ｌであるコージェライト製のモノリスハニカム基材を使用した。このモノリスハニカム基材２は、１５０℃で１時間乾燥させた。これにより、モノリスハニカム基材２上に、未焼成の下層３Ｕを形成した。
　次いで、１．０ｇの白金を含有した硝酸白金水溶液と、４０ｇの酸素貯蔵材料ＯＳＭ４と、５０ｇのアルミナ粉末と、固形分含有量が２０ｇのアルミナゾルと、脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、「スラリーＳ２」と呼ぶ。
　次に、このスラリーＳ２の全量を、先のモノリスハニカム基材２の上流部、ここではモノリスハニカム基材２の一端からその全長の半分の位置までの部分にのみコートした。そして、このモノリスハニカム基材２を、１５０℃で１時間乾燥させた。これにより、モノリスハニカム基材２上に、未焼成の第１部分３ＵＦを形成した。
　その後、０．１５ｇのロジウムを含有した硝酸ロジウム水溶液と、５０ｇの酸素貯蔵材料ＯＳＭ１と、５０ｇのアルミナ粉末と、固形分含有量が２０ｇのアルミナゾルと、脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、「スラリーＳ３」と呼ぶ。
　続いて、第２部分３ＵＲを形成すべく、このスラリーＳ３の全量を、先のモノリスハニカム基材２の下流部、ここではモノリスハニカム基材２の他端からその全長の半分の位置までの部分にのみコートした。そして、このモノリスハニカム基材２を、５００℃で１時間に亘って焼成した。これにより、下層３Ｌ上に、上層３Ｕを形成した。なお、排ガスの流れ方向に関する第１部分３ＵＦ及び第２部分３ＵＲの寸法は、互いに等しくした。
　以上のようにして、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を完成した。以下、この排ガス浄化用触媒１を「触媒Ｃ１」と呼ぶ。
　＜触媒Ｃ２の製造＞
　スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ３を用いて第１部分３ＵＦを形成し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ２を用いて第２部分３ＵＲを形成したこと以外は、触媒Ｃ１について上述したのと同様の方法により、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を「触媒Ｃ２」と呼ぶ。
　＜触媒Ｃ３の製造＞
　上層３Ｕと下層３Ｌとの位置を逆にしたこと以外は触媒Ｃ１と同様の構造を有している排ガス浄化用触媒を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒を「触媒Ｃ３」と呼ぶ。
　＜触媒Ｃ４の製造＞
　上層３Ｕと下層３Ｌとの位置を逆にしたこと以外は触媒Ｃ２と同様の構造を有している排ガス浄化用触媒を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒を「触媒Ｃ４」と呼ぶ。
　＜触媒Ｃ５の製造＞
　上層３Ｕの組成が均一であること以外は図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１と同様の構造を有している排ガス浄化用触媒を、以下の方法で製造した。
　まず、０．５ｇの白金を含有した硝酸白金水溶液と、１００ｇの酸素貯蔵材料ＯＳＭ４と、５０ｇのアルミナ粉末と、固形分含有量が２０ｇのアルミナゾルと、脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、「スラリーＳ４」と呼ぶ。
　次に、このスラリーＳ４の全量を、モノリスハニカム基材の全体にコートした。ここでは、モノリスハニカム基材として、触媒Ｃ１の製造において使用したのと同様のモノリスハニカム基材を使用した。このモノリスハニカム基材は、１５０℃で１時間乾燥させた。これにより、モノリスハニカム基材上に、未焼成の下層を形成した。
　その後、０．１５ｇのロジウムを含有した硝酸ロジウム水溶液と、５０ｇの酸素貯蔵材料ＯＳＭ１と、５０ｇのアルミナ粉末と、固形分含有量が２０ｇのアルミナゾルと、脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、「スラリーＳ５」と呼ぶ。
　続いて、このスラリーＳ５の全量を、先のモノリスハニカム基材の全体にコートした。そして、このモノリスハニカム基材を、５００℃で１時間に亘って焼成した。これにより、下層上に、上層を形成した。
