WO2018199248A1 - 排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法 - Google Patents

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優 中島
健治 芦刈
祐司 荻野
和良 駒田
茂和 南
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ユミコア日本触媒株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst and an exhaust gas purifying method using the same, and more particularly, to purify hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas at a low temperature.
  • the present invention relates to an exhaust gas purification catalyst that can be used and an exhaust gas purification method using the same.
  • Patent Documents 1 to 3 described above are merely sufficient to purify HC and NOx in the exhaust gas, and are not sufficient for application when the temperature of the exhaust gas is low.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an exhaust gas purifying catalyst capable of efficiently purifying HC, CO and NOx in exhaust gas discharged at a low temperature at which the catalyst does not sufficiently act. It is another object of the present invention to provide an exhaust gas purification method using the same.
  • the exhaust gas purifying catalyst and the exhaust gas purifying method using the same according to the present invention can purify NOx at a low temperature.
  • a small amount of low-temperature exhaust gas is introduced into a state where a large amount of high-temperature exhaust gas is instantaneously introduced, that is, not only a sudden rise in the temperature of the exhaust gas, but also the space velocity relative to the catalyst.
  • the exhaust gas purifying catalyst according to the present invention is a catalyst that can purify NOx for a long time and has durability.
  • the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is provided with a region containing palladium on the three-dimensional structure, and in order from the side containing the palladium to the side flowing out from the side into which the exhaust gas flows, A first region and a second region are provided, and the concentration of neodymium contained in the first region is the same as or higher than the concentration of neodymium contained in the second region.
  • exhaust capable of efficiently purifying hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas discharged at low temperatures at which the catalyst does not sufficiently function.
  • the gas purification catalyst and the exhaust gas purification method using the same can be provided.
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of an exhaust gas purifying catalyst according to an embodiment (Example 1).
  • FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of a conventional exhaust gas purifying catalyst (Comparative Example 1).
  • An exhaust gas purifying catalyst according to an embodiment of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “catalyst”) is provided with a region containing palladium on a three-dimensional structure, and on the region containing palladium.
  • the first region and the second region are provided in order from the exhaust gas inflow side to the outflow side, and the concentration of neodymium contained in the first region is the same as that of the neodymium contained in the second region. Same or higher than concentration.
  • the concentration of neodymium contained in the first region is the same or higher than the concentration of neodymium contained in the second region, and (ii) the first region and the first region More preferably, the concentration of neodymium contained in the two regions is the same as or higher than the concentration of neodymium contained in the region containing palladium.
  • the first region and the second region are neodymium-containing oxides. More preferably, zirconium is included, and (iv) it is preferable to use a plurality of neodymium-containing zirconium oxides in which the first region and the second region have different neodymium contents.
  • the exhaust gas purification method according to an embodiment of the present invention purifies exhaust gas using the exhaust gas purification catalyst.
  • the three-dimensional structure used in one embodiment of the present invention is not particularly limited as long as the three-dimensional structure can be coated with a catalyst on the surface thereof, but is not limited to, a flow-through honeycomb, a plug honeycomb, a corrugated honeycomb, A structure having a shape usually used as a catalyst carrier, such as a plate shape or a corrugated plate shape, is preferable, and a flow-through honeycomb structure is more preferable.
  • the material of the three-dimensional structure is not particularly limited as long as it is a material having heat resistance, and ceramics such as iron metal such as stainless steel, cordierite, SiC, and alumina can be preferably used.
  • the three-dimensional structure is commercially available as a three-dimensional structure for exhaust gas purification, it can be used.
  • the size and shape of the three-dimensional structure can be appropriately selected according to the amount of exhaust gas to be processed.
  • the length of the three-dimensional structure is 200 mm or less, preferably 160 mm or less, more preferably 120 mm or less, most preferably 100 mm or less, and 30 mm or more, preferably 50 mm or more, more preferably 60 mm or more, most preferably 70 mm or more.
  • the equivalent diameter of the cross section of the three-dimensional structure is 60 mm or more, preferably 70 mm or more, and 120 mm or less, preferably 100 mm or less.
  • the volume of the three-dimensional structure is 0.4 liter (hereinafter sometimes referred to as “L”) or more, preferably 0.5 L or more, more preferably 0.6 L or more, and 2.0 L or less. , Preferably 1.6 L or less, more preferably 1.4 L or less.
  • the shape of the hole may be any shape such as a triangle, a quadrangle, a hexagon, and a circle, but is preferably a quadrangle or a hexagon.
  • the number of holes is preferably 15 holes / cm 2 to 190 holes / cm 2, more preferably 60 holes / cm 2 to 140 holes / cm 2 .
  • the region containing palladium is provided on the three-dimensional structure.
  • the region containing palladium only needs to contain at least palladium.
  • the amount of palladium contained in the region is 0.1 g / L or more in terms of metal with respect to the three-dimensional structure (hereinafter, each component amount per liter of the three-dimensional structure is “g / L”). The same applies to the scope of claims.), More preferably 0.2 g / L or more, still more preferably 0.4 g / L or more, and most preferably 2 g / L or more.
  • the amount of palladium is less than 0.1 g / L, the reaction sites in the three-dimensional structure are insufficient.
  • the amount of palladium contained in the region is 20 g / L or less, more preferably 15 g / L or less, further preferably 10 g / L or less, and most preferably 5 g in terms of metal relative to the three-dimensional structure. / L or less.
  • the amount of palladium exceeds 20 g / L, the reaction efficiency decreases.
  • the concentration of palladium contained in the palladium-containing region is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less.
  • concentration is a percentage (%) of the mass of the corresponding component with respect to the total mass of all components contained in the target region.
  • concentration is the same for the corresponding components in other regions.
  • palladium, rhodium, and platinum are converted into metals, and other components are converted into oxides, and each is shown as a percentage.
  • platinum and rhodium may be contained as necessary, but in order to make the effect of palladium stand out, it is preferable that the amount of platinum and rhodium is small.
  • nitrates As raw materials for palladium, platinum, and rhodium (sometimes referred to as “noble metals” generically), nitrates, chloride salts, and the like can be used, and nitrates are more preferable.
  • the length of the region is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 70% or more, and most preferably 80% or more of the length of the three-dimensional structure starting from the exhaust gas inflow side. It is preferably 85% or less, more preferably 90% or less, still more preferably 95% or less, and most preferably 100% or less.
  • the components other than the noble metal contained in the region include alumina such as ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, and ⁇ -alumina that are usually used in the catalyst, silica, titania, zirconia, or a mixture thereof, or a composite oxide thereof.
  • Refractory inorganic oxides such as alkali metal oxides, Mg, alkaline earth metal oxides, rare earth metal oxides such as La, Ce, and Nd, and transition metal oxides.
  • alumina or zirconia which is a refractory inorganic oxide, an oxygen storage material capable of storing oxygen (for example, cerium oxide) or lanthanum for improving fire resistance is more preferable.
  • the oxide a commercially available oxide can be used as appropriate.
  • cerium has an oxide that interacts with palladium as an oxygen storage material, and can improve NOx purification performance at low temperatures.
  • the amount of cerium oxide contained in the region is 1 g / L or more, more preferably 5 g / L or more in terms of CeO 2 with respect to the three-dimensional structure.
  • the amount of cerium oxide is 50 g / L or less, more preferably 30 g / L or less in terms of CeO 2 with respect to the three-dimensional structure.
  • the amount of cerium oxide exceeds 50 g / L, the heat resistance of the region is insufficient.
  • lanthanum When lanthanum is used, it is 1 g / L or more, preferably 3 g / L or more, more preferably 8 g / L or more, and preferably 30 g / L or less, in terms of La 2 O 3 with respect to the three-dimensional structure. Is 20 g / L or less. In the region containing palladium, when neodymium is contained, the amount is preferably smaller than the amount of neodymium contained in the first region or the second region.
  • the amount of the refractory inorganic oxide used in the region is 5 g / L or more, more preferably 30 g / L or more, still more preferably 50 g / L or more, and 150 g / L with respect to the three-dimensional structure. Hereinafter, it is more preferably 120 g / L or less, and still more preferably 100 g / L or less.
  • the amount of the alkaline earth metal oxide used in the region is 1 g / L or more, more preferably 5 g / L or more, and 25 g / L or less, more preferably 15 g / L with respect to the three-dimensional structure. L or less.
  • the amount of the rare earth metal oxide excluding cerium and lanthanum used in the region is 1 g / L or more, more preferably 5 g / L or more, more preferably 25 g / L or less, based on the three-dimensional structure. Preferably it is 15 g / L or less.
  • the amount of the transition metal oxide used in the region is 1 g / L or more, more preferably 5 g / L or more, and 25 g / L or less, more preferably 15 g / L or less with respect to the three-dimensional structure. It is.
  • the amount of zirconium oxide used in the region is 5 g / L or more, more preferably 10 g / L or more with respect to the three-dimensional structure in terms of ZrO 2 .
  • the amount of zirconium oxide is less than 5 g / L, the heat resistance of the region is insufficient.
  • the amount of zirconium oxide is 50 g / L or less, more preferably 40 g / L or less, and still more preferably 30 g / L or less with respect to the three-dimensional structure.
  • the amount of zirconium oxide exceeds 50 g / L, the concentration of other components becomes dilute, and the effect of other components tends to be low.
  • the amount of all components provided in the region containing palladium is 10 g / L or more, preferably 50 g / L or more, more preferably 70 g / L or more, and still more preferably, with respect to 1 liter (L) of the three-dimensional structure.
  • 90 g / L or more most preferably 100 g / L or more, and 220 g / L or less, preferably 200 g / L or less, more preferably 150 g / L or less.
  • the first region is provided on the region containing palladium and on the side into which the exhaust gas flows.
  • the first region only needs to contain at least neodymium. Since neodymium can suppress the migration and aggregation of rhodium, it is effective that rhodium is contained in the region containing neodymium. It is preferable that the amount of neodymium increases as the amount of rhodium contained increases.
  • the amount of neodymium is 0.1 g / L or more, more preferably 2 g / L or more in terms of Nd 2 O 3 with respect to the three-dimensional structure.
  • the amount of neodymium is less than 0.1 g / L, the effect of suppressing the movement of the noble metal, particularly the effect of suppressing the movement of rhodium is reduced, which is not preferable.
  • the amount of neodymium is 20 g / L or less, more preferably 10 g / L or less, further preferably 9 g / L or less, and most preferably 7 g / L in terms of Nd 2 O 3 with respect to the three-dimensional structure. is there.
  • the amount of neodymium exceeds 20 g / L, it is difficult to obtain the effect of suppressing the movement of the noble metal according to the amount of added neodymium.
  • neodymium contained in the first region preferably forms a composite oxide with other metals.
