JP2014524352A - 触媒作用および触媒コンバータに使用するための被覆基材ならびにウォッシュコート組成物で基材を被覆する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この特許出願は、2011年8月19日に出願された米国仮特許出願第61/525,661号および2012年5月25日に出願された米国仮特許出願第61/652,098号の優先権の利益を主張する。これらの特許出願の全体の内容は、参考として本明細書に援用される。
複合ナノ粒子触媒は、支持ナノ粒子に付着して「ナノ×ナノ」複合ナノ粒子を形成している触媒性ナノ粒子を含むことができる。多数のナノ×ナノ粒子をさらにまたマイクロメートルサイズの担体粒子に結合させて、複合マイクロ/ナノ粒子、すなわち、複合ナノ粒子を担持しているマイクロ粒子を形成することができる。これらの複合マイクロ/ナノ粒子を本明細書に記載のウォッシュコート配合物および触媒コンバータに使用することができる。これらの粒子の使用は、湿式化学法によって調製された現在入手可能な市販用触媒コンバータと比較して、白金族金属含量の必要量を低減させることができ、および/または性能を特にライトオフ温度低下の点で有意に向上させることができる。前記湿式化学法は、白金族金属イオンまたは金属塩の溶液の使用を一般に含み、該イオンまたは塩を支持体(典型的にはマイクロメートルサイズの粒子)に含浸させ、触媒として使用するために元素形態の白金族金属に還元する。例えば、クロロ白金酸、H2PtCl6、の溶液をアルミナマイクロ粒子に塗布し、その後、乾燥させ、か焼し、その結果、アルミナ上に白金を沈積させる。アルミナなどの金属酸化物支持体上に湿式化学法によって堆積された白金族金属は、高温、例えば、触媒コンバータ内で遭遇する温度で可動性である。すなわち、上昇した温度では、PGM原子が、それらが堆積されている表面上を移行でき、他のPGM原子と共に凝集することになる。PGMの微細部分は、高温への曝露時間が増すにつれて、白金族金属の益々大きな凝塊へと合体する。この凝塊形成は、触媒表面積を低減させ、触媒コンバータの性能を低下させる。この現象は、触媒コンバータの「エージング」と呼ばれる。
適する触媒の生成における最初の工程は、複合ナノ粒子の生成を含み得る。前記副後ナノ粒子は、1つ以上の白金族金属を含む触媒性ナノ粒子と、支持ナノ粒子、典型的には金属酸化物、例えば酸化アルミニウムとを含む。「ナノ粒子」という名が暗示するように、ナノ粒子は、ナノメートル台のサイズを有する。
複合ナノ粒子(ナノ×ナノ粒子)をマイクロメートルサイズの担体粒子にさらに結合させて、複合マイクロ/ナノ粒子を生成することができ、これらの粒子を「ナノ×ナノ×マイクロメートル」粒子または「NNm」粒子と呼ぶ。前記担体粒子は、典型的には、アルミナ(Al2O3)などの金属酸化物粒子である。前記マイクロメートルサイズの粒子は、約1マイクロメートルと約100マイクロメートルの間、例えば、約1マイクロメートルと約10マイクロメートルの間、約3マイクロメートルと約7マイクロメートルの間、または約4マイクロメートルと約6マイクロメートルの間の平均サイズを有することができる。
複合ナノ粒子を担持しているマイクロメートルサイズの酸化アルミニウム担体粒子を含むNNm粒子であって、複合ナノ粒子が還元条件下で生成されるものであるNNm粒子は、触媒コンバータ用途での使用に特に有利である。前記触媒性ナノ粒子の白金族金属は、前記マイクロメートルサイズの担体粒子のAl2O3表面に対してより前記支持体ナノ粒子の部分還元Al2O(3−x)表面に対して大きい親和性を有する。したがって、上昇した温度で、隣接Al2O(3−x)支持ナノ粒子に結合している隣接PGMナノ粒子は、マイクロメートルサイズのAl2O3担体粒子表面上を移行する可能性が低く、より大きな触媒凝集塊を形成する可能性が低い。大きい触媒凝塊ほど、小さい表面積を有し、触媒としての有効性が低いので、移行および凝塊形成の抑制は、NNm粒子に有意な利点をもたらす。対照的に、湿式化学沈積法によってアルミナ支持体上に堆積された白金粒子は、より高い移動度および移行量を明示し、その結果、触媒の凝塊を形成し、経時的触媒効力低下(すなわち、触媒エージング)に至る。
ナノ×ナノ×マイクロメートル粒子(すなわち、複合ナノ粒子を担持しているマイクロメートルサイズの担体粒子である、複合マイクロ/ナノ粒子)を含むウォッシュコート配合物を使用して、触媒のために使用される基材、例えば触媒コンバータ基材、上に1層以上の層を設けることができる。性能改善のために追加のウォッシュコート層を使用することもできる。一部の実施形態において、前記ウォッシュコート配合物は、2つ以上の異なるウォッシュコート配合物を含むことができ、これらの配合物によって、触媒コンバータ基材上の、上で説明したNNm粒子などの白金族触媒を含有する1層以上のウォッシュコート層からの、高濃度のゼオライト粒子を含有する1層以上のウォッシュコート層の分離が可能になる。前記配合物を使用して、先行ウォッシュコート層および配合物および触媒コンバータ基材と比較して低減された量の白金族金属を含むおよび/またはより良好な性能をもたらす、ウォッシュコート層および触媒コンバータ基材を形成することができる。
基材−角埋め材−触媒層−ゼオライト層(S−F−C−Z)
