DE102018123587A1 - Abgasreinigungskatalysator - Google Patents

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Hiromasa Suzuki
Yoshinori Saito
Tatsuya Ohashi
Shunsuke OHISHI
Takaya OTA
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Toyota Motor Corp
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Cataler Corp
Toyota Motor Corp
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Abstract

Die beispielhaften Ausführungsformen betreffen einen Abgasreinigungskatalysator, welcher bezüglich der HC-Reinigungskapazität und Aufwärmleistung ausgezeichnet ist. Ein derartiger Abgasreinigungskatalysator enthält ein Substrat und eine auf der Oberfläche des Substrates ausgebildete Katalysatorbeschichtungsschicht, wobei die Katalysatorbeschichtungsschicht eine obere und eine untere Schicht aufweist, welche eine näher an der Oberfläche des Substrats befindliche, untere Schicht und eine von der Oberfläche des Substrats relativ entfernte, obere Schicht umfasst, wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht Rh, Pd, und einen Träger umfasst, wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht mit einer relativ höheren Pd-Konzentration als jene in jedem anderen Bereich in der oberen Schicht innerhalb einer Fläche umfasst, welche sich über eine Länge von 20 mm oder mehr von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in der Stromabwärtsrichtung auf der Oberfläche der oberen Schicht erstreckt, wobei die untere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht mindestens ein Edelmetall, ausgewählt aus Pd und Pt, und einen Träger umfasst, und 60 Massen-% oder mehr an Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der obersten Oberflächen-Pd-Schicht vorliegen, welche relativ entfernt von der Oberfläche des Substrats ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Beispielhafte Ausführungsformen betreffen einen Abgasreinigungskatalysator.
  • Stand der Technik
  • Ein Abgasreinigungskatalysator eines Automobils oxidiert Kohlenwasserstoff („hydrocarbon“, HC) und Kohlenstoffmonoxid (CO), welche in einem von einem Automobilmotor ausgestoßenen Abgas enthalten sind, wandelt derartige Substanzen in Wasser und Kohlenstoffdioxid um, und reduziert ein Stickoxid (NOx) in einem Abgas zu Stickstoff. Als ein Abgasreinigungskatalysator mit einer derartigen katalytischen Aktivität (wird nachstehend auch als ein „Dreiwege-Katalysator“ bezeichnet) wird allgemein ein Edelmetall-tragender Katalysator, welcher ein thermisch stabiles Substrat enthält, welches mit einer Katalysatorschicht beschichtet ist, welche Partikel aus katalytischen Edelmetallen wie Palladium (Pd), Rhodium (Rh), und Platin (Pt) aufweist, verwendet.
  • Für die Entwicklung zukünftiger Katalysatoren ist es besonders wünschenswert, die HC-Reinigung in einem A/F-(Luft/Kraftstoff)-fetten Zustand und einem hohen SV-Bereich bzw. Hoch-SV-Bereich zusammen mit der Verkleinerung („downsizing“) zu verbessern. Es gibt einen Markt für auf HC spezialisierte Katalysatoren. Zusätzlich ist es außerdem wünschenswert, die Aufwärmleistung der Katalysatoren zu verbessern.
  • Zum Beispiel offenbart JP 2013-136032 A einen Abgasreinigungskatalysator, welcher ein Substrat und eine auf einer Oberfläche des Substrats ausgebildete Katalysatorbeschichtungsschicht umfasst. Die Katalysatorbeschichtungsschicht ist in der Gestalt einer geschichteten Struktur mit oberer und unterer Schicht, einschließlich einer unteren Schicht, welche sich näher an der Oberfläche des Substrates befindet, und einer oberen Schicht, welche sich relativ von der Oberfläche des Substrates entfernt befindet. Die Katalysatorbeschichtungsschicht enthält Rh und Pd als Edelmetallkatalysatoren, und sie enthält ein Material mit der Sauerstoffspeicherkapazität („oxygen storage capacity“, OSC) als ein Träger. Rh ist in der oberen Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht angeordnet, und Pd ist sowohl in der oberen Schicht als auch in der unteren Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht angeordnet. In der oberen Schicht und in der unteren Schicht wird zumindest ein Teil des Pd auf dem OSC-Material getragen, und ein in der oberen Schicht angeordneter Massenanteil des Pd relativ zu dem in der unteren Schicht angeordneten Pd ist nicht mehr als 0,4. Mittels des in JP 2013-136032 A offenbarten Abgasreinigungskatalysators wird angenommen, dass die Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) des gesamten Katalysators effektiv verbessert wird, ohne die NOx-Reinigungskapazität zu verschlechtern. Es bleibt jedoch unmöglich, die HC-Reinigungskapazität von Pd in der oberen Schicht, in welcher Pd und Rh einheitlich gemischt sind, ausreichend zu verwenden. Deshalb wird die Verbesserung der HC-Reinigungskapazität erwartet. Obwohl es herkömmliche Techniken bezüglich Katalysatoren gibt, in welchen ein Katalysatormetall wie Pd an einer gegebenen Stelle angeordnet ist, um die spezifische Leistung zu verbessern ( JP H6-205983 A , JP 2012-40547 A , und JP 2009-273986 A ), ist die Verwirklichung einer hohen HC-Reinigungskapazität und Aufwärmleistung in einer gut ausgeglichenen Weise mittels dieser herkömmlichen Techniken noch nicht erreicht worden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Dementsprechend stellen die beispielhaften Ausführungsformen einen Abgasreinigungskatalysator bereit, welcher sowohl bezüglich der HC-Reinigungskapazität als auch der Aufwärmleistung ausgezeichnet ist.
  • Die Erfinder der beispielhaften Ausführungsformen haben verschiedene Mittel untersucht, und als ein Ergebnis fanden sie heraus, dass eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht mit einer gegebenen Länge, welche sich von einem Ende der Stromaufwärtsseite in Stromabwärtsrichtung auf der oberen Schicht eines Katalysators erstreckt, das heißt, eine Schicht mit einer relativ höheren Pd-Konzentration als jene in jedem anderen Bereich in der oberen Schicht ist auf der Oberfläche der oberen Schicht angeordnet, und eine gegebene Menge an Pd ist in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der obersten Oberflächen-Pd-Schicht, welche sich von der Oberfläche des Substrats (wird nachstehend auch als eine „Oberflächenschicht“ bezeichnet) relativ entfernt auf der oberen Schicht des Katalysators befindet, angeordnet, wodurch es ermöglicht wird, die hohe HC-Reinigungskapazität und Aufwärmleistung in einer gut ausgeglichenen Weise zu verwirklichen. Dies führte zu einer Vollendung der beispielhaften Ausführungsformen.
  • Insbesondere werden die beispielhaften Ausführungsformen wie folgt zusammengefasst.
    1. [1] Ein Abgasreinigungskatalysator umfasst ein Substrat und eine auf der Oberfläche des Substrats ausgebildete Katalysatorbeschichtungsschicht, wobei die Katalysatorbeschichtungsschicht eine obere und eine untere Schicht umfasst, welche eine näher an der Oberfläche des Substrats befindliche, untere Schicht und eine von der Oberfläche des Substrats relativ entfernte, obere Schicht enthält, wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht Rh, Pd, und einen Träger umfasst bzw. enthält, wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht mit einer relativ höheren Pd-Konzentration als jene in jedem anderen Bereich bzw. Abschnitt in der oberen Schicht innerhalb einer Fläche umfasst, welche sich über eine Länge von 20 mm oder mehr von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung auf der Oberfläche der oberen Schicht erstreckt, wobei die untere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht mindestens ein Edelmetall, ausgewählt aus Pd und Pt, und einen Träger umfasst, und wobei 60 Massen-% oder mehr an Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der obersten Oberflächen-Pd-Schicht vorliegen, welche relativ entfernt von der Oberfläche des Substrats ist.