  • a complex oxide (neodymium-containing complex oxide) formed of neodymium and zirconium, aluminum, titanium, or the like can be used, and a neodymium-containing zirconium oxide formed of neodymium and zirconium is preferable. More preferably, at least one of neodymium-containing zirconium oxide (1) having a high neodymium content and neodymium-containing zirconium oxide (2) having a low neodymium content is used.
  • the neodymium-containing zirconium oxide (1 ) And the neodymium-containing zirconium oxide (2) are preferably identical to the neodymium-containing composite oxide (1) having a high neodymium content.
  • the neodymium (Nd 2 O 3 equivalent) contained in the neodymium-containing composite oxide (1) having a high neodymium content is 15% by mass or more, preferably 20% by mass or more, and 40% by mass or less, preferably 30%. It is below mass.
  • neodymium (in terms of Nd 2 O 3 ) contained in the neodymium-containing composite oxide (2) having a low neodymium content is 1% by mass or more, preferably 3% by mass or more, and 10% by mass or less, preferably Is 7% by mass or less.
  • the components other than neodymium contained in the first region usually include ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, etc. alumina used in the catalyst, silica, titania, zirconia, or a mixture thereof, and a composite oxidation thereof.
  • Refractory inorganic oxides such as alkali metals, alkaline earth metal oxides, rare earth metal oxides (excluding neodymium), and transition metal oxides.
  • alumina or zirconia that is a refractory inorganic oxide oxygen storage materials that can store oxygen (for example, cerium oxide) or lanthanum that improves fire resistance are more preferable, ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, zirconia, and cerium oxide are more preferable.
  • the amount of zirconium oxide used in the first region is 2 g / L or more, more preferably 3 g / L or more, further preferably 5 g / L or more with respect to the three-dimensional structure.
  • the amount of zirconium oxide is less than 2 g / L, the heat resistance of the first region is insufficient.
  • the amount of zirconium oxide is 50 g / L or less, more preferably 30 g / L or less with respect to the three-dimensional structure.
  • the amount of zirconium oxide exceeds 50 g / L, the concentration of other components becomes dilute, and the effect of other components tends to be low.
  • the first region may further contain a noble metal such as platinum, palladium, or rhodium.
  • a noble metal such as platinum, palladium, or rhodium.
  • platinum and rhodium are more preferable, and rhodium is more preferable.
  • the amount of platinum or palladium used in the first region may be substantially 0 g / L, which is such an amount that platinum or palladium does not produce an effect depending on the state of the exhaust gas, and depending on the state of the exhaust gas.
  • each in terms of metal exceeds 0 g / L, preferably 0.01 g / L or more, more preferably 0.02 g / L or more, and more preferably 12 g / L or less. Is 10 g / L or less.
  • the amount of rhodium used in the first region is 0.05 g / L or more, more preferably 0.1 g / L or more, and further preferably 0.12 g / L or more in terms of metal with respect to the three-dimensional structure. Moreover, it is 1.2 g / L or less, More preferably, it is 1.0 g / L or less, More preferably, it is 0.5 g / L or less.
  • the concentration of rhodium contained in the first region is 0.2% by mass or more, preferably 0.25% by mass or more, and 0.5% by mass or less, preferably 0.4% by mass or less. .
  • the amount of palladium contained in the first region is 0.1 g / L or more, preferably 0.13 g / L or more, and less than 1 g / L, preferably with respect to the three-dimensional structure. 0.7 g / L or less, more preferably 0.5 g / L or less.
  • the concentration of palladium contained in the first region is 0.2% by mass or more, preferably 0.25% by mass or more, and 0.5% by mass or less, preferably 0.4% by mass or less. .
  • the amount of all components provided in the first region is 21 g / L or more, preferably 30 g / L or more, more preferably 50 g / L or more with respect to 1 liter (L) of the three-dimensional structure. 120 g / L or less, preferably less than 100 g / L, more preferably less than 90 g / L, still more preferably less than 70 g / L.
  • the length of the first region is preferably 20 mm or more, more preferably 25 mm or more, and further preferably 30 mm or more, starting from the side into which the exhaust gas flows. If the length of the first region is shorter than 20 mm, there is not enough precious metal on the exhaust gas inflow side, so the exhaust gas purification rate becomes low.
  • the length of the first region is preferably 50 mm or less, more preferably 40 mm or less, and further preferably 35 mm or less, starting from the side into which the exhaust gas flows. When the length of the first region is longer than 50 mm, noble metals are not intensively supported on the exhaust gas inflow side, so that the exhaust gas purification rate becomes low.
  • the length of each region is obtained by dividing the completed catalyst or the three-dimensional structure covering each region, and the average value of the shortest value L min and the longest value L max inside the region. “(L min + L max ) / 2”.
  • each slurry is applied in advance under some application conditions. It is possible to use a method of destroying the formed catalyst and measuring the above-described length, thickness, and amount using a microscope such as a caliper, an electronic balance, and a three-dimensional (3D) microscope. Moreover, the above-mentioned length, thickness, and quantity can be measured using an X-ray CT apparatus without destroying the catalyst.
  • a suitable catalyst can be easily produced by applying each slurry described below under application conditions that have been confirmed to be applied in a desired length, thickness, and amount.
  • the second region is provided on the region containing palladium and on the side from which the exhaust gas flows out. Preferably, it is provided on the area containing palladium and on the side from which exhaust gas flows out, where the first area is not provided.
  • the second region only needs to contain neodymium. Since neodymium can suppress the migration and aggregation of rhodium, it is effective that rhodium is contained in the region containing neodymium. It is preferable that the amount of neodymium increases as the amount of rhodium contained increases.
  • the amount of the neodymium is 0.1 g / L or more, more preferably 1 g / L or more, still more preferably 2 g / L or more in terms of Nd 2 O 3 with respect to the three-dimensional structure.
  • the amount of the neodymium is 20 g / L or less, more preferably 10 g / L or less, further preferably 9 g / L or less, and most preferably 7 g / L in terms of Nd 2 O 3 with respect to the three-dimensional structure. It is as follows. When the amount of neodymium exceeds 20 g / L, neodymium becomes excessive with respect to the amount of noble metal contained in the second region, and the effect commensurate with the amount of neodymium is reduced.
  • neodymium contained in the second region preferably forms a composite oxide with other metals.
  • a neodymium-containing composite oxide formed with neodymium and zirconium, aluminum, or titanium can be used, and a neodymium-containing zirconium oxide formed with neodymium and zirconium is preferable. More preferably, at least one of neodymium-containing zirconium oxide (1) having a high neodymium content and neodymium-containing zirconium oxide (2) having a low neodymium content is used.
  • the neodymium-containing zirconium oxide (1 ) And the neodymium-containing zirconium oxide (2) are preferably identical to the neodymium-containing composite oxide (1) having a high neodymium content.
  • the neodymium (Nd 2 O 3 equivalent) contained in the neodymium-containing composite oxide (1) having a high neodymium content is 15% by mass or more, preferably 20% by mass or more, and 40% by mass or less, preferably 30%. It is below mass%.
  • neodymium (in terms of Nd 2 O 3 ) contained in the neodymium-containing composite oxide (2) having a low neodymium content is 1% by mass or more, preferably 3% by mass or more, and 10% by mass or less, preferably Is 7% by mass or less.
  • the amount of all components provided in the second region is 21 g / L or more, preferably 30 g / L or more, more preferably 50 g / L or more with respect to 1 liter (L) of the three-dimensional structure. 120 g / L or less, preferably less than 100 g / L, more preferably less than 90 g / L, still more preferably less than 70 g / L.
  • the length of the second region is preferably the length from the end portion on the side where the exhaust gas flows out in the first region to the end portion on the side where the exhaust gas flows out in the three-dimensional structure.
  • Components other than neodymium contained in the second region usually include alumina such as ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, and ⁇ -alumina used for the catalyst, silica, titania, zirconia, or a mixture thereof, and a composite oxidation thereof.
  • Refractory inorganic oxides such as alkali metals, alkaline earth metal oxides, rare earth metal oxides (excluding neodymium), and transition metal oxides.
  • alumina or zirconia that is a refractory inorganic oxide oxygen storage materials that can store oxygen (for example, cerium oxide) or lanthanum that improves fire resistance are more preferable, ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, zirconia, and cerium oxide are more preferable.
  • the amount of zirconium oxide used in the second region is 1 g / L or more, more preferably 3 g / L or more, and further preferably 4 g / L or more with respect to the three-dimensional structure.
  • the amount of zirconium oxide is less than 1 g / L, the heat resistance of the second region is insufficient.
  • the amount of zirconium oxide is 50 g / L or less, more preferably 30 g / L or less, and still more preferably 17 g / L or less with respect to the three-dimensional structure.
  • the amount of zirconium oxide exceeds 50 g / L, the effect commensurate with the amount of zirconium oxide is reduced.
  • the second region may further contain a noble metal such as platinum, palladium, or rhodium.
  • a noble metal such as platinum, palladium, or rhodium.
  • platinum and rhodium are more preferable, and rhodium is more preferable.
  • the amount of platinum or palladium used in the first region may be substantially 0 g / L, which is such an amount that platinum or palladium does not produce an effect depending on the state of the exhaust gas, and depending on the state of the exhaust gas.
  • each in terms of metal exceeds 0 g / L, preferably 0.01 g / L or more, more preferably 0.02 g / L or more, and more preferably 12 g / L or less. Is 10 g / L or less.
  • the amount of rhodium used in the first region is 0.01 g / L or more, more preferably 0.02 g / L or more, and further preferably 0.04 g / L or more in terms of metal relative to the three-dimensional structure. In addition, it is 0.2 g / L or less, more preferably less than 0.1 g / L, still more preferably 0.08 g / L or less.
  • the concentration of rhodium contained in the second region is 0.01% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and less than 0.2% by mass, preferably 0.15% by mass or less. .
  • the amount of palladium contained in the second region is 0.01 g / L or more, preferably 0.03 g / L or more, and less than 0.1 g / L, preferably, relative to the three-dimensional structure. It is 0.08 g / L or less.
  • the concentration of palladium contained in the second region is 0.01% by mass or more, preferably 0.05% by mass or more, and less than 0.2% by mass, preferably 0.15% by mass or less. .
  • the concentration of neodymium contained in the first region and the second region is the same as or higher than the concentration of neodymium contained in the region containing palladium. It is preferable. More preferably, the concentration of neodymium contained in the first region and the second region is higher than the concentration of neodymium contained in the region containing palladium.
  • the concentration of neodymium contained in the first region is 0.1% by mass or more, more preferably 0.8% by mass or more, more preferably 3% by mass in terms of Nd 2 O 3 when cerium is present in the first region. % Or more, most preferably 5% by mass or more, 20% by mass or less, more preferably 17% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less, and most preferably 10% by mass or less.
