MX2007005836A

MX2007005836A - Nanoparticulas multicomponentes formadas usando un agente dispersante.

Info

Publication number: MX2007005836A
Application number: MX2007005836A
Authority: MX
Inventors: Bing Zhou; Sukesh Parasher; Michael Reuter
Original assignee: Headwaters Tech Innovation Llc
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2007-07-20
Also published as: JP2008520836A; US7709411B2; BRPI0517783A; CN101132858A; US7632775B2; US20060116286A1; US20060105910A1; US20090298684A1

Abstract

Nanoparticulas que incluyen una pluralidad de dos o mas componentes distintos seleccionados del grupo de metales nobles, metales de transicion base, metales alcalinoterreos, y metales de tierras raras y/o grupos diferentes de la tabla periodica de los elementos. Los dos o mas componentes distintos se dispersan utilizando un agente dispersante tal que las nanoparticulas tienen una distribucion sustancialmente uniforme de los dos o mas componentes distintos. Los agentes dispersantes pueden ser moleculas organicas pequenas polifuncionales, polimeros u oligomeros o sales de estos. Las moleculas del agente dispersante enlazan a los atomos de particula para superar las atracciones del mismo componente, permitiendo de esta manera a los componentes distintos formar nanoparticulas heterogeneas. Los componentes distintos tales como hierro y platino se pueden formar en complejo utilizando el agente dispersante para formar nanoparticulas heterogeneas. Los componentes distintos tales como hierro y platino se pueden formar en complejo utilizando el agente dispersante para formar nanoparticulas heterogeneas sustancialmente uniformes. Las nanoparticulas pueden ser utilizadas solas o aplicadas a un soporte. Por lo menos una porcion del agente dispersante se puede remover mediante reduccion y/u oxidacion.

Description

NANOPARTICULAS MULTICOMPONENTES FORMADAS USANDO UN AGENTE DISPERSANTE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. El Campo de la Invención La invención se relaciona al campo de nanoparticulas y/o catalizadores que incorporan tales nanoparticulas. Más par icularmente, la presente invención se relaciona a nanoparticulas muí ticomponentes hechas usando un agente dispersante que ayuda a llevar conjuntamente y distribuir los diferentes componentes (por ejemplo, distintos) dentro de las nanopartículas. 2. La Tecnología Relevante Las nanoparticulas están llegando a ser incrementadamente más importantes en muchos procesos y productos industriales. Las nanoparticulas encuentran uso en una variedad de aplicaciones, que incluyen catálisis y nanomateriales . Las aplicaciones catalíticas incluyen usos para nanoparticulas tanto soportadas como no soportadas de varios componentes, que incluyen metales preciosos, metales base y óxidos. Las aplicaciones de nanomateriaJ incluyen usos para bloquear luz, pigmentación, absorción de UV, actividad microbiana, pulimento mecánico químico y otros. Mientras que las nanoparticulas útiles pueden incluir únicamente un componente individual (elemento o compuesto), puede ser el caso que ias propiedades ventajosas se puedan lograr si las nanoparticulas estuvieran conteniendo dos o más componentes distintos para formar una nanoparticula multicomponente . En genera L, las combinaciones de dos o mas metales pueden tener una variedad de efectos benéficos. En el caso de los catalizadores, el uso de diferentes elementos puede modificar la actividad catalítica para mejorar un parámetro de desempeño importante tal como la actividad o la selectividad o pueden hacer la partícula o cristal de catalizador más resistente a algún efecto nocivo, tal como envenenamiento químico o desgaste mecánico. En el caso de los nanomatepales, la inclusión de dos o más componentes seria esperado que adicione funcionalidad adicional a las partículas, tal como combinar la función de bloqueo de luz con la absorción de UV o la actividad antimicrobiana . Alternativamente, los componentes adicionales podrían ser esperados para estabilizar o reforzar las nanoparticulas. Mientras que exista una fuerte motivación para producir nanoparticulas ulti componentes, es di fici 1 , si no es que imposible, manufacturar partículas que contengan dos o más componentes diferentes. Este problema es particularmente verdadero de las nanopart culas pequeñas. Recientemente, la academia y la industria han hecho avances significantes hacia la fabricación de partículas muy pequeñas. Cn a Lgunos casos, los tamaños de las partículas están cerca o aba]o de 1 nanómetro.

Mientras que las partículas de tamaño de nanómetro son muy ventajosas para producir propiedades deseadas tal como la actividad catalítica incrementada y las propiedades de material únicas, lo muy pequeño de tales partículas hace difícil, sino imposible, crear nanoparticulas mult icomponentes que incluyan componentes o elementos diferentes dentro de la misma nanoparticula. Una razón para esta dificultad es que los elementos o compuestos similares o parecidos tienen una afinidad mayor para cada uno que los materiales distintos. Esta atracción del mismo componente significa que cada componente tiene una propensiclad para combinar y formar partículas con él mismo antes de formar una mezcla con otros componentes distintos. Como resultado, las mezclas de nanoparticu as muí ticomponentes son grandemente heterogéneas, compuestas de dos o mas composiciones de partículas distintas, cada una relativamente r ca en un componente y grandemente agotada o desprovista de los otros componentes distintos. En general, la composición de partículas, que incluye la distribución de componentes diferentes en medio y entre las partículas, es conducida por la termodinámica. La posibilidad para encontrar componentes múltiples en cualquier partícula dada depende de un grado grande en el tamaño de las partículas que se forman. Donde las particuLas son relativamente grandes, la probabilidad es más alta que dos componentes distintos se puedan componer dentro de una partícula individual y/o formar una aleación. Conforme el tamaño de las partículas disminuye, sin embargo, la probabilidad para encontrar componentes múltiples dentro de una partícula individual d sminuye notablemente. En la escala de nanometro, es virtualmente imposible componer consistente y predeciblemente dos o mas elementos diferentes dentro de una nanoparticula individual utilizando los proced mientos conocidos. Las nanopartí cu Las pequeñas tienden a ser todo de un componente u otro. Parte del problema con la formación de partículas de tamaño de nano mu 1 t i componentes es que los métodos convencionales utilizados para formar partículas de tamaño de nano se realizan en temperaturas relativamente bajas puesto que las temperaturas altas pueden causar que las nanoparticulas se smtericen indeseablemente y se aglomeren conjuntamente para formar partículas grandes. Desafortunadamente, en tales temperaturas bajas, las termodinámicas de la formación de nanopartí culas favorecen a la formación de partículas de componente individual, como se describe en lo anterior. Por otra parte, la elevación de la temperatura suficiente para superar las barreras termodinámicas para la formación mult i componente causa la aglomeración de partículas mas pequeñas a mas grandes. Consecuentemente, los métodos de formación de las partículas convencionales no son capaces de formar partículas de tamaño de nano en las que una porción sustancial de las nanoparticulas contienen dos o mas componentes en cada partícula . Otro factor que afecta significantemente la uniformidad de las partículas muí ti componentes es la desemejanza de los componentes. Por ejemplo, dos metales nobles tales como paladio son típicamente más fácilmente combinados con untamente con partículas debido a que sus propiedades electrónicas y químicas son similares. En contraste, un metal noble tal como plati o y un metal base tal como hierro tienen propiedades electrónicas y químicas diferentes y son asi mucho más difici les sino imposible, componerlos conjuntamente en una nanopart i cu 1 a individua L utilizando los métodos de manufactura convencionales. En muchos casos, la composición de los componentes y similares no produce un sistema de nanoparticula viable debido a la falta de uniformidad en la distribución de los componentes por todas las nanopart i cu 1 as . Esto es particularmente cierto en el caso de las partículas de catalizador que requieren ambos componentes de catalizador para estar en proximidad cercana y/o para ser aleadas con untamente para generar la actividad catalítica deseada. R.W.J. Scott y colaboradores, J?CS Communications, 125 (2003) 3708, declara: "...en el presente no hay métodos para preparar nanopartí cu 1 as bimetálicas, casi monod spersas que son catalíticamente activas..." X. Zhang and K.Y. Chan, Chem. Mater., 15 (2003) 451, enseñan: "Un número de técnicas que han sido utilizadas para producir nanoparticulas , que incluyen técnicas de fase de vapor, métodos de sol-gel, pulverización, y coprec pi tación . La síntesis de nanoparticulas de metal mezcladas esta atrayendo mucho ínteres reciente por sus propiedades catalíticas.... Las síntesis de las nanopart culas de metal mezclado es un