BRPI0614686A2 - produção de partìculas de metal de nano-escala - Google Patents

Abstract

PRODUçãO DE PARTìCULAS DE METAL DE NANO-ESCALA. Um processo e aparato (10, 100) para produzir partículas de metal de nano-escala incluem alimentar pelo menos uma porção decomponível selecionada a partir do grupo que consiste em compostos organometálícos, complexos de metal, compostos de coordenação de metal e misturas destes em um vaso de reator (20, 120), expor a porção decomponível a uma fonte de energia suficiente para decompor a porção e produzir partículas de metal de nano-escala; e depositar ou coletar as partículas de metal de nano-escala.

Description

"PRODUÇÃO DE PARTÍCULAS DE METAL DE NANO-ESCALA"

Campo Técnico

A presente invenção se refere a um processo para aprodução de partículas de metal de nano-escala úteis paracatálise e outras aplicações. Pela prática da presente in-venção, partículas de metal de nano-escala podem ser produ-zidas e coletadas com velocidade, precisão e flexibilidademaiores do que podem ser realizadas com o processo conven-cional. Desse modo, a invenção fornece um sistema prático ede custo eficaz para preparar tais partículas de metal denano-escala.

Técnica Antecedente

Catalisadores estão tornando-se ubíquos no proces-so químico moderno. Catalisadores são empregados na produçãode materiais tais como combustíveis, lubrificantes, refrige-rantes, polímeros, fármacos, etc., bem como desempenhando umpapel em água e processos de mediação de poluição de ar. Defato, catalisadores foram atribuídos como tendo um papel emcompletamente um terço do produto nacional de material brutodos Estados Unidos, como discutido por Alexis T. Bell em"The Impact de Nanoscience on Heterogeneous Catalysis" (Sci-ence, Vol. 299, pg. 1688, 14 de março de 2003).

Geralmente falando, catalisadores podem ser des-critos como partículas pequenas depositadas sobre sólidos deárea de superfície alta. Tradicionalmente, partículas de ca-talisador podem variar a partir do sub-mícron até grandesquantidades de mícron. Um exemplo descrito por Bell é o con-versor catalítico de automóveis, que consistem em alvéoloscujas paredes são revestidas com um revestimento fino de ó-xido de alumínio poroso (alumínio). Na produção dos compo-nentes internos de conversores catalíticos, um revestimentode lavagem de óxido de alumínio é impregnado com nano-partículas de um material de catalisador de metal do grupoplatina. De fato, a maioria dos catalisadores industriaisempregados hoje inclui metais de grupo platina especialmenteplatina, ródio e irídio ou metais alcalinos como césio, àsvezes em combinação com outros metais tal como ferro ou ní-quel.

0 tamanho destas partículas foi reconhecido comoextremamente significante em sua função. Realmente é da mes-ma forma notado por Bell que o desempenho de um catalisadorpode ser grandemente afetado pelo tamanho de partícula daspartículas de catalisador, visto que propriedades tais comoestrutura de superfície e as propriedades eletrônicas daspartículas podem mudar como o tamanho das mudanças de partí-culas de catalisador.

Em seu estudo sobre nanotecnologia de catálise a-presentado na Frontiers na Nanotechnology Conference em 13de maio de 2003, Eric M. Stuve, do Department of ChemicalEngineering of the University of Washington, descreveu que aconvicção geral é que a vantagem de uso de partículas de na-no-tamanho em catálise é devido ao fato que a área de super-fície disponível de partículas pequenas é maior do que aque-la de partículas maiores, desse modo, aumentando a eficáciafornecendo-se mais átomos de metal na superfície para aper-feiçoar catálise utilizando-se tais materiais de catalisadornano-tamanho. Entretanto, Stuve mostra que as vantagens douso de partículas de catalisador de nano-tamanho podem sermais do que simplesmente devido ao efeito de tamanho. Depreferência, o uso de nanopartículas pode exibir estruturaeletrônica modificada e uma forma diferente com aspectos a-tuais estando presentes nas nanopartículas que fornecem in-terações que podem facilitar a catálise. De fato, CynthiaFriend, em "Catalysis On Surfaces" (Scientific American, a-bril de 1993, p. 74), postula a forma de catalisador, e,mais especificamente, a orientação de átomos na superfíciedas partículas de catalisador, quando importante na catáli-se. Além disso, resistências de transporte de massa diferen-te podem da mesma forma melhorar a função do catalisador.Desse modo, a produção de partículas de metal de nanotamanhopara uso como catalisadores em uma plataforma mais flexívele comercialmente eficaz está sendo procurada. Além disso,outros pedidos para partículas de nano-escala estão sendoprocurados, seja para os metais de grupo platina tradicio-nalmente empregados para catálise ou outras partículas demetal.

Convencionalmente, entretanto, catalisadores sãopreparados de duas maneiras. Um tal processo envolve materi-ais de catalisador sendo depositados na superfície de partí-culas de portador tais como negros de fumo ou outros materi-ais similares, com as partículas carregadas por catalisador,em seguida, elas mesmas sendo carregados na superfície emque a catálise é desejada. Um exemplo disto está na arena depilha termelétrica, onde negro de fumo ou outras partículassimilares carregadas com catalisadores de metal de grupoplatina são, em seguida, carregados na interface de membra-na/eletrodo para catalisar a interrupção de hidrogênio mole-cular em hidrogênio atômico para utilizar seus componentesprótons e elétrons, com os elétrons resultantes passados a-través de um circuito como a corrente gerada pela pilha ter-melétrica. Uma desvantagem principal para a preparação demateriais de catalisador através do carregamento em uma par-tícula de portador está na quantidade de tempo que as rea-ções de carregamento levam, que pode ser medida em horas emalguns casos.

Quer dizer, na Patente U.S. 6.716.525, Yadav ePfaffenbach descrevem o dispersante de pós de nano-escala empós de portador mais grossos para fornecer materiais de ca-talisador. As partículas de portador de Yadav e Pfaffenbachincluem óxidos, carbonetos, nitretos, boretos, calcogení-deos, metais e ligas. As nanopartícuias dispersas nos porta-dores podem ser quaisquer de muitos materiais diferentes deacordo com Yadav e Pfaffenbach, incluindo metais preciosostais como metais de grupo platina, metais terrosos raros, osassim chamados semi-metais, bem como materiais não metáli-cos, e ainda grupos tais como fulerenos, ligas e nanotubos.

