JP7304241B2 - ＮＯｘ浄化触媒及び排気ガス浄化触媒 - Google Patents
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Description
本発明は、窒素酸化物（ＮＯｘ）浄化触媒及び排気ガス浄化触媒に関する。更に詳細には、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に酸化する機能を有するＮＯｘ浄化触媒、及びこれを備えた排気ガス浄化触媒に関する。
従来、一酸化炭素（ＣＯ）とＮＯｘを変換する触媒活性を低下させることなく、炭化水素（ＨＣ）変換活性を改善させた酸化窒素貯蔵触媒が提案されている（特許文献１参照。）。この酸化窒素貯蔵触媒においては、基材上に設けられたロジウム（Ｒｈ）を含む第一の薄膜層上に白金（Ｐｔ）を含む第二の薄膜層が設けられている。
しかしながら、特許文献１に記載の酸化窒素貯蔵触媒においては、ＮＯｘ転化率が不十分であるという問題点があった。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、耐久後において、優れたＮＯｘ転化率を示すＮＯｘ浄化触媒、及びこれを備えた排気ガス浄化触媒を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、酸素吸放出材に担持された所定の鉄含有化合物とロジウムとを同一層に存在させることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のＮＯｘ浄化触媒は、ＮＯをＮＯ２に酸化する機能を有し、基材と、基材上に第１触媒層と第２触媒層をこの順で積層配置した触媒層と、を備える。
第１触媒層は、ロジウムと、鉄含有化合物と、酸素吸放出材とを含有し、酸素吸放出材の少なくとも一部が、鉄含有化合物を担持している。鉄含有化合物が、Ｆｅ ２ Ｏ ３ 、及び／又は一般式ＡＢＯ ３ で示されるペロブスカイト構造を有するＬａ ｘ Ｍ １－ｘ ＦｅＯ ３－δ （式中、Ｌａはランタン、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）からなる群より選ばれる少なくとも１種、Ｆｅは鉄を示し、ｘは０＜ｘ≦１、δは０≦δ≦１を満足する。）である。第２触媒層は、白金を含有している。
第１触媒層は、ロジウムと、鉄含有化合物と、酸素吸放出材とを含有し、酸素吸放出材の少なくとも一部が、鉄含有化合物を担持している。鉄含有化合物が、Ｆｅ ２ Ｏ ３ 、及び／又は一般式ＡＢＯ ３ で示されるペロブスカイト構造を有するＬａ ｘ Ｍ １－ｘ ＦｅＯ ３－δ （式中、Ｌａはランタン、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）からなる群より選ばれる少なくとも１種、Ｆｅは鉄を示し、ｘは０＜ｘ≦１、δは０≦δ≦１を満足する。）である。第２触媒層は、白金を含有している。
また、本発明の排気ガス浄化触媒は、内燃機関の排気ガス通路に配置されて用いられ、前段触媒と後段触媒とを備える。前段触媒が、白金を含有する白金含有触媒であり、後段触媒が、本発明のＮＯｘ浄化触媒である。
本発明によれば、酸素吸放出材に担持された所定の鉄含有化合物とロジウムとを同一層に存在させたため、耐久後において、優れたＮＯｘ転化率を示すＮＯｘ浄化触媒、及びこれを備えた排気ガス浄化触媒を提供できる。
以下、本発明の一実施形態に係るＮＯｘ浄化触媒及び排気ガス浄化触媒について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の一実施形態に係るＮＯｘ浄化触媒について説明する。本実施形態のＮＯｘ浄化触媒は、基材と、基材上に第１触媒層と第２触媒層をこの順で積層配置した触媒層と、を備える。
第１触媒層は、Ｒｈと、鉄（Ｆｅ）含有化合物と、酸素吸放出材とを含有し、酸素吸放出材の少なくとも一部が、鉄（Ｆｅ）含有化合物を担持している。第２触媒層は、Ｐｔを含有している。
このＮＯｘ浄化触媒は、ＮＯをＮＯ２に酸化する機能を有すると共に、ＮＯｘをＮ２に転換する機能を有する。
まず、本発明の一実施形態に係るＮＯｘ浄化触媒について説明する。本実施形態のＮＯｘ浄化触媒は、基材と、基材上に第１触媒層と第２触媒層をこの順で積層配置した触媒層と、を備える。
第１触媒層は、Ｒｈと、鉄（Ｆｅ）含有化合物と、酸素吸放出材とを含有し、酸素吸放出材の少なくとも一部が、鉄（Ｆｅ）含有化合物を担持している。第２触媒層は、Ｐｔを含有している。
このＮＯｘ浄化触媒は、ＮＯをＮＯ２に酸化する機能を有すると共に、ＮＯｘをＮ２に転換する機能を有する。
上述のように、本実施形態のＮＯｘ浄化触媒は、Ｒｈと、鉄（Ｆｅ）含有化合物と、酸素吸放出材とを含有し、酸素吸放出材の少なくとも一部が、鉄（Ｆｅ）含有化合物を担持している第１触媒層を備えている。これにより、本実施形態のＮＯｘ浄化触媒は、耐久後において、優れたＮＯｘ転化率を実現できると考えられる。以下、現時点において推測しているＮＯｘ浄化触媒における排気ガス反応機構を説明する。
図１は、ＨＣとしてプロピレンを用いたときの白金族触媒における触媒温度とＨＣ転化率との関係を示すグラフである。なお、具体的なガス組成は、後述する実施例におけるガス組成１の条件においてＨＣとしてプロピレンのみを用いたものである。
また、図２は、ＨＣとしてトルエンを用いたときの白金族触媒における触媒温度とＨＣ転化率との関係を示すグラフである。なお、具体的なガス組成は、後述する実施例におけるガス組成１の条件においてＨＣとしてトルエンのみを用いたものである。
なお、図中のＲｈは後述する実施例２において第２触媒層を形成していない場合、Ｐｔは後述する比較例３において第２触媒層を形成していない場合、Ｐｄは後述する比較例４において第２触媒層を形成していない場合を示す。また、これらは８００℃、１６時間、１０体積％Ｈ２Ｏ条件下、１００ｃｃ／分で急速劣化（耐久）させている。これらの比較によって、鉄（Ｆｅ）含有化合物と同一層に含まれるＲｈのＨＣ酸化性能とＰｔ及びＰｄのＨＣ酸化性能との違いが明らかになる。
また、図２は、ＨＣとしてトルエンを用いたときの白金族触媒における触媒温度とＨＣ転化率との関係を示すグラフである。なお、具体的なガス組成は、後述する実施例におけるガス組成１の条件においてＨＣとしてトルエンのみを用いたものである。
なお、図中のＲｈは後述する実施例２において第２触媒層を形成していない場合、Ｐｔは後述する比較例３において第２触媒層を形成していない場合、Ｐｄは後述する比較例４において第２触媒層を形成していない場合を示す。また、これらは８００℃、１６時間、１０体積％Ｈ２Ｏ条件下、１００ｃｃ／分で急速劣化（耐久）させている。これらの比較によって、鉄（Ｆｅ）含有化合物と同一層に含まれるＲｈのＨＣ酸化性能とＰｔ及びＰｄのＨＣ酸化性能との違いが明らかになる。
図１から、ＨＣとしてプロピレンを用いた場合、Ｐｔ及びＰｄにおいてはプロピレンが酸化されるが、Ｒｈにおいてはプロピレンが殆ど酸化されないことが分かる。また、図２から、ＨＣとしてトルエンを用いた場合、Ｐｔ及びＰｄにおいてはトルエンが酸化されるが、Ｒｈにおいてはトルエンが殆ど酸化されないことが分かる。