    2. [2] Der Abgasreinigungskatalysator nach [1], wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht innerhalb einer Fläche, welche sich über eine Länge von 30 mm bis 50 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung auf der Oberfläche der oberen Schicht erstreckt, umfasst.
    3. [3] Der Abgasreinigungskatalysator nach [1] oder [2], wobei 80 Massen-% oder mehr an Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der obersten Oberflächen-Pd-Schicht vorliegen, welche relativ entfernt von der Oberfläche des Substrats ist.
  • Der Abgasreinigungskatalysator gemäß den beispielhaften Ausführungsformen ist ausgezeichnet in der HC-Reinigungskapazität und in der Aufwärmleistung.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform.
    • 2 zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Anteil der Menge an Pd, welches sich in der Oberflächenschicht befindet, und der Zeit, welche zur Erreichung des HC 50 %- Reinigungsverhältnisses in den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 nach dem Toleranztest erforderlich ist.
    • 3 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht und der Zeit, welche zur Erreichung des HC 50%-Reinigungsverhältnisses in den Beispielen 2 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 2 bis 5 nach dem Toleranztest erforderlich ist.
    • 4 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht und dem HC-Reinigungsverhältnis in den Beispielen 2 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 2 bis 5 nach dem Toleranztest.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nachstehend werden die beispielhaften Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben.
  • In dieser Beschreibung werden Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug zu relevanten Zeichnungen beschrieben. In der Zeichnung sind Größen bzw. Dimensionen und Anordnungen bzw. Konfigurationen der Komponenten aus Gründen der Klarheit vergrößert, und tatsächliche Dimensionen und Konfigurationen sind nicht genau bzw. präzise dargestellt. Dementsprechend ist der technische Umfang der beispielhaften Ausführungsformen nicht auf die Dimensionen und die Konfigurationen der in der Zeichnung dargestellten Komponenten beschränkt.
  • Die beispielhaften Ausführungsformen betreffen einen Abgasreinigungskatalysator. Insbesondere betreffen die beispielhaften Ausführungsformen einen Abgasreinigungskatalysator, welcher ein Substrat und eine auf der Oberfläche des Substrats ausgebildete Katalysatorbeschichtungsschicht enthält, wobei die Katalysatorbeschichtungsschicht eine obere und eine untere Schicht umfasst, welche eine näher an der Oberfläche des Substrats befindliche untere Schicht und eine von der Oberfläche des Substrats relativ entfernte, obere Schicht umfasst, wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht Rh, Pd, und einen Träger umfasst, wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht mit einer relativ höheren Pd-Konzentration als jene in jedem anderen Bereich in der oberen Schicht innerhalb einer Fläche umfasst, welche sich über eine Länge von 20 mm oder mehr von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in der Stromabwärtsrichtung auf der Oberfläche der oberen Schicht erstreckt, wobei die untere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht mindestens ein Edelmetall, ausgewählt aus Pd und Pt, und einen Träger umfasst, wobei sich 60 Massen-% oder mehr an Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in einer Schicht (Oberflächenschicht) von bis zu 50 % der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der obersten Oberflächen-Pd-Schicht befindet, welche von der Oberfläche des Substrats relativ entfernt ist (nachstehend auch als „der Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen“ bezeichnet). Der Anteil an Pd, welcher sich in der Oberflächenschicht befindet, kann durch Betrachtung eines Bereiches der Katalysatorbeschichtungsschicht, in welcher die oberste Oberflächen-Pd-Schicht vorliegt, unter Verwendung von FE-EPMA, Ausführen der Pd-Linienanalyse eines Querschnitts der Katalysatorbeschichtungsschicht in einer Dickenrichtung, und Vergleichen der Menge an Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht und der Menge an in der oberen Hälfte der oberen Schicht befindlichen Pd, welche durch Multiplizieren der Menge des in der Schicht bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche erhaltenen Pd, bestimmt werden. Der Wert dieses Anteils ist 100 %, wenn die Dicke der obersten Oberflächen-Pd-Schicht dünner als 50 % der Dicke der oberen Schicht (Oberflächenschicht) ist, oder weniger als 100%, wenn die Dicke der obersten Oberflächen-Pd-Schicht dicker als 50 % der Dicke in der oberen Schicht (Oberflächenschicht) ist. Es sei angemerkt, dass, da Pd bezüglich der Dicke der oberen Schicht gemäß dem Stand der Technik einheitlich bzw. gleichmäßig bzw. homogen verteilt ist, der Anteil der Menge an Pd, welcher in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung vorliegt, 50 % ist. Die Erfinder der beispielhaften Ausführungsformen haben herausgefunden, dass es möglich ist, durch Aussetzen von Pd mit einer hohen HC-Reinigungsaktivität, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gases in einer Katalysatoroberflächenschicht, welche mit einem Gas ausreichend in Kontakt ist, fett ist, die HC-Abgabe zu verringern und die Aufwärmleistung zu verbessern, und ferner ist es möglich, hohe Grade der HC-Reinigungskapazität und der Aufwärmleistung durch Steuern der Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht, welche auf der Stromaufwärtsseite angeordnet ist, zu verwirklichen. Die „Breite“ der Katalysatorschicht bedeutet eine „Länge“ der Katalysatorschicht in der Richtung entlang der Strömung eines Abgases. Gemäß dem Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen kann, da die oberste Oberflächen-Pd-Schicht mit einer spezifischen Breite auf der Stromaufwärtsseite angeordnet ist, die Bildung einer Legierung von Pd und Rh verhindert werden. Außerdem, da die oberste Oberflächen-Pd-Schicht auf der Stromaufwärtsseite der Oberflächenschicht, welche ausreichend mit Gas in Kontakt ist, angeordnet ist, tritt gemäß dem Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen eine Sauerstoffspeicherung/-freisetzung selbst bei niedrigen Temperaturen in einem Bereich mit einer kleinen Variation von A/F wahrscheinlich auf, wodurch sich die Leistung des Katalysators als ein Abgasreinigungskatalysator verbessert.
  • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform des Katalysators der beispielhaften Ausführungsformen. Der Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen umfasst ein Substrat und eine auf der Oberfläche des Substrats ausgebildete Katalysatorbeschichtungsschicht. Die Katalysatorbeschichtungsschicht enthält eine obere und eine untere Schicht, aufweisend eine untere Schicht, welche sich näher an der Oberfläche des Substrats befindet, und eine obere Schicht, welche von der Oberfläche des Substrats relativ entfernt ist, und die obere Schicht umfasst eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht, welche Pd von einem Ende der Stromaufwärtsseite in der Stromabwärtsrichtung auf einer spezifischen Fläche der oberen Schicht enthält.
  • Der Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen umfasst ein Substrat und eine auf der Oberfläche des Substrats ausgebildete Katalysatorbeschichtungsschicht. Das Substrat ist vorzugsweise in einer Honigwaben-, Pellet-, oder Partikelgestalt, und ist bevorzugter ein Monolith-Substrat einer Honigwabenstruktur. Außerdem umfasst das Substrat vorzugsweise ein thermostabiles bzw. wärmebeständiges anorganisches Material wie Cordierit oder Metall. Mit der Verwendung eines Substrates mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen kann die Abgasreinigungskapazität bei hohen Temperaturen angewandt werden. Der hier verwendete Ausdruck „pro Liter des Substratvolumens“ bezieht sich auf eine Menge relativ zu einem Schüttvolumen von 1 Liter des Gesamten, einschließlich dem reinen Volumen des Substrats und dem Volumen eines Zwischenkornvolumens bzw. eines Zellweges.
