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JP7693538B2 - Ｎｏｘを低減するための銅トラップ成分を添加した触媒組成物 - Google Patents
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JP7693538B2 - Ｎｏｘを低減するための銅トラップ成分を添加した触媒組成物 - Google Patents

Ｎｏｘを低減するための銅トラップ成分を添加した触媒組成物 Download PDF

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Description

本発明は、移動可能な銅をトラップすることができるウォッシュコート成分を添加したゼオライト含有ＳＣＲ触媒組成物、リーンエミッション制御アプリケーションのためのそのような触媒組成物の調製および使用の方法、ならびにそのような触媒組成物を使用する触媒物品およびシステムに関する。
長い年月にわたり、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害な成分が大気汚染を引き起こしてきた。ＮＯｘは、内燃エンジン（例えば、自動車およびトラック）、燃焼設備（例えば、天然ガス、石油、石炭によって加熱を行う発電所）、ならびに硝酸生成プラントなどからの排気ガスに含有される。
ＮＯｘ含有ガス混合物を処理して、大気汚染を減少させるために、様々な処理方法が使用されてきた。１つの処理タイプは、窒素酸化物の接触還元を伴う。（１）一酸化炭素、水素、または低分子量炭化水素が還元剤として使用される非選択的還元プロセス、および（２）アンモニアまたはアンモニア前駆体が還元剤として使用される選択的還元プロセス、という２つのプロセスがある。選択的還元プロセスでは、少量の還元剤で高度の窒素酸化物除去を達成することができる。
選択的還元プロセスは、ＳＣＲ（選択的接触還元）プロセスと称される。ＳＣＲプロセスは、大気酸素の存在下で還元剤（例えば、アンモニア）を用いた窒素酸化物の触媒性還元を使用し、以下のように、主に窒素および蒸気の形成をもたらす：
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（標準のＳＣＲ反応）
２ＮＯ２＋４ＮＨ３＋Ｏ２→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（遅いＳＣＲ反応）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ（高速ＳＣＲ反応）
ＳＣＲプロセスで用いられる触媒は、理想的には、水熱条件下で、広い使用温度条件範囲、例えば、２００℃～６００℃以上で良好な触媒活性を維持できる必要がある。排気ガス制御アプリケーションにおいて使用されるＳＣＲ触媒は、粒子の除去に使用される排気ガス処理システムの成分である煤フィルターの再生中に、高温水熱条件に曝露される。
ゼオライトなどのモレキュラーシーブは、酸素の存在下でアンモニア、尿素、または炭化水素などの還元剤とともに窒素酸化物の選択的接触還元（ＳＣＲ）に使用されてきた。ゼオライトは、ゼオライトの種類、ならびにゼオライト格子に含まれるカチオンの種類および量に応じて、直径が約３～約１０オングストロームの範囲の、均一な細孔径を有する結晶性材料である。８環の細孔開口部および二重の６環の二次的構築単位を有するゼオライト、具体的にはケージ様の構造を有するものを、ＳＣＲ触媒として使用することが近年研究されている。これらの特性を有する特定の種類のゼオライトは、チャバザイト（ＣＨＡ）であり、これは、三次元の多孔度からアクセスできる８員環の細孔開口部（約３．８オングストローム）を有する小さな細孔ゼオライトである。ケージのような構造は、二重の６環の構築単位を４環によって接続することから生じる。
アンモニアによる窒素酸化物の選択接触還元のための、中でも特に鉄促進化および銅促進化ゼオライト触媒を含む、金属促進化ゼオライト触媒が知られている。例えば、鉄促進化ゼオライトベータは、例えば、米国特許第４，９６１，９１７号に記載されているように、アンモニアによる窒素酸化物の選択的還元のための効果的な市販の触媒であった。触媒の性能を改善することが常に望まれており、したがって、低温および／または高温性能が改善されたＳＣＲ触媒（および、特に、フィルター基材上のＳＣＲ触媒、すなわち、ＳＣＲｏＦ）を提供することが有益であろう。
本開示は、銅トラップ成分（例えば、アルミナ）および１つ以上のゼオライト（例えば、１つ以上の金属促進化ゼオライト）を含む触媒組成物を提供する。本開示はさらに、そのような触媒物品を含む触媒物品およびシステムを提供し、触媒物品は、基材、例えば、フィルター基材上に配置された参照触媒組成物を含む（フィルター、すなわち、ＳＣＲｏＦ上に選択的接触還元触媒を提供する）。有利なことに、いくつかのそのような実施形態では、触媒組成物（および関連する物品およびシステム）は、銅トラップ成分を添加しない同等の触媒組成物に関して改善されたＮＯｘ変換などの有益な特性を示し得る。理論によって制限されることを意図するものではないが、アルミナの添加は、得られる触媒組成物のミクロ多孔性の改変をもたらす可能性があると考えられている。そのようなミクロ多孔性は、例えば、触媒組成物のゼオライト表面積（ＺＳＡ）によって説明することができる。所与の触媒組成物の特定のミクロ多孔性、特に、焼成およびエージングした形態の触媒組成物のミクロ多孔性は、その組成物の活性に影響を及ぼし得る。有利なことに、様々な実施形態において、開示された組成物は、エージング時に比較的低いＳＣＲ活性損失を示す。
一態様では、本開示は、壁流フィルター基材と、壁流フィルター基材上にコーティングされた触媒組成物と、を含む触媒物品を提供し、触媒組成物が、ゼオライトが０．１～０．５のＣｕ／Ａｌ比および１～１５重量％のＣｕＯ負荷を有するようにゼオライトのカチオン部位に交換された十分なＣｕを有するゼオライトと、Ｃｕ交換ゼオライトの重量に基づいて約１～約２０重量％の量の銅トラップ成分と、を含み、銅トラップ成分が、約０．５～２０ミクロンのＤ９０粒子サイズを有する複数の粒子を含む。
いくつかの実施形態では、触媒組成物は、ゼオライトを含む第１のウォッシュコートおよび銅トラップ成分を含む第２のウォッシュコートの形態であり、第２のウォッシュコートは、壁流フィルター基材の少なくとも一部上に直接配置され、第１のウォッシュコートは、第２のウォッシュコートの少なくとも一部上に直接配置されている。いくつかの実施形態では、触媒組成物は、ゼオライトと銅トラップ成分との物理的ブレンドを含むウォッシュコートの形態であり、ウォッシュコートは、壁流フィルター基材の少なくとも一部上に直接配置されている。さらなるそのような実施形態では、第１のウォッシュコートは、第２の銅トラップ成分をさらに含み、第２の銅トラップ成分が、第２のウォッシュコートの銅トラップ成分と同じまたは異なり得る。
そのような触媒物品は、低温および／または高温で増強された活性を示し得る。例えば、いくつかの実施形態では、開示された触媒物品は、銅トラップ成分を含まない触媒組成物と比較して、２００℃で増強されたＮＯｘ変換を示す。いくつかの実施形態では、開示された触媒物品は、銅トラップ成分を含まない触媒組成物と比較して、６００℃で増強されたＮＯｘ変換を示す。
銅トラップ成分の構成と形態は様々なものとすることができる。いくつかの実施形態では、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ニオブ、モリブデン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。特定の実施形態では、銅トラップ成分はアルミナを含む。このようなアルミナは、例えば、ベーマイト、ガンマアルミナ、シリカアルミナ、安定化アルミナ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。１つの特定の実施形態では、銅トラップ成分は、ガンマアルミナを含む。いくつかの実施形態では、銅トラップ成分は、約０．５～５ミクロンのＤ９０粒子サイズを有する複数の粒子を含む。いくつかの実施形態では、銅トラップ成分は、約０．５～３ミクロンのＤ９０粒子サイズを有する複数の粒子を含む。
開示された組成物中のゼオライトの組成物および形態は様々なものとすることができる。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、約０．０１～約５ミクロンの平均粒子サイズを有する。いくつかの実施形態では、ゼオライトは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＶ、ＡＦＸ、ＡＶＬ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＡＢ、ＥＥＩ、ＥＲＩ、ＩＦＹ、ＩＲＮ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＡ、ＬＴＮ、ＭＥＲ、ＭＷＦ、ＮＰＴ、ＰＡＵ、ＲＨＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、ＵＦＩ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶から選択される「８環」骨格構造を有することができる。特定の実施形態では、ゼオライトは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＣＨＡ、ＬＴＡ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶から選択される骨格構造を有する。特定の一実施形態では、ゼオライトは、ＣＨＡ骨格構造を有する。他の実施形態では、ゼオライトは、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、ＷＥＮ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶からなる群から選択される「１０環」骨格構造を有することができる。そのような骨格構造は、例えば、ＦＥＲ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＳＴＴ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶から選択することができる。さらなる実施形態では、ゼオライトは、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、ＶＥＴ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶からなる群から選択される「１２環」骨格構造を有することができる。例えば、特定の実施形態におけるゼオライトは、ＡＦＩ、ＢＥＡ、ＦＡＵ、ＭＡＺ、ＭＯＲ、ＯＦＦ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶から選択される骨格構造を有する。
２つ以上の異なる骨格構造のゼオライトを含む組成物は、特定の実施形態では、同じ環数または異なる環数を有し得る組み合わせまたは連晶（例えば、２つの８環骨格構造、２つの１０環骨格構造、２つの１２環骨格構造、８環と１０環の骨格構造、８環と１２環の骨格構造、または１０環と１２環の骨格構造を含む）として提供される。特定の実施形態では、ゼオライトは、ＣＨＡとＧＭＥまたはＡＥＩとＧＭＥの連晶を含む骨格構造を有する。