problema complejo debido al control de composición además del tamaño y control de distribución de tamaño. Los catalizadores bimetálicos de platino-ruleni o han sido preparados mediante métodos de co-impregnacion pero sin buen control del tamaño de la partícula, distribución del tamaño de la partícula, y composición química". R.W.J. Scott y colaboradores, JACS Communications 127 (2005), 1380, divulgan: ?a mayoría de otros métodos para preparar nanoparticulas bimetálicas soportadas en el intervalo de tamaño de < 5 nm conducen a la segregación de fase de los dos metales y asi al control de suficiente sobre la composición de las partículas individuales". K. Hiroshima y colaboradores, Fuel Cells, 2 (2002) 31, enseñan; "La preparación de un catalizador de aleación altamente dispersado típicamente requiere tratamiento con calor, que es necesario para formar una aleación pero promueve la agregación de partículas. Como resultado, los catalizadores de aleación usuaLmente tienen áreas de superficie inferiores". Por lo tanto, lo que se necesita son nanoparticulas multicomponentes que incluyan componentes diferentes que son mas uniformemente dispersados entre las partículas. Además, lo que se necesita son composiciones y procesos que se puedan utilizar para llevar conjuntamente y combinar componentes diferentes (por ejemplo, distintos) conjuntamente en nanoparticulas individuales sin destruir el tamaño de nanómetro de las partículas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a composiciones de nanoparticulas que superan las lim taciones de la técnica previa al proporcionar partículas de tamaño de "nano" que están compuestas de dos o mas componentes en una distribución deseada. Durante la manufactura, un agente dispersante enlaza los dos o más componentes y los mantiene en proximidad cercana durante la formación de nanoparticulas a fin de controlar el arreglo y/o distribución de los componentes en el material de nanoparticulas . En una modalidad e empLar, las composiciones ulticomponentes de la presente invención incluyen una pluralidad de nanoparticulas que tienen un tamaño menor que aproximadamente 100 nm. De acuerdo a una modalidad, la pluralidad de nanopartículas incluye por lo menos dos componentes de nanoparticulas distintos seleccionados de unos diferentes de los siguientes grupos: metales nobles, metales de transición base, metales alcalinos, metales alcalmotérreos, metales de tierras raras y no metales. En una modalidad alternativa, la composición mult icomponente se hace a partir de dos componentes de nanoparticulas distintos seleccionados de dos o más grupos diferentes de la tabla periódica de los elementos. Los componentes que forman las nanoparticulas pueden ser elementos o compuestos tales como metales elementales u óxidos de metal. Preferiblemente, por lo menos aproximadamente 50% de las nanoparticulas incluyen dos o más componentes distintos. Más preferiblemente, por lo menos aproximadamente 75% de las nanoparticulas incluyen dos o más componentes distintos, aun más preferiblemente por lo menos aproximadamente 85% de las nanoparticulas incluyen dos o más componentes distintos, y mucho más preferiblemente por lo menos aproximadamente 95% de las nanoparticulas incluyen dos o más componentes distintos. Está dentro del alcance de la invención que por lo menos aproximadamente 99% (o esencialmente todo) de las nanoparticulas incluyan dos o más componentes distintos. La presente invenc ón también incluye un método para producir las nanoparticulas muí ti componentes uniformes. En general, el proceso incluye preparar la primera y segunda solución de los componentes distintos y mezclarlas conjuntamente con un agente dispersante para formar un complejo de componente. Las moléculas del agente dispersante enlaza por lo menos una porción de las moléculas del primero y segundo componente para superar suficientemente las mismas atracciones del componente tal que los componentes se pueden arreglar aleatoriamente o de acuerdo al arreglo molecular del agente dispersante dentro de la suspensión. En algunos casos el complejo de componente forma una suspensión de nanoparticulas. En otros casos, el complejo de componente es un precursor para la formación de nanoparticulas (por ejemplo, que se pueden formar al unir el complejo de componente a un soporte y/o remover por lo menos una porción del agente dispersante del complejo de componentes). En una modalidad, una suspensión de nanoparticulas se puede utilizar como un catalizador activo mientras que permanece en forma de suspensión. En otra modalidad, Las nanoparticulas pueden estar adheridas a o formadas sobre un soporte sólido mediante la impregnación adecuada o m todos de adhesión. Las nanoparticul as también se pueden separar de algo o todo del liquido para formar un concentrado de nanoparticulas o un poLvo seco. Como es necesario, la suspensión puede ser químicamente modificada para estabilizar las nanoparticulas (por ejemplo, prevenir la aglomeración), ajustar el pH, o de otra manera ajustar la composición para favorecer una aplicación de uso final. En una modalidad, las nanoparticulas se pueden aislar al remover el agente dispersante de las nanoparticulas , tal como bajo condiciones de reducción (por ejemplo, al reducir bajo gas 1L o utilizar los catalizadores de reducción fuertes tales como hidruro de aluminio de litio, hidruro de sodio, boroh druro de sodio, bisulfito de sodio, tiosulfato de sodio, hidroquinona, metal, aldehidos y los similares, o mediante J a oxidación tal como aL utilizar oxigeno molecular, peróxido de hidrógeno, peróxidos orgánicos y los similares. En una modalidad ejemplar, las nanoparticulas de la presente invención también son de un tamaño sustanc i almente uniforme tal que la distribución de tamaño de partícula (o desviación) es extremadamente reducida. La distribución de tamaño de partícula sustancialmente uniforme produce un material de nanoparticulas con más propiedades consistentes y actividad por todo el materia . Las nanopart ículas y métodos de l a presente invención proporcionan muchas ventajas para hacer nanomaterial es novedosos tales como catalizadores y/o para mejorar la actividad y desempeño de los nanoma t en ales existentes. Los nanomatepales novedosos son posibles debido a los componentes distintos, que típicamente no forman partículas uniformes, se pueden combinar utilizando uno o mas agentes dispersantes tal que La mayoría o todo las partículas II tienen los dos o mas componentes en cada partícula. Debido a que cada nanoparticula contiene una mezcla o aleación de dos o mas componentes, cada nanopartí cul a tiene la característica propuesta o deseada necesaria para producir las propiedades del material multicomponente . Diferente a las nanoparticulas de la técnica previa, los componentes distintos en las nanopartículas de la presente invención se dispersan uniformemente entre las nanoparticulas. El agente dispersante supera la tendencia para los componentes similares a aglomerarse y formar partículas homogéneas pero en lugar ayudan a formar partículas multicomponentes . En muchos casos, la funcionalidad del material depende de la formación de Las partículas heterogéneas (es decir, mu 1 ticomponentes ) antes que la formación de una mezcla heterogénea de partículas homogéneas (es decir, componente individual), como es típicamente observado en Ja técnica previa. La dispersión y mezclado apropiado de los dos o más componentes de acuerdo a la presente invención imparte características benéficas, tal como aquellas descritas en lo anterior. Otra ventaja de la presente invención es que los agentes dispersantes son fáci Imente disponibles y relativamente no costosos. Todavía otra ventaja del proceso inventivo es que es altamente flexible en que trabaja bien con una variedad de componentes y asi se puede utilizar para mejorar muchos catalizadores y nanoma tena Les nuevos y existentes. Ademas, los catalizadores existentes y novedosos se pueden estabiLi zar proporcionando de esta manera oportunidades para el uso de las nanopart i culas en nuevos procesos o mejorar la resistencia de ias nanopart icu las a la degradación . Estas y otras ventajas y características de la presente invención llegarán a ser más completamente evidentes de la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas como se expone después en la presente. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODALIDADES EJEMPLARES I . INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES La presente invención se dirige a nanoparticulas y materiales de nanoparticu Las hechos de dos o más componentes diferentes. Las nanopartículas muí ticomponentes se forman usando un agente dispersante. En una modalidad ejemplar, el agente dispersante enlaza los componentes y determina en parte el arreglo molecular de los componentes. El agente dispersante es capaz de asegurar que dos o más componentes diferentes se distribuyan entre y en medio de las nanoparticulas en una distribución deseada. Las nanoparticulas de acuerdo a la invención se pueden utilizar como catalizadores con actividad catalítica mejorada y/o novedosa y/o para formar nanoma ter i al es que tienen propiedades superiores.