図３は、ＨＣとしてプロピレンを用いたときの白金族触媒におけるＮＯ２生成量を示すグラフである。また、図４は、ＨＣとしてトルエンを用いたときの白金族触媒ＮＯ２生成量を示すグラフである。
なお、図３及び図４におけるガス組成は、図１及び図２におけるガス組成のそれぞれと同様である。また、図中のＲｈ、Ｐｔ及びＰｄはそれぞれ図１の場合と同様の場合を示す。さらに、これらも図１の場合の同様の急速劣化（耐久）をさせている。これらの比較によって、鉄（Ｆｅ）含有化合物と同一層に含まれるＲｈのＮＯ２生成性能とＰｔ及びＰｄのＮＯ２生成性能との違いが明らかになる。
なお、図３及び図４におけるガス組成は、図１及び図２におけるガス組成のそれぞれと同様である。また、図中のＲｈ、Ｐｔ及びＰｄはそれぞれ図１の場合と同様の場合を示す。さらに、これらも図１の場合の同様の急速劣化（耐久）をさせている。これらの比較によって、鉄（Ｆｅ）含有化合物と同一層に含まれるＲｈのＮＯ２生成性能とＰｔ及びＰｄのＮＯ２生成性能との違いが明らかになる。
図３及び図４から、ＨＣとしてプロピレン又はトルエンを用いた場合、Ｒｈが最もＮＯ２を生成することが分かる。
図１～図４より、ＰｔとＰｄの触媒特性は似ており、Ｒｈの触媒特性はＰｔ及びＰｄの触媒特性と異なることが分かる。
図５は、白金族金属粒子における排気ガス反応機構を模式的に示す説明図である。図５に示すように、白金族金属粒子１４１は担体１４４に担持されている。担体に担持された白金族金属粒子に酸素（Ｏ２）、ＮＯ及びＨＣが供給された場合、Ｏ２はＮＯを酸化してＮＯ２を生成する反応に利用されるかＨＣを酸化して二酸化炭素（ＣＯ２）及び水（Ｈ２Ｏ）を生成する反応に利用される。これらの反応は競争反応である。
図６は、Ｒｈ粒子における排気ガス反応機構を模式的に示す説明図である。図６に示すように、Ｒｈ粒子１４２は担体１４４に担持されている。担体に担持されたＲｈ粒子にＯ２、ＮＯ及びＨＣが供給された場合、Ｏ２がＮＯを酸化してＮＯ２を生成する反応が進みやすい。
図７は、Ｐｔ粒子における排気ガス反応機構を模式的に示す説明図である。図７に示すように、Ｐｔ粒子１４３は担体１４４に担持されている。担体に担持されたＰｔ粒子にＯ２、ＮＯ及びＨＣが供給された場合、Ｏ２がＨＣを酸化してＣＯ２及びＨ２Ｏを生成する反応が進みやすい。
図８は、Ｐｔ粒子を含む触媒層における排気ガス反応機構を模式的に示す説明図である。図８に示すように、触媒層１４は基材１１上に形成されている。触媒層１４はＰｔ粒子１４３を含む。基材上に形成されたＰｔ粒子を含む触媒層に、Ｏ２、ＮＯ及びＨＣが供給された場合、Ｎ２を生成しやすい。
図９は、Ｒｈ粒子を含む触媒層における排気ガス反応機構を模式的に示す説明図である。図９に示すように、触媒層１４は基材１１上に形成されている。触媒層１４はＲｈ粒子１４２を含む。基材上に形成されたＲｈ粒子を含む触媒層に、Ｏ２、ＮＯ及びＨＣが供給された場合、ＮＯ２を生成しやすい。
図１０は、ＮＯｘ浄化触媒における排気ガス反応機構を模式的に示す説明図である。図１０に示すように、ＮＯｘ浄化触媒１０は、基材１１と、基材１１上に第１触媒層１２と第２触媒層１３をこの順で積層配置した触媒層１４と、を備える。
第１触媒層１２はＲｈ粒子１２１を含有し、第２触媒層１３は、Ｐｔ粒子１３１を含有している。ＮＯｘ浄化触媒１０は、ＮＯをＮＯ２に酸化する機能を有すると共に、微量ながらＮＯｘをＮ２に転換する機能を有する。
Ｒｈ粒子を含む第１触媒層上にＰｔ粒子を含む第２触媒層が形成されているので、ＨＣが供給されているときには、Ｒｈ粒子において生成したＮＯ２がＰｔ粒子においてＮ２に転換される。なお、図示しないが、ＨＣが供給されていないときは、Ｒｈ粒子及びＰｔ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する。
第１触媒層１２はＲｈ粒子１２１を含有し、第２触媒層１３は、Ｐｔ粒子１３１を含有している。ＮＯｘ浄化触媒１０は、ＮＯをＮＯ２に酸化する機能を有すると共に、微量ながらＮＯｘをＮ２に転換する機能を有する。
Ｒｈ粒子を含む第１触媒層上にＰｔ粒子を含む第２触媒層が形成されているので、ＨＣが供給されているときには、Ｒｈ粒子において生成したＮＯ２がＰｔ粒子においてＮ２に転換される。なお、図示しないが、ＨＣが供給されていないときは、Ｒｈ粒子及びＰｔ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する。
図１１は、第１の実施形態のＮＯｘ浄化触媒における排気ガス反応機構を模式的に示す説明図である。図１１に示すように、本実施形態のＮＯｘ浄化触媒１０は、基材１１と、基材１１上に第１触媒層１２と第２触媒層１３をこの順で積層配置した触媒層１４と、を備える。
第１触媒層１２は、Ｒｈ粒子１２１と、鉄（Ｆｅ）含有化合物１２２と、酸素吸放出材１２３とを含有し、酸素吸放出材１２３の少なくとも一部が、鉄含有化合物１２２を担持している。第２触媒層１３は、Ｐｔ粒子１３１を含有している。ＮＯｘ浄化触媒１０は、ＮＯをＮＯ２に酸化する機能を有すると共に、ＮＯｘをＮ２に転換する機能を有する。
酸素吸放出材に担持された鉄（Ｆｅ）含有化合物とＲｈ粒子とが第１触媒層に含まれることにより、酸素吸放出材に担持された鉄（Ｆｅ）含有化合物からＲｈ粒子へ酸素（Ｏ）を供給することができる。これにより、Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。その結果、ＨＣが供給されているときには、Ｐｔ粒子においてＮＯ２がＮ２に転換される反応が促進される。これにより、ＮＯｘ浄化触媒は、耐久後において、優れたＮＯｘ転化率を実現できる。
第１触媒層１２は、Ｒｈ粒子１２１と、鉄（Ｆｅ）含有化合物１２２と、酸素吸放出材１２３とを含有し、酸素吸放出材１２３の少なくとも一部が、鉄含有化合物１２２を担持している。第２触媒層１３は、Ｐｔ粒子１３１を含有している。ＮＯｘ浄化触媒１０は、ＮＯをＮＯ２に酸化する機能を有すると共に、ＮＯｘをＮ２に転換する機能を有する。
酸素吸放出材に担持された鉄（Ｆｅ）含有化合物とＲｈ粒子とが第１触媒層に含まれることにより、酸素吸放出材に担持された鉄（Ｆｅ）含有化合物からＲｈ粒子へ酸素（Ｏ）を供給することができる。これにより、Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。その結果、ＨＣが供給されているときには、Ｐｔ粒子においてＮＯ２がＮ２に転換される反応が促進される。これにより、ＮＯｘ浄化触媒は、耐久後において、優れたＮＯｘ転化率を実現できる。
但し、これらの反応機構以外の反応機構により上述のような効果が得られていたとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
ここで、各構成要素について更に詳細に説明する。
基材１１としては、特に限定されないが、例えば、コーディエライトなどのセラミックスやフェライト系ステンレスなどの金属等の耐熱性材料からなるモノリス担体やハニカム担体を用いることが好適である。
触媒層１４は、第１触媒層１２及び第２触媒層１３以外の他の触媒層を１つ又は複数有していてもよい。