基材−触媒層−ゼオライト層(S−C−Z)
基材−角埋め材−ゼオライト層−触媒層(S−F−Z−C)
基材−ゼオライト層−触媒層(S−Z−C) 。
最初の基材は、好ましくは、耐熱衝撃性をはじめとする良好な熱安定性を明示する触媒コンバータ基材であって、記載ウォッシュコート層を安定的に取り付けることができる基材である。適する基材としては、菫青石または他のセラミック材料か作られた基材、および金属から作られた基材が挙げられるが、これらに限定されない。前記基材は、ハニカム構造を含むことができ、ハニカム構造は、非常の多数の流路を提供し、結果として高い表面積になる。触媒コンバータ内のウォッシュコートが適用された被覆基材の高い表面積は、該触媒コンバータを通って流れる排気ガスの有効な処理に備える。
指定材料を水溶液に懸濁させ、そのpHを約2と約7の間に、約3と約5の間に、または約4に調整し、および必要な場合には、セルロース、コーンスターチまたは他の増粘剤を使用してその粘度を約300cPから約1200cPの間の値に調整することによって、ウォッシュコートを調製する。
角埋め材ウォッシュコート層(F)は、有意な量の排気ガスが透過する可能性が低い基材の「角」および他の領域を埋めるために基材に適用することができる、比較的安価な層であり得る。好ましくは、この層は、いずれのPGMおよびゼオライトも含まない。角埋め材層の概略図を図9に示し、この図は、S−F−C−Z構成で被覆された基材中の単一矩形流路を示す。基材流路の壁910は、角埋め材ウォッシュコート層920、次いで触媒含有ウォッシュコート層930、次いでゼオライト粒子含有ウォッシュコート層940で被覆されている。被覆基材が、触媒コンバータ内で開口しているとき、排気ガスは、前記流路の内腔950を通過する。前記流路の角(その1つ、960を矢印によって示す)は、比較的厚い被覆物を有し、排気ガスがそれらの領域と接触する可能性は低いだろう。例えば、S−C−Z構成の場合、層920および930は、単一の層、触媒含有ウォッシュコート層、であることになり、触媒に比較的近づきにくい角(例えば960)に有意の量の高価な白金族金属が位置することになる。したがって、S−C−Z構成を使用できるが、それは、同様には対費用効果が高くないだろう。ゼオライトは比較的安価であるので、角埋め材ウォッシュコート層は、S−Z−C構成の場合と等価の費用節約をもたらすことができない。
ゼオライト粒子を使用して、内燃機関の冷間始動中に有害ガス、例えば、炭化水素、一酸化炭素および酸化窒素を捕捉することができる。ゼオライト層(Z)は、触媒層より高い百分率のゼオライトを含むウォッシュコート組成物を使用して堆積されるウォッシュコート層である。一部の実施形態において、前記ゼオライト層およびウォッシュコートは、触媒活性粒子を含まない。
前記基材上の触媒含有ウォッシュコート組成物および触媒層は、触媒活性材料を含有し、該組成物および層を様々な方法で形成することができる。好ましい触媒は、白金族金属(PGM)である。白金族金属は、金属・白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウムおよびイリジウムである。個々の金属を触媒として使用することができ、また金属の様々な組み合わせを使用することもできる。例えば、上で説明したNNmマイクロメートルサイズの粒子を好ましくは使用する。前記触媒活性粒子は、白金を含む触媒性ナノ粒子を担持している支持ナノ粒子の集団とパラジウムを含む触媒性ナノ粒子を担持している支持ナノ粒子の集団とを有する、複合ナノ粒子を有することもある。複合粒子を担持している前記マイクロメートルサイズの支持粒子としては、触媒性ナノ粒子を担持している支持ナノ粒子であって、該触媒性ナノ粒子が、白金/パラジウム合金、例えば、2:1 Pt/Pd比(重量/重量)を含むものである支持ナノ粒子を挙げることができる。一部の実施形態において、前記マイクロメートルサイズの担体粒子は、多数の複合ナノ粒子が付いているアルミナ(酸化アルミニウム)粒子であって、該複合ナノ粒子が、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含むものであるアルミナ粒子である。1つの実施形態では、前記マイクロメートルサイズのアルミナ粒子としてGrace DavisonからのMI−386アルミナパウダーを使用する。
各ウォッシュコートを前記基材(前の基材で既に被覆されていてもよいし、または被覆されていなくてもよい)に適用したら、過剰なウォッシュコートを吹き飛ばし、残留物を回収してリサイクルする。その後、そのウォッシュコートを乾燥させることができる。ウォッシュコートの乾燥は、室温または上昇した温度(例えば、約30℃から約95℃、好ましくは約60℃から約70℃)で、大気圧でまたは減圧(例えば、約1パスカルから90,000パスカル、または約7.5ミリトルから約675トル)で、周囲雰囲気でまたは不活性雰囲気(例えば、窒素またはアルゴン)下で、および基材上にガス(例えば、乾燥空気、乾燥窒素ガスまたは乾燥アルゴンガス)流を流しながらまたは流さずに実行することができる。一部の実施形態において、前記乾燥プロセスは、高温乾燥プロセスである。高温乾燥プロセスは、室温より高い温度でだが、標準的なか焼温度より低い温度で溶剤を除去するために任意の方法を含む。一部の実施形態において、前記乾燥プロセスは、フラッシュ乾燥プロセスであってもよく、フラッシュ乾燥プロセスは、圧力を突然低下させることによるまたは温風の上昇気流の中に基材を置くことによる水蒸気の急速蒸発を含む。他の乾燥プロセスも使用できることが企図される。
