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WO2016133085A1 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

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WO2016133085A1
WO2016133085A1 PCT/JP2016/054432 JP2016054432W WO2016133085A1 WO 2016133085 A1 WO2016133085 A1 WO 2016133085A1 JP 2016054432 W JP2016054432 W JP 2016054432W WO 2016133085 A1 WO2016133085 A1 WO 2016133085A1
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WO
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exhaust gas
catalyst layer
catalyst
partition wall
osc
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亮太 尾上
新吾 坂神
泰隆 野村
雄太 森下
純実 栗山
洋 関根
大輔 落合
三好　直人
竹内　雅彦
あけみ 佐藤
Original Assignee
株式会社キャタラー
トヨタ自動車株式会社
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Publication date
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Priority to EP16752471.9A priority patent/EP3254757B1/en
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst provided in an exhaust system of an internal combustion engine. Specifically, the present invention relates to a wall flow type exhaust gas purification catalyst.
  • Exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobile engines contains harmful components such as hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO x ), particulate matter (particulate matter; PM). included.
  • HC hydrocarbons
  • CO carbon monoxide
  • NO x nitrogen oxides
  • PM particulate matter
  • an exhaust gas purifying catalyst including a catalyst layer including a carrier and a catalytic metal supported on the carrier has been used.
  • a wall flow type exhaust gas purification catalyst includes a wall flow type base material and a catalyst layer.
  • the wall flow type base material is composed of an inlet cell having an open end on the exhaust gas inflow side, an exit cell having an open end on the exhaust gas outflow side, and a porous partition wall (rib wall) separating both cells.
  • the catalyst layer is disposed inside or on the surface of the partition wall. The exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows into the inlet cell from the end on the exhaust gas inflow side, passes through the pores of the porous partition wall, and flows out from the end on the exhaust gas outflow side of the outlet cell.
  • Patent Document 1 discloses an exhaust gas purifying catalyst having a two-layered catalyst layer. Specifically, a first catalyst layer (Pd-containing layer) is provided inside the partition wall, and a second catalyst layer (Rh-containing layer) is provided on the entire surface of the partition wall so as to completely cover the first catalyst layer.
  • An exhaust gas purifying catalyst is disclosed in which only the second layer additionally contains a ceria / zirconia composite oxide having an oxygen storage capacity.
  • the exhaust gas atmosphere inside the exhaust gas purification catalyst can be stably stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) Can be kept close. That is, the OSC material occludes oxygen in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean atmosphere (that is, an oxygen-excess atmosphere), and occludes when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a rich atmosphere (that is, an excessive fuel atmosphere). It works to release oxygen. Thereby, even if the oxygen concentration in exhaust gas fluctuates, the atmosphere inside the exhaust gas purifying catalyst can be maintained near the stoichiometric range. As a result, stable catalyst performance can be obtained, and purification performance can be improved.
  • OSC Oxygen-Storage-Capacity
  • the conventional configuration still has room for improvement. That is, in recent years, the amount of catalyst metal used tends to be reduced for the purpose of reducing manufacturing costs.
  • the catalytic metal plays a role of mediating the oxygen storage in a lean atmosphere. For this reason, in the exhaust gas purifying catalyst with a reduced amount of catalytic metal, the oxygen storage rate (OSC ability) in the OSC material is significantly reduced.
  • the OSC ability of the exhaust gas purifying catalyst can be increased, for example, by increasing the content of the OSC material itself.
  • pressure loss pressure loss
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is a wall flow type exhaust gas purifying catalyst, in which the OSC ability of an oxygen storage material is fully exhibited and the amount of OSC is improved. It is to provide a catalyst.
  • the present inventors have studied the exhaust gas purification catalyst provided with a wall flow type substrate from various angles in order to solve the above problems. As a result, the inventors conceived of adjusting the flow of exhaust gas by controlling the pressure loss in the extending direction of the partition walls. Then, after further intensive studies, the present invention was completed.
  • the present invention provides a wall flow type exhaust gas purifying catalyst that is disposed in an exhaust pipe of an internal combustion engine and purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
  • an exhaust gas purifying catalyst includes a base material having a wall flow structure, a first catalyst layer, and a second catalyst layer.
  • an inlet cell having an open end on the exhaust gas inflow side and an exit cell having an open end on the exhaust gas outflow side are partitioned by a porous partition wall.
  • the first catalyst layer the region in contact with the upper entry side cell a inside the partition wall, the length less than the total length L w of the extending direction of the partition wall along the extending direction of the partition wall from the end portion of the exhaust gas inlet side L 1 is provided.
  • the second catalyst layer in a region in contact with a to the exit-side cell internal of the partition wall, the length less than the total length L w of the extending direction of the partition wall along the extending direction of the partition wall from the end portion of the exhaust gas outlet side L 2 is provided.
  • Each of the first catalyst layer and the second catalyst layer includes an oxygen storage material.
  • the ratio (D 1 / D 2 ) of the coating density D 1 of the first catalyst layer to the coating density D 2 of the second catalyst layer is 1.1 or more and 1.8 or less. That is, the coating density ratio (D 1 / D 2 ) satisfies the following formula: 1.1 ⁇ (D 1 / D 2 ) ⁇ 1.8;
  • the OSC material is disposed in each of the two catalyst layers. Further, in the partition wall of the base material, two catalyst layers satisfying a coating density ratio (D 1 / D 2 ) satisfying 1.1 to 1.8 and the base material exposed portion are disposed, and the flow of exhaust gas (for example, The exhaust gas flow field and exhaust gas flow velocity) are adjusted.
  • the contact opportunity between the exhaust gas and the OSC material can be increased as compared with the configuration of Patent Document 1.
  • the amount of OSC can be improved as compared with the conventional product, and an exhaust gas purifying catalyst excellent in purification performance can be realized.
  • the (catalyst layer) is provided inside the partition wall means that the catalyst layer is biased to the inside of the partition wall compared to the outside (typically the surface) of the partition wall. To do (is unevenly distributed).
  • the partition walls of the cross section of the first catalyst layer was observed by an electron microscope, and 100% total coating density in the range of the length of the 0.1 L w toward the extending direction from an end portion of the exhaust gas inlet side. At this time, it means that the coating density present inside the partition wall is typically 80% or more, such as 90% or more, preferably 95% or more, and particularly substantially 100%.
  • the partition walls of the cross section of the second catalyst layer was observed by an electron microscope, and 100% total coating density in the range of the length of the 0.1 L w toward the extending direction from an end portion of the exhaust gas outlet side.
  • the coating density present inside the partition wall is typically 80% or more, such as 90% or more, preferably 95% or more, and particularly substantially 100%. Accordingly, for example, when a catalyst layer is provided on the surface of the partition wall, it is clearly distinguished from a case where a part of the catalyst layer unintentionally penetrates into the partition wall.
  • the “coat density” refers to the coating amount (g) of the catalyst layer per 1 L of the volume of the substrate (the entire bulk volume including the cell volume).
  • the unit is g / L.
  • the coating density is determined by, for example, immersing the reference base material before coating the catalyst layer and the base material with the catalyst layer in a solvent (for example, in water) and measuring the mass in the solvent by Archimedes method. (Equation 1).
  • ⁇ W ⁇ ⁇ (l) / (WW ′) (Formula 1)
  • ⁇ is the coating density (g / L) of the catalyst layer; W is determined by subtracting “the mass of the reference substrate in the atmosphere” from “the mass of the substrate with the catalyst layer in the atmosphere”.
  • W ′ is “the solvent in the catalyst layer” obtained by subtracting the “mass in the solvent of the reference substrate” from the “mass in the solvent of the substrate with the catalyst layer” "Mass in”;
  • ⁇ (l) is the density of the solvent (eg water).
  • the D 1 / D 2 is 1.4 or more and 1.7 or less. Thereby, the effect of the present invention can be exhibited at a higher level.
  • the catalyst average coating density D A of the entire exhaust gas purifying catalyst is not more than 40 g / L or more 150 g / L.
  • the oxygen storage material content O 1 per 1 L of the base material in the first catalyst layer and the base in the second catalyst layer are described.
  • the content O 2 of the oxygen storage material per 1 L of the volume of the material satisfies O 1 > O 2 .
  • the ratio of the O 1 and the O 2 is 1.4 to 1.7. Thereby, the effect of the present invention can be exhibited at a higher level.
  • the oxygen storage material content O 1 is 30 g / L or more and 50 g / L or less, and the oxygen storage material content O 2 is 20 g / L or more. 35 g / L or less.
  • the first catalyst layer and the second catalyst layer each contain the oxygen storage material as a promoter that does not carry a catalyst metal.
  • the oxygen storage rate in a lean atmosphere can be further increased.
  • the first catalyst layer contains rhodium. In other words, it is preferable to arrange a noble metal species (rhodium) having a high reduction activity in the first catalyst layer.
  • the second catalyst layer contains palladium. In other words, it is preferable to arrange a noble metal species (palladium) having a high oxidation activity in the second catalyst layer.
  • the L w , the L 1, and the L 2 satisfy the following formula: L w ⁇ (L 1 + L 2 ) ⁇ 2L w ; That is, the first catalyst layer and the second catalyst layer are configured to partially overlap in the extending direction.
  • the total thickness of the thickness direction orthogonal to the extending direction of the partition and T w, the thickness of the first catalyst layer and T 1, the the thickness of the second catalyst layer is taken as T 2, and the T w and the T 1 and the T 2 has the following formula: T w ⁇ (T 1 + T 2) ⁇ 2T w; meet.
  • the first catalyst layer and the second catalyst layer are configured to partially overlap in the thickness direction.
  • the two catalyst layers the first catalyst layer and the second catalyst layer
  • exhaust gas can be purified (detoxified) more accurately.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a base material of an exhaust gas purifying catalyst according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an end portion of the honeycomb substrate of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a configuration in the vicinity of the partition wall of the exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of OSC of the exhaust gas purifying catalyst and D 1 / D 2 when the coating density of the second catalyst layer is changed.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the rate of increase in pressure loss and D 1 / D 2 when the coating density of the second catalyst layer is changed.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of OSC of the exhaust gas purifying catalyst and D 1 / D 2 when the coating density of the first catalyst layer is changed.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rate of increase in pressure loss and D 1 / D 2 when the coating density of the first catalyst layer is changed.
  • a and B the difference between A and B is It means about ⁇ 10%, typically about ⁇ 5%, preferably about ⁇ 2%.
  • a to B (A and B are arbitrary values)” includes values of A and B (upper limit value and lower limit value) unless otherwise specified.
  • the exhaust gas-purifying catalyst disclosed herein is a so-called wall flow type, and includes a base material having a wall flow structure and two catalyst layers (a first catalyst layer and a second catalyst layer).
  • a base material having a wall flow structure and two catalyst layers (a first catalyst layer and a second catalyst layer).
  • two catalyst layers and at least one substrate exposed portion are provided in a predetermined arrangement inside the partition wall of the base material, and both of the two catalyst layers are oxygen.
  • the effect peculiar to the present invention is that the material contains an occlusion material and the ratio (D 1 / D 2 ) of the coating density D 1 of the first catalyst layer to the coating density D 2 of the second catalyst layer satisfies a predetermined range.
  • other configurations are not particularly limited, and can be arbitrarily determined in light of various standards.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a base material 1 of an exhaust gas purifying catalyst 10 according to an embodiment.
  • a honeycomb base material (honeycomb structure) 1 having a cylindrical outer shape is employed.
  • the external shape of the whole honeycomb base material 1 can also be made into an elliptical cylinder shape, a polygonal cylinder shape etc. instead of the cylindrical shape shown in FIG.
  • the honeycomb substrate 1 has partition walls formed along the extending direction (cylindrical cylinder axis direction) of the honeycomb substrate 1, and a plurality of cells partitioned by the partition walls and regularly arranged. is doing.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an end 1a of the honeycomb substrate 1 of FIG.
  • the end 1a is circular.
  • a porous partition wall 6 is disposed between adjacent cells.
  • the sealing portion 2 and the opening 4 are arranged in a so-called checkered pattern.
  • the material for the honeycomb substrate 1 various materials conventionally used for this kind of application can be adopted.
  • the internal combustion engine is operated under a high load condition, it is made of a material having stable properties even when exposed to high temperature (for example, 400 ° C. or higher) exhaust gas.
  • cordierite, aluminum titanate, ceramics such as silicon carbide (SiC), or alloys such as stainless steel can be cited.
  • the capacity (total volume of the cells) of the honeycomb substrate 1 is usually 0.1 L or more, preferably 0.5 L or more, for example, 5 L or less, preferably 3 L or less, more preferably 2 L or less.
  • the total length of the honeycomb substrate 1 in the cylinder axis direction is usually about 10 to 500 mm, for example, about 50 to 300 mm.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a configuration in the vicinity of the partition wall 26 of the exhaust gas purifying catalyst 10 according to an embodiment.
  • the base material of the exhaust gas purifying catalyst 10 shown in FIG. 3 has an opening 4 at the end portion 24a on the exhaust gas inflow side (in the U shape) and an opening portion at the end portion 25a on the exhaust gas outflow side. 4 and a delivery cell 25 having a U-shape (a U-shape) is partitioned by a porous partition wall 26. Sealing portions 22 are provided at the end of the inlet cell 24 on the exhaust gas outflow side and the end of the outlet cell 25 on the exhaust gas inflow side, thereby being sealed.
  • the inlet side cell 24 and the outlet side cell 25 may be set to appropriate shapes and sizes in consideration of, for example, the flow rate and components of the exhaust gas supplied to the exhaust gas purification catalyst 10. Further, the shapes of the entry side cell 24 and the exit side cell 25 are not particularly limited. For example, a rectangle such as a square, a parallelogram, a rectangle, and a trapezoid, a triangle, and other polygons (for example, a hexagon, an octagon), Various geometric shapes such as a circle can be used.
  • the partition wall 26 has a porous structure through which exhaust gas can pass.
  • the total thickness of the partition wall 26 (in other words, the length in the direction orthogonal to the extending direction of the partition wall 6) Tw is a viewpoint of improving exhaust gas purification performance, a viewpoint of improving mechanical strength, a viewpoint of suppressing an increase in pressure loss, and the like. Therefore, for example, it may be about 0.05 to 2 mm.