  • the concentration of neodymium contained in the second region is 0.1% by mass or more, more preferably 0.7% by mass or more, further preferably 3% by mass or more, and most preferably 5 in terms of Nd 2 O 3. It is 20 mass% or less, More preferably, it is 17 mass% or less, More preferably, it is 15 mass% or less, Most preferably, it is 10 mass% or less.
  • concentration of neodymium contained in the second region exceeds 20% by mass, the effect of suppressing the movement of rhodium according to the concentration cannot be obtained.
  • Neodium can suppress the migration and aggregation of rhodium. Therefore, it is preferable to include a large amount of neodymium in a region where the amount of rhodium is high or the rhodium concentration is high in the above-described neodymium concentration range included in the first region and the second region. More preferably, a large amount of rhodium and a high rhodium concentration are contained in a region having a high rhodium concentration within the above-described neodymium concentration range contained in the first region and the second region.
  • the concentration of rhodium contained in the first region is preferably higher than the concentration of rhodium contained in the second region.
  • the concentration of rhodium contained in each region refers to the percentage of the mass of rhodium (in metal conversion) with respect to the total mass of rhodium and components other than rhodium in each region.
  • the amount of all components provided in each region is not particularly limited as long as the amount improves the catalytic activity.
  • the palladium-containing region has an amount equivalent to or greater than that of the second region and / or the first region, and (2) more preferably the second region and the first region. The amount is larger than the area.
  • the amount of all components provided in each region can be obtained by appropriately selecting from the amount of each component provided in each region described above.
  • the method for preparing the exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention may be a normal preparation method used for the exhaust gas purifying catalyst, and is not particularly limited. This will be described in detail.
  • slurry a for forming a region containing palladium, slurry b for forming a first region, and slurry for forming a second region c the slurry a is brought into contact with the three-dimensional structure, and then the excess slurry is removed and dried or fired. Then, the slurry b is brought into contact with the portion that becomes the first region on the region containing palladium. Then, the excess slurry is removed and dried or fired. Subsequently, the slurry c is brought into contact with the portion to be the second region on the palladium-containing region, and then the excess slurry is removed and dried or fired.
  • slurry a, b, and c are prepared, and a region containing palladium is formed, and then placed on the region containing palladium.
  • the excess slurry is removed and dried or fired, and then the slurry b is brought into contact with the portion to be the first region on the region containing palladium.
  • a method of obtaining a catalyst by removing or drying excess slurry and (3) a slurry d containing a component specific to the region containing palladium, a slurry e containing a component specific to the first region, and a second region
  • the slurry f containing the components peculiar to the above and the solution containing the components common to the respective regions are prepared, the slurry d is brought into contact with the three-dimensional structure, and then the excess slurry is removed and dried or fired.
  • the excess slurry is removed or dried or fired, and then the slurry f is brought into contact with the portion that becomes the second region, and then the excess slurry.
  • the solution is impregnated into the three-dimensional structure after firing, followed by drying or baking, a method of obtaining a catalyst; and the like.
  • the drying temperature is preferably from room temperature to about 150 ° C, and the firing temperature is preferably from about 150 to 600 ° C.
  • the conditions for drying and firing can be appropriately changed according to the object.
  • Examples of a method for producing the above-mentioned slurries a to f include, for example, (1) a method in which powders of respective components are wet-pulverized to form a slurry; ), And then drying or baking to obtain a mixed powder, and then wet-pulverizing the mixed powder to form a slurry; (3) adding a liquid (precursor) of another component to a powder of a certain component; And a method of mixing and wet-pulverizing to make a slurry.
  • a slurry can be prepared by mixing the fine powder with an appropriate medium.
  • the exhaust gas targeted (applied) by the exhaust gas purification method according to an embodiment of the present invention may be any exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a gasoline engine, a diesel engine, or a gas turbine. Although not limited, exhaust gas discharged from a gasoline engine is more preferable. Hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxide in exhaust gas by bringing the exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention into contact with exhaust gas discharged from an internal combustion engine (NOx) can be purified.
  • the exhaust gas purifying catalyst according to an embodiment of the present invention can purify the exhaust gas more effectively when the exhaust gas has a temperature higher than 500 ° C., but the exhaust gas is preferably 500.
  • the purification rate of the exhaust gas can be 50% or more.
  • T50 the temperature at which the exhaust gas purification rate reaches 50%
  • the exhaust gas has a space velocity of preferably 80000 h ⁇ 1 or more, more preferably 100000 h ⁇ 1 or more, and further preferably 120,000 h ⁇ 1 or more. Also, the exhaust gas can be effectively purified.
  • the upper limit of the space velocity of the exhaust gas is preferably 500,000 h ⁇ 1 or less, although it depends on the displacement of an internal combustion engine such as an engine.
  • the exhaust gas purification catalyst works effectively even when exposed to exhaust gas at 800 to 1000 ° C. for 40 to 450 hours, and can purify HC, CO and NOx in the exhaust gas.
  • NOx can be purified over a long period of time and has durability.
  • the exhaust gas can be efficiently purified even when the temperature of the exhaust gas is low and the space velocity is high.
  • low temperature means that the temperature of the exhaust gas at the end of the three-dimensional structure into which the exhaust gas flows is 100 ° C. or more and 400 ° C. or less
  • the space velocity is fast It means 80000h ⁇ 1 or more.
  • the present invention includes the inventions described in [1] to [16] below.
  • a region containing palladium is provided on the three-dimensional structure, and the first region and the second region are sequentially arranged on the palladium-containing region from the exhaust gas inflow side to the outflow side.
  • An exhaust gas purification catalyst provided, wherein the concentration of neodymium contained in the first region is the same as or higher than the concentration of neodymium contained in the second region.
  • the concentration of neodymium contained in the first region and / or the second region is the same as or higher than the concentration of neodymium contained in the region containing palladium
  • the exhaust gas purification catalyst according to any one of the above.
  • the concentration of neodymium contained in the first region and / or the second region is 0.8% by mass or more and 17% by mass or less in terms of Nd 2 O 3 [1] ] Or the exhaust gas purifying catalyst according to [2].
  • a plurality of neodymium-containing zirconium oxides having different neodymium contents are used as the neodymium-containing zirconium oxide contained in the first region and / or the second region.
  • the concentration of palladium contained in the region containing palladium is 1% by mass or more and 10% by mass or less, and the concentration of rhodium contained in the first region is 2% by mass or more and 5% by mass.
  • the concentration of rhodium contained in the second region is 0.01% by mass or more and less than 2% by mass, according to any one of [1] to [8], Exhaust gas purification catalyst.
  • the concentration of palladium contained in the first region is 0.2% by mass or more and 0.5% by mass or less, and the concentration of palladium contained in the second region is 0.01% by mass.
  • the exhaust gas purifying catalyst according to any one of [1] to [10], wherein the exhaust gas purifying catalyst is less than 0.2% by mass.
  • the amount of all components provided in each region is 90 g / L or more and 220 g / L or less in the region containing palladium, and 21 g in the first region with respect to 1 liter of the three-dimensional structure.
  • the exhaust gas as set forth in any one of [1] to [11], wherein the exhaust gas is 21 g / L or more and less than 90 g / L in the second region. Purification catalyst.
  • the three-dimensional structure is 30 mm or more and 200 mm or less, the region containing palladium is 60% or more and 100% or less with respect to the length of the three-dimensional structure, and the first region is 20 mm The first region is 50 mm or less, and the second region is provided on the region containing palladium and on the side where the exhaust gas flows out and the first region is not provided [1] to [12]
  • the exhaust gas purifying catalyst according to any one of [12].
  • An exhaust gas purification method comprising purifying exhaust gas using the exhaust gas purification catalyst according to any one of [1] to [13].
  • Example 1 (Palladium-containing region) An aqueous solution containing palladium and an oxide containing barium compound and zirconium (in addition, containing cerium and lanthanum) were mixed, dried and fired to obtain a powder. This powder and an oxide containing aluminum (aluminum containing 97% by mass in terms of Al 2 O 3 and other lanthanum) are mixed, water is added, and wet pulverization is performed to form a region containing palladium. A slurry for was obtained. Next, a cordierite honeycomb (three-dimensional structure) having a length of 100 mm was immersed in the slurry, and then the excess slurry was removed and dried and fired to provide a region containing palladium in the honeycomb.
  • a cordierite honeycomb three-dimensional structure
  • neodymium is 5 g in terms of neodymium oxide (in terms of Nd 2 O 3 )
  • zirconium is in terms of zirconium oxide (in terms of ZrO 2 )
  • 29 g and aluminum is in terms of aluminum oxide 13 g in terms of Al 2 O 3 and 6 g of cerium in terms of cerium oxide (in terms of CeO 2 ) were contained.
  • concentration of neodymium in this region is 8.4% by mass.
  • the rhodium concentration in the region is 0.3% by mass
  • the palladium concentration is 0.3% by mass.
  • the region is provided with 56 g of the total amount of components per liter of the three-dimensional structure.
  • the honeycomb having the first region is dipped in slurry for forming the second region from the other end to a predetermined position (position that is a boundary with the first region), and then the surplus The second region was provided 50 mm from the exhaust gas outlet side of the honeycomb on the region containing palladium.
  • neodymium is 5 g in terms of neodymium oxide (in terms of Nd 2 O 3 )
  • zirconium is in terms of zirconium oxide (in terms of ZrO 2 )
  • 29 g and aluminum is in terms of aluminum oxide 13 g in terms of Al 2 O 3 and 6 g of cerium in terms of cerium oxide (in terms of CeO 2 ) were contained.
  • the concentration of neodymium in this region is 8.4% by mass.
  • the rhodium concentration in the region is 0.1% by mass
  • the palladium concentration is 0.1% by mass.
  • the region is provided with 56 g of the total amount of components per liter of the three-dimensional structure.
  • FIG. 1 A schematic configuration of the exhaust gas purifying catalyst A is shown in FIG. 1
  • the exhaust gas purifying catalyst A of this example is provided with a region 2 containing palladium on a honeycomb 1 made of cordierite, and the exhaust gas is on the region 2 containing palladium.
  • the first region 3 and the second region 4 were sequentially provided from the inflow side to the outflow side.
  • Comparative Example 1 (Palladium-containing region) An aqueous solution containing palladium was mixed with lanthanum oxide, barium oxide, an oxide containing aluminum and an oxide containing cerium (in addition to zirconium), and then dried and fired to obtain a powder. Water was added to this powder and wet pulverized to obtain a slurry for forming a region containing palladium. Next, a cordierite honeycomb having a length of 80 mm was immersed in the slurry, and then the excess slurry was removed and dried and fired to provide a region containing palladium in the honeycomb.