一部の実施形態において、本発明は、本明細書に記載するウォッシュコート層およびウォッシュコート構成のいずれかを含み得る触媒コンバータに備えている。前記触媒コンバータは、様々な用途において、例えば、ディーゼル車両において、例えば軽量ディーゼル車両において有用である。
本発明の一部の実施形態において、本明細書に開示の被覆基材は、内燃機関からの排気ガスを受容するように構成された位置の、例えば内燃機関の排気システム内の、触媒コンバータの中に収容される。前記触媒コンバータをディーゼルエンジン、例えば軽量ディーゼルエンジン、からの排気に関して使用することができる。前記触媒コンバータを、ディーゼルエンジン、例えば軽量ディーゼルエンジンを有する車両に設置することができる。
固体成分(約30重量%)と水(約70重量%)を混合することによりウォッシュコートを製造する。酢酸を添加してそのpHを約4に調整する。その後、そのウォッシュコートスラリーを約4μmから約6μmの平均粒径に達するように粉砕する。そのウォッシュコートの粘度を、セルロース溶液とのまたはコーンスターチとの混合によって所望の粘度に、典型的には約300cPから約1200cPの間に調整する。セルロースまたはコーンスターチ添加後、ウォッシュコートを約24時間から約48時間熟成させる。そのウォッシュコートを浸漬被覆または真空被覆により基材上に被覆する。被覆される部分(単数または複数)を場合によっては被覆前に予備湿潤させてもよい。基材上に被覆するウォッシュコート量は、50g/lから250g/lにわたり得る。過剰なウォッシュコートを吹き飛ばし、リサイクルする。その後、被覆部分の上に空気を流すことにより、そのウォッシュコート被覆基材を約25℃から約95℃で重量が横ばいになるまで乾燥させる。その後、ウォッシュコート被覆基材を約450℃から約650℃で約1時間から約2時間か焼する。
(a)次のとおりの第一のウォッシュコート組成物:おおよそ70g/l:
3%ベーマイト
80%ゼオライト
17%多孔質アルミナ(MI−386またはこれに類するもの)
(b)次のとおりの第二のウォッシュコート組成物:おおよそ120g/l:
3%ベーマイト;
5%シリカ;
92%NNmパウダー(ナノ粒子×ナノ粒子×マイクロ粒子)、PGM、すなわち白金族金属または貴金属、を含有するパウダー。
(a)次のとおりの第一のウォッシュコート組成物:おおよそ70g/l:
3%ベーマイト
80%ゼオライト
17%多孔質アルミナ(MI−386またはこれに類するもの)
(b)次のとおりの第二のウォッシュコート組成物:おおよそ120g/l:
3%ベーマイト;
5%ゼオライト;
92%NNmパウダー(触媒性ナノ粒子×支持ナノ粒子×支持マイクロ粒子)、PGM、すなわち白金族金属または貴金属、を含有するパウダー。
(a)次のとおりの第一のウォッシュコート組成物:25g/lから90g/l(おおよそ60g/lまたはおおよそ70g/lが好ましい):
2〜5%ベーマイト(約3%が好ましい);
60〜80%ゼオライト、例えば75〜80%ゼオライト(約80%が好ましい);
15〜38%多孔質アルミナ(MI−386またはこれに類するもの)、例えば15〜22%多孔質アルミナ(約17%から約22%が好ましい)。
(b)次のとおりの第二のウォッシュコート組成物:50g/lから250g/l(おおよそ120g/lが好ましい):
2〜5%ベーマイト(約3%が好ましい);
0〜20%シリカ(約5%が好ましい);
40〜92%触媒活性パウダー(約92%が好ましい);および
0〜52%多孔質アルミナ(約0%が好ましい)。
もう1つの有利な構成では、前記基材に適用する第一のウォッシュコート組成物は、前記基材に適用する角埋め材ウォッシュコートである。前記角埋め材ウォッシュコートの固形物含量は、約97重量%多孔質アルミナ(MI−386)および約3重量%ベーマイトを含む。水および酢酸をその角埋め材ウォッシュコートに添加し、そのpHを約4に調整し、粘度を調整する。その角埋め材ウォッシュコート組成物を前記基材に適用し、過剰なウォッシュコートを吹き飛ばし、リサイクルし、ウォッシュコートを乾燥させ、か焼する。上記実施形態において例証したゼオライト含有ウォッシュコート組成物および触媒含有ウォッシュコート組成物をこの実施形態においても使用することができる。したがって、第二のウォッシュコート組成物を、3%(またはおおよそ3%)ベーマイト、5%(またはおおよそ5%)シリカ、および92%(またはおおよそ92%)触媒パウダー(すなわち、触媒材料を含有するパウダー)を含む角埋め材ウォッシュコート層の上に適用する。過剰な触媒含有ウォッシュコートを吹き飛ばし、リサイクルする。適用後、その触媒含有ウォッシュコート組成物を乾燥させ、か焼する。その触媒含有ウォッシュコート層の上に適用する第三のウォッシュコート組成物は、3%(またはおおよそ3%)ベーマイト、67%(またはおおよそ67%)ゼオライトおよび30%(またはおおよそ30%)多孔質アルミナ(例えば、MI−386またはこれに類するもの)を含む。適用後、過剰なゼオライト粒子含有ウォッシュコートを吹き飛ばし、リサイクルし、そのゼオライト粒子含有ウォッシュコート組成物を乾燥させ、か焼する。