開示された触媒組成物中のそれぞれの成分の量は、いくつかの実施形態では、以下のように提供することができる。いくつかの実施形態では、銅トラップ成分は、Ｃｕ交換ゼオライトの重量に基づいて、約２～約２０重量％の量で存在する。いくつかの実施形態では、触媒組成物中のゼオライトは、約０．５ｇ／ｉｎ３～約５．０ｇ／ｉｎ３の量で存在する。さらなる実施形態では、ゼオライトは、約１ｇ／ｉｎ３～約５．０ｇ／ｉｎ３の量で触媒組成物中に存在する。
いくつかの実施形態では、第２のウォッシュコートの第１の部分は、基材の壁内に配置され、第２のウォッシュコートの第２の部分は、基材の壁上に配置されている。いくつかの実施形態では、第２のウォッシュコートは、基材の壁内に配置されている。いくつかの実施形態では、第１のウォッシュコートは、基材の壁上に配置されている。
本開示の別の態様では、尿素インジェクターの下流で、内燃機関と流体連通している、本明細書で上記に開示された触媒物品を備える排気ガス処理システムが提供される。そのような排気ガス処理システムは、他の様々な追加の成分を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、ディーゼル酸化触媒、煤フィルター、アンモニア酸化触媒、リーンＮＯｘトラップ、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される成分をさらに備える。内燃機関は、いくつかの実施形態では、ディーゼルエンジンである。
本開示のさらなる態様では、増強された低温および高温のＮＯｘ変換を備えたＳＣＲｏＦを調製する方法であって、約０．５～２０ミクロンのＤ９０粒子サイズを有する複数の粒子を含む銅トラップ成分を含む第１のウォッシュコートを、壁流フィルター基材の少なくとも一部上にコーティングして、プレコーティングされた壁流フィルター基材を得ることと、プレコーティングされた壁流フィルター基材を第２のウォッシュコートでコーティングすることであって、第２のウォッシュコートが、ゼオライトが０．１～０．５のＣｕ／Ａｌ比および１～１５重量％のＣｕＯ負荷を有するようにゼオライトのカチオン部位に交換された十分なＣｕを有するゼオライトを含む、コーティングすることと、コーティングされた壁流フィルター基材を焼成してＳＣＲｏＦを得ることと、を含む、方法を提供する。さらに別の態様では、増強された低温および高温のＮＯｘ変換を備えたＳＣＲｏＦを調製する方法であって、銅トラップ成分とゼオライトの混合物を含むウォッシュコートを壁流フィルター基材上にコーティングすることであって、銅トラップ成分が、約０．５～２０ミクロンのＤ９０粒子サイズを有する複数の粒子を含み、ゼオライト成分が、ゼオライトが０．１～０．５のＣｕ／Ａｌ比および１～１５重量％のＣｕＯ負荷を有するようにゼオライトのカチオン部位に交換された十分なＣｕを含む、コーティングすることと、コーティングされた壁流フィルター基材を焼成してＳＣＲｏＦを得ることと、を含む、方法を提供する。いくつかのそのような実施形態では、銅トラップ成分はアルミナである。銅トラップ成分でコーティングするステップは、いくつかの実施形態では、壁流フィルター基材上に約０．０５ｇ／ｉｎ３～約０．５ｇ／ｉｎ３のアルミナのアルミナプレコーティングを提供するように実施することができる。
本発明の実施形態の理解を提供するために、添付図面が参照され、これらは、必ずしも縮尺どおりに描かれておらず、参照番号は、本発明の例示的な実施形態の成分を指す。図面は、単なる例であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
入口端および出口端を有する壁流フィルター基材の実施形態の外観を示す。 壁流フィルター基材の入口端から出口端まで長手方向に延びる複数の多孔性壁の例示的な実施形態の断面図を示す。 本明細書に開示されるコーティングされた壁流フィルター基材を含む例示的な排気ガス処理システムである。 ３５ｆｔ３／分の流量での、本明細書で提供される実施例のＳＣＲｏＦサンプルにわたるコールドフローΔＰ測定値のグラフである。 実施例の新鮮なおよびエージングしたＳＣＲｏＦサンプルにわたるＮＨ３貯蔵容量測定値のプロットである。 実施例の特定のサンプルの温度プログラムされたＮＨ３脱着プロファイルのグラフである。 実施例の新鮮なおよびエージングしたＳＣＲｏＦサンプルにわたる２００℃でのＮＯｘ変換の棒グラフである。 エージングしたサンプルにわたる２００℃でのＮＯｘ変換と累積ＮＨ３脱着との比較のプロットである。 実施例の新鮮なおよびエージングしたＳＣＲｏＦサンプルにわたる６００℃でのＮＯｘ変換の棒グラフを提供する。 実施例のエージングしたＳＣＲｏＦサンプルの高温と低温活性を比較するプロットである。
以下、例示的な実施形態を参照して、以降より完全に本開示について記載する。本開示が徹底的かつ完全であり、本開示の範囲を当業者に完全に伝えるように、これらの例示的な実施形態について記載する。実際、本開示は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載されている実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすであろうように提供されている。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」は、別途文脈により明らかに指示されない限り、複数の指示物を含む。
本開示は、概して、ディーゼルエンジンなどのエンジンからのＮＯｘ排出物の少なくとも部分的な変換に適した触媒組成物、例えば、ＳＣＲ触媒組成物を提供する。触媒組成物は、概して、１つ以上の金属促進化モレキュラーシーブ（例えば、ゼオライト）を含み、以下により完全に記載されるようなウォッシュコート技術を使用して、調製され、基材上にコーティングすることができる。本明細書に記載の特定の実施形態は、壁流フィルター基材上のコーティングなどの触媒組成物を使用して、触媒壁流フィルター、すなわち、フィルター上の選択的触媒還元触媒（ＳＣＲｏＦ）物品を提供する。本明細書に開示される触媒組成物は、触媒組成物の特定の物理的特性に応じて、特に特定の実施形態では、触媒組成物の多孔度（および特にミクロ多孔性）に応じて、効果的な高温および／または低温性能を提供することができる。開示された組成物は、アルミナなどの銅トラップ剤を含み、いくつかの実施形態では、そのような添加された銅トラップ剤のない同等の組成物と比較して、改善されたＮＯｘ変換（高いおよび／または低い温度で）および／または低減されたＮ２Ｏ形成を呈示する。
本開示の一態様は、ゼオライト構造内のイオン交換銅が高温水熱条件下で移動可能であるという認識である。特定のメカニズムに拘束されることなく、銅がゼオライト格子から出てくると、ＮＨ３酸化、およびＳＣＲ活性の喪失に対して活性になる小さなＣｕＯクラスターを形成することが考えられる。さらに、銅がゼオライトイオン交換部位から除去されると、熱水条件下で構造が不安定になり、脱アルミニウム、ゼオライトの結晶化度とゼオライトの表面積の損失、したがってＳＣＲ活性の損失が発生する。小さなＣｕＯクラスターの形成を最小限に抑えるために、本発明は、移動可能なＣｕＯを適切な金属酸化物、すなわち上記の「銅トラップ剤」によって三元酸化銅としてトラップ、固定、または隔離して、ＡＢｘＯｙ構造（Ａ＝ＣｕおよびＢ＝第２の金属）を形成できることを認識している。三元金属酸化物を形成することが知られている金属酸化物は、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣＯ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、およびＢｉ２Ｏ３である。したがって、本出願は、この機能を提供するものとしてアルミナを含めることに主に焦点を合わせているが、本明細書に開示される原理、組成物、および方法は、上記で参照した金属酸化物にも適用可能であることが理解される。
触媒組成物は、細孔サイズのＩＵＰＡＣ定義に従って、一般にマクロ多孔性（直径が５０ｎｍを超える細孔を含む）および／またはメソ多孔性（直径が２ｎｍ～５０ｎｍの細孔を含む）および／またはミクロ多孔性（直径が約２ｎｍ以下の細孔を含む）の形態であると説明できる、ある程度の多孔性を示すことが一般に理解されている。マクロ多孔性およびメソ多孔性は、物質移動の考慮事項にとって重要であることが知られており、ミクロ多孔性は、触媒部位へのアクセス、したがって触媒活性に影響を与える。本明細書で説明されるように、金属促進化モレキュラーシーブ含有触媒組成物中にアルミナを含めると、特に厳しいエージング（例えば、８００℃以上へのエージング）後に、アルミナを含まない対応する組成物ウォッシュコートと比較して、著しく高いゼオライト表面積（ＺＳＡ）を有する組成物ウォッシュコートをもたらすことができる。さらに、本明細書に記載されるように、金属促進化モレキュラーシーブ含有触媒組成物を含む組成物ウォッシュコートに隣接するウォッシュコート層にアルミナを含めることは、同様に改善されたＮＯｘ変換および／または低減したＮ２Ｏ形成を呈示することができる。
この開示は、触媒組成物のアルミナ含有量の変更を説明し、これは、触媒組成物のミクロ多孔性の変更をもたらすことが見出されている（ｍ２／ｇのＺＳＡによって定義される）。アルミナ含有量を変更することにより、したがって、触媒組成物のＺＳＡを変更することにより（特にエージングされた形態で）、異なる触媒活性が観察された。具体的には、より高いＺＳＡ値を示す、アルミナが添加された触媒は、本明細書において、改善されたＳＣＲ性能、すなわち、増加したＮＯｘ変換および／または低減したＮ２Ｏ形成を有することが示される。
本明細書で使用される場合、「ＺＳＡ」は、「ゼオライト表面積」であり、重量または体積で等しいサイズのオブジェクト同士が比較される、ｍ２／ｇ、ｍ２／ｉｎ３、または単にｍ２で表すことができる。ＺＳＡは、主にゼオライトの微細孔（通常は直径約２ｎｍ以下）に関連する表面積を指す。「ＺＳＡ」は、具体的には「ゼオライト」表面積という名称を指すが、この用語は一般的にモレキュラーシーブ表面積により広く適用されることを意図している。ＺＳＡを評価する方法は、本明細書全体を通して開示されている。
触媒組成物
本明細書に開示される触媒組成物は、概して、モレキュラーシーブおよび銅トラップ成分、例えば、アルミナを含む。モレキュラーシーブおよび銅トラップ成分は、同じウォッシュコート層内に含有することができるが、または本開示の目的のために一緒に「触媒組成物」を含む別個のウォッシュコート層内に含有することができる。有利には、本開示は、特に層状構造に関するものであり、触媒組成物が、基材上に銅トラップ成分含有「プレコート」を含み、プレコートの少なくとも一部上にモレキュラーシーブ含有コーティングが配置されている。本開示は、触媒組成物中に存在するものとして「銅トラップ成分」に言及していることに留意されたい。この命名法は、例えばモレキュラーシーブが銅で促進化されたものである場合に関連することを理解されたい。しかしながら、本明細書で以下に参照される「銅トラップ成分」の種類は、ゼオライトの銅促進化を必要とするとは言えず、「銅トラップ成分」は、モレキュラーシーブが別の種類の金属、例えば鉄で促進化されたものである場合に有用かつ関連し得る。
開示された触媒組成物のモレキュラーシーブ成分に関して、モレキュラーシーブは、概して、金属促進化（例えば、Ｃｕ促進化、Ｆｅ促進化、またはＣｕ／Ｆｅ促進化）モレキュラーシーブを含む。特に好ましい実施形態では、モレキュラーシーブは、銅促進化されたものである。本明細書で使用される場合に「モレキュラーシーブ」という表現は、ゼオライトおよび他の骨格材料（例えば、同形置換された材料）などの骨格材料を指し、これらは、例えば、粒子形態で、１つ以上の促進剤金属と組み合わせて、触媒として使用され得る。モレキュラーシーブは、一般的に四面体型の部位を含み、かつ実質的に均一な細孔分布を有し、平均細孔径が２０Å以下の、広範な三次元網目構造の酸素イオンに基づく材料である。細孔径は環径により定義される。本明細書で使用される場合、「ゼオライト」という用語は、ケイ素およびアルミニウム原子をさらに含むモレキュラーシーブの具体的な例を指している。１つ以上の実施形態によれば、モレキュラーシーブをそれらの構造型によって定義することは、その構造型を有するモレキュラーシーブと、同じ構造型を有するＳＡＰＯ、ＡｌＰＯおよびＭｅＡＰＯ材料などのありとあらゆるアイソタイプ骨格材料との両方を含むことを意図することが理解されよう。