  • Bezüglich des Katalysators der beispielhaften Ausführungsformen umfasst die Katalysatorbeschichtungsschicht eine obere und eine unter Schicht, umfassend eine untere Schicht, welche sich näher an der Oberfläche des Substrats befindet, und eine obere Schicht, welche von der Oberfläche des Substrats relativ entfernt ist, wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht Rh und Pd, und einen Träger umfasst, und wobei die untere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht mindestens ein Edelmetall, ausgewählt aus Pd und Pt, und einen Träger umfasst. Die obere Schicht ist vorzugsweise die oberste Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht, und die obere Schicht ist vorzugsweise in Kontakt mit der unteren Schicht. Außerdem enthält die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht, welche Pd innerhalb einer Fläche enthält, welche sich über eine Länge von 20 mm oder mehr von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung auf der Oberfläche der oberen Schicht erstreckt. Pd und Pt tragen hauptsächlich zur Reinigungskapazität (Oxidationsreinigungskapazität) von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff (HC) bei. Rh trägt hauptsächlich zur Reinigungskapazität (Reduktionsreinigungskapazität) von NOx bei.
  • Im Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen umfasst die untere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht mindestens ein Edelmetall, ausgewählt aus Pd und Pt, und einen Träger. Die untere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht umfasst andere Edelmetalle, wie Ruthenium (Ru), Iridium (Ir), Osmium (Os), oder Rhodium (Rh), vorausgesetzt, dass die Leistungsfähigkeit von Pd oder Pt nicht nachteilig beeinflusst wird.
  • Ein Träger, welcher in die untere Schicht eingesetzt bzw. eingebaut wird, ist nicht besonders beschränkt, vorausgesetzt, dass ein derartiger Träger für einen gewöhnlichen Abgasreinigungskatalysator verwendet werden kann. Zum Beispiel wird ein OSC-Material mit der Sauerstoffspeicherungskapazität, wie in JP 2013-136032 A offenbart, vorzugsweise als ein Träger verwendet. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases mager (d. h. eine hyperoxische Atmosphäre) ist, speichert ein OSC-Material Sauerstoff im Abgas bzw. des Abgases. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases fett (d. h. eine Atmosphäre überschüssigen Kraftstoffs) ist, setzt im Gegensatz dazu ein OSC-Material den gespeicherten Sauerstoff frei. Beispiele derartiger OSC-Materialien umfassen Ceroxid (Cerdioxid: CeO2) und ein Kompositoxid enthaltendes Cerdioxid, wie ein Cerdioxid-Zirkondioxid-Kompositoxid (ein CeO2-ZrO2-Kompositoxid). Wenn die untere Schicht Pd enthält, kann Barium (Ba) dem Träger zugesetzt werden. Mit der Zugabe von Ba zu dem Träger der unteren Schicht, kann die Vergiftung von Pd durch HC unterdrückt werden, und die katalytische Aktivität kann verbessert werden. Ein Material mit einer hohen spezifischen Oberfläche wird vorzugsweise auch verwendet, da der Träger ein darauf getragenes Edelmetall wie Pd umfasst.
  • Ein Gesamtgehalt von mindestens einem Edelmetall, ausgewählt aus Pd und Pt, in der unteren Schicht ist nicht besonders beschränkt, vorausgesetzt, dass ausreichende katalytische Aktivität erreicht wird, und eine erforderliche Menge desselben hinzugegeben werden kann.
  • Die untere Schicht kann durch Beschichten der Oberfläche des Substrates (z. B. ein Honigwaben-Substrat) mit einer Schlämme, welche Trägerpartikel enthält und Pd oder ähnlichem darauf tragen kann, ausgebildet werden. Alternativ kann die Substratoberfläche mit einer Schlämme bzw. Suspension beschichtet werden, welche auf den Trägerpartikeln getragene Katalysatorpulver von Pd oder ähnlichem enthält.
  • Ein Edelmetall wie Pd kann auf dem Träger der unteren Schicht mittels jedem Verfahren ohne besondere Beschränkung getragen werden. Zum Beispiel können OSC-Materialien enthaltene Trägerpartikel mit einer wässrigen Lösung, welche ein Palladium-salz (z. B. Nitratsalz) oder einen Palladiumkomplex (z. B. ein Tetraammin-Komplex) enthält, imprägniert werden.
  • Im Schritt der Bildung der unteren Schicht mittels Beschichten enthält die Schlämme bzw. Suspension vorzugsweise ein Bindemittel, um die Schlämme hinreichend bzw. geeignet an die Substratoberfläche zu binden. Es wird vorzugsweise ein Bindemittel wie Aluminiumoxid-Sol oder Siliziumdioxid-Sol verwendet. Es wird die Viskosität der Schlämme hinreichend derart eingestellt, dass die Schlämme leicht in die Zellen des Substrats (z. B. ein Honigwaben-Substrat) fließen kann.
  • Während die Menge der gebildeten unteren Schicht (d. h., die Menge an Beschichtung) nicht besonders beschränkt ist, ist eine derartige Menge vorzugsweise zum Beispiel 20 g bis 200 g pro Liter des Substratvolumens. Deshalb kann ein Wachsen der getragenen Edelmetallpartikel verhindert werden, und ein Anstieg des Druckverlustes, welcher auftritt, wenn ein Abgas durch die Zellen des Substrats strömt, kann vermieden werden.
  • Die Beschichtungsbreite der unteren Schicht ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel soll sie nicht weniger als 20 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung und nicht mehr als die volle Länge des Substrats sein.
  • Während die Bedingungen für das Trocknen der Schlämme bzw. des Schlammes, welcher auf die Substratoberfläche aufgebracht wird, abhängig von Konfiguration und den Dimensionen des Substrats oder des Trägers variieren, wird das Trocknen typischerweise bei ungefähr 80 °C bis 150 °C (z. B. 100 °C bis 130 °C) für ungefähr 1 bis 10 Stunden ausgeführt, und das Kalzinieren wird bei ungefähr 300 °C bis 800 °C (z. B. 400 °C bis 600 °C) für ungefähr 1 bis 4 Stunden ausgeführt.
  • Bezüglich des Katalysators der beispielhaften Ausführungsformen umfasst die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht Rh und Pd und einen Träger. Die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht kann andere Edelmetalle, wie beispielsweise Platin (Pt), Ruthenium (Ru), Iridium (Ir), und Osmium (Os), enthalten, vorausgesetzt, dass die Leistungsfähigkeit von Rh und Pd nicht nachteilig beeinflusst wird. Jeder nachstehend beschriebene Bereich außer der obersten Oberflächen-Pd-Schicht kann aus Rh bestehen, oder Pd zusätzlich zu Rh enthalten.
  • Ein Träger, welcher in die obere Schicht eingesetzt bzw. eingebaut wird, ist nicht besonders beschränkt, vorausgesetzt, dass er für einen herkömmlichen Abgasreinigungskatalysator verwendet werden kann. Zum Beispiel wird Cerdioxid (CeO2), Zirkondioxid (ZrO2), Aluminiumdioxid (Al2O3), eine feste Lösung derselben, oder ein Kompositoxid derselben, wie in JP 2013-136032 A offenbart, als ein Träger verwendet. Zum Beispiel ist es vorzugsweise ein ZrO2-enthaltender Träger. Auf ZrO2-getragenes Rh erzeugt Wasserstoff von HC im Abgas mittels einer Wasserstoffreformierungsreaktion. Aufgrund der Reduktionskraft von Wasserstoff, wird NOx im Abgas gründlicher gereinigt. Ein Träger, welcher in die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht eingesetzt bzw. eingebaut wird, kann ein Trägermaterial außer einem ZrO2-Kompositoxid enthalten. Beispiele der Trägermaterialien umfassen vorzugsweise Metalloxide, welche porös und thermostabil bzw. wärmebeständig sind. Zum Beispiel wird Al2O3 vorzugsweise verwendet. Al2O3 weist eine größere spezifische Oberfläche und eine höhere Toleranz (besonders Wärmebeständigkeit) verglichen mit einem ZrO2-Kompositoxid auf. Dadurch, dass Rh auf Al2O3 getragen wird, kann die Wärmebeständigkeit des gesamten Trägers dementsprechend verbessert werden, und eine angemessene Menge an Rh kann auf dem gesamten Träger getragen werden.