Para propósitos de esta invención, el término "nanoparticulas" o "partículas de tamaño nano", significa partículas con un diámetro de menor que aproximadamente 100 nanómetros (nm) . El término "complejo de componentes" se refiere a una solución, coloide o suspensión en el que un complejo de enlace o coordinación se forma entre un agente dispersante y uno o más tipos diferentes de átomos de particuLas. El "enlace" entre el agente de control y los átomos de partículas puede ser iónico, covalente, electrostático, o este puede involucrar otras fuerzas de enlace tal como coordinación con los electrones no enlazantes, fuerzas de van der Waals y los similares. El término "componente minoritario" significa el componente en una nanoparticula muí t icomponente con la concentración menor dentro de La partícula. En el caso donde dos o más componentes tienen esencialmente la misma concentración dentro de la partícula, es evidenciado por el hecho de que la determinación de una minoría es estadísticamente impráctica, luego ya sea el componente se considera para hacer el componente minoritario. Para propósitos de la descripción y las reivindicaciones adjuntas, el término "Relación de Números" o "NR" es igual a N/»/NB donde Na es el número (o moles) de átomos de un componente más numeroso A en una nanopartícula dada o conjunto de nanoparticulas, y NB es el número (o moles) de átomos de un componente menos numeroso B en la nanoparticula o conjunto de nanoparticulas . Pa a una nanoparticula particular y, NR se puede expresar como el valor especifico (NR,) . La NR promedio para todas las nanopartículas en un conjunto dado de nanopartículas se expresa como el valor promedio (NRavg) . En la mayoría de los casos, los valores de NR individuales que corresponden a las diversas partículas dentro de una muestra dada o conjunto de nanoparticulas no iguala un valor discreto individual sino cae dentro de un intervalo de valores de NR (es decir, el "Intervalo de NR") . El Intervalo de NR para una muestra dada de conjunto de nanoparticulas que tienen por Lo menos dos componentes de nanopartículas diferentes dentro de cada partícula t Lene un valor superior de NRma y un valor inferior de NRm?n. II. COMPOSICIONES DE NANOPARTÍCULAS MULTICOMPONENTES A. Complejos de Componentes que Forman Nanoparticulas Como se divulga en lo anterior, dos o más átomos, moléculas o componentes distintos se unen conjuntamente en nanopartículas multi componentes por medio de un agente dispersante. Los componentes distintos y el agente dispersante forman uno o más tipos de complejos de componente a partir de los cuales las nanoparticulas muí ticomponentes se forman. Asi, los complejos de componente incluyen uno o mas tipos diferentes de átomos de componente formados en complejo con uno o mas tipos diferentes de agentes dispersantes. Cuando asi formados en complejo, los átomos de componente se arreglan de tal manera que los componentes ya sea (i) forman nanoparticulas dispersadas en solución o (ii) que en o después del contacto con un soporte, el complejo de componente forman nanoparticul as dispersadas. En cualquier caso, el agente dispersante puede formar un complejo de componente para producir nanoparticulas que están dispersadas, estables, uniformes, y/o de tamaño deseable. En el caso donde el complejo de componente todavía no ha dado por resultado la formación de las nanoparticulas, puede ser apropiado referirse a este complejo como un complejo intermedio que forma nanopart i cula . 1. Átomos o Moléculas del Componente de Partícula Cualquiera de dos o mas elementos o grupos de elementos que pueden formar catalizadores o nanomatepales se pueden utilizar para formar complejos de componente de acuerdo a la presente invención. Como el componente primario, los metales u óxidos de metal son preferidos. Metales ejemplares pueden incluir metales de transición base, metales de tierras raras, metales nobles, y metales de tierras raras. Las nanoparticulas tambLen pueden comprender átomos no de metal, metales alcalinos y metales a 1 cali noterreos . Un compuesto de catalizador que comprende dos o mas tipos diferentes de átomos es referido como una moLecula. Donde la actividad catalítica es deseada, los elementos o grupos de elementos se pueden seleccionar que exhiban actividad catalítica primaria, as como promotores y modificadores. Ejemplos de metales de transición base incluyen, pero no se limitan a, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, zirconio, estaño, zinc, tungsteno, titanio, molibdeno, vanadio y los similares. Estos se pueden utilizar en varias combinaciones entre si, y/o en combinaciones con otros metales diferentes y/o distintos tales como metales nobles, metales alcalinos, metales alca Imoterreos , metales de tierras raras o no metales. Las moléculas tales como cerámicas y óxidos de metal también se pueden utilizar en nanopartículas de la presente invención. Ejemplos incluyen óxido de hierro, óxido de vanadio, óxido de aluminio, sílice, titania, itria, óxido de zinc, zirconio, óxido de ceno y Los similares. Ejemplos de metales nobles, también referidos como metales preciosos, incluyen, platino, paladio, iridio, oro, osmio, rutenio, rodio, remo y los similares. Los metales nobles se pueden utilizar en combinación con otros elementos diferentes y/o distintos, tal como metales de transición base, metales alcalinos, metales alcal inotér reos, metales de tierras raras o no metales.

Ejemplos de metales de tierras raras incluyen pero no se limitan a, lantano y ceno. Estos se pueden utilizar solos en varias combinaciones entre si y/o en combinaciones con otros elementos diferentes y/o distintos, tal como metales de transición base, metales nobles, metales alcalinos, metales al calinoterreos o no metales. Ejemplos de no metales incluyen, pero no se limitan a, fósforo, oxigeno, azufre, antimonio, arsénico, y haluros, tal como cloro, bromuro y flúor. En por lo menos algo de lo anterior se incluyen típicamente como agentes de funcionalidad para uno o mas metales, tales como aquellos lrstados en lo anterior. Cuando se adicionan a un solvente apropiado o portador para formar una suspensión, como se describe enseguida, los átomos de componente se pueden adicionar en forma elemental; sin embargo, los átomos de componente están típicamente en forma iónica para disolverse o dispersarse más fácilmente dentro del solvente o portador. Por ejempLo, los componentes de metal se pueden adicionar en la forma de sales u otros compuestos. Los componentes que son compuestos por si mismos, tal como óxidos, se pueden adicionar a un medio liquido en la forma de compuesto apropiado, o pueden estar en una forma química diferente que se convierte a la forma química apropiada durante la formación de nanoparticula . En el caso de un componente metálico, los átomos pueden estar en la forma de un haluro de metal, nitrato u otra sal apropiada que es fácilmente soluble en el solvente o portador, por ejemplo, fosfatos de metal , sulfatos, tungstatos, acetato, citratos o glicolatos. 2. Componentes Distintos En una modalidad ejemplar, las nanoparticulas de la presente invención incluyen dos o mas componentes distintos. Los dos componentes son distintos donde la configuración electrónica única de cada componente crea atracciones del mismo componente que, ausente de un agente dispersante de acuerdo a la presente invención, significantemente afecta o domina las termodinámicas de la formación y/o arreglo de la partícula. Por ejemplo, el hierro es distinto del platino. Cuando la formación de las nanopartículas de platino y hierro utiliza los métodos convencionales, la mayoría, sino todo, de los átomos de platino forman partículas homogéneas con otros átomos de platino, y la mayoría sino todo, de los átomos de hierro de las partículas homogéneas con otros átomos de hierro. Ausente del uso de un agente dispersante de acuerdo a la presente invención, la desemejanza de los átomos de hierro y platino crea las atracciones del mismo componente que predominan sobre otras fuerzas termodinámicas durante la formación o arreglo de la partícula. El resultado es generalmente una mezcla heterogénea de nanoparticulas grandemente homogéneas. En contraste, el uso de uno o más agentes dispersantes como se divulga en la presente supera tales barreras termodinámicas y causa que los componentes y similares se formen en compuesto conjuntamente para producir nanoparticulas multicomponentes que incluyen dos o más componentes distintos en cada una de una porción sustancial, sino esencialmente todo, de las nanopartículas. De acuerdo a una modalidad, los componentes distintos comprenden uno o más componentes seleccionados de cada uno de por lo menos dos grupos que comprende (i) metales nobles, (11) metales de transición base, (m) metales alcalinos, (?v) metales alcalinotérreos , (v) metales de tierras raras, y (vr) no metales. Esto es, los componentes de distintos de acuerdo a esta modalidad comprenden por lo menos un componente (a) seleccionado de uno de Los grupos (?)-(v?) y por lo menos otro componente (b) seleccionado de por lo menos otro de los grupos (?)-(v?). En una modalidad alternativa, los componentes distintos se seleccionan de los grupos diferentes de La tabla periódica de los elementos (es decir, columnas diferentes de la tabla perródica) . Los componentes distintos de acuerdo a esta modalidad comprenden por Lo menos un componente (a') seleccionado de una columna de la tabla periódica y por lo menos otro componente (b') seleccionado de por lo menos otra columna de la tabla periódica. Los componentes seleccionados de grupos diferentes de la tabla periódica son frecuentemente distintos debido a la diferencia en el número de electrones de valencia. Como un ejemplo no limitativo de los componentes formados a partir de grupos diferentes de la tabla periódica, las nanoparticulas uniformes se pueden componer de una mezcla de titania y óxido de zinc. Está dentro del alcance de la invención para los componentes distintos comprender metales de transición bases diferentes. Aunque algunas veces categop zados conjuntamente por la simplicidad, los metales de transición bases diferentes frecuentemente exhiben propiedades distintas. Estas desemejanzas frecuentemente crean atracciones de semicomponente, que puede hacer los metales de transición base diferentes difíciles de combinar o de alear en una manera dispersada. Probablemente los óxidos de metal pueden ser difíciles de combinar. Aquellos expertos en la técnica son familiares con los átomos y moléculas que son difíciles o imposibles de combinar o alear debido a las desemejanzas en los dos componentes. 3. Agentes Dispersantes Uno o más tipos de agentes dispersantes se seleccionan para promover la formación de las nanopartículas mult icomponentes que tienen una composición o distribución deseada. Los agentes dispersantes dentro del alcance de la invención incluyen una variedad de moléculas polímeros y ol igómeros orgánicos. El agente dispersante comprende moléculas individuales que median en la formación de las nanopartículas multicomponentes . En general, los agentes dispersantes útiles incluyen compuestos orgánicos que pueden formar un complejo con los átomos o molécula del componente utilizadas para hacer nanoparticulas en la presente de un solvente o portador apropiado, y opcionalmen te promotores y/o materiales de soporte. El agente dispersante es capaz de interactuar y formarse en complejo con átomos o moléculas de componente de partícula que se disuelven o dispersan dentro de un solvente o portador apropiado a través de vanos mecanismos, que incluyen enlace iónico, enlace covalente, interacción van der Waals base de hidrogeno o enlace de coordinación que involucra pares de electrones no de enlace. Para proporcionar l a interacción entre el agente dispersante y los átomos o moléculas de componente de partícula, el agente dispersante incluye uno o mas grupos funcionales apropiados. En una modalidad, los grupos funcionales comprenden un átomo de carbono enlazado a por lo menos un átomo rico en electrón que es más electronegativo que el átomo de carbono y que es capaz de donar uno o más electrones para formar un enlace o atracción con un átomo de componente de partícula. Los agentes drspersantes preferidos incluyen grupos funcionales que ya se tienen una carga negativa, uno o más pares solos de electrones, o una carga positiva que se puede utilizar para formar en complejo o enlazar a un átomo de componente de partícula. Estos grupos funcionales permiten a la agente dispersante que tenga una interacción de enlace fuerte con átomos o moléculas de componente de partícula disueltos, que, en el caso de los metales, están preferiblemente en la forma de iones pos tivamente cargados en solución. El agente dispersante puede ser un compuesto natural o sintético. En el caso donde los átomos de componente de nanopartículas son metales y el agente dispersante es un compuesto orgánico, el complejo así formado es un complejo organometálico. En una modalidad, los grupos funcionales del agente dispersante comprenden grupos carboxilos, ya sea solos o en comb nación con otros tipos de grupos funcionales. En otras modalidades, los grupos funcionales pueden incluir uno o más de un hidroxilo, un carboxilo, un carbonilo, una amina, un tiol, un éster, una amida, un nitplo, un nitrógeno con un par solo libre de electrones, una acetona, un aldehido, un ácido sulfónico, un haluro de acilo, un haluro de sulfonilo y combinaciones de estos. Ejemplos de agentes dispersantes adecuados incluyen ácido gl JCOILCO, ácido oxálico, ácido málico, ácido maleico, acido cítrico, proteínas, aminoácidos, celulosas, combinaciones de estos y sales de cualquiera de estos .