  • the porosity of the partition walls 26 is usually about 40 to 70% from the viewpoint of improving the mechanical strength and suppressing the increase in pressure loss.
  • the average pore diameter of the partition walls 26 is usually about 10 to 40 ⁇ m from the viewpoint of improving the PM collection performance and suppressing the increase in pressure loss.
  • the exhaust gas-purifying catalyst 10 disclosed herein has predetermined properties (for example, length, thickness, coat density, OSC material density) inside the partition wall 26 (specifically, the surface in the pores of the partition wall 26). ), That is, a first catalyst layer 261 and a second catalyst layer 262.
  • the exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows into the inlet cell 24 from the end 24 a on the exhaust gas inflow side.
  • the exhaust gas that has flowed into the inlet cell 24 passes through the pores of the porous partition wall 26 and flows out from the exhaust gas outlet end 25a of the outlet cell 25, as indicated by the arrows in FIG.
  • the exhaust gas contacts the catalyst layer (the first catalyst layer 261 and / or the second catalyst layer 262) while passing through the partition wall 26. As a result, harmful components in the exhaust gas are purified (detoxified).
  • HC components and CO components contained in the exhaust gas are oxidized by the catalytic function of the catalyst layer and converted (purified) into water (H 2 O), carbon dioxide (CO 2 ), and the like. Further, the NO x component is reduced by the catalytic function of the catalyst layer and converted (purified) into nitrogen (N 2 ). Since the PM component is difficult to pass through the pores of the partition walls 26, the PM component is generally deposited on the partition walls 26 in the entry side cell 24 (for example, at a position near the sealing portion 22 on the partition walls 26). The deposited PM is self-combusted by the catalytic function of the first catalyst layer 261, or is forcibly burned at a predetermined temperature (for example, about 500 to 700 ° C.) and decomposed.
  • a predetermined temperature for example, about 500 to 700 ° C.
  • the straight type exhaust gas purification catalyst In addition, there is a so-called straight type as a structure contrasted with the wall flow type.
  • the straight type exhaust gas purifying catalyst the catalyst layer and the exhaust gas react in order from the front stage (upstream side) to the rear stage (downstream side) of the base material, and harmful components are purified.
  • the type of catalytic metal, the arrangement of the catalyst layer (the laminated structure in the length and thickness direction, etc.), etc. are determined in consideration of the order of the purification reaction.
  • the arrangement and properties of the catalyst layer are determined for the purpose of controlling the flow of exhaust gas in the catalyst (particularly in the partition walls). In this respect, the wall flow type and the straight type are technically different.
  • Both the first catalyst layer 261 and the second catalyst layer 262 are provided inside the partition wall 26 of the exhaust gas purifying catalyst 10.
  • the two catalyst layers form the main body of the exhaust gas purifying catalyst 10 as a place for purifying the exhaust gas.
  • each of the two catalyst layers includes a catalyst metal that functions as an oxidation and / or reduction catalyst, a carrier that supports the catalyst metal, and an oxygen storage material (OSC material).
  • OSC material oxygen storage material
  • the carrier and the OSC material may be the same. That is, the carrier supporting the catalyst metal may function as the OSC material.
  • the catalyst metal one or more of various metal species known to be capable of functioning as an oxidation catalyst or a reduction catalyst can be appropriately employed.
  • noble metals such as rhodium (Rh), palladium (Pd), and platinum (Pt), which are platinum groups, can be used.
  • An alloy with these metals can also be used.
  • Such a catalyst metal is preferably used as fine particles having a sufficiently small particle diameter from the viewpoint of increasing the contact area with the exhaust gas.
  • the average particle size of the catalyst metal particles (average value of particle sizes determined by TEM observation; the same shall apply hereinafter) is usually about 1 to 15 nm, preferably 10 nm or less, 7 nm or less, and more preferably 5 nm or less. Note that the types of catalyst metals contained in the two catalyst layers (the first catalyst layer 261 and the second catalyst layer 262) may be the same or different.
  • the first catalyst layer 261 includes rhodium (Rh).
  • Rh rhodium
  • a purification reaction can be actively generated on the upstream side (first catalyst layer 261) of the exhaust gas.
  • reaction heat during the purification reaction can be transmitted to the downstream side of the exhaust gas (second catalyst layer 262), and the temperature of the entire catalyst can be kept high (kept warm). Therefore, the purification performance (particularly NO x purification performance) can be effectively enhanced within a limited amount of catalytic metal.
  • one catalyst layer for example, the first catalyst layer 261 has a high reduction activity (for example, rhodium), and the other catalyst layer (for example, the second catalyst layer 262) has a high oxidation activity.
  • a metal species for example, palladium (Pd) is provided. According to such a configuration, harmful components in the exhaust gas can be efficiently purified at once.
  • the supporting rate of the catalyst metal in each catalyst layer is not particularly limited. For example, it may be determined in consideration of the length and thickness of the two catalyst layers 261 and 262, the flow rate of exhaust gas to be supplied, and the like.
  • the loading ratio in each catalyst layer is 0.05 to 1.5% by mass, preferably 0.1 to 1.5% by mass, and more preferably 0.2 to 1% by mass.
  • the loading ratio is a predetermined value or more, excellent catalytic activity can be better realized.
  • the loading ratio is not more than a predetermined value, metal grain growth (sintering) can be highly suppressed, and high durability can be realized. Furthermore, it is advantageous in terms of cost.
  • the application of the present invention is particularly effective when the catalyst metal loading is low.
  • the catalyst metal loading rate of the first catalyst layer 261 and the catalyst metal loading rate of the second catalyst layer 262 may be the same or different.
  • the ratio of the loading ratio of the first catalyst layer 261 to the loading ratio of the second catalyst layer 262 is approximately 1 to 1.5, for example, 1 to 1.2.
  • the loading rate of the first catalyst layer 261 is higher than the loading rate of the second catalyst layer 262.
  • the reaction heat is efficiently transmitted to the downstream side (second catalyst layer 262) of the exhaust gas purification catalyst 10 along with the flow of the exhaust gas, thereby improving the warm-up property and the heat retaining property of the exhaust gas purification catalyst 10. can do. Therefore, for example, even if the exhaust gas temperature temporarily falls below the catalyst activation temperature (for example, an eco car in which the engine is repeatedly started and stopped during operation or during a pause such as waiting for a signal), it is excellent.
  • the catalytic activity can be realized stably.
  • the carrier for supporting the catalyst metal one or more inorganic materials similar to those of the conventional exhaust gas purifying catalyst can be appropriately employed.
  • a porous material having a relatively large specific surface area (here, the specific surface area measured by the BET method; the same shall apply hereinafter) is preferable.
  • alumina Al 2 O 3
  • ceria CeO 2
  • zirconia ZrO 2
  • silica SiO 2
  • titania TiO 2
  • solid solutions thereof for example, ceria-zirconia composite oxide
  • CZ complex oxide solid solutions thereof.
  • alumina and CZ composite oxide are preferable.
  • the specific surface area of the carrier (for example, alumina powder or CZ composite oxide powder) is preferably about 10 to 500 m 2 / g, for example, 200 to 400 m 2 / g, from the viewpoints of heat resistance and structural stability.
  • the average particle size of the carrier is preferably about 1 to 500 nm, for example, 10 to 200 nm. Note that the types of carriers contained in the two catalyst layers (the first catalyst layer 261 and the second catalyst layer 262) may be the same or different.
  • the oxygen storage material plays a role of stably maintaining the exhaust gas atmosphere in the exhaust gas purification catalyst 10 in the vicinity of the stoichiometric (theoretical air-fuel ratio).
  • the OSC material one or more of various compounds known to have oxygen storage ability can be appropriately employed.
  • the above-mentioned ceria (CeO 2 ), a composite oxide containing the ceria (for example, CZ composite oxide), and the like can be given.
  • CZ composite oxide is preferable.
  • grain growth is suppressed by dissolving zirconia and ceria in solid solution. For this reason, it is excellent in durability and can exhibit excellent OSC ability over a long period of time.
  • the types of OSC materials included in the two catalyst layers may be the same or different.
  • the OSC material is included in each of the two catalyst layers as a support on which the catalyst metal particles are supported and / or as a promoter on which the catalyst metal particles are not supported.
  • the OSC materials included in the two catalyst layers may be the same or different.
  • the first catalyst layer 261 and / or the second catalyst layer 262 includes an OSC material as a promoter. Thereby, the oxygen storage rate (OSC ability) to OSC material can improve, and the effect of the present invention can be exhibited at a higher level.
  • OSC material content density in the first catalyst layer 261 (OSC material content per liter of substrate volume) O 1 and OSC material content density in the second catalyst layer 262 (OSC material content per liter of substrate volume) Content) O 2 may be the same or different.
  • the content density O 1 of the first catalyst layer 261 is higher than the content density O 2 of the second catalyst layer 262 (that is, O 2 ⁇ O 1 ).
  • the content density O 1 of the OSC material in the first catalyst layer 261, the ratio between the content density of O 2 OSC material in the second catalyst layer 262 (O 1 / O 2) is the ratio of the coating density It is equal to (D 1 / D 2 ). That is, O 1 / O 2 is generally 1.1 to 1.8, preferably 1.4 to 1.7. Thereby, the effect of improving the OSC ability is exhibited at a higher level.
  • the OSC material content density O 1 in the first catalyst layer 261 is not particularly limited because it depends on the properties of the substrate (for example, the shape of the cell, the thickness of the partition walls, the porosity).
  • the density O 1 of the OSC material in the first catalyst layer 261 is approximately 80 g / L or less, preferably 70 g / L or less, more preferably 50 g / L or less, for example 45 g. / L or less.
  • the OSC material content density O 1 in the first catalyst layer 261 is approximately 10 g / L or more, preferably 20 g / L or more, more preferably 30 g / L. For example, it is 40 g / L or more.
  • the content density O 2 of the OSC material in the second catalyst layer 262 is not particularly limited because it depends on the properties of the substrate (for example, the shape of the cell, the thickness of the partition walls, and the porosity).
  • the density O 2 of the OSC material in the second catalyst layer 262 is approximately 60 g / L or less, preferably 55 g / L or less, more preferably 50 g / L or less, for example 35 g. / L or less.
  • the OSC material content density O 2 in the second catalyst layer 262 is approximately 5 g / L or more, preferably 10 g / L or more, for example, 20 g / L or more. is there.
  • optional components may be added to the two catalyst layers (the first catalyst layer 261 and the second catalyst layer 262).
  • Such optional components can be included in each catalyst layer, for example, as an additional element constituting the carrier and / or the OSC material, or in a form independent of the carrier and / or the OSC material.
  • additive components include alkali metal, alkaline earth metal (eg, barium), rare earth metal compounds and oxides.
  • the ratio of the coat densities of the two catalyst layers is within a predetermined range. That is, the ratio (D 1 / D 2 ) of the coating density D 1 of the first catalyst layer 261 to the coating density D 2 of the second catalyst layer 262 is 1.1 to 1.8. In other words, the coating density D 1 of the first catalyst layer 261 is 1.1 to 1.8 times the coating density D 2 of the second catalyst layer 262.
  • the coating densities of the first catalyst layer 261 and the second catalyst layer 262 are made different, a portion where the exhaust gas easily passes and a portion where the exhaust gas easily passes in the extending direction of the partition wall 26 are generated, and a distribution of pressure loss is generated. Thereby, the flow of the exhaust gas in the partition wall 26 can be adjusted.
  • the pressure loss of the first catalyst layer 261 increases.
  • the exhaust gas hardly passes through the part of the partition wall 26 where the first catalyst layer 261 is formed. Therefore, the exhaust gas that has flowed into the inlet cell 24 from the end portion 24a on the exhaust gas inflow side easily travels straight through the inlet cell 24 to a portion where the first catalyst layer 261 is not formed.
  • the exhaust gas that has traveled straight through the entry-side cell 24 flows preferentially in a portion of the partition wall 26 where the first catalyst layer 261 is not formed (typically a portion where only the second catalyst layer 262 is formed), It reaches the outgoing cell 26.
  • the chance (contact area) of contact between the exhaust gas and the OSC material in the first catalyst layer 261 increases. Therefore, the oxygen absorption efficiency into the OSC material can be increased, and the OSC ability of the exhaust gas purifying catalyst 10 as a whole can be effectively improved.
  • 1.2 ⁇ (D 1 / D 2 ), 1.4 ⁇ (D 1 / D 2 ), for example, 1.45 ⁇ (D 1 / D 2 ) is satisfied. Thereby, the effect mentioned above can be produced at a higher level.
  • the catalyst average coating density D A of the entire exhaust gas purifying catalyst 10 is 40 ⁇ 150g / L.
  • the catalyst average coating density D A is 150 g / L or less, preferably 120 g / L or less, for example, is not more than 100 g / L, it is possible to better suppress the pressure loss.
  • the catalyst average coating density D A is 40 g / L or more, preferably 50 g / L or more, for example, is 60 g / L or more, it is possible to better demonstrate the purification performance. Therefore, the effect of the present invention can be exhibited at a higher level.
  • Coating density D 1 of the first catalyst layer 261 a substrate having properties (e.g. cell shape and the partition wall thickness, porosity) is not particularly limited because due.
  • the pressure loss (in particular, surface pressure loss when exhaust gas flowing into the exhaust gas purifying catalyst 10) from the viewpoint of reducing, coating density D 1 of the first catalyst layer 261 is approximately 200 g / L or less, preferably Is 195 g / L or less, for example 190 g / L or less.
  • the coating density D 1 of the first catalyst layer 261 is approximately 40 g / L from the viewpoint of improving the purification performance on the upstream side of the exhaust gas purification catalyst 10 (region of the first catalyst layer 261).
  • Coating density D 2 of the second catalyst layer 262 is not particularly limited as long as it satisfies the above ratio D 1 / D 2.
  • coating density D 2 of the second catalyst layer 262 is approximately 150 g / L or less, preferably 140 g / L or less, for example 130 g / L or less.
  • coating density D 2 of the second catalyst layer 262 is approximately 25 g / L or more, preferably 30 g / L or more, more preferably 35 g / L or more, for example 45 g / L or more.
