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公開番号2025124650
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-26
出願番号2025076343,2021576718
出願日2025-05-01,2020-06-23
発明の名称触媒物品および触媒物品を製造する方法
出願人ビーエーエスエフモバイルエミッションズカタリスツエルエルシー,BASF Mobile Emissions Catalysts LLC
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B01J 23/89 20060101AFI20250819BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】パラジウムを本質的に含まず、かつ950℃超のエージング温度で高温水熱安定性を呈し、かつ自動車の排出物の制御においてパラジウム-ロジウム系触媒と比較して同等のまたは改善された有効性を有する、白金-ロジウム系触媒を提供する。
【解決手段】触媒物品は、セリア含有金属酸化物成分を含む第1の担体上に担持された白金と、耐火性アルミナ成分、酸素貯蔵成分、またはそれらの組み合わせから選択される第2の担体上に担持されたロジウムと、基材と、を含み、該触媒物品は、パラジウムを本質的に含まない。本発明はまた、触媒物品を調製するためのプロセス、ならびに炭化水素、一酸化炭素、および窒素酸化物を含むガス状排気流を精製するための触媒物品および排気ガス処理システムの使用も提供する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
排気ガス中のＨＣ、ＮＯ
ｘ
、およびＣＯを除去するために用いる三元変換触媒物品であって、
セリア含有金属酸化物成分を含む第１の担体上に担持された白金と、
耐火性アルミナ成分と酸素貯蔵成分との組み合わせである第２の担体上に担持されたロジウムと、
基材と、を含む、触媒物品であって、
前記触媒物品が、パラジウムを０．１重量％未満の量で含み、
前記第１の担体が、耐火性アルミナ成分をさらに含み、
前記セリア含有金属酸化物成分が、セリア－アルミナ、セリア－イットリウム－アルミナ、セリア－シリカ－アルミナ、セリア－スズ－アルミナ、セリア－マンガンアルミナ、セリア－鉄－アルミナ、セリア－ニッケル－アルミナ、セリア－イリジウム－アルミナ、セリア－ルテニウム－アルミナ、セリア－インジウム－アルミナ、セリア－チタニア－アルミナセリア－チタニア、またはそれらの任意の組み合わせを含み、
前記酸素貯蔵成分が、セリア－ジルコニア、セリア－ジルコニア－ランタナ、セリア－ジルコニア－イットリア、セリア－ジルコニア－ランタナ－イットリア、セリア－ジルコニア－ネオジミア、セリア－ジルコニア－プラセオジミア、セリア－ジルコニア－ランタナ－ネオジミア、セリア－ジルコニア－ランタナ－プラセオジミア、セリア－ジルコニア－ランタナ－ネオジミア－プラセオジミア、またはそれらの任意の組み合わせを含む、
触媒物品。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記セリア含有金属酸化物成分が、セリア－アルミナまたはセリア－イットリウム－アルミナを含む、請求項１に記載の触媒物品。
【請求項３】
前記セリア含有金属酸化物成分が、セリア－アルミナを含む、請求項１に記載の触媒物品。
【請求項４】
前記セリア含有金属酸化物成分が、セリア－ジルコニアを含む、請求項１に記載の触媒物品。
【請求項５】
前記触媒物品が、単層の触媒物品であり、９５０℃超のエージング温度で水熱安定性を呈する、請求項１に記載の触媒物品。
【請求項６】
前記触媒物品が、第１の層と、第２の層と、基材と、を含む二層物品であり、前記第１の層が、セリア含有金属酸化物成分および耐火性アルミナ成分上に担持された白金を含み、前記基材上に堆積されており、前記第２の層が、耐火性アルミナ成分、酸素貯蔵成分、またはそれらの組み合わせから選択される担体上に担持されたロジウムを含み、前記第１の層上に堆積されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項７】
