JP6830451B2

JP6830451B2 - Ｎｈ３過剰負荷耐性ｓｃｒ触媒

Info

Publication number: JP6830451B2
Application number: JP2017565294A
Authority: JP
Inventors: ジョセフフェデイコ，; ジンルー，; ハイ−インチェン，
Original assignee: Johnson Matthey PLC
Current assignee: Johnson Matthey PLC
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2021-02-17
Anticipated expiration: 2036-06-16
Also published as: CN107847862B; CN107847862A; US10322372B2; JP2018526194A; RU2715539C2; US20160367937A1; RU2018101694A3; US20190299160A1; GB2541500A; WO2016205441A1; EP3310462B1; GB201610521D0; EP3310462A1; RU2018101694A; DE102016111000A1; KR102527239B1; US9878287B2; KR20180034400A; US20180147530A1; GB2541500B

Description

本発明は、選択的触媒還元（ＳＣＲ）のための触媒、ＳＣＲ触媒を含有する物品、並びに窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を低減するためのこのような物品を製造及び使用する方法に関する。

ディーゼル機関における炭化水素燃焼、定置型ガスタービン及び他のシステムは、ＮＯ（一酸化窒素）及びＮＯ_２（二酸化窒素）を含む窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を除去するために処理されなければならない排気ガスを発生し、ＮＯが、形成されるＮＯ_ｘの大部分である。ＮＯ_ｘは、人間の健康問題をいくつか引き起こすこと、並びにスモッグ及び酸性雨の形成を含めた、いくつかの有害な環境的影響を引き起こすことが知られている。排気ガス中のＮＯ_Ｘからの人間及び環境への影響のどちらも軽減するためには、好ましくは他の有害物質又は有毒物質を発生しない方法により、こうした望ましくない構成成分を除去することが望ましい。

本発明は、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む触媒の存在下で、窒素酸化物を窒素還元剤に接触させることによる、車両のリーンバーン内燃機関の排気ガスなどのガス中の窒素酸化物を窒素に変換する方法に関する。

アンモニア又は尿素などの窒素化合物によるＮＯ_ｘの選択的触媒還元（ＳＣＲ）は、産業用定置型用途物（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）を処理するために最初に開発された。ＳＣＲ技術は、１９７０年代の終わりに日本において火力発電所に最初に使用され、１９８０年代中頃以来、欧州において幅広い用途で見られた。米国では、ＳＣＲシステムは、１９９０年代にガスタービン用に導入され、石炭火力発電所においてさらに最近になり使用されてきた。石炭焚コジェネレーションプラント及びガスタービンに加えて、ＳＣＲ用途には、化学プロセス産業、炉、コークス炉、都市廃棄物用プラント及び焼却炉における、プラント、並びに製油所のヒーター及びボイラーが含まれる。さらに最近、ＳＣＲ技術に基づくＮＯ_ｘ還元システムは、欧州、日本及び米国において、例えば、ディーゼル排気ガスを処理するために、いくつかの車両用（移動型）用途が開発されている。

いくつかの化学反応が、ＮＨ_３のＳＣＲシステムにおいて起こり、それらのすべてが、ＮＯ_ｘを窒素に還元する所望の反応となる。主な反応は、反応（１）によって表される。
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２ → ４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ（１）

競合的で非選択的な酸素との反応により、二次排出物を生成することができるか、又は非選択的にアンモニアを消費してもよい。このような１つの非選択的反応は、反応（２）に示されている、アンモニアの完全酸化である。
４ＮＨ_３＋５Ｏ_２ → ４ＮＯ＋６Ｈ_２Ｏ（２）

同様に、反応（３）によって表されるように、副反応によってＮ_２Ｏなどの望ましくない生成物をもたらすことがある。
４ＮＨ_３＋５ＮＯ＋３Ｏ_２ → ４Ｎ_２Ｏ＋６Ｈ_２Ｏ（３）

窒素（Ｎ_２）収率の増加及びＮ_２Ｏ形成の低下を提供する触媒を有することが望ましいと思われる。

一態様では、本発明は、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品であって、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている、触媒物品に関する。

別の態様では、本発明は、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品であって、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、入口から出口の軸に沿って、第１のコーティングの長さの少なくとも２０％と重なり合っている、触媒物品に関する。

別の態様では、本発明は、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品であって、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている、触媒物品、及び排気ガス中のＮＨ_３及びＮＯｘを変換するための手段を備えた排気システムに関する。

さらに別の態様では、本発明は、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品であって、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、入口から出口の軸に沿って、第１のコーティングの長さの少なくとも２０％と重なり合っている、触媒物品、及び排気ガス中のＮＨ_３及びＮＯｘを変換するための手段を備えた排気システムに関する。

さらに別の態様では、本発明は、アンモニアを含む排気ガスを、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品に接触させることを含む、約２００℃から約３５０℃の温度において、排気ガス中、アンモニアからのＮ_２収率を改善する方法であって、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている、方法に関する。

さらに別の態様では、アンモニアを含む排気ガスを、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品に接触させることを含む、排気ガス中のＮＨ_３及びＮＯｘからのＮ_２Ｏ形成を低減する方法であって、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている、方法。

さらなる態様では、アンモニアを含む排気ガスを、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品に接触させることを含む、ＮＨ_３及びＮＯｘを含む排気ガスを処理する方法であって、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている、方法。

ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１において、１００ｐｐｍＮＯ、１００ｐｐｍＮＨ_３、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、実施例１−５を使用する、ＮＯ変換％を示すグラフである。ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１において、１００ｐｐｍＮＯ、１００ｐｐｍＮＨ_３、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、実施例１−５を使用する、Ｎ_２Ｏ形成量を示すグラフである。ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１において、１００ｐｐｍＮＯ、１００ｐｐｍＮＨ_３、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、実施例１−５を使用する、ＮＨ_３変換％を示すグラフである。ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１において、１００ｐｐｍＮＯ、１００ｐｐｍＮＨ_３、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、実施例１−５を使用する、Ｎ_２収率％を示すグラフである。ＳＶ＝６０，０００ｈ^−１において、１００ｐｐｍＮＯ、１００ｐｐｍ又は１４０ｐｐｍＮＨ_３（ＡＮＲ＝１．０又は１．４）、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、実施例１−５を使用する、ＮＯ変換％を示すグラフである。ＳＶ＝６０，０００ｈ^−１において、１００ｐｐｍＮＯ、１００ｐｐｍ又は１４０ｐｐｍＮＨ_３（ＡＮＲ＝１．０又は１．４）、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、実施例１−５を使用する、Ｎ_２Ｏ形成量を示すグラフである。ＳＶ＝６０，０００ｈ^−１において、１００ｐｐｍＮＯ、１００ｐｐｍ又は１４０ｐｐｍＮＨ_３（ＡＮＲ＝１．０又は１．４）、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、実施例１−５を使用する、ＮＨ_３変換％を示すグラフである。ＳＶ＝６０，０００ｈ^−１において、１００ｐｐｍＮＯ、１００ｐｐｍ又は１４０ｐｐｍＮＨ_３（ＡＮＲ＝１．０又は１．４）、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、実施例１−５を使用する、Ｎ_２収率％を示すグラフである。ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１において、３００ｐｐｍＮＯ、５００ｐｐｍＮＨ_３、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、システム１−４を使用する、ＮＯ変換％を示すグラフである。ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１において、３００ｐｐｍＮＯ、５００ｐｐｍＮＨ_３、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、システム１−４を使用する、Ｎ_２Ｏ形成量を示すグラフである。ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１において、３００ｐｐｍＮＯ、５００ｐｐｍＮＨ_３、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、システム１−４を使用する、ＮＨ_３変換％を示すグラフである。ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１において、３００ｐｐｍＮＯ、５００ｐｐｍＮＨ_３、１０％Ｏ_２、４．５％ＣＯ_２、４．５％Ｈ_２Ｏ、残りにＮ_２を使用する、システム１−４を使用する、Ｎ_２収率％を示すグラフである。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用する場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が特に明白に示さない限り、複数の指示物を含む。したがって、例えば、「触媒」に対する参照には、２種以上の触媒の混合物などが含まれる。

本明細書で使用する場合、用語「アンモニアスリップ」は、ＳＣＲ触媒を通過する未反応アンモニアの量を意味する。

用語「低アンモニア貯蔵性を有する担体」は、担体１ｍ^３あたり０．００１ｍｍｏｌ未満のＮＨ_３を貯蔵する担体を意味する。低アンモニア貯蔵性を有する担体は、好ましくは、ＡＥＩ、ＡＮＡ、ＡＴＳ、ＢＥＡ、ＣＤＯ、ＣＦＩ、ＣＨＡ、ＣＯＮ、ＤＤＲ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＧＯＮ、ＩＦＲ、ＩＦＷ、ＩＦＹ、ＩＨＷ、ＩＭＦ、ＩＲＮ、ＩＲＹ、ＩＳＶ、ＩＴＥ、ＩＴＧ、ＩＴＮ、ＩＴＲ、ＩＴＷ、ＩＷＲ、ＩＷＳ、ＩＷＶ、ＩＷＷ、ＪＯＺ、ＬＴＡ、ＬＴＦ、ＭＥＬ、ＭＥＰ、ＭＦＩ、ＭＲＥ、ＭＳＥ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＭＶＹ、ＭＷＷ、ＮＯＮ、ＮＳＩ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＲＷＲ、ＳＥＷ、ＳＦＥ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＦＨ、ＳＦＮ、ＳＦＳ、ＳＦＶ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＳＦ、ＳＳＯ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＯ、ＳＴＴ、ＳＶＲ、ＳＶＶ、ＴＯＮ、ＴＵＮ、ＵＯＳ、ＵＯＶ、ＵＴＬ、ＵＷＹ、ＶＥＴ、ＶＮＩからなる群から選択されるフレームワークタイプを有するモレキュラーシーブ又はゼオライトである。より好ましくは、モレキュラーシーブ又はゼオライトは、ＢＥＡ、ＣＤＯ、ＣＯＮ、ＦＡＵ、ＭＥＬ、ＭＦＩ及びＭＷＷからなる群から選択されるフレームワークタイプを有しており、さらにより好ましくは、フレームワークタイプは、ＢＥＡ及びＭＦＩからなる群から選択される。

本明細書で使用する場合、用語「焼成する」又は「焼成」は、空気又は酸素中で材料を加熱することを意味する。この定義は、焼成のＩＵＰＡＣの定義と一致する（ＩＵＰＡＣ．ＣｏｍｐｅｎｄｉｕｍｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ、第２版（「ＧｏｌｄＢｏｏｋ」）．Ａ．Ｄ．ＭｃＮａｕｇｈｔ及びＡ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎにより編集、ＢｌａｃｋｗｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｏｘｆｏｒｄ（１９９７年）．ＸＭＬｏｎ−ｌｉｎｅ修正版：ｈｔｔｐ：／／ｇｏｌｄｂｏｏｋ．ｉｕｐａｃ．ｏｒｇ（２００６年−）、Ｍ．Ｎｉｃ，Ｊ．Ｊｉｒａｔ、Ｂ．Ｋｏｓａｔａにより作製；Ａ．Ｊｅｎｋｉｎｓにより編集されて更新、ＩＳＢＮ０−９６７８５５０−９−８．ｄｏｉ：１０．１３５１／ｇｏｌｄｂｏｏｋ．）。焼成は、金属塩を分解して、触媒内での金属イオンの交換を促進するために、やはりまた触媒を基材に付着させるために実施される。焼成に使用される温度は、焼成される材料中の構成成分に依存し、一般的に、約１から８時間、約３００℃から約９００℃の間である。一部の場合、焼成は、最高約１２００℃の温度で実施され得る。本明細書に記載されている方法を含む用途では、焼成は、一般的に、約１から８時間、約４００℃から約７００℃の温度において、好ましくは、約１から４時間、約４００℃から約６５０℃の温度において、実施される。

本明細書で使用する場合、用語「約（ａｂｏｕｔ）」は、およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）を意味し、この用語が関連する値の、任意選択的に±２５％、好ましくは±１０％、より好ましくは±５％、又は最も好ましくは±１％となる範囲を指す。