  • rhodium is 0.6 g
  • zirconium is 21 g in terms of zirconium oxide (ZrO 2 )
  • lanthanum is 9 g in terms of La 2 O 3
  • aluminum is 37 g in terms of aluminum oxide (Al 2 O 3 )
  • cerium is oxidized 8 g in terms of cerium (CeO 2 ) was contained.
  • a total of 81 g of components are provided per liter of the three-dimensional structure.
  • FIG. 1 A schematic configuration of the exhaust gas purifying catalyst C is shown in FIG. 1
  • the exhaust gas purifying catalyst B of the comparative example is provided with a region 2 containing palladium on a cordierite honeycomb 1 and a surface region 5 provided on the region 2 containing palladium. It was the structure that has been.
  • Exhaust gas purification catalysts A and B prepared in Example 1 and Comparative Example 1 are separately supplied to an exhaust pipe of a gasoline engine in which control having an A / F amplitude is performed by stoichiometry A / F (air / fuel). installed. Then, the exhaust gas purification catalysts A and B are exposed to 1000 ° C. exhaust gas for 80 hours, and then 100 ° C. exhaust gas is allowed to pass through. After the catalyst is sufficiently kept at 100 ° C., the exhaust gas temperature is adjusted. Raised at a constant speed. Since catalysts having different catalyst lengths are used, the catalyst to be evaluated was evaluated by controlling the amount of exhaust gas so that the space velocities are the same. Exhaust gas was circulated at a space velocity of 125000 h ⁇ 1 with respect to the catalyst, and the temperature (T50) at which the conversion of HC, CO, and NOx reached 50% was measured. The results are shown in Table 1.
  • the exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention has a HC (comparative example 1) as compared with a catalyst (Comparative Example 1) whose surface region is often found in the prior art.
  • the exhaust gas purifying catalyst and the exhaust gas purifying method using the same according to the present invention can be suitably used for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a gasoline engine, a diesel engine, or a gas turbine.
  • an internal combustion engine such as a gasoline engine, a diesel engine, or a gas turbine.

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Abstract

排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物を低温で浄化することができる排気ガス浄化用触媒を提供するために、本発明の排気ガス浄化用触媒は、三次元構造体（１）上にパラジウムを含む領域（２）が設けられ、領域（２）上であって排気ガスが流入する側から流出する側に向けて順に、第一領域（３）と第二領域（４）とが設けられ、第一領域（３）中に含まれるネオジウムの濃度が第二領域（４）中に含まれるネオジウムの濃度に比べて高くなっている。

Description

排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法
　本発明は、排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法に関し、詳しくは排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を低温で浄化することができる排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法に関する。
　排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に除去する排気ガス浄化方法が数多く提案されている。
　例えば、触媒担体に触媒成分を重ねて被覆し、この重ねた部分に含まれる貴金属の濃度を変えることで、排ガス中に含まれる被毒成分が触媒に付着したときであっても、一定量の触媒活性成分を被毒物質から守り、触媒活性成分が一度に被毒されて該触媒の活性低下を生じることの無い技術が提案されている（特許文献１）。また、触媒に含まれる酸素貯蔵成分と排気ガスとの接触効率を向上させるために、触媒上に重ねて被覆する技術が提案されている（特許文献２）。また、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈの各貴金属の作用を考慮して触媒成分を重ねて被覆し、さらに担体に直接被覆される部分に含まれるＰｔとＰｄとが存在する領域を分けることで排気ガス中のＨＣ、ＮＯｘの浄化を目的とする技術が提案されている（特許文献３）。
　しかし、排気ガスの規制は日を追うごとに厳しくなり、従来の排気ガス浄化用触媒では十分に対応することができなくなりつつある。特に、ＮＯｘの還元に効果を示すロジウムの性能を十分に活用できていないのが現状である。例えば、排気ガスが触媒と接触してＮＯｘなどの被浄化成分および酸素の濃度が変化することで、排気ガスの入口側から出口側に向けて被浄化成分が浄化（処理）される量が変化するために、排気ガスを十分に浄化することが困難となっている。具体的には、例えば自動車がアイドリング状態から走行状態に移ると、多量の高温の排気ガスが瞬時に発生して排気ガス浄化用触媒に導入されることになる。しかしながら、排気ガス浄化用触媒は排気ガスに比べて低温である。それゆえ、従来の排気ガス浄化用触媒では排気ガスを直ちに浄化することが難しい。即ち、従来の排気ガス浄化用触媒は、排気ガスに対して触媒の応答性が低い。
日本国公開特許公報「特開２０１３－６１７９号公報」 日本国公開特許公報「特表２００５－５０５４０３号公報」 日本国公開特許公報「特開２０１０－５５９０号公報」
　上記特許文献１～３の技術では、単に排気ガス中のＨＣ、ＮＯｘを浄化できるにとどまり、排気ガスの温度が低温である場合に適用するには十分とはいい難い。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、触媒が十分に作用し難い低温時に排出された排気ガス中のＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘを効率よく浄化することができる排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法を提供することを目的とする。本発明に係る排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法は、低温でＮＯｘを浄化することができる。特に、少量の低温の排気ガスが導入されている状態から、多量の高温の排気ガスが瞬時に導入される状態となったとき、つまり、排気ガスの温度の急上昇のみならず、触媒に対する空間速度（単位体積の触媒を通過する排気ガスの単位時間当たりの容量（ｈ－１））が急激に速くなった場合であっても、多量の高温の排気ガスを処理することができる応答性に優れた浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法を提供することができることを目的とする。さらに、本発明に係る排気ガス浄化用触媒は、ＮＯｘを長時間に亘り浄化することができ、耐久性を備えている触媒である。
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討の結果、下記排気ガス浄化用触媒を見出して発明を完成するに至った。
　即ち、本発明の排気ガス浄化用触媒は、三次元構造体上にパラジウムを含む領域が設けられ、該パラジウムを含む領域上であって排気ガスが流入する側から流出する側に向けて順に、第一領域と第二領域とが設けられ、第一領域中に含まれるネオジウムの濃度が第二領域中に含まれるネオジウムの濃度に比べて同じかまたは高くなっていることを特徴とする。
　本発明によれば、触媒が十分に作用し難い低温時に排出された排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を効率よく浄化することができる排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法を提供することができるという効果を奏する。
図１は、一実施の形態（実施例１）に係る排気ガス浄化用触媒の概略の構成を示す正面図である。 図２は、従来（比較例１）の排気ガス浄化用触媒の概略の構成を示す正面図である。
　以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、記述した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」を意味する。そして、各元素において質量または物性に関する特徴があるときには、別途、個々に換算式や物質名等を記載する。
　本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化用触媒（以下、単に「触媒」と記載する場合がある）は、三次元構造体上にパラジウムを含む領域が設けられ、該パラジウムを含む領域上であって排気ガスが流入する側から流出する側に向けて順に、第一領域と第二領域とが設けられ、第一領域中に含まれるネオジウムの濃度が第二領域中に含まれるネオジウムの濃度に比べて同じかまたは高くなっている。そして、（ｉ）該第一領域中に含まれるネオジウムの濃度が該第二領域中に含まれるネオジウムの濃度に比べて同じかまたは高くなっていることが好ましく、（ii）第一領域および第二領域中に含まれるネオジウムの濃度がパラジウムを含む領域中に含まれるネオジウムの濃度に比べて同じかまたは高くなっていることがより好ましく、（iii） 第一領域および第二領域がネオジウム含有酸化ジルコニウムを有することがより好ましく、（iv）該第一領域および該第二領域が、異なるネオジウム含有率を有するネオジウム含有酸化ジルコニウムを複数用いることが好ましい。また、本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化方法は、上記排気ガス浄化用触媒を用いて排気ガスを浄化する。
　（三次元構造体）
　本発明の一実施の形態に用いられる三次元構造体は、その表面に触媒を被覆することができる構造体であればよく、特に限定されないものの、フロースルー型ハニカム、プラグハニカム、コルゲート型ハニカム、板状、波板状などの、触媒担体として通常用いられる形状の構造体が好ましく、フロースルー型ハニカム形状の構造体がより好ましい。三次元構造体の材質は、耐熱性を有する材質であればよく、特に限定されないものの、ステンレスなどの鉄系の金属、コージェライト、ＳｉＣ、アルミナなどのセラミックスを好適に用いることができる。