より具体的な実施形態では、アルミノシリケートゼオライト構造型に言及することで、材料を、骨格内へと置換されたリンまたは他の金属を故意に含まないモレキュラーシーブに限定する。しかしながら、明確にするために、本明細書で使用される場合、「ケイ酸アルミノゼオライト」は、ＳＡＰＯ、ＡＬＰＯ、およびＭｅＡＰＯ材料などのリン酸アルミノ材料を除外し、より広範な「ゼオライト」という用語は、ケイ酸アルミノおよびリン酸アルミノを含むことが意図される。ゼオライトは、結晶性材料であり、コーナー共有ＴＯ４面体（Ｔは、ＡｌまたはＳｉである）からなるオープン３次元骨格構造を有するアルミノシリケートであることが理解される。ゼオライトは一般に、２以上のシリカ対アルミナ（ＳＡＲ）のモル比を含む。開示された触媒組成物で使用するためのゼオライトは、ＳＡＲ値に関して特に限定されないが、ゼオライトに関連する特定のＳＡＲ値は、いくつかの実施形態では、（例えば、エージング後に）それが組み込まれる触媒組成物のＳＣＲ性能に影響を及ぼし得る。いくつかの実施形態では、ゼオライトのＳＡＲ値は、約５～約１００または約５～約５０である。いくつかの実施形態では、ＳＡＲは、５～２０であり、他の実施形態では、ＳＡＲは、２０～５０である。
アニオン性骨格の電荷のバランスをとるカチオンは、骨格の酸素とゆるく関連しており、残りの細孔容積は潜在的に水分子で満たされ得る。非骨格カチオンは一般的に交換可能であり、水分子は除去可能である。ゼオライトは、ゼオライトの種類、ならびにゼオライト格子に含まれるカチオンの種類および量に応じて、直径が約３～１０オングストロームの範囲の、かなり均一な細孔径を有する結晶性材料である。
モレキュラーシーブは、構造を特定するための骨格トポロジによって分類することができる。典型的には、ゼオライトの任意の構造型、例えば、ＡＢＷ、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＥＮ、ＡＥＴ、ＡＦＧ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＯ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＦＹ、ＡＨＴ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＳＴ、ＡＳＶ、ＡＴＮ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＡＴＴ、ＡＴＶ、ＡＷＯ、ＡＷＷ、ＢＣＴ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＩＫ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＲＥ、ＣＡＮ、ＣＡＳ、ＳＣＯ、ＣＦＩ、ＳＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＡ、ＣＨＩ、ＣＬＯ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＦＯ、ＤＦＴ、ＤＯＨ、ＤＯＮ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＥＳＶ、ＥＴＲ、ＥＵＯ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＦＲＡ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＦＲ、ＩＨＷ、ＩＳＶ、ＩＴＥ、ＩＴＨ、ＩＴＷ、ＩＷＲ、ＩＷＷ、ＪＢＷ、ＫＦＩ、ＬＡＵ、ＬＥＶ、ＬＩＯ、ＬＩＴ、ＬＯＳ、ＬＯＶ、ＬＴＡ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＡＲ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＥＬ、ＭＥＰ、ＭＥＲ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＯＮ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＮＰＯ、ＮＳＩ、ＯＢＷ、ＯＦＦ、ＯＳＩ、ＯＳＯ、ＯＷＥ、ＰＡＲ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＰＯＮ、ＲＨＯ、ＲＯＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＲＷＲ、ＲＷＹ、ＳＡＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＥ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＦＨ、ＳＦＮ、ＳＦＯ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＯＳ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＨＯ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＵＯＺ、ＵＳＩ、ＵＴＬ、ＶＥＴ、ＶＦＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＩＥ、ＷＥＮ、ＹＵＧ、ＺＯＮ、またはそれらの組み合わせの構造型を使用することができる。特定の実施形態では、構造型は、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＶ、ＡＦＸ、ＡＶＬ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＡＢ、ＥＥＩ、ＥＲＩ、ＩＦＹ、ＩＲＮ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＡ、ＬＴＮ、ＭＥＲ、ＭＷＦ、ＮＰＴ、ＰＡＵ、ＲＨＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、ＵＦＩ、およびそれらの組み合わせから選択される。これらの材料の既存の連晶、例えば、ＡＥＩ－ＣＨＡを含むがこれに限定されないものもまた、本明細書に含まれることが意図されている。
ゼオライトは、二次構造単位（ＳＢＵ）および複合構造単位（ＣＢＵ）からなり、多くの異なる骨格構造で生じる。二次構造単位は、１６個までの四面体原子を含有し、キラルではない。複合構造単位は、アキラルである必要はなく、骨格全体の構築に必ずしも使用可能であるわけではない。例えば、ゼオライトの群は、それらの骨格構造内に一重４環（ｓ４ｒ）複合構造単位を有する。４環において、「４」は、四面体のケイ素およびアルミニウム原子の位置を示し、酸素原子は、四面体原子の間に位置する。他の複合構造単位は、例えば、一重６環（ｓ６ｒ）単位、二重４環（ｄ４ｒ）単位、および二重６環（ｄ６ｒ）単位を含む。ｄ４ｒ単位は、２個のｓ４ｒ単位を結合することによってもたらされる。ｄ６ｒ単位は、２個のｓ６ｒ単位を結合することによってもたらされる。ｄ６ｒ単位には、１２個の四面体原子がある。ｄ６ｒ二次構造単位を有するゼオライト構造型は、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣ、およびＷＥＮを含む。本開示の１つ以上の特定の実施形態では、触媒組成物のモレキュラーシーブは、ＣＨＡ構造型を有する。特定の実施形態では、モレキュラーシーブは、ＣＨＡ構造型を有し、ＳＳＺ－１３、ＳＳＺ－６２、天然チャバザイト、ゼオライトＫ－Ｇ、リンデＤ、リンデＲ、ＬＺ－２１８、ＬＺ－２３５、ＬＺ－２３６、ＺＫ－１４、ＳＡＰＯ－３４、ＳＡＰＯ－４４、ＳＡＰＯ－４７、およびＺＹＴ－６からなる群から選択される。
特定の実施形態では、開示された触媒組成物のゼオライトは、小孔ゼオライトを含む。小細孔モレキュラーシーブは、最大８つの四面体原子によって画定されるチャネルを含有する。「８環」ゼオライトという表現は、８環細孔開口部を指し、場合によっては、「８環」ゼオライトは、二重六環二次構造単位を有し得、かつ４環による二重六環構造単位の接続から生じるケージ型構造を有し得る。例示的な小細孔モレキュラーシーブとしては、骨格型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、およびそれらの混合物または連晶が挙げられる。例えば、特定の実施形態では、ゼオライトは、ＣＨＡ、ＬＥＶ、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＳＦＷ、ＫＦＩ、ＤＤＲ、ＩＴＥ、およびそれらの混合物または連晶からなる群から選択される骨格型を有する小孔ゼオライトを含む。
特定の実施形態では、開示された触媒組成物のゼオライトは、中細孔ゼオライトを含む。中細孔ゼオライトは、１０員環によって画定されるチャネルを含有する。例示的な中細孔モレキュラーシーブとしては、骨格型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、ＷＥＮ、およびそれらの混合物または連晶が挙げられる。例えば、特定の実施形態では、ゼオライトは、ＦＥＲ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＳＴＴ、およびそれらの混合物または連晶から選択される骨格型を有する中細孔ゼオライトを含む。
特定の実施形態では、開示された触媒組成物のゼオライトは、大孔径ゼオライトを含む。大細孔モレキュラーシーブは、１２員環で画定されるチャネルを含有する。例示的な大細孔モレキュラーシーブとしては、骨格型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、ＶＥＴ、およびそれらの混合物または連晶が挙げられる。例えば、特定の実施形態では、ゼオライトは、ＢＥＡ、ＦＡＵ、ＭＯＲおよびそれらの混合物または連晶から選択される骨格型を有する大孔径ゼオライトを含む。
本明細書に上記で言及されたように、開示される触媒組成物は、概して、金属促進化されているモレキュラーシーブ（例えば、ゼオライト）を含む。本明細書に使用される際、「促進化」は、モレキュラーシーブに固有であり得る不純物を含むのとは対照的に、意図的に添加される１つ以上の成分を含むモレキュラーシーブを指す。したがって、促進剤は、意図的に添加された促進剤を有していない触媒と比較して、触媒の活性を増強するために意図的に添加される成分である。窒素酸化物のＳＣＲを促進するために、本開示による１つ以上の実施形態では、適切な金属がモレキュラーシーブ内に交換される。銅は窒素酸化物の転化に関与するため、交換に特に有用な金属であり得る。したがって、特定の実施形態では、銅促進化モレキュラーシーブ（例えば、ゼオライト）、例えばＣｕ－ＣＨＡを含む触媒組成物が用意される。しかしながら、本発明はそれらに限定されることを意図してはおらず、他の金属促進モレキュラーシーブを含む触媒組成物もこれに包含される。