  • the first catalyst layer 261 is formed in an area inside the partition wall 26 and in contact with the inlet side cell 24 from the end portion 24 a on the exhaust gas inflow side toward the extending direction of the partition wall 26.
  • the length L 1 in the extending direction of the first catalyst layer 261 is not particularly limited as long as it is shorter than the total length L w in the extending direction of the partition walls 26 (that is, L 1 ⁇ L w ).
  • L 1 By satisfying ⁇ L w, it is possible to suitably suppress the increase in pressure loss, it is possible to exhibit the effect of the present invention at a higher level. From this point of view, L 1 preferably satisfies the L 1 ⁇ 0.9L w.
  • the PM component in the exhaust gas does not easily pass through the partition wall 26 and tends to be deposited in the vicinity of the end portion 25a on the exhaust gas outflow side in the inlet side cell 24.
  • the first catalyst layer 261 is not formed at a position close to the exhaust gas outflow side end portion 25a in the region in the partition wall 26 and in contact with the inlet side cell 24. Thereby, the increase in pressure loss can be suppressed suitably. From this point of view, it is preferable to satisfy L 1 ⁇ 0.8 L w, and more preferably satisfies L 1 ⁇ 0.75L w.
  • the first catalyst layer 261 is preferably not formed.
  • an L 1 ⁇ 0.7 L w, is first catalytic layer 261 is not provided in the 30% portion of the L w from the end 25a of the exhaust gas outlet side to the stretching direction .
  • the length L 1 of the first catalyst layer 261 in the extending direction satisfies 0.3 L w ⁇ L 1 .
  • the opportunity for the exhaust gas and the OSC material to come into contact with each other on the upstream side of the exhaust gas purification catalyst 10 (in the region of the inlet cell 24) can be increased more suitably.
  • the OSC ability can be further enhanced.
  • the warm-up property of the catalyst can be improved. From this point of view, it is preferable to satisfy 0.5 L w ⁇ L 1, it is more preferable to satisfy 0.6 L w ⁇ L 1, it is particularly preferable to satisfy the 0.65L w ⁇ L 1.
  • the second catalyst layer 262 is formed in the region inside the partition wall 26 and in contact with the outlet cell 25 from the end portion 25a on the exhaust gas outflow side in the extending direction of the partition wall 26.
  • the length L 2 in the extending direction of the second catalyst layer 262 is not particularly limited as long as it is shorter than the total length L w in the extending direction of the partition walls 26 (that is, L 2 ⁇ L w ).
  • L 2 ⁇ L w an increase in pressure loss can be suitably suppressed. From this viewpoint, it is preferable to satisfy L 2 ⁇ 0.9 L w, and it is more preferable to satisfy L 2 ⁇ 0.8 L w .
  • the portion of at least 10% of L w from the end 24a of the exhaust gas inlet side toward the drawing direction is It is preferable that the second catalyst layer 262 is not formed.
  • the second catalyst layer 262 is not provided in the 50% portion of the L w toward the extending direction from the end portion 24a of the exhaust gas inlet side .
  • the exhaust gas can be brought into contact with the catalyst layer (the first catalyst layer 261 and / or the second catalyst layer 262) more reliably. As a result, exhaust gas can be purified more accurately, and exhaust gas emissions can be reduced to a high degree.
  • the length in which the two catalyst layers (the first catalyst layer 261 and the second catalyst layer 262) overlap in the extending direction of the partition wall 26 varies depending on, for example, the thickness of each catalyst layer (the length in the direction orthogonal to the extending direction). It is not particularly limited to obtain.
  • the L w , the L 1, and the L 2 satisfy the following formula: 1.1 L w ⁇ (L 1 + L 2 ) ⁇ 1.3 L w ;
  • the thickness of the first catalyst layer 261 is not particularly limited for obtaining also depends for example extending direction of the length of the thickness and the first catalyst layer 261 of the partition wall 26 such.
  • the first catalyst layer 261 is typically so as not to contact the contact and egress cell 25 to the entry side cell 24, it is formed shorter than the total thickness T w of the partition wall 26 (i.e., T 1 ⁇ T w ).
  • the first catalyst layer 261 is preferably unevenly distributed toward the inlet cell 24 inside the partition wall 26.
  • the thickness T 1 of the first catalyst layer 261 satisfies T 1 ⁇ 0.9 T w (preferably T 1 ⁇ 0.8 T w ).
  • the first catalyst The layer 261 is not formed. Thereby, the pressure loss as the exhaust gas purification catalyst 10 as a whole can be effectively reduced.
  • T 2 Thickness of the second catalyst layer 262 is not particularly limited for obtaining also depends for example extending direction of the length of the thickness and the second catalyst layer 262 of the partition wall 26 such .
  • the second catalyst layer 262 is typically so as not to be in contact with and inlet side cell 24 in contact with the exit-side cell 25, it is formed shorter than the total thickness T w of the partition wall 26 (i.e., T 2 ⁇ T w ).
  • the second catalyst layer 262 is preferably unevenly distributed toward the outlet cell 25 inside the partition wall 26.
  • the thickness T 2 of the second catalyst layer 262 satisfies T 2 ⁇ 0.9 T w (preferably T 2 ⁇ 0.8 T w ). That is, in a region in contact with the inlet-side cells 24 a inside the partition wall 26, in a portion of at least 10% of the T w from the end 25a of the exhaust gas outlet side to the stretching direction (preferably 20%), the second catalyst Layer 262 is not formed. Thereby, the pressure loss as the exhaust gas purification catalyst 10 as a whole can be effectively reduced.
  • a T 1 ⁇ T 2 ⁇ 0.8T w the thickness T 1 of the first catalyst layer 261, the thickness T 2 of the second catalyst layer 262 may be the same or may be different.
  • T w it is preferable that the first catalyst layer 261 and the second catalyst layer 262 partially overlap in the thickness direction inside the partition wall 26.
  • a T 1 + T 2 ⁇ 1.6T w thereby, exhaust gas emission can be reduced more effectively.
  • the exhaust gas-purifying catalyst 10 has a first base material exposed portion at a position close to (typically in contact with) the end portion 25a on the exhaust gas outflow side in a region inside the partition wall 26 and in contact with the inlet side cell 24. with a 26N 1.
  • First base material exposed portion 26N 1 is a portion where the first catalyst layer 261 and the second catalyst layer 262 is not either provided. By having the first substrate exposed portion 26N 1, it is possible to suppress the pressure loss more certainly lower.
  • First base material exposed portion 26N 1 dimensions is not particularly limited. For example, it may be determined in consideration of the properties of the substrate and the intended use (for example, the expected generation amount of PM or engine output).
  • the length of the first substrate exposed portion 26N 1 is, is from the end 25a of the exhaust gas outlet side 0.1 L w or more toward the stretching direction, generally less than 0.5 L w, for example, 0. 1L w to 0.3L w .
  • the first substrate exposed portion 26N 1 thickness is at 0.1 T w or more from the surface in contact with the entry side cell 24, for example at 0.1 T w ⁇ 0.3 T w . With such an embodiment, the pressure loss can be further reduced while maintaining and improving the purification performance. Therefore, the effect of the present invention can be exhibited at a higher level.
  • the second substrate exposed portion 26N is located in a position close to (typically in contact with) the end portion 24a on the exhaust gas inflow side in a region in the partition wall 26 that is in contact with the outlet cell 25. 2
  • the dimension (length and thickness) of the second substrate exposed portion 26N2 is not particularly limited. For example, it may be determined in consideration of the properties of the substrate and the intended use (for example, the expected generation amount of PM or engine output).
  • the length of the second substrate exposed portion 26N 2 is, is from the end 25a of the exhaust gas outlet side 0.1 L w or more toward the stretching direction, for example, 0.1 L w ⁇ 0.3 L w It is preferably 0.4 L w to 0.6 L w .
  • the thickness of the second substrate exposed portion 26N 2 is, is from the surface in contact with the exit-side cell 25 0.1 T w or more, for example at 0.1 T w ⁇ 0.3 T w . With such an embodiment, the pressure loss can be further reduced while maintaining and improving the purification performance. Therefore, the effect of the present invention can be exhibited at a higher level.
  • 1st base-material exposed part 26N1 can be provided over not only the position close to the edge part 25a by the side of exhaust gas outflow but a wider range.
  • the first to the substrate exposed portion 26N 1 second and the base material exposed portion 26N 2, may be a three-dimensional first portion linked.
  • Such a catalyst layer can be formed by a method similar to the conventional method.
  • the two catalyst layers (the first catalyst layer 261 and the second catalyst layer 262) as shown in FIG. 3 can be formed as follows. First, a substrate as shown in FIGS. Next, two types of catalyst layer forming slurries (that is, a first catalyst layer forming slurry and a second catalyst layer forming slurry) are prepared.
  • Each of the slurry for forming a catalyst layer includes a desired catalyst metal component (typically a solution containing a catalyst metal such as Pd, Pt, and Rh as ions) and a desired OSC material (typically ceria, CZ composite).
  • Oxide as an essential component, and may include other optional components (for example, other carrier powders, promoters, binders, various additives, and the like).
  • the properties of the slurry may be adjusted in consideration of the size of the substrate used, the porosity of the partition walls 26, the properties of the catalyst layer to be formed, and the like.
  • the first catalyst layer 261 having a desired property is formed in the pores of the partition wall 26 in the portion in contact with the entry-side cell 24.
  • Properties of the first catalyst layer 261 e.g., coating density D 1 and porosity
  • the thickness T 1 of the first catalyst layer 261 causes the pressure difference between the inlet side cell 24 and the outlet side cell 25 by pressurizing the outlet side cell 25 at the time of supplying the slurry and when the slurry is supplied. It can be adjusted depending on the situation.
  • the slurry supply, drying, and calcination operations may be the same as in the conventional catalyst layer formation.
  • the second catalyst layer 262 having desired properties is formed in the pores of the partition walls 26 in contact with the outlet cells 25.
  • the properties (for example, the coating density D 2 and the porosity) and the thickness T 2 of the second catalyst layer 262 are the properties of the second catalyst layer forming slurry and the supply amount of the slurry, as in the formation of the first catalyst layer 261.
  • the number of times of supply, the supply time, and the pressure difference generated between the entry side cell 24 and the exit side cell 25 can be adjusted.
  • the honeycomb substrate after the slurry for forming the catalyst layer is applied is dried and fired at a predetermined temperature and time.
  • two catalyst layers a first catalyst layer 261 and a second catalyst layer 262 as shown in FIG. 3 can be formed.
  • the method of forming two catalyst layers having different coating densities by changing the properties, supply amount, and supply frequency of two types of catalyst layer forming slurries has been introduced.
  • the present invention is limited to this. is not.
  • the effect of containing the OSC material is exhibited, and the amount of OSC is improved as compared with the conventional case.
  • the improvement of the OSC amount and the reduction of the pressure loss can be achieved at a high level. Therefore, it can arrange
  • Example 1 [I. Test example in which the coating density of the second catalyst layer was changed] ⁇ Example 1> First, as a honeycomb substrate, a cordierite wall flow type substrate (cell number: 300 cpsi (cells per square inch), volume: 0.9 L, total length: 105 mm, outer diameter: 103 mm, partition wall thickness) 0.3 mm and a porosity of the partition wall of 59%) were prepared. Next, 40 g of Al 2 O 3 powder ( ⁇ -Al 2 O 3 ) as a carrier, rhodium nitrate having a Rh content of 0.2 g, and an appropriate amount of ion-exchanged water were mixed.
  • Al 2 O 3 powder ⁇ -Al 2 O 3
  • the obtained mixed liquid was dried and then baked (500 ° C., 1 hour) to obtain a powder in which Rh was supported on Al 2 O 3 .
  • the powder and CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder (promoter) having a CZ composite oxide amount after firing of 60 g were mixed with ion-exchanged water to prepare a first catalyst layer forming slurry.
  • the prepared slurry for forming the first catalyst layer is supplied into the inlet cell from the end of the honeycomb substrate on the exhaust gas inflow side, and dried, so that the pores in the partition walls contacting the inlet cell are dried.
  • the first catalyst layer (the length in the stretching direction L 1: 70% of the total length L w of the partition wall, the thickness T 1: 80% of the total thickness T w of the partition wall) was formed.
  • gas is supplied from the end of the outlet cell on the exhaust gas outflow side to create a relative pressure difference between the inlet cell and the outlet cell, and the depth at which the slurry penetrates into the partition wall. It was adjusted.
  • Example 1 the coating density D 1 of the first catalytic layer per volume 1L of the substrate was 65 g / L. Further, the OSC material content density O 1 of the first catalyst layer per 1 L of the volume of the base material was set to 36 g / L.
  • a second catalyst layer forming slurry was prepared in the same manner as the first catalyst layer forming slurry except that a Pd source (palladium nitrate) was used as the catalyst metal.
  • the prepared slurry for forming the second catalyst layer is supplied from the end on the exhaust gas outflow side of the honeycomb base material into the outlet cell, and dried, so that the inside of the pores in the partition wall portion in contact with the outlet cell is dried.
  • a second catalyst layer (extending direction of the length L 2: 50% of the total length L w of the partition wall, the thickness T 2: 80% of the total thickness T w of the partition wall) was formed.
  • Example 1 the coating density D 2 of the second catalytic layer per volume 1L of the substrate was 45 g / L. That is, the ratio of coat density (D 1 / D 2 ) was 1.44.
  • the content density O 2 of the OSC material of the second catalyst layer per 1 L of the base material volume was set to 25 g / L.
  • the catalyst metal loading was the same for the first catalyst layer and the second catalyst layer.
  • the honeycomb base material provided with the first catalyst layer and the second catalyst layer was dried at 150 ° C. for 1 hour and then calcined at 500 ° C. for 1 hour to obtain an exhaust gas purifying catalyst (Example 1).
  • an exhaust gas purifying catalyst (Example 1).
  • the exhaust gas purifying catalyst of Example 1 has a first base material exposed portion in a region inside the partition wall and in contact with the entry side cell.
  • the first substrate exposed portion is 30% of the length of L w in the extending direction from an end portion of the exhaust gas outflow side (0.3 L w), from the surface of the side in contact with the inlet side cell in the thickness direction of the T w 20% of the thickness (0.2T w), is provided.
  • the exhaust gas purifying catalyst of Example 1 has the second base material exposed portion in the region inside the partition wall and in contact with the exit side cell.