他の触媒層は、例えば、基材と第１触媒層との間、第１触媒層と第２触媒層との間、第２触媒層上に配置することができる。特に限定されないが、上述した排気ガス反応の促進の観点から、第２触媒層は触媒層の最表面に配置されていることが好ましい。
また、特に限定されないが、上述した排気ガス反応の促進の観点から、第１触媒層直上に第２触媒層が接して配置されていることが好ましい。
他の触媒層は、例えば、基材と第１触媒層との間、第１触媒層と第２触媒層との間、第２触媒層上に配置することができる。特に限定されないが、上述した排気ガス反応の促進の観点から、第２触媒層は触媒層の最表面に配置されていることが好ましい。
また、特に限定されないが、上述した排気ガス反応の促進の観点から、第１触媒層直上に第２触媒層が接して配置されていることが好ましい。
図１２は、第１触媒層の好適構造を模式的に示す説明図である。図１２に示すように、第１触媒層１２は、Ｒｈ粒子１２１を担持している担体１２５（以下「第１ユニット」ということがある。）と、鉄（Ｆｅ）含有化合物１２２を担持している酸素吸放出材１２３（以下「第２ユニット」ということがある。）と、仕切り材１２４とを含有し、仕切り材１２４が、第１ユニットと第２ユニットとを隔てている。
特に限定されないが、鉄（Ｆｅ）含有化合物１２２の少なくとも一部が、例えば、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有する酸化物、これらの混合物であることが好適である。
特に限定されないが、鉄（Ｆｅ）含有化合物の少なくとも一部が、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有することがより好適である。
鉄（Ｆｅ）含有化合物が一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有しない場合、ＮＯｘ浄化触媒が高温環境下で使用されたときに、Ｆｅと酸素吸放出材とが反応し、酸素吸放出材の凝集が起こることがある。
一方、鉄（Ｆｅ）含有化合物の少なくとも一部が一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有する場合、鉄（Ｆｅ）含有化合物がＡＢＯ３の構造で安定化し、Ｆｅと酸素吸放出材との反応が抑制される。これにより、ＮＯｘ浄化触媒の高温環境下における耐久性が向上し、Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒は、耐久後において、より優れたＮＯｘ転化率を実現できる。
鉄（Ｆｅ）含有化合物が一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有しない場合、ＮＯｘ浄化触媒が高温環境下で使用されたときに、Ｆｅと酸素吸放出材とが反応し、酸素吸放出材の凝集が起こることがある。
一方、鉄（Ｆｅ）含有化合物の少なくとも一部が一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有する場合、鉄（Ｆｅ）含有化合物がＡＢＯ３の構造で安定化し、Ｆｅと酸素吸放出材との反応が抑制される。これにより、ＮＯｘ浄化触媒の高温環境下における耐久性が向上し、Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒は、耐久後において、より優れたＮＯｘ転化率を実現できる。
一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有する鉄（Ｆｅ）含有化合物としては、特に限定されないが、例えば、ＬａｘＭ１－ｘＦｅＯ３－δ（式中、Ｌａはランタン、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）からなる群より選ばれる少なくとも１種、Ｆｅは鉄を示し、ｘは０＜ｘ≦１、δは０≦δ≦１を満足する。）を用いることが好適である。その中でも、Ｍがストロンチウムであることが好適である。
酸素吸放出材１２３としては、特に限定されないが、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、ジルコニウムセリウムネオジム酸化物（ＺｒＣｅＮｄＯｘ）などの酸素吸放出材を用いることが好適であり、ジルコニウムセリウムネオジム酸化物（ＺｒＣｅＮｄＯｘ）を用いることがより好適である。なお、酸素吸放出材は、酸素吸放出能（ＯＳＣ）を有し、ＯＳＣ材と言われる。
仕切り材１２４としては、特に限定されないが、例えば、高比表面積を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いることが好適である。
担体１２５としては、特に限定されないが、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、ジルコニウムセリウムネオジム酸化物（ＺｒＣｅＮｄＯｘ）などの酸素吸放出材を用いることが好適である。換言すれば、酸素吸放出材の少なくとも一部が、ロジウムを担持していることがより好適である。
その中でも、担体としては、ジルコニウムセリウムネオジム酸化物（ＺｒＣｅＮｄＯｘ）を用いることがより好適である。換言すれば、Ｒｈを担持している酸素吸放出材が、ジルコニウムセリウムネオジム酸化物（ＺｒＣｅＮｄＯｘ）であることがより好適である。
Ｒｈ粒子の役割は、ＮＯ２を生成することである。担体が酸素吸放出（ＯＳＣ）材でない場合、Ｒｈ粒子においてＮＯを酸化してＮＯ２を生成する際に気相の酸素（Ｏ２）が利用される。
一方、担体が酸素吸放出（ＯＳＣ）材、より好ましくはジルコニウムセリウムネオジム酸化物である場合、Ｒｈ粒子においてＮＯを酸化してＮＯ２を生成する際に気相の酸素（Ｏ２）よりも活性化しやすい酸素吸放出（ＯＳＣ）材の酸素（Ｏ）が利用される。
これにより、Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒は、耐久後において、より優れたＮＯｘ転化率を実現できる。
一方、担体が酸素吸放出（ＯＳＣ）材、より好ましくはジルコニウムセリウムネオジム酸化物である場合、Ｒｈ粒子においてＮＯを酸化してＮＯ２を生成する際に気相の酸素（Ｏ２）よりも活性化しやすい酸素吸放出（ＯＳＣ）材の酸素（Ｏ）が利用される。
これにより、Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒は、耐久後において、より優れたＮＯｘ転化率を実現できる。
担体としては、これらに限定されず、例えば、ジルコニアランタンネオジム酸化物、高比表面積を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）も適用できる。
特に限定されないが、例えば、第１触媒層が、仕切り材を更に含有し、仕切り材が、第１ユニットと第２ユニットとを隔てていることが好適である。Ｒｈ粒子と鉄（Ｆｅ）含有化合物とが接触すると反応活性が失われることがある。これは、Ｆｅの触媒毒によるものと言われている。
第１ユニットと第２ユニットとが仕切り材によって隔てられていることにより、ＮＯｘ浄化触媒は、耐久後において、より優れたＮＯｘ転化率を実現できる。
第１ユニットと第２ユニットとが仕切り材によって隔てられていることにより、ＮＯｘ浄化触媒は、耐久後において、より優れたＮＯｘ転化率を実現できる。