  • Die obere Schicht kann durch Beschichten der Oberfläche der unteren Schicht mit einer Schlämme, welche ein Trägerpulver enthält, und Zulassen, dass Rh oder dergleichen darauf getragen wird, gebildet werden. Alternativ kann die Oberfläche der unteren Schicht mit einer Schlämme beschichtet sein, welche ein Katalysatorpulver enthält, welche dadurch hergestellt wird, indem ein Trägerpulver Rh oder dergleichen tragen gelassen wird.
  • Ein Edelmetall wie Rh kann auf dem Träger der oberen Schicht durch jegliches Verfahren ohne bestimmte Beschränkung getragen werden. Zum Beispiel kann ein Trägerpulver mit einer wässrigen Lösung, welche ein Rhodium-Salz (z. B. Nitratsalz) oder einen Rhodium-Komplex (z. B. ein Tetraammin-Komplex) enthält, imprägniert werden.
  • Im Schritt des Ausbildens der oberen Schicht mittels Beschichten, enthält die Schlämme vorzugsweise ein Bindemittel, um die Schlämme geeignet bzw. hinreichend an die Oberfläche der unteren Schicht zu binden. Ein Bindemittel wie Aluminumoxid-Sol oder Siliziumdioxid-Sol wird vorzugsweise verwendet. Die Viskosität der Schlämme wird derart geeignet eingestellt, dass die Schlämme leicht in die Zellen des Substrats (z. B. ein Honigwaben-Substrat) fließen kann.
  • Während die Menge der gebildeten oberen Schicht (d. h., die Menge an Beschichtung) nicht besonders beschränkt ist, ist beispielsweise eine derartige Menge vorzugsweise 20 g bis 200 g pro Liter des Substratvolumens. Deshalb kann ein Wachsen der getragenen Edelmetallpartikel verhindert werden, und ein Anstieg des Druckverlustes, welcher auftritt, wenn ein Abgas durch die Zellen des Substrats strömt, kann vermieden werden.
  • Die Beschichtungsbreite der oberen Schicht ist nicht besonders beschränkt, solange sie nicht weniger als die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht ist. Zum Beispiel soll sie nicht weniger als 20 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung und nicht mehr als die volle Länge des Substrats sein.
  • Während die Bedingungen für das Trocknen der auf die untere Schichtoberfläche aufgebrachten Schlämme abhängig von der Konfiguration und den Dimensionen des Substrats oder des Trägers variieren, wird das Trocken typischerweise bei ungefähr 80 °C bis 150 °C (z. B. 100 °C bis 130 °C) für ungefähr 1 bis 10 Stunden ausgeführt, und das Kalzinieren wird bei ungefähr 300 °C bis 800 °C (z. B. 400 °C bis 600 °C) für ungefähr 1 bis 4 Stunden ausgeführt.
  • Im Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen umfasst die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht mit einer relativ höheren Pd-Konzentration als jene in jedem anderen Bereich in der oberen Schicht innerhalb einer Fläche, welche sich über eine Länge von 20 mm oder mehr von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung auf der Oberfläche der oberen Schicht erstreckt. Die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht ist vorzugsweise in einem Bereich von 30 mm bis 50 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung hinsichtlich der Erzielung einer hohen HC-Reinigungskapazität und Aufwärmleistung bzw. Aufwärmleistungsfähigkeit in einer gut ausgeglichenen Weise. Die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht ist vorzugsweise in einem Bereich von 20 mm bis 50 mm von einem Ende der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung, hinsichtlich der Verbesserung der Aufwärmleistung. Die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht ist vorzugsweise in einem Bereich von 30 mm oder mehr von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung, hinsichtlich der Verbesserung der HC-Reinigungskapazität. Ferner ist die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in einem Bereich von vorzugsweise 20 % oder mehr, bevorzugter 30 % bis 80 %, und ferner bevorzugt 35 % bis 65 % der gesamten Länge des Substrats von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung hinsichtlich der Erzielung einer hohen HC-Reinigungskapazität und Aufwärmleistung in einer gut ausgeglichenen Weise.
  • Die oberste Oberflächen-Pd-Schicht kann durch ein Verfahren gebildet sein, welches umfasst: Beschichten der Oberfläche der unteren Schicht mit der oberen Schicht wie vorstehend beschrieben, Trocknen und Kalzinieren der Beschichtung, und Absorbieren lassen des Erhaltenen in einer wässrigen Lösung, welche ein Palladium-Salz (z. B. NitratSalz) oder einen Palladium-Komplex (ein Tetraammin-Komplex) enthält, wodurch das Pd tragen gelassen wird. Pd kann auf der oberen Schichtoberfläche durch Beschichten, Imprägnieren, Sprühen, oder anderen Mitteln getragen bzw. aufgebracht werden. Jedes Verfahren ist möglich, so lange ein Bereich, in welchem eine relativ höhere Pd-Konzentration als jene in jedem anderen Bereich in der oberen Schicht als eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht gebildet wird. Eine wässrige Lösung des Pd kann mit der Zugabe von Salpetersäure zu einer Pd-Lösung (eine saure Spezies ist nicht beschränkt und Essigsäure, Zitronensäure, oder ähnliches kann auch hinzugegeben werden) hergestellt werden. Die Menge an Pd, welche auf der oberen Schicht getragen wird, kann durch geeignetes Regulieren eines pH-Niveaus der wässrigen Lösung des Pd eingestellt werden. Allgemein wird die Absorption von Pd an das Material, welches die obere Schicht bildet, durch Senken eines pH-Niveaus gehemmt bzw. gehindert, und die wässrige Lösung des Pd kann tief in die obere Schicht eindringen, wenn ein pH-Niveau der wässrigen Lösung des Pd auf weniger als 1 verringert wird. Dementsprechend kann die oberste Oberflächen-Pd-Schicht, welche tief innerhalb der oberen Schicht gebildet ist, Pd in einer derartigen Weise tragen, dass ungefähr 60 Massen-% bis 65 Massen-% des Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in der Oberflächenschicht vorliegen kann. Wenn das pH-Niveau der wässrigen Lösung von Pd innerhalb eines Bereiches von 1 bis 2 reguliert wird, wird die Absorption von Pd an das Material, welches die obere Schicht bildet, nicht gehemmt bzw. gehindert. Folglich kann die oberste Oberflächen-Pd-Schicht, welche ausgebildet ist, um selbst einen flachen bzw. seichten Bereich in der oberen Schicht zu erreichen, verglichen mit dem Fall, in welchem der pH 1 oder weniger ist, Pd in einer derartigen Weise tragen, sodass ungefähr 80 Massen-% bis 85 Massen-% des Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in der Oberflächenschicht angeordnet werden kann.
  • Während die Bedingungen für das Trocknen der obersten Oberflächen-Pd-Schicht abhängig von der Konfiguration und den Dimensionen des Substrats oder des Trägers variieren, wird das Trocken typischerweise bei ungefähr 80 °C bis 150 °C (z. B. 100 °C bis 130 °C) für ungefähr 1 bis 10 Stunden ausgeführt, und das Kalzinieren wird bei ungefähr 300 °C bis 800 °C (z. B. 400 °C bis 600 °C) für ungefähr 1 bis 4 Stunden ausgeführt.