Alternativamente, o segundo método comum para pre-parar materiais de catalisador envolve diretamente carregarmetais de catalisador tal como metais de grupo platina em umsuporte sem o uso de partículas de portador que pode inter-ferir com a reação catalítica. Por exemplo, muitos converso-res catalíticos automotivos, como discutido acima, têm par-tículas de catalisador diretamente carregadas nos alvéolosde óxido de alumínio que formam a estrutura de conversor. Oprocesso necessário para deposição direta de metais catalí-ticos em estruturas de suporte, entretanto, é geralmente o-perado em extremos de temperatura e/ou pressões. Por exem-plo, um tal processo é borrifação química em temperaturas emexcesso de 1.500°C e sob condições de alto vácuo. Desse mo-do, estes processos são difíceis e caros para operar.

Em uma tentativa para fornecer partículas de cata-lisador de nano-escala, Bert e Bianchini, na Publicação doPedido de Patente Internacional No. WO 2004/036674, sugeremum processo utilizando uma resina padrão para produzir par-tículas de nano-escala para aplicações em pilha termelétri-ca. Ainda se tecnicamente praticável, entretanto, os métodosde Bert e Bianchini requerem temperaturas altas (na ordem de300°C a 800°C), e requerem várias horas. Desta maneira, es-tes processos são de valor limitado.

Adotando uma abordagem diferente, Sumit Bhaduri,em "Catalysis With Platinum Carbonyl Clusters," Vol. 78, no.11, 10 de junho de 2000, afirmou que grupos carbonila deplatina, pelo qual é significado complexos de carbonila demetal polinucleares com três ou mais átomos de metal, têmpotencial como catalisadores de oxirredução, embora a publi-cação de Bhaduri reconheça que o comportamento de tais gru-pos carbonila como catalisadores de oxirredução não é enten-dido de uma maneira compreensiva. Realmente, carbonilas demetal foram reconhecidas para uso em catálise em outros pe-didos.Carbonilas de metal foram da mesma forma utiliza-das como, por exemplo, compostos anti-detonantes em gasoli-nas sem chumbo. Entretanto, usos mais significantes de car-bonilas de metal estão na produção e/ou deposição dos metaispresentes na carbonila, visto que, carbonilas de metal sãogeralmente vistas como facilmente decompostas e voláteis re-sultando na deposição do metal e monóxido de carbono.

Geralmente falando, carbonilas são metais de tran-sição combinados com monóxido de carbono e têm a fórmula ge-ral Mx(CO)y, onde M é um metal no estado de oxidação zero eonde χ e y são ambos números inteiros. Enquanto muitos con-siderem que carbonilas de metal são compostos de coordena-ção, a natureza do metal para ligação de carbono leva algunsa classificá-las como compostos organometálicos. Em qualquerevento, as carbonilas de metal foram empregadas para prepa-rar metais de alta pureza, embora não para a produção departículas de metal de nano-escala. Como notado, carbonilasde metal foram da mesma forma constatadas ser úteis para su-as propriedades catalíticas tal como para a síntese de quí-micas orgânicas em formulações anti-detonantes de gasolina.

Desta maneira, o que é necessário é um sistema eprocesso para a produção de partículas de metal de nano-escala para uso como, por exemplo, materiais de catalisador.

0 sistema desejado pode ser empregado para a preparação departículas de nano-escala carregadas em uma partícula deportador, porém, significativamente, pode da mesma forma serempregado para o depósito ou coleção de partículas de nano-escala diretamente em uma superfície sem a necessidade deextremos em temperatura e/ou pressões.

Descrição da Invenção

Um sistema e processo para a produção de partícu-las de metal de nano-escala são apresentados. Através daspartículas de nano-escala são referidas as partículas tendoum diâmetro médio não maior do que cerca de 1.000 nanômetros(nm), por exemplo, não maior do que cerca de um mícron. Maispreferivelmente, as partículas produzidas pelo sistema in-ventivo têm um diâmetro médio não maior do que cerca de 250nm, mais preferivelmente não maior do que cerca de 20 nm.

Preferivelmente, as partículas produzidas pela in-venção são aproximadamente esféricas ou isotrópicas, signi-ficando que elas têm uma relação de aspecto de cerca de 1,4ou menor, embora partículas tendo uma relação de aspectomais alta possam da mesma forma ser preparadas e utilizadascomo materiais de catalisador. A relação de aspecto de umapartícula se refere à relação da dimensão maior da partículapara dimensão menor da partícula (desse modo, uma esferaperfeita tem uma relação de aspecto de 1,0). 0 diâmetro deuma partícula para o propósito desta invenção é consideradoser a média de todos os diâmetros da partícula, ainda nessescasos onde a relação de aspecto da partícula é maior do que1,4.

Enquanto a produção de partículas de metal de na-no-escala individuais, ou grupos pequenos ou coleções esfé-ricas de partículas de metal de nano-escala de acordo com apresente invenção é desejável, em uma modalidade alternati-va, aglomerações de cadeia de partículas de metal de nano-escala podem da mesma forma ser produzidas. Estas aglomera-ções de cadeia compreendem centenas, ou ainda milhares, departículas de metal de nano-escala organizadas em uma dispo-sição alongada (ao invés de uma disposição esférica ou degrupo), e podem aparecer a olho nu como fibrosas na nature-za. Mais particularmente, cada aglomeração de cadeia de par-tículas de metal de nano-escala tem uma relação de aspecto,isto é, relação de dimensão maior (isto é, comprimento) paradimensão menor (isto é, largura ou diâmetro) de pelo menoscerca de 700:1, mais vantajosamente pelo menos cerca de900:1. Como tal, a área de superfície das aglomerações decadeia de partícula de metal de nano-escala inventivas tornaas aglomerações exclusivamente eficazes em aplicações talcomo catálise.

Na prática da presente invenção, uma porção con-tendo metal decomponível é alimentada em um vaso de reator eenergia suficiente para decompor a porção aplicada, tal quea porção decompõe-se e partículas de metal de nano-escalasão depositadas em um suporte ou em um coletor. A porção de-componível empregada na invenção pode ser qualquer materialcontendo metal decomponível, incluindo um composto organome-tálico, um complexo de metal ou um composto de coordenaçãode metal, contanto que a porção possa ser decomposta parafornecer metais livres sob condições existentes no vaso dereator, tal que o metal livre pode ser depositado em um su-porte ou coletado por um coletor. Um exemplo de uma porçãoadequada para uso na invenção é uma carbonila de metal, talcomo carbonilas de níquel ou ferro, ou carbonilas de metalnobre.

A invenção é vantajosamente praticada em um apara-to compreendendo um vaso de reator, pelo menos um alimenta-dor para alimentar ou fornecer a porção decomponível no vasode reator, um suporte ou coletor que é operativamente conec-tado ao vaso de reator para depósito ou coleção de partícu-las de metal de nano-escala produzidas na decomposição daporção decomponível, e uma fonte de energia capaz de decom-por a porção decomponível. A fonte de energia deve agir naporção decomponível tal que a porção decompõe-se para forne-cer partículas de metal de nano-escala que são depositadassobre o suporte ou coletadas pelo coletor.