  • Second substrate exposed portion is 50% of the length of L w in the extending direction from an end portion of the exhaust gas inlet side (0.5 L w), from the surface of the side in contact with the exit-side cell in the thickness direction of the T w 20% of the thickness (0.2T w), is provided.
  • Example 2 Reference Examples 1 and 2> As in Example 1 above, except that the properties (viscosity and solid content) of the slurry for forming the second catalyst layer and the number of times of supply were adjusted so that the coating density of the second catalyst layer became the value shown in Table 1 below. Exhaust gas purification catalysts (Example 2, Reference Examples 1 and 2) were prepared. The amount of catalyst metal supported on the catalyst layer was the same in all examples. The specifications of the catalyst layer are summarized in Table 1 below.
  • the oxygen absorption / release capacity (OSC) of the exhaust gas purifying catalyst was evaluated. Specifically, the exhaust gas purification catalyst was attached to the exhaust pipe of the engine, and an O 2 sensor was attached downstream of the exhaust gas purification catalyst. Then, the air-fuel ratio A / F of the mixed gas supplied to the engine is periodically switched between rich and lean every predetermined time. Based on the behavior of the O 2 sensor, (1) after the catalyst has completely released oxygen. The average oxygen storage / release amount (OSC amount) was calculated from the operating conditions and time until the oxygen was fully occluded, and (2) the operating condition and time until the oxygen was fully occluded and released. The results are shown in the corresponding column of Table 1. Here, the relative value when the OSC amount of Reference Example 1 is set as a reference (1.0) is shown. FIG. 4 shows the relationship between the amount of OSC of the exhaust gas purifying catalyst and D 1 / D 2 .
  • the increase rate of pressure loss of the obtained exhaust gas-purifying catalyst was measured. Specifically, first, a honeycomb base material (reference) before coating of the catalyst layer was prepared, and the pressure when air was circulated with an air volume of 6 m 3 / min was measured. Next, using the produced exhaust gas-purifying catalyst (honeycomb substrate with a catalyst layer), the pressure when air was circulated with an air volume of 6 m 3 / min was measured as in the case of the reference.
  • the pressure loss increase rate (%) was calculated from the following formula: [(exhaust gas purification catalyst pressure ⁇ reference pressure) / reference pressure] ⁇ 100; The results are shown in the corresponding column of Table 1. In addition, the relative value when the pressure loss increase rate of the reference example 1 is made into a reference
  • FIG. 5 shows the relationship between the rate of increase in pressure loss and D 1 / D 2 .
  • the OSC amount tended to increase as the coating density ratio (D 1 / D 2 ) increased.
  • the coating density ratio (D 1 / D 2 ) By setting the coating density ratio (D 1 / D 2 ) to 1.1 or more (for example, 1.18 or more), the effect of the OSC material was better exhibited.
  • the pressure loss tended to decrease as the ratio of the coat density (D 1 / D 2 ) increased.
  • the increase in pressure loss could be reduced by 10% or more. That is, by reducing the coating density D 2 (OSC material content density O 2 ) of the second catalyst layer, it was possible to achieve both high improvement in OSC performance and reduction in pressure loss.
  • Example 3 Exhaust gas as in Example 1 above, except that the properties (viscosity and solid content) of the slurry for forming the first catalyst layer and the number of times of supply were adjusted so that the coating density of the first catalyst layer would be the value shown in Table 2 below.
  • a purification catalyst (Examples 3 and 4, Reference Example 3) was prepared. The amount of catalyst metal supported on the catalyst layer was the same in all examples. The specifications of the catalyst layer are summarized in Table 2 below. And the above I.D. Similarly, the OSC ability and pressure loss of the exhaust gas purifying catalyst were evaluated. The results are shown in the corresponding column of Table 2.
  • FIG. 6 shows the relationship between the amount of OSC of the exhaust gas purifying catalyst and D 1 / D 2 .
  • FIG. 7 shows the relationship between the rate of increase in pressure loss and D 1 / D 2 .
  • the coating density ratio (D 1 / D 2 ) is around 1.5.
  • the OSC amount increased, but after that, the OSC amount decreased. That is, the OSC amount was the largest when the ratio of the coat density (D 1 / D 2 ) was around 1.5.
  • the reason why the OSC amount decreases when the coating density D 1 (OSC material content density O 1 ) of the first catalyst layer is equal to or higher than a predetermined amount is that the pressure loss of the first catalyst layer increases and the first catalyst layer in the partition wall has the first loss. It is conceivable that the exhaust gas hardly flows through the portion where the catalyst layer is formed. That is, it is considered that the flow rate of the exhaust gas passing through the partition wall is increased and the exhaust gas has passed through the catalyst layer quickly. Further, as apparent from Table 1 and FIG. 7, the pressure loss tended to increase (deteriorate) as the coating density ratio (D 1 / D 2 ) increased.
  • the OSC amount was improved as the OSC material density O 1 of the first catalyst layer increased.
  • the pressure loss was reduced as the content density O 1 of the OSC material of the first catalyst layer increased.
  • the reason is considered that the bulk density of alumina is higher than that of the CZ composite oxide. That is, it can be considered that the pressure loss is reduced by reducing the content of alumina having a high bulk density, thereby expanding the flow path of the exhaust gas.

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Abstract

　酸素吸蔵材のＯＳＣ能がいかんなく発揮され、ＯＳＣ量が向上した排ガス浄化用触媒を提供する。本発明により、ウォールフロー型の基材と、第１触媒層２６１と、第２触媒層２６２と、を備える排ガス浄化用触媒１０が提供される。第１触媒層２６１は、隔壁２６の内部であって入側セル２４と接する領域に設けられている。第２触媒層２６２は、隔壁２６の内部であって出側セル２５と接する領域に設けられている。第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２は酸素吸蔵材を含んでいる。第２触媒層２６２のコート密度Ｄ２に対する第１触媒層２６１のコート密度Ｄ１の比（Ｄ１／Ｄ２）は１．１～１．８である。

Description

排ガス浄化用触媒
　本発明は内燃機関の排気系に設けられる排ガス浄化用触媒に関する。詳しくは、ウォールフロー型の排ガス浄化用触媒に関する。
　なお、本国際出願は２０１５年２月１７日に出願された日本国特許出願２０１５－２８７９５号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
　自動車エンジンなどの内燃機関から排出される排ガスには、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（パティキュレートマター；ＰＭ）などの有害成分が含まれる。従来から、これらの排ガス成分を効率よく除去するために、担体と当該担体に担持された触媒金属とを含む触媒層を備えた排ガス浄化用触媒が利用されている。
　例えばウォールフロー型の排ガス浄化用触媒は、ウォールフロー型の基材と触媒層とを備えている。ウォールフロー型の基材は、排ガス流入側の端部が開口した入側セルと、排ガス流出側の端部が開口した出側セルと、両セルを仕切る多孔質な隔壁（リブ壁）とを有する。触媒層は上記隔壁の内部又は表面に配置されている。内燃機関から排出された排ガスは、排ガス流入側の端部から入側セル内に流入し、多孔質な隔壁の細孔を通過して、出側セルの排ガス流出側の端部から流出する。この間に排ガスと触媒層（触媒金属）とが接触することで、上記有害成分が浄化（無害化）される。