第１ユニット及び第２ユニットの平均粒子径（Ｄ５０）は、特に限定されないが、例えば、耐久性をより向上させるという観点からは、５０～３００ｎｍであることが好ましく、１００～２００ｎｍであることがより好ましい。
図示しないが、第１触媒層は、第１ユニット及び第２ユニットの酸素吸放出（ＯＳＣ）材以外のＲｈ粒子や鉄（Ｆｅ）含有化合物を担持していない他の酸素吸放出（ＯＳＣ）材を含有していることが好ましい。
他の酸素吸放出（ＯＳＣ）材は、第１ユニット及び第２ユニットの少なくとも一方に含まれていてもよいが、第１ユニット及び第２ユニットの双方と仕切り材によって隔てられていることが好ましい。
このような第１触媒層を備えたＮＯｘ浄化触媒は、高温時において、より優れたＮＯｘ転化率を実現できる。なお、他の酸素吸放出（ＯＳＣ）材としては、特に限定されるものではないが、例えば、上述した酸素吸放出材を適用することができる。
他の酸素吸放出（ＯＳＣ）材は、第１ユニット及び第２ユニットの少なくとも一方に含まれていてもよいが、第１ユニット及び第２ユニットの双方と仕切り材によって隔てられていることが好ましい。
このような第１触媒層を備えたＮＯｘ浄化触媒は、高温時において、より優れたＮＯｘ転化率を実現できる。なお、他の酸素吸放出（ＯＳＣ）材としては、特に限定されるものではないが、例えば、上述した酸素吸放出材を適用することができる。
第２触媒層は、特に限定されないが、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）にＰｔが担持された粒子を含有していることが好ましい。
上述したＮＯｘ浄化触媒は、特に限定されず、従来公知の製造方法により作製することができる。
例えば、ロジウム塩水溶液を酸素吸放出材に含浸させ、焼成してＲｈが酸素吸放出材に担持された粉末を得、さらに、鉄含有化合物のカルボン酸水溶液を酸素吸放出材に含浸させ、焼成して鉄含有化合物が酸素吸放出材に担持された粉末を得る。これらの粉末の平均粒子径を調整し、バインダー及び溶媒を加えてスラリーを得、これをスプレー乾燥し、焼成して、粉末を得る。この粉末にバインダー及び溶媒を加えてスラリーとし、得られたスラリーを基材に吸引コートし、乾燥、焼成して、基材上に第１触媒層を形成する。
さらに、白金塩水溶液をアルミナに含浸させ、焼成して白金がアルミナに担持された粉末を得る。この粉末にバインダー及び溶媒を加えてスラリーとし、得られたスラリーを基材に塗布し、乾燥、焼成して、第１触媒層上に第２触媒層を形成する。これにより、本実施形態のＮＯｘ浄化触媒を得ることができる。
さらに、白金塩水溶液をアルミナに含浸させ、焼成して白金がアルミナに担持された粉末を得る。この粉末にバインダー及び溶媒を加えてスラリーとし、得られたスラリーを基材に塗布し、乾燥、焼成して、第１触媒層上に第２触媒層を形成する。これにより、本実施形態のＮＯｘ浄化触媒を得ることができる。
上述したＮＯｘ浄化触媒は、例えば、車両に搭載される内燃機関の排気ガス通路に配置して用いることが好適である。内燃機関としては、ディーゼルエンジンを好適例として挙げることができる。特に、ＮＯｘ浄化触媒は、ディーゼルエンジンの選択的触媒還元（ＳＣＲ）装置の前段に配置されるディーゼルエンジンの酸化触媒に用いることが好適である。しかしながら、これに限定されず、ＮＯｘ浄化触媒は、ガソリンエンジンの排気ガス通路に配置して用いることもできる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の一実施形態に係る排気ガス触媒について説明する。図１３は、第２の実施形態の排気ガス浄化触媒を模式的に示す説明図である。図１３に示すように、本実施形態の排気ガス浄化触媒１は、ディーゼルエンジン又はガソリンエンジン、好ましくはディーゼルエンジンなどの内燃機関５０の排気ガス通路６０に配置されて用いられ、前段触媒２０と後段触媒１０とを備える。後段触媒１０は、上述した第１の実施形態のＮＯｘ浄化触媒であり、前段触媒２０は、白金を含有する白金含有触媒である。
次に、本発明の一実施形態に係る排気ガス触媒について説明する。図１３は、第２の実施形態の排気ガス浄化触媒を模式的に示す説明図である。図１３に示すように、本実施形態の排気ガス浄化触媒１は、ディーゼルエンジン又はガソリンエンジン、好ましくはディーゼルエンジンなどの内燃機関５０の排気ガス通路６０に配置されて用いられ、前段触媒２０と後段触媒１０とを備える。後段触媒１０は、上述した第１の実施形態のＮＯｘ浄化触媒であり、前段触媒２０は、白金を含有する白金含有触媒である。
上述のように、本実施形態の排気ガス浄化触媒は、第１の実施形態のＮＯｘ浄化触媒の前段に白金含有触媒を配置している。これにより、本実施形態の排気ガス浄化触媒は、車両に搭載される内燃機関の運転時（高温時）だけでなく、車両に搭載される内燃機関の始動時（低温時）においても優れたＮＯｘ転化率を実現できる。
前段触媒２０である白金含有触媒は、白金を含有すれば、特に限定されるものではないが、白金族金属として白金とパラジウムを含むことが好ましい。
特に限定されないが、本実施形態の排気ガス浄化触媒は、ディーゼルエンジンの酸化触媒として用いることが好適である。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
まず、後段触媒を作製した。
（実施例１）
＜粉末の作製＞
ジルコニウムセリウムネオジム酸化物（７０質量％ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ２）－２０質量％セリウム酸化物（ＣｅＯ２）－１０質量％ネオジム酸化物（Ｎｄ２Ｏ３）の前駆体である水酸化物ゲルを作製した。具体的には、ジルコニウム化合物（オキシ硝酸ジルコニウム）、セリウム化合物（硝酸セリウム）及びネオジム化合物（硝酸ネオジム）を秤量し、各水溶液を得た。次いで、得られたジルコニウム化合物水溶液とセリウム化合物水溶液とネオジム化合物水溶液が酸化物換算で所定の割合となるように混合し、混合水溶液を得た。しかる後、得られた混合水溶液を十分に撹拌しながら、アルカリ水溶液としての水酸化ナトリウム水溶液を添加して、ジルコニウム水酸化物ゲル、セリウム水酸化物ゲル及びネオジム水酸化物ゲルからなる混合水酸化物ゲルの分散液を得た。
＜粉末の作製＞
ジルコニウムセリウムネオジム酸化物（７０質量％ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ２）－２０質量％セリウム酸化物（ＣｅＯ２）－１０質量％ネオジム酸化物（Ｎｄ２Ｏ３）の前駆体である水酸化物ゲルを作製した。具体的には、ジルコニウム化合物（オキシ硝酸ジルコニウム）、セリウム化合物（硝酸セリウム）及びネオジム化合物（硝酸ネオジム）を秤量し、各水溶液を得た。次いで、得られたジルコニウム化合物水溶液とセリウム化合物水溶液とネオジム化合物水溶液が酸化物換算で所定の割合となるように混合し、混合水溶液を得た。しかる後、得られた混合水溶液を十分に撹拌しながら、アルカリ水溶液としての水酸化ナトリウム水溶液を添加して、ジルコニウム水酸化物ゲル、セリウム水酸化物ゲル及びネオジム水酸化物ゲルからなる混合水酸化物ゲルの分散液を得た。