Polímeros y oligomeros adecuados dentro del alcance de la invención incluyen, pero no se limitan a, poliacril atos , poli vi n i Ibenzoatos , polivinilsulfatos, polivimlsulfonatos que incluyen estireno sulfonado, carbonatos de polibisfenol , po 1 ibencimidazoles , polipiridma , polietilentereftalato sulfonado. Otros polímeros adecuados incluyen alcohol pol i v mi Lico, pol i eti lenglicol , propilenglicol y los similares. El agente dispersante también puede ser un compuesto inorgánico (por ejemplo basado en silicio) o una sal de cualquiera de lo anterior. Puede ser ventajoso proporcionar una cantidad de agente dispersante para proporcionar un exceso de grupos funcionales relatrvos al numero de átomos o moléculas del componente de partícula. La inclusión de un exceso de grupos funcionales ayuda asegurar a que todo o sustanc raímente todo de los átomos o moléculas de componente de partícula se formen en complejo mediante el agente dispersante, que es particularmente benéfico en el caso donde por lo menos uno de los componentes de nanoparticula es costoso, tal como en el caso de los metales nobles. La proporción de un exceso de agente dispersante puede ayudar asegurar la disponibilidad de los grupos funcronales para enlazar el complejo de nanoparticulas a un soporte donde una nanopartícula soportada es deseada. También se cree que al emplear un exceso de los grupos funcionales ayuda a produci nanopartículas que son mas uniformemente dispersadas en el sistema de partícula. El exceso que dispersa las moléculas del agente se creen que intervienen y mantienen el espací amiento entre la dispersión de las moléculas de agente. El exceso que dispersa las moléculas del agente puede incrementar el espací amiento y la dispersión en una suspensión asi como ayudar en el espaciamiento de las nanopart i cul as en la deposición a una superficie de soporte. Además de lo anterior, también pude ser útil expresar la relación molar del agente dispersante a los átomos de componente de partícula en una suspensión de nanoparticula . En una modalidad, la relación molar de moléculas de agente dispersante a los átomos de componente de partícula está en el intervalo de aproximadamente 0.01:1 a aproximadamente 40:1. Preferiblemente, la relación molar de las moléculas de agente dispersante a los átomos de componente de partícula está en un intervalo de aproximadamente 0.1:1 a aproximadamente 35:1, mucho más preferiblemente en un intervalo de aprox madamente 0.5:1 a aproximadamente 30:1. En algunos casos, una medición más util es la relación molar entre los grupos funcionales de agente dispersante y los átomos de componente de partícula. Por ejemplo, en el caso de un ion de metal divalente dos equivalentes molares de un grupo funcional monovalente serían necesarios para proporcionar la relación estequiométrica teórica. Puede ser deseable proporcionar un exceso de grupos funcionales de agente dispersante para (1) asegurar que todo o sustancialmente todo de los átomos de componente de partícula se formen en complejo, (2) enlazar las nanoparticulas a un soporte, y (3) ayudar las partículas segregadas de modo que no se amontonen o se aglomeren conjuntamente. En general, sera preferible incluir una relación molar de grupos funcionales de agentes dispersantes a los átomos de componente de partícula en un intervalo de aproximadamente 0.5:1 a aproximadamente 40:1, más preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 35:1, y mucho más preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 3:1 a aproximadamente 30:1. Como se discute enseguida, las nanopartículas pueden ser soportadas sobre una superficie de soporte. Es cree que cuando un material de soporte se adiciona a una suspensión de nanopartículas, el agente dispersante actúa para dispersar uniformemente los átomos de componente formado en complejo y/o complejos de nanopartículas suspendidas sobre eL material de soporte. Ademas de lo anterior, el agente dispersante se puede seleccionar a fin de actuar como un fijador entre las nanoparticulas y un material o sustrato de soporte. Preferiblemente, el sustrato de soporte tiene una pluralidad de grupos funcionales hidroxi lo u otros sobre la superficie del mismo que son capaces de enlazar químicamente uno o mas grupos funcionales del agente dispersante, tal como por medio de una reacción de condensación. Uno o mas grupos funcionales adicionales del agente dispersante también se unen a uno o mas átomos dentro de Las nanoparticulas , fijando de esta manera la nanoparticula al sustrato. Mientras que el agente dispersante tiene la habilidad para inhibir la aglomeración de partículas en la ausencia de ser fijado a un soporte, químicamente el enlace de las nanopartículas a la superficie de sustrato a través del agente dispersante es un mecanismo adicional y particularmente efectivo para prevenir la aglomeración de las partículas puesto que las nanopartículas de este modo llegan a ser fijadas en el espacio. B. Solventes y Portadores Un solvente o portador se puede utilizar como un vehículo para los átomos de componente de partícula (típicamente en la forma de una sal iónica) y/o el agente dispersante. El solvente puede ser un solvente orgánico, agua o una combinación de los mismos. Los solventes orgánicos que se pueden utilizar incluyen alcoholes, éteres, glicoles, cetonas, aldehidos, nitrilos y los similares. Los solventes preferidos son líquidos con polaridad suficiente para disolver las sales de metal. Incluyen agua, metanol, etanol, normal e isopropanol, acetonitri lo, acetona, tetrahidrofurano, eti 1 englicol , dimetilformamida, dimetilsulfóxido, cloruro de metileno y mezclas de los mismos . Otros modificadores químicos también se pueden incluir en la mezcla liquida. Por ejemplo, los ácidos o bases se pueden utilizar adicionar para ajustar el pH de la mezcla. Los surfactantes se pueden adicionar para ajustar la tensión de la superficie de la mezcla, o para estabilizar las nanopartículas. El solvente para los componentes de nanoparticulas puede ser un solvente puro, pero este preferiblemente incluye un ácido para producir una solución acidica, como ya que los ácidos ayudan en la disolución de los componentes de nanoparticulas. La solución de solvente se puede acidificar con cualquier ácido adecuado, que incluyen ácidos orgánicos e inorgánicos. Los ácidos preferidos incluyen ácidos minerales tales como sulfúrico, fosfórico, clorhídrico, nítrico y los similares, o combinaciones de los mismos. Mientras que el posible utilizar un ácido en una amplia gama de concentraciones, es generalmente solo necesario utilizar soluciones relativamente diluidas para lograr el aumento de solubilidad deseado. Por otra parte, las soLuciones de ácido concentrado pueden presentar peligro y gastos adicionados. Así, las soluciones de ácido diluido son actualmente preferidas . C . Soportes y Materiales de Soporte Como se discute en lo anterior, está dentro del alcance de la invención para las nanopartículas ser aisladas sobre una superficie de soporte. El material de soporte puede ser orgánico e inorgánico. De acuerdo a una modalidad, las nanoparticulas soportadas pueden funcionar como un catalizador. En el caso de un catalizador soportado, el material de soporte puede ser químicamente inerte en el medio ambiente de reacción químico, o el materia L de soporte puede por si mismo servir como una función catalítica complementaria a la función de las partículas de nanocatalizador soportadas. Cualquier material de soporte solido conocido por aquellos expertos en la técnica como soportes de nanopartículas útiles se puede utilizar como soportes para las nanopartí culas dispersadas de la presente invención. El soporte se puede seleccionar ante una variedad de formas físicas. Soportes ejemplares pueden ser porosos o no porosos. Ellos pueden ser estructuras tridimensionales, tal como polvo, granulo, tableta, extruídos, o los similares. Los soportes pueden estar en la forma de estructuras bidi mensionales, tal como una película, una membrana, recubrimientos, o los similares. Es aun concebible para el soporte que sea una estructura unidimensional tal como fibras o filamentos ultradelgados . Una variedad de materiales, solos o en combinación, pueden comprender el soporte. Una clase ejemplar de materiales de soporte preferidos para algunas aplicaciones incluye materiales inorgánicos porosos. Esto incluye, pero no se limita a, alumina, sílice, gel de sílice, titania, diatomita, tierra diatomácea, bentonita, arcilla, zirconia, magnesia, asi como los óxidos de varios otros metales, solos o en combinación. También incluyen la clase de sólidos porosos colectivamente conocidos como zeolitas, naturales o sintéticos, que tienen estructuras porosas ordenadas. Otra clase