促進剤金属は、一般的に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、第ＩＩＩＢ族、第ＩＶＢ族、第ＶＢ族、第ＶＩＢ族、第ＶＩＩＢ族、第ＶＩＩＩＢ族、第ＩＢ族、第ＩＩＢ族の遷移金属、第ＩＩＩＡ族の元素、第ＩＶＡ族の元素、ランタニド、アクチニド、およびそれらの組み合わせから成る群より選択することが可能である。金属促進化モレキュラーシーブを用意するために使用することができる特定の促進剤金属としては、様々な実施形態では、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ランタン（Ｌａ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、銀（Ａｇ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、イットリウム（Ｙ）、タングステン（Ｗ）、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。そのような金属の組み合わせ、例えば銅および鉄を使用して、混合されたＣｕ－Ｆｅ促進モレキュラーシーブ、例えばＣｕ－Ｆｅ－ＣＨＡを得ることができる。特定の実施形態では、開示されたゼオライト成分に関連する促進剤金属は、銅（例えば、ＣｕＯとして）、鉄（例えば、Ｆｅ２Ｏ３として）、またはマンガン（例えば、ＭｎＯ２として）を含む。
酸化物として計算される、金属促進化モレキュラーシーブの促進剤金属含有量は、１つ以上の実施形態において、焼成モレキュラーシーブ（促進剤を含む）の総重量に基づいておよび揮発性物質を含まないものとして報告された、少なくとも約０．１重量％である。特定の実施形態では、ゼオライト成分の促進剤金属は、Ｃｕを含み、ＣｕＯとして計算されるＣｕ含有量は、いずれの場合も、揮発性物質を含まないものとして報告された焼成モレキュラーシーブの総重量に基づいて、約０．５重量％～約１７重量％、約２重量％～約１５重量％、または約２重量％～約１０重量％、を含む約０．１重量％～約２０重量％の範囲である。いくつかの実施形態では、ゼオライト成分（促進剤金属を含む）は、促進化ゼオライト内のアルミニウムに対する促進剤金属の比率によって定義することができる。例えば、いくつかの実施形態では、促進剤金属対アルミニウムのモル比は、約０．１～約０．５である（例えば、Ｃｕ／Ａｌ比は、約０．１～約０．５である）。
開示された触媒組成物の銅トラップ成分は様々なのものとすることができる。好ましい実施形態では、銅トラップ成分は、アルミナまたはシリカ－アルミナである。以下の説明では、銅トラップ成分としてのアルミナに焦点を当てているが、本明細書で以下に論じられる特徴およびパラメータは、それに限定されることを意図されておらず、他の「銅トラップ成分」にも適用できることを理解されたい。アルミナは、例えば、ベーマイト、ガンマアルミナ、デルタ／シータアルミナ、遷移または安定化アルミナ、ドープされたアルミナ（例えば、シリカドープされたアルミナ）、またはそれらの組み合わせとすることができる。特定の実施形態では、開示された組成物中のアルミナ成分は、「ガンマアルミナ」または「活性化アルミナ」の形態であり、これは、典型的には、６０平方メートル／グラム（「ｍ２／ｇ」）を超える、多くの場合、最大約２００ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積を呈示する。「ＢＥＴ表面積」は、Ｎ２吸着により表面積を求めるＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒの方法に関連するその通常の意味を有する。１つ以上の実施形態では、ＢＥＴ表面積は、約１００～約１５０ｍ２／ｇの範囲にある。そのような活性化アルミナは通常、アルミナのガンマ相とデルタ相との混合物であるが、相当量のエータ、カッパ、およびシータアルミナ相も含有してもよい。有用な市販のアルミナとしては、高いかさ密度のガンマアルミナなどの高表面積アルミナ、および低いまたは中程度のかさ密度の大細孔ガンマアルミナが挙げられる。一般に、開示された触媒組成物のアルミナ成分は、バインダーアルミナではない。バインダーアルミナは、典型的には、可溶性アルミナ（例えば、Ａｌ（ＮＯ３）３、または典型的には５～５０ｎｍの範囲のＤ９０粒子サイズを有する分散性コロイドアルミナの形態である。他方、開示された触媒組成物のアルミナ成分において、開示されたアルミナは、概して非分散性であり、凝集体サイズＤ１０＞０．１ミクロンを有する。
典型的には、開示された触媒組成物のアルミナ成分は、それに関連するいかなる活性金属も実質的に含まない。「実質的に含まない」とは、「ほとんどまたはまったくない」または「意図的に追加されていない」ことを意味し、微量および／または意図しない量しか含まないことも意味する。例えば、特定の実施形態では、「実質的に含まない」とは、示された全組成物の重量に基づいて、２重量％未満（重量％）、１．５重量％未満、１．０重量％未満、０．５重量％未満、０．２５重量％、０．０１重量％未満の、アルミナ成分に関連する金属を意味する。したがって、アルミナ成分は、任意の金属種（例えば、活性金属）の支持体として作用するように意図的に添加されないことが有利であり、いくつかのそのような実施形態では、アルミナ成分は、本明細書では「アルミナを含まない」成分（すなわち、活性金属種を実質的に含まない）として参照される。
いくつかの実施形態では、アルミナは、粒子の形態で存在し、これは、いくつかの実施形態では、２０マイクロメートルほどの大きさとすることができる。アルミナは、例えば、約０．５ミクロン～約２０ミクロンのＤ９０粒子サイズ分布を有することができる。粒子サイズは一次粒子を指す。粒子サイズは、分散系または乾燥粉末を使用して、例えば、ＡＳＴＭ法Ｄ４４６４に従って、レーザー光散乱法で測定し得る。Ｄ９０粒子サイズ分布は、サブミクロンサイズの粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）およびミクロンサイズの粒子用の粒子サイズアナライザーで測定した場合、粒子の９０％（数）が特定のサイズ未満のＦｅｒｅｔ直径を持っていることを示す。
開示された触媒組成物中の促進化ゼオライトおよびアルミナ成分の相対量は、様々なものとすることができる。いくつかの実施形態では、アルミナ成分は、触媒組成物の約１～５０重量パーセント、例えば、触媒組成物の約１～約２０重量パーセント、触媒組成物の約５～約１５重量パーセント、または触媒の約５～約１０重量パーセントの量で存在する。開示された触媒組成物中の例示的なアルミナ含有量は、触媒組成物の総重量に基づいて、少なくとも約１重量パーセント、少なくとも約５重量パーセント、少なくとも約１０重量パーセント、少なくとも約１２重量パーセント、または少なくとも約１５重量パーセントである。
いくつかの実施形態では、触媒組成物中の促進化ゼオライトの量は、本明細書に開示されるアルミナ成分を含まない促進化ゼオライトのみを含む同等の触媒組成物と比較して減少させることができ、同時に同等またはより優れた触媒活性（例えば、同等または増加したＮＯｘ変換および／または同等または低減したＮ２Ｏの作成）を達成する。したがって、いくつかの実施形態では、開示された組成物中のアルミナの量が増加するにつれて、金属促進化ゼオライト成分の量を減らすことが可能となり得る。例えば、触媒組成物中のアルミナの量を増やすことにより、ゼオライトの量を同じ量だけ直接減らし得る。言い換えれば、いくつかの実施形態では、比較の触媒組成物中の促進化ゼオライトの一部は、本明細書に開示されるようにアルミナ成分によって置き換えられ、得られる触媒組成物は、同等またはより良いＳＣＲ活性を呈示することができる。しかしながら、他の実施形態では、本発明のおよび比較の組成物の促進化ゼオライトが同等の量で提供されるように、アルミナが添加される。そのような実施形態において、触媒組成物中のアルミナの量を増加させることにより（同じ量の促進化ゼオライトを維持しながら）、同等またはより良いＳＣＲ活性を有する触媒組成物を提供することができる。
いくつかの実施形態では、開示された触媒組成物は、促進化ゼオライトとアルミナ成分との混合物を含む。いくつかの実施形態では、開示された触媒組成物は、別々の配合物を含み、１つの配合物は、活性ＳＣＲ触媒成分（例えば、促進化ゼオライト）を含み、第２の配合物は、アルミナ成分を含む。例えば、特定の一実施形態では、アルミナ成分を含む配合物は、基材の少なくとも一部上に「プレコーティング」として存在し、促進化ゼオライトを含む配合物がそれに適用されて、所望の触媒組成物を得る。「プレコーティング」とは、アルミナを含む第１のウォッシュコートが基材に直接塗布されることを意味する（「プレコート」の少なくとも一部に塗布される、促進化ゼオライトを含むウォッシュコートを含む１つ以上の追加のウォッシュコートを伴う）。
基材
１つ以上の実施形態によれば、基材（開示された触媒組成物が触媒物品、例えば、ＳＣＲｏＦなどのＳＣＲ触媒物品を得るために適用される）は、自動車触媒を調製するために典型的に使用される任意の材料から構築され得、典型的には金属またはセラミックのハニカム構造で構成される。本明細書で使用される場合、「基材」という用語は、触媒材料が典型的にはウォッシュコートの形態で適用されるモノリス材料を指す。基材は、典型的には、ＳＣＲウォッシュコート組成物（例えば、本明細書で上に開示された金属促進化モレキュラーシーブを含む）が塗布および接着される複数の壁面を提供し、それによって触媒組成物の担持体として作用する。
例示的な金属基材は、チタンおよびステンレス鋼ならびに鉄が実質的なまたは主な成分である他の合金などの耐熱性金属および金属合金を含む。そのような合金は、ニッケル、クロム、および／またはアルミニウムのうちの１つ以上を含有してもよく、これらの金属の総量は、少なくとも１５重量％の合金、例えば、１０～２５重量％のクロム、３～８重量％のアルミニウム、および２０重量％までのニッケルを有利に含んでもよい。合金はまた、マンガン、銅、バナジウム、およびチタンなどの、少量または痕跡量の１つ以上の他の金属を含有してもよい。金属基材の表面は、高温、例えば、１０００℃以上で酸化されて、基材の表面上に酸化物層を形成し、合金の耐食性を改善し、金属表面へのウォッシュコート層の接着を容易にし得る。基材の構築に使用されるセラミック材料には、任意の好適な耐火性材料、例えば、コーディエライト、ムライト、コージライト－αアルミナ、炭化ケイ素、アルミニウムチタネート、窒化ケイ素、ジルコンムライト、スポジュメン、アルミナ－シリカマグネシア、ジルコンシリケート、シリマナイト、マグネシウムシリケート、ジルコン、ペタライト、αアルミナ、およびアルミノシリケートなどが含まれ得る。
通路が流体流に開放されるように、基材の入口から出口面まで延在する複数の微細で平行なガス流路を有するモノリシックフロースルー基材などの、任意の好適な基材を用いることができる。入口から出口への本質的に直線の経路である通路は、通路を通して流れるガスが触媒材料と接触するように、触媒材料がウォッシュコートとしてコーティングされる壁によって画定される。モノリシック基材の流路は、台形、長方形、正方形、正弦波形状、六角形、楕円形、および円形などの任意の好適な断面形状のものであり得る薄壁チャネルである。そのような構造は、約６０～約１２００以上の断面１平方インチ（ｃｐｓｉ）あたりのガス入口開口部（すなわち、「セル」）、より一般的には、約３００～６００ｃｐｓｉを含有し得る。フロースルー基材の壁厚は、様々なものとすることができ、典型的な範囲は、０．００２～０．０１インチである。代表的な市販のフロースルー基材は、４００ｃｐｓｉで４～６ｍｉｌの壁厚、または６００ｃｐｓｉで３～４ｍｉｌの壁厚を有するコーディエライト基材である。しかしながら、本発明は、特定の基材の種類、材料、または幾何学的形状に限定されないことが理解されるであろう。
図１および図２は、複数の通路１２を有する典型的な壁流フィルター基材１０（壁流フィルターとも呼ばれる）を示している。通路は、フィルター基材の内壁１３によって形成されて管状に囲まれる。図１は、入口端１４および出口端１６を有する壁流フィルター基材の実施形態の外観を示している。通路は、入口端で入口プラグ１８により、出口端で出口プラグ２０により交互に塞がれて、基材の入口端１４および出口端１６で逆となる市松模様を形成する。