様々な数の要素に関する範囲（一又は複数）が提示される場合、別段の指定がない限り、その範囲（一又は複数）はその値を含むことができる。

本明細書で使用する場合、用語「Ｎ_２選択性」は、アンモニアの窒素への変換率を意味する。

本発明の一態様では、触媒は、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒との組合せを含む。低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒との組合せは、（ａ）低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンド、又は（ｂ）第１のＳＣＲ触媒を含む上部層及び低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金を含む下部層を有する二層のどちらか一方であり、下部層は、基材上に配置され得る。低アンモニア貯蔵性を有する担体は、シリカ質担体とすることができ、このシリカ質担体は、シリカ、又は≧１００、≧２００、≧２５０、≧３００、≧４００、≧５００、≧７５０及び≧１０００のうちの少なくとも１つのシリカ対アルミナ比を有するゼオライトを含むことができる。本発明の各態様では、第１のＳＣＲ触媒は、好ましくはＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、より好ましくは（ｍｏｒｅ）Ｃｕ−ＳＣＲ触媒である。

ブレンド中の第１のＳＣＲ触媒の量と低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金の量との比は、これらの構成成分の重量に基づいて、３：１から３００：１（両端を含む）の範囲にあることができる。好ましくは、ブレンド中の第１のＳＣＲ触媒の量と低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金の量との比は、これらの構成成分の重量に対し、７：１から１００：１（両端を含む）の範囲にある。より好ましくは、ブレンド中の第１のＳＣＲ触媒の量と低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金の量との比は、これらの構成成分の重量に対し、１０：１から５０：１（両端を含む）の範囲にある。

用語「活性な構成成分の担持量」とは、ブレンド中の白金の担体の重量＋白金の重量＋第１のＳＣＲ触媒の重量を指す。白金は、約０．０１から約０．２５重量％（両端を含む）の活性な構成成分の担持量で、触媒中に存在することができる。好ましくは、白金は、活性構成成分の担持量が、０．０４−０．２重量％（両端を含む）で、触媒中に存在することができる。より好ましくは、白金は、活性構成成分の担持量が、０．０７−０．１７重量％（両端を含む）で、触媒中に存在することができる。最も好ましくは、白金は、活性構成成分の担持量が、０．０５−０．１５重量％（両端を含む）で、触媒中に存在することができる。

ＳＣＲ触媒
様々な実施態様では、本組成物は１種、２種又は３種のＳＣＲ触媒を含むことができる。本組成物中に常に存在している、第１のＳＣＲ触媒は、（１）低アンモニア貯蔵性を有する担体に担持されているＰｔを含むブレンド中、又は（２）触媒が二層中に存在しており、かつＰｔが下部層中に存在している場合、上部層中のどちらか一方に存在することができる。第１のＳＣＲ触媒は、好ましくはＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、より好ましくはＣｕ−ＳＣＲ触媒である。Ｃｕ−ＳＣＲ触媒は、銅及びモレキュラーシーブを含む。Ｆｅ−ＳＣＲ触媒は、鉄及びモレキュラーシーブを含む。モレキュラーシーブは、以下にさらに記載されている。銅又は鉄は、モレキュラーシーブのフレームワーク内部、及び／又はモレキュラーシーブ内のフレームワーク外の（交換可能な）部位中に位置することができる。

第２及び第３のＳＣＲ触媒は、同一又は異なることができる。第２及び第３のＳＣＲ触媒は、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ又はそれらの混合物とすることができる。卑金属は、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、セリウム（Ｃｅ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）、並びにそれらの混合物からなる群から選択することができる。アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、酸化セリウム及びそれらの組合せなどの耐火性金属酸化物上に担持されているバナジウムからなるＳＣＲ組成物が周知であり、モバイル用途において商業的に広く使用されている。典型的な組成物は、米国特許第４０１０２３８号及び同第４０８５１９３号に記載され、それらの全内容が出典明示により本明細書に援用されている。とりわけ、モバイル用途において、商業的に使用されている組成物は、ＴｉＯ_２であって、その上にＷＯ_３及びＶ_２Ｏ_５がそれぞれ、５から２０重量％及び０．５から６重量％の範囲の濃度で分散されているＴｉＯ_２を含む。第２のＳＣＲ触媒は、促進剤が添加された（ｐｒｏｍｏｔｅｄ）Ｃｅ−Ｚｒ又は促進剤が添加されたＭｎＯ_２を含むことができる。これらの触媒は、結合剤及び促進剤として働くＳｉＯ_２及びＺｒＯ_２などの他の無機物質を含有していてもよい。

ＳＣＲ触媒が、卑金属又は卑金属酸化物の混合物である場合、本触媒物品は、少なくとも１つの卑金属促進剤をさらに含むことができる。本明細書で使用する場合、「促進剤」は、触媒に添加すると、該触媒の活性が向上する物質を意味することが理解される。卑金属促進剤は、金属、金属の酸化物又はそれらの混合物の形態にあることができる。少なくとも１つの卑金属触媒促進剤は、ネオジム（Ｎｄ）、バリウム（Ｂａ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びそれらの酸化物から選択されてもよい。少なくとも１つの卑金属触媒促進剤は、好ましくは、ＭｎＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＣｕＯ、ＣｏＯ、ＣｅＯ_２及びそれらの混合物とすることができる。少なくとも１つの卑金属触媒促進剤は、硝酸塩又は酢酸塩などの、水溶液中の塩の形態で触媒に添加されてもよい。少なくとも１つの卑金属触媒促進剤及び少なくとも１つの卑金属触媒、例えば銅は、酸化物担体材料上に水溶液から含浸されてもよく、酸化物担体材料を含むウオッシュコートに添加されてもよく、又はウオッシュコートにより予めコーティングされている担体に含浸されてもよい。

ＳＣＲ触媒は、モレキュラーシーブ又は金属交換されたモレキュラーシーブを含むことができる。本明細書において使用されている場合、「モレキュラーシーブ」は、気体又は液体のための吸着剤として使用され得る、精密かつ均一なサイズの細孔を含有する準安定物質を意味すると理解される。細孔を通過するほど十分に小さい分子は吸着される一方、より大きな分子は吸着されない。モレキュラーシーブは、ゼオライト系モレキュラーシーブ、非ゼオライト系モレキュラーシーブ又はそれらの混合物とすることができる。