O vaso de reator pode ser formado a partir dequalquer material que pode suportar as condições sob asquais a decomposição da porção ocorre. Geralmente, onde ovaso de reator for um sistema fechado, isto é, onde não forum vaso de extremidade aberta que permite os reagentes fluí-rem dentro e fora do vaso, o vaso pode estar sob pressãosub-atmosférica, pela qual é significado pressões tão baixasquanto cerca de 250 milímetros (mm). De fato, o uso de pres-sões sub-atmosféricas, tão baixas quanto cerca de 1 mm depressão, pode acelerar a decomposição da porção decomponívele fornecer partículas de nano-escala menores. Entretanto,uma vantagem do processo inventivo é a capacidade de produ-zir partículas de nano-escala em pressão geralmente atmosfé-rica, isto é, cerca de 760 mm. Alternativamente, pode havervantagem na ciclagem da pressão,. tal como da sub-atmosféricaa geralmente atmosférica ou acima, para estimular nano-depósitos dentro da estrutura do suporte. Claro que, aindaem um assim chamado "sistema fechado", necessita haver umaválvula ou sistema similar para liberar a formação de pres-são causada, por exemplo, pela geração de monóxido de carbo-no (CO) ou outros subprodutos. Desta maneira, o uso da ex-pressão "sistema fechado" é pretendido distinguir o sistemaa partir de um tipo fluxo total de sistema como discutidoaqui abaixo.

Quando o vaso de reator for um vaso de reator de"fluxo total", isto é, um conduite através do qual o reagen-te flui enquanto reagindo, o fluxo dos reagentes pode serfacilitado puxando-se um vácuo parcial no conduite, emboranão mais baixo do que cerca de 250 mm seja necessário parapuxar os reagentes através do conduite para o aparato à vá-cuo, ou um fluxo de um gás inerte tal como argônio ou nitro-gênio pode ser bombeado através do conduite para, desse mo-do, transportar os reagentes ao longo do fluxo do gás inerte.

De fato, o vaso de reator de fluxo total pode serum reator de leito fluidizado, onde os reagentes são origi-nados através do reator em uma corrente de um fluido. Estetipo de vaso de reator pode ser especialmente útil onde aspartículas de metal de nano-escala produzidas são pretendi-das ser carregadas em materiais de suporte, como negros defumo e similares, ou onde as partículas de metal devem sercarregadas em uma troca iônica ou material resinoso similar.O pelo menos um alimentador fornecendo a porçãodecomponível no vaso de reator pode ser qualquer alimentadorsuficiente para o propósito, tal como um injetor que carregaa porção decomponível junto com um jato de um gás tal comoum gás inerte como argônio ou nitrogênio, para desse modocarregar a porção decomponível ao longo do jato de gás atra-vés do bico injetor e no vaso de reator. O gás empregado po-de ser um reagente, como oxigênio ou ozônio, no lugar de umgás inerte. Este tipo de alimentador pode ser empregado se ovaso de reator for um sistema fechado ou um reator de fluxo-total.

Suportes úteis na prática da invenção podem serqualquer material em que as partículas de metal de nano-escala produzidas a partir da decomposição das porções de-componíveis podem ser depositadas. Em uma modalidade prefe-rida, o suporte é o material no qual o metal de catalisadoré finalmente destinado, tais como alvéolos de óxido de alu-mínio de um conversor catalítico para depositar partículasde nano-escala em componentes de conversor catalítico sem anecessidade quanto a extremos de temperatura e pressão re-queridos por borrifação e técnicas similares. Alternativa-mente, um coletor capaz de coletar partículas de metal denano-escala, tal como um coletor ciclônico ou centrífugo, éempregado.

O suporte ou coletor pode estar disposto dentro dovaso de reator (de fato, isto é requerido em um sistema fe-chado e é prático em um reator de fluxo-total). Entretanto,em um vaso de reator de fluxo-total, o fluxo de reagentespode ser direcionado era um suporte posicionado fora do vaso,em seu terminal, especialmente onde o fluxo através do vasode reator de fluxo total é criado por um fluxo de um gás i-nerte. Alternativamente, em um reator de fluxo-total, o flu-xo de partículas de metal de nano-escala produzido por de-composição da porção decomponível pode ser direcionado em umcoletor centrífugo ou ciclônico que coleta as partículas denano-escala em um recipiente adequado para uso futuro.

A energia empregada para decompor a porção decom-ponível pode ser qualquer forma de energia capaz de realizaresta função. Por exemplo, energia eletromagnética tal comoluz infravermelha, visível ou ultravioleta dos comprimentosde onda apropriados pode ser empregada. Adicionalmente, e-nergia de microonda e/ou de ondas eletromagnéticas, ou ou-tras formas de energia sônica pode(m) da mesma forma ser em-pregada (s) (exemplo, uma faísca para iniciar a decomposição"explosiva" assumindo a porção adequada e pressão), contantoque a porção decomponível seja decomposta pela energia em-pregada. Desse modo, energia de microonda, em uma freqüênciade cerca de 2,4 gigahertz (GHz) ou energia de indução, emuma freqüência que pode variar de tão baixa quanto cerca de180 hertz (Hz) até tão alta quanto cerca de 13 mega Hz podeser empregada. Um técnico versado pode facilmente ser capazde determinar a forma de energia útil para decompor os tiposdiferentes de porções decomponíveis que podem ser emprega-das.

Uma forma preferida de energia que pode ser empre-gada para decompor a porção decomponível é energia de calorfornecida por, por exemplo, lâmpadas de aquecimento, fontesde calor radiante, ou similar. Tal calor pode ser especial-mente útil para porções altamente voláteis, tais como carbo-nilas de metal em vasos transparentes. Em tal caso, as tem-peraturas necessárias não são maiores do que cerca de 5000C,e geralmente não maiores do que cerca de 250°C. De fato, ge-ralmente, temperaturas não maiores do que cerca de 200°C sãonecessárias para decompor a porção decomponivel e produzirpartículas de catalisador de nano-escala desta.