図２は、壁流フィルター基材の入口端から出口端まで長手方向に延びる複数の多孔性壁の実施形態の断面図を示している。入口端１４から出口端１６まで長手方向に延び、複数の平行な通路１２を形成する複数の多孔性壁１３の実施形態の部分断面図が示されている。ガス流２２（矢印として示されている）は、入口通路２４のプラグが抜かれた開いた端を通って入り、出口プラグ２０によって閉じた端で止まり、多孔性壁１３を通って拡散し、出口通路２６への通路を形成する。ガス流２２は、出口通路２６のプラグが抜かれた開いた端を通って流れることによってフィルターを出て、入口プラグ１８によって閉じた端で止まる。ガスは、入口プラグ１８によって出口通路からフィルターの入口端に逆流するのが防止され、出口プラグ２０によって出口端から入口通路に再び入るのが防止される。このように、通路の量は、入口端で開いて出口端で閉じている入口通路であり、通路の量は、入口端で閉じて出口端で開いている出口通路であり、ここで、出口通路は、入口通路とは異なる通路である。
そのようなモノリシック基材は、約１００～４００ｃｐｓｉ、より典型的には、約２００～約３００ｃｐｓｉなどの、最大約７００またはそれよりも多いｃｐｓｉを含有し得る。セルの断面形状は、上記に説明されているように、変動する可能性がある。壁流基材は、典型的には、０．００８～０．０２インチの壁厚を有する。代表的な市販の壁流基材は、多孔性コーディエライトから構築され、その例は、２００ｃｐｓｉおよび１０ミルの壁厚、または３００ｃｐｓｉおよび８ミルの壁厚、ならびに４５～６５％の壁の多孔度を有する。チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素、および窒化ケイ素などの他のセラミック材料もまた、壁流フィルター基材として使用される。しかしながら、本開示は、特定の基材の種類、材料、または形状には限定されないことが理解されるであろう。基材が壁流基材である場合、触媒組成物は、壁の表面に配置されることに加えて、多孔性壁の細孔構造内に浸透し得る（すなわち、細孔開口部を部分的または完全に塞ぐ）ことに留意されたい。
壁流フィルター物品基材は、例えば、約５０ｃｍ３、約１００ｃｍ３、約２００ｃｍ３、約３００ｃｍ３、約４００ｃｍ３、約５００ｃｍ３、約６００ｃｍ３、約７００ｃｍ３、約８００ｃｍ３、約９００ｃｍ３、または約１０００ｃｍ３から、約１５００ｃｍ３、約２０００ｃｍ３、約２５００ｃｍ３、約３０００ｃｍ３、約３５００ｃｍ３、約４０００ｃｍ３、約４５００ｃｍ３、または約５０００ｃｍ３までの体積を有し得る。いくつかの実施形態では、壁流フィルター物品基材は、２．０Ｌ、２．５Ｌ、５．０Ｌ、１０Ｌ、２０Ｌ、または３０Ｌの体積を有し得、これらの例示的な値のうちの任意の２つの間のすべての体積もまた、本発明によって企図されることが理解されたい。壁流フィルター基材は、典型的には、約２００ミクロン～約５００ミクロン、例えば、約２００ミクロン～約３００ミクロンの壁厚を有する。
壁流フィルターの壁は、多孔性であり、概して、機能性コーティングを配置する前に、少なくとも約５０％または少なくとも約６０％の壁の多孔度を有し、平均細孔径は少なくとも約５ミクロンである。例えば、いくつかの実施形態における壁流フィルター物品基材は、５０％以上、６０％以上、６５％以上、または７０％以上の多孔度を有するであろう。例えば、壁流フィルター物品基材は、触媒コーティングを配置する前に、約５０％、約６０％、または約６５％から約７０％までの壁の多孔度と、約１０ミクロン、約２０ミクロン、または約２５ミクロンから約３０ミクロンまでの平均細孔径を有するであろう。「壁の多孔度」および「基材の多孔度」という用語は、同じ意味であり、交換可能である。多孔度は、空隙容量（または細孔容積）を基材の総体積で割った割合である。細孔径は、窒素細孔径分析用のＩＳＯ１５９０１－２（静的体積）手順に従って決定し得る。窒素の細孔径は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ ＴＲＩＳＴＡＲ３０００シリーズの機器で測定し得る。窒素の細孔径は、ＢＪＨ（Ｂａｒｒｅｔｔ－Ｊｏｙｎｅｒ－Ｈａｌｅｎｄａ）計算と３３個の脱着点を使用して決定し得る。有用な壁流フィルターは、多孔度が高く、操作中に過度の背圧をかけることなく触媒組成物の高負荷を可能にする。
特定の実施形態では、本明細書に開示されるような銅トラップ成分（例えば、アルミナ）を含む触媒組成物を含む壁流フィルターが提供される。一般にＳＣＲｏＦ（すなわち、フィルター上の選択的触媒還元触媒（ＳＣＲ））と呼ばれるそのようなコーティングされたフィルターは、いくつかの実施形態では、銅トラップ成分（例えば、アルミナ）が添加されていない触媒組成物を含むコーティングされたフィルターに関して増強されたＮＯｘ変換を呈示することができる。
一実施形態では、触媒組成物は、アルミナが触媒組成物の他の成分と混合されるように提供される。なお、そのような実施形態では、ＳＣＲｏＦは、アルミナを含まない触媒組成物を含むＳＣＲｏＦと比較して、高温のＮＯｘ変換を有利に増加させることができる。
一実施形態では、アルミナが第１のウォッシュコートとして提供され、本明細書では「プレコーティング」（基材上に直接／基材に隣接して配置されている）とも呼ばれ、ゼオライト含有ウォッシュコートがアルミナプレコーティングの少なくとも一部上にコーティングされるフィルターが提供される。このアルミナコーティングの負荷は、フィルター壁の微細構造内または壁の表面近くに層または部分層を形成することができる。アルミナウォッシュコートの負荷は、約０．１５ｇ／ｉｎ３のアルミナなど、約０．０５ｇ／ｉｎ３～約０．５ｇ／ｉｎ３のアルミナに変化し得る。いくつかの実施形態では、層の厚さは、例えば、フィルターの微細構造のために、正確に特徴付けることが困難である可能性がある。第１のウォッシュコート中のアルミナは、例えば、約０．５～約２０μｍのＤ９０を有する粒子サイズを有することができる。そのようなＳＣＲｏＦは、いくつかの実施形態では、アルミナを含まない触媒組成物（例えば、同じ種類／量の他の成分を含む）と比較して、改善された低温ＳＣＲ活性を呈示する。
ＳＣＲ組成物の作成方法
本開示によれば、ＳＣＲ触媒組成物は、一般に、金属促進化モレキュラーシーブ材料を提供することによって調製される。ＣＨＡ構造を有するモレキュラーシーブは、当技術分野で知られている様々な技術、例えば、Ｚｏｎｅｓによる米国特許第４，５４４，５３８号、Ｚｏｎｅｓによる米国特許第６，７０９，６４４号、ならびにＢｕｌｌらによる米国特許第８，８８３，１１９号（それらの全体は参照によりここに組み込まれる）に従って調製し得る。他の種類のモレキュラーシーブを調製する方法は、当技術分野で知られており、開示された組成物内に含めるための所望のゼオライト骨格を提供するために容易に使用することができる。
本発明の様々な実施形態による金属促進化モレキュラーシーブを調製するために、金属（例えば、銅）がモレキュラーシーブにイオン交換される。そのような金属は、概して、アルカリ金属またはＮＨ４モレキュラーシーブ中にイオン交換される（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｂｌｅｋｅｎ，Ｆら、Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２００９，５２，２１８－２２８に開示されているように、当技術分野で既知の方法によってアルカリ金属モレキュラーシーブ中へのＮＨ４ ＋イオン交換によって調製することができる）。
金属促進化モレキュラーシーブの調製は、典型的には、粒子形態のモレキュラーシーブと金属前駆体溶液とのイオン交換プロセスを含む。例えば、銅を供給するために銅塩を使用してもよい。銅を提供するために酢酸銅が使用される場合、銅イオン交換で使用される液体銅溶液の銅濃度は、特定の実施形態では、約０．０１～約０．４モルの範囲、より具体的には約０．０５～約０．３の範囲、さらにより具体的には約０．１～約０．２５モルの範囲、さらにより具体的には約０．１２５～約０．２５モルの範囲、さらにより具体的には約０．１５～約０．２２５モルの範囲、さらにより具体的には近似的に約０．２である。特定の実施形態では、銅などの金属は、アルカリ金属またはＮＨ４ ＋－チャバザイト中にイオン交換されて、Ｃｕ－チャバザイトを形成する。
窒素酸化物のＳＣＲをさらに促進するために、いくつかの実施形態では、モレキュラーシーブは、２つ以上の金属（例えば、１つ以上の他の金属と組み合わせた銅）で促進することができる。２つ以上の金属が金属イオン促進化モレキュラーシーブ材料中に含められる場合、複数の金属前駆体（例えば、銅および鉄前駆体）は、同時にまたは別個に、複数の交換ステップでイオン交換することができる。特定の実施形態では、第２の金属は、第１の金属で最初に促進されたモレキュラーシーブ材料中に交換することができる（例えば、第２の金属は、銅促進化モレキュラーシーブ材料中に交換することができる）。第２のモレキュラーシーブ材料は、様々なものとすることができ、いくつかの実施形態では、鉄またはアルカリ土類金属もしくはアルカリ金属であり得る。
基材のコーティングプロセス
上で言及したように、触媒組成物は、調製され、基材上にコーティングされる。この方法は、本明細書に概して開示される触媒組成物（または触媒組成物の１つ以上の成分）を溶媒（例えば、水）と混合して、触媒基材をコーティングするためのスラリーを形成することを含むことができる。上で言及したように、金属促進化ゼオライト成分およびアルミナ成分は、同じスラリー内または別々のスラリー内で調製することができ、すなわち、それぞれ、基材上に１つのウォッシュコートまたは独立したウォッシュコートをもたらす。いくつかの実施形態では、１つのスラリーが銅トラップ成分（例えば、アルミナ）を含んで提供され、第２のスラリーが金属促進化ゼオライト成分を含んで、任意選択で追加のアルミナ成分（これは、または１つ目のスラリーのアルミナ成分と同じかまたは異なる）を含んで提供される。
所与のウォッシュコートスラリー内の触媒成分（複数可）（すなわち、金属促進化モレキュラーシーブおよび／または銅トラップ成分）に加えて、スラリーは、任意選択で、様々な追加の成分を含有し得る。典型的な追加の成分としては、例えば、スラリーのｐＨおよび粘度を制御するための１つ以上の結合剤および添加剤が挙げられるが、それらに限定されない。特定の追加の成分としては、結合剤（例えば、典型的には、ウォッシュコートの重量に基づいて約０．１～約１０重量パーセントの量の、シリカ、チタニア、ジルコニア、またはそれらの組み合わせ）、会合性増粘剤、および／または界面活性剤（アニオン性、カチオン性、非イオン性、または両性界面活性剤を含む）および酢酸ジルコニウムを挙げることができる。
スラリーは、いくつかの実施形態では、粉砕されて、粒子の混合および均質な材料の形成を増強することができる。粉砕は、ボールミル、連続ミル、または他の同様の機器で達成することができ、スラリーの固形分は、例えば、約２０～６０重量％、より具体的には、約３０～４０重量％であってもよい。一実施形態では、粉砕後のスラリーは、約５～約５０ミクロン（例えば、約５～約２０ミクロン、または約１０～約２０ミクロン）のＤ９０粒子サイズによって特徴付けられる。