　これに関連する技術として、特許文献１～４が挙げられる。例えば特許文献１には、二層構造の触媒層を備えた排ガス浄化用触媒が開示されている。具体的には、隔壁の内部に第一の触媒層（Ｐｄ含有層）を備え、上記第一の触媒層を完全に覆うように隔壁の表面全体に第二の触媒層（Ｒｈ含有層）を備え、上記第二の層のみが、酸素吸蔵能を有するセリア／ジルコニア複合酸化物を付加的に含む排ガス浄化用触媒が開示されている。
日本国特許出願公開２００９－８２９１５号公報 日本国特許出願公開２００７－１８５５７１号公報 国際公開２０１１／１２５７７１号公報 日本国特許出願公開２０１１－１６７５８２号公報
　排ガス浄化用触媒にセリア／ジルコニア複合酸化物のような酸素吸蔵材（ＯＳＣ（Oxygen Storage Capacity）材）を含むことで、排ガス浄化用触媒の内部の排ガス雰囲気を安定的にストイキ（理論空燃比）近傍に維持することができる。つまり、ＯＳＣ材は、排ガスの空燃比がリーン雰囲気（すなわち酸素過剰の雰囲気）のときに排ガス中の酸素を吸蔵し、排ガスの空燃比がリッチ雰囲気（すなわち燃料過剰の雰囲気）のときに吸蔵している酸素を放出する働きをする。これにより、排ガス中の酸素濃度が変動しても排ガス浄化用触媒の内部の雰囲気をストイキ近傍に維持することができる。その結果、安定した触媒性能が得られるようになり、浄化性能が向上し得る。
　しかしながら、本発明者らの検討によれば、従来の構成はなおも改善の余地があるものだった。つまり、近年では、製造コストの低減などを目的として、触媒金属の使用量が低減される傾向にある。触媒金属は、リーン雰囲気のときには上記酸素の吸蔵を仲介する役割を担っている。このため、触媒金属量の低減された排ガス浄化用触媒では、ＯＳＣ材への酸素吸蔵率（ＯＳＣ能）が著しく低下してしまう。排ガス浄化用触媒のＯＳＣ能は、例えばＯＳＣ材の含有量そのものを増やすことで増大し得る。しかし、かかる手法では排ガスが隔壁を通過する際の圧力損失（圧損）が上昇する背反がある。したがって、上述のようなＯＳＣ能の低下を補うためには、排ガス浄化用触媒のＯＳＣ能自体を向上することが望まれている。
　加えて、例えば特許文献１の排ガス浄化用触媒では、隔壁の内部全体にＰｄ含有層を備え、且つ隔壁の表面を覆うようにＲｈ含有層を配置している。このため、排ガスが隔壁部分を流れにくく、圧損が増大する問題もある。
　本発明は上記事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ウォールフロー型の排ガス浄化用触媒であって、酸素吸蔵材のＯＳＣ能がいかんなく発揮され、ＯＳＣ量が向上した排ガス浄化用触媒を提供することにある。
　本発明者らは、ウォールフロー型の基材を備えた排ガス浄化用触媒において、上記課題を解決すべく様々な角度から検討を重ねた。その結果、隔壁の延伸方向における圧損を制御して、排ガスの流れを調整することに想到した。そして、更なる鋭意検討を重ね、本発明を完成させた。
　すなわち、本発明により、内燃機関の排気管に配置されて該内燃機関から排出される排ガスの浄化を行うウォールフロー型の排ガス浄化用触媒が提供される。かかる排ガス浄化用触媒は、ウォールフロー構造の基材と、第１触媒層と、第２触媒層と、を備える。
　上記ウォールフロー構造の基材は、排ガス流入側の端部が開口した入側セルと、排ガス流出側の端部が開口した出側セルとが、多孔質な隔壁によって仕切られている。第１触媒層は、上記隔壁の内部であって上記入側セルと接する領域に、上記排ガス流入側の端部から上記隔壁の延伸方向に沿って上記隔壁の延伸方向の全長Ｌｗ未満の長さＬ１で設けられている。第２触媒層は、上記隔壁の内部であって上記出側セルと接する領域に、上記排ガス流出側の端部から上記隔壁の延伸方向に沿って上記隔壁の延伸方向の全長Ｌｗ未満の長さＬ２で設けられている。また、上記隔壁の内部であって上記入側セルと接する領域には、上記排ガス流出側の端部と近接する位置に、上記第１触媒層及び上記第２触媒層が設けられていない基材露出部を有する。
　上記第１触媒層及び上記第２触媒層は、それぞれ、酸素吸蔵材を含む。そして、上記第２触媒層のコート密度Ｄ２に対する上記第１触媒層のコート密度Ｄ１の比（Ｄ１／Ｄ２）は、１．１以上１．８以下である。つまり、コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）は、次式：１．１≦（Ｄ１／Ｄ２）≦１．８；を満たす。
　上記排ガス浄化用触媒では、ＯＳＣ材が２つの触媒層にそれぞれ配置されている。また、基材の隔壁内に、コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）が１．１～１．８を満たす２つの触媒層と、基材露出部とが配置され、排ガスの流れ（例えば、排ガスの流れ場や排ガス流速）が調整されている。かかる構成により、例えば特許文献１の構成に比べて、排ガスとＯＳＣ材との接触機会を増大させることができる。その結果、圧損の低減を図りつつ、酸素吸蔵材のＯＳＣ能を効果的に引き出すことができる。したがって、本発明によると、排ガス中の酸素濃度が変動する態様において、従来品よりＯＳＣ量が向上し、浄化性能に優れた排ガス浄化用触媒を実現することができる。
　なお、本明細書において、「（触媒層が）隔壁の内部に設けられている」とは、触媒層が、隔壁の外部（典型的には表面）に比べて、隔壁の内部に偏って存在する（偏在する）ことをいう。例えば、第１触媒層の隔壁の断面を電子顕微鏡で観察し、排ガス流入側の端部から延伸方向に向かって０．１Ｌｗの長さの範囲におけるコート密度全体を１００％とする。このとき、隔壁の内部に存在するコート密度分が、典型的には８０％以上、例えば９０％以上、好ましくは９５％以上、特には実質的に１００％であることをいう。また、例えば、第２触媒層の隔壁の断面を電子顕微鏡で観察し、排ガス流出側の端部から延伸方向に向かって０．１Ｌｗの長さの範囲におけるコート密度全体を１００％とする。このとき、隔壁の内部に存在するコート密度分が、典型的には８０％以上、例えば９０％以上、好ましくは９５％以上、特には実質的に１００％であることをいう。したがって、例えば隔壁の表面に触媒層を設けようとした際に触媒層の一部が非意図的に隔壁の内部へ浸透するような場合とは明確に区別されるものである。
　なお、本明細書において「コート密度」とは、基材の体積（セルの容積を含めた全体の嵩容積）１Ｌ当たりの触媒層のコート量（ｇ）をいう。単位は、ｇ／Ｌである。
　かかるコート密度は、例えば、触媒層をコートする前のリファレンス基材と触媒層付きの基材とをそれぞれ溶媒中（例えば水中）に浸漬させ、アルキメデス法で溶媒中における質量を測定して、以下の（式１）から算出することができる。
　　　ρ＝Ｗ×ρ(l)／（Ｗ－Ｗ'）　　（式１）
　ただし、ρは触媒層のコート密度（ｇ／Ｌ）であり；Ｗは「触媒層付き基材の大気中での質量」から「リファレンス基材の大気中での質量」を差し引いて求めた「触媒層の大気中での質量」であり；Ｗ'は「触媒層付き基材の溶媒中での質量」から「リファレンス基材の溶媒中での質量」を差し引いて求めた「触媒層の溶媒中での質量」であり；ρ(l)は溶媒（例えば水）の密度である。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、上記Ｄ１／Ｄ２が１．４以上１．７以下である。これによって、本発明の効果をより高いレベルで発揮することができる。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、排ガス浄化用触媒全体の触媒平均コート密度ＤＡが４０ｇ／Ｌ以上１５０ｇ／Ｌ以下である。これによって、酸素吸蔵材のＯＳＣ能を向上する効果と圧損の低減とをより高度に両立することができる。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒の他の好ましい一態様では、上記第１触媒層における上記基材の体積１Ｌあたりの上記酸素吸蔵材の含有量Ｏ１と、上記第２触媒層における上記基材の体積１Ｌあたりの上記酸素吸蔵材の含有量Ｏ２とが、Ｏ１＞Ｏ２を満たす。
　これによって、例えばリーン雰囲気における酸素吸蔵率を一層安定的に高めることができる。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、上記Ｏ１と上記Ｏ２との比（Ｏ１／Ｏ２）が１．４以上１．７以下である。これによって、本発明の効果をより高いレベルで発揮することができる。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、上記酸素吸蔵材の含有量Ｏ１が３０ｇ／Ｌ以上５０ｇ／Ｌ以下であり、上記酸素吸蔵材の含有量Ｏ２が２０ｇ／Ｌ以上３５ｇ／Ｌ以下である。これによって、酸素吸蔵材のＯＳＣ能を向上する効果と圧損の低減とを、より高度に両立することができる。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、上記第１触媒層及び上記第２触媒層が、それぞれ、触媒金属を担持していない助触媒として上記酸素吸蔵材を含む。
　これによって、例えばリーン雰囲気における酸素吸蔵率を一層高めることができる。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、上記第１触媒層がロジウムを含む。換言すれば、第１触媒層には、還元活性の高い貴金属種（ロジウム）を配置することが好ましい。
　また、ここに開示される排ガス浄化用触媒の他の好ましい一態様では、上記第２触媒層がパラジウムを含む。換言すれば、第２触媒層には、酸化活性の高い貴金属種（パラジウム）を配置することが好ましい。
　このような構成であると、排ガス中の有害成分を効率よく浄化することができる。その結果、排ガス浄化性能をさらに向上することができる。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、上記Ｌｗと上記Ｌ１と上記Ｌ２とが、次式：Ｌｗ＜（Ｌ１＋Ｌ２）＜２Ｌｗ；を満たす。つまり、上記第１触媒層と上記第２触媒層とが上記延伸方向に一部重なり合って構成されている。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒の他の好ましい一態様では、上記隔壁の上記延伸方向に直交する厚さ方向の全体厚みをＴｗとし、上記第１触媒層の厚みをＴ１とし、上記第２触媒層の厚みをＴ２としたときに、上記Ｔｗと上記Ｔ１と上記Ｔ２とが、次式：Ｔｗ＜（Ｔ１＋Ｔ２）＜２Ｔｗ；を満たす。つまり、上記第１触媒層と上記第２触媒層とが上記厚さ方向に一部重なり合って構成されている。
　２つの触媒層（第１触媒層及び第２触媒層）を隔壁の延伸方向および／または厚さ方向で一部相互に重ね合わせることにより、触媒層を通らずに隔壁内をすり抜ける排ガスが無くなる。このため、排ガスをより的確に浄化（無害化）することができる。
図１は、一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の基材を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１のハニカム基材の端部を模式的に示す断面図である。 図３は、一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の隔壁近傍の構成を模式的に示す拡大断面図である。 図４は、第２触媒層のコート密度を変化させた際の、排ガス浄化用触媒のＯＳＣ量とＤ１／Ｄ２との関係を示すグラフである。 図５は、第２触媒層のコート密度を変化させた際の、圧力損失の増加率とＤ１／Ｄ２との関係を示すグラフである。 図６は、第１触媒層のコート密度を変化させた際の、排ガス浄化用触媒のＯＳＣ量とＤ１／Ｄ２との関係を示すグラフである。 図７は、第１触媒層のコート密度を変化させた際の、圧力損失の増加率とＤ１／Ｄ２との関係を示すグラフである。
　以下、図面を参照しつつ本発明の好適ないくつかの実施形態を説明する。以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚みなど）は、実際の寸法関係を必ずしも反映するものではない。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術知識とに基づいて実施することができる。
　なお、本明細書において「Ａ≒Ｂ（ただし、Ａ，Ｂが任意の値）」とは、製造過程で生じるバラつき（個体差）などを包含し得る用語であり、例えばＡ，Ｂの差が±１０％程度、典型的には±５％程度、好ましくは±２％程度であることをいう。
　また、本明細書において「Ａ～Ｂ（ただし、Ａ，Ｂが任意の値）」とは、特に断らない限りＡ，Ｂの値（上限値および下限値）を包含するものとする。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒はいわゆるウォールフロー型であり、ウォールフロー構造の基材と、２つの触媒層（第１触媒層及び第２触媒層）と、を備える。かかる排ガス浄化用触媒は、上記基材の隔壁の内部に、所定の配置で２つの触媒層と少なくとも１つの基材露出部とが設けられていること、及び、２つの触媒層がいずれも酸素吸蔵材を含むこと、並びに、第２触媒層のコート密度Ｄ２に対する第１触媒層のコート密度Ｄ１の比（Ｄ１／Ｄ２）が所定の範囲を満たすことで、本発明特有の効果を発揮するものである。したがって、その他の構成については特に限定されず、種々の基準に照らして任意に決定し得る。
　排ガス浄化用触媒の骨格を構成する基材には、従来この種の用途に用いられる種々の形態のものを採用することができる。
　図１は、一実施形態に係る排ガス浄化用触媒１０の基材１を模式的に示す斜視図である。この態様では、外形が円筒形状のハニカム基材（ハニカム構造体）１を採用している。なお、ハニカム基材１全体の外形は、図１に示す円筒形にかえて、例えば、楕円筒形、多角筒形などとすることもできる。ハニカム基材１は、ハニカム基材１の延伸方向（円筒形状の筒軸方向）に沿って形成されている隔壁と、該隔壁によって仕切られ規則的に配列されている複数のセルと、を有している。ハニカム基材１は、端部１ａにおいて、延伸方向の一の開口端と他の一の開口端とが隣り合うセル同士で交互に封止されている。
　図２は、図１のハニカム基材１の端部１ａを模式的に示す断面図である。この態様では、端部１ａは円形状である。端部１ａでは、隣り合うセル同士の間に多孔質な隔壁６が配置されている。また、封止部２と開口部４とがいわゆる市松模様状に配されている。
　ハニカム基材１の素材には、従来この種の用途に用いられる種々の材料を採用することができる。好ましくは、内燃機関が高負荷条件で運転される場合などを考慮して、高温（例えば４００℃以上）の排ガスに曝された場合にも安定した性状を有する材料で構成される。一好適例として、コーディエライト、チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのセラミックス製、或いはステンレス鋼などの合金製が挙げられる。
　ハニカム基材１の容量（セルの総体積）は、通常０．１Ｌ以上、好ましくは０．５Ｌ以上であって、例えば５Ｌ以下、好ましくは３Ｌ以下、より好ましくは２Ｌ以下であるとよい。また、ハニカム基材１の筒軸方向の全長（換言すれば隔壁６の延伸方向の全長Ｌｗ）は、通常１０～５００ｍｍ、例えば５０～３００ｍｍ程度であるとよい。
　図３は、一実施形態に係る排ガス浄化用触媒１０の隔壁２６近傍の構成を模式的に示す拡大断面図である。図３に示す排ガス浄化用触媒１０の基材は、排ガス流入側の端部２４ａに開口部４を有する（コの字状の）入側セル２４と、排ガス流出側の端部２５ａに開口部４を有する（コの字状の）出側セル２５とが、多孔質な隔壁２６によって仕切られている。入側セル２４の排ガス流出側の端部、及び、出側セル２５の排ガス流入側の端部には封止部２２が設けられ、これによって目封じがされている。