Dependendo da fonte de energia empregada, o vasode reator dever ser designado a fim de não causar depósitodas partículas de metal de nano-escala no próprio vaso (aoinvés do coletor) como um resultado da aplicação da fonte deenergia. Em outras palavras, se a fonte de energia empregadafor calor, e vaso de reator por si próprio tornar-se aqueci-do em uma temperatura em ou um pouco mais alta do que a tem-peratura de decomposição da porção decomponivel durante oprocesso de aplicação de calor à porção decomponivel pararealizar a decomposição, em seguida a porção decomponiveldecomporá nas paredes do vaso de reator, desse modo reves-tindo as paredes do vaso de reator com partículas de metalde nano-escala em vez de coletar as partículas de metal denano-escala com o coletor (uma exceção a esta regra geralocorre se as paredes do vaso estiverem tão quentes que acarbonila decomponivel decompõe-se dentro do vaso de reatore não nas paredes do vaso, como discutido em maiores deta-lhes abaixo).Uma maneira de evitar isto é direcionar a energiadiretamente ao coletor. Por exemplo, se calor for a energiaaplicada para decomposição da porção decomponivel, o suporteou coletor pode ser equipado com uma fonte de calor por siprópria, tal como um aquecedor de resistência em ou a umasuperfície do suporte ou coletor tal que o suporte ou o co-letor está em temperatura necessária para decomposição daporção decomponivel e o vaso de reator por si próprio nãoestá. Desse modo, a decomposição ocorre no suporte ou cole-tor e a formação de partículas de nano-escala ocorre princi-palmente no suporte ou coletor. Quando a fonte de energiaempregada for diferente de calor, a fonte de energia podeser escolhida tal que a energia acopla-se com o suporte oucoletor, tal como quando a energia de microonda ou indução éempregada. Neste exemplo, o vaso de reator deve ser formadoa partir de um material que é relativamente transparente àfonte de energia, especialmente quando comparado ao suporteou coletor.

Onde as aglomerações de cadeia de partículas demetal de nano-escala são procuradas, a fonte de calor é van-tajosamente um aquecedor de resistência, tal como um arame,disposto dentro do fluxo de porções decomponíveis. 0 arameaquecido fornece um ponto de contato para a decomposição deporções decomponíveis para formar partículas de metal de na-no-escala; a decomposição adicional, em seguida, ocorre naspartículas previamente formadas, e continua quando as cadei-as de partículas de metal de nano-escala são formadas a par-tir destas partículas iniciais produzidas no arame. Enquantoo mecanismo preciso para este fenômeno não é entendido com-pletamente, acredita-se que a decomposição das porções de-componíveis para produzir partículas de metal de nano-escalaocorre através da condução ao longo da cadeia quando ela seforma. Em outras palavras, partículas de metal de nano-escala são formadas no arame, que em seguida causa outra de-composição de porções decomponíveis nele através da conduçãode calor ao longo das partículas de metal formadas no arame,e assim por diante.

Especialmente em situações quando o suporte ou ocoletor está disposto fora do vaso de reator quando um vasode reator de fluxo total é empregado com um suporte ou cole-tor em seu terminal (seja um coletor de substrato sólido pa-ra depositar partículas de metal de nano-escala sobre ele ouum coletor ciclônico ou similar para coletar as partículasde metal de nano-escala para um recipiente adequado) , a de-composição da porção decomponível ocorre quando a porção es-tá fluindo através do vaso de reator de fluxo-total e o vasode reator deve ser transparente à energia empregada para de-compor a porção decomponível. Alternativamente, se ou não osuporte ou coletor está dentro do vaso de reator, ou foradele, o vaso de reator pode ser mantido em uma temperaturaabaixo da temperatura de decomposição da porção decomponí-vel, onde o calor é a energia empregada. Uma maneira em queo vaso de reator pode ser mantido abaixo das temperaturas dedecomposição da porção é através do uso de um meio de res-friamento semelhante à bobinas de resfriamento ou uma jaque-ta de resfriamento. Um meio de resfriamento pode manter asparedes do vaso de reator abaixo das temperaturas de decom-posição da porção decomponivel, ainda permite o calor passardentro do vaso de reator para aquecer a porção decomponivele causar a decomposição da porção e produção de partículasde metal de nano-escala.

Em uma modalidade alternativa que é especialmenteaplicável onde ambas as paredes do vaso de reator e os gasesno vaso de reator estão geralmente igualmente suscetíveis àenergia de calor aplicada (tal como quando ambas são relati-vãmente transparentes), o aquecimento das paredes do vaso dereator, quando o vaso de reator for um vaso de reator defluxo total, em uma temperatura substancialmente mais altado que a temperatura de decomposição da porção decomponivelpode permitir as paredes do vaso de reator agir por si pró-prias como a fonte de aquecimento. Em outras palavras, o ca-lor que irradia das paredes do reator aquecerá os espaçosinternos do vaso de reator em temperaturas pelo menos tãoaltas quanto a temperatura de decomposição da porção decom-ponivel. Desse modo, a porção decompõe antes de imprensar asparedes do vaso, formando as partículas de nano-escala quesão, em seguida, levadas junto com o fluxo de gás dentro dovaso do reator, especialmente onde a velocidade do gás é au-mentada por um vácuo. Este método de geração de aquecimentopor decomposição dentro do vaso de reator é da mesma formaútil onde as partículas de nano-escala formadas a partir dadecomposição da porção decomponivel estão sendo ligadas aosmateriais de portador (como negro de fumo) da mesma formasendo levadas junto, com o fluxo dentro do vaso do reator.Para aquecer as paredes do vaso de reator em uma temperaturasuficiente para gerar as temperaturas de decomposição para aporção decomponivel dentro do vaso do reator, as paredes dovaso de reator são preferivelmente aquecidas em uma tempera-tura que é significativamente mais alta que a temperaturadesejada para a decomposição da(s) porção(ões) decomponi-vel (véis) a ser alimentada (s) no vaso do reator, que podeser a temperatura de decomposição da porção decomponivel quetem a temperatura de decomposição mais alta dessas a ser a-limentadas no vaso do reator, ou uma temperatura selecionadapara obter uma taxa de decomposição desejada para as porçõespresentes. Por exemplo, se a porção decomponivel que tem atemperatura de decomposição mais alta dessas a ser alimenta-das no vaso de reator for carbonila de niquel, tendo umatemperatura de decomposição de cerca de 50°C, em seguida, asparedes do vaso do vaso devem ser aquecidas preferivelmentea uma temperatura tal que o porção seja aquecida em seus vá-rios (pelo menos três) milímetros das temperaturas de decom-posição das paredes do vaso do reator. A temperatura especí-fica é selecionada com base na pressão interna, composição etipo de porção, mas geralmente não é maior que cerca de250°C e é tipicamente menor que cerca de 200°C para garantirque os espaços internos do vaso de reator sejam aquecidos empelo menos 50°C.

Em todo caso, o vaso do reator, bem como os ali-mentadores, podem ser formados de qualquer material que sa-tisfaça as exigências de temperatura e pressão discutidasacima. Tais materiais incluem um metal, grafita, plásticosde alta densidade ou similares. Mais preferivelmente, o vasode reator e componentes relacionados são formados de um ma-terial transparente, tal como quartzo ou outras formas devidro, incluindo vidro de alta temperatura comercialmentedisponível como materiais de Pyrex®.