ゼオライト系モレキュラーシーブは、国際ゼオライト学会（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＺｅｏｌｉｔｅＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）（ＩＺＡ）により出版されているＤａｔａｂａｓｅｏｆＺｅｏｌｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓに列挙されているフレームワーク構造のうちのいずれか１つを有するマイクロ多孔質アルミノケイ酸塩である。フレームワーク構造には、以下に限定されないが、ＣＨＡ、ＦＡＵ、ＢＥＡ、ＭＦＩ、ＭＯＲタイプのものが含まれる。これらの構造を有するゼオライトの非限定例は、チャバサイト、フォージャサイト、ゼオライトＹ、超安定ゼオライトＹ、ベータゼオライト、モルデナイト、シリカライト、ゼオライトＸ及びＺＳＭ−５を含む。アルミノケイ酸塩ゼオライトは、約１０から２００までの有用な範囲を有する、少なくとも約５、好ましくは少なくとも約２０からの、ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３として定義されるシリカ／アルミナモル比（ｓｉｌｉｃａ／ａｌｕｍｉｎａｍｏｌａｒｒａｔｉｏ：ＳＡＲ）を有することができる。

ＳＣＲ触媒のいずれも、小細孔、中細孔若しくは大細孔モレキュラーシーブ、又はそれらの組合せを含むことができる。「小細孔モレキュラーシーブ」は、８個のテトラヘドラル原子の最大環サイズを含有するモレキュラーシーブである。「中細孔モレキュラーシーブ」は、１０個のテトラヘドラル原子の最大環サイズを含有するモレキュラーシーブである。「大細孔モレキュラーシーブ」は、１２個のテトラヘドラル原子の最大環サイズを有するモレキュラーシーブである。第２及び／又は第３のＳＣＲ触媒は、アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ、金属置換アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ、アルミノリン酸塩（ＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、金属置換アルミノリン酸塩（ＭｅＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、シリコ−アルミノリン酸塩（ＳＡＰＯ）モレキュラーシーブ及び金属置換シリコ−アルミノリン酸塩（ＭｅＡＰＳＯ）モレキュラーシーブ、並びにそれらの混合物からなる群から選択される、小細孔モレキュラーシーブを含むことができる。

ＳＣＲ触媒のいずれも、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧ、及びＺＯＮ、並びにそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択される、小細孔モレキュラーシーブを含むことができる。好ましくは、小細孔モレキュラーシーブは、ＣＨＡ、ＬＥＶ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＳＦＷ、ＫＦＩ、ＤＤＲ及びＩＴＥからなるフレームワークタイプの群から選択される。

ＳＣＲ触媒のいずれも、ＡＥＬ、ＡＦＯ、ＡＨＴ、ＢＯＦ、ＢＯＺ、ＣＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＩ、ＤＡＣ、ＥＵＯ、ＦＥＲ、ＨＥＵ、ＩＭＦ、ＩＴＨ、ＩＴＲ、ＪＲＹ、ＪＳＲ、ＪＳＴ、ＬＡＵ、ＬＯＶ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＲＥ、ＭＴＴ、ＭＶＹ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＯＢＷ、ＰＡＲ、ＰＣＲ、ＰＯＮ、ＰＵＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＳＴＷ、−ＳＶＲ、ＳＺＲ、ＴＥＲ、ＴＯＮ、ＴＵＮ、ＵＯＳ、ＶＳＶ、ＷＥＩ、及びＷＥＮ、並びにそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択される、中細孔モレキュラーシーブを含むことができる。好ましくは、中細孔モレキュラーシーブは、ＭＦＩ、ＦＥＲ及びＳＴＴからなるフレームワークタイプの群から選択される。

ＳＣＲ触媒のいずれも、ＡＦＩ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＹ、ＡＳＶ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＳＶ、ＣＡＮ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＦＯ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＺＴ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＩＦＲ、ＩＳＶ、ＩＴＧ、ＩＷＲ、ＩＷＳ、ＩＷＶ、ＩＷＷ、ＪＳＲ、ＬＴＦ、ＬＴＬ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＥ、ＭＴＷ、ＮＰＯ、ＯＦＦ、ＯＫＯ、ＯＳＩ、ＲＯＮ、ＲＷＹ、ＳＡＦ、ＳＡＯ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＥＷ、ＳＦＥ、ＳＦＯ、ＳＦＳ、ＳＦＶ、ＳＯＦ、ＳＯＳ、ＳＴＯ、ＳＳＦ、ＳＳＹ、ＵＳＩ、ＵＷＹ、及びＶＥＴ、並びにそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択される、大細孔モレキュラーシーブを含むことができる。好ましくは、大細孔モレキュラーシーブは、ＭＯＲ、ＯＦＦ及びＢＥＡからなるフレームワークタイプの群から選択される。

金属交換されたモレキュラーシーブは、モレキュラーシーブの外部表面、又はそのチャネル、空洞若しくはケージ内の余分のフレームワーク部位上に堆積される、周期表のＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢ又はＩＩＢ族のうちの１つから少なくとも１つの金属を有することができる。金属は、以下に限定されないが、ゼロ価の金属原子若しくはクラスター、孤立陽イオン、単核若しくは多核オキシ陽イオンを含めたいくつかの形態の１つであってもよく、又は広がりある金属酸化物として存在してもよい。好ましくは、金属は、鉄、銅、及びそれらの混合物又は組合せとすることができる。