útil de soportes ejemplares incluye materiales basados en carbono, tal como negro de carbón, carbón activado, grafito, carbón fluorado y los similares. Otras clases útiles de materiales de soporte incluyen sólidos orgánicos (por ejemplo, polímeros), metales y aleaciones de metal . En el caso donde Las nanopartí cu 1 as se adhieren a un soporte, las nanopart i culas se pueden depositar a una amplia gama de carga sobre el material de soporte. La carga puede variar de 0.01% a 90% en peso del peso total de las nanopartículas soportadas. La carga preferida dependerá sobre la aplicación. En el caso donde los sólidos porosos se utilizan como el material de soporte, se prefiere que el área de superficie del soporte sea por lo menos 20 m2/g, y más preferiblemente mas de 50 rre/g. D. Distribución de los Componentes Dentro de las Nanoparticulas Por lo menos una porción de las nanoparticulas dentro de una preparación de nanopartículas manufacturadas de acuerdo a la invención incluirá dos o mas (por ejemplos, ambos) de los componentes de nanoparticulas. En una modalidad preferida, por lo menos aproximadamente 50% de las nanoparticulas incluyen dos o más de los componentes de nanopartículas. Mas preferiblemente, por lo menos aproximadamente 75% de las nanopa rticul as dentro de la preparación incluyen dos o más de los componentes de nanoparticulas, aun mas preferiblemente por lo menos aproximadamente 85% de las nanoparticulas incluyen dos o más de los componentes de nanopartículas, y mucho más preferiblemente por lo menos aproximadamente 95% de las nanopartículas dentro de la preparacrón incluyen dos o más de los componentes de nanopart i cul as . Está dentro del alcance de la invención por lo menos aproximadamente 99% (es decir, esencialmente todo) de las nanopartí cul as dentro de una preparación de acuerdo a la invención incluir dos o más de los componentes de nanopart iculas . Debido a que una proporción sustancial de las nanopartículas preparadas de acuerdo a la invención incluye dos o más de los componentes de nanopartículas, los beneficios derivados de lo que tiene los componentes en una partícula individual son más uniformemente distribuidos por todas las nanoparticulas comparadas a las mezclas heterogéneas de las partículas homogéneas. Consecuentemente, el material o catalizador de nanoparticulas completo tiene una pantalla incrementada de estas propiedades benéficas. De acuerdo a otro aspecto de la invención, el grado de dispersión de los dos o más componentes dentro de las n nanopartículas preparadas de acuerdo a la invención se pueden medir mediante la Relación de Número (NR) o Intervalo de NR para un conjunto dado de nanoparticu Las que tienen dos o más componentes. Como se menciona en lo anterior, la Relación del Número = NA/NB, donde NA es el número (o moles) átomos de un componente más numeroso a dentro de una nanopart í cula o conjunto de nanopartículas de acuerdo a la invención, y NB es el número (o moles) de átomos de un componente menos numeroso B en las nanoparticulas o conjunto de nanoparticulas. El valor de NR se puede expresar como el valor promedio (NRavg) para todas las nanopartículas en un conjunto dado o como valor especifico (NRX) para una nanoparticula particular i. En un caso ideal, el valor NRX para cada nanopartícula i en un conjunto dado de nanopartículas inventivas iguala a NRavg. En este caso, cada partícula i tiene una' distribución igual de componentes A y B. La presente invención también contempla controlar la dispersión de los componentes en las nanopartículas bi o multicomponentes tal que el intervalo de los valores NR para todo de las nanoparticul as en una muestra particular está dentro de un intervalo deseado. Como se menciona en lo anterior, el Intervalo de NR tiene un valor superior NRmax y un valor inferior NRm?n. Como NRraa y NRm?n desvian menos de NRacg, el Intervalo de NR 1 lega a ser reducido, lo cual indica que las nanopartículas son más uniformes. En una modalidad preferida, el valor de NRma no excede aproximadamente 5 veces el valor de NRcivg, más preferiblemente no excede aproximadamente 3 veces el valor de NRavg, y mucho más preferiblemente no excede aproximadamente 2 veces el valor de NRa?J. A la inversa, el valor de NRm?n es preferiblemente por lo menos aproximadamente 0.2 veces el valor de NRavg, más preferiblemente por lo menos aproximadamente 0.33 veces el valor de NRavg, y mucho más preferiblemente por lo menos aproxrmadamente 0.5 veces eL valor de NRa-/g. Dado lo anterior, el Intervalo de NR es por lo tanto preferiblemente de manera aproximadamente 0.2 a aproximadamente 5 veces el valor de NRavg, más preferiblemente de manera aproximada 0.33 a aproximadamente 3 veces el valor de NRavg, y mucho más preferiblemente de manera aproximada 0.5 a aproximadamente 2 veces el valor de NRa a. Será apreciado que los intervalos anteriores no cuentan "ausentes" (es decir, partículas que no se forman correctamente y que se desvian excesivamente de NRavg, como para estar fuera del Intervalo de NR) . Mientras que el NR de los "ausentes" pueden algunas veces contar hacia el NRa?/g, no caen dentro del "Intervalo de NR" por la definición. En una modalidad preferida, por lo menos aproximadamente 50% de las nanoparticu Las individuales en una preparación dada tendrá un NR: dentro del Intervalo de NR. Mas preferiblemente, por lo menos aproximadamente 75^ de las nanopartículas individuales dentro de la preparación tendrán un NRX dentro del Intervalo de NR, aun más preferiblemente por lo menos aproximadamente 85% de las nanopartículas individuales dentro de l a preparación tendrán un NR, dentro del Intervalo de NR, y mucho más preferiblemente por lo menos aproximadamente 95% de las nanoparticulas individuales dentro de la preparación tendrán un NRX dentro del intervalo NR. Está dentro del alcance de la invención por lo menos aproximadamente 99% de las nanoparticulas individuales dentro de una preparación de acuerdo a la invención que tenga un NR^ dentro del Intervalo de NR. En contraste al Intervalo de NR relativamente reducido para las nanopartículas hechas de acuerdo a la presente invención, las nanopartículas en la técnica, para el grado que se puedan hacer como todo, tienen intervalos de NRX muy amplio, en algunos casos que varian de cero al infinito, que indica que algunas partículas tienen esencialmente nada de un componentes, y otras partículas tienen esenc almente nada del otro componente. Los siguientes dos ejemplos numéricos simples proporcionan ejemplos no limitativos de nanopartículas de la presente invención que tienen intervalos de NR deseados. Considerar un caso donde el componente B comprende 1" de una mezcla de nanopartículas bimetálicas, y el componente a comprende el resto en un conjunto dado de nanoparticulas . En teste caso, el NRavg para el conjunto de nanoparticulas es de aproximadamente 100. El Intervalo de NR preferido para el conjunto de nanoparticulas es así 20 a 500, lo cual se traslada a un intervalo de 0.2% a 5% del componente B en las nanopartículas individuales que contiene ambos componentes. El intervalo más preferido para NR es 33 a 300, que se traslada a un intervalo de composición de 0.33% a 3% del componente B en las nanopart i culas individuales que contienen ambos componentes. EL intervalo mucho más preferido para NRX es 50 a 200, o un intervalo de composición de 0.5% a 2% del componente B en las nanopa rt icul as individuales que contienen ambos componentes. En un segundo ejemplo numérico simple, considerar un caso donde el componente A y el componente B están cada uno presentes en cantidades iguales de 50% de total, tal que el NRavg completo es 1. En este caso, el intervalo preferido de NRi es 0.2 a 5, que corresponde a un intervalo de composición de 16% a 8.3% del componente B en las nanoparticulas individuales que contienen ambos componentes. El intervalo más preferido de NRS es 0.33 a 3, que corresponde a un intervalo de composición de 25% a 75% del componente B de las nanopartí culas individuales que contiene ambos componentes, finalmente, el Intervalo de NRX mucho mas preferido es 0.5 a 2, o un intervalo de composición de 33% a 67% de componente B en las nanopart icul as individuales que contienen ambos componentes. Como se discute en lo anterior, los agentes dispersantes de acuerdo a la presente rnvencrón se utilizan para proporcionar la dispersión y uniformidad deseada que es característica de las nanoparticulas de la presente invención. El uso de los agentes dispersantes de acuerdo a la presente invención, la uniformidad mencionado en lo anterior como se define por eL Intervalo de NR se puede obtener. En una modalidad, el agente dispersante permanece como un constituyente de las nanoparticulas. Los inventores de la