Desse modo, no processo da presente invenção, por-ções contendo metal decomponíveis são alimentadas em um vasode reator onde elas são expostas a uma fonte de energia su-ficiente para decompor as porções e produzir partículas demetal de nano-escala. As porções decomponíveis são alimenta-das em um reator de sistema fechado sob vácuo ou na presençade um gás inerte; semelhantemente, as porções são alimenta-das em um reator de fluxo total onde o fluxo é criado tiran-do-se um vácuo ou fluindo-se um gás inerte através do reatorde fluxo total. A energia aplicada é suficiente para decom-por a porção decomponível no reator ou quando fluindo-se a-través do reator, e liberar o metal da porção e desse modocriar partículas de metal de nano-escala que são depositadasem um suporte ou coletadas em um coletor. Onde o calor é aenergia utilizada para decompor a porção decomponível, tem-peraturas não maiores que cerca de 500°C, mais preferivel-mente não maiores que cerca de 250°C, e ainda mais preferi-velmente não maiores do que cerca de 200°C, são requeridaspara produzir partículas de metal de nano-escala, que podemser depositadas em seguida diretamente sobre o substrato pa-ra o qual eles são finalmente destinados sem o uso de partí-culas de portador e em um processo que requer apenas minutose não sob condições extremas de temperatura e pressão. Defato, o processo da presente invenção freqüentemente reque-rer menos que cerca de 1 minuto para produzir partículas demetal de nano-escala e, em algumas modalidades, pode reque-rer menos que cerca de 5 segundos.

Em uma modalidade do processo inventivo, um únicoalimentador alimenta uma única porção decomponível no vasode reator para a formação de partículas de metal de nano-escala.

Em outras modalidades, entretanto, uma pluralidadede alimentadores alimenta cada qual as porções decomponíveisno vaso do reator. Deste modo, todos os alimentadores podemalimentar a mesma porção decomponível ou alimentadores dife-rentes podem alimentar porções decomponíveis diferentes, talcomo carbonilas de metal adicionais, para fornecer partícu-las de nano-escala que contêm metais diferentes tais comocombinações de platina-níquel ou combinações de níquel-ferroquando desejado, em proporções determinadas pela quantidadeda porção decomponível alimentada no vaso do reator. Por e-xemplo, por alimentação de porções decomponíveis diferentesatravés de alimentadores diferentes, alguém pode produziruma partícula de nano-escala que tem um núcleo de um primei-ro metal, com domínios de um segundo ou terceiro, etc. metalrevestido neste. Realmente, alterar a porção decomponívelalimentada no vaso de reator através de cada alimentador po-de alterar a natureza e/ou constituição das partículas denano-escala produzidas. Em outras palavras, se proporçõesdiferentes de metais que constituem as partículas de nano-escala, ou orientações diferentes dos metais que constituemas partículas de nano-escala são desejadas, a alteração daporção decomponível alimentada no vaso de reator através decada alimentador pode produzir tais proporções diferentes ouorientações diferentes.

Realmente, no caso do vaso de reator de fluxo to-tal, cada um dos alimentadores pode ser disposto em torno dacircunferência do conduíte que forma o vaso de reator apro-ximadamente no mesmo local, ou os alimentadores podem serdispostos ao longo do comprimento do conduíte para alimentaras porções decomponíveis no vaso de reator em locais dife-rentes ao longo da trilha de fluxo do conduíte para fornecermais controle das partículas de nano-escala produzidas.

Portanto, é antecipado que o processo inventivo eaparato podem da mesma forma produzir partículas que sãomaiores do que a nano-escala no tamanho junto com as partí-culas de nano-escala desejadas, as partículas maiores podemser separadas das partículas de nano-escala depois de procu-radas através do uso do separador ciclônico ou por causa dastaxas de deposição diferentes em um coletor.

Portanto, é um objetivo da presente invenção for-necer um processo e aparato para a produção de partículas demetal de nano-escala.

É outro objetivo da presente invenção fornecer umprocesso e aparato capaz de produzir partículas de metal denano-escala sob condições de temperatura e/ou pressão menosextremas do que processos convencionais.

É ainda outro objetivo da presente invenção forne-cer um processo para preparar partículas de metal de nano-escala que podem ser diretamente depositadas no substrato deuso final.

É ainda outro objetivo da presente invenção forne-cer um processo para preparar partículas de metal de nano-escala que podem ser coletadas para outro uso ou tratamento.

É um outro objetivo da presente invenção forneceraglomerações de cadeia de partículas de metal de nano-escala.

Estes objetivos e outros que ficarão evidentes aotécnico versado ao ler a descrição seguinte, podem ser al-cançados fornecendo-se um processo e aparato para produzirpartículas de metal de nano-escala, incluindo fornecer umvaso de reator; alimentar pelo menos uma porção decomponívelselecionada a partir do grupo de compostos organometálicos,complexos de metal, compostos de coordenação demetal, e misturas destes em um vaso de reator; expor a por-ção decomponível dentro do vaso de reator a uma fonte de e-nergia suficiente para decompor a porção e produzir partícu-las de metal de nano-escala; e depositar ou coletar as par-tículas de metal de nano-escala. Preferivelmente, a tempera-tura dentro do vaso de reator não é maior que cerca de250°C. A pressão dentro do vaso de reator é preferivelmentegeralmente atmosférica, mas as pressões que variam entrecerca de 1 mm a cerca de 2000 mm podem ser empregadas.

O vaso de reator é formado vantajosamente de ummaterial que é relativamente transparente à energia forneci-da pela fonte de energia, quando comparada ao coletor em queas partículas de metal de nano-escala são coletadas ou àsporções decomponíveis, tal como onde a fonte de energia écalor radiante. Na realidade, o suporte ou coletor pode terincorporado nele um aquecedor de resistência, ou a fonte deenergia pode ser uma lâmpada de aquecimento. Onde a fonte deenergia é calor radiante, o vaso de reator pode ser resfria-do, tal como por um meio de resfriamento como bobinas deresfriamento ou uma jaqueta de resfriamento disposta em tor-no do vaso de reator para impedir a decomposição da porção edepósito das partículas nas paredes do vaso.

O suporte pode ser o substrato de uso final paraas partículas de metal de nano-escala produzidas, tal comoum componente de um conversor catalítico automotivo ou umapilha termelétrica ou membrana de eletrólise ou eletrodo. Osuporte ou coletor pode estar posicionado dentro do vaso doreator. Porém, o vaso de reator pode ser um vaso de reatorde fluxo total que compreende um conduíte, e em tal caso osuporte ou coletor pode ser disposto externo ao vaso de rea-tor ou dentro do vaso do reator.