a)角埋め材ウォッシュコートである第一の層、続いて、
b)5%ゼオライト(すなわち、非常に低いゼオライト濃度)を含有するナノ×ナノ×マイクロメートル触媒を使用しているPGMウォッシュコートである第二の層。PGMは、2:1 Pt/Pdである。
a)角埋め材ウォッシュコートである第一の層、続いて、
b)全ゼオライト量を含有するPGMウォッシュコートである(すなわち、ゼオライト含有ウォッシュコート層のすべてのゼオライトをナノ×ナノ×マイクロメートル触媒パウダー含有層と併用する)第二の層。PGMは、2:1 Pt/Pdである。
A.ライトオフ温度の向上
図10は、本発明の1つの実施形態に従って調製される被覆基材の触媒コンバータにおける性能を、湿式化学法を用いて調製された基材を有する市販触媒コンバータと比較して図示するものである。上のセクションにおいて図4の結果の説明の中で示したものと同様の様式で、それらの基材を人工的にエージングさせ、試験した。
図11は、触媒コンバータに設置し、ディーゼル酸化触媒として使用した、本発明の一部の実施形態に従って調製した被覆基材の性能を、湿式化学法を用いて調製された市販触媒コンバータと比較して図示するものである。実際のディーゼルエンジン車両を用いて、試験のために該車両をローラの上に載せ、ロボットに運転させて、これらの測定を行った。エンジンからの排気がディーゼル酸化触媒(DOC)を通過し、その排気がDOCを通過した後の排出プロファイルをセンサが測定する。(その後、排出物は、環境への放出前にディーゼル・パーティキュレート・フィルタ(DPF)を通過する)。自動車における125,000マイル後の動作をシミュレートするために、試験するDOCを800℃で16時間、人工的にエージングさせた。
Claims (92)
- 被覆基材であって、
基材と、
ゼオライト粒子を含むウォッシュコート層と、
触媒活性粒子を含むウォッシュコート層と
を含み、
前記触媒活性粒子が、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、かつ前記複合ナノ粒子が、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む、
被覆基材。 - ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される、請求項1に記載の被覆基材。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される、請求項1に記載の被覆基材。
- 前記触媒性ナノ粒子が、少なくとも1つの白金族金属を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 前記触媒性ナノ粒子が、白金およびパラジウムを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 前記触媒性ナノ粒子が、白金およびパラジウムを2:1の白金:パラジウム重量比で含む、請求項5に記載の被覆基材。
- 前記支持ナノ粒子が、10nmから20nmの平均直径を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 前記触媒性ナノ粒子が、1nmと5nmの間の平均直径を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の被覆基材。
- ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、金属酸化物粒子およびベーマイト粒子を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 前記金属酸化物粒子が、酸化アルミニウム粒子である、請求項9に記載の被覆基材。
- 前記ゼオライト粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の60重量%から80重量%を構成する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 前記ベーマイト粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の2重量%から5重量%を構成する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 前記金属酸化物粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の15重量%から38重量%を構成する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の被覆基材。
- ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、白金族金属を含まない、請求項1〜13のいずれか一項に記載の被覆基材。
- ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記ゼオライト粒子各々が、0.2マイクロメートルから8マイクロメートルの直径を有する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、ベーマイト粒子およびシリカ粒子をさらに含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が実質的にゼオライトを含まない、請求項1〜16のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 前記触媒活性粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの35重量%から95重量%を構成する、請求項17に記載の被覆基材。
- 前記シリカ粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中に前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの最大20重量%までの量で存在する、請求項17〜18のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 前記ベーマイト粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの2重量%から5重量%を構成する、請求項17〜19のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、92重量%の前記触媒活性粒子、3重量%の前記ベーマイト粒子および5重量%の前記シリカ粒子を含む、請求項17に記載の被覆基材。
- 菫青石をさらに含む、請求項1〜21のいずれか一項に記載の被覆基材。
- ハニカム構造を含む、請求項1〜22のいずれか一項に記載の被覆基材。
- ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、25g/lから90g/lの密度を有する、請求項1〜23のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、50g/lから250g/lの密度を有する、請求項1〜24のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 前記基材上に直接堆積された角埋め材層をさらに含む、請求項1〜25のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 4g/l以下の白金族金属負荷量、および湿式化学法によって堆積された同じ白金族金属負荷量を有する基材のライトオフ温度より少なくとも5℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、請求項1〜26のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 約3.0g/lから約4.0g/lの白金族金属負荷量を有する、請求項1〜27のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 約3.0g/lから約5.5g/lの白金族金属負荷量を有し、車両触媒コンバータでの125,000マイルの動作後、車両触媒コンバータでの125,000マイルの動作後の湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製された同じ白金族金属負荷量を有する被覆基材より少なくとも5℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、請求項1〜28のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 約3.0g/lから約5.5g/lの白金族金属負荷量を有し、800℃での16時間のエージング後、800℃での16時間のエージング後の湿式化学法によって白金族金属を堆積させることにより調製された同じ白金族金属負荷量を有する被覆基材より少なくとも5℃低い一酸化炭素についてのライトオフ温度を有する、請求項1〜29のいずれか一項に記載の被覆基材。
- 請求項1〜30のいずれか一項に記載の被覆基材を備える触媒コンバータ。
- 排気ガス用コンジットと請求項31に記載の触媒コンバータとを備える排気処理システム。
- 請求項32に記載の触媒コンバータを備えるディーゼル車両。
- 軽量ディーゼル車両である、請求項33に記載のディーゼル車両。
- 排気ガスを処理する方法であって、請求項1〜34のいずれか一項に記載の被覆基材と前記排気ガスとを接触させる工程を包含する、方法。
- 排気ガスを処理する方法であって、請求項1〜34のいずれか一項に記載の被覆基材と前記排気ガスとを接触させる工程を包含し、前記基材が、前記排気ガスを受容するように構成された触媒コンバータ内に収容されている、方法。
- 被覆基材を形成する方法であって、
a)ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物で基材を被覆する工程と、
b)触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物で前記基材を被覆する工程と
を包含し;