presente invención han encontrado mediante la espectroscopia infrarroja que los aspectos característicos atpbuibles al agente dispersante pueden estar presentes en eL producto de nanopart i cul a final, que indica que el agente dispersante persiste mas alia de las etapas de producción de nanopartículas. En una modalidad, el agente dispersante se cree que es un componente estabilizante en el material de catalizador o nanopart i cula final. Por ejemplo, el agente dispersante puede proporcionar un efecto de fijación deseable de la partícula a un soporte lo cual previene La migración y la aglomeración de las nanopartículas, aun bajo condiciones de operación relatrvamente severas. Sin embargo, aun donde el agente dispersante no se utiliza como un fijador a un material de soporte (por ejemplo, en la ausencia de un material de soporte o donde el agente dispersante no se enlaza al material de soporte), el agente dispersante puede tener un efecto de estabilización. Mientras es posible que las nanoparticulas mult icomponentes puedan contener un compuesto multicomponente real, aleación, o estructura de cristal en el que los componentes están en un arreglo ordenado, esto no es requerido. En una modalidad, cada nanoparticula se puede componer de una mezcla de componente a pesar de que como se combinen o se arreglen. Los componentes pueden estar presentes como átomos relat vamente aislados, como agrupamientos atómicos pequeños, o decorados. Ellos pueden estar presentes como partículas amorfas. Los componentes pueden estar presentes como aleaciones que incluyen cpstalitos. Los cristales de componente pueden tener exposiciones de cara de cristal relativamente aleatorias; o pueden tener una exposición controlada o selectiva de caras de cristal particulares. La distribución o uniformidad estadística hace posible mediante el agente dispersante de la presente invención permitir las nanoca talizadores y nanomateriales con materiales nuevo y/o mejorados y/o propiedades catalíticas. La maximización del catalizador mult i componente y propiedades del nanomatepal pueden depender sobre la proximidad de los dos componentes. La distribución sustancialmente uniforme de los componentes entre y en medio de las nanoparticulas proporciona una posibilidad mayor para los componentes diferentes entrar en proximidad entre sí para proporcionar una funcionalidad o propiedad deseada. El agente dispersante también hace posible seleccionar relaciones muy precisas de componentes al controlar la composición por ciento promedio. Debido a que las nanoparticulas de muí ti componentes individuales tienen una composición por ciento que varía muy poco de la composición promedio, la composición por ciento de las nanopartículas individuales puede ser más precisamente controlada al ajustar los materiales de partida para controlar la composición por ciento promedio. III. MÉTODOS PARA HACER NANOPARTÍCULAS MULTICOMPONENTES Los procesos generales para manufacturar nanoparticulas muí ticomponentes de acuerdo a la invención pueden ser ampliamente resumidos como sigue. Dos o más tipos de átomos de partículas y uno o mas tipos de agentes dispersantes se seleccionan. Los átomos de partículas y el agente dispersante se hacen reaccionar o se combinan conjuntamente para formar una pluralidad de complejos de componente (colectivamente referidos como el "complejo de componente") . El complejo de componente generalmente se forma al disolver primero los átomos de partícula y el agente (s) dispersante en un solvente o portador apropiado y luego permitir al agente dispersante recombmar los átomos de componentes disueltos como eL complejo de componentes para forma runa solución o suspensión. En una modalidad, las nanoparticulas componentes se forman en l a suspensión. Alternativamente, las nanoparticulas pueden formarse sobre o después del complejo de componente se disponga sobre una superficie de soporte. Si se desea, por lo menos una porción del agente dispersante se puede remover para exponer las nanoparticulas multicomponentes . El agente dispersante puede formar un enlace químico en el material de soporte a fin de fijar de esta manera las nanopartículas al soporte. Un ejemplo más especifico para hacer nanopartículas multicomponentes de acuerdo a la invención incluye proporcionar dos o más tipos de átomos de componente de partícula en solución (por ejemplo, en la forma de una sal iónica), que proporciona un agente dispersante en solución (por ejemplo, en la forma de una sal de ácido carboxi 1 ico) , y hacer reaccionar los átomos de componente de partícula con el agente dispersante para formar un complejo de componente (es decir, una solución, suspensión, o coloide de átomos de componente formados en complejo con el agente dispersante) . Los átomos de componente de partícula se pueden proporcionar en cualquiera forma para hacer soluble o dispersable en el solvente o portador que se utiliza para formar el compLejo de componentes. En el caso donde los átomos de componente de partícula comprenden uno o más metales, sales de estos metales se pueden formar ya que son fácilmente soLubles en el solvente o portador. En el caso donde los átomos de componente incluyen metales nobles, puede ser ventajoso utilizar cloruros de metal nobles y nitratos, puesto que los cloruros y nitratos de los metales nobles son más fácilmente solubles que otras sales. Los cloruros y nitratos de otros átomos de partícula de metal, tal como metales de transición base y metales de tierras raras pueden asi mismo ser utilizados, puesto que Los cloruros y nitratos son típicamente más solubles que otros tipos de sales. Los átomos de componentes se pueden adicionar al solvente o portador individualmente o combinación para proporcionar nanoparticulas finales que comprenden mezclas de varios tipos de átomos de partícula. Por ejemplo, un catalizador de hierro/platino bimetálico se puede formar al formar primero una SOIUCLO? precursora en la cual se disuelve una sal de hierro, tal como cloruro de hierro, y una sal de platino, tal como acido cl oropl atmico . En general, la composición de las nanopart icul as finales sera determinada por los tipos de átomos de componente de partícula utilizados para formar el complejo de componente. Por lo tanto, el control de las cantidades de los átomos de componente adicionados a la solución, coloide o suspensión proporciona un método conveniente para controlar las concentraciones relativas de los diferentes tipos de átomos de componente en las nanoparticulas multicomponentes finales. El agente dispersante se adiciona al solvente o portados en una manera pata facilitar la asociación con los átomos de componente de partícula a fin de formar el complejo de componente. Algunos agentes dispersantes pueden por si mismo se solubles en el solvente o portador. En el caso de los agentes dispersantes que incluyen grupos de acido carboxilico. Pueden ser ventajosos para formar una sal de metal de los ácidos (por ejemplo, una sal de metal alcalino o alcalinoterreo) . Por ejemplos, eL acido poliacrilico se puede proporcronar como una sal de pol lacp lato de sodio, que es tanto fácilmente soluble en sistemas de solvente acuosos como capaz para reaccionar con las sales de metal de catalizador para formar un complejo de metal-poliacr i lato, que puede ser soluble o que puede formar una suspensión coloidal dentro del solvente o portador.

En general, los complejos de componente de acuerdo a la invención comprenden los átomos de partículas y el agente dispersante, exclusivo del solvente o portador circundante. Por lo tanto, esta dentro del alcance de la invención crear un complejo de componente en solución, o como un coloide o suspensión, y luego remover el solvente o portador para producir un complejo de componente seco. El complejo de componente seco se puede utilizar en esta forma, o se puede reconstituir como una solución, coloide y suspensión al adicionar un solvente aproprado. En el caso donde las nanoparticulas de la invención van a ser formadas sobre un material de soporte sólido, la solución de complejo de componente físicamente se pone en contacto con el soporte sol ido. El contacto del complejo de componente con el soporte sólido típicamente se logra por medio de un solvente apropiado dentro de la solución de complejo de componente, coloide o suspensión a fin de aplicar o impregnar el complejo de componente sobre la superficie de soporte . Dependiendo de la forma física del material de soporte, el proceso para poner con contacto el complejo de componente al soporte se puede lograr mediante una variedad de métodos. Por ejemplo, el soporte se puede sumergir o meter en una solución, coloide, o suspensión que comprende un solvento o portador o el complejo de componente.