　三次元構造体は排気ガス浄化用の三次元構造体として市販されているので、これを用いることができる。三次元構造体の大きさは、処理する排気ガスの量に応じて、好ましい大きさおよび形状を適宜選択することができる。
　三次元構造体の長さは、２００ｍｍ以下、好ましくは１６０ｍｍ以下、さらに好ましくは１２０ｍｍ以下、最も好ましくは１００ｍｍ以下であり、また、３０ｍｍ以上、好ましくは５０ｍｍ以上、更に好ましくは６０ｍｍ以上、最も好ましくは７０ｍｍ以上である。
　三次元構造体の断面の相当直径は、６０ｍｍ以上、好ましくは７０ｍｍ以上であり、また、１２０ｍｍ以下、好ましくは１００ｍｍ以下である。
　三次元構造体の容積は、０．４リットル（以下、「Ｌ」と記載することもある）以上、好ましくは０．５Ｌ以上、さらに好ましくは０．６Ｌ以上であり、また、２．０Ｌ以下、好ましくは１．６Ｌ以下、更に好ましくは１．４Ｌ以下である。
　三次元構造体が孔を有する場合には、その孔の形状は、三角形、四角形、六角形、円形など何れの形状であってもよいが、好ましくは四角形、六角形である。孔の数は１５個／ｃｍ２～１９０個／ｃｍ２が好ましく、６０個／ｃｍ２～１４０個／ｃｍ２がより好ましい。
　（パラジウムを含む領域）
　パラジウムを含む領域は三次元構造体上に設けられる。該パラジウムを含む領域には、少なくともパラジウムが含まれていればよい。該領域中に含まれるパラジウムの量は、三次元構造体に対して、金属換算で、０．１ｇ／Ｌ以上（以下、三次元構造体１リットル当たりの各成分量を「ｇ／Ｌ」と記載する場合がある。特許請求の範囲についても同様である。）、より好ましくは０．２ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．４ｇ／Ｌ以上、最も好ましくは２ｇ／Ｌ以上である。パラジウムの量が０．１ｇ／Ｌ未満である場合には、三次元構造体における反応サイトが不足する。また、該領域中に含まれるパラジウムの量は、三次元構造体に対して、金属換算で、２０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１５ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１０ｇ／Ｌ以下、最も好ましくは５ｇ／Ｌ以下である。パラジウムの量が２０ｇ／Ｌを超える場合には、反応効率が低下する。
　該パラジウムを含む領域中に含まれるパラジウムの濃度は、好ましくは１質量％以上、より好ましくは２質量％以上であり、また、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは８質量％以下である。本明細書において「濃度」とは、対象とする領域中に含まれる全成分を合計した質量に対する該当成分の質量の百分率（％）である。以下、「濃度」に関する記載は、他の領域における該当成分に関しても同様である。なお、パラジウム、ロジウムおよび白金は金属換算し、他の成分は酸化物換算し、それぞれ百分率で示す。
　該領域には、必要に応じて、白金、ロジウムが含まれていてもよいが、パラジウムの効果を際立たせるには、白金、ロジウムの量は少ない方が好ましい。
　パラジウム、白金、ロジウム（総称として、「貴金属」と記載することがある）の原料としては、硝酸塩や塩化物塩などを用いることができ、硝酸塩がより好ましい。
　該領域の長さは、排気ガスが流入する側を起点として、三次元構造体における長さの５０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましく、７０％以上がさらに好ましく、８０％以上が最も好ましく、また、８５％以下が好ましく、９０％以下がより好ましく、９５％以下がさらに好ましく、１００％以下が最も好ましい。
　該領域中に含まれる貴金属以外の成分としては、通常、触媒に用いられるα－アルミナ、γ－アルミナ、θ－アルミナなどのアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアまたはこれらの混合物、またはこれらの複合酸化物などの耐火性無機酸化物；アルカリ金属酸化物、Ｍｇ、アルカリ土類金属酸化物、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄなどの希土類金属酸化物、遷移金属酸化物が挙げられる。上記例示の成分の中でも、耐火性無機酸化物であるアルミナまたはジルコニア、酸素を吸蔵することができる酸素吸蔵物質（例えば、酸化セリウムなど）または耐火性を向上させるランタンがより好ましい。上記酸化物は、市販されている酸化物を適宜使用することができる。
　希土類元素の中でもセリウムは、その酸化物が酸素吸蔵物質としてパラジウムと相互に作用し、低温でＮＯｘの浄化性能を向上させることができる。該領域中に含まれる酸化セリウムの量は、三次元構造体に対して、ＣｅＯ２換算で、１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上である。酸化セリウムの量が１ｇ／Ｌ未満である場合には、酸素吸蔵量が不足する。また、酸化セリウムの量は、三次元構造体に対して、ＣｅＯ２換算で、５０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは３０ｇ／Ｌ以下である。酸化セリウムの量が５０ｇ／Ｌを超える場合には、領域の耐熱性が不足する。ランタンを用いるとき、三次元構造体に対して、Ｌａ２Ｏ３換算で、１ｇ／Ｌ以上、好ましくは３ｇ／Ｌ以上、更に好ましくは８ｇ／Ｌ以上であり、また、３０ｇ／Ｌ以下、好ましくは２０ｇ／Ｌ以下である。該パラジウムを含む領域において、ネオジウムを含む場合は、該第一領域または該第二領域中に含まれるネオジウムの量に比べて少ないことが好ましい。
　該領域に用いられる耐火性無機酸化物の量は、三次元構造体に対して、５ｇ／Ｌ以上、より好ましくは３０ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは５０ｇ／Ｌ以上であり、また、１５０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１２０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１００ｇ／Ｌ以下である。該領域に用いられるアルカリ土類金属酸化物の量は、三次元構造体に対して、１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上であり、また、２５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１５ｇ／Ｌ以下である。該領域に用いられる、セリウムおよびランタンを除く希土類金属酸化物の量は、三次元構造体に対して、１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上であり、また、２５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１５ｇ／Ｌ以下である。該領域に用いられる遷移金属酸化物の量は、三次元構造体に対して、１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは５ｇ／Ｌ以上であり、また、２５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１５ｇ／Ｌ以下である。
　特に、該領域に用いられる酸化ジルコニウムの量は、ＺｒＯ２換算で、三次元構造体に対して、５ｇ／Ｌ以上、より好ましくは１０ｇ／Ｌ以上である。酸化ジルコニウムの量が５ｇ／Ｌ未満である場合には、領域の耐熱性が不足する。また、酸化ジルコニウムの量は、三次元構造体に対して、５０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは４０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは３０ｇ／Ｌ以下である。酸化ジルコニウムの量が５０ｇ／Ｌを超える場合には、他の成分の濃度が希薄になるので、他の成分の効果が低くなり易くなる。
　該パラジウムを含む領域に設けられる全成分の量は、三次元構造体１リットル（Ｌ）に対して、１０ｇ／Ｌ以上、好ましくは５０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは７０ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは９０ｇ／Ｌ以上、最も好ましくは１００ｇ／Ｌ以上であり、また、２２０ｇ／Ｌ以下、好ましくは２００ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１５０ｇ／Ｌ以下である。
　（第一領域）
　第一領域は、パラジウムを含む領域上であって、排気ガスが流入する側に設けられる。該第一領域には、少なくともネオジウムが含まれていればよい。ネオジウムは、ロジウムの移動および凝集を抑制することができるので、ネオジウムが含まれる領域にロジウムが含まれていることが有効である。ロジウムが含まれる量が多くなるほど、ネオジウムの量も多くなることが好ましい。ネオジウムの量は、三次元構造体に対して、Ｎｄ２Ｏ３換算で、０．１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは２ｇ／Ｌ以上である。ネオジウムの量が０．１ｇ／Ｌ未満である場合には、貴金属の移動を抑制する効果、特に、ロジウムの移動を抑制する効果が少なくなるので好ましくない。また、ネオジウムの量は、三次元構造体に対して、Ｎｄ２Ｏ３換算で、２０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは９ｇ／Ｌ以下、最も好ましくは７ｇ／Ｌである。ネオジウムの量が２０ｇ／Ｌを超える場合には、加えたネオジウムの量に応じた、貴金属の移動を抑制する効果が得られ難い。
　第一領域中に含まれるネオジウムは、酸化物として用いられる他に、他の金属と複合酸化物を形成していることが好ましい。例えば、ネオジウムと、ジルコニウム、アルミニウムまたはチタニウムなどとで形成された複合酸化物（ネオジウム含有複合酸化物）を用いることができ、好ましくは、ネオジウムとジルコニウムとで形成されたネオジウム含有酸化ジルコニウムである。さらに好ましくは、ネオジウム含有率の高いネオジウム含有酸化ジルコニウム（１）およびネオジウム含有率の低いネオジウム含有酸化ジルコニウム（２）の少なくとも何れかを用いることであり、最も好ましくは、該ネオジウム含有酸化ジルコニウム（１）および該ネオジウム含有酸化ジルコニウム（２）の両方を用いることである。ネオジウム含有率が高いネオジウム含有複合酸化物（１）に含まれるネオジウム（Ｎｄ２Ｏ３換算）は、１５質量％以上、好ましくは２０質量％以上であり、また、４０質量％以下、好ましくは３０質量以下％である。一方、ネオジウム含有率が低いネオジウム含有複合酸化物（２）に含まれるネオジウム（Ｎｄ２Ｏ３換算）は、１質量％以上、好ましくは３質量％以上であり、また、１０質量％以下、好ましくは７質量％以下である。
　第一領域中に含まれるネオジウム以外の成分としては、通常、触媒に用いられるα－アルミナ、γ－アルミナ、θ－アルミナなどのアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアまたはこれらの混合物、およびこれらの複合酸化物などの耐火性無機酸化物；アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物（ネオジウムを除く）、遷移金属酸化物が挙げられる。上記例示の成分の中でも、耐火性無機酸化物であるアルミナまたはジルコニア、酸素を吸蔵することができる酸素吸蔵物質（例えば、酸化セリウムなど）または耐火性を向上させるランタンがより好ましく、γ－アルミナ、θ－アルミナ、ジルコニア、酸化セリウムがさらに好ましい。
　特に、該第一領域に用いられる酸化ジルコニウムの量は、三次元構造体に対して、２ｇ／Ｌ以上、より好ましくは３ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは５ｇ／Ｌ以上である。酸化ジルコニウムの量が２ｇ／Ｌ未満である場合には、第一領域の耐熱性が不足する。また、酸化ジルコニウムの量は、三次元構造体に対して、５０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは３０ｇ／Ｌ以下である。酸化ジルコニウムの量が５０ｇ／Ｌを超える場合には、他の成分の濃度が希薄になるので、他の成分の効果が低くなり易くなる。