前記触媒活性粒子は、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、前記複合ナノ粒子は、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む、方法。 - ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行される、請求項37に記載の方法。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行される、請求項37に記載の方法。
- 工程a)と工程b)の両方より先に前記基材を角埋め材ウォッシュコートで被覆する工程をさらに包含する、請求項37〜39のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物が、25g/lから90g/lの密度を含む、請求項37〜40のいずれか一項に記載の方法。
- 前記触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物が、50g/lから250g/lの密度を含む、請求項37〜41のいずれか一項に記載の方法。
- ウォッシュコート組成物であって、以下の固形物含量:
35重量%から95重量%の触媒活性粒子であって、前記触媒活性粒子は、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、かつ前記複合ナノ粒子は、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む、触媒活性粒子;
2重量%から5重量%のベーマイト粒子;および
2重量%から55重量%の金属酸化物粒子
を含む、ウォッシュコート組成物。 - 最大20重量%までのシリカ粒子をさらに含む、請求項43に記載のウォッシュコート組成物。
- 前記金属酸化物粒子が、酸化アルミニウム粒子である、請求項43または請求項44に記載のウォッシュコート組成物。
- 前記固形物が、3と5の間のpHの水性媒体に懸濁される、請求項43〜45のいずれか一項に記載のウォッシュコート組成物。
- 実質的にゼオライトを含まないことを特徴とする、請求項43〜46のいずれか一項に記載のウォッシュコート組成物。
- 前記触媒活性粒子が、前記固形物含量の92重量%を構成する、請求項43〜47のいずれか一項に記載のウォッシュコート組成物。
- 前記触媒活性粒子が、少なくとも1つの白金族金属を含む、請求項43〜48のいずれか一項に記載のウォッシュコート組成物。
- 前記少なくとも1つの白金族金属が、白金およびパラジウムを2:1のPt/Pd 重量/重量比で含む、請求項49に記載のウォッシュコート組成物。
- 被覆基材を形成する方法であって、
a)ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物で基材を被覆する工程と、
b)請求項43〜49のいずれか一項に記載の触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物で前記基材を被覆する工程と
を包含する、方法。 - ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行される、請求項51に記載の方法。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層で前記基材を被覆する工程の前に実行される、請求項51に記載の方法。
- 工程a)と工程b)の両方より先に前記基材を角埋め材ウォッシュコートで被覆する工程をさらに包含する、請求項51〜53のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ゼオライト粒子を含むウォッシュコート組成物が、25g/lから90g/lの密度を含む、請求項51〜54のいずれか一項に記載の方法。
- 前記触媒活性粒子を含むウォッシュコート組成物が、50g/lから250g/lの密度を含む、請求項51〜55のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項43〜50のいずれか一項に記載のウォッシュコートを含む被覆基材。
- ゼオライト粒子を含むウォッシュコート層をさらに含む、請求項43〜50のいずれか一項に記載のウォッシュコートを含む被覆基材。
- 請求項57または請求項58に記載の被覆基材を備える触媒コンバータ。
- 排気ガス用コンジットと請求項59に記載の触媒コンバータとを備える排気処理システム。
- 請求項59に記載の触媒コンバータを備えるディーゼル車両。
- 軽量ディーゼル車両である、請求項61に記載のディーゼル車両。
- ディーゼル車両であって、
3.0g/lと4.0g/lの間の白金族金属を含む触媒コンバータを含み、
欧州排出基準Euro5に準拠している、ディーゼル車両。 - 軽量ディーゼル車両である、請求項63に記載のディーゼル車両。
- 欧州排出基準Eruo6に準拠している、請求項61〜64のいずれかに記載の車両。
- 前記触媒コンバータ中の触媒活性材料が、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、かつ前記複合ナノ粒子が、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む、請求項61〜65のいずれかに記載の車両。