Deve ser entendido que tanto a descrição geralprecedente quanto a seguinte descrição detalhada apresentamas modalidades da invenção, e estão destinadas a forneceruma avaliação ou estrutura para entender a natureza e cará-ter da invenção como é reivindicada. Os desenhos acompanhan-tes são incluídos para fornecer um outro entendimento da in-venção, e são incorporados em e constituem uma parte destaespecificação. Os desenhos ilustram várias modalidades dainvenção, e juntos com a descrição servem para explicar osprincípios e operações da invenção.Fig. 1 é uma vista do plano lateral de um aparatopara a produção de partículas de metal de nano-escala queutilizam um vaso de reator de "sistema fechado" de acordocom a presente invenção.

Fig. 2 é uma vista do plano lateral de uma modali-dade alternativa do aparato da Fig. 1.

Fig. 3 é uma vista do plano lateral de um aparatopara a produção de partículas de metal de nano-escala utili-zando um vaso de reator de "fluxo total" de acordo com oprocesso da presente invenção.

Fig. 4 é uma modalidade alternativa do aparato daFig. 3.

Fig. 5 é outra modalidade alternativa do aparatoda Fig. 3, utilizando um coletor externo para o vaso de rea-tor de fluxo total.

Melhor Modo Para Realizar a Invenção

Referindo-se agora aos desenhos, um aparato noqual o processo inventivo para a produção de partículas demetal de nano-escala construídas pode ser praticado é geral-mente designado pelo numerai 10 ou 100. Nas Figs. 1 e 2 apa-rato 10 é um sistema fechado que compreende o vaso de reatorfechado 20 considerando que nas Figs. 3-5, o aparato 100 éum aparato de reação de fluxo total que compreende o vaso dereator de fluxo total 120.

Será notado que Figs. 1-5 mostram o aparato 10,100 em uma certa orientação. Porém, será reconhecido que ou-tras orientações são igualmente aplicáveis para o aparato10, 100. Por exemplo, quando sob vácuo, o vaso de reator 20pode estar em qualquer orientação quanto à eficácia. Igual-mente, no vaso de reator de fluxo total 120, o fluxo de gásde portador inerte e porções decomponiveis ou o fluxo deporções decomponiveis quando tirados por um vácuo nas Figs.3-5 pode estar em qualquer direção ou orientação particulare ainda pode ser eficaz. Além disso, os termos "acima", "a-baixo", "direita" e "esquerda" quando utilizados aqui refe-rem-se à orientação do aparato 10, 100 mostrado nas Figs. Ι-δ.

Referindo-se agora às Figs. 1 e 2, como discutidoacima, aparato 10 compreende um vaso de reator de sistemafechado 20 formado de qualquer material adequado para o pro-pósito e capaz de resistir as condições exigentes para a re-ação proceder internamente incluindo condições de temperatu-ra e/ou pressão. Vaso do reator 20 inclui um orifício de a-cesso 22 para fornecer um gás inerte tal como argônio parapreencher os espaços internos do vaso de reator 20, o gásinerte sendo fornecido por uma bomba convencional ou similar(não mostrado). Semelhantemente, como ilustrado na Fig. 2, oorifício 22 pode ser utilizado para fornecer um vácuo nosespaços internos do vaso de reator 20 utilizando uma bomba àvácuo ou dispositivo similar (não mostrado). Para a reaçãoproceder bem sucedidamente sob vácuo no vaso de reator 20,não é necessário que uma condição a vácuo extrema seja cria-da. Pressões bastante negativas não menores que cerca de 1mm, preferivelmente não menores que cerca de 250 mm, são to-das que são requeridas.O vaso de reator 20 tem disposto nele um suporte30 que pode ser ligado diretamente ao vaso de reator 20 oupode ser posicionado nas pernas 32a e 32b dentro de vaso dereator 20. O vaso de reator 20 da mesma forma compreende umaabertura selável mostrada em 24 para permitir o vaso de rea-tor 20 ser aberto depois que a reação é concluída para remo-ver o suporte 30 ou remover as partículas de metal de nano-escala depositadas no suporte 30. O fechamento 24 pode serum fechamento atravessado ou um fechamento por pressão ououtros tipos de sistemas de fechamento, contanto que elessejam suficientemente escassos de ar para manter o gás iner-te ou o nível desejado de vácuo dentro de vaso de reator 20.

Aparato 10 também compreende pelo menos um alimen-tador 40, e preferivelmente uma pluralidade de alimentadores40a e 40b, para alimentar os reagentes, mais especificamentea porção decomponível, no vaso de reator 20. Como ilustradonas Figs. 1 e 2, dois alimentadores 40a e 40b são forneci-dos, embora seja antecipado que outros alimentadores podemser empregados dependendo da natureza da porção/porções de-componível(veis) introduzida(s) no vaso 20 e/ou partículasde metal de nano-escala de produto final desejadas. Alimen-tadores 40a e 40b podem ser alimentados através de aparatode bombeamento adequado para a porção decomponível tal comobombas venturi ou similares (não mostradas).

Como ilustrado na Fig. 1, o aparato 10 também com-preende uma fonte de energia capaz de causar a decomposiçãoda porção decomponível. Nas modalidades ilustradas na Fig.1, a fonte de energia compreende uma fonte de aquecimento,tal como uma lâmpada de aquecimento 50, embora outras fontesde aquecimento radiantes também possam ser empregadas. Alémdisso, como discutido acima, a fonte de energia pode ser umafonte de energia eletromagnética, tal como luz infraverme-lha, visível ou ultravioleta, energia de microondas, ondaseletromagnéticas ou outras formas de energia, visto que fi-caria familiar ao técnico versado, contanto que a energiaempregada seja capaz de causar a decomposição da fração de-componível.

Em uma modalidade, a fonte de energia pode forne-cer energia que é preferencialmente capaz de acoplar-se aosuporte 30 para facilitar o depósito das partículas de metalde nano-escala produzidas por decomposição da porção decom-ponível sobre o suporte 30. Porém, onde uma fonte de energiatal como calor é empregada, a qual da mesma forma aqueceriao vaso de reator 20, pode ser desejável resfriar o vaso dereator 20 utilizando-se, por exemplo, tubos de resfriamento52 (mostrados parcialmente desprendidos) tal que o vaso dereator 20 é mantido em uma temperatura abaixo da temperaturade decomposição da porção decomponível. Deste modo, a porçãodecomponível não se decompõe nas superfícies do vaso de rea-tor 20 mas de preferência no suporte 30.

Em uma modalidade alternativa ilustrada na Fig. 2,o suporte 30 propriamente dito compreende a fonte de energiapara decomposição da porção decomponível. Por exemplo, umaquecedor de resistência acionado através da conexão 34 podeser incorporado no ou compreende o suporte 30 tal que apenaso suporte 30 está na temperatura de decomposição da porçãodecomponivel, tal que a porção decomponível se decompõe nosuporte 30 e assim produz partículas de metal de nano-escaladepositadas no suporte 30, tal como a aglomeração de cadeiadas partículas de metal de nano-escala mostradas na Fig. 6.