　第一領域には、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属がさらに含まれていてもよい。貴金属としては、白金、ロジウムがより好ましく、ロジウムがさらに好ましい。第一領域に用いられる白金またはパラジウムの量は、排気ガスの状態によっては白金またはパラジウムが効果を生じない程度の量である実質的に０ｇ／Ｌであってもよく、排気ガスの状態によっては三次元構造体に対して、金属換算で、それぞれ、０ｇ／Ｌを超え、好ましくは０．０１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは０．０２ｇ／Ｌ以上であり、また、１２ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１０ｇ／Ｌ以下である。第一領域に用いられるロジウムの量は、三次元構造体に対して、金属換算で、０．０５ｇ／Ｌ以上、より好ましくは０．１ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．１２ｇ／Ｌ以上であり、また、１．２ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１．０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは０．５ｇ／Ｌ以下である。
　該第一領域中に含まれるロジウムの濃度は、０．２質量％以上、好ましくは０．２５質量％以上であり、また、０．５質量％以下、好ましくは０．４質量％以下である。
　また、該第一領域中に含まれるパラジウムの量は、三次元構造体に対して、０．１ｇ／Ｌ以上、好ましくは０．１３ｇ／Ｌ以上であり、また、１ｇ／Ｌ未満、好ましくは０．７ｇ／Ｌ以下、より好ましくは０．５ｇ／Ｌ以下である。
　該第一領域中に含まれるパラジウムの濃度は、０．２質量％以上、好ましくは０．２５質量％以上であり、また、０．５質量％以下、好ましくは０．４質量％以下である。
　該第一領域に設けられる全成分の量は、三次元構造体１リットル（Ｌ）に対して、２１ｇ／Ｌ以上、好ましくは３０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以上であり、また、１２０ｇ／Ｌ以下、好ましくは１００ｇ／Ｌ未満、より好ましくは９０ｇ／Ｌ未満、さらに好ましくは７０ｇ／Ｌ未満である。
　第一領域の長さは、排気ガスが流入する側を起点として、２０ｍｍ以上であることが好ましく、２５ｍｍ以上であることがより好ましく、３０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。第一領域の長さが２０ｍｍよりも短いと、排気ガスが流入する側に貴金属が十分に存在しないため、排気ガスの浄化率が低くなる。また、第一領域の長さは、排気ガスが流入する側を起点として、５０ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以下であることがより好ましく、３５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。第一領域の長さが５０ｍｍよりも長いと、排気ガスが流入する側に貴金属が集中的に担持されないため、排気ガスの浄化率が低くなる。
　ここで、各領域の長さは、完成した触媒または各領域を被覆した三次元構造体を分割し、内部における当該領域の長さが最も短い値Ｌｍｉｎと最も長い値Ｌｍａｘとの平均値「（Ｌｍｉｎ＋Ｌｍａｘ）÷２」である。
　後述する各スラリーの、三次元構造体上における塗布状態（塗布長さ、塗布厚さ、塗布量）を確認する方法としては、例えば、予め、幾つかの塗布条件にて各スラリーを塗布して形成した触媒を破壊して、上述の長さ、厚さ、量を、ノギス、電子天秤、および３次元（３Ｄ）マイクロスコープなどの顕微鏡を用いて測定する方法が使用可能である。また、Ｘ線ＣＴ装置を用いて、触媒を破壊せずに上述の長さ、厚さ、量を測定することもできる。所望の長さ、厚さ、量となるように塗布されることを確認した塗布条件にて後述する各スラリーの塗布を行うことにより、好適な触媒を容易に製造することができる。
　（第二領域）
　第二領域は、パラジウムを含む領域上であって、排気ガスが流出する側に設けられる。好ましくは該パラジウムを含む領域上かつ排気ガスが流出する側であって該第一領域が設けられていない部分に設けられる。該第二領域には、ネオジウムが含まれていればよい。ネオジウムは、ロジウムの移動および凝集を抑制することができるので、ネオジウムが含まれる領域にロジウムが含まれていることが有効である。ロジウムが含まれる量が多くなるほど、ネオジウムの量も多くなることが好ましい。該ネオジウムの量は、三次元構造体に対して、Ｎｄ２Ｏ３換算で、０．１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは１ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは２ｇ／Ｌ以上である。耐火性無機酸化物の量が多い場合において、ネオジウムの量が０．１ｇ／Ｌ未満であると、貴金属の移動を抑制する効果が少なくなる。また、該ネオジウムの量は、三次元構造体に対して、Ｎｄ２Ｏ３換算で、２０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは９ｇ／Ｌ以下、最も好ましくは７ｇ／Ｌ以下である。ネオジウムの量が２０ｇ／Ｌを超える場合には、該第二領域中に含まれる貴金属の量に対してネオジウムが過剰になり、ネオジウムの量に見合う効果が少なくなる。
　第二領域中に含まれるネオジウムは、酸化物として用いられる他に、他の金属と複合酸化物を形成していることが好ましい。例えば、ネオジウムと、ジルコニウム、アルミニウムまたはチタニウムなどと形成されたネオジウム含有複合酸化物を用いることができ、好ましくは、ネオジウムとジルコニウムとで形成されたネオジウム含有酸化ジルコニウムである。さらに好ましくは、ネオジウム含有率の高いネオジウム含有酸化ジルコニウム（１）およびネオジウム含有率の低いネオジウム含有酸化ジルコニウム（２）の少なくとも何れかを用いることであり、最も好ましくは、該ネオジウム含有酸化ジルコニウム（１）および該ネオジウム含有酸化ジルコニウム（２）の両方を用いることである。ネオジウム含有率が高いネオジウム含有複合酸化物（１）に含まれるネオジウム（Ｎｄ２Ｏ３換算）は、１５質量％以上、好ましくは２０質量％以上であり、また、４０質量％以下、好ましくは３０質量％以下である。一方、ネオジウム含有率が低いネオジウム含有複合酸化物（２）に含まれるネオジウム（Ｎｄ２Ｏ３換算）は、１質量％以上、好ましくは３質量％以上であり、また、１０質量％以下、好ましくは７質量％以下である。
　該第二領域に設けられる全成分の量は、三次元構造体１リットル（Ｌ）に対して、２１ｇ／Ｌ以上、好ましくは３０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以上であり、また、１２０ｇ／Ｌ以下、好ましくは１００ｇ／Ｌ未満、より好ましくは９０ｇ／Ｌ未満、更に好ましくは７０ｇ／Ｌ未満である。
　第二領域の長さは、第一領域における排気ガスが流出する側の端部を起点として、三次元構造体における排気ガスが流出する側の端部までの長さであることが好ましい。
　第二領域中に含まれるネオジウム以外の成分としては、通常、触媒に用いられるα－アルミナ、γ－アルミナ、θ－アルミナなどのアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアまたはこれらの混合物、およびこれらの複合酸化物などの耐火性無機酸化物；アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物（ネオジウムを除く）、遷移金属酸化物が挙げられる。上記例示の成分の中でも、耐火性無機酸化物であるアルミナまたはジルコニア、酸素を吸蔵することができる酸素吸蔵物質（例えば、酸化セリウムなど）または耐火性を向上させるランタンがより好ましく、γ－アルミナ、θ－アルミナ、ジルコニア、酸化セリウムがさらに好ましい。
　特に、該第二領域に用いられる酸化ジルコニウムの量は、三次元構造体に対して、１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは３ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは４ｇ／Ｌ以上である。酸化ジルコニウムの量が１ｇ／Ｌ未満である場合には、第二領域の耐熱性が不足する。また、酸化ジルコニウムの量は、三次元構造体に対して、５０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは３０ｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１７ｇ／Ｌ以下である。酸化ジルコニウムの量が５０ｇ／Ｌを超える場合には、酸化ジルコニウムの量に見合う効果が少なくなる。
　第二領域には、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属がさらに含まれていてもよい。貴金属としては、白金、ロジウムがより好ましく、ロジウムがさらに好ましい。第一領域に用いられる白金またはパラジウムの量は、排気ガスの状態によっては白金またはパラジウムが効果を生じない程度の量である実質的に０ｇ／Ｌであってもよく、排気ガスの状態によっては三次元構造体に対して、金属換算で、それぞれ、０ｇ／Ｌを超え、好ましくは０．０１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは０．０２ｇ／Ｌ以上であり、また、１２ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１０ｇ／Ｌ以下である。第一領域に用いられるロジウムの量は、三次元構造体に対して、金属換算で、０．０１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは０．０２ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．０４ｇ／Ｌ以上であり、また、０．２ｇ／Ｌ以下、より好ましくは０．１ｇ／Ｌ未満、さらに好ましくは０．０８ｇ／Ｌ以下である。
　該第二領域中に含まれるロジウムの濃度は、０．０１質量％以上、好ましくは０．５質量％以上であり、また、０．２質量％未満、好ましくは０．１５質量％以下である。
　該第二領域中に含まれるパラジウムの量は、三次元構造体に対して、０．０１ｇ／Ｌ以上、好ましくは０．０３ｇ／Ｌ以上であり、また、０．１ｇ／Ｌ未満、好ましくは０．０８ｇ／Ｌ以下である。
　該第二領域中に含まれるパラジウムの濃度は、０．０１質量％以上、好ましくは０．０５質量％以上であり、また、０．２質量％未満、好ましくは０．１５質量％以下である。
　（領域間におけるネオジウムの濃度の比較）
　本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化用触媒は、第一領域および第二領域中に含まれるネオジウムの濃度がパラジウムを含む領域中に含まれるネオジウムの濃度に比べて同じかまたは高くなっていることが好ましい。さらに好ましくは、第一領域および第二領域中に含まれるネオジウムの濃度がパラジウムを含む領域中に含まれるネオジウムの濃度に比べて高くなっている。各領域中に含まれるネオジウムの濃度とは、各領域においてネオジウム（Ｎｄ２Ｏ３換算）とネオジウム以外の成分（領域中に含まれる化合物の質量）との合計の質量に対する、ネオジウム（Ｎｄ２Ｏ３換算）の質量の百分率を指す。
　第一領域中に含まれるネオジウムの濃度は、Ｎｄ２Ｏ３換算で、第一領域にセリウムが多いときは０．１質量％以上、より好ましくは０．８質量％以上、さらに好ましくは３質量％以上、最も好ましくは５質量％以上であり、また、２０質量％以下、より好ましくは１７質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下、最も好ましくは１０質量％以下である。
　一方、第二領域中に含まれるネオジウムの濃度は、Ｎｄ２Ｏ３換算で、０．１質量％以上、より好ましくは０．７質量％以上、さらに好ましくは３質量％以上、最も好ましくは５質量％以上であり、また、２０質量％以下、より好ましくは１７質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下、最も好ましくは１０質量％以下である。第二領域中に含まれるネオジウムの濃度が２０質量％を超える場合には、当該濃度に応じた、ロジウムの移動を抑制する効果が得られない。
　ネオジウムは、ロジウムの移動および凝集を抑制することができる。それゆえ、上記第一領域及び第二領域中に含まれる、上述したネオジウムの濃度範囲内において、ロジウムの量が多いまたはロジウム濃度が高い領域に、多くのネオジウムを含ませることが好ましい。さらに好ましくは、上記第一領域及び第二領域中に含まれる上述したネオジウムの濃度範囲内において、ロジウムの量が多くかつロジウム濃度が高い領域に多くのネオジウムを含ませることである。
　（領域間におけるロジウムの濃度の比較）