　入側セル２４及び出側セル２５は、例えば排ガス浄化用触媒１０に供給される排ガスの流量や成分等を考慮して適切な形状及び大きさに設定するとよい。また、入側セル２４及び出側セル２５の形状は特に限定されず、例えば、正方形、平行四辺形、長方形、台形などの矩形、三角形、その他の多角形（例えば、六角形、八角形）、円形など種々の幾何学形状とすることができる。
　隔壁２６は、排ガスが通過可能な多孔質構造である。隔壁２６の全体厚み（換言すれば隔壁６の延伸方向に直交する方向の長さ）Ｔｗは、排ガス浄化性能を向上する観点、機械的強度を向上する観点、圧損の増大を抑制する観点などから、例えば０．０５～２ｍｍ程度であるとよい。隔壁２６の気孔率は、機械的強度を向上する観点や圧損の増大を抑制する観点などから、通常４０～７０％程度であるとよい。隔壁２６の平均細孔径は、ＰＭの捕集性能を向上する観点や圧損の増大を抑制する観点などから、通常１０～４０μｍ程度であるとよい。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒１０は、隔壁２６の内部（具体的には隔壁２６の細孔内の表面）に、所定の性状（例えば、長さや厚み、コート密度、ＯＳＣ材の含有密度）を有する２つの触媒層、すなわち第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２を備えている。このように、隔壁２６の内部に触媒層を配置すること、つまり隔壁２６の表面には第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２を実質的に（意図的に）設けないことで、排ガスの流路を適切に確保して圧損の増大を効果的に抑制することができる。
　排ガス浄化用触媒１０では、内燃機関から排出された排ガスが、排ガス流入側の端部２４ａから入側セル２４内へと流入する。入側セル２４へ流入した排ガスは、図３の矢印で示すように、多孔質な隔壁２６の細孔内を通過して、出側セル２５の排ガス流出側の端部２５ａから流出する。排ガス浄化用触媒１０では、排ガスが隔壁内２６内を通過する間に触媒層（第１触媒層２６１及び／又は第２触媒層２６２）と接触する。これによって、排ガス中の有害成分が浄化（無害化）される。例えば、排ガスに含まれるＨＣ成分やＣＯ成分は触媒層の触媒機能によって酸化され、水（Ｈ２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ２）などに変換（浄化）される。また、ＮＯｘ成分は触媒層の触媒機能によって還元され、窒素（Ｎ２）に変換（浄化）される。ＰＭ成分は隔壁２６の細孔内を通り難いため、一般に、入側セル２４内の隔壁２６上に（例えば隔壁２６上の封止部２２に近い位置に）堆積する。堆積したＰＭは、第１触媒層２６１の触媒機能によって自己燃焼され、或いは所定の温度（例えば５００～７００℃程度）で強制的に燃焼され、分解される。
　なお、ウォールフロー型と対比される構造として、いわゆるストレート型がある。ストレート型の排ガス浄化用触媒では、基材の前段（上流側）から後段（下流側）に向かって触媒層と排ガスが順番に反応し、有害成分が浄化される。このため、ストレート型の排ガス浄化用触媒では、浄化反応の順序を考慮して、触媒金属の種類や触媒層の配置（長さや厚さ方向の積層構造等）等が決定される。一方、ここに開示されるウォールフロー型の排ガス浄化用触媒では、触媒内（特には隔壁内）の排ガスの流れを制御する目的で、触媒層の配置や性状を決定する。かかる点で、ウォールフロー型とストレート型とは技術的に大きく異なっている。
　第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２は、いずれも排ガス浄化用触媒１０の隔壁２６の内部に設けられている。２つの触媒層をいずれも隔壁２６の内部に設けることで、例えば２つの触媒層のうち少なくとも一方を隔壁２６の表面に設ける場合と比べて、隔壁２６の開口面積を広く確保することができる。
　２つの触媒層は、排ガスを浄化する場として排ガス浄化用触媒１０の主体をなすものである。典型的には、２つの触媒層は、それぞれ、酸化及び／又は還元触媒として機能する触媒金属と、当該触媒金属を担持する担体と、酸素吸蔵材（ＯＳＣ材）と、を備えている。なお、担体とＯＳＣ材とは同じものであってもよい。つまり、触媒金属を担持する担体が、ＯＳＣ材として機能するものであってもよい。
２つの触媒層にそれぞれＯＳＣ材を配置することにより、ＯＳＣ材と排ガスとの接触の機会が多くなる。このことは、排ガス浄化用触媒１０全体としてのＯＳＣ能を向上するために有効である。
　触媒金属としては、酸化触媒や還元触媒として機能し得ることが知られている種々の金属種のなかから１種又は２種以上を適宜採用し得る。典型的には、白金族であるロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などの貴金属が挙げられる。或いは、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）及び上記貴金属とこれら金属との合金を用いることもできる。
　かかる触媒金属は、排ガスとの接触面積を高める観点から十分に小さい粒径の微粒子として使用されることが好ましい。触媒金属粒子の平均粒径（ＴＥＭ観察により求められる粒径の平均値。以下同じ。）は通常１～１５ｎｍ程度であり、１０ｎｍ以下、７ｎｍ以下、更には５ｎｍ以下であることが好ましい。
　なお、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）に含まれる触媒金属の種類は同じであってもよく、異なっていてもよい。
　一好適例では、第１触媒層２６１にロジウム（Ｒｈ）を備える。反応活性の高いロジウムを第１触媒層２６１に配置することで、排ガスの上流側（第１触媒層２６１）で活発に浄化反応を生じさせることができる。その結果、浄化反応時の反応熱を排ガスの下流側（第２触媒層２６２）に伝達することができ、触媒全体の温度を高く維持する（保温する）ことができる。したがって、限られた触媒金属量のなかで効果的に浄化性能（特にはＮＯｘの浄化性能）を高めることができる。このことは、例えば排ガスの温度が一時的に触媒活性温度を下回ったりする態様（例えば、運転中や信号待ちなどの一時停止中にエンジンが起動・停止を繰り返すようなエコカー）において殊に有効である。
　他の一好適例では、一方の触媒層（例えば第１触媒層２６１）に還元活性が高い金属種（例えばロジウム）を、もう一方の触媒層（例えば第２触媒層２６２）に酸化活性が高い金属種（例えばパラジウム（Ｐｄ））を備える。かかる構成によると、排ガス中の有害成分を一度に効率よく浄化することができる。
　各触媒層における触媒金属の担持率（担体を１００質量％としたときの触媒金属含有量）は、特に限定されない。例えば２つの触媒層２６１、２６２の長さや厚み、供給される排ガスの流量などを考慮して決定するとよい。
　一好適例では、各触媒層における担持率が、それぞれ、０．０５～１．５質量％、好ましくは０．１～１．５質量％、より好ましくは０．２～１質量％である。担持率が所定値以上であると、優れた触媒活性をより良く実現することができる。また、担持率が所定値以下であると、金属の粒成長（シンタリング）を高度に抑制することができ、高耐久性を実現することができる。更に、コスト面でも有利である。加えて、上述の通り、触媒金属の担持率が低いと酸素吸蔵材のＯＳＣ能が低下しがちであるため、触媒金属の担持率が低い場合には本発明の適用が特に効果を奏する。
　第１触媒層２６１の触媒金属の担持率と第２触媒層２６２の触媒金属の担持率とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。好適な一態様では、第２触媒層２６２の担持率に対する第１触媒層２６１の担持率の比が、概ね１～１．５、例えば１～１．２である。特には、第１触媒層２６１の担持率が、第２触媒層２６２の担持率よりも高い。これによって、排ガス浄化用触媒１０の上流側（第１触媒層２６１）の触媒活性を効果的に高めることができる。その結果、第１触媒層２６１で活発な浄化反応が起こり、大きな反応熱（熱容量）が生じる。この反応熱が、排ガスの流動に伴って排ガス浄化用触媒１０の下流側（第２触媒層２６２）に効率的に伝達されることで、排ガス浄化用触媒１０の暖機性や保温性を向上することができる。したがって、例えば排ガスの温度が一時的に触媒活性温度を下回ったりする態様（例えば、運転中や信号待ちなどの一時停止中にエンジンが起動・停止を繰り返すようなエコカー）にあっても、優れた触媒活性を安定的に実現することができる。
　上述の触媒金属を担持する担体としては、従来の排ガス浄化用触媒と同様の無機材料を１種又は２種以上を適宜採用し得る。なかでも、比表面積（ここではＢＥＴ法により測定される比表面積をいう。以下同じ。）の比較的大きな多孔質材料が好ましい。一好適例として、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、セリア（ＣｅＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、及びこれらの固溶体（例えば、セリア－ジルコニア複合酸化物（ＣＺ複合酸化物））などが挙げられる。なかでも、アルミナやＣＺ複合酸化物が好適である。
　担体（例えばアルミナ粉末やＣＺ複合酸化物の粉末）の比表面積は、耐熱性や構造安定性の観点から、概ね１０～５００ｍ２／ｇ程度、例えば２００～４００ｍ２／ｇであるとよい。また、担体の平均粒径は、１～５００ｎｍ程度、例えば１０～２００ｎｍであるとよい。
　なお、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）に含まれる担体の種類は同じであってもよく、異なっていてもよい。
　酸素吸蔵材（ＯＳＣ材）は、排ガス浄化用触媒１０内の排ガス雰囲気を安定的にストイキ（理論空燃比）近傍に維持する役割を担うものである。ＯＳＣ材としては、酸素吸蔵能を有することが知られている種々の化合物のなかから１種又は２種以上を適宜採用し得る。一好適例として、上述のセリア（ＣｅＯ２）や該セリアを含む複合酸化物（例えばＣＺ複合酸化物）などが挙げられる。なかでも、ＣＺ複合酸化物が好適である。ＣＺ複合酸化物では、ジルコニアとセリアを固溶させることで、粒成長が抑制されている。このため、耐久性に優れ、長期に亘って優れたＯＳＣ能を発揮することができる。ＣＺ複合酸化物におけるセリアとジルコニアとの混合割合は、セリア／ジルコニア＝０．２５～０．７５（例えば０．３～０．６）程度であるとよい。これにより、触媒活性とＯＳＣ能とをバランスよく向上することができる。
　なお、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）に含まれるＯＳＣ材の種類は同じであってもよく、異なっていてもよい。
　ＯＳＣ材は、上記触媒金属粒子の担持されている担体として、及び／又は、触媒金属粒子が担持されていない助触媒として、２つの触媒層にそれぞれ含まれる。なお、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）に含まれるＯＳＣ材の態様は同じであってもよく、異なっていてもよい。
　好適な一態様では、第１触媒層２６１及び／又は第２触媒層２６２において、助触媒としてＯＳＣ材を含む。これにより、ＯＳＣ材への酸素吸蔵率（ＯＳＣ能）が向上し得、本発明の効果をより高いレベルで発揮することができる。
　第１触媒層２６１におけるＯＳＣ材の含有密度（基材の体積１ＬあたりのＯＳＣ材の含有量）Ｏ１と第２触媒層２６２におけるＯＳＣ材の含有密度（基材の体積１ＬあたりのＯＳＣ材の含有量）Ｏ２とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。好ましくは、第１触媒層２６１の含有密度Ｏ１が第２触媒層２６２の含有密度Ｏ２よりも高い（つまり、Ｏ２＜Ｏ１である）。
　好適な一態様では、第１触媒層２６１におけるＯＳＣ材の含有密度Ｏ１と、第２触媒層２６２におけるＯＳＣ材の含有密度Ｏ２との比（Ｏ１／Ｏ２）が、コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）と等しい。すなわち、Ｏ１／Ｏ２が、概ね１．１～１．８、好ましくは１．４～１．７であるとよい。これによって、ＯＳＣ能向上の効果が、より高いレベルで発揮される。
　第１触媒層２６１におけるＯＳＣ材の含有密度Ｏ１は、基材の性状（例えばセルの形状や隔壁の厚み、気孔率）などによるため特に限定されない。一好適例では、圧損を低減する観点から、第１触媒層２６１におけるＯＳＣ材の含有密度Ｏ１が、概ね８０ｇ／Ｌ以下、好ましくは７０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以下、例えば４５ｇ／Ｌ以下である。また、他の一好適例では、ＯＳＣ能を高める観点から、第１触媒層２６１におけるＯＳＣ材の含有密度Ｏ１が、概ね１０ｇ／Ｌ以上、好ましくは２０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは３０ｇ／Ｌ以上、例えば４０ｇ／Ｌ以上である。
　第２触媒層２６２におけるＯＳＣ材の含有密度Ｏ２は、基材の性状（例えばセルの形状や隔壁の厚み、気孔率）などによるため特に限定されない。一好適例では、圧損を低減する観点から、第２触媒層２６２におけるＯＳＣ材の含有密度Ｏ２が、概ね６０ｇ／Ｌ以下、好ましくは５５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以下、例えば３５ｇ／Ｌ以下である。また、他の一好適例では、ＯＳＣ能を高める観点から、第２触媒層２６２におけるＯＳＣ材の含有密度Ｏ２が、概ね５ｇ／Ｌ以上、好ましくは１０ｇ／Ｌ以上、例えば２０ｇ／Ｌ以上である。
　また、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）には、上記成分に加えて他の任意成分が添加されていてもよい。かかる任意成分は、例えば上記担体及び／又は上記ＯＳＣ材を構成する一添加元素として、或いは上記担体及び／又は上記ＯＳＣ材から独立した形態で、各触媒層に含まれ得る。そのような添加成分の一例として、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属（例えばバリウム）、希土類金属の化合物や酸化物が挙げられる。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒１０では、２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）のコート密度の比が所定の範囲にある。すなわち、第２触媒層２６２のコート密度Ｄ２に対する第１触媒層２６１のコート密度Ｄ１の比（Ｄ１／Ｄ２）が１．１～１．８である。換言すれば、第１触媒層２６１のコート密度Ｄ１が、第２触媒層２６２のコート密度Ｄ２の１．１～１．８倍である。第１触媒層２６１と第２触媒層２６２とのコート密度を異ならせることで、隔壁２６の延伸方向に排ガスの通りやすい部分と通りにくい部分とが生じ、圧力損失の分布が生まれる。これにより、隔壁２６内の排ガスの流れを調整することができる。
　つまり、１．１≦（Ｄ１／Ｄ２）を満たすことによって、第１触媒層２６１の圧損が増大する。これにより、排ガスは、隔壁２６の第１触媒層２６１が形成されている部分を通り抜け難くなる。そのため、排ガス流入側の端部２４ａから入側セル２４へと流入した排ガスは、第１触媒層２６１が形成されていない部分まで入側セル２４内をまっすぐ進み易くなる。入側セル２４内をまっすぐ進んだ排ガスは、隔壁２６の第１触媒層２６１が形成されていない部分（典型的には第２触媒層２６２のみが形成されている部分）を優先して流れ、出側セル２６に到達するようになる。その結果、入側セル２４において、排ガスと第１触媒層２６１中のＯＳＣ材との接触の機会（接触面積）が増加する。したがって、ＯＳＣ材への酸素吸収効率を高めることができ、排ガス浄化用触媒１０全体としてのＯＳＣ能を効果的に向上させることができる。