次いで、当該技術分野で既知のウォッシュコート技術を使用して、スラリーを触媒基材上にコーティングする。本明細書で使用される場合、「ウォッシュコート」は、「基材」、例えば、処理されるガス流の通過を可能にするのに十分に多孔性である、ハニカムフロースルーモノリス基材またはフィルター基材に適用される材料（例えば、触媒材料）の薄くて付着性のあるコーティング技術における通常の意味を有する。本明細書で使用される場合およびＨｅｃｋ，ＲｏｎａｌｄおよびＦａｒｒａｕｔｏ，Ｒｏｂｅｒｔ，Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｗｉｌｅｙ－Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，２００２，ｐｐ．１８－１９に記載されているように、ウォッシュコート層は、モノリシック基材または下にあるウォッシュコート層の表面上に配置された材料の組成的に異なる層を含む。基材は、１つ以上のウォッシュコート層を含有することができ、各ウォッシュコート層は、固有の化学的触媒機能を有することができる。
ウォッシュコートは、一般に、液体ビヒクル中に触媒材料（ここでは、金属促進化ゼオライト成分、アルミナ成分、またはその両方）の特定の固形分（例えば、３０～６０重量％）を含有するスラリーを調製することによって形成され、次に、１つ以上の基材上にコーティングされ、乾燥されてウォッシュコート層が提供される。壁流基材を１つ以上の実施形態の触媒材料でコーティングするために、基材の上部がスラリーの表面のすぐ上に位置するように、基材を触媒スラリーの一部に垂直に浸漬することができる。このようにして、スラリーは各ハニカム壁の入口面に接触するが、各壁の出口面に接触することは防止される。サンプルは、約３０秒間スラリー中に残される。基材はスラリーから取り除かれ、過剰なスラリーは、最初にチャネルから排出させるようにし、次に圧縮空気を吹き付け（スラリーの浸透方向に対して）、次にスラリーの浸透方向から真空を引くことによって、壁流基材から取り除かれる。この技術を使用することにより、触媒スラリーは、基材の壁に浸透するが、完成した基材に過度の背圧が発生するほど細孔が塞がれることはない。本明細書で使用される場合、「浸透する」という用語は、基材上の触媒スラリーの分散を説明するために使用されるとき、触媒組成物が基材の壁全体に分散していることを意味する。
その後、コーティングされた基材を高温（例えば、１００～１５０℃）で一定期間（例えば、１０分～３時間）乾燥し、次いで、例えば、４００～６００℃で典型的には約１０分～約３時間加熱することによって、焼成する。乾燥および焼成の後に、最終的なウォッシュコートコーティング層は、本質的に溶媒を含まないと考えることが可能である。
焼成の後に、触媒負荷は、基材のコーティングされた重量およびコーティングされていない重量の差を計算することによって決定することができる。当業者に明らかであるように、触媒充填量は、スラリーのレオロジーを変えることにより修正することが可能である。さらに、コーティング／乾燥／焼成プロセスを、必要に応じて繰り返して、コーティングを所望の負荷レベルまたは厚さに構築することができる。
エージングは、様々な条件下で行うことができ、本明細書で使用される場合、「エージング」は、ある範囲の条件（例えば、温度、時間、および雰囲気）を包含すると理解される。例示的なエージングプロトコルは、焼成されたコーティングされた基材を１０％蒸気中で約５時間７５０℃の温度に、または１０％蒸気中で約１６時間８００℃の温度にさらすことを含む。しかしながら、これらのプロトコルは、限定を意図するものではなく、温度はより低くてもより高くてもよく（例えば、限定されないが、４００℃以上、例えば４００℃～１０００℃、６００℃～９５０℃、または６５０℃～約８００℃の温度を含む）、時間はより短くてもより長くてもよく（例えば、限定されないが、約１時間～約１００時間、または約２時間～約５０時間の時間を含む）、雰囲気は（例えば、その中に存在する異なる量の蒸気および／または他の成分を有するように）調整することができる。
触媒物品
得られる触媒物品（基材上の１つ以上のウォッシュコート層を含み、触媒組成物でコーティングされた基材を提供する）は、様々な構成を有することができる。いくつかの実施形態では、本明細書で言及したように、開示される触媒組成物のすべての成分（金属促進化ゼオライト成分および銅トラップ成分を含む）は、単一の触媒組成物ウォッシュコート層（すなわち、混合物）内に含有され、これは基材上の１つ以上の層として提供される。いくつかの実施形態では、基材上にコーティングされた触媒組成物が別個のウォッシュコート層を含み、少なくとも１つのウォッシュコート層が金属促進化ゼオライト成分を含み、少なくとも１つの（別個の）ウォッシュコート層がアルミナ成分を含む、触媒物品が提供される。例えば、特定の一実施形態では、アルミナ成分を含む第１の触媒組成物ウォッシュコート層は、基材と直接接触しており、金属促進化ゼオライト成分を含む第２の触媒組成物ウォッシュコート層は、少なくとも第１の触媒組成物ウォッシュコート層の一部上に直接存在する。この特定の実施形態では、１つの例示的な触媒物品は、０．２～２．０ｇ／ｉｎ３の負荷でその表面に直接配置されたアルミナ含有ウォッシュコート層と、アルミナ含有ウォッシュコート層上に配置された金属促進化ゼオライト含有ウォッシュコート層と、を有する基材を含む。
ウォッシュコート（複数可）は、異なるコーティング層が基材と直接接触し得るように適用することができる。あるいは、触媒組成物ウォッシュコート層（単数または複数）の少なくとも一部が基材と直接接触しない（むしろアンダーコートと接触するように）、１つ以上の「アンダーコート」が存在し得る。コーティング層（単数または複数）の少なくとも一部がガス流または大気に直接曝露されないように（むしろオーバーコートと接触するように）、１つ以上の「オーバーコート」も存在し得る。
異なる触媒組成物ウォッシュコート層は、「中間の」オーバーラップするゾーンなしに互いに直接接触していてもよい。あるいは、異なる触媒組成物ウォッシュコート層は、２つのゾーンの間に「ギャップ」があり、直接接触していなくてもよい。「アンダーコート」または「オーバーコート」の場合、異なる層間のギャップは「中間層」と呼ばれる。アンダーコートは、触媒組成物ウォッシュコート層の「下」の層であり、オーバーコートは、触媒組成物ウォッシュコート層の「上」の層であり、中間層は、２つの触媒組成物ウォッシュコート層の「間」の層である。中間層（複数可）、アンダーコート、（複数可）およびオーバーコート（複数可）は、１つ以上の機能性組成物を含有し得るか、または機能性組成物を含まなくてもよい。
触媒コーティングは、２つ以上の薄い付着層、互いに付着している層、および基材に付着しているコーティングを含み得る。コーティング全体は、個々の「コーティング層」を含む。触媒コーティングは、有利には、ゾーン化された触媒層を含む「ゾーン化」され得る。これは、「横方向にゾーン化された」とも言える。例えば、層は、入口端から出口端に向かって延在することができ、基材の長さの約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、または約９０％まで延在することができる。別の層は、出口端から入口端に向かって延在することができ、基材の長さの約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、または約９０％まで延在することができる。異なるコーティング層が互いに隣接していて、互いにオーバーレイしていない場合がある。あるいは、異なる層が互いの一部にオーバーレイして、第３の「中間」ゾーンを提供する場合がある。中間ゾーンは、例えば、基材の長さの約５％～約８０％、例えば、約５％、約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０、または約７０％まで延在し得る。
異なる層は各々、基材の全長に延在するか、またはそれぞれが基材の長さの一部に延在し、部分的または全体的に、互いにオーバーレイまたはアンダーレイし得る。異なる層の各々は、入口端または出口端のいずれかから延在し得る。
異なる触媒組成物が、各々別個のコーティング層に存在し得る。例えば、１つのコーティング層は、本明細書に開示されるようなＳＣＲ触媒組成物を含むことができ（コーティング層は、金属促進化ゼオライトおよびアルミナ成分の両方を含む）、第２の層は、異なる触媒機能を提供するための別の種類の触媒組成物を含むことができる。別の例として、本明細書に開示される触媒組成物を提供するために２つのコーティングを提供することができ（金属促進化ゼオライトを含む１つの層およびアルミナを含む第２の層を含む）、別の種類の触媒組成物を含む３つ目のコーティングを含めて異なる触媒機能を提供することができる。したがって、異なる層に関連する議論は、これらの層のいずれかに対応し得る。触媒コーティングは、１つ、２つ、または３つ以上のコーティング層を含み得る。１つ以上のコーティング層は一緒に触媒組成物を含む。
本開示のゾーンは、コーティング層の関係によって画定される。異なるコーティング層に関しては、いくつかの可能なゾーニング構成が存在する。例えば、上流ゾーンおよび下流ゾーンが存在することができ、上流ゾーン、中間ゾーン、および下流ゾーンが存在することができ、４つの異なるゾーンなどが存在することができる。２つの層が隣接していてオーバーラップしていないとき、上流ゾーンおよび下流ゾーンが存在する。２つの層がある程度オーバーラップしているとき、上流、下流、および中間のゾーンが存在する。例えば、コーティング層が基材の全長にわたって延在し、異なるコーティング層が出口端から特定の長さで延在し、第１のコーティング層の一部をオーバーレイする場合、上流および下流のゾーンが存在する。本触媒コーティングは、２つ以上の同一の層を含み得る。
基材上に本明細書に開示されるような触媒組成物を含む、得られる触媒物品は、有利には、いくつかの実施形態では、良好なＳＣＲ活性を呈示することができる。理論によって制限されることを意図するものではないが、開示された触媒物品に関連する増強されたＳＣＲ活性は、いくつかの実施形態では、ゼオライト成分の改善された水熱安定性に起因し得ると考えられる。これに関して、金属促進化ゼオライトを含む触媒物品は、一般に、エージング後の低いＮＯｘ変換によって示されるように、エージング時（例えば、８００℃で１６時間）に重度の失活を受ける。驚くべきことに、本明細書に開示されるような触媒組成物（金属促進化ゼオライト成分およびアルミナ成分の両方を含む）を含む触媒物品は、そのようなエージング条件下で高い活性（すなわち、ＮＯｘ変換）を維持することが見出された。実際、この高い活性は、いくつかの実施形態では、２００℃～６００℃の試験ウィンドウ全体にわたるものを含む、様々な実施形態において、高温および低温の両方での使用において実証されている。
特定の実施形態では、開示された触媒物品は、低温および／または高温でのＮ２Ｏ形成の低減をさらに有利に呈示する。例えば、新鮮な状態で、特定のアルミナ含有サンプルは、ゼオライトのみ基準に対する低温および高温の両方でより低いピークＮ２Ｏ形成を示す。エージング後、全てのアルミナ含有サンプルは、高温でより低いＮ２Ｏ形成を示す。
理論によって制限されることを意図するものではないが、いくつかの実施形態では、そのような改善（すなわち、増加したＮＯｘ変換および／または低減したＮ２Ｏ形成）は、特に焼成およびエージング後の、ウォッシュコート（複数可）のより高いゼオライト表面積（ＺＳＡ）に関連し得ると考えられる。したがって、特定の実施形態では、触媒の活性は、触媒組成物を含むウォッシュコート（複数可）のＺＳＡによって影響を受ける可能性があると考えられている。ＺＳＡは、典型的には、ｍ２／ｇ、ｍ２／ｉｎ３、またはｍ２の単位で提供され、微細孔の表面積（直径２ｎｍ以下の細孔）の測定値を提供する。ＺＳＡを試験する方法は、２０１７年６月９日にＰｅｔｒｏｖｉｃらによる米国仮特許出願第６２／５１７，２４３号に詳細に説明されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。簡単に言えば、そのような方法は、窒素分圧点を分析してＢＥＴ表面積を取得し、ＢＥＴ表面積からＺＳＡを計算することにより、分析前に基材からコーティングを除去せず、かつ基材を粉砕せずにＺＳＡを試験することを含む。ＺＳＡのこのような効果は、特に重度のエージング（例えば、８００℃で１６時間のエージング）後に観察される。本明細書に開示される触媒組成物を含む重度にエージングした触媒物品について、より高いＮＯｘ変換（低温および／または高温で）がより高いＺＳＡと相関し得ることが実証されている。