次いで、得られた混合水酸化ゲルの分散液をろ過し、イオン交換水で洗浄した。さらに、ナトリウムが検出されなくなるまで、デカンテーションした。
しかる後、１００℃で１６時間乾燥し、更に６００℃で５時間加熱処理することによって、粉末を得た。これを粉末Ａという。
＜第１粉末の作製＞
硝酸ロジウム水溶液（田中貴金属工業株式会社製）を用いたインシピエント・ウェットネス（ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ ｗｅｔｎｅｓｓ）法によって粉末Ａにロジウムを担持して、粉末を得た。乾燥は１５０℃で１晩行い、焼成はマッフル炉にて４００℃で１時間行った。これを第１－１粉末という。
硝酸ロジウム水溶液（田中貴金属工業株式会社製）を用いたインシピエント・ウェットネス（ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ ｗｅｔｎｅｓｓ）法によって粉末Ａにロジウムを担持して、粉末を得た。乾燥は１５０℃で１晩行い、焼成はマッフル炉にて４００℃で１時間行った。これを第１－１粉末という。
＜第２粉末の作製＞
Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３として１０質量％の溶解液になるように、炭酸ランタン、炭酸ストロンチウム及び炭酸鉄をクエン酸リンゴ酸混合水溶液（クエン酸：２５質量％、リンゴ酸：２５質量％）に投入し、撹拌し、溶解させて、１０質量％Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３溶解液を得た。
Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３として１０質量％の溶解液になるように、炭酸ランタン、炭酸ストロンチウム及び炭酸鉄をクエン酸リンゴ酸混合水溶液（クエン酸：２５質量％、リンゴ酸：２５質量％）に投入し、撹拌し、溶解させて、１０質量％Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３溶解液を得た。
次いで、得られた１０質量％Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３溶解液を粉末Ａに対して６質量％Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３となるように含浸し、これを２００℃で１時間、４００℃で１時間、５８０℃で１時間、７００℃で１時間焼成して、粉末を得た。これを第２－１粉末という。
＜ハニカム担体への第１触媒層の形成＞
第１－１粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が約１５０ｎｍになるまで第１－１粉末をビーズミルで粉砕し、第２－１粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が約１５０ｎｍになるまで第２－１粉末もビーズミルで粉砕した。なお、平均粒子径（Ｄ５０）の測定には、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（株式会社堀場製作所製、ＬＡ－９２０）を用いた。
第１－１粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が約１５０ｎｍになるまで第１－１粉末をビーズミルで粉砕し、第２－１粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が約１５０ｎｍになるまで第２－１粉末もビーズミルで粉砕した。なお、平均粒子径（Ｄ５０）の測定には、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（株式会社堀場製作所製、ＬＡ－９２０）を用いた。
次いで、ベーマイトアルミナと水を混合し、これに第１－１粉末の粉砕液と第２－１粉末の粉砕液を投入し、混合して、混合液を得た。第１－１粉末と第２－１粉末とベーマイトの比率は、質量比で、第１－１粉末：第２－１粉末：ベーマイトアルミナ＝５０：３０：２０である。
次いで、得られた混合液をスプレードライ装置に充填し、乾燥させ、この乾燥物を５５０℃で３時間マッフル炉にて焼成して、粉末を得た。
次いで、得られた粉末と粉末Ａとγ－アルミナとバインダーとしてのベーマイトアルミナとを質量比で５３：１７：１５：１５の割合で磁性ポットに投入し、更に硝酸と純水とアルミナボールを共に入れ、振とう粉砕し、スラリーを得た。
さらに、得られたスラリーを別の容器に移し替え、このスラリーをセラミック製のハニカム担体（容量：０．１１９Ｌ）に吸引コートし、空気流にて余剰のスラリーを除去した。
しかる後、スラリーがコートされたハニカム担体を１２０℃で乾燥し、空気流通下、４００℃で３０分間焼成して、第１触媒層を形成した。これを触媒ａという。
＜Ｐｔ担持粉末の作製＞
テトラアンミン白金（ＩＩ）水酸塩溶液（田中貴金属工業株式会社製）をγ－アルミナに対して１質量％Ｐｔとなるように含浸し、これを１５０℃で一晩乾燥し、空気流通下、４００℃で１時間焼成して、Ｐｔ担持粉末を得た。
テトラアンミン白金（ＩＩ）水酸塩溶液（田中貴金属工業株式会社製）をγ－アルミナに対して１質量％Ｐｔとなるように含浸し、これを１５０℃で一晩乾燥し、空気流通下、４００℃で１時間焼成して、Ｐｔ担持粉末を得た。
＜ハニカム担体への第２触媒層の形成＞
得られたＰｔ担持粉末とγ－アルミナとバインダーとしてのベーマイトアルミナとを質量比で６６：１７：１７の割合で磁性ポットに投入し、更に硝酸と純水とアルミナボールを共に入れ、振とう粉砕し、スラリーを得た。
得られたＰｔ担持粉末とγ－アルミナとバインダーとしてのベーマイトアルミナとを質量比で６６：１７：１７の割合で磁性ポットに投入し、更に硝酸と純水とアルミナボールを共に入れ、振とう粉砕し、スラリーを得た。
次いで、得られたスラリーを触媒ａに塗布し、１２０℃で空気流通下の乾燥をし、再度得られたスラリーを塗布するという操作をＰｔ含有量が１ｇ／Ｌになるまで繰り返した。スラリー塗布の終了後、スラリーが塗布された触媒ａを空気流通下、４００℃で３０分間焼成して、本例で用いる後段触媒（ＮＯｘ浄化触媒）を得た。この後段触媒においてはＲｈ含有量が０．１７４ｇ／Ｌであり、Ｐｔ含有量が１ｇ／Ｌである。
次に、前段触媒を作製した。
テトラアンミン白金（ＩＩ）水酸塩溶液（田中貴金属工業株式会社製）と硝酸パラジウム水溶液（田中貴金属工業株式会社製）をγ－アルミナに対して１．７５質量％Ｐｔ、１．７５質量％Ｐｄとなるように含浸し、これを１５０℃で一晩乾燥し、空気流通下、７００℃で１時間焼成して、ＰｔＰｄ担持粉末を得た。
＜ハニカム担体へのＰｔ含有層の形成＞
得られたＰｔＰｄ担持粉末とバインダーとしてベーマイトアルミナとを質量比で９０：１０の割合で磁性ポットに投入し、更に硝酸と純水とアルミナボールを共に入れ、振とう粉砕し、スラリーを得た。
得られたＰｔＰｄ担持粉末とバインダーとしてベーマイトアルミナとを質量比で９０：１０の割合で磁性ポットに投入し、更に硝酸と純水とアルミナボールを共に入れ、振とう粉砕し、スラリーを得た。