　好適な一態様では、１．２≦（Ｄ１／Ｄ２）、１．４≦（Ｄ１／Ｄ２）、例えば１．４５≦（Ｄ１／Ｄ２）を満たす。これにより、上述した効果をより高いレベルで奏することができる。
　また、（Ｄ１／Ｄ２）≦１．８を満たすことによって、入側セル２４から出側セル２５に至る排ガスの流れが円滑になる。これにより、排ガス浄化用触媒１０全体としての圧損を低減することができる。さらに、本発明者らの検討によれば、２つの触媒層２６１、２６２の圧損差が過度に大きくなりすぎると、排ガスの流速が速くなり、排ガスが触媒層を素早く通り抜けてしまう。これにより、ＯＳＣ材への酸素吸収効率が低下したり浄化性能が低下したりすることがあるため、好ましくない。
　好適な一態様では、（Ｄ１／Ｄ２）≦１．７、例えば（Ｄ１／Ｄ２）≦１．６５を満たす。これにより、排ガス浄化用触媒１０全体としての圧損の低減とＯＳＣ能向上の効果とをより高度に両立することができる。
　好適な一態様では、排ガス浄化用触媒１０全体の触媒平均コート密度ＤＡが４０～１５０ｇ／Ｌである。触媒平均コート密度ＤＡが１５０ｇ／Ｌ以下、好ましくは１２０ｇ／Ｌ以下、例えば１００ｇ／Ｌ以下であると、圧損をより良く抑制することができる。また、触媒平均コート密度ＤＡが４０ｇ／Ｌ以上、好ましくは５０ｇ／Ｌ以上、例えば６０ｇ／Ｌ以上であると、浄化性能をより良く発揮することができる。したがって、本発明の効果をより高いレベルで発揮することができる。
　第１触媒層２６１のコート密度Ｄ１は、基材の性状（例えばセルの形状や隔壁の厚み、気孔率）などによるため特に限定されない。一好適例では、圧損（特には、排ガス浄化用触媒１０に排ガスが流入する際の面圧損）を低減する観点から、第１触媒層２６１のコート密度Ｄ１が、概ね２００ｇ／Ｌ以下、好ましくは１９５ｇ／Ｌ以下、例えば１９０ｇ／Ｌ以下である。また、他の一好適例では、排ガス浄化用触媒１０の上流側（第１触媒層２６１の領域）における浄化性能を高める観点から、第１触媒層２６１のコート密度Ｄ１が、概ね４０ｇ／Ｌ以上、好ましくは４５ｇ／Ｌ以上、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以上、例えば６５ｇ／Ｌ以上である。
　第２触媒層２６２のコート密度Ｄ２は、上記Ｄ１／Ｄ２の比を満たす限りにおいて特に限定されない。一好適例では、圧損を低減する観点から、第２触媒層２６２のコート密度Ｄ２が、概ね１５０ｇ／Ｌ以下、好ましくは１４０ｇ／Ｌ以下、例えば１３０ｇ／Ｌ以下である。また、他の一好適例では、第２触媒層２６２のコート密度Ｄ２が、概ね２５ｇ／Ｌ以上、好ましくは３０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは３５ｇ／Ｌ以上、例えば４５ｇ／Ｌ以上である。
　第１触媒層２６１は、隔壁２６の内部であって入側セル２４と接する領域に、排ガス流入側の端部２４ａから隔壁２６の延伸方向に向かって形成されている。
　第１触媒層２６１の延伸方向の長さＬ１は、隔壁２６の延伸方向の全長Ｌｗよりも短い（つまり、Ｌ１＜Ｌｗ）限りにおいて特に限定されない。Ｌ１＜Ｌｗを満たすことで、圧損の増大を好適に抑制することができ、本発明の効果をより高いレベルで発揮することができる。かかる観点からは、Ｌ１が、Ｌ１＜０．９Ｌｗを満たすことが好ましい。
　また、本発明者らの検討によれば、排ガス中のＰＭ成分は隔壁２６を通過し難く、入側セル２４内の排ガス流出側の端部２５ａ付近に堆積し易い傾向にある。このため、隔壁２６の内部であって入側セル２４と接する領域において、排ガス流出側の端部２５ａと近接する位置には第１触媒層２６１が形成されていないことが好ましい。これにより、圧損の増大を好適に抑制することができる。かかる観点からは、Ｌ１＜０．８Ｌｗを満たすことが好ましく、Ｌ１＜０．７５Ｌｗを満たすことがより好ましい。換言すれば、隔壁２６の内部であって入側セル２４と接する領域において、排ガス流出側の端部２５ａから延伸方向に向かってＬｗの少なくとも１０％（好ましくは２０％、より好ましくは２５％）の部分には、第１触媒層２６１が形成されていないことが好ましい。　図３に示す実施形態では、Ｌ１≒０．７Ｌｗであり、排ガス流出側の端部２５ａから延伸方向に向かってＬｗの３０％の部分には第１触媒層２６１が設けられていない。
　他の一好適例では、第１触媒層２６１の上記延伸方向の長さＬ１が０．３Ｌｗ＜Ｌ１を満たす。これにより、排ガス浄化用触媒１０の上流側（入側セル２４の領域）において排ガスとＯＳＣ材とが接触する機会をより好適に増やすことができる。その結果、ＯＳＣ能を一層高めることができる。また、触媒の暖機性をも向上することもできる。かかる観点からは、０．５Ｌｗ＜Ｌ１を満たすことが好ましく、０．６Ｌｗ＜Ｌ１を満たすことがより好ましく、０．６５Ｌｗ＜Ｌ１を満たすことが特に好ましい。
　第２触媒層２６２は、隔壁２６の内部であって出側セル２５と接する領域に、排ガス流出側の端部２５ａから隔壁２６の延伸方向に向かって形成されている。
　第２触媒層２６２の延伸方向の長さＬ２は、隔壁２６の延伸方向の全長Ｌｗよりも短い（つまり、Ｌ２＜Ｌｗ）限りにおいて特に限定されない。Ｌ２＜Ｌｗを満たすことで、圧損の増大を好適に抑制することができる。かかる観点からは、Ｌ２＜０．９Ｌｗを満たすことが好ましく、Ｌ２＜０．８Ｌｗを満たすことがより好ましい。換言すれば、隔壁２６の内部であって出側セル２５と接する領域において、排ガス流入側の端部２４ａから延伸方向に向かってＬｗの少なくとも１０％（好ましくは２０％）の部分には、第２触媒層２６２が形成されていないことが好ましい。図３に示す実施形態では、Ｌ２≒０．５Ｌｗであり、排ガス流入側の端部２４ａから延伸方向に向かってＬｗの５０％の部分には第２触媒層２６２が設けられていない。
　また、第１触媒層２６１の長さＬ１等にもよるが、一実施形態では、０．４Ｌｗ＜Ｌ２＜０．６Ｌｗを満たすことが特に好ましい。これにより、圧損の抑制と、本発明の効果とをより高度に両立することができる。
　好適な一態様では、隔壁２６の全長Ｌｗと、第１触媒層２６１の長さＬ１と、第２触媒層２６２の長さＬ２とが、次式：Ｌｗ＜（Ｌ１＋Ｌ２）＜２Ｌｗ；を満たす。換言すれば、隔壁２６の内部において、第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２の一部が隔壁２６の延伸方向に相互に重なり合っていることが好ましい。図３に示す実施形態では、Ｌ１＋Ｌ２≒１．２Ｌｗである。第１触媒層２６１と第２触媒層２６２の一部を延伸方向に敢えて重ねることによって、隔壁２６内の触媒層の形成されていない部分を通じて入側セル２４から出側セル２５へと達する経路が無くなる。したがって、排ガスを、より確実に触媒層（第１触媒層２６１及び／又は第２触媒層２６２）と接触させることができる。その結果、排ガスをより的確に浄化することができ、排ガスエミッションを高度に低減することができる。
　２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）が隔壁２６の延伸方向に重なり合う長さは、例えば各触媒層の厚み（延伸方向に直交する方向の長さ）などによっても異なり得るため特に限定されない。通常は、重なり合う長さが、隔壁２６の全長Ｌｗの２％以上、典型的には５％以上、好ましくは１０％以上であって、Ｌｗの４０％以下、好ましくは３０％以下、例えば２０％以下であるとよい。なかでも、圧損の増大を抑えつつ本発明の効果をより高いレベルで発揮する観点からは、隔壁２６の全長Ｌｗの１０～３０％程度（特には１０～２０％程度）であることが好ましい。換言すれば、上記Ｌｗと上記Ｌ１と上記Ｌ２とが、次式：１．１Ｌｗ≦（Ｌ１＋Ｌ２）≦１．３Ｌｗ；を満たすことが好ましい。
　第１触媒層２６１の厚み（延伸方向に直交する方向の長さ）Ｔ１は、例えば隔壁２６の厚みや第１触媒層２６１の延伸方向の長さなどによっても異なり得るため特に限定されない。第１触媒層２６１は、典型的には、入側セル２４に接し且つ出側セル２５に接しないように、隔壁２６の全体厚みＴｗよりも短く形成されている（つまり、Ｔ１＜Ｔｗである）。換言すれば、第１触媒層２６１は、隔壁２６内部の入側セル２４の方に偏在していることが好ましい。好適な一態様では、第１触媒層２６１の厚みＴ１が、Ｔ１＜０．９Ｔｗ（好ましくはＴ１＜０．８Ｔｗ）を満たす。つまり、隔壁２６の内部であって出側セル２５と接する領域において、排ガス流入側の端部２４ａから延伸方向に向かってＴｗの少なくとも１０％（好ましくは２０％）の部分では、第１触媒層２６１が形成されていない。これにより、排ガス浄化用触媒１０全体としての圧損を効果的に低減することができる。
　また、第２触媒層２６２の厚み（延伸方向に直交する方向の長さ）Ｔ２は、例えば隔壁２６の厚みや第２触媒層２６２の延伸方向の長さなどによっても異なり得るため特に限定されない。第２触媒層２６２は、典型的には、出側セル２５に接し且つ入側セル２４に接しないように、隔壁２６の全体厚みＴｗよりも短く形成されている（つまり、Ｔ２＜Ｔｗである）。換言すれば、第２触媒層２６２は、隔壁２６内部の出側セル２５の方に偏在していることが好ましい。好適な一態様では、第２触媒層２６２の厚みＴ２が、Ｔ２＜０．９Ｔｗ（好ましくはＴ２＜０．８Ｔｗ）を満たす。つまり、隔壁２６の内部であって入側セル２４と接する領域において、排ガス流出側の端部２５ａから延伸方向に向かってＴｗの少なくとも１０％（好ましくは２０％）の部分では、第２触媒層２６２が形成されていない。これにより、排ガス浄化用触媒１０全体としての圧損を効果的に低減することができる。
　第１触媒層２６１の厚みＴ１及び第２触媒層２６２の厚みＴ２は、それぞれ、隔壁２６の全体厚みＴｗの概ね２０％以上、典型的には３０％以上、好ましくは４０％以上、例えば５０％以上であるとよい。これにより、ＯＳＣ能の向上と、圧損の低減と、浄化性能の維持向上と、をより高いレベルで兼ね備えることができる。図３に示す実施形態では、Ｔ１≒Ｔ２≒０．８Ｔｗである。
　なお、第１触媒層２６１の厚みＴ１と、第２触媒層２６２の厚みＴ２とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
　好適な一態様では、隔壁２６の全体厚みＴｗと、第１触媒層２６１の厚みＴ１と、第２触媒層２６２の厚みＴ２とが、次式：Ｔｗ＜（Ｔ１＋Ｔ２）＜２Ｔｗ；を満たす。換言すれば、隔壁２６の内部において、第１触媒層２６１と第２触媒層２６２とが厚さ方向に一部重なり合っていることが好ましい。図３に示す実施形態では、Ｔ１＋Ｔ２≒１．６Ｔｗである。これにより、排ガスエミッションをより効果的に低減することできる。
　排ガス浄化用触媒１０は、隔壁２６の内部であって入側セル２４と接する領域において、排ガス流出側の端部２５ａに近接する（典型的には接する）位置に、第１の基材露出部２６Ｎ１を有する。第１の基材露出部２６Ｎ１は、第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２がいずれも設けられていない部分である。第１の基材露出部２６Ｎ１を有することで、圧損をより確実に低く抑えることができる。
　第１の基材露出部２６Ｎ１の寸法（長さや厚み）は特に限定されない。例えば、基材の性状や使用用途（例えば、予想されるＰＭの発生量やエンジンの出力）などを考慮して決定するとよい。一好適例では、第１の基材露出部２６Ｎ１の長さが、排ガス流出側の端部２５ａから延伸方向に向かって０．１Ｌｗ以上であり、概ね０．５Ｌｗ未満、例えば０．１Ｌｗ～０．３Ｌｗである。また、他の一好適例では、第１の基材露出部２６Ｎ１の厚みが、入側セル２４と接する表面から０．１Ｔｗ以上であり、例えば０．１Ｔｗ～０．３Ｔｗである。このような態様であると、浄化性能の維持向上を図りつつ、圧損をより良く低減することができる。したがって、本発明の効果を更に高いレベルで発揮することができる。
　好適な一態様では、隔壁２６の内部であって出側セル２５と接する領域において、排ガス流入側の端部２４ａと近接する（典型的には接する）位置に、第２の基材露出部２６Ｎ２を有する。これにより、例えば第１触媒層２６１のコート密度（絶対値）を比較的高く設定する場合にあっても、圧損の上昇を効果的に抑えることができる。したがって、本発明の効果を更に高いレベルで発揮することができる。
　第２の基材露出部２６Ｎ２の寸法（長さや厚み）は特に限定されない。例えば、基材の性状や使用用途（例えば、予想されるＰＭの発生量やエンジンの出力）などを考慮して決定するとよい。一好適例では、第２の基材露出部２６Ｎ２の長さが、排ガス流出側の端部２５ａから延伸方向に向かって０．１Ｌｗ以上であり、例えば０．１Ｌｗ～０．３Ｌｗ、好ましくは０．４Ｌｗ～０．６Ｌｗである。また、他の一好適例では、第２の基材露出部２６Ｎ２の厚みが、出側セル２５と接する表面から０．１Ｔｗ以上であり、例えば０．１Ｔｗ～０．３Ｔｗである。このような態様であると、浄化性能の維持向上を図りつつ、圧損をより良く低減することができる。したがって、本発明の効果を更に高いレベルで発揮することができる。
　なお、例えば、２つの触媒層の長さが次式：Ｌｗ＜（Ｌ１＋Ｌ２）；を満たす場合や、２つの触媒層の厚みが次式：Ｔｗ＜（Ｔ１＋Ｔ２）；を満たす場合には、第１の基材露出部２６Ｎ１は、排ガス流出側の端部２５ａに近接する位置のみならず、より広範囲に亘って設けられ得る。また、第１の基材露出部２６Ｎ１と第２の基材露出部２６Ｎ２とは、３次元的に連結した１の部分であり得る。
　このような触媒層は、従来と同様の方法で形成し得る。例えば図３に示すような２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）は、以下のように形成し得る。
　先ず、図１，２に示すような基材を用意する。次に、２種類の触媒層形成用スラリー（すなわち、第１触媒層形成用スラリー及び第２触媒層形成用スラリー）を調製する。触媒層形成用スラリーは、それぞれ、所望の触媒金属成分（典型的にはＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈなどの触媒金属をイオンとして含む溶液）と、所望のＯＳＣ材（典型的には、セリア、ＣＺ複合酸化物）とを必須の成分として含み、その他の任意成分（例えばその他の担体粉末、助触媒、バインダ、各種添加剤等）を含み得る。なお、スラリーの性状（粘度や固形分率など）は、使用する基材のサイズや隔壁２６の気孔率、形成する触媒層の性状などを考慮して調整するとよい。
　次に、上記調製した第１触媒層形成用スラリーを基材の排ガス流入側の端部２４ａから延伸方向にＬ１の長さまで入側セル２４内に供給する。これにより、入側セル２４に接する部分の隔壁２６の細孔内に、所望の性状の第１触媒層２６１を形成する。第１触媒層２６１の性状（例えばコート密度Ｄ１や気孔率）は、第１触媒層形成用スラリーの性状やスラリーの供給量、供給回数などによって調整することができる。例えばコート密度Ｄ１を大きくしたい場合には、スラリーの粘度を高めること、スラリーの固形分率を上げること、スラリーの供給量を増やすこと、スラリーの供給を複数回行うこと、などが有効である。また、第１触媒層２６１の厚みＴ１は、スラリーの供給時間や、上記スラリーの供給時に出側セル２５を加圧して入側セル２４と出側セル２５との間に圧力差を生じさせることなどによって、調整することができる。なお、スラリーの供給や乾燥、焼成の操作は従来の触媒層形成時と同様でよい。
　次に、上記調製した第２触媒層形成用スラリーを基材の排ガス流出側の端部２５ａから延伸方向にＬ２の長さまで出側セル２５内に供給する。これにより、出側セル２５に接する部分の隔壁２６の細孔内に、所望の性状の第２触媒層２６２を形成する。第２触媒層２６２の性状（例えばコート密度Ｄ２や気孔率）や厚みＴ２は、上記第１触媒層２６１の形成時と同様に、第２触媒層形成用スラリーの性状やスラリーの供給量、供給回数、供給時間、入側セル２４と出側セル２５との間に生じさせる圧力差などによって調整することができる。