Alternativamente, la solución, coloide o suspensión se puede rociar, vaciar, pintar, o de otra manera aplicar al material de soporte. Por lo tanto, el solvente o portador es removido, opcionalmente en relación con una etapa de reacción que causa al agente dispersante llegar a ser químicamente enlazado o adherido al soporte. Si se desea, por lo menos una porción de nanopartículas se puede exponer al remover una por Lo menos porción del agente dispersante, tal como mediante la reducción (por ejemplo, hidrogenad ón) u oxidación. El hidrógeno es un agente de reducción preferido. En lugar de, o además de utilizar hidrogeno como el agente de reducción, una variedad de otros agentes de reducción se pueden utilizar, incluyendo hidruro de aluminio de litio, hidruro de sodio, borohidruro de sodio, bisulfito de sodio, tiosulfato de sodio, hidroquinona, metanol, aldehidos y los similares. El proceso de reducción se puede conducir a una temperatura entre 20°C y 500°C, y preferiblemente entre 100°C y 400°C. En algunos casos, tal como donde se desee para una porción del agente dispersante permanecer como un agente de fijación, la oxidación únicamente puede ser adecuada cuando los átomos de partícula no incluyen metales nobles, puesto que los metales nobles podrían catalizar la oxidación del agente dispersante completo. Dejando nada para la fijación. En tales casos, la oxidación puede ser más adecuada, por ejemplo, en el caso donde Los átomos de partículas comprenden metales de transición y el soporte no es combustible (por ejemplo, sílice o alúmina antes de negro de carbón, grafito o membranas de polímero) . De acuerdo a una modalidad ejemplar, la oxidación se puede Llevar a cabo utilizando, oxigeno, peróxido de hidrógeno, peróxidos orgánicos y los similares. En una modaLidad, el proceso para remover el agente dispersante para exponer los átomos de partícula es cuidadosamente controlado para asegurar que suficiente del agente dispersante permanezca para mantener confiablemente un catalizador dispersado. La remoción del agente dispersante al grado de que poco o nada de el permanece para dispersar o fijar las nanoparticulas que han sido encontradas que reducen la estabilidad de las nanoparticu 1 as , particularmente, cuando el catalizador se somete a condiciones de reacción severas durante el uso. No obstante, está dentro del alcance de l a invención remover todo o sustancí a Imente todo del agente dispersante a fin de producir nanoparticulas muí ticomponentes libres que tampoco son fijadas a un soporte o de otra manera formadas en complejo con un agente dispersante al cualquier g rado . Las nanopartículas soportadas se pueden tratar opcionalmente con calor para activar adíe i onalmente las nanoparticulas. Se ha encontrado que en algunos casos, someter las nanoparticulas a un proceso de tratamiento con calor antes de utilizar inicralmente las nanoparticulas causa las nanopartículas que sean mas ínicialmente activas. La etapa de tratamiento con calor de las nanoparticulas se puede referir como "calcinación" debido que puede actuar para volatilizar ciertos componentes dentro de las nanopart ículas . El proceso de tratamiento con calor, se puede llevar en atmosferas inertes, de oxidación o de reducción. En algunos casos puede ser deseable mantener por lo menos algo de los componentes de nanoparticulas en un estado de oxidación no de cero durante el proceso de tratamiento con calor a fin de incrementar la resistencia de enlace entre el agente dispersante y la nanoparticulas. En incremento del enlace entre el agente dispersante y las nanoparticulas se cree que incrementa la dispersión de las nanoparticulas y/o la distribución de los componentes dentro de las nanoparticulas al reduc r la tendencia de nanoparticulas a migrar y/o aglomerarse con untamente cuando se exponen a altas temperaturas. Esto es particularmente cierto en el caso de nanopartículas multicomponentes soportadas. Donde las nanoparticulas se someten a un proceso de tratamiento con calor, el proceso preferiblemente se lleva a cabo a una temperatura en un intervalo de aproximadamente 50°C a aproximadamente 300°C, más preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 100°C, aproximadamente 250°C, y mucho más preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 125°C, a aproximadamente 200°C. La duración del proceso del tratamiento con calor es preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 12 horas, más preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 5 horas. Una característica importante de la etapa de tratamiento con calor de acuerdo a la presente mvencion este no degrada las nanoparticulas o reduce la actividad catalítica. El agente dispersante proporciona la estabilidad necesaria para someter las nanopa r ti cu las a temperaturas más altas sin destruir o parcialmente destruir las nanoparticulas. La estabilidad adicional puede ser posible donde los átomos de componente de partículas se enlazan a gente dispersante y luego se mantiene en un estado de oxidación no de cero, que aumenta el enlace entre los átomos de componente y los grupos de complejo activo del agente d Lspersante . Los siguientes procedimientos ejemplares donde se utilizan para preparar nanopartículas multicomponentes de hierro-platino de acuerdo a la invención. Al mostrar que el hierro y platino se puede componer conjuntamente para formar nanoparticulas multicomponentes heterogéneas, los ejemplos demuestran que dos materiales muy distintos que tienen atracciones del mismo componente muy fuertes pueden, de echo, ser compuestos conjuntamente utilizando un agente dispersante. A partir de esto se puede esperar que cualquiera de dos o más materiales distintos se puedan componer conjuntamente utilizando las composiciones y métodos descritos en la presente. Ejemplo 1 : Suspensión de Nanoparticulas Se preparo una solución de hierro (III) al disolver 2.32 g de FeCl3 en 4 ml de 11C1 y 996 ml de agua desionizada para producir una solución al 0.08% en peso de Fe (III) . Se preparó una solución de Pt al disolver 0.2614 g de LpPtCle (de Strem Chemicals) en 1000 ml de agua desionizada para hacer una solución al 0.01% en peso de Pt. Para hacer una solución al 6.75% en peso de po 1 íacrr lato, 15 g de una solución de poliacplato al 45% en peso (Aldrich con MW de aprox. 1,200) se diluyó a 100 gramos con agua desionizada. Para preparar 2.4 gramos de nanoparticulas soportadas de 10% de Te y 0.2% de Pt, 300 ml de una solución al 0.08% en peso de Ee se mezclo con 48 ml de una solución al 0.010% en peso de Pt y 40 ml de la solución al 6.75% en peso de poliacrilato . La relación de Fe : poliacrilato fue de 1:1. La solución luego se diluyó a 4000 ml con agua desionizada. Se purgó La solución mediante 100 ml/mín de N2 durante 1 hora. Luego el N2 se reemplazó con 130 ml/mín de H durante 16 minutos. El matraz luego se mantuvo durante la noche. La solución de Ee-Pt dio por resultado la formación de una suspensión de nanopart 1 cul as .

Ejemplo 2 Las nanopartí cu 1 as soportadas se prepararon al primero preparar una soLucion de partículas de Fe-Pt de acuerdo al Ejemplo 1. Se impregnaron 24 g de perlas negras 700 mediante 4000 ml de la solución o suspensión de Fe-Pt preparada de acuerdo al ejemplo 1. La suspensión se calentó mediante una lámpara de IR ba o rotación hasta que todo el liquido se evaporó. Las muestras obtenidas se mantuvieron en un horno a 100°C. La muestra se empacó en una unidad de reducción entre dos capas de lana de vidrio. La muestra luego se trató mediante el procedimiento siguiente: se purgó mediante 100 ml/mín de N2 durante 15 minutos luego con 100 ml/mín de H2 en las siguientes temperaturas y para la siguiente cantidad de tiempo: 25°C (0.5 h), luego 90°C (2 h), luego 30°C (17 h) . La muestra luego se enfrió a temperatura ambiente en 100 ml/mín de 112. Luego se purgó durante 100 ml/mín de 2 durante 1 hora. Ejemplo 3 Se mezclaron 8.13 g de FeCl3 con 16.5 g de ácido gl icólico al 70% en peso y se diluyó con agua a 100 g. Después de la agitación durante la noche, el reCl3 se disolvió totalmente. A esta solución se adicionaron 2.8 g de una solución al 0.01% en peso de Pt del Ejemplo 1. Esta solución se utilizo para impregnar 140 g de CaC03. Después del mismo procedimiento de secado y activación como para el Ejemplo 1, se formo una muestra de aleación con 2% de Fe y 0.02% de Pt. Los materiales de nanopartí culas multicomponentes producidos en los ejemplos 1, 2 y 3 tuvieron nanopartículas en las que esencialmente todas las nanoparticulas incluyeron tanto hierro como platino, lo cual seria virtualmente termodinámicamente imposible utilizando técnicas de composición con calor. Ejemplo 4 Cualquiera de los Ejemplos 1-3 se modifica a fin de componer conjuntamente dos o más componentes de similares en los que por lo menos uno de los componentes se selecciona uno de los siguientes grupos y por lo menos uno de otro de los componentes se selecciona de otro de los siguientes grupos: metales nobles, metales de transición base, metales alcalinos, metales alca Linoterreos, metales de tierras raras y no metales. El agente dispersante puede ser uno o más de cualquiera de los agentes dispersantes descritos en la presente. Una porción sustancial de nanoparticulas manufacturadas con los mismos incluyen dos o más componentes distintos en cada una de las nanoparticulas. Ejemplo 5 Cualquiera de los Ejemplos 1-3 se modifica a fin de componer dos o más componentes distintos en los que por lo menos uno de los componentes se selecciona de un grupo de la tabLa periódica de los elementos y por lo menos uno de otro de los componentes se selecciona de otro grupo de la tabla periódica de los elementos. El agente dispersante puede ser uno o más de cualquiera de los agentes dispersantes descritos en la presente. Una porción sustancial de las nanoparticulas manufacturadas de esta manera incluye dos o más componentes distintos en cada una de Las nanopartí culas . La presente invención puede ser incluida en otras formas especificas sin apartarse de su espíritu o características esenciales. Las modalidades descritas van a ser consideradas en tocios los aspectos únicamente como ilustrativas y no restrictivas. El alcance de la invención, es por lo tanto, indicado por las reivindicaciones adjuntas antes que por la descripción anterior. Todos los cambios que entran dentro del significado e intervalo de equivalencia de las reivindicaciones van a ser abarcados dentro de su alcance .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un material de nanoparticulas muí ticomponentes, caracterizado porque comprende: una pluralidad de nanopartículas que tienen un tamaño menor que aproximadamente 100 nm formadas de por lo menos dos componentes de nanoparticula distintos seleccionados de miembros diferentes del grupo gue consiste de metales nobles, metales de transición base, metales alcalinotérreos, y metales de tierras raras, en donde por lo menos aproximadamente 50% de las nanopartículas incluyen dos o más componentes de nanopartícula distintos.