前記触媒物品が、第１の層と、第２の層と、基材と、を含む、二層物品であり、前記第１の層が、耐火性アルミナ成分、酸素貯蔵成分、またはそれらの組み合わせから選択される担体上に担持されたロジウムを含み、前記基材上に堆積されており、前記第２の層が、セリア含有金属酸化物成分および耐火性アルミナ成分上に担持された白金を含み、前記第１の層上に堆積されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項８】
白金の量が、前記第１の担体の総重量に基づいて、０．１～１０．０重量％の範囲にあり、ロジウムの量が、前記第２の担体の総重量に基づいて、０．１～１０．０重量％の範囲にある、請求項１～７のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項９】
前記セリア含有金属酸化物成分のセリア含有量が、前記セリア含有金属酸化物成分の総重量に基づいて、１．０～８０重量％の範囲にある、請求項１～８のいずれか一項に記載の触媒物品。
【請求項１０】
前記セリア含有金属酸化物成分のセリア含有量が、前記セリア含有金属酸化物成分の総重量に基づいて、５．０～５０重量％の範囲にある、請求項１～８のいずれか一項に記載の触媒物品。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年６月２７日に出願された米国仮出願第６２／８６７３５１号および２０１９年７月１２日に出願された欧州出願第１９１８５９１２．３号に対する優先権の利益をその全体について主張するものである。
続きを表示（約 3,100 文字）【０００２】
本出願で請求される発明は、排気ガスを処理してその中に含有される汚染物質を低減するのに有用な触媒物品に関する。特に、本出願で請求される発明は、白金系触媒物品、触媒物品を調製する方法、および排出制御触媒としてのその使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
三元変換（ＴＷＣ）触媒（以下、三元変換触媒、三元触媒、ＴＷＣ触媒、およびＴＷＣと互換的に呼ぶ）は、内燃機関からの排気ガス流の処理に数年間利用されてきた。一般に、炭化水素、窒素酸化物、および一酸化炭素等の汚染物質を含有する排気ガスを処理または精製するために、三元変換触媒を含有する触媒コンバータが内燃機関の排気ガスラインに使用される。三元変換触媒は、典型的には、未燃の炭化水素および一酸化炭素を酸化し、窒素酸化物を還元することが知られている。
【０００４】
典型的には、ガソリン車用途の排気ガス処理システムでは、二触媒モノリスシステムが使用される。フロントブリックである密結合触媒（ＣＣ１）は、主にコールドスタートおよび高速走行の排出物を取り扱うために、ＰＧＭ充填量がより高くなっている。第２のブリックであるクリーンアップ触媒（ＣＣ２）は、加速、上り坂などの走行負荷によって生じる追加の排出物を取り扱うために、ＰＧＭ充填量がより低くなっている。現在、排出物処理システムには、パラジウムがより少量のロジウムとともに主要な白金族金属成分として使用されるＰｄ／Ｒｈテクノロジーが専ら用いられている。
【０００５】
排気ガス汚染物質の量を低減するのに役立つ触媒コンバータの製造に大量のパラジウムが使用されるため、今後数年間で市場においてパラジウムの供給不足が発生する可能性がある。現在、パラジウムは白金よりもかなり高価である。同時に、白金需要の減少により、白金価格は下落すると予想される。理由のうちの１つは、ディーゼル車の生産量が減少していることであり得る。
【０００６】
したがって、触媒のコストを大幅に削減するために、ＴＷＣ触媒中のパラジウムの一部を白金で置き換える必要がある。白金は、ディーゼル燃料車の排出物制御用のディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）およびリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）で広く使用されているが、ガソリン燃料車におけるその使用は限定されている。パラジウムの一部を白金で置き換えるという提案されたアプローチは、触媒の所望の有効性を維持または改善する必要性によって複雑になり、パラジウムの一部を白金で単純に置き換えることによっては可能ではないだろう。先行技術はまた、パラジウムが白金よりも優れていることが見出されていると述べており、この差は、高速走行または広い変動振幅などのより応力の大きな条件でより高いように思われる。その理由のうちの１つは、白金がパラジウムと比較して安定性が低く、担体が異なればＰｄまたはＰｔに対して異なる結合エネルギーが提供されることである。