　本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化用触媒は、該第一領域中に含まれるロジウムの濃度が第二領域中に含まれるロジウムの濃度に比べて高いことが好ましい。各領域中に含まれるロジウムの濃度とは、各領域においてロジウムとロジウム以外の成分との合計の質量に対する、ロジウム（金属換算）の質量の百分率を指す。第一領域中に含まれるロジウムの濃度が第二領域中に含まれるロジウムの濃度に比べて低くなっている場合には、触媒の低温での着火特性が低下する。なお、着火特性とは、特定温度の排気ガスにおいて触媒のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの浄化率が５０％（Ｔ５０）に達する時間（着火時間）で表される特性である。
　（領域間に設けられる全成分の量の比較）
　各領域に設けられる全成分の量は、触媒活性を向上させる量であれば特に制限はない。（１）好ましくは、該パラジウムを含む領域が、該第二領域および／または該第一領域に比べて同等かまたは多い量であり、（２）より好ましくは、該第二領域および該第一領域に比べて多い量である。なお、各領域に設けられる全成分の量は、上述した各領域に設けられる各成分の量から適宜選択して得ることができる。
　（排気ガス浄化用触媒の調製方法）
　本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化用触媒の調製方法は、排気ガス浄化用触媒に用いられる通常の調製方法であればよく、特に限定されないものの、より好ましい調製方法の一例を、以下に具体的に説明する。
　排気ガス浄化用触媒の調製方法としては、例えば、（１）パラジウムを含む領域を成形するためのスラリーａ、第一領域を形成するためのスラリーｂ、および、第二領域を形成するためのスラリーｃを作製し、三次元構造体に、スラリーａを接触させた後、余剰のスラリーを除いて乾燥または焼成し、次いで、パラジウムを含む領域上における第一領域となる部分に、スラリーｂを接触させた後、余剰のスラリーを除いて乾燥または焼成し、続いて、パラジウムを含む領域上における第二領域となる部分に、スラリーｃを接触させた後、余剰のスラリーを除いて乾燥または焼成することで、触媒を得る方法；（２）上記（１）と同様にしてスラリーａ、ｂ、ｃを作製し、パラジウムを含む領域を形成した後、パラジウムを含む領域上における第二領域となる部分に、スラリーｃを接触させた後、余剰のスラリーを除いて乾燥または焼成し、次いで、パラジウムを含む領域上における第一領域となる部分に、スラリーｂを接触させた後、余剰のスラリーを除いて乾燥または焼成することで、触媒を得る方法；（３）パラジウムを含む領域に特有の成分を含むスラリーｄ、第一領域に特有の成分を含むスラリーｅ、第二領域に特有の成分を含むスラリーｆ、および、各領域に共通の成分を含む溶液を作製し、三次元構造体に、スラリーｄを接触させた後、余剰のスラリーを除いて乾燥または焼成し、次いで、第一領域となる部分に、スラリーｅを接触させた後、余剰のスラリーを除いて乾燥または焼成し、続いて、第二領域となる部分に、スラリーｆを接触させた後、余剰のスラリーを除いて乾燥または焼成し、最後に、焼成後の三次元構造体に溶液を含浸させた後、乾燥または焼成することで、触媒を得る方法；などが挙げられる。
　乾燥温度は室温から１５０℃程度が好適であり、焼成温度は１５０～６００℃程度が好適である。乾燥および焼成の条件は、対象物に応じて適宜、変更することができる。
　上記スラリーａ～ｆを作製する方法としては、例えば、（１）各成分の粉体同士を湿式粉砕してスラリーとする方法；（２）ある成分の粉体に他の成分の液体（前駆体）を含浸させた後、乾燥または焼成して混合粉体とし、該混合粉体を湿式粉砕してスラリーとする方法；（３）ある成分の粉体に他の成分の液体（前駆体）を混合し、湿式粉砕してスラリーとする方法；などが挙げられる。或いは、粉体が微粉末である場合には、該微粉末を適切な媒体と混合することでスラリーを作製することもできる。
　（排気ガス浄化方法）
　本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化方法が対象とする（適用される）排気ガスは、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービンなどの内燃機関から排出される排気ガスであればよく、特に限定されないものの、ガソリンエンジンから排出される排気ガスがより好ましい。本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化用触媒を、内燃機関から排出される排気ガスと接触させることで、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化することができる。特に、本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化用触媒は、排気ガスが５００℃よりも高温である方が該排気ガスをより有効に浄化することができるものの、排気ガスが好ましくは５００℃以下、より好ましくは４００℃以下、さらに好ましくは３５０℃以下の低温であっても、該排気ガスの浄化率を５０％以上にすることができる。ここで、排気ガスの浄化率が５０％に達する温度をＴ５０とすると、Ｔ５０に達する温度が低いほど、排気ガスが迅速に浄化されることを意味する。
　また、本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化用触媒は、上記排気ガスの空間速度が好ましくは８００００ｈ－１以上、より好ましくは１０００００ｈ－１以上、さらに好ましくは１２００００ｈ－１以上であっても、該排気ガスを有効に浄化することができる。排気ガスの空間速度の上限は、エンジンなどの内燃機関の排気量に依存するものの、５０００００ｈ－１以下が好ましい。
　また、上記排気ガス浄化用触媒は、８００～１０００℃で４０～４５０時間、排気ガスに曝された場合においても有効に作用し、排気ガス中のＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘを浄化することができるので、特にＮＯｘを長時間に亘り浄化することができ、耐久性を備えている。
　上述した本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化用触媒を用いることにより、排気ガスの温度が低温で、かつ、空間速度が速い場合においても、該排気ガスを効率よく浄化することができる。ここで「低温」とは、三次元構造体の排気ガスが流入する側の端部における排気ガスの温度が１００℃以上、４００℃以下であることを指し、「空間速度が速い」とは、８００００ｈ－１以上であることを指す。
　〔まとめ〕
　以上のように、本発明は、以下の〔１〕～〔１６〕に記載の発明を含む。
　〔１〕　三次元構造体上にパラジウムを含む領域が設けられ、該パラジウムを含む領域上であって排気ガスが流入する側から流出する側に向けて順に、第一領域と第二領域とが設けられ、第一領域中に含まれるネオジウムの濃度が第二領域中に含まれるネオジウムの濃度に比べて同じかまたは高くなっていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。〔２〕　該第一領域および／または該第二領域中に含まれるネオジウムの濃度がパラジウムを含む領域中に含まれるネオジウムの濃度に比べて同じかまたは高くなっていることを特徴とする〔１〕に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔３〕　該第一領域および／または該第二領域中に含まれるネオジウムの濃度が、Ｎｄ２Ｏ３換算で、０．８質量％以上、１７質量％以下であることを特徴とする〔１〕または〔２〕に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔４〕　該第一領域および該第二領域がネオジウム含有複合酸化物を有することを特徴とする〔１〕～〔３〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔５〕　該第一領域および該第二領域がネオジウム含有酸化ジルコニウムを有することを特徴とする〔１〕～〔４〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔６〕　該第一領域および／または該第二領域中に含まれる該ネオジウム含有酸化ジルコニウムとして、異なるネオジウム含有率を有する複数のネオジウム含有酸化ジルコニウムが用いられることを特徴とする〔１〕～〔５〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔７〕　該ネオジウム含有酸化ジルコニウムとして、Ｎｄ２Ｏ３換算でネオジウム含有率が１５質量％以上、４０質量％以下であるネオジウム含有酸化ジルコニウム（１）、および、Ｎｄ２Ｏ３換算でネオジウム含有率が１質量％以上、１０質量％以下であるネオジウム含有酸化ジルコニウム（２）の少なくとも何れかが用いられることを特徴とする〔１〕～〔６〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔８〕　該第一領域中に含まれるロジウムの濃度が第二領域中に含まれるロジウムの濃度に比べて高いことを特徴とする〔１〕～〔７〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔９〕　該パラジウムを含む領域中に含まれるパラジウムの濃度は、１質量％以上、１０質量％以下であり、該第一領域中に含まれるロジウムの濃度は、２質量％以上、５質量％以下であり、該第二領域中に含まれるロジウムの濃度は、０．０１質量％以上、２質量％未満であることを特徴とする〔１〕～〔８〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔１０〕　該第一領域および／または該第二領域がパラジウムを含むことを特徴とする〔１〕～〔９〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔１１〕　該第一領域中に含まれるパラジウムの濃度が、０．２質量％以上、０．５質量％以下であり、該第二領域中に含まれるパラジウムの濃度が、０．０１質量％以上、０．２質量％未満であることを特徴とする〔１〕～〔１０〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔１２〕　各領域に設けられる全成分の量は、三次元構造体１リットルに対して、該パラジウムを含む領域では、９０ｇ／Ｌ以上、２２０ｇ／Ｌ以下であり、該第一領域では、２１ｇ／Ｌ以上、９０ｇ／Ｌ未満であり、該第二領域では、２１ｇ／Ｌ以上、９０ｇ／Ｌ未満であることを特徴とする〔１〕～〔１１〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔１３〕　該三次元構造体が３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であり、該パラジウムを含む領域が該三次元構造体の長さに対して６０％以上、１００％以下であり、該第一領域が２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下であり、該第二領域が該パラジウムを含む領域上かつ排気ガスが流出する側であって該第一領域が設けられていない部分に設けられることを特徴とする〔１〕～〔１２〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
　〔１４〕　〔１〕～〔１３〕の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒を用いて排気ガスを浄化することを特徴とする排気ガス浄化方法。
　〔１５〕　１００℃以上、５００℃以下の排気ガスを浄化することを特徴とする〔１４〕に記載の排気ガス浄化方法。
　〔１６〕　空間速度が８００００ｈ－１以上の排気ガスを浄化することを特徴とする〔１４〕または〔１５〕に記載の排気ガス浄化方法。
　以下、実施例および比較例を用いて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されて解釈されるべきではない。
　（実施例１）
　（パラジウムを含む領域）
　パラジウムを含む水溶液と、バリウム化合物およびジルコニウムを含む酸化物（他にセリウム、ランタンを含む）とを混合した後、乾燥および焼成して粉体を得た。この粉体およびアルミニウムを含む酸化物（アルミニウムをＡｌ２Ｏ３換算で９７質量％、他にランタンを含む）を混合し、さらに水を添加し、湿式粉砕して、パラジウムを含む領域を成形するためのスラリーを得た。次に、長さ１００ｍｍのコージェライト製のハニカム（三次元構造体）を該スラリーに浸漬した後、余剰のスラリーを除いて乾燥および焼成することにより、上記ハニカムにパラジウムを含む領域を設けた。ハニカム１リットル当たり、パラジウムが３ｇ、ジルコニウムが酸化ジルコニウム換算（ＺｒＯ２換算）で２０ｇ、アルミニウムが酸化アルミニウム換算（Ａｌ２Ｏ３換算）で５０ｇ、ランタンがＬａ２Ｏ３換算で１１ｇ、バリウムをＢａＯ換算で１２ｇ、セリウムが酸化セリウム換算（ＣｅＯ２換算）で２１ｇ含まれていた。該領域中に含まれるパラジウムの濃度は２．４質量％である。該領域には、ネオジウムが含まれていない。該領域には、三次元構造体１リットル当たり、成分が全量で１２４ｇ設けられている。