次いで、得られたスラリーをセラミック製のハニカム担体（容量：０．１１９Ｌ）に塗布し、１２０℃で空気流通下の乾燥をし、再度得られたスラリーをハニカム担体に塗布するという操作をＰｔＰｄ含有量が４．０５ｇ／Ｌになるまで繰り返した。スラリー塗布の終了後、スラリーが塗布されたハニカム担体を空気流通下、４００℃で３０分間焼成して、本例で用いる前段触媒（白金含有触媒）を得た。
得られた前段触媒と後段触媒とを組み合わせて、本例の排気ガス浄化触媒を得た。
（実施例２）
＜粉末の作製＞
ジルコニウムランタンネオジム酸化物（９２質量％ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ２）－３質量％ランタン酸化物（Ｌａ２Ｏ３）－５質量％ネオジム酸化物（Ｎｄ２Ｏ３）の前駆体である水酸化物ゲルを作製した。具体的には、ジルコニウム化合物（オキシ硝酸ジルコニウム）、ランタン化合物（硝酸ランタン）、ネオジム化合物（硝酸ネオジム）を秤量し、各水溶液を得た。次いで、得られたジルコニウム化合物水溶液とランタン化合物水溶液とネオジム化合物水溶液が酸化物換算で所定の割合となるように混合し、混合水溶液を得た。しかる後、得られた混合水溶液を十分に撹拌しながら、アルカリ水溶液としての水酸化ナトリウム水溶液を添加して、ジルコニウム水酸化物ゲル、ランタン水酸化物ゲル及びネオジム水酸化物ゲルからなる混合水酸化物ゲルの分散液を得た。
＜粉末の作製＞
ジルコニウムランタンネオジム酸化物（９２質量％ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ２）－３質量％ランタン酸化物（Ｌａ２Ｏ３）－５質量％ネオジム酸化物（Ｎｄ２Ｏ３）の前駆体である水酸化物ゲルを作製した。具体的には、ジルコニウム化合物（オキシ硝酸ジルコニウム）、ランタン化合物（硝酸ランタン）、ネオジム化合物（硝酸ネオジム）を秤量し、各水溶液を得た。次いで、得られたジルコニウム化合物水溶液とランタン化合物水溶液とネオジム化合物水溶液が酸化物換算で所定の割合となるように混合し、混合水溶液を得た。しかる後、得られた混合水溶液を十分に撹拌しながら、アルカリ水溶液としての水酸化ナトリウム水溶液を添加して、ジルコニウム水酸化物ゲル、ランタン水酸化物ゲル及びネオジム水酸化物ゲルからなる混合水酸化物ゲルの分散液を得た。
次いで、得られた混合水酸化ゲルの分散液をろ過し、イオン交換水で洗浄した。さらに、ナトリウムが検出されなくなるまで、デカンテーションした。
しかる後、１００℃で１６時間乾燥し、更に６００℃で５時間加熱処理することによって、粉末を得た。これを粉末Ｂという。
＜第１粉末の作製＞
硝酸ロジウム水溶液（田中貴金属工業株式会社製）を用いたインシピエント・ウェットネス（ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ ｗｅｔｎｅｓｓ）法によって粉末Ｂにロジウムを担持して、粉末を得た。乾燥は１５０℃で１晩行い、焼成はマッフル炉にて４００℃で１時間行った。これを第１－２粉末という。
硝酸ロジウム水溶液（田中貴金属工業株式会社製）を用いたインシピエント・ウェットネス（ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ ｗｅｔｎｅｓｓ）法によって粉末Ｂにロジウムを担持して、粉末を得た。乾燥は１５０℃で１晩行い、焼成はマッフル炉にて４００℃で１時間行った。これを第１－２粉末という。
＜第２粉末の作製＞
第２粉末として、実施例１で用いた第２－１粉末を用いた。
第２粉末として、実施例１で用いた第２－１粉末を用いた。
実施例１の＜ハニカム担体への第１触媒層の形成＞において第１－１粉末に代えて第１－２粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例で用いる後段触媒（ＮＯｘ浄化触媒）と前段触媒（白金含有触媒）とを得た。
得られた前段触媒と後段触媒とを組み合わせて、本例の排気ガス浄化触媒を得た。
（実施例３）
＜第１粉末の作製＞
第１粉末として、実施例２で用いた第１－２粉末を用いた。
＜第１粉末の作製＞
第１粉末として、実施例２で用いた第１－２粉末を用いた。
＜第２粉末の作製＞
硝酸鉄水溶液を粉末Ａに対して１．４４質量％Ｆｅとなるように含浸し、これを６００℃で２時間焼成して、粉末を得た。これを第２－２粉末という。
硝酸鉄水溶液を粉末Ａに対して１．４４質量％Ｆｅとなるように含浸し、これを６００℃で２時間焼成して、粉末を得た。これを第２－２粉末という。
実施例１の＜ハニカム担体への第１触媒層の形成＞において第１－１粉末に代えて第１－２粉末を用い、第２－１粉末に代えて第２－２粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例で用いる後段触媒（ＮＯｘ浄化触媒）と前段触媒（白金含有触媒）とを得た。
得られた前段触媒と後段触媒とを組み合わせて、本例の排気ガス浄化触媒を得た。
（比較例１）
＜第１粉末の作製＞
第１粉末として、実施例２で用いた第１－２粉末を用いた。
＜第１粉末の作製＞
第１粉末として、実施例２で用いた第１－２粉末を用いた。
＜第２粉末の作製＞
第２粉末として、実施例１で作製した粉末Ａを用いた。
第２粉末として、実施例１で作製した粉末Ａを用いた。
実施例１の＜ハニカム担体への第１触媒層の形成＞において第１－１粉末に代えて第１－２粉末を用い、第２－１粉末に代えて粉末Ａを用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例で用いる後段触媒（ＮＯｘ浄化触媒）と前段触媒（白金含有触媒）とを得た。
得られた前段触媒と後段触媒とを組み合わせて、本例の排気ガス浄化触媒を得た。
（比較例２）
＜第１粉末の作製＞
第１粉末として、実施例２で作製した粉末Ｂを用いた。
＜第１粉末の作製＞
第１粉末として、実施例２で作製した粉末Ｂを用いた。
＜第２粉末の作製＞
第２粉末として、実施例１で用いた第２－１粉末を用いた。
第２粉末として、実施例１で用いた第２－１粉末を用いた。
実施例１の＜ハニカム担体への第１触媒層の形成＞において第１－１粉末に代えて粉末Ｂを用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例で用いる後段触媒（ＮＯｘ浄化触媒）と前段触媒（白金含有触媒）とを得た。
得られた前段触媒と後段触媒とを組み合わせて、本例の排気ガス浄化触媒を得た。
（比較例３）
＜第１粉末の作製＞
テトラアンミン白金（ＩＩ）水酸塩溶液（田中貴金属工業株式会社製）を用いたインシピエント・ウェットネス（ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ ｗｅｔｎｅｓｓ）法によって粉末Ｂに白金を担持して、粉末を得た。乾燥は１５０℃で１晩行い、焼成はマッフル炉にて４００℃で１時間行った。これを第１－３粉末という。
＜第１粉末の作製＞
テトラアンミン白金（ＩＩ）水酸塩溶液（田中貴金属工業株式会社製）を用いたインシピエント・ウェットネス（ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ ｗｅｔｎｅｓｓ）法によって粉末Ｂに白金を担持して、粉末を得た。乾燥は１５０℃で１晩行い、焼成はマッフル炉にて４００℃で１時間行った。これを第１－３粉末という。