開示された金属促進化ゼオライト含有触媒組成物／物品へのアルミナの含有に関連する前述の効果は、成分が混合される触媒組成物／物品と、成分が別個のウォッシュコート層（例えば、基材上の第１のウォッシュコート層にアルミナ成分があり、第１のウォッシュコート層の第２のウォッシュコート層に金属促進化ゼオライトがある）にある触媒組成物／物品と、の両方に関係する。
排出物処理システム
本開示による触媒組成物を利用する窒素酸化物の選択的還元は、一般に、アンモニアまたは尿素の存在下で実施される。特に、本明細書に記載の方法に従って調製された触媒組成物を含むＳＣＲシステムは、車両の排気ガス処理システムに統合することができる。例示的なＳＣＲシステムは、以下の成分を含むことができる。本明細書に記載のＳＣＲ触媒組成物；尿素貯蔵タンク；尿素ポンプ；尿素投与システム；尿素インジェクター／ノズル；およびそれぞれの制御ユニット。
いくつかの態様において、本開示はまた、排気ガスなどの流れから窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元するための方法に関連することができる。特に、その流れは、本開示に従って調製された触媒組成物と接触させることができる。本明細書で使用される場合、窒素酸化物、またはＮＯｘという用語は、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、Ｎ２Ｏ３、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ４、Ｎ２Ｏ５、およびＮＯ３を含むがこれらに限定されない窒素のあらゆる酸化物を包含する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の触媒組成物は、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、または少なくとも９９％のＮＯｘ変換を約１５０℃～約６５０℃、約２００℃～約６００℃、約３００℃～約６００℃、約３００℃～約５５０℃、約３００～約５００℃、または約３５０℃～約４５０℃の温度範囲にわたって、提供するのに有効であり得る。特定の実施形態では、触媒組成物は、２００℃で少なくとも約７０％のＮＯｘ変換（例えば、触媒組成物が約１２０ｍ２／ｇを超えるＺＳＡまたは焼成された新鮮なおよび／またはエージングした形態で約１．３ｉｎ３コアの場合、約１３００ｍ２よりも大きい総ＺＳＡを有する）を提供するように提供することができる。
本発明はまた、本明細書に記載のＳＣＲ組成物を組み込む排出物処理システムを提供する。本発明のＳＣＲ組成物は、典型的には、ディーゼル排気ガス排出物を処理するための１つ以上の追加の成分を含む統合排出物処理システムで使用される。したがって、「排気流」、「エンジン排気流」、「排気ガス流」などの用語は、エンジン流出物、ならびに本明細書に記載の１つ以上の他の触媒システム成分の上流または下流の流出物を指す。そのような追加の触媒成分には、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、触媒煤フィルター（ＣＳＦ）、リーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、およびＮＨ３制御触媒が含まれるが、これらに限定されない。
図３は、排出物処理システム、尿素インジェクター、および他のエンジン成分を含むエンジンシステムの１つの例示的な実施形態を示している。本明細書に開示されるＳＣＲｏＦ触媒１５０は、エンジンの直接下流に配置することができ、またはオプションの成分１４７としてここに示す別の触媒成分の下流に配置することができる。オプションの追加の触媒１４３は、ＳＣＲｏＦ触媒１５０の下流に配置することができ、ＡＭＯｘ触媒、別のＳＣＲ触媒、および／または炭化水素および一酸化炭素を酸化するための触媒を含み得る。アンモニア、一酸化炭素、および炭化水素の除去の望ましいレベルに応じて、追加の酸化触媒を含めることができる。ガス状汚染物質（未燃炭化水素、一酸化炭素、ＮＯｘを含む）と粒子状物質を含む排気ガスは、エンジン１４１からコネクタ１４２を介して図３に示す様々な成分に運ばれ、排気ガスはテールパイプ１４４を介してシステムから排出される。図３に示されるものに加えて、ＳＣＲｏＦ１５０の上流または下流に他の成分を含めることができることが理解される。
図３に示されるシステムは、還元剤、例えば尿素の注入をさらに示し、これは、ノズル（図示せず）を介して排気流にスプレーとして注入され得る。１つのライン１４８に示される尿素水は、混合ステーション１４６内の別のライン１４９上で空気と混合することができるアンモニア前駆体として機能し得る。バルブ１４５は、排気流中でアンモニアに変換される尿素水の正確な量を計量するために使用することができる。アンモニアが添加された排気流は、ＳＣＲ反応のためにＳＣＲｏＦ触媒１５０に運ばれる。示されているインジェクターは、使用され得る１つの種類のシステムの例であり、他の変形は、本開示の範囲内にある。
実験
本発明の態様は、以下の実施例によってさらに完全に例示され、これらは、本発明の特定の態様を記載するために例示されるのであって、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
実施例：
ＳＣＲｏＦ触媒製品を形成するために、様々なコーティング方法と様々なアルミナ材料を調査した。具体的には、この研究で評価されたアルミナ材料は、分散性ベーマイトアルミナ、ガンマアルミナ、およびシリカドープガンマアルミナであった。以下の表１に、評価されたサンプルの設計とコーティングを示す。
壁流フィルター基材上に触媒スラリーをウォッシュコートすることによって、ＳＣＲｏＦサンプルを調製した。触媒スラリーが、ゼオライトとアルミナが連続してまたは混合物としてフィルター上にコーティングされるように、１つまたは２つの成分のいずれかから構成された。ＣＵ－ＣＨＡは、典型的には、Ｄ９０＜５μｍ（９０％の粒子が５μｍ未満）に粉砕され、アルミナ成分は、Ｄ９０＜３（プレコート用）または５μｍ（ゼオライトとの混合物で）のいずれかに粉砕された。サンプル７０－１は、Ｃｕ－ＣＨＡ単一成分組成物（アルミナなし）であり、参照として使用した。サンプル７０－４および７０－５は、最初にアルミナをコーティングし、次にＣｕ－ＣＨＡをコーティングすることによって調整した。サンプル７０－６の場合、Ｃｕ－ＣＨＡ含有ウォッシュコートには少量のアルミナ系の材料も含まれている。サンプル７０－７から７０－１０は、Ｃｕ－ＣＨＡとアルミナの混合物をコーティングすることによって作成した。ゼオライト含有ウォッシュコート（表１のメインコート）を同じスラリーを使用してフィルター基材上に２回コーティングして、最初に入口から、次に出口から、その間に焼成（４５０℃／１時間）を行ってターゲットウォッシュコートの負荷を取得した。
本実施例で使用した基材は、６３％の多孔度、２３μｍの平均孔径、３００セル／ｉｎ２のセル密度、および０．３ｍｍの壁厚を有するＳｉＣフロースルーフィルターセグメント（３４ｍｍｘ３４ｍｍｘ１５３ｍｍ）である。表１に、サンプル７０－１およびサンプル７０－４～７０－１０のウォッシュコート組成物と設計を示す。表１中のγ－Ａｌ２Ｏ３（Ａ）、γ－Ａｌ２Ｏ３（Ｂ）、およびγ－Ａｌ２Ｏ３（Ｃ）は、異なる供給業者から得られたアルミナ材料を表す。
Figure 0007693538000001
図４は、３５ｆｔ３／分の流量での表１のサンプルのコールドフローΔＰ測定値を示している。グラフに示されているように、ほとんどのコーティングされたサンプルのΔＰは同等であった。
サンプルは、新鮮な形でＮＨ３貯蔵容量に関して評価し、次いでをエージング（１０％の蒸気で５時間、８５０℃）にさらし、再びＮＨ３貯蔵容量を評価した。ＮＨ３貯蔵容量は、ＮＨ３吸着－脱着実験により測定した。ＮＨ３吸着量は、ＳＣＲフィードで２００℃で行い、これは、ＧＨＳＶ＝６０，０００時間－１で、５００ｐｐｍのＮＯ、５００ｐｐｍのＮＨ３、１０％のＯ２、５％のＣＯ２、５％のＨ２Ｏ、および残部Ｎ２から構成された。ＮＨ３脱着実験は、２つの部分：２００℃（１時間）で不活性ガス蒸気（５％ＣＯ２、５％のＨ２Ｏおよび残部Ｎ２）での等温パージと、同じ流れで５５０℃までの温脱着（ＴＰＤ）と、から構成された。累積ＮＨ３脱着を、ＮＨ３貯蔵容量として使用した。すべての新鮮な熟成サンプルのＮＨ３の貯蔵容量を、図５にまとめる。表２では、ＮＨ３の貯蔵容量は、等温脱着（弱く結合したＮＨ３）とＴＰＤ（強く保持されたＮＨ３）の部分、および新鮮なサンプルとエージングしたサンプルとの違いにさらに分類されている。
データは、新鮮なサンプルに、基準サンプルからのＮＨ３の脱着の合計量が１．１８ｇ／Ｌであり、他の全てのサンプルは、わずかに高い（１．２２～１．２４ｇ／Ｌ）サンプル４、５、１０で、基準から＋／－１０％以内であったことを示す。エージングしたサンプルでは、脱着したＮＨ３の総量は、対応する新鮮なサンプルよりもかなり少なくなっており、興味深いことに、等温部分で脱着したＮＨ３は、対応する新鮮なサンプルよりもエージングしたサンプルの方が高くなっている。理論によって制限されることを意図するものではないが、弱酸性部位の量はエージング後に増加したが、強酸性部位の量は減少したと考えられている。
エージングしたサンプルの中で、サンプル７０－５は最高の総ＮＨ３の容量（１．０ｇ／Ｌ）を示し、ゼオライトのみの基準（０．７４ｇ／Ｌ）よりもはるかに高かった。サンプル７０－５は、また、８５０℃／５時間のエージング後にＮＨ３の容量の少なくとも減少を示す。図６は、具体的には、サンプル７０－１（対照／参照）および７０－５についてのＮＨ３のＴＰＤプロファイルを比較する。同様のＮＨ３脱着プロファイルは、新鮮なサンプルに見出される。しかしながら、エージングしたサンプルに、サンプル７０－５上のＮＨ３脱着強度は、サンプル７０－１のそれよりもかなり高い。
Figure 0007693538000002
新鮮なＳＣＲｏＦサンプルとエージングしたＳＣＲｏＦサンプルとに対するＮＯｘ変換は、定常状態反応条件下で２００～６００℃から測定された。反応は、ＧＨＳＶ＝６０，０００時間－１でＮ２において、５００ｐｐｍのＮＨ３、５００ｐｐｍのＮＯ、１０％のＯ２、５％Ｈ２Ｏ、５％のＣＯ２からなるフィードを用いて行った。明確にするために、２００℃および６００℃でのＮＯｘ変換を棒グラフとしてプロットする（図７および９）。
２００℃では、すべての新鮮なサンプルのＮＯｘ変換はほぼ同じである（約８０％）。ただし、すべてのエージングしたサンプルは、２００℃で基準（サンプル７０－１）よりも高いＮＯｘ変換を示し、それらのうち、サンプル７０－５、７０－４、および７０－１０はかなり高くなっている（それぞれ２０％、９％、８％だけ）。サンプル７０－５は、２００℃で最も活性の高い触媒である。
図８に、エージングしたＳＣＲｏＦサンプルに対する、２００℃での定常状態のＮＯｘ変換と、２００℃での累積ＮＨ３脱着との間の相関を示す。示されるように、ＮＯｘ変換はＮＨ３容量と線形的に相関している。活性およびＮＨ３容量の大きな違いは、エージングした触媒上で観察された。理論によって制限されることを意図するものではないが、この相関の背後にある根本的な理由は、ＮＨ３貯蔵容量が８５０℃のエージングした触媒の活性部位（交換銅部位）の数の尺度であると考えられている。顕著なことは、ＮＯｘ変換およびＮＨ３吸着容量の観点から、エージングしたサンプル（Ｃｕ－ＣＨＡの同量を有する）に対した大きな差が発見されたという事実である。繰り返すが、理論によって制限されることを意図するものではないが、これは、アルミナを含む結果として、８５０℃のエージング後にゼオライトに異なる量の活性銅サイトが残ることを示唆している。