金属は、適切な溶媒中で、金属前駆体の混合物又は溶液を使用して、ゼオライトと混合され得る。用語「金属前駆体」は、触媒的に活性な金属の構成成分をもたらすよう、ゼオライト上に分散され得る任意の化合物又は錯体を意味する。好ましくは、溶媒は、他の溶媒を使用する経済的及び環境的側面の両方のため、水である。好ましい金属である銅が使用される場合、好適な錯体又は化合物は、以下に限定されないが、硫酸銅、硝酸銅、酢酸銅、アセチル酢酸銅、酸化銅、水酸化銅及び銅アミンの塩（例えば、［Ｃｕ（ＮＨ_３）_４］^２＋）の無水物又は水和物を含む。本発明は、特定のタイプ、組成又は純度の金属前駆体に限定されない。モレキュラーシーブは、金属の構成成分の溶液に添加されて、懸濁液を形成することができ、次に、この懸濁液を反応させて、金属の構成成分をゼオライト上に分布させる。金属は、モレキュラーシーブの細孔チャネル中、及びその外面表面に分布させることができる。金属は、イオン形態で又は金属酸化物として分布され得る。例えば、銅は、銅（ＩＩ）イオン、銅（Ｉ）イオンとして、又は酸化銅として分布され得る。金属を含有するモレキュラーシーブは、懸濁液の液相から分離され、洗浄及び乾燥され得る。次に、得られた金属含有モレキュラーシーブは、焼成されて、モレキュラーシーブ中の金属を固定することができる。好ましくは、第２及び第３の触媒は、Ｃｕ−ＳＣＲ及びＦｅ−ＳＣＲ、バナジウム、促進剤が添加されているＣｅ−Ｚｒ又は促進剤が添加されているＭｎＯ_２を含む。

金属交換されたモレキュラーシーブは、約０．１０重量％及び約１０重量％の範囲で、モレキュラーシーブの外部表面、又はそのチャネル、空洞若しくはケージ内の余分のフレームワーク部位上に位置する、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢ又はＩＩＢ族金属を含有することができる。好ましくは、余分のフレームワーク金属は、約０．２重量％及び約５重量％の範囲の量で存在することができる。

金属交換されたモレキュラーシーブは、触媒の総重量の約０．１から約２０．０重量％の銅を有する、銅（Ｃｕ）が担持されている小細孔モレキュラーシーブとすることができる。より好ましくは、銅は、触媒の総重量の約０．５重量％から約１５重量％で存在する。最も好ましくは、銅は、触媒の総重量の約１重量％から約９重量％で存在する。

本発明の第１の態様では、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドは、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ルテニウム（Ｒｕ）又はロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１種をさらに含むことができる。

触媒用の基材は、ハニカム構造、押出成形担体、金属基材又はＳＣＲＦなどのフロースルー構造又はフィルター構造を含む自動車用触媒を調製するために、通常、使用される任意の材料であってもよい。好ましくは、基材は、通路が開放されて流体が流れるよう、基材の入口面から出口面に延在している複数の平行した微細なガス流通路を有する。このようなモノリス担体は、断面積１平方インチあたり、最大約７００個又はそれ超の流通路（又は、「セル」）を含有することができるが、かなり少ないものが使用されてもよい。例えば、担体は、１平方インチあたり（「ｃｐｓｉ」）、約７から６００個、より一般には、約１００から６００個のセルを有してもよい。それらの流体入口からそれらの流体出口まで実質的に一直線の経路である通路は、壁であって、その上にＳＣＲ触媒が「ウオッシュコート」としてコーティングされ、その結果、該通路を流れるガスが触媒材料に接触する、上記の壁によって画定される。モノリス基材の流通路は、台形、矩形、四角形、三角形、シヌソイド、六角形、楕円、円などの任意の好適な断面形状となり得る、薄壁チャネルである。本発明は、特定の基材タイプ、材料又は形状に限定されない。

セラミック基材は、コーディエライト、コーディエライト−αアルミナ、α−アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、スポジュメン、アルミナ−シリカマグネシア、ケイ酸ジルコニウム、シリマナイト、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、ペタライト、アルミノケイ酸塩及びそれらの混合物などの任意の好適な耐火材料から作製されてもよい。

ウォールフロー基材も、コーディエライト及び炭化ケイ素から形成されるものなどの、セラミック繊維複合材料から形成されてもよい。このような材料は、排気流を処理する際に直面する環境、特に高温に耐えることが可能である。

基材は、高多孔度基材とすることができる。用語「高多孔度基材」は、約４０％と約８０％との間の多孔率を有する基材を指す。高多孔度基材は、好ましくは少なくとも約４５％、より好ましくは少なくとも約５０％の多孔率を有することができる。高多孔度基材は、好ましくは約７５％未満、より好ましくは約７０％未満の多孔率を有することができる。多孔率という用語は、本明細書で使用する場合、好ましくは水銀ポロシメーターを用いて測定される、全多孔率を指す。

好ましくは、基材は、コーディエライト、高多孔度コーディエライト、金属基材、押出成形されたＳＣＲ、フィルター又はＳＣＲＦとすることができる。

第１のＳＣＲ触媒が好ましくはＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒である低ＮＨ_３貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含むウオッシュコートは、当分野において公知の方法を使用して、基材の入口側に塗布することができる。ウオッシュコートの塗布後、組成物は乾燥されて、焼結することができる。本組成物が第２のＳＣＲを含む場合、第２のＳＣＲは、上記の通り、別々のウオッシュコートで、下部層を有する焼成済み物品に塗布することができる。第２のウオッシュコートが塗布された後、第１の層に対して行われた通り、このウオッシュコートを乾燥して焼成することができる。

層を含有している白金を有する基材は、３００℃から１２００℃、好ましくは４００℃から７００℃、及びより好ましくは４５０℃から６５０℃の範囲内の温度で、乾燥及び焼成が行われ得る。焼成は、乾燥条件下で好ましくは行われるが、熱水により、すなわちある程度の水分含有の存在下で行うこともできる。焼成は、約３０分と約４時間との間、好ましくは約３０分と約２時間との間、より好ましくは約３０分と約１時間との間の時間、行うことができる。

本発明の一態様では、排気システムは、（１）基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品であって、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている、触媒物品、及び（２）排気ガス中のＮＨ_３及びＮＯｘを変換するための手段を備える。本排気システムは、該システムの操作時間の少なくとも一部に対して、ＡＮＲ＞１．０を有することができる。本排気システムは、＜１００％のＮＯｘ変換率を提供する第３のＳＣＲ触媒をさらに含むことができ、第３のＳＣＲ触媒がＣｕ−ゼオライトのみのＳＣＲ触媒であり、第３の触媒が、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品の排気ガス流の上流に置かれ、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている。第２のＳＣＲ触媒は、促進剤が添加されたＣｅ−Ｚｒ又は促進剤が添加されたＭｎＯ_２を含むことができる。