＜第２粉末の作製＞
第２粉末として、実施例１で用いた第２－１粉末を用いた。
第２粉末として、実施例１で用いた第２－１粉末を用いた。
実施例１の＜ハニカム担体への第１触媒層の形成＞において第１－１粉末に代えて第１－３粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例で用いる後段触媒（ＮＯｘ浄化触媒）と前段触媒（白金含有触媒）とを得た。
得られた前段触媒と後段触媒とを組み合わせて、本例の排気ガス浄化触媒を得た。
（比較例４）
＜第１粉末の作製＞
硝酸パラジウム水溶液（田中貴金属工業株式会社製）を用いたインシピエント・ウェットネス（ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ ｗｅｔｎｅｓｓ）法によって粉末Ｂにパラジウムを担持して、粉末を得た。乾燥は１５０℃で１晩行い、焼成はマッフル炉にて４００℃で１時間行った。これを第１－４粉末という。
＜第１粉末の作製＞
硝酸パラジウム水溶液（田中貴金属工業株式会社製）を用いたインシピエント・ウェットネス（ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ ｗｅｔｎｅｓｓ）法によって粉末Ｂにパラジウムを担持して、粉末を得た。乾燥は１５０℃で１晩行い、焼成はマッフル炉にて４００℃で１時間行った。これを第１－４粉末という。
＜第２粉末の作製＞
第２粉末として、実施例１で用いた第２－１粉末を用いた。
第２粉末として、実施例１で用いた第２－１粉末を用いた。
実施例１の＜ハニカム担体への第１触媒層の形成＞において第１－１粉末に代えて第１－４粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例で用いる後段触媒（ＮＯｘ浄化触媒）と前段触媒（白金含有触媒）とを得た。
得られた前段触媒と後段触媒とを組み合わせて、本例の排気ガス浄化触媒を得た。図１４は、実施例１のＬａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３／ＺｒＣｅＮｄＯｘのＸ線回折法（ＸＲＤ）のワイドスキャンの結果を示すグラフであり、図１５は、実施例１のＬａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３／ＺｒＣｅＮｄＯｘのＸ線回折法（ＸＲＤ）のナロースキャンの結果を示すグラフである。図１４及び図１５より、実施例１のＬａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３はペロブスカイト構造を有することが分かった。上記各例の仕様の一部を表１に示す。
［性能評価］
下記条件にて、各例の排気ガス浄化触媒を急速劣化させ、その後、下記条件にて排気ガス分析装置（株式会社堀場製作所製、ＭＥＸＡ７１００Ｄ、ＮＯｘ分析計：ＮＯｘモード）を用い、ＮＯｘ転化率を算出した。具体的には、ＮＯｘ転化率（％）＝（ＮＯｘｉｎ－ＮＯｘｏｕｔ）／ＮＯｘｉｎ×１００により算出した。得られた結果を表１に併記する。
下記条件にて、各例の排気ガス浄化触媒を急速劣化させ、その後、下記条件にて排気ガス分析装置（株式会社堀場製作所製、ＭＥＸＡ７１００Ｄ、ＮＯｘ分析計：ＮＯｘモード）を用い、ＮＯｘ転化率を算出した。具体的には、ＮＯｘ転化率（％）＝（ＮＯｘｉｎ－ＮＯｘｏｕｔ）／ＮＯｘｉｎ×１００により算出した。得られた結果を表１に併記する。
＜耐久条件＞
各例の排気ガス浄化触媒をマッフル炉にて８５０℃で２５時間加熱処理した。
各例の排気ガス浄化触媒をマッフル炉にて８５０℃で２５時間加熱処理した。
＜評価条件＞
・触媒仕様：前段触媒（４００セル／４ミル、直径２０ｍｍ、長さ３０ｍｍ）＋後段触媒（４００セル／４ミル、直径２０ｍｍ、長さ３０ｍｍ）
・昇温速度：１０℃／分
・ガス流量：４０Ｌ／分
・ガス組成１（Ｏ２：１４体積％）：
トルエン：１９２０体積ｐｐｍＣ１
プロピレン：９００体積ｐｐｍＣ１
メタン：１８０体積ｐｐｍ
ＣＯ：１５００体積ｐｐｍ
ＮＯ：１００体積ｐｐｍ
Ｏ２：１４体積％
ＣＯ２：４体積％
Ｈ２Ｏ：１０体積％
Ｎ２：バランス
・ガス組成２（Ｏ２：０．７体積％）：
トルエン：１９２０体積ｐｐｍＣ１
プロピレン：９００体積ｐｐｍＣ１
メタン：１８０体積ｐｐｍ
ＣＯ：１５００体積ｐｐｍ
ＮＯ：１００体積ｐｐｍ
Ｏ２：０．７体積％
ＣＯ２：４体積％
Ｈ２Ｏ：１０体積％
Ｎ２：バランス
・触媒仕様：前段触媒（４００セル／４ミル、直径２０ｍｍ、長さ３０ｍｍ）＋後段触媒（４００セル／４ミル、直径２０ｍｍ、長さ３０ｍｍ）
・昇温速度：１０℃／分
・ガス流量：４０Ｌ／分
・ガス組成１（Ｏ２：１４体積％）：
トルエン：１９２０体積ｐｐｍＣ１
プロピレン：９００体積ｐｐｍＣ１
メタン：１８０体積ｐｐｍ
ＣＯ：１５００体積ｐｐｍ
ＮＯ：１００体積ｐｐｍ
Ｏ２：１４体積％
ＣＯ２：４体積％
Ｈ２Ｏ：１０体積％
Ｎ２：バランス
・ガス組成２（Ｏ２：０．７体積％）：
トルエン：１９２０体積ｐｐｍＣ１
プロピレン：９００体積ｐｐｍＣ１
メタン：１８０体積ｐｐｍ
ＣＯ：１５００体積ｐｐｍ
ＮＯ：１００体積ｐｐｍ
Ｏ２：０．７体積％
ＣＯ２：４体積％
Ｈ２Ｏ：１０体積％
Ｎ２：バランス
なお、上記「ｐｐｍＣ１」とは、炭素換算を意味し、例えばベンゼン１ｐｐｍ＝６ｐｐｍＣ１となる。
表１より、本発明の範囲に属する実施例１～３は、本発明外の比較例１～４と比較して、耐久後において、優れたＮＯｘ転化率を示すことが分かる。
優れたＮＯｘ転化率が得られた理由は以下のように推測される。実施例１～３においては、酸素吸放出材に担持された鉄（Ｆｅ）含有化合物とＲｈ粒子とが第１触媒層に含まれることにより、酸素吸放出材に担持された鉄（Ｆｅ）含有化合物からＲｈ粒子へ酸素（Ｏ）を供給することができる。Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。ＨＣが供給されているときには、Ｐｔ粒子においてＮＯ２がＮ２に転換される反応が促進される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示し、排気ガス浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示したと考えられる。
優れたＮＯｘ転化率が得られた理由は以下のように推測される。実施例１～３においては、酸素吸放出材に担持された鉄（Ｆｅ）含有化合物とＲｈ粒子とが第１触媒層に含まれることにより、酸素吸放出材に担持された鉄（Ｆｅ）含有化合物からＲｈ粒子へ酸素（Ｏ）を供給することができる。Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。ＨＣが供給されているときには、Ｐｔ粒子においてＮＯ２がＮ２に転換される反応が促進される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示し、排気ガス浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示したと考えられる。