- 前記触媒コンバータが被覆基材を含み、前記被覆基材が、ゼオライト粒子を含むウォッシュコートと前記触媒活性材料を含む別個のウォッシュコートとを有する、請求項61〜66のいずれか一項に記載の車両。
- 前記触媒コンバータが、被覆基材を含み、前記被覆基材が、
基材と、
ゼオライト粒子を含むウォッシュコート層と、
触媒活性粒子を含むウォッシュコート層と
を含み、
前記触媒活性粒子が、マイクロメートルサイズの担体粒子に結合している複合ナノ粒子を含み、かつ前記複合ナノ粒子が、支持ナノ粒子および触媒性ナノ粒子を含む、
請求項61〜67のいずれか一項に記載の車両。 - ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される、請求項68に記載の車両。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層の上部に形成される、請求項68に記載の車両。
- 前記触媒性ナノ粒子が、少なくとも1つの白金族金属を含む、請求項68〜70のいずれか一項に記載の車両。
- 前記触媒性ナノ粒子が、白金およびパラジウムを含む、請求項68〜71のいずれか一項に記載の車両。
- 前記触媒性ナノ粒子が、白金およびパラジウムを2:1の白金:パラジウム重量比で含む、請求項68〜72のいずれか一項に記載の車両。
- 前記支持ナノ粒子が、10nmから20nmの平均直径を有する、請求項68〜73のいずれか一項に記載の車両。
- 前記触媒性ナノ粒子が、1nmと5nmの間の平均直径を有する、請求項68〜74のいずれか一項に記載の車両。
- ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、金属酸化物粒子およびベーマイト粒子を含む、請求項68〜75のいずれか一項に記載の車両。
- 前記金属酸化物粒子が、酸化アルミニウム粒子である、請求項76に記載の車両。
- 前記ゼオライト粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の60重量%から80重量%を構成する、請求項68〜77のいずれか一項に記載の車両。
- 前記ベーマイト粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の2重量%から5重量%を構成する、請求項68〜78のいずれか一項に記載の車両。
- 前記金属酸化物粒子が、ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中のゼオライト粒子と金属酸化物粒子とベーマイト粒子との混合物の15重量%から38重量%を構成する、請求項68〜79のいずれか一項に記載の車両。
- ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、白金族金属を含まない、請求項68〜80のいずれか一項に記載の車両。
- ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記ゼオライト粒子各々が、0.2マイクロメートルから8マイクロメートルの直径を有する、請求項68〜81のいずれか一項に記載の車両。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、ベーマイト粒子およびシリカ粒子をさらに含む、請求項68〜82のいずれか一項に記載の車両。
- 前記触媒活性粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの35重量%から95重量%を構成する、請求項83に記載の車両。
- 前記シリカ粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中に前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの最大20重量%までの量で存在する、請求項83または84に記載の車両。
- 前記ベーマイト粒子が、触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層中の前記触媒活性粒子と前記ベーマイト粒子と前記シリカ粒子との組み合わせの2重量%から5重量%を構成する、請求項83〜85のいずれか一項に記載の車両。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、92重量%の前記触媒活性粒子、3重量%の前記ベーマイト粒子および5重量%の前記シリカ粒子を含む、請求項83に記載の車両。
- 前記基材が菫青石をさらに含む、請求項68〜87のいずれか一項に記載の車両。
- 前記基材がハニカム構造を含む、請求項68〜88のいずれか一項に記載の車両。
- ゼオライト粒子を含む前記ウォッシュコート層が、25g/lから90g/lの密度を有する、請求項68〜89のいずれか一項に記載の車両。
- 触媒活性粒子を含む前記ウォッシュコート層が、50g/lから250g/lの密度を有する、請求項68〜90のいずれか一項に記載の車両。
- 前記基材上に直接堆積された角埋め材層をさらに含む、請求項68〜91のいずれか一項に記載の車両。
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