  • Um die HC-Reinigungskapazität und die Aufwärmleistung zu verbessern, umfasst der Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen in der oberen Schicht 60 Massen-% oder mehr, vorzugsweise 80 Massen-% oder mehr, und zum Beispiel 80 Massen-% bis 95 Massen-% oder weniger an in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht enthaltenem Pd. Die Menge an Pd in der Oberflächenschicht kann durch Messen der PGM-Verteilung in der oberen Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht unter Verwendung eines Feldemissions-Elektronensonden-Mikroanalysators (FE-EPMA) bestimmt werden. Zum Beispiel kann eine derartige Menge durch das nachstehend in Abschnitt [II-1. Auswertung der physikalischen Eigenschaften] beschriebene Verfahren bestimmt werden. Hier bedeutet der Ausdruck „in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht enthaltenes Pd“, Pd, welches zugegeben wird, wenn die oberste Oberflächen-Pd-Schicht gebildet wird, und in einigen Fällen, Pd, welches in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht vorliegt, welches ein Teil des zugegebenen Pd ist, wenn die obere Schicht gebildet wird. Die oberste Oberflächen-Pd-Schicht in der oberen Schicht und ein Bereich außer der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in der oberen Schicht können durch Messen der Verteilungen der Elemente in Beschichtungsmaterialien der oberen Schicht und einer Verteilung des Pd mittels FE-EPMA und Bestimmen bzw. Spezifizieren der Tiefe der oberen Schicht und der Tiefe eines Pd-enthaltenden Bereichs der oberen Schicht unterschieden werden.
  • Der Gehalt an Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht ist vorzugsweise 0,05 g/l bis 30 g/l und bevorzugter 0,1 g/l bis 12 g/l, um eine ausreichende katalytische Aktivität zu erhalten. Es ist das Substratvolumen, welches der Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht entspricht, sozusagen eine Dichte der getragenen Katalysatorpartikel, welche basierend auf dem Volumen eines Bereiches einschließlich der obersten Oberflächen-Pd-Schicht des Substrats außer einem Bereich ohne oberster Oberflächen-Pd-Schicht und der Menge an getragenem Pd berechnet wurde.
  • Der Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen kann eine hohe Reinigungskapazität zeigen, wenn die Aufnahme an Luft, beispielsweise während der Beschleunigung, hoch ist, und insbesondere, wenn die Menge an Ga vorzugsweise 20 g/s bis 100 g/s und bevorzugter 35 g/s bis 100 g/s ist. Außerdem kann der Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen eine hohe Reinigungskapazität zeigen, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) fett ist, und insbesondere, wenn A/F vorzugsweise 13,5 bis 14,6 und bevorzugter 14,0 bis 14,6 ist.
  • Der Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen bietet ein HC-Reinigungsverhältnis bei 500 °C von vorzugsweise 79,0 % oder höher und bevorzugter 83,2 % oder höher, nach dem Toleranztest. Außerdem beträgt für den Katalysator der beispielhaften Ausführungsformen die benötigte Zeit zur Erreichung einer HC-Reinigungsrate von 50 % vorzugsweise 15,0 Sekunden oder weniger und bevorzugter 13,7 Sekunden oder weniger nach dem Toleranztest. Diese Werte können hier durch beispielsweise das in Abschnitt [II-3. Auswertung der Eigenschaften] nachstehend beschriebene Verfahren bestimmt werden.
  • Der „Toleranztest“ wird durch Aussetzen eines Katalysators oder ähnlichem, welches ein Testgegenstand ist, an die Abgasatmosphäre, welche aus der Verbrennung eines gemischten Gases oder der Gasatmosphäre mit einer Gaszusammensetzung, welche ein derartiges Abgas bei ungefähr 800 °C bis 1100 °C für 1 Stunde bis 70 Stunden simuliert, resultiert, ausgeführt. Allgemein wird der „Toleranztest“ ausgeführt, um die Toleranz eines Abgasreinigungskatalysators auszuwerten bzw. zu bewerten. Der „Toleranztest“ kann, zum Beispiel, durch das in Abschnitt [II-2. Toleranztest] nachstehend beschriebene Verfahren ausgeführt werden.
  • BEISPIELE
  • Nachstehend werden die beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug zu den nachstehenden Beispielen detaillierter beschrieben, obwohl der technische Umfang der beispielhaften Ausführungsformen nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
  • <Herstellung des Katalysators>
  • [Rohstoffe]
  • (1) Als Träger verwendete Rohstoffe sind wie nachstehend beschrieben.
    Material 1 (Al2O3)
    Es wurde ein La2O3/Al2O3-Komposit verwendet (La2O3: 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%).
    Material 2 (ACZ)
    Es wurde ein Al2O3-CeO2-ZrO2-Kompositoxid verwendet (CeO2: 15 Gew.-% bis 30 Gew.-%), welches durch die Zugabe von sehr kleinen Mengen an Nd2O3, La2O3, und Y2O3 höchst wärmebeständig bzw. thermostabil hergestellt wurde.
    Material 3 (CZ)
    Es wurde ein CeO2-ZrO2-Kompositoxid verwendet. Ausgehend von den OSC-Eigenschaften wurden 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Pr2O3 hinzugegeben.
  • (2) Das folgende wurde als ein Substrat verwendet:
    ein 700-cc Kordierit-Honigwaben-Substrat (ein 600-Zellen hexagonales Substrat; Wanddicke: 2 mil) (Substratlänge: 84 mm).
  • [Herstellung des Katalysators]
  • Die Katalysatoren (Zweischicht-Katalysatoren) der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 und der Beispiele 1 bis 6 wurden auf die nachstehende Weise hergestellt.
  • <Vergleichsbeispiel 1>
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ(10)
  • Eine Suspension [Schlämme 1] wurde durch Zugabe von Pd-Nitrat, Al2O3 (Material 1), ACZ (Material 2), Ba-Sulfat, und einem Al2O3-basierten Bindemittel hergestellt. Ferner wurde die hergestellte [Schlämme 1] in das Substrat gegeben, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um die Wandoberfläche des Substrats mit den Materialien zu beschichten. Die Mengen der Beschichtungsmaterialien wurden wie folgt relativ zum Substratvolumen eingestellt: 0,5 g/l Pd, 45 g/l Al2O3 (Material 1), 50 g/l ACZ (Material 2), und 5 g/l Ba-Sulfat. Somit wurde eine untere Schicht Pd-Schicht gebildet. Schließlich wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Eine Suspension [Schlämme 2] wurde durch Zugabe von Rh-Nitrat, Al2O3 (Material 1), ACZ (Material 2), CZ (Material 3), und einem Al2O3-basierten Bindemittel hergestellt. Die hergestellte [Schlämme 2] wurde in das mit der unteren Schicht Pd-Schicht beschichtete Substrat gegeben, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um die Oberfläche der unteren Schicht Pd-Schicht mit den Materialien zu beschichten. Die Mengen der Beschichtungsmaterialien wurden wie folgt relativ zum Substratvolumen eingestellt: 0,4 g/l Rh, 30 g/l Al2O3 (Material 1), 60 g/l ACZ (Material 2), und 10 g/l CZ. Somit wurde eine obere Schicht Rh-Schicht gebildet. Schließlich wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • <Vergleichsbeispiel 2>
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ (10) + Pd (2,6 g/l)
    (die getragene Katalysatordichte, welche basierend auf dem Substrat als ein Ganzes berechnet wurde; dasselbe gilt für das Nachstehende) (Pd in der oberen Schicht auf der Stromaufwärtsseite des Abgases: 11 g/l - 20 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite (die getragene Katalysatordichte, welche basierend auf dem Substratvolumen eines Bereiches mit einer Länge von 20 mm oder weniger berechnet wurde, welche Pd trägt, ist wie vorstehend beschrieben; dasselbe gilt für das Nachstehende))
  • Im Schritt der Ausbildung einer oberen Schicht Rh-Schicht im Vergleichsbeispiel 1 wurde eine Suspension [Schlämme 3] durch Zugabe von Rh-Nitrat, Pd-Nitrat, Al2O3 (Material 1), ACZ (Material 2), CZ (Material 3), und einem Al2O3-basierten Bindemittel hergestellt. Die [Schlämme 3] wurde von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite des mit der unteren Schicht der Pd-Schicht beschichteten Substrats zugegeben, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um die Oberfläche der unteren Schicht Pd-Schicht mit den Materialien zu beschichten. Zu einem derartigen Zeitpunkt wurde die Beschichtungslänge auf 20 mm relativ zur Substratlänge eingestellt. Danach wurde die [Schlämme 2] zur Ausbildung einer Beschichtung mit einer Länge von 64 mm von einem Ende auf der Abgas-Stromabwärtsseite des Substrates verwendet. Die Mengen der Beschichtungsmaterialien wurden wie folgt relativ zum Substratvolumen eingestellt: 0,4 g/l Rh, 2,6 g/l Pd, 30 g/l Al2O3 (Material 1), 60 g/l ACZ (Material 2), und 10 g/l CZ (Material 3). Somit wurde eine obere Schicht Rh-Schicht gebildet. Schließlich wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Zu einem derartigen Zeitpunkt betrug die Menge an auf der Abgas-Stromaufwärtsseite der oberen Schicht Rh-Schicht angeordnetem Pd 11 g/l -­ 20 mm. Man beachte, dass der Anteil der Menge an von der Oberfläche des Substrates relativ entferntem Pd, welcher in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der oberen Schicht vorliegt, 50 Massen-% ist, da Pd gleichmäßig bzw. homogen innerhalb einer Fläche vorliegt, welche sich über eine Länge von 20 mm von einem Ende der Abgas-Stromaufwärtsseite der oberen Schicht Rh-Schicht erstreckt.