表１より、実施例１及び２は、実施例３と比較して、耐久後において、優れたＮＯｘ転化率を示すことが分かる。
優れたＮＯｘ転化率が得られた理由は以下のように推測される。鉄（Ｆｅ）含有化合物の少なくとも一部が、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有することにより、鉄（Ｆｅ）含有化合物がＡＢＯ３の構造で安定化し、Ｆｅと酸素吸放出材との反応が抑制される。ＮＯｘ浄化触媒の高温環境下における耐久性が向上し、Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示し、排気ガス浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示したと考えられる。
優れたＮＯｘ転化率が得られた理由は以下のように推測される。鉄（Ｆｅ）含有化合物の少なくとも一部が、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有することにより、鉄（Ｆｅ）含有化合物がＡＢＯ３の構造で安定化し、Ｆｅと酸素吸放出材との反応が抑制される。ＮＯｘ浄化触媒の高温環境下における耐久性が向上し、Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示し、排気ガス浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示したと考えられる。
表１より、実施例１は、実施例２と比較して、耐久後において、優れたＮＯｘ転化率を示すことが分かる。
優れたＮＯｘ転化率が得られた理由は以下のように推測される。Ｒｈ粒子の役割は、ＮＯ２を生成することである。担体が酸素吸放出（ＯＳＣ）材、より好ましくはジルコニウムセリウムネオジム酸化物である場合、Ｒｈ粒子においてＮＯを酸化してＮＯ２を生成する際に気相の酸素（Ｏ２）よりも活性化しやすい酸素吸放出（ＯＳＣ）材の酸素（Ｏ）が利用される。Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示し、排気ガス浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示したと考えられる。
優れたＮＯｘ転化率が得られた理由は以下のように推測される。Ｒｈ粒子の役割は、ＮＯ２を生成することである。担体が酸素吸放出（ＯＳＣ）材、より好ましくはジルコニウムセリウムネオジム酸化物である場合、Ｒｈ粒子においてＮＯを酸化してＮＯ２を生成する際に気相の酸素（Ｏ２）よりも活性化しやすい酸素吸放出（ＯＳＣ）材の酸素（Ｏ）が利用される。Ｒｈ粒子においてＮＯが酸化されてＮＯ２が生成する反応が促進される。その結果、ＮＯｘ浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示し、排気ガス浄化触媒が優れたＮＯｘ転化率を示したと考えられる。
表１より、実施例１～３は、耐久後において、優れたＮＯｘ転化率を示すことが分かる。
このような優れたＮＯｘ転化率が得られた理由は、仕切り材が、ロジウムを担持している酸素吸放出材と鉄含有化合物を担持している酸素吸放出材とを隔てていることにより、Ｆｅの触媒毒が抑制されたためと考えられる。
このような優れたＮＯｘ転化率が得られた理由は、仕切り材が、ロジウムを担持している酸素吸放出材と鉄含有化合物を担持している酸素吸放出材とを隔てていることにより、Ｆｅの触媒毒が抑制されたためと考えられる。
表１より、実施例１～３は、耐久後において、優れたＮＯｘ転化率を示すことが分かる。
このような優れたＮＯｘ転化率が得られた理由は、内燃機関の排気ガス通路に、ＮＯｘ浄化触媒の前段に白金を含有する白金含有触媒を備えた排気ガス浄化触媒としたことにより、低温時のＮＯｘ転化率が向上したためと考えられる。
このような優れたＮＯｘ転化率が得られた理由は、内燃機関の排気ガス通路に、ＮＯｘ浄化触媒の前段に白金を含有する白金含有触媒を備えた排気ガス浄化触媒としたことにより、低温時のＮＯｘ転化率が向上したためと考えられる。
１ 排気ガス浄化触媒
１０ ＮＯｘ浄化触媒（後段触媒）
１１ 基材
１２ 第１触媒層
１２１ Ｒｈ粒子
１２２ 鉄含有化合物
１２３ 酸素吸放出材
１２４ 仕切り材
１２５ 担体
１３ 第２触媒層
１３１ Ｐｔ粒子
１４ 触媒層
１４１ 白金族金属粒子
１４２ Ｒｈ粒子
１４３ Ｐｔ粒子
１４４ 担体
２０ 白金含有触媒（前段触媒）
５０ 内燃機関
６０ 排気ガス通路
１０ ＮＯｘ浄化触媒（後段触媒）
１１ 基材
１２ 第１触媒層
１２１ Ｒｈ粒子
１２２ 鉄含有化合物
１２３ 酸素吸放出材
１２４ 仕切り材
１２５ 担体
１３ 第２触媒層
１３１ Ｐｔ粒子
１４ 触媒層
１４１ 白金族金属粒子
１４２ Ｒｈ粒子
１４３ Ｐｔ粒子
１４４ 担体
２０ 白金含有触媒（前段触媒）
５０ 内燃機関
６０ 排気ガス通路
Claims (6)
- 基材と、基材上に第１触媒層と第２触媒層をこの順で積層配置した触媒層と、を備え、ＮＯをＮＯ２に酸化する機能を有するＮＯｘ浄化触媒であって、
前記第１触媒層は、ロジウムと、鉄含有化合物と、酸素吸放出材とを含有し、前記酸素吸放出材の少なくとも一部が、前記鉄含有化合物を担持しており、
前記鉄含有化合物が、Ｆｅ ２ Ｏ ３ 、及び／又は一般式ＡＢＯ ３ で示されるペロブスカイト構造を有するＬａ ｘ Ｍ １－ｘ ＦｅＯ ３－δ （式中、Ｌａはランタン、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）からなる群より選ばれる少なくとも１種、Ｆｅは鉄を示し、ｘは０＜ｘ≦１、δは０≦δ≦１を満足する。）であり、
前記第２触媒層は、白金を含有する
ことを特徴とするＮＯｘ浄化触媒。 - 前記鉄含有化合物が、Ｆｅ ２ Ｏ ３ 、及び／又は一般式ＡＢＯ ３ で示されるペロブスカイト構造を有するＬａ ｘ Ｓｒ １－ｘ ＦｅＯ ３－δ （式中、Ｌａはランタン、Ｓｒはストロンチウム、Ｆｅは鉄を示し、ｘは０＜ｘ≦１、δは０≦δ≦１を満足する。）であることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ浄化触媒。
- 前記酸素吸放出材の少なくとも一部が、前記ロジウムを担持していることを特徴とする請求項１又は２に記載のＮＯｘ浄化触媒。
- 前記ロジウムを担持している前記酸素吸放出材が、ジルコニウムセリウムネオジム酸化物であることを特徴とする請求項３に記載のＮＯｘ浄化触媒。
- 前記第１触媒層は、仕切り材を更に含有し、
前記仕切り材が、前記ロジウムを担持している前記酸素吸放出材と前記鉄含有化合物を担持している前記酸素吸放出材とを隔てている
ことを特徴する請求項３又は４に記載のＮＯｘ浄化触媒。 - 内燃機関の排気ガス通路に配置されて用いられ、前段触媒と後段触媒とを備えた排気ガス浄化触媒であって、
前記前段触媒が、白金を含有する白金含有触媒であり、
前記後段触媒が、請求項１～５のいずれか１つの項に記載のＮＯｘ浄化触媒である
ことを特徴とする排気ガス浄化触媒。
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