白金は、長時間の高温エージング条件下で焼結する傾向にある。さらに、車両の保証期間がより長くなり、例えば、１００，０００マイル／１０年から１５０，０００マイル／１５年になった。そのため、ＯＥＭは、より厳しいエージングプロトコルを使用することが義務付けられている（すなわち、ＯＥＭおよび車両に応じて、エージング温度を、ピーク温度８５０℃から、９５０、１０５０、１０００、および１０５０℃に増加）。従来の耐火性アルミナ上に堆積された白金粒子は、確立されているオスワルド熟成メカニズムを介してサブミクロンサイズに成長し得ることがよく知られている。したがって、適切な担体材料を使用して白金を安定化させることに関するさらなる研究が必要である。したがって、本出願で請求される発明の目的は、パラジウムを本質的に含まず、かつ９５０℃超のエージング温度で高温水熱安定性を呈し、かつ自動車の排出物の制御においてパラジウム－ロジウム系触媒と比較して同等のまたは改善された有効性を有する、白金－ロジウム系触媒を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の実施形態の理解を提供するために、添付図面が参照され、これらは、必ずしも縮尺どおりに描かれておらず、参照番号は、本発明の例示的な実施形態の成分を指す。図面は、単なる例示であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。本出願で請求される本発明の上および他の特色、それらの性質、ならびに様々な利点は、添付されている図面と併せて以下の詳細な説明を考慮すると、より明らかになるであろう。
本出願で請求される発明の一実施形態による例示的な構成における触媒物品設計の概略図である。
本発明の触媒および参照触媒のＴＨＣ、ＮＯ、およびＣＯの変換の比較試験結果を示すグラフである。
セリア－アルミナ上に担持されたＰｔ触媒およびセリア－ジルコニア上に担持されたＰｔ触媒のＮＯ変換の比較を例示する。
セリア－アルミナ上に担持されたＰｔ触媒およびセリア－ジルコニア上に担持されたＰｔ触媒のＨＣライトオフの比較を例示する。
セリア－アルミナ上に担持されたＰｔ触媒およびセリア－ジルコニア上に担持されたＰｔ触媒のλスイープＮＯ変換の比較を例示する。
セリア－アルミナ上に担持されたＰｔ触媒およびセリア－ジルコニア上に担持されたＰｔ触媒のλスイープＨＣ変換の比較を例示する。
セリア－アルミナ上に担持されたＰｔ触媒およびアルミナ上に担持されたＰｔ触媒の安定性の比較研究を例示する。
本出願で請求される発明の一実施形態による触媒組成物を含み得るハニカム型基材担体の斜視図である。
図６Ａと比較して拡大され、かつ図６Ａの基材担体の端面に平行な平面に沿って取った部分断面図であり、図６Ａに示される複数のガス流路の拡大図を示す。
図６Ａ内のハニカム型基材が、ウォールフローフィルタ基材モノリスを表現する、図６Ａに対して拡大された区分の切断図である。
【発明の概要】
【０００８】
本出願で請求される発明によると、セリア含有金属酸化物成分を含む第１の担体上に担持された白金と、耐火性アルミナ成分、酸素貯蔵成分、またはそれらの組み合わせから選択される第２の担体上に担持されたロジウムと、基材と、を含む、触媒物品であって、該触媒物品が、パラジウムを本質的に含まない、触媒物品が提供される。
【０００９】
本出願で請求される発明の別の態様によると、本出願で請求される発明による触媒物品を調製するプロセスであって、該プロセスが、セリア含有金属酸化物成分を含む第１の担体上に担持された白金と、耐火性アルミナ成分、酸素貯蔵成分、またはそれらの組み合わせから選択される第２の担体上に担持されたロジウムと、を含むスラリーを調製することと、基材上にスラリーを堆積させて、触媒物品を得て、続いて、４００～７００℃の範囲の温度で焼成することと、を含み、スラリーを調製するステップが、インシピエントウェットネス含浸、インシピエントウェットネス共含浸、および後添加から選択される技術を含む、プロセスが提供される。
【００１０】
本出願で請求される発明の別の態様によると、内燃機関用の排気ガス処理システムであって、該システムが本出願で請求される発明による触媒物品を備える、排気ガス処理システムが提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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