BRPI0614681A2 - processo e aparelho para produção de materiais de suporte revestidos de catalisador - Google Patents

Abstract

PROCESSO E APARELHO PARA PRODUçAO DE MATERIAIS DE SUPORTE REVESTIDOS DE CATALISADOR. Um processo e aparelho para produção de nanoparticulas de catalisador inclui a alimentação de pelo menos uma fração degradável selecionada do grupo consistindo de compostos organometálicos, complexos metálicos, compostos de coordenação metálicos e misturas destes ao vaso do reator (20), expor a fração degradável a uma fonte de energia suficiente para decompor a fração e produzir nanopartículas metálicas; e depositar as nanopartículas de catalisador sobre um suporte (30).

Description

"PROCESSO E APARELHO PARA PRODUÇÃO DE MATERIAIS DESUPORTE REVESTIDOS DE CATALISADOR"

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um processo e a-parelho para a produção de partículas metálicas de catalisa-dor em escala nanométrica, especialmente partículas de esca-la nanométrica metálicas não nobres, e a ligação direta daspartículas a materiais de suporte, especialmente num modocontínuo. Por "metal não nobre" quer-se dizer um metal dife-rente do grupo de metais nobres (geralmente considerados se-rem ouro, prata, platina, paládio, irídio, rênio, mercúrio,rutênio e ósmio). Pela prática da presente invenção, aspartículas de catalisador de escala nanométrica podem serproduzidas com maior velocidade, precisão e flexibilidade doque se fosse realizado por meio do processamento convencio-nal, sendo as partículas produzidas diretamente fixas a ma-teriais de suporte num modo prático e de custo efetivo.

Antecedentes da Técnica

Catalisadores estão se tornando onipresentes noprocessamento da química moderna. Catalisadores são usadosna produção de materiais tais como combustíveis, lubrifican-tes, refrigerantes, polímeros, fármacos, etc, bem como de-sempenham um papel em processos de mediação da água e polui-ção do ar. De fato, os catalisadores foram consideradosdotados de um papel completo em 1/3 do material de produtobruto nacional dos Estados Unidos, como descrito por AlexisT. Bell em "The Impact of Nanoscience on Heterogeneous Ca-talysis"(Science, Vol. 299, pág. 1688, 14 de março de 2003).De modo geral, os catalisadores podem ser descri-tos como pequenas partículas, depositadas em sólidos degrande área superficial. Tradicionalmente, as partículasde catalisador podem variar desde o sub-mícron até deze-nas de micra. Um exemplo descrito por Bell é o conversorcatalítico de automóveis, que consiste de uma estrutura al-veolar cujas paredes são revestidas com uma camada fina deóxido de alumínio poroso (alumina). Na produção dos compo-nentes internos de conversores catalíticos, um revestimentode lavagem do óxido de alumínio é impregnado com nanopartí-culas de um material catalisador metálico do grupo da plati-na. De fato, a maioria dos catalisadores industriais usadoshome em dia, incluem metais do grupo da platina, especial-mente platina, ródio e irídio ou metais alcalinos como cé-sio, às vezes em combinação com outros metais tais como fer-ro ou níquel. O tamanho desses domínios metálicos do catalisadorfoi reconhecido como extremamente significativo em sua fun-ção catalítica. Realmente, também foi observado por Bell,que o desempenho de um catalisador pode ser em grande parte,afetado pelo tamanho da partícula das partículas de catali-sador, visto que, propriedades tais como estrutura superfi-cial e as propriedades eletrônicas das partículas poderemvariar, à medida que o tamanho das partículas de catalisadorse altera.

Nesta análise de nanotecnologia de catalisadoresapresentada em Frontiers in Nanotechnology Conference em 13de maio de 2003, Eric M. Stuve do Departamento de EngenhariaQuímica da Universidade de Washington, descreveu como acrença geral é que a vantagem do uso de nanopartículas nacatálise é devida ao fato de que a área superficial disponí-vel das partículas menores é maior do que aquela das partí-cuias maiores, propiciando assim, mais átomos metálicos nasuperfície a fim de otimizar a catálise com o uso desses ma-teriais catalisadores em escala nanométrica. Contudo, Stuveassinala que as vantagens do uso de partículas de catalisa-dor em escala nanométrica podem ser maiores do que simples-mente devido ao efeito do tamanho. Ao invés, o uso de nano-partículas pode apresentar uma estrutura eletrônica modifi-cada e um diferente formato, com facetas reais estando pre-sentes nas nanopartículas, as quais propiciam interações,que podem facilitar a catálise. Realmente, Cynthia Friend,em "Catalysis On Surfaces" (Scientific American, abril,1983, pág. 74) coloca o formato do catalisador, e mais espe-cificamente, a orientação dos átomos na superfície das par-tículas de catalisador, como fatores importantes na catáli-se. Alem disso, resistências de transporte de massa diver-gentes também podem melhorar a função do catalisador. As-sim, é considerada a produção de nanopartículas metálicaspara uso como catalisadores num nível mais flexível e co-mercialmente eficaz. Além disso, considera-se outras apli-cações para as nanopartículas, seja para metais do grupo daplatina tradicionalmente usados na catálise ou outras par-tículas metálicas.