　そして、触媒層形成用スラリーを付与した後のハニカム基材を所定の温度及び時間で乾燥、焼成する。これによって、図３に示すような２つの触媒層（第１触媒層２６１及び第２触媒層２６２）を形成し得る。
　なお、上記では、２種類の触媒層形成用スラリーの性状や供給量、供給回数を異ならせることにより、コート密度の異なる２つの触媒層を形成する方法を紹介したが、これに限定されるものではない。例えば、２種類の触媒層形成用スラリーで担体そのもの（種類や性状）を異ならせることによっても、コート密度の異なる２つの触媒層を形成することができる。
　ここに開示される排ガス浄化用触媒１０では、ＯＳＣ材を含有する効果がいかんなく発揮され、従来に比べてＯＳＣ量が向上している。また、ＯＳＣ量の向上と圧損の低減とを高度なレベルで両立可能なものである。したがって、種々の内燃機関、例えば自動車のガソリンエンジンやディーゼルエンジンの排気系（排気管）に好適に配置することができる。
　以下、本発明に関するいくつかの実施例につき説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。
〔Ｉ．第２触媒層のコート密度を変化させた試験例〕
＜例１＞
　まず、ハニカム基材として、図１，２に示すようなコーディエライト製のウォールフロー型基材（セル数３００ｃｐｓｉ（cells per square inch）、容積０．９Ｌ、全長１０５ｍｍ、外径１０３ｍｍ、隔壁厚み０．３ｍｍ、隔壁の気孔率５９％）を準備した。
　次に、担体としてのＡｌ２Ｏ３粉末（γ－Ａｌ２Ｏ３）４０ｇと、Ｒｈ含有量が０．２ｇである硝酸ロジウムと、適量のイオン交換水とを混合した。得られた混合液を乾燥した後、焼成（５００℃、１時間）することにより、Ａｌ２Ｏ３にＲｈが担持された形態の粉末を得た。かかる粉末と、焼成後のＣＺ複合酸化物量が６０ｇとなるＣｅＯ２－ＺｒＯ２複合酸化物粉末（助触媒）とをイオン交換水を混合して、第１触媒層形成用スラリーを調製した。
　次に、上記調製した第１触媒層形成用スラリーをハニカム基材の排ガス流入側の端部から入側セル内に供給し、乾燥することにより、該入側セルに接する隔壁部分の細孔内に第１触媒層（延伸方向の長さＬ１：隔壁の全長Ｌｗの７０％、厚みＴ１：隔壁の全体厚みＴｗの８０％）を形成した。このとき、出側セルの排ガス流出側の端部からガスを供給して、入側セルと出側セルとの間に相対的な圧力差を生じさせ、スラリーが隔壁内に浸透する深さを調整した。例１では、基材の体積１Ｌ当たりの第１触媒層のコート密度Ｄ１を６５ｇ／Ｌとした。また、基材の体積１Ｌ当たりの第１触媒層のＯＳＣ材の含有密度Ｏ１を３６ｇ／Ｌとした。
　次に、触媒金属としてＰｄ源（硝酸パラジウム）を用いたこと以外は上記第１触媒層形成用スラリーと同様にして、第２触媒層形成用スラリーを調製した。
　次に、上記調製した第２触媒層形成用スラリーをハニカム基材の排ガス流出側の端部から出側セル内に供給し、乾燥することにより、該出側セルに接する隔壁部分の細孔内に第２触媒層（延伸方向の長さＬ２：隔壁の全長Ｌｗの５０％、厚みＴ２：隔壁の全体厚みＴｗの８０％）を形成した。このとき、第１触媒層の形成時と同様に、出側セルの排ガス流出側の端部からガスを供給して、入側セルと出側セルとの間に相対的な圧力差を生じさせ、スラリーが隔壁内に浸透する深さを調整した。例１では、基材の体積１Ｌ当たりの第２触媒層のコート密度Ｄ２を４５ｇ／Ｌとした。つまり、コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）は、１．４４とした。また、基材の体積１Ｌ当たりの第２触媒層のＯＳＣ材の含有密度Ｏ２を２５ｇ／Ｌとした。また、触媒金属の担持率は第１触媒層と第２触媒層で等しくした。
　そして、第１触媒層及び第２触媒層を付与したハニカム基材を、１５０℃で１時間乾燥した後、５００℃で１時間焼成して、排ガス浄化用触媒（例１）を得た。
　なお、例１の排ガス浄化用触媒では、隔壁の延伸方向において、第１触媒層と第２触媒層とが隔壁の全長Ｌｗの２０％の長さにわたって重なり合っている。つまり、（Ｌ１＋Ｌ２）＝１．２Ｌｗである。また、隔壁の厚さ方向において、第１触媒層と第２触媒層とが隔壁の全体厚みＴｗの６０％の厚みにわたって重なり合っている。つまり、（Ｔ１＋Ｔ２）＝１．６Ｔｗである。また、例１の排ガス浄化用触媒は、隔壁の内部であって入側セルと接する領域に、第１の基材露出部を有している。第１の基材露出部は、排ガス流出側の端部から延伸方向にＬｗの３０％の長さ（０．３Ｌｗ）で、入側セルと接する側の表面から厚み方向にＴｗの２０％の厚み（０．２Ｔｗ）で、設けられている。また、例１の排ガス浄化用触媒は、隔壁の内部であって出側セルと接する領域に、第２の基材露出部を有している。第２の基材露出部は、排ガス流入側の端部から延伸方向にＬｗの５０％の長さ（０．５Ｌｗ）で、出側セルと接する側の表面から厚み方向にＴｗの２０％の厚み（０．２Ｔｗ）で、設けられている。
＜例２、参考例１，２＞
　第２触媒層のコート密度が下表１に示す値となるように第２触媒層形成用スラリーの性状（粘度や固形分率）や供給回数を調整したこと以外は上記例１と同様に、排ガス浄化用触媒（例２、参考例１，２）を作製した。なお、触媒層の触媒金属の担持量は全ての例で等しくした。
　触媒層の仕様を下表１に纏める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
＜ＯＳＣ能の評価＞
　上記排ガス浄化用触媒の酸素吸放出能（ＯＳＣ）を評価した。具体的には、上記排ガス浄化用触媒をエンジンの排気管に取り付け、排ガス浄化用触媒の下流にＯ２センサを取り付けた。そして、エンジンに供給する混合ガスの空燃比Ａ／Ｆをリッチとリーンの間で所定時間ごとに周期的に切り替え、Ｏ２センサの挙動を基に、（１）触媒が酸素を放出しきってから酸素を吸蔵しきるまでの運転条件と時間、及び（２）酸素を吸蔵しきってから放出しきるまでの運転条件と時間、から平均酸素吸放出量（ＯＳＣ量）を算出した。結果を表１の該当欄に示す。なお、ここでは参考例１のＯＳＣ量を基準（１．０）としたときの相対値を表している。また、図４には排ガス浄化用触媒のＯＳＣ量とＤ１／Ｄ２との関係を示す。
＜圧損の評価＞
　上記得られた排ガス浄化用触媒の圧損増加率を測定した。具体的には、まず、触媒層をコートする前のハニカム基材（リファレンス）を準備し、６ｍ３／ｍｉｎの風量で空気を流通させたときの圧力を測定した。次に、上記作製した排ガス浄化用触媒（触媒層付きのハニカム基材）を用いて、リファレンスの場合と同様に６ｍ３／ｍｉｎの風量で空気を流通させたときの圧力を測定した。そして、次式：〔（排ガス浄化用触媒の圧力－リファレンスの圧力）／リファレンスの圧力〕×１００；から圧損増加率（％）を算出した。結果を表１の該当欄に示す。なお、ここでは参考例１の圧損増加率を基準（１．０）としたときの相対値を表している。また、図５には、圧力損失の増加率とＤ１／Ｄ２との関係を表す。
　表１及び図４から明らかなように、ＯＳＣ量は、コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）が大きくなるほど増加する傾向にあった。コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）を１．１以上（例えば１．１８以上）とすることで、ＯＳＣ材の効果がより良く発揮された。
　また、表１及び図５から明らかなように、圧損は、コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）が大きくなるほど低減される傾向にあった。コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）を１．１以上（例えば１．１８以上）とすることで、圧損の上昇を１割以上低減することができた。
　つまり、第２触媒層のコート密度Ｄ２（ＯＳＣ材の含有密度Ｏ２）を減少させることで、ＯＳＣ能の向上と圧損の低減とを高度に両立することができた。
〔ＩＩ．第１触媒層のコート密度を変化させた試験例〕
＜例３，４、参考例３＞
　第１触媒層のコート密度が下表２に示す値となるよう第１触媒層形成用スラリーの性状（粘度や固形分率）や供給回数を調整したこと以外は上記例１と同様に、排ガス浄化用触媒（例３，４、参考例３）を作製した。なお、触媒層の触媒金属の担持量は全ての例で等しくした。触媒層の仕様を下表２に纏める。
　そして、上記Ｉ．と同様に、排ガス浄化用触媒のＯＳＣ能及び圧損を評価した。結果を表２の該当欄に示す。なお、ここでは上記参考例１のＯＳＣ量又は圧力損失を基準（１．０）としたときの相対値を表している。また、図６には排ガス浄化用触媒のＯＳＣ量とＤ１／Ｄ２との関係を示す。図７には圧力損失の増加率とＤ１／Ｄ２との関係を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２及び図６から明らかなように、第１触媒層のコート密度Ｄ１（ＯＳＣ材の含有密度Ｏ１）を増加させると、コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）が１．５付近まではＯＳＣ量が増加するが、これを過ぎるとＯＳＣ量が減少した。つまり、コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）が１．５付近のときにＯＳＣ量が最も大きかった。コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）を１．４～１．８、例えば１．４４～１．６７とすることで、ＯＳＣ材を添加した効果がより良く発揮された。なお、第１触媒層のコート密度Ｄ１（ＯＳＣ材の含有密度Ｏ１）が所定量以上になるとＯＳＣ量が低下した理由としては、第１触媒層の圧損が増大し、隔壁内の第１触媒層の形成されている部分を排ガスが流れ難くなったことが考えられる。つまり、隔壁を通過する排ガスの流速が速くなり、排ガスが触媒層を素早く通り抜けてしまったことが考えられる。
　また、表１及び図７から明らかなように、圧損は、コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）が大きくなるほど増大（悪化）する傾向にあった。
　以上のことから、コート密度の比（Ｄ１／Ｄ２）を１．１～１．８（好ましくは１．４～１．７）とすることは、ＯＳＣ能の向上と圧損の低減とを高度に両立する観点からより優位であるといえる。
〔ＩＩＩ．第１触媒層のＯＳＣ含有密度を変化させた試験例〕
＜例５，６＞
　第１触媒層形成用スラリーのＯＳＣ材の含有密度Ｏ１が下表３に示す値となるようを調整したこと以外は上記例１と同様に、排ガス浄化用触媒（例５，６）を作製した。なお、本試験例ではＯＳＣ材の含有密度を増やした分、アルミナの含有密度を減らして、コート密度を一定とした。また、触媒層の触媒金属の担持量は全ての例で等しくした。触媒層の仕様を下表３に纏める。
　そして、上記Ｉ．と同様に、排ガス浄化用触媒のＯＳＣ能及び圧損を評価した。結果を表３の該当欄に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３から明らかなように、ＯＳＣ量は、第１触媒層のＯＳＣ材の含有密度Ｏ１が増えるほど向上した。また、圧損も、第１触媒層のＯＳＣ材の含有密度Ｏ１が増えるほど低減された。この理由としては、アルミナの嵩密度がＣＺ複合酸化物よりも高いことが考えられる。つまり、嵩密度の高いアルミナの含有量が減ったことで、排ガスの流路が広がり、圧損が低減されたことが考えられる。
　以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
１　　　　ハニカム基材
１ａ　　　端部
２　　　　封止部
４　　　　開口部
６、２６　隔壁
１０　　　排ガス浄化用触媒
２２　　　封止部
２４　　　入側セル
２４ａ　　排ガス流入側の端部
２５　　　出側セル
２５ａ　　排ガス流出側の端部
２６１　　第１触媒層
２６２　　第２触媒層
２６Ｎ１　第１の基材露出部
２６Ｎ２　第２の基材露出部

Claims (11)

  1. 　内燃機関の排気管に配置されて該内燃機関から排出される排ガスの浄化を行うウォールフロー型の排ガス浄化用触媒であって、
    　排ガス流入側の端部が開口した入側セルと、排ガス流出側の端部が開口した出側セルとが、多孔質な隔壁によって仕切られているウォールフロー構造の基材と、
    　前記隔壁の内部であって前記入側セルと接する領域に、前記排ガス流入側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って前記隔壁の延伸方向の全長Ｌｗ未満の長さＬ１で設けられている第１触媒層と、
    　前記隔壁の内部であって前記出側セルと接する領域に、前記排ガス流出側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って前記隔壁の延伸方向の全長Ｌｗ未満の長さＬ２で設けられている第２触媒層と、
    　を備え、
    　前記隔壁の内部であって前記入側セルと接する領域には、前記排ガス流出側の端部と近接する位置に、前記第１触媒層及び前記第２触媒層が設けられていない基材露出部を有し、
    　前記第１触媒層及び前記第２触媒層は、それぞれ、酸素吸蔵材を含み、
    　前記第２触媒層のコート密度Ｄ２に対する前記第１触媒層のコート密度Ｄ１の比（Ｄ１／Ｄ２）は、１．１以上１．８以下である、排ガス浄化用触媒。
  2. 　前記Ｄ１／Ｄ２が１．４以上１．７以下である、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
  3. 　触媒全体の触媒平均コート密度ＤＡが４０ｇ／Ｌ以上１５０ｇ／Ｌ以下である、請求項１又は２に記載の排ガス浄化用触媒。
  4. 　前記第１触媒層における前記基材の体積１Ｌあたりの前記酸素吸蔵材の含有量Ｏ１と、前記第２触媒層における前記基材の体積１Ｌあたりの前記酸素吸蔵材の含有量Ｏ２とが、Ｏ１＞Ｏ２を満たす、請求項１～３のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
  5. 　前記Ｏ１と前記Ｏ２との比（Ｏ１／Ｏ２）が１．４以上１．７以下である、請求項４に記載の排ガス浄化用触媒。
  6. 　前記酸素吸蔵材の含有量Ｏ１が３０ｇ／Ｌ以上５０ｇ／Ｌ以下であり、
    　前記酸素吸蔵材の含有量Ｏ２が２０ｇ／Ｌ以上３５ｇ／Ｌ以下である、請求項４又は５に記載の排ガス浄化用触媒。
  7. 　前記第１触媒層及び前記第２触媒層が、それぞれ、触媒金属を担持していない助触媒として前記酸素吸蔵材を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
  8. 　前記第１触媒層がロジウムを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
  9. 　前記第２触媒層がパラジウムを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
  10. 　前記Ｌｗと前記Ｌ１と前記Ｌ２とが、次式：Ｌｗ＜（Ｌ１＋Ｌ２）＜２Ｌｗ；を満たすよう、前記第１触媒層と前記第２触媒層とが前記延伸方向に一部重なり合って構成されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
  11. 　前記隔壁の前記延伸方向に直交する厚さ方向の全体厚みをＴｗとし、
    　前記第１触媒層の厚みをＴ１とし、
    　前記第２触媒層の厚みをＴ２としたときに、
    　前記Ｔｗと前記Ｔ１と前記Ｔ２とが、次式：Ｔｗ＜（Ｔ１＋Ｔ２）＜２Ｔｗ；を満たすよう、前記第１触媒層と前記第２触媒層とが前記厚さ方向に一部重なり合って構成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
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