Igualmente, outras formas de energia para decomposição daporção decomponível podem ser incorporadas no suporte 30.

Suporte 30 pode ser formado de qualquer materialsuficiente por ter depósito nele de partículas de metal denano-escala produzidas por decomposição da porção decomponí-vel. Em uma modalidade preferida, o suporte 30 compreende osubstrato de uso final em que as partículas de metal de na-no-escala estão destinadas a ser empregadas, tal como o oxi-do de alumínio ou outros componentes de um conversor catalí-tico automotivo, ou o eletrodo ou membrana de uma pilha ter-melétrica ou célula de eletrólise. Realmente, onde a fontede energia é por si mesma embutida em ou associada com o su-porte 30, a deposição seletiva das partículas de metal denano-escala catalíticas pode ser obtida para aumentar a efi-ciência da reação catalítica e reduzir as ineficiências oucolocação de metal catalítico perdido. Em outras palavras, afonte de energia pode ser embutida dentro do suporte 30 nopadrão desejado para deposição do metal de catalisador, talque a deposição do metal de nano-escala de catalisador podeser colocada onde a reação catalítica é desejada.

Em outra modalidade da invenção, como ilustradonas Figs. 3-5, o aparato 100 compreende um vaso de reator defluxo total 120 que inclui um orifício, denotado 122, parafornecer um gás inerte ou retirar um vácuo do vaso de rea-torl20 para desse modo criar o fluxo para as porções decom-poniveis ser reagidas para produzir partículas de metal denano-escala. Além disso, o aparato 100 inclui alimentadores140a, 140b, 140c que podem ser dispostos em torno da circun-ferência do vaso de reator 102, como mostrado na Fig. 3, ou,na alternativa, consecutivamente ao longo do comprimento dovaso de reatorl20, como mostrado na Fig. 4.

Aparato 100 da mesma forma compreende o suporte130 no qual partículas de metal de nano-escala são coleta-das. Suporte 130 pode ser posicionado nas pernas 132a e 132bou, no caso de uma fonte de energia ser incorporada no su-porte 130, como um aquecedor de resistência, o controle einstalação elétrica para a fonte de energia no suporte 130podem ser fornecidos através da linha 134.

Como ilustrado nas Figs. 3 e 4, quando o suporte130 está disposto dentro do vaso de reatorde fluxo total120, um orifício 124 é da mesma forma fornecido para remoçãodo suporte 130 ou as partículas de metal de nano-escala de-positadas nele. Além disso, o orifício 124 deve ser estrutu-rado tal que permite o gás inerte alimentado através do ori-fício 122 e que flui através do vaso de reatorl20 emergir ovaso de reatorl20 (como mostrado na Fig. 3). O orifício 124pode ser selado da mesma maneira como o fechamento 24 discu-tido acima com respeito ao aparato de sistema fechado 10. Emoutras palavras, orifício 124 pode ser selado através de umfechamento atravessado ou fechamento por pressão ou outrostipos de estruturas de fechamento visto que ficariam famili-ares ao técnico versado.Como ilustrado na Fig. 5, entretanto, o suporte130 pode ser disposto externamente ao vaso de reatorl20 noaparato de reator de fluxo total 100. Ao mesmo tempo que osuporte 130 pode ser um coletor centrifugo ou ciclônico (nãomostrado), pode da mesma forma ser um suporte estrutural 130como ilustrado na Fig. 5. Nesta modalidade, o vaso de reatorde fluxo total 120 compreende um orifício 124 através doqual as porções decomponíveis são invadidas no suporte 130para desse modo depositar as partículas de metal de nano-escala no suporte 130. Deste modo, não é mais necessário ga-nhar acesso ao vaso de reatorl20 para coletar o suporte 130ou as partículas de metal de nano-escala depositadas nele.Além disso, durante o choque das porções decomponíveis paraproduzir as partículas de metal de nano-escala no suporte130, orifício 126 ou suporte 130 pode ser movido para forne-cer um choque das partículas de metal de nano-escala produ-zidas em certas áreas específicas do suporte 130. Isto é es-pecialmente útil se o suporte 130 compreende o substrato deuso final para as partículas de metal de nano-escala tal co-mo o componente de um conversor catalítico ou eletrodo parapilhas termelétricas. Desse modo, as partículas de metal denano-escala são apenas produzidas e depositadas onde deseja-do e, eficiência e diminuição de metal catalítico perdidosão facilitadas.

Como discutido acima, o vaso de reator 20, 120 po-de ser formado de qualquer material adequado para uso na re-ação fornecida, ele pode resistir a temperatura e/ou pressãoà qual a decomposição da porção decomponível ocorre. Por e-xemplo, o vaso de reator deve ser capaz de resistirtemperaturas até cerca de 250°C onde o calor é a energiautilizada para decompor a porção decomponivel. Embora muitosmateriais sejam antecipados como sendo adequados, incluindometais, plásticos, cerâmicas e materiais tal como grafita,preferivelmente vasos do reator 20, 120 são formados de ummaterial transparente para fornecer observação da reaçãoquando estiver procedendo. Desse modo, o vaso de reator 20,120 é preferivelmente formado de quartzo ou ura vidro talcomo material de marca Pyrex® disponível de Corning, Inc. ofCorning, New York.

Na prática da invenção, um fluxo de um gás inertetal como argônio ou nitrogênio ou um vazio é retirado do va-so de reator 20, 120 e uma corrente de porções decomponíveisé alimentada no vaso de reator 20, 120 por alimentadores40a, 40b, 140a, 140b, 140c. As porções decomponíveis podemser qualquer metal que contém a porção tal como um compostoorganometálico, um complexo ou um composto de coordenação,que pode ser decomposta por energia nas condições de decom-posição desejadas de pressão e temperatura. Por exemplo, seo calor é a fonte de energia, a porção decomponivel deve sersubmetida à decomposição e produção de partículas de metalde nano-escala em temperaturas não maiores que 300°C, maispreferivelmente não maiores que 200°C. Outros materiais, talcomo oxigênio, podem da mesma forma ser alimentados no rea-tor 20, 120 para parcialmente oxidar as partículas de metalde nano-escala produzidas por decomposição da porção decom-ponivel, para modificar a superfície das partículas de nano-escala. Ao contrário, um material redutor tal como hidrogê-nio pode ser alimentado no reator 20, 120 para reduzir o po-tencial para oxidação da porção decomponivel.