Convencionalmente, contudo, os catalisadores sãopreparados de dois modos: Um tal processo envolve materiaisde catalisador ligados à superfície de partículas veículotais como negros de fumo ou outros materiais semelhantes,com as partículas carregadas de catalisador, elas próprias,sendo carregadas na superfície à qual se deseja a catálise.

Um exemplo disto situa-se na área de célula combustível, on-de o negro de fumo ou outras partículas semelhantes carrega-das com catalisadores metálicos do grupo da platina são en-tão, eles próprios carregados na interface membrana/eletrodopara catalisar a quebra do hidrogênio molecular em seus com-ponentes prótons e elétrons, com os elétrons resultantespassados através de um circuito como a corrente gerada pelacélula de combustível. Uma desvantagem principal para apreparação de materiais catalisadores por meio do carrega-mento numa partícula veículo situa-se na proporção de tempoempregadas pelas reações de carregamento, o que, em algunscasos pode levar horas.

Por exemplo, na Patente U.S. 6.716.525, Yadav ePfaffenbach.descrevem a dispersão de pós em escala nanomé-trica em pós veículo mais grosseiros de modo a proporcionarmateriais de catalisador. As partículas veículo de Yadav ePfaffenbach incluem óxidos, carburetos, nitretos, boretos,calcogenetos, metais e ligas. As nanopartículas dispersasnos veículos podem ser quaisquer de muitos materiais dife-rentes de acordo com Yadav e Pfaffenbach, incluindo metaispreciosos, tais como metais do grupo da platina, metais deterras raras, os denominados semi-metais bem como os materi-ais não metálicos, e até mesmo grupos como fulerenos, ligase nanotubos.Uma desvantagem adicional ao uso de catalisadorescarregados de partícula ao veículo convencional repousa nofato de que o método típico de aplicação desses materiais aosuporte ao qual eles devem ser empregados é por formação deuma suspensão das partículas num fluorelastômero e a seguirpintura do fluido misturado sobre o suporte, após o que, asuspensão é "cozida" para ligar o conteúdo ao suporte, dei-xando um revestimento de partículas veículo revestidas decatalisador sobre a superfície do suporte. Este método nãopermite uma precisão de fato, resultando na aplicação do ma-terial catalisador em pontos onde ele não é necessário oudesejado. Dado o custo de materiais de catalisador, especi-almente os materiais de metal nobre, tipicamente considera-dos mais eficazes, este método de "pintura" de aplicação decatalisadores é extremamente desvantajoso.

Alternativamente, o segundo método comum para pre-parar materiais de catalisador envolve a carga direta de me-tais catalisadores tais como metais do grupo da platina numsuporte, sem uso de partículas veículo que podem interferircom a reação catalítica. Por exemplo, muitos conversorescatalíticos automotivos, conforme descrito supra, têm partí-culas de catalisador diretamente carregadas na estrutura al-veolar de óxido de alumínio, formando a estrutura converso-ra. Contudo, os processos necessários para a deposição dire-ta de metais catalíticos nas estruturas de suporte, são emgeral operados em temperatura e/ou pressão extremas. Porexemplo, um processo como esse é a crepitação química a tem-peraturas maiores que 1.500°C e sob condições de alto vácuo.Assim, esses processos são difíceis e caros de operar.

Assim, uma escolha de Hobson foi criada: ou o usodo método que emprega pintura de misturas veiculo carregadade catalisador, com as ineficiências resultantes, ou uso demétodos de deposição direta caros e difíceis atualmente dis-poníveis. Uma solução parcial ao problema está no potencialpara a atividade catalítica em metais não nobres de escalananométrica. Ou seja, acredita-se que, metais como níquel eferro, caso presentes como as nanopartículas, possam ser e-ficazes como catalisadores, visto a área superficial e asvantagens do efeito superficial das partículas metálicas nãonobres pode permitir o uso de metais não nobres, tais comoníquel, ferro, etc, como materiais de catalisador. Emboraisto seja significativo no sentido de poder melhorar muitosproblemas a respeito do custo dos metais nobres, permanecemas ineficiências do processo de "pintura" o custo e as difi-culdades dos métodos de deposição direta.