　（第一領域）
　次いで、パラジウムとロジウムを含む水溶液と、ランタンを含む化合物、ネオジウムを含む酸化物（ネオジウムの含有率はＮｄ２Ｏ３換算で２７質量％、他にジルコニウムを含む）、ネオジウムを含む酸化物（ネオジウムの含有率はＮｄ２Ｏ３換算で５質量％、他にジルコニウム、セリウムを含む）およびアルミニウムを含む酸化物（アルミニウムをＡｌ２Ｏ３換算で９７質量％含む）とを混合した後、乾燥および焼成して粉体を得た。この粉体に水を添加し、湿式粉砕して、第一領域を形成するためのスラリーを得た。次に、パラジウムを含む領域を設けた上記ハニカムを、その一方の端部から所定の位置（第二領域との境目となる位置）まで、第一領域を形成するためのスラリーに浸漬した後、余剰のスラリーを除いて乾燥および焼成することにより、パラジウムを含む領域上でハニカムの排気ガスの入口側から５０ｍｍに第一領域を設けた。ハニカム１リットル当たり、パラジウムが０．１７ｇ、ロジウムが０．１４ｇ、ネオジウムが酸化ネオジウム換算（Ｎｄ２Ｏ３換算）で５ｇ、ジルコニウムが酸化ジルコニウム換算（ＺｒＯ２換算）で２９ｇ、アルミニウムが酸化アルミニウム換算（Ａｌ２Ｏ３換算）で１３ｇ、セリウムが酸化セリウム換算（ＣｅＯ２換算）で６ｇ含まれていた。該領域のネオジウムの濃度（Ｎｄ２Ｏ３換算）は８．４質量％である。また、該領域のロジウムの濃度は０．３質量％であり、パラジウムの濃度は０．３質量％である。該領域には、三次元構造体１リットル当たり、成分が全量で５６ｇ設けられている。
　（第二領域）
　続いて、パラジウムとロジウムを含む水溶液と、ランタンを含む化合物、ネオジウムを含む酸化物（ネオジウムの含有率はＮｄ２Ｏ３換算で２７質量％、他にジルコニウムを含む）、ネオジウムを含む酸化物（ネオジウムの含有率はＮｄ２Ｏ３換算で５質量％、他にジルコニウム、セリウムを含む）およびアルミニウムを含む酸化物（アルミニウムをＡｌ２Ｏ３換算で９７質量％含む）とを混合した後、乾燥および焼成して粉体を得た。この粉体に水を添加し、湿式粉砕して、第二領域を形成するためのスラリーを得た。次に、第一領域を設けた上記ハニカムを、その他方の端部から所定の位置（第一領域との境目となる位置）まで、第二領域を形成するためのスラリーに浸漬した後、余剰のスラリーを除いて乾燥および焼成することにより、パラジウムを含む領域上でハニカムの排気ガスの出口側から５０ｍｍに第二領域を設けた。ハニカム１リットル当たり、パラジウムが０．０６ｇ、ロジウムが０．０５ｇ、ネオジウムが酸化ネオジウム換算（Ｎｄ２Ｏ３換算）で５ｇ、ジルコニウムが酸化ジルコニウム換算（ＺｒＯ２換算）で２９ｇ、アルミニウムが酸化アルミニウム換算（Ａｌ２Ｏ３換算）で１３ｇ、セリウムが酸化セリウム換算（ＣｅＯ２換算）で６ｇ含まれていた。該領域のネオジウムの濃度（Ｎｄ２Ｏ３換算）は８．４質量％である。また、該領域のロジウムの濃度は０．１質量％であり、パラジウムの濃度は０．１質量％である。該領域には、三次元構造体１リットル当たり、成分が全量で５６ｇ設けられている。
　これにより、排気ガス浄化用触媒Ａを調製した。該排気ガス浄化用触媒Ａの概略の構成を図１に示す。
　図１に示すように、本実施例の排気ガス浄化用触媒Ａは、コージェライト製のハニカム１上に、パラジウムを含む領域２が設けられ、該パラジウムを含む領域２上であって排気ガスが流入する側から流出する側に向けて順に、第一領域３と第二領域４とが設けられている構造となっていた。
　（比較例１）
　（パラジウムを含む領域）
　パラジウムを含む水溶液と、酸化ランタン、酸化バリウム、アルミニウムを含む酸化物およびセリウムを含む酸化物（他にジルコニウムを含む）とを混合した後、乾燥および焼成して粉体を得た。この粉体に水を添加し、湿式粉砕して、パラジウムを含む領域を成形するためのスラリーを得た。次に、長さ８０ｍｍのコージェライト製のハニカムを該スラリーに浸漬した後、余剰のスラリーを除いて乾燥および焼成することにより、上記ハニカムにパラジウムを含む領域を設けた。ハニカム１リットル当たり、パラジウムが５ｇ、ジルコニウムが酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）換算で２０ｇ、アルミニウムが酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）換算で５８ｇ、セリウムが酸化セリウム（ＣｅＯ２）換算で２０ｇ、バリウムがＢａＯ換算で１２ｇ、ランタンがＬａ２Ｏ３換算で１０ｇ含まれていた。該領域には、成分が全量で三次元構造体１リットル当たり１２５ｇ設けられている。
　（表面領域）
　次いで、ロジウムを含む水溶液と、アルミニウムを含む酸化物およびセリウムを含む酸化物（他にジルコニウム、ランタンを含む）とを混合した後、乾燥および焼成して粉体を得た。この粉体に水を添加し、湿式粉砕して、表面領域を形成するためのスラリーを得た。次に、パラジウムを含む領域を設けた上記ハニカムを、表面領域を形成するためのスラリーに浸漬した後、余剰のスラリーを除いて乾燥および焼成することにより、パラジウムを含む領域上に表面領域を設けた。ハニカム１リットル当たり、ロジウムが０．６ｇ、ジルコニウムが酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）換算で２１ｇ、ランタンがＬａ２Ｏ３換算で９ｇ、アルミニウムが酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）換算で３７ｇ、セリウムが酸化セリウム（ＣｅＯ２）換算で８ｇ含まれていた。該領域には、三次元構造体１リットル当たり、成分が全量で８１ｇ設けられている。
　これにより、比較用の排気ガス浄化用触媒Ｂを調製した。該排気ガス浄化用触媒Ｃの概略の構成を図２に示す。
　図２に示すように、比較例の排気ガス浄化用触媒Ｂは、コージェライト製のハニカム１上に、パラジウムを含む領域２が設けられ、該パラジウムを含む領域２上に、表面領域５が設けられている構造となっていた。
　（触媒評価）
　実施例１および比較例１で調製した排気ガス浄化用触媒ＡおよびＢを別個に、ストイキオメトリＡ／Ｆ（空気／燃料）でＡ／Ｆ振幅がある制御が行われるガソリンエンジンの排気管に設置した。そして、該排気ガス浄化用触媒ＡおよびＢを１０００℃の排気ガスに８０時間、曝した後、１００℃の排気ガスを通過させ、触媒が十分に１００℃で保たれた後、排気ガス温度を一定速度で上昇させた。なお、触媒の長さが異なる触媒を用いるので、評価する触媒について、空間速度が同一になるように排気ガスの量を制御して評価した。排気ガスを触媒に対する空間速度１２５０００ｈ－１で流通させ、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの転化率が５０％に達した温度（Ｔ５０）を測定した。その結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１から明らかなように、本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化用触媒は、従来技術に多く見られる表面領域が単一組成である触媒（比較例１）に比べて、ＨＣ（表１ではＴＨＣ（全炭化水素）として記載）、ＣＯ、ＮＯｘの全てにおいて浄化率がより低温で５０％に達して、優れた性能を示した。
　本発明に係る排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービンなどの内燃機関から排出される排気ガスの浄化に好適に利用可能である。
　１　ハニカム（三次元構造体）
　２　パラジウムを含む領域
　３　第一領域
　４　第二領域
　５　表面領域

Claims (16)

  1. 　三次元構造体上にパラジウムを含む領域が設けられ、該パラジウムを含む領域上であって排気ガスが流入する側から流出する側に向けて順に、第一領域と第二領域とが設けられ、
    　第一領域中に含まれるネオジウムの濃度が第二領域中に含まれるネオジウムの濃度に比べて同じかまたは高くなっていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
  2. 　該第一領域および／または該第二領域中に含まれるネオジウムの濃度がパラジウムを含む領域中に含まれるネオジウムの濃度に比べて同じかまたは高くなっていることを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化用触媒。
  3. 　該第一領域および／または該第二領域中に含まれるネオジウムの濃度が、Ｎｄ２Ｏ３換算で、０．８質量％以上、１７質量％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス浄化用触媒。
  4. 　該第一領域および該第二領域がネオジウム含有複合酸化物を有することを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
  5. 　該第一領域および該第二領域がネオジウム含有酸化ジルコニウムを有することを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
  6. 　該第一領域および／または該第二領域中に含まれる該ネオジウム含有酸化ジルコニウムとして、異なるネオジウム含有率を有する複数のネオジウム含有酸化ジルコニウムが用いられることを特徴とする請求項５に記載の排気ガス浄化用触媒。
  7. 　該ネオジウム含有酸化ジルコニウムとして、
    　Ｎｄ２Ｏ３換算でネオジウム含有率が１５質量％以上、４０質量％以下であるネオジウム含有酸化ジルコニウム（１）、および、
    　Ｎｄ２Ｏ３換算でネオジウム含有率が１質量％以上、１０質量％以下であるネオジウム含有酸化ジルコニウム（２）の少なくとも何れかが用いられることを特徴とする請求項６に記載の排気ガス浄化用触媒。
  8. 　該第一領域中に含まれるロジウムの濃度が第二領域中に含まれるロジウムの濃度に比べて高いことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
  9. 　該パラジウムを含む領域中に含まれるパラジウムの濃度は、１質量％以上、１０質量％以下であり、
    　該第一領域中に含まれるロジウムの濃度は、０．２質量％以上、０．５質量％以下であり、
    　該第二領域中に含まれるロジウムの濃度は、０．０１質量％以上、０．２質量％未満であることを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
  10. 　該第一領域および／または該第二領域がパラジウムを含むことを特徴とする請求項１～９の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
  11. 　該第一領域中に含まれるパラジウムの濃度が、０．２質量％以上、０．５質量％以下であり、
    　該第二領域中に含まれるパラジウムの濃度が、０．０１質量％以上、０．２質量％未満であることを特徴とする請求項１～１０の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
  12. 　各領域に設けられる全成分の量は、
    　三次元構造体１リットルに対して、
    　該パラジウムを含む領域では、９０ｇ／Ｌ以上、２２０ｇ／Ｌ以下であり、
    　該第一領域では、２１ｇ／Ｌ以上、９０ｇ／Ｌ未満であり、
    　該第二領域では、２１ｇ／Ｌ以上、９０ｇ／Ｌ未満であることを特徴とする請求項１～１１の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
  13. 　該三次元構造体が３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であり、該パラジウムを含む領域が該三次元構造体の長さに対して６０％以上、１００％以下であり、該第一領域が２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下であり、該第二領域が該パラジウムを含む領域上かつ排気ガスが流出する側であって該第一領域が設けられていない部分に設けられることを特徴とする請求項１～１２の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒。
  14. 　請求項１～１３の何れか１項に記載の排気ガス浄化用触媒を用いて排気ガスを浄化することを特徴とする排気ガス浄化方法。
  15. 　１００℃以上、５００℃以下の排気ガスを浄化することを特徴とする請求項１４に記載の排気ガス浄化方法。
  16. 　空間速度が８００００ｈ－１以上の排気ガスを浄化することを特徴とする請求項１４または１５に記載の排気ガス浄化方法。
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