本発明の別の態様では、排気システムは、（１）基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品であって、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、入口から出口の軸に沿って、第１のコーティングの長さの少なくとも２０％と重なり合っている、触媒物品、及び（２）排気ガス中のＮＨ_３及びＮＯｘを変換するための手段を備える。本排気システムは、該システムの操作時間の少なくとも一部に対して、ＡＮＲ＞１．０を有することができる。本排気システムは、＜１００％のＮＯｘ変換率を提供する第３のＳＣＲ触媒をさらに含むことができ、第３のＳＣＲ触媒がＣｕ−ゼオライトのみのＳＣＲ触媒であり、第３の触媒が、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品の排気ガス流の上流に置かれ、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている。第２のＳＣＲ触媒は、促進剤が添加されたＣｅ−Ｚｒ又は促進剤が添加されたＭｎＯ_２を含むことができる。

本発明の別の態様では、約２００℃から約３５０℃の温度において、排気ガス中のアンモニアからのＮ_２収率を改善する方法は、アンモニアを含む排気ガスを、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品に接触させることを含み、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている。収率の改善は、比較配合物（ｃｏｍｐａｒａｂｌｅｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を含む触媒と比べて、約１０％から約２０％とすることが可能であり、この場合、第１のＳＣＲ触媒は第１の層として存在しており、担持された白金は第２の層中に存在し、ＮＨ_３及びＮＯを含むガスは第２の層を通過する前に第１の層を通過する。

本発明の別の態様では、排気ガス中のＮＨ_３及びＮＯｘからのＮ_２Ｏ形成を低減する方法は、アンモニアを含む排気ガスを、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品に接触させることを含み、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている。Ｎ_２Ｏ形成の低減は、比較配合物を含む触媒と比べて、約２０％から約８０％とすることが可能であり、この場合、第１のＳＣＲ触媒は、第１の層として存在しており、担持された白金は、第２の層中に存在し、ＮＨ_３及びＮＯを含むガスは、第２の層を通過する前に第１の層を通過する。

本発明の別の態様では、ＮＨ_３及びＮＯ_ｘを含む排気ガスを、基材、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティング、第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティング、入口及び出口を含む触媒物品により処理する方法であって、第１のコーティングが基材の上に配置され、第１のＳＣＲ触媒がＣｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っている、方法。

以下の実施例は、単に本発明を例示しているに過ぎない。当業者は、本発明の趣旨及び特許請求の範囲内にある、多数の変形を認識している。

実施例１ − 二層配合物 − Ｃｕ−ＳＣＲ上部層を有するアルミナ担持Ｐｔ
アルミナ担持Ｐｔ下部層及びＳＣＲ上部層を有する二層配合物を比較例として使用した。

アルミナに担持されているＰｔ（０．３重量％）を含むウオッシュコートを使用して、セラミック基材に下部層を塗布した。セラミック基材にウオッシュコート塗布し、次に、真空を使用して、基材にウオッシュコートを定着させた（ｐｕｌｌｅｄｄｏｗｎ）。この物品を乾燥し、約５００℃で約１時間、焼成した。この物品上のＰｔの担持量は、３ｇ／ｆｔ^３であった。

Ｃｕ−ＣＨＡを含む第２のウオッシュコートを使用して、下部層によりコーティングされている基材に上部層を塗布し、次に、真空を使用して、ウオッシュコートを基材に定着させた。この物品を乾燥し、約５００℃で約１時間、焼成した。上部層中のＣｕ−ＣＨＡの担持量は、１．８ｇ／ｉｎ^３であった。この材料は、実施例１である。エージングした試料は、１０％のＨ_２Ｏを含有している雰囲気中、６２０℃で５０時間、実施例１の試料をエージングすることにより調製した。

実施例２ − 二層配合物 − 担持量がより高いＣｕ−ＳＣＲ上部層を有するアルミナ担持Ｐｔ
アルミナ担持Ｐｔ下部層及びＳＣＲ上部層を有する二層配合物を比較例として使用した。

アルミナとむき出しのゼオライトとのブレンドに担持されているＰｔ（０．１７重量％）を含むウオッシュコートを使用して、セラミック基材に下部層を塗布した。セラミック基材にウオッシュコート塗布し、次に、真空を使用して、基材にウオッシュコートを定着させた。この物品を乾燥し、約５００℃で約１時間、焼成した。この物品上のＰｔ担持量は、３ｇ／ｆｔ^３であった。

Ｃｕ−ＣＨＡを含む第２のウオッシュコートを使用して、下部層によりコーティングされている基材に上部層を塗布し、次に、真空を使用して、ウオッシュコートを基材に定着させた。この物品を乾燥し、約５００℃で約１時間、焼成した。上部層中のＣｕ−ＣＨＡの担持量は、２．７ｇ／ｉｎ^３であった。この材料は、実施例２である。エージングした試料は、１０％のＨ_２Ｏを含有している雰囲気中、６２０℃で５０時間、実施例２の試料をエージングすることにより調製した。

実施例３ − 下部層におけるＣｕ−ＣＨＡを含むＭＦＩゼオライト（ＳＡＲ＝２１００）担持Ｐｔ（１重量％）と上部層におけるＣｕ−ＣＨＡとの二層ブレンドであり、Ｐｔ下部層の全長がＣｕ−ＣＨＡ上部層により被覆されている。
ＺＳＭ−５（ＳＡＲ＝２１００を有するＭＦＩフレームワーク）に担持されているＰｔ（４重量％）とＣｕ−ＣＨＡとのブレンドを含むウオッシュコートを使用して、セラミック基材に下部層を塗布した。セラミック基材にウオッシュコート塗布し、次に、真空を使用して、基材にウオッシュコートを定着させた。この物品を乾燥し、約５００℃で約１時間、焼成した。この物品上のＰｔ、ゼオライト及びＣｕ−ＣＨＡの担持量は、それぞれ、３ｇ／ｆｔ^３、０．１８ｇ／ｉｎ^３及び１．８ｇ／ｉｎ^３であった。