A energia para decomposição da porção decomponivelé em seguida fornecida à porção decomponivel dentro do vasode reator 20, 120 através de, por exemplo, lâmpada de aque-cimento 50, 150. Se desejado, o vaso de reatorl20 pode damesma forma ser resfriado resfriando-se as bobinas 52, 152para evitar o depósito de partículas de metal de nano-escalasobre a superfície do vaso de reator 20, 120. ao invés do su-porte 30, 130. Partículas de metal de nano-escala produzidaspela decomposição das porções decomponíveis são, em seguida,depositadas sobre o suporte 30, 130 ou, em um coletor c.iclô-nico ou centrífugo ou outro tipo, para armazenagem e/ou uso.

Como discutido, é freqüentemente desejável produ-zir aglomerações de cadeia de partículas de metal de nano-escala, quando a aplicação de uso final for catálise ou si-milar. Uma aglomeração de cadeia representativa é mostradano fotomicrograf ia da Fig. 6; a aglomeração de cadeia daFig. 6 é uma aglomeração de partículas de ferro e níquel denano-escala, em uma relação de níquel para ferro de cerca de6.5:1, mostrada 250.000 vezes seu tamanho atual. Como estáevidente, a aglomeração de cadeia da Fig. 6 tem uma relaçãode aspecto de pelo menos cerca de 1000:1.

Para produzir uma aglomeração de cadeia tal comoaquela mostrada na Fig. 6, um vácuo em torno é retirado dovaso de reator 20, 120 e uma corrente de porções decomponí-veis, tais como carbonilas de ferro e níquel, em uma pressãoparcial menor que 500 mm, é alimentada no vaso de reator 20,120 por alimentadores 40a, 40b, 140a, 140b, 140c. Um gás i-nerte tal como nitrogênio pode da mesma forma ser alimentadono reator 20, 120, em uma pressão parcial menor que cerca de700 mm. Pressões da porção menores que cerca de 80 mm sãotodas aquelas requeridas. O tempo de processo para produçãode aglomerações de cadeia tal que é mostrado na Fig. 6 é me-nor que cerca de 3 segundos.

A energia para decomposição é suporte de calor 30,130, tal como um arame com resistência aquecida. Aglomera-ções de cadeia de partículas de metal de nano-balança produ-zidas pela decomposição das porções decomponíveis são em se-guida depositadas no suporte 30, 130, e podem ser coletadas,para armazenamento e/ou uso.

Desse modo, a presente invenção fornece um meiofácil para produzir partículas de metal de nano-escala quepermite a colocação seletiva das partículas, depósito diretodas partículas no substrato de uso final, sem a necessidadede extremos de temperatura e pressão requeridas por proces-sos da técnica anterior.

Todas as patentes, pedidos de patente e publica-ções citados referidos aqui são incorporados através de re-ferência.

A invenção a ser desse modo descrita, ficará evi-dente que pode ser variada de muitas maneiras. Tais varia-ções não devem ser consideradas como uma divergência do es-pírito e escopo da presente invenção e todas as tais modifi-cações visto que ficariam evidentes por alguém versado natécnica são pretendidas ser incluídas dentro do escopo dasseguintes reivindicações.

Claims (28)

1. Processo para produzir partículas de catalisa-dor de nano-escala, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:a) alimentar pelo menos uma porção decomponivelselecionada a partir do grupo que consiste em compostos or-ganometálicos, complexos de metal, compostos de coordenaçãode metal e misturas destes em um vaso de reator;b) expor a porção decomponivel a uma fonte de e-nergia suficiente para decompor a porção e produzir partícu-las de metal de nano-escala; ec) depositar ou coletar as partículas de metal denano-escala.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a temperatura dentro do vasodo reator não é maior que cerca de 250°C.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO pelo fato de que um vácuo é mantido dentro dovaso do reator de não menos do que cerca de 1 mm.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de energia compreendeuma fonte de calor.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas de metal de na-no-escala são depositadas em um suporte.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de energia compreendeuma lâmpada de aquecimento.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADO pelo fato de também compreender o resfriamentodo vaso do reator.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que um suporte ou coletor estáposicionado dentro do vaso do reator.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o oxigênio é alimentado novaso do reator para parcialmente oxidar as partículas de me-tal de nano-escala produzidas por decomposição da porção de-componivel.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que um material redutor é alimen-tado no vaso do reator para reduzir o potencial para oxida-ção da porção decomponivel.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas de metal de na-no-escala estão presentes como aglomerações de cadeia.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 11,CARACTERIZADO pelo fato de que as aglomerações de cadeia têmuma relação de aspecto de pelo menos aproximadamente 700:1.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de energia compreendeum aquecedor de resistência.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADO pelo fato de que a pressão da porção não émaior que 80 mm.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato de também compreender a alimentaçãode um gás inerte no vaso do reator em uma pressão parcialmenor do que cerca de 700 mm.

16. Aparato, para produzir partículas de metal denano-escala, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:a) um vaso de reator;b) pelo menos um alimentador em conexão operacio-nal com o vaso do reator para alimentar no vaso do reatoruma porção decomponível selecionada a partir do grupo decompostos organometálicos, complexos de metal, compostos decoordenação de metal, e misturas destes;c) um suporte ou coletor operativamente conectadoao vaso do reator para depósito ou coleção de partículas demetal de nano-escala produzidas neste;d) uma fonte de energia capaz de decompor as por-ções decomponíveis,em que a fonte de energia age nas porções decompo-níveis tal que elas se decompõem e as partículas de metal denano-escala são depositadas no suporte ou alimentadas ao co-letor.

17. Aparato, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de que o vaso do reator é formado deum material que é relativamente transparente à energia for-necida pela fonte de energia, quando comparado ao suporte oucoletor ou às porções decomponíveis.

18. Aparato, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de energia compreendeuma fonte de calor.

19. Aparato, de acordo com a reivindicação 18,CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte ou coletor tem in-corporado neste um aquecedor de resistência.

20. Aparato, de acordo com a reivindicação 18,CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de energia compreendeuma lâmpada de aquecimento.

21. Aparato, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de que um meio de refrigeração estádisposto em torno do vaso do reator para resfriar o vaso.

22. Aparato, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte é o substrato deuso final para as partículas de metal de nano-escala produ-zidas dentro do vaso do reator.

23. Aparato, de acordo com a reivindicação 22,CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte compreende um com-ponente de um conversor catalítico automotivo.

24. Aparato, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte ou coletor está po-sicionado dentro do vaso do reator.

25. Aparato, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de que o vaso de reator é um vaso dereator de fluxo total que compreende um conduíte.

26. Aparato, de acordo com a reivindicação 25,CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte ou coletor estádisposto externamente ao vaso do reator.

27. Aglomeração de cadeia de partículas de nano-escala, CARACTERIZADO pelo fato de ter uma relação de aspec-to de pelo menos cerca de 700:1.

28. Aglomeração de cadeia, de acordo com a reivin-dicação 27, CARACTERIZADA pelo fato de que as partículas denano-escala compreendem partículas de metal de nano-escala.