　以上のようにして、排ガス浄化用触媒を完成した。以下、この排ガス浄化用触媒を「触媒Ｃ５」と呼ぶ。
　＜性能評価＞
　触媒Ｃ１乃至Ｃ５の各々について、ＮＯx浄化能を調べた。　
　具体的には、触媒Ｃ１乃至Ｃ５の各々を、排気量が２．０Ｌのエンジンを有する自動車に搭載した。この自動車をＬＡ＃４モードで走行させ、ＮＯx排出量を測定した。なお、「ＬＡ＃４モード」は、ＦＴＰ７５に規定された米国におけるテストモードである。
　図５は、触媒Ｃ１乃至Ｃ５について得られたＮＯx浄化能を示すグラフである。図中、縦軸は、ＮＯx排出量を示している。図５に示すように、触媒Ｃ１乃至Ｃ４は、触媒Ｃ５と比較して、ＮＯx排出量が少なかった。そして、触媒Ｃ１は、触媒Ｃ２乃至Ｃ４と比較して、ＮＯx排出量が少なかった。
　更なる利益及び変形は、当業者には容易である。それゆえ、本発明は、そのより広い側面において、ここに記載された特定の記載や代表的な態様に限定されるべきではない。従って、添付の請求の範囲及びその等価物によって規定される本発明の包括的概念の真意又は範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能である。

Claims (9)

  1. 　排ガスが流れる１つ以上の貫通孔が設けられた基材と、前記貫通孔の壁面に支持され、この壁面と向き合った下層と前記下層を間に挟んで前記壁面と向き合った上層とを含んだ触媒層とを具備し、前記上層は、第１白金族元素と第１酸素貯蔵材料とを含有した第１部分と、前記第１部分の下流に位置し、第２白金族元素と第２酸素貯蔵材料とを含有した第２部分とを含み、前記下層は第３白金族元素と耐熱性担体とを含有し、前記第１酸素貯蔵材料は前記第２酸素貯蔵材料と比較して酸素吸蔵量がより大きく、前記第２酸素貯蔵材料は前記第１酸素貯蔵材料と比較して酸素吸蔵速度がより高い排ガス浄化用触媒。
  2. 　前記第１及び第２酸素貯蔵材料の各々はセリウム及びジルコニウムの少なくとも一方を含んだ酸化物であり、前記第１酸素貯蔵材料に占めるセリウムの割合は前記第２酸素貯蔵材料に占めるセリウムの割合と比較してより高い請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
  3. 　前記第１複合酸化物のセリア含有量は５０乃至８０質量％の範囲内にあり、第２複合酸化物のセリア含有量は２０乃至４０質量％の範囲内にある請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
  4. 　前記第１白金族元素は白金及びパラジウムの少なくとも一方であり、前記第２及び第３白金族元素の各々は白金とパラジウムとロジウムとの少なくとも１つである請求項１乃至３の何れか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
  5. 　前記第１及び第３白金族元素の各々は白金を含み、前記第２白金族元素はロジウムを含んだ請求項１乃至３の何れか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
  6. 　排ガスが流れる１つ以上の貫通孔が設けられた基材と、前記貫通孔の壁面に支持され、この壁面と向き合った下層と前記下層を間に挟んで前記壁面と向き合った上層とを含んだ触媒層とを具備し、前記上層は、第１白金族元素と第１酸素貯蔵材料とを含有した第１部分と、前記第１部分の下流に位置し、第２白金族元素と第２酸素貯蔵材料とを含有した第２部分とを含み、前記下層は第３白金族元素と耐熱性担体とを含有し、前記第１及び第２酸素貯蔵材料の各々はセリウム及びジルコニウムの少なくとも一方を含んだ酸化物であり、前記第１酸素貯蔵材料に占めるセリウムの割合は前記第２酸素貯蔵材料に占めるセリウムの割合と比較してより高い排ガス浄化用触媒。
  7. 　前記第１複合酸化物のセリア含有量は５０乃至８０質量％の範囲内にあり、第２複合酸化物のセリア含有量は２０乃至４０質量％の範囲内にある請求項６に記載の排ガス浄化用触媒。
  8. 　前記第１白金族元素は白金及びパラジウムの少なくとも一方であり、前記第２及び第３白金族元素の各々は白金とパラジウムとロジウムとの少なくとも１つである請求項６又は７に記載の排ガス浄化用触媒。
  9. 　前記第１及び第３白金族元素の各々は白金を含み、前記第２白金族元素はロジウムを含んだ請求項６又は７に記載の排ガス浄化用触媒。
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