Ｃｕ−ＣＨＡを含む第２のウオッシュコートを使用して、下部層によりコーティングされている基材に上部層を塗布し、次に、真空を使用して、基材の長さの約５０％の距離までこのウオッシュコートを基材に定着させた。この物品を乾燥し、約５００℃で約１時間、焼成した。上部層中のＣｕ−ＣＨＡの担持量は、１．８ｇ／ｉｎ^３であった。この物品の長さ方向に沿って、適切な位置でこの物品を裁断し、ブレンド下部層の１００％がＣｕ−ＣＨＡ上部層により被覆されている、新しいより小さな物品を形成させた。この材料は、実施例３である。エージングした試料は、１０％のＨ_２Ｏを含有している雰囲気中、６２０℃で５０時間、実施例３の試料をエージングすることにより調製した。

実施例４ − 下部層におけるＣｕ−ＣＨＡを含むＭＦＩゼオライト（ＳＡＲ＝２１００）担持Ｐｔ（２重量％）と上部層におけるＣｕ−ＣＨＡとの二層ブレンドであり、Ｐｔ下部層の全長がＣｕ−ＣＨＡ上部層により被覆されている。
ＺＳＭ−５（ＳＡＲ＝２１００を有するＭＦＩフレームワーク）に担持されているＰｔ（４重量％）とＣｕ−ＣＨＡとのブレンドを含むウオッシュコートを使用して、セラミック基材に下部層を塗布した。セラミック基材にウオッシュコートを塗布し、次に、真空を使用して、基材にウオッシュコートを定着させた。この物品を乾燥し、約５００℃で約１時間、焼成した。この物品上のＰｔ、ゼオライト及びＣｕ−ＣＨＡの担持量は、それぞれ、３ｇ／ｆｔ^３、０．０９ｇ／ｉｎ^３及び０．９ｇ／ｉｎ^３であった。

Ｃｕ−ＣＨＡを含む第２のウオッシュコートを使用して、下部層によりコーティングされている基材に上部層を塗布し、次に、真空を使用して、この基材の長さの約５０％の距離まで基材にこのウオッシュコートを定着させた。この物品を乾燥し、約５００℃で約１時間、焼成した。上部層中のＣｕ−ＣＨＡの担持量は、１．８ｇ／ｉｎ^３であった。この物品の長さ方向に沿って、適切な位置でこの物品を裁断し、ブレンド下部層の１００％がＣｕ−ＣＨＡ上部層により被覆されている、新しいより小さな物品を形成させた。この材料は、実施例４である。エージングした試料は、１０％のＨ_２Ｏを含有している雰囲気中、６２０℃で５０時間、実施例４の試料をエージングすることにより調製した。

実施例５ − 下部層におけるＣｕ−ＣＨＡを含むＭＦＩゼオライト（ＳＡＲ＝２１００）担持Ｐｔ（４重量％）と上部層におけるＣｕ−ＣＨＡとの二層ブレンドであり、Ｐｔ下部層の全長がＣｕ−ＣＨＡ上部層により被覆されている。
ＺＳＭ−５（ＳＡＲ＝２１００を有するＭＦＩフレームワーク）に担持されているＰｔ（４重量％）とＣｕ−ＣＨＡとのブレンドを含むウオッシュコートを使用して、セラミック基材に下部層を塗布した。セラミック基材にウオッシュコート塗布し、次に、真空を使用して、基材にウオッシュコートを定着させた。この物品を乾燥し、約５００℃で約１時間、焼成した。この物品上のＰｔ、ゼオライト及びＣｕ−ＣＨＡの担持量は、それぞれ、３ｇ／ｆｔ^３、０．０４５ｇ／ｉｎ^３及び０．９ｇ／ｉｎ^３であった。

Ｃｕ−ＣＨＡを含む第２のウオッシュコートを使用して、下部層によりコーティングされている基材に上部層を塗布し、次に、真空を使用して、基材の長さの約５０％の距離までこのウオッシュコートを基材に定着させた。この物品を乾燥し、約５００℃で約１時間、焼成した。上部層中のＣｕ−ＣＨＡの担持量は、１．８ｇ／ｉｎ^３であった。この物品の長さ方向に沿って、適切な位置でこの物品を裁断し、ブレンド下部層の１００％がＣｕ−ＣＨＡ上部層により被覆されている、新しいより小さな物品を形成させた。この材料は、実施例５である。エージングした試料は、実施例５の試料を、１０％のＨ_２Ｏを含有している雰囲気中、６２０℃で５０時間、エージングすることにより調製した。

図１は、ＧＨＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１における、実施例１−５のＮＯ＋ＮＨ_３反応の性能を示している。実施例１及び２と比べて、実施例３、４及び５は、２００℃と３００℃との間において、Ｎ_２Ｏ形成をかなり低減し、Ｎ_２Ｏの低減は最大８５％であった。ＮＯ変換率及びＮ_２収率は、実施例３、４及び５では、やはりかなり高い。これらの結果は、実施例３、４及び５において、Ｃｕ上のＳＣＲ反応が促進されること、並びにＰｔ上の非選択的なＮＨ_３＋ＮＯ反応（一次生成物は、Ｎ_２Ｏである）及びＰｔ上の付随的な（ｐａｒａｓｉｔｉｃ）ＮＨ_３酸化（これにより、Ｃｕ上のＳＣＲ反応にとって利用可能なＮＨ_３が減少する）が最小化されることを示唆する。実施例２、４及び５は、Ｃｕ−ＳＣＲ触媒を同量含有したが、Ｎ_２Ｏ形成はかなり少なく、ＮＯ変換率は、実施例４及び５では、かなり高い。これらの結果は、ゼオライト担持Ｐｔ＋Ｃｕ−ＳＣＲブレンドが下部層となる組成物が、低減されたＮ_２Ｏ形成の低減及びＮ_２選択性の改善の主要な理由である一方、上部層にＣｕ−ＳＣＲの量を単に増加することによって、有益性を実現することはほとんどできないことを示唆している。