  • <Vergleichsbeispiel 3>
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ (10) + Pd (2,6 g/l) (Pd auf der Abgas-Stromaufwärtsseite in der oberen Schicht: 4,9 g/l - 45 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite)
  • Im Schritt der Ausbildung einer oberen Schicht Rh-Schicht im Vergleichsbeispiel 1 wurde eine Suspension [Schlämme 4] durch Zugabe von Rh-Nitrat, Pd-Nitrat, Al2O3 (Material 1), ACZ (Material 2), CZ (Material 3), und einem Al2O3-basierten Bindemittel hergestellt. Die [Schlämme 4] wurde von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite des mit der unteren Schicht Pd-Schicht beschichteten Substrats zugegeben, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um die Oberfläche der unteren Schicht Pd-Schicht mit den Materialien zu beschichten. Zu einem derartigen Zeitpunkt wurde die Beschichtungslänge auf 45 mm relativ zur Substratlänge eingestellt. Danach wurde die [Schlämme 2] zur Ausbildung einer Beschichtung mit einer Länge von 39 mm von einem Ende auf der Abgas-Stromabwärtsseite des Substrates verwendet. Die Mengen der Beschichtungsmaterialien wurden wie folgt relativ zum Substratvolumen eingestellt: 0,4 g/l Rh, 2,6 g/l Pd, 30 g/l Al2O3 (Material 1), 60 g/l ACZ (Material 2), und 10 g/l CZ (Material 3). Somit wurde eine obere Schicht Rh-Schicht gebildet. Schließlich wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Zu einem derartigen Zeitpunkt betrug die Menge an auf der Abgas-Stromaufwärtsseite der oberen Schicht Rh-Schicht angeordnetem Pd 4,9 g/l - 45 mm. Man beachte, dass der Anteil der Menge an von der Oberfläche des Substrates relativ entferntem Pd, welcher in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der oberen Schicht vorliegt, 50 Massen-% ist, da Pd gleichmäßig bzw. homogen innerhalb einer Fläche vorliegt, welche sich über eine Länge von 45 mm von einem Ende der Abgas-Stromaufwärtsseite der oberen Schicht Rh-Schicht erstreckt.
  • <Vergleichsbeispiel 4>
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ (10) + Pd (2,6 g/l) (Pd auf der Abgas-Stromaufwärtsseite in der oberen Schicht: 3,3 g/l - 67 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite)
  • Im Schritt der Ausbildung einer oberen Schicht Rh-Schicht im Vergleichsbeispiel 1 wurde eine Suspension [Schlämme 5] durch Zugabe von Rh-Nitrat, Pd-Nitrat, Al2O3 (Material 1), ACZ (Material 2), CZ (Material 3), und einem Al2O3-basierten Bindemittel hergestellt. Die [Schlämme 5] wurde von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite des mit der unteren Schicht Pd-Schicht beschichteten Substrats zugegeben, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um die Oberfläche der unteren Schicht Pd-Schicht mit den Materialien zu beschichten. Zu einem derartigen Zeitpunkt wurde die Beschichtungslänge auf 67 mm relativ zur Substratlänge eingestellt. Danach wurde die [Schlämme 2] zur Ausbildung einer Beschichtung mit einer Länge von 17 mm von einem Ende auf der Abgas-Stromabwärtsseite des Substrates verwendet. Die Mengen der Beschichtungsmaterialien wurden wie folgt relativ zum Substratvolumen eingestellt: 0,4 g/l Rh, 2,6 g/l Pd, 30 g/l Al2O3 (Material 1), 60 g/l ACZ (Material 2), und 10 g/l CZ (Material 3). Somit wurde eine obere Schicht Rh-Schicht gebildet. Schließlich wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Zu einem derartigen Zeitpunkt betrug die Menge an auf der Abgas-Stromaufwärtsseite der oberen Schicht Rh-Schicht angeordnetem Pd 3,3 g/l - 67 mm. Man beachte, dass der Anteil der Menge an Pd, welches in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der oberen Schicht von der Oberfläche des Substrates relativ entfernt vorliegt, 50 Massen-% ist, da Pd gleichmäßig bzw. homogen bzw. dispers innerhalb einer Fläche vorliegt, welche sich über eine Länge von 67 mm von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite der oberen Schicht Rh-Schicht erstreckt.
  • <Vergleichsbeispiel 5>
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ (10) + Pd (2,6 g/l) (Pd: 2,6 g/l -­ 84 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite)
  • Im Schritt der Ausbildung einer oberen Schicht Rh-Schicht im Vergleichsbeispiel 1, wurde eine Suspension [Schlämme 6] durch Zugabe von Rh-Nitrat, Pd-Nitrat, Al2O3 (Material 1), ACZ (Material 2), CZ (Material 3), und einem Al2O3-basierten Bindemittel hergestellt. Die [Schlämme 6] wurde von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite des mit der unteren Schicht Pd-Schicht beschichteten Substrates zugegeben, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um die Oberfläche der unteren Schicht Pd-Schicht mit den Materialien zu beschichten. Zu einem derartigen Zeitpunkt wurde die Beschichtungslänge auf 84 mm relativ zur Substratlänge eingestellt. Die Mengen der Beschichtungsmaterialien wurden wie folgt relativ zum Substratvolumen eingestellt: 0,4 g/l Rh, 2,6 g/l Pd, 30 g/l Al2O3 (Material 1), 60 g/l ACZ (Material 2), und 10 g/l CZ (Material 3). Somit wurde eine obere Schicht Rh-Schicht gebildet. Zuletzt wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Zu einem derartigen Zeitpunkt betrug die Menge an der oberen Schicht Rh-Schicht angeordnetem Pd 2,6 g/l -­ 84 mm. Man beachte, dass der Anteil der Menge an Pd, welches in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der oberen Schicht von der Oberfläche des Substrates relativ entfernt ist, 50 Massen-% ist, da Pd gleichmäßig bzw. homogen innerhalb einer Fläche vorliegt, welche sich über eine Länge von 84 mm von einem Ende der Abgas-Stromaufwärtsseite der oberen Schicht Rh-Schicht erstreckt.