2. Un material de nanopartículas muí ticomponentes , caracterizado porque comprende: una pluralidad de nanopartículas que tienen un tamaño menor que aproximadamente 100 nm formadas de por lo menos dos componentes de nanopartícula de metal distintos seleccionados de grupos drferentes de la tabla periódica de los elementos, en donde por lo menos aproximadamente 50% de las nanoparticulas incluyen dos o más componentes de nanopartícula de metal distintos.
3. Un material de nanoparticulas muí ti componentes, caracterizado porque comprende: una pluralidad de nanopartículas que tienen un tamaño menor que aproximadamente 100 nm, la pluralidad de nanoparticulas que comprende, una pluralidad de por lo menos dos componentes de nanoparticula distintos, los componentes de nanoparticula distintos que se seleccionan de miembros diferentes del grupo que consiste de metales nobles, metales de transición base, metales alcalmotérreos , metales de tierras raras, y no metales; y en donde por lo menos una porción de la pluralidad de componentes de nanoparticula se enlazan y se dispersan mediante un agente dispersante tal que por lo menos aproximadamente 50% de las nanoparticulas incluyen dos o más componentes de nanoparticula diferentes.
4. Un material de nanoparticulas multicomponentes, caracterizado porque comprende: una pluralidad de nanopartí culas que tienen un tamaño menor que aproximadamente 100 nm, la pluralidad de nanoparticulas que comprende una pluralidad de por Lo menos dos componentes de nanopartícula diferentes; un agente dispersante que comprende una pluralidad de moléculas seleccionadas del grupo que consiste de moléculas orgánicas pequeñas, polímeros, oligomeros, y combinaciones de los mismos, en donde la pluralidad de moléculas tienen por Lo menos un grupo funcional capaz de enlazar a los por lo menos dos componentes de nanopartícula di ferentes, en donde la pLural dad de moléculas enlazan por lo menos una porción de la pluralidad de componentes de nanoparticula y sus tancí a 1 mente superan las atracciones similares al componente de las mismas tal que por lo menos aproximadamente 50% de las nanoparticulas incluyen dos o más componentes de nanopa rt icul a diferentes que se alean conjuntamente .
5. Un material de nanoparticulas multicomponentes de conformidad con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque por lo menos una porción de la pluralidad de componentes de nanopartículas se enlazan y se dispersan mediante un agente dispersante.
6. Un material de nanoparticulas muí ticomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque por lo menos aproximadamente 75% de las nanoparticulas incluyen dos o más componentes de nanopartícula distintos.
7. Un material de nanopartículas multicomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque por lo menos aproximadamente 85% de las nanoparticulas incluyen dos o mas componentes de nanoparticula distintos.
8. Un material de nanoparticulas multicomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, .13 caracterizado porque por lo menos aproximadamente 95% de las nanoparticulas incluyen dos o más componentes de nanoparticula distintos.
9. Un material de nanoparticulas muí ticomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracter zado porque por lo menos aproximadamente 99% de las nanopartículas incluyen dos o más componentes de nanopartícula distintos.
10. Un material de nanopartículas muí ticomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la pluralidad de nanoparticulas tiene un tamaño dentro de un Intervalo de NR, que excluye los ausentes, que es de aproxi adamente 0.2 a aproximadamente 5 veces el valor de NRaug.
11. Un material de nanoparticulas multicomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la pluralidad de nanoparticulas tiene un tamaño dentro de un Intervalo de NR, que excluye los ausentes, que es de aproximadamente 0.33 a aproximadamente 3 veces el valor de NRa g.
12. Un material de nanoparticulas multicomponentes de conformidad con cualquiera de las re vindicaciones 1-4, caracterizado porque la pluralidad de nanoparticulas tiene un tamaño dentro de un Intervalo de NR, excluyendo los ausentes, que es de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 2 veces el valor de NRavg-
13. Un material de nanopartí cul as mu Lticomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque por lo menos dos componentes distintos se alean.
14. Un mater Lal de nanoparticulas muí ticomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque por lo menos dos componentes d stintos se seleccionan del grupo de combinaciones de componente que comprenden metal noble, metal de transición base, metal de transición base-metal de transición base, óxido de metal-metal noble, óxido de metal-óxido de metal.
15. Un material de nanoparticulas multicomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque por lo menos uno de los componentes de nanoparticula comprende un metal de transieron base.
16. Un material de nanopartículas muí ticomponentes de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el metal de transición base comprende hierro.
17. Un material de nanoparticulas mu L ticomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque además comprende un material de soporte por lo cual las nanopartículas se adhieren.
18. Un material de nanoparticulas muí ticomponentes de conformidad con cuaLquiera de las reivindicaciones 3-5, 13 caracterizado porque ademas comprende un material de soporte, y en donde el agente dispersante en laza de la pluralidad de nanoparticulas al material de soporte.
19. Un material de nanopart iculas multicomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3-5, caracterizado porque el agente dispersante se selecciona del grupo que consiste de acido glicolico, ácido oxálico, ácido málico, ácido maleico, acido cítricos, pectinas, aminoácidos, celulosas, poliacrila tos , po Livinilbenzoatos , sulfato de polivinilo, sulfonatos de polivinilo que incluyen estireno sulfonados, carbonatos de pol ibisfeno L , pol Lbencimidazoles , polipipdma, polietilenfere fta la to sulfonado, alcohol polivinilico, polie t i 1 eng L i col , propileng lico 1 y combinaciones de los mismos.
20. Un material de nanopartículas multicomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque una porción sustancial de nanoparticulas son menores que aproximadamente 20 nm en diámetro.
21. Un material de nanoparticulas multicomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque una porción sustancial de nanoparticulas es menor que aproximadamente 6 nm en diámetro.
22. Un material de nanoparticulas mult icomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque las nanopartículas son catalíticamente activas .
23. Un método para preparar un material de nanoparticulas multi componentes, caracterizado porque comprende : (a) preparar una primera solución de una primera pluralidad de átomos de nanoparticulas seleccionados del grupo que consiste de metales nobles, metales de transición base, metales álcali noterreos , metales de tierras raras, y no metales ; (b) preparar una segunda solución de una pluralidad de átomos de nanopartícula, la segunda pluralidad de átomos de nanopart iculas que es un miembro diferente del grupo que consiste de metales nobles, metales de transición base, metales alcalmoterreos, metales de tierras raras, y no metales que la primera pluralidad de átomos de nanopa tícula o (n) un componente seleccionado; (c) mezclar con untamente la primera solución, segunda solución, y un agente dispersante seleccionado del grupo que consiste de moléculas orgánicas pequeñas pol i funcionales , polímeros, oligómeros y combinaciones de los mismos a fin de formar un complejo de componentes; y (d) causar o permitir al complejo de componente formar nanoparticulas que tienen un tamaño menor que aproximadamente 100 nm y enlazar al agente dispersante.
24. Un método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque ademas comprende (e) remover por lo menos una porción del agente dispersante del complejo de componente mediante por lo menos uno de reducción u oxidación .
25. Un método de conformidad cor las reivindicaciones 23 o 24, caracterizado porque (c) produce uno o más de una suspensión, solución o coloide.
26. Un método de conformidad con las reivindicaciones 23 o 24, caracterizado porque la relación molar de los grupos funcionales de agentes dispersante a átomos de nanopart icula está en un mtervalo de aproximadamente 0.01:1 a aproximadamente 40:1.
27. Un método de conformidad con las reivindicaciones 23 o 24, caracterizado porque el agente dispersante se selecciona del grupo que consiste de ácido glicólico, ácido oxálico, ácido málico, ácido cítrico, pectinas, aminoácidos, celulosas, poliacr lia tos, polivmilbenzoatos , sulfato de polivmilo, sulfonatos de polivinilo que incluyen estireno sul fonado, carbonatos de polibisfenol , pol i bencí 1 imidazol es , polipiridina, polietilentereftalato sulfonato, alcohol poliví nilico, polietilenglicol, propilenglicol y combinaciones de los mismos .
28. Un método de conformidad con las rei indicaciones 23 o 24, caracterizado porque (c) además comprende poner en contacto las nanoparticulas con un material de soporte.
29. Un material de nanoparticulas multicomponentes, caracterizado porque se manufactura de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 23-28.