図２は、実施例１、３及び５において、ＧＨＳＶ＝６０，０００ｈ^−１における、利用可能なＡＮＲ（ａｍｍｏｎｉａｔｏＮＯｒａｔｉｏ：アンモニア対ＮＯ比）でのＮＯ＋ＮＨ_３反応の性能を示している。すべての触媒において、ＡＮＲを１．０から１．４に増加させることにより、ＮＯ変換率が改善され、ＡＮＲ＞１が、ＮＯｘ除去の最適な効率にとって望ましいことを示唆している。ＡＮＲが高い１．４（すなわち、ＮＨ_３すべてと反応するのに十分なＮＯがなく、Ｃｕ−ＳＣＲ構成成分からのＮＨ_３スリップをもたらす）では、３種の触媒試験はすべて、２５０℃以上でＮＨ_３スリップがほとんどないことを示した。これは、ＮＨ_３酸化に非常に活性な３種の触媒のすべてに、Ｐｔが存在しているため、予想される。しかし、２５０℃では、実施例３及び５では、ＮＯ変換率は、約１０％高く、Ｎ_２Ｏ形成は、７５％低い。実施例３及び５により、ＮＯｘとＮＨ_３の両方がフィード中に存在している場合、Ｃｕを触媒とするＳＣＲ反応が促進され、Ｐｔを触媒とする非選択的ＮＯ＋ＮＨ_３反応が最小化されることが実証される。

システムの比較：
システム組成物
１）上流の１００％のＣｕ−ＳＣＲ（ＳＶ＝７５，０００ｈ^−１）＋下流の実施例１（ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１）
２）上流の５０％のＣｕ−ＳＣＲ（ＳＶ＝１５０，０００ｈ^−１）＋下流の実施例１（ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１）
３）上流の１００％のＣｕ−ＳＣＲ（ＳＶ＝７５，０００ｈ^−１）＋下流の実施例５（ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１）
４）上流の５０％のＣｕ−ＳＣＲ（ＳＶ＝１５０，０００ｈ^−１）＋下流の実施例５（ＳＶ＝１２０，０００ｈ^−１）

図３は、上流において様々な体積を有するＣｕ−ＳＣＲ触媒、並びにＣｕ−ＳＣＲの下流に実施例１及び５を有するシステムに関する、ＮＯ＋ＮＨ_３反応の性能を示している。

システム１とシステム３の比較：
システムはどちらも、３００ｐｐｍＮＯ＋３００ｐｐｍＮＨ_３を完全に除去するのに十分な体積を有する、同一のフルサイズのＳＣＲを前面に有した。後側のＡＳＣ触媒は、２００ｐｐｍの未反応ＮＨ_３の酸化を担っているだけであった。予想通り、ＮＯ及びＮＨ_３変換率に、これら２つのシステム間に差異はほとんどなかった。しかし、Ｎ_２Ｏ形成は、実施例３ではかなり低い一方、実施例５は、Ｎ_２Ｏ形成が一層少ないため、ＡＳＣ触媒として下流に存在する。

システム２とシステム４の比較：
システムはどちらも、３００ｐｐｍのＮＯを完全に除去するのに不十分な体積を有する、同一のハーフサイズのＳＣＲを前面に有しており、ＮＯ及びＮＨ_３スリップをもたらした。実施例１が下流の場合、ＮＯ変換率は、かなり低下し、Ｎ_２Ｏ形成は、前面のＳＣＲ体積が低下するにつれてかなり向上し、Ｐｔ上のＮＨ_３酸化及び非選択的ＮＨ_３＋ＮＯ反応が発生していることを示している。対照的に、実施例５が下流の場合、ＮＯ変換率に著しい低下はなく、かつＮ_２Ｏ形成の向上はほとんどなく、Ｐｔ上の非選択的なＮＨ_３＋ＮＯ反応が最小化されていることを示唆している。

上述の実施例は、例示として意図されているに過ぎない。以下の特許請求の範囲は、本発明の範囲を定義する。

Claims

入口及び出口を有しており、かつ低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む第１のコーティングによりコーティングされている基材；第２のＳＣＲ触媒を含む第２のコーティングを含む触媒物品であって、第２のコーティングが、第１のコーティングと少なくとも一部が重なり合っており、第１のＳＣＲ触媒が、Ｃｕ−ＳＣＲ触媒又はＦｅ−ＳＣＲ触媒であり、低アンモニア貯蔵性を有する担体が、≧１００のうちの少なくとも１つのシリカ対アルミナ比を有するゼオライトを含むシリカ質担体である、触媒物品。
第２のコーティングが、第１のコーティングと完全に重なり合っている、請求項１に記載の触媒物品。
低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金を含むブレンドが、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ルテニウム（Ｒｕ）又はロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１種をさらに含む、請求項１に記載の触媒。
第１のＳＣＲ触媒が、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧ、ＺＯＮ、ＢＥＡ、ＭＦＩ及びＦＥＲ、並びにそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択されるモレキュラーシーブに担持されているＣｕ又はＦｅを含む、請求項１に記載の触媒物品。
第２のＳＣＲ触媒がモレキュラーシーブに担持されている卑金属であり、卑金属が、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、セリウム（Ｃｅ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）、並びにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の触媒物品。
基材が、コーディエライト、高多孔度コーディエライト、金属基材、押出成形ハニカム、又はフィルターである、請求項１に記載の触媒物品。
第２のＳＣＲ触媒が、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む触媒の入口側に位置している、請求項１に記載の触媒物品。
第２のＳＣＲ触媒が、低アンモニア貯蔵性を有する担体上の白金と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを含む触媒の出口側に位置している、請求項１に記載の触媒物品。
第２のコーティングが、入口から出口の軸に沿って第１のコーティングの長さの少なくとも２０％と重なり合っている、請求項１及び３から８のいずれか一項に記載の触媒物品。
２００℃から３５０℃の温度での排気ガス中のアンモニア及びＮＯ_ＸからのＮ_２収率を改善する方法であって、アンモニアを含む排気ガスを請求項１に記載の触媒物品に接触させることを含む、方法。
アンモニアを含む排気ガスを請求項１に記載の触媒物品に接触させることを含む、アンモニア及びＮＯｘを含む排気ガスを処理する方法。