  • <Beispiel 1 >
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ (10) + Pd (2,6 g/l) (die getragene Katalysatordichte, welche basierend auf dem Substrat als ein Ganzes berechnet wurde; dasselbe gilt für das Nachstehende)) (oberste Oberfläche Pd-Schicht: 11 g/l -­ 20 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite (die getragene Katalysatordichte, welche basierend auf dem Substratvolumen eines Bereiches mit einer Länge von 20 mm oder weniger berechnet wurde, welche Pd trägt, ist wie vorstehend beschrieben; dasselbe gilt für das Nachstehende))
  • Die obere Schicht Rh-Schicht, welche im Vergleichsbeispiel 1 getrocknet und kalziniert wurde, absorbierte eine Pd-Nitratlösung von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite des Substrats, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um auf der oberen Schicht Rh-Schicht getragenes Pd zu erhalten. Somit wurde eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht ausgebildet. Zu einem derartigen Zeitpunkt wurde die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht auf 20 mm relativ zur Substratlänge eingestellt. Zuletzt wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Zu einem derartigen Zeitpunkt betrug die Menge an auf der obersten Oberflächen-Pd-Schicht angeordnetem Pd 11 g/l -­ 20 mm (oberste Schicht Rh-Schicht: 2,6 g/l). Man beachte, dass die Bedingungen derart eingestellt wurden, dass, wenn der pH der Pd-Nitratlösung auf weniger als 1 eingestellt wurde, der Anteil der Menge an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd ungefähr 65 Massen-% wurde.
  • <Beispiel 2>
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ (10) + Pd (2,6 g/l) (oberste Pd-Schicht: 11 g/l -­ 20 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite)
  • Die obere Schicht Rh-Schicht, welche im Vergleichsbeispiel 1 getrocknet und kalziniert wurde, absorbierte eine Pd-Nitratlösung von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite des Substrats, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um auf der oberen Schicht Rh-Schicht getragenes Pd zu erhalten. Somit wurde eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht ausgebildet. Zu einem derartigen Zeitpunkt wurde die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht auf 20 mm relativ zur Substratlänge eingestellt. Zuletzt wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Zu einem derartigen Zeitpunkt betrug die Menge an auf der obersten Oberflächen-Pd-Schicht angeordnetem Pd 11 g/l -­ 20 mm (oberste Schicht Rh-Schicht: 2,6 g/l). Man beachte, dass die Bedingungen derart eingestellt wurden, dass, wenn der pH der Pd-Nitratlösung auf 1 bis 2 eingestellt wurde, der Anteil der Menge an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd ungefähr 85 Massen-% wurde.
  • <Beispiel 3>
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ (10) + Pd (2,6 g/l) (oberste Pd-Schicht: 7,4 g/l -­ 30 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite)
  • Die obere Schicht Rh-Schicht, welche im Vergleichsbeispiel 1 getrocknet und kalziniert wurde, absorbierte eine Pd-Nitratlösung von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite des Substrats, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um auf der oberen Schicht Rh-Schicht getragenes Pd zu erhalten. Somit wurde eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht ausgebildet. Zu einem derartigen Zeitpunkt wurde die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht auf 30 mm relativ zur Substratlänge eingestellt. Zuletzt wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Zu einem derartigen Zeitpunkt betrug die Menge an auf der obersten Oberflächen-Pd-Schicht angeordnetem Pd 7,4 g/l -­ 30 mm (oberste Schicht Rh-Schicht: 2,6 g/l). Man beachte, dass die Bedingungen derart eingestellt wurden, dass, wenn der pH der Pd-Nitratlösung auf 1 bis 2 eingestellt wurde, der Anteil der Menge an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd ungefähr 85 Massen-% wurde.
  • <Beispiel 4>
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ (10) + Pd (2,6 g/l) (oberste Pd-Schicht: 4,9 g/l - 45 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite)
  • Die obere Schicht Rh-Schicht, welche im Vergleichsbeispiel 1 getrocknet und kalziniert wurde, absorbierte eine Pd-Nitratlösung von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite des Substrats, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um auf der oberen Schicht Rh-Schicht getragenes Pd zu erhalten. Somit wurde eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht ausgebildet. Zu einem derartigen Zeitpunkt wurde die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht auf 45 mm relativ zur Substratlänge eingestellt. Zuletzt wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Zu einem derartigen Zeitpunkt betrug die Menge an auf der obersten Oberflächen-Pd-Schicht angeordnetem Pd 4,9 g/l - 45 mm (oberste Schicht Rh-Schicht: 2,6 g/l). Man beachte, dass die Bedingungen derart eingestellt wurden, dass, wenn der pH der Pd-Nitratlösung auf 1 bis 2 eingestellt wurde, der Anteil der Menge an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd ungefähr 85 Massen-% wurde.
  • <Beispiel 5>
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ (10) + Pd (2,6 g/l) (oberste Pd-Schicht: 3,3 g/l - 67 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite)
  • Die obere Schicht Rh-Schicht, welche im Vergleichsbeispiel 1 getrocknet und kalziniert wurde, absorbierte eine Pd-Nitratlösung von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite des Substrats, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um auf der oberen Schicht Rh-Schicht getragenes Pd zu erhalten. Deshalb wurde eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht ausgebildet. Zu einem derartigen Zeitpunkt wurde die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht auf 67 mm relativ zur Substratlänge eingestellt. Zuletzt wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Zu einem derartigen Zeitpunkt betrug die Menge an auf der obersten Oberflächen-Pd-Schicht angeordnetem Pd 3,3 g/l - 67 mm (oberste Schicht Rh-Schicht: 2,6 g/l). Man beachte, dass die Bedingungen derart eingestellt wurden, dass, wenn der pH der Pd-Nitratlösung auf 1 bis 2 eingestellt wurde, der Anteil der Menge an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd ungefähr 85 Massen-% wurde.
  • <Beispiel 6>
    • Untere Schicht Pd-Schicht: Pd (0,5)/ACZ (50) + Al2O3 (45) + Ba-Sulfat (5)
    • Obere Schicht Rh-Schicht: Rh (0,4)/ACZ (60) + Al2O3 (30) + CZ (10) + Pd (2,6 g/l) (oberste Pd-Schicht: 2,6 g/l - 84 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite)
  • Die obere Schicht Rh-Schicht, welche im Vergleichsbeispiel 1 getrocknet und kalziniert wurde, ab
    sorbierte eine Pd-Nitratlösung von einem Ende auf der Abgas-Stromaufwärtsseite des Substrats, und unnötige Komponenten wurden unter Verwendung eines Gebläses ausgeblasen, um auf der oberen Schicht Rh-Schicht getragenes Pd zu erhalten. Deshalb wurde eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht ausgebildet. Zu einem derartigen Zeitpunkt wurde die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht auf 84 mm relativ zur Substratlänge eingestellt. Zuletzt wurde das Erhaltene in einem Trockner getrocknet und bei 120 °C für 2 Stunden belassen und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 500 °C für 2 Stunden kalziniert.
  • Zu einem derartigen Zeitpunkt betrug die Menge an auf der obersten Oberflächen-Pd-Schicht angeordnetes Pd 2,6 g/l - 84 mm (oberste Schicht Rh-Schicht: 2,6 g/l). Man beachte, dass die Bedingungen derart eingestellt wurden, dass, wenn der pH der Pd-Nitratlösung auf 1 bis 2 eingestellt wurde, der Anteil der Menge an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd ungefähr 85 Massen-% wurde.
  • <II. Verfahren zur Bewertung des Katalysators>
  • [II-1. Auswertung der physikalischen Eigenschaften]
  • Die Auswertung der physikalischen Eigenschaften wurde durch Schneiden der Katalysatoren (nach dem Toleranztest) in Stücke von gegebener Größe, Einlagern der Katalysatorstücke in Harz, Polieren, Dampfabscheiden von Au auf dieselben, und Auswerten der Gegenstände unter Verwendung von FE-EPMA (JXA-8530F, JEOL) ausgeführt.