図９に示すように、６００℃では、すべてのアルミナ添加サンプルの新鮮なＮＯｘ変換は、基準よりも高く、一部は１０％を超えている。アルミナ添加剤は高温処理なしでは効果が期待されなかったため、これは驚くべき観察である。８５０℃のエージング後、活性の差はより顕著になる。アルミナでフィルターをプレコーティングすることが６００℃でＮＯｘ変換では顕著ではないが、ゼオライトとアルミナを混合することが、高温ＮＯｘ変換をはっきりと増加させていることが現れている。アルミナとゼオライトとを混合することによるＮＯｘ変換の増加は、７～１４％の範囲にあり、サンプル７０－９が最良である。サンプル５、６、および７は、すべてγ－Ａｌ２Ｏ３（Ａ）の添加剤を含有しているが、コーティング方法による異なる効果を示すことができる。
結論として、この実施例は、エージングしたサンプルについて、アルミナとゼオライトを混合すると、２００℃でわずかに高いＮＯｘ変換がもたらされることを見出した（サンプル７０－７～７０－１０）。０．１５ｇ／ｉｎ３のγ－Ａｌ２Ｏ３（Ａ）のプレコーティングは、かなりＮＯｘ変換（サンプル７０－５）を増加させた。エージングしたサンプルの場合、アルミナとゼオライトを混合すると、６００℃でＮＯｘ変換がかなり高くなった（サンプル７０－６～７０－１０）。これらの発見は図１０にまとめられている。
Ｎ２Ｏは、ＳＣＲプロセスの副産物であり、典型的には、低温ピークおよび高温ピークとして現れる。低温ピークは典型的には、新鮮なサンプルでは２００～２５０℃、エージングしたサンプルでは２００～３００℃の間に現れる。高温ピークは、新鮮なサンプルでは４５０～５５０℃、エージングしたサンプルでは５００～６００℃の間に現れる。表３に、新鮮なサンプルとエージングしたサンプルのピークＮ２Ｏの形成を示す。新鮮な触媒とエージングした触媒との両方について、アルミナ含有触媒は、ゼオライトのみの基準と比較して、高温でより低いピークＮ２Ｏ形成を示す。いくつかの新鮮な触媒について、低温ピークＮ２Ｏ形成は、基準よりも低い。
Figure 0007693538000003
本明細書に開示の発明は、特定の実施形態およびその用途の手段によって説明されているが、特許請求の範囲に記載の開示の範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの修正および変更を行うことができる。さらに、本開示の様々な態様は、それらが本明細書で具体的に説明されたもの以外の用途で使用することができる。

Claims (30)

  1. 選択的接触還元(ＳＣＲ)触媒物品として使用される触媒物品であって、
    壁流フィルター基材と、
    前記壁流フィルター基材上にコーティングされた触媒組成物と、を含み、前記触媒組成物が、
    ゼオライトであって、０．１～０．５のＣｕ／Ａｌ比および１～１５重量％のＣｕＯ負荷を有するように前記ゼオライトのカチオン部位に交換された十分なＣｕを有する、ゼオライトと、
    前記Ｃｕ交換ゼオライトの重量に基づいて約１～約２０重量％の量の銅トラップ成分と、を含み、
    前記銅トラップ成分が、約０．５～２０ミクロンのＤ９０粒子サイズを有する複数の粒子を含み、且つ
    前記触媒組成物が、前記ゼオライトと前記銅トラップ成分との物理的ブレンドを含むウォッシュコートの形態であり、
    前記ウォッシュコートが、前記壁流フィルター基材の少なくとも一部上に直接配置されている、触媒物品。
  2. 前記触媒組成物が、前記ゼオライトを含む第１のウォッシュコートおよび前記銅トラップ成分を含む第２のウォッシュコートの形態であり、
    前記第２のウォッシュコートが、前記壁流フィルター基材の少なくとも一部上に直接配置され、前記第１のウォッシュコートが、前記第２のウォッシュコートの少なくとも一部上に直接配置されている、請求項１に記載の触媒物品。
  3. 前記第１のウォッシュコートが、第２の銅トラップ成分をさらに含み、前記第２の銅トラップ成分が、前記第２のウォッシュコートの前記銅トラップ成分と同じであり得るか、または異なり得る、請求項２の触媒物品。
  4. 前記銅トラップ成分が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ニオブ、モリブデン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒物品。
  5. 前記銅トラップ成分が、アルミナを含む、請求項４に記載の触媒物品。
  6. 前記アルミナが、ベーマイト、ガンマアルミナ、シリカアルミナ、安定化アルミナ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項５に記載の触媒物品。
  7. 前記アルミナが、ガンマアルミナを含む、請求項６に記載の触媒物品。
  8. 前記銅トラップ成分が、約０．５～５ミクロンのＤ９０粒子サイズを有する複数の粒子を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の触媒物品。
  9. 前記銅トラップ成分が、約０．５～３ミクロンのＤ９０粒子サイズを有する複数の粒子を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の触媒物品。
  10. 前記ゼオライトが、約０．０１～約５ミクロンの平均粒子サイズを有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の触媒物品。
  11. 前記ゼオライトが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＶ、ＡＦＸ、ＡＶＬ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＡＢ、ＥＥＩ、ＥＲＩ、ＩＦＹ、ＩＲＮ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＡ、ＬＴＮ、ＭＥＲ、ＭＷＦ、ＮＰＴ、ＰＡＵ、ＲＨＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、ＵＦＩ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶からなる群から選択される「８環」骨格構造を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の触媒物品。
  12. 前記ゼオライトが、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＣＨＡ、ＬＴＡ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶から選択される骨格構造を有する、請求項１１に記載の触媒物品。
  13. 前記ゼオライトが、ＣＨＡ骨格構造を有する、請求項１１に記載の触媒物品。
  14. 前記ゼオライトが、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、ＷＥＮ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶からなる群から選択される「１０環」骨格構造を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の触媒物品。
  15. 前記ゼオライトが、ＦＥＲ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＳＴＴ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶から選択される骨格構造を有する、請求項１４に記載の触媒物品。
  16. 前記ゼオライトが、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、ＶＥＴ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶からなる群から選択される「１２環」骨格構造を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の触媒物品。
  17. 前記ゼオライトが、ＡＦＩ、ＢＥＡ、ＦＡＵ、ＭＡＺ、ＭＯＲ、ＯＦＦ、ならびにそれらの組み合わせおよび連晶から選択される骨格構造を有する、請求項１６に記載の触媒物品。
  18. 前記ゼオライトが、ＣＨＡとＧＭＥまたはＡＥＩとＧＭＥの連晶を含む骨格構造を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の触媒物品。
  19. 前記銅トラップ成分が、Ｃｕ交換ゼオライトの重量に基づいて約２～約２０重量％の量で存在する、請求項１～１８のいずれか一項に記載の触媒物品。
  20. 前記ゼオライトが、約０．５ｇ／ｉｎ３～約５．０ｇ／ｉｎ３の量で存在する、請求項１～１９のいずれか一項に記載の触媒物品。
  21. 前記ゼオライトが、約１ｇ／ｉｎ３～約５．０ｇ／ｉｎ３の量で存在する、請求項２０に記載の触媒物品。
  22. 前記第２のウォッシュコートの第１の部分が、前記基材の壁内に配置され、前記第２のウォッシュコートの第２の部分が、前記基材の壁上に配置されている、請求項２及び請求項２を直接的又は間接的に引用する請求項３～２１のいずれか一項に記載の触媒物品。
  23. 前記第２のウォッシュコートが、前記基材の壁内に配置されている、請求項２及び請求項２を直接的又は間接的に引用する請求項３～２１のいずれか一項に記載の触媒物品。
  24. 前記第１のウォッシュコートが、前記基材の壁上に配置されている、請求項２２または２３に記載の触媒物品。
  25. 尿素インジェクターの下流の、かつ内燃機関と流体連通した請求項１～２４のいずれか一項に記載の触媒物品を備える、排気ガス処理システム。
  26. ディーゼル酸化触媒、煤フィルター、アンモニア酸化触媒、リーンＮＯｘトラップ、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される成分をさらに含む、請求項２５に記載の排気ガス処理システム。
  27. 前記内燃機関が、ディーゼルエンジンである、請求項２５または２６に記載の排気ガス処理システム。
  28. 増強された低温および高温のＮＯｘ変換を備えたＳＣＲｏＦを調製する方法であって、
    銅トラップ成分とゼオライトの混合物を含むウォッシュコートを壁流フィルター基材上にコーティングすることであって、
    前記銅トラップ成分が、約０．５～２０ミクロンのＤ９０粒子サイズを有する複数の粒子を含み、
    前記ゼオライト成分が、前記ゼオライトが０．１～０．５のＣｕ／Ａｌ比および１～１５重量％のＣｕＯ負荷を有するように前記ゼオライトのカチオン部位に交換された十分なＣｕを含む、コーティングすることと、
    前記コーティングされた壁流フィルター基材を焼成して前記ＳＣＲｏＦを得ることと、を含む、方法。
  29. 前記銅トラップ成分が、アルミナである、請求項２８に記載の方法。
  30. 前記ＳＣＲｏＦが、前記壁流フィルター基材上に約０．０５ｇ／ｉｎ３～約０．５ｇ／ｉｎ３のアルミナのアルミナ負荷を含む、請求項２８又は２９に記載の方法。
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