  • Insbesondere wurde die Menge an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd durch Beobachtung der Katalysatorbeschichtungsschicht unter Verwendung von FE-EPMA, Ausführen der Pd-Linienanalyse eines Querschnitts der Katalysatorbeschichtungsschicht in einer Dickenrichtung bestimmt, und die Menge an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd basierend auf der Menge an Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht und der Menge an in der oberen Hälfte der oberen Schicht befindlichem Pd, welches durch Vervielfältigen des in der Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche befindlichen Pd-Elements erhalten wurde, bestimmt.
  • [II-2. Toleranztest]
  • Die Katalysatoren wurden dem Toleranztest unter Verwendung von tatsächlichen Motoren unterzogen. Insbesondere wurde der Toleranztest durch Montieren der Katalysatoren an den Abgassystemen von V-Förmigen 8-Zylindermotoren ausgeführt und wiederholt Abgas in einer stöchiometrischen Atmosphäre und in einer mageren Atmosphäre zu gegebenen Intervallen über eine Zeitspanne von 50 Stunden bei einer Katalysatorbetttemperatur von 950 °C zugegeben.
  • [II-3. Auswertung der Eigenschaften]
  • Die Katalysatoraktivität wurde unter Verwendung von R-4-Motoren ausgewertet.
    1. (1) Auswertung der Aufwärmleistung (W. U.): Es wurde Abgas mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) von 14,4 zugeführt, ein Gas wurde unter Ga-Bedingungen (Ga = 16 g/s) zugeführt, und es wurde die Zeit ausgewertet, welche erforderlich war, um HC T50 (50 % Reinigungsrate) zu erreichen.
    2. (2) Auswertung der Temperatureigenschaft: Das Abgas mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) von 14,4 wurde zugeführt, und temperaturerhöhende Eigenschaften (bis zu 500 °C) unter hohen Ga-Bedingungen (Ga = 35 g/s) wurden ausgewertet. Die Katalysatoraktivität wurde auf der Basis der Rate der Reinigung ausgewertet, wenn die Temperatur des zugeführten Gases 500 °C erreicht hat.
  • <III. Ergebnisse der Katalysatorauswertung>
  • Die Ergebnisse der Katalysatorbewertung, welche als ein Ergebnis der [II-1. Auswertung der physikalischen Eigenschaften] und der vorstehenden [II-3. Auswertung der Eigenschaften] erhalten wurden, sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
    Nr. Position der Zugabe von Pd in der oberen Schicht Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in der oberen Schicht (mm) Anteil der Menge an Pd, welche in der Oberflächenschicht vorliegt (Massen-%) Aufwärmleistung HC-Reinigungsrate (%)
    T50-HC (Sek) 500°C
    1 Vergleichsbeispiel 1 Keine Zugabe - 0 19,5 71,8
    2 Vergleichsbeispiel 2 Pd gleichmäßig angeordnet 20 50 13,8 76,0
    3 Vergleichsbeispiel 3 Pd gleichmäßig angeordnet 45 50 14,8 81,9
    4 Vergleichsbeispiel 4 Pd gleichmäßig angeordnet 67 50 15,1 82,9
    5 Vergleichsbeispiel 5 Pd gleichmäßig angeordnet 84 50 15,5 83,1
    6 Beispiel 1 Hauptsächlich in der Oberflächenschicht 20 65 12,4 79,2
    7 Beispiel 2 Hauptsächlich in der Oberflächenschicht 20 84 12,0 80,8
    8 Beispiel 3 Hauptsächlich in der Oberflächenschicht 30 84 12,1 83,5
    9 Beispiel 4 Hauptsächlich in der Oberflächenschicht 45 84 13,2 85,1
    10 Beispiel 5 Hauptsächlich in der Oberflächenschicht 67 84 14,4 86,7
    11 Beispiel 6 Hauptsächlich in der Oberflächenschicht 84 84 14,9 86,9
  • 2 zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Anteil der Menge an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd und der Zeit, welche zur Erreichung des HC 50 % Reinigungsverhältnisses für die Katalysatoren der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 nach dem Toleranztest erforderlich ist. Wie aus 2 ersichtlich, ermöglicht die Zugabe von Pd zur oberen Schicht eine Verbesserung der Aufwärmleistung, wenn der Anteil an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd ansteigt.
  • 3 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht und der Zeit, welche zur Erreichung des HC 50 % Reinigungsverhältnisses für die Katalysatoren der Beispiele 2 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 2 bis 5 nach dem Toleranztest erforderlich ist. Wie aus 3 ersichtlich, verbessert sich die Aufwärmleistung, wenn sich die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht verringert, und die Katalysatoren der Beispiele, in welchen der Anteil der Menge an in der Oberflächenschicht befindlichem Pd groß ist, weisen eine verbesserte Aufwärmleistung auf, verglichen mit den entsprechenden Vergleichsbeispielen.
  • Die 4 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Breite bzw. Weite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht und dem HC-Reinigungsverhältnis für die Katalysatoren der Beispiele 2 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 2 bis 5 nach dem Toleranztest. Wie aus 4 ersichtlich, verbessert sich die HC-Reinigungskapazität, wenn die Breite der obersten Oberflächen-Pd-Schicht zunimmt, und die Katalysatoren der Beispiele, in welchen der Anteil der Menge an in der Oberflächenschicht 16.2befindlichem Pd groß ist, weisen eine verbesserte HC-Reinigungskapazität auf, verglichen mit den entsprechenden Vergleichsbeispielen.
  • Der Abgasreinigungskatalysator der beispielhaften Ausführungsform kann insbesondere als ein Abgasreinigungskatalysator eines Automobils angewandt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP H6205983 A [0004]
    • JP 2012040547 A [0004]
    • JP 2009273986 A [0004]

Claims (3)

  1. Abgasreinigungskatalysator, welcher ein Substrat und eine auf der Oberfläche des Substrates ausgebildete Katalysatorbeschichtungsschicht umfasst, wobei die Katalysatorbeschichtungsschicht eine obere und untere Schicht umfasst, welche eine näher an der Oberfläche des Substrates befindliche, untere Schicht und eine von der Oberfläche des Substrates relativ entfernte, obere Schicht umfasst, wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht Rh, Pd, und einen Träger umfasst, wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht mit einer relativ höheren Pd-Konzentration als jene in jedem anderen Bereich in der oberen Schicht innerhalb einer Fläche umfasst, welche sich über eine Länge von 20 mm oder mehr von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in der Stromabwärtsrichtung auf der Oberfläche der oberen Schicht erstreckt, wobei die untere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht mindestens ein Edelmetall, ausgewählt aus Pd und Pt, und einen Träger umfasst, und wobei 60 Massen-% oder mehr an Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der obersten Oberflächen-Pd-Schicht vorliegen, welche relativ entfernt von der Oberfläche des Substrats ist.
  2. Abgasreinigungskatalysator nach Anspruch 1, wobei die obere Schicht der Katalysatorbeschichtungsschicht eine oberste Oberflächen-Pd-Schicht innerhalb einer Fläche, welche sich über eine Länge von 30 mm bis 50 mm von einem Ende auf der Stromaufwärtsseite in die Stromabwärtsrichtung auf der Oberfläche der oberen Schicht erstreckt, umfasst.
  3. Abgasreinigungskatalysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei 80 Massen-% oder mehr an Pd in der obersten Oberflächen-Pd-Schicht in einer Schicht von bis zu 50 % der oberen Schicht in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der obersten Oberflächen-Pd-Schicht, welche relativ entfernt von der Oberfläche des Substrates ist, vorliegen.
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