Numa tentativa de proporcionar partículas de cata-lisador em escala nanométrica, Bert e Bianchini, na Publica-ção do Pedido de Patente Internacional n° WO 2004/036674,sugere um processo utilizando uma resina de molde para pro-duzir nanopartículas para aplicações de célula de combustí-vel. Mesmo, se tecnicamente exeqüível, no entanto, os méto-dos de Bert e Bianchini requerem altas temperaturas (da or-dem de 300°C a 800°C) e também muitas horas. Portanto, es-ses processos têm um valor limitado.

Considerando uma abordagem diferente, Sumit Bhadu-ri, em "Catalysis With Platinun Carbonyl Clusters", CurrentScience, Vol. 78, n° 11, 10 de junho de 2000, sustenta quegrupos carbonila de platina pelos quais propõem-se comple-xos carbonila metálicos polinucleares com três ou mais áto-mos de metal, tem potencial como catalisadores redox, emboraa publicação de Bhaduri reconheça que o comportamento detais grupos carbonila como catalisadores redox não seja com-preendido num modo compreensivo. De fato, carbonilas metá-licas foram reconhecidas para emprego em catálises em apli-cações diferentes.

Carbonilas metálicas também foram usadas, como,por exemplo, compostos anti-detonadores em gasolinas desti-tuídas de chumbo. Contudo, usos mais significativos de car-bonilas metálicas estão na produção e/ou deposição de metaispresentes na carbonila, visto as carbonilas metálicas seremvistas geralmente como de fácil decomposição e volatilizaçãoresultando na deposição de metal e monóxido de carbono.

De modo geral, as carbonilas são metais de transi-ção combinada com monóxido de carbono tendo a fórmula geralMx(CO)y onde M é um metal no estado de oxidação zero, eonde χ e y são ambos números inteiros. Embora muitos consi-derem as carbonilas metálicas como compostos de coordenação,a natureza da ligação metal ao carbono leva alguns a clas-sificá-las como compostos organo-metálicos. Em qualquer ca-so, as carbonilas metálicas foram empregadas para prepararmetais de alta pureza, embora não fosse para a produção denanopartículas metálicas. Como observado, as carbonilas me-tálicas também foram vistas de utilidade por suas proprieda-des catalíticas, tais como para a síntese de químicos orgâ-nicos em formulações anti-detonadores para gasolina.

Portanto, o que se faz necessário é um processo eaparelho para a produção de nanoparticulas metálicas de ca-talisador, especialmente nanoparticulas de metal não nobre,para deposição direta sobre um suporte. 0 processo e apare-lho desejado pode ser usado para preparação de nanoparticu-las de catalisador diretamente numa superfície sem os re-quisitos de temperatura e/ou pressões extremas.

Apresentação da Invenção

É apresentado um processo e aparelho para a produ-ção de nanoparticulas de catalisador. Por nanoparticulasquer-se dizer partículas com um diâmetro médio não maior quecerca de 1.000 nanômetros (nm) por exemplo, não maior quecerca de 1 mícron. Preferivelmente, as partículas produzi-das pelo sistema da invenção têm um diâmetro médio não maiorque cerca de 250 nm, mais preferivelmente não maior que cer-ca de 2 0 nm.

As partículas produzidas pela invenção podem sergrosseiramente esféricas ou isotrópicas, significando queelas possuem uma relação de aspecto de cerca de 1:4 ou me-nos, embora as partículas com uma relação de aspecto maiortambém possam ser preparadas e empregadas como materiais decatalisador. Relação de aspecto refere-se à relação da mai-or dimensão de partícula para a menor dimensão de partícula,(assim, uma esfera perfeita tem uma relação de aspecto de1.0) . O diâmetro de uma partícula para finalidade desta in-venção é tido como a média de todos os diâmetros da partícu-la, mesmo nos casos em que a relação de aspecto da partículaé maior do que 1.4).

Na prática da presente invenção, uma fração con-tendo metal passível de decomposição, é alimentada a um vasodo reator e energia suficiente para decompor a fração é a-plicada, tal que a fração decompõe-se e as nanoparticuiasmetálicas são depositadas num suporte. A fração degradávelempregada na invenção depende pode ser qualquer materialcontendo metal degradável,incluindo um composto orga-nometálico, um complexo metálico ou um composto de coorde-nação metálico, contanto que a fração possa ser decompostapara propiciar metais livres sob condições existentes no va-so do reator, tal que o metal livre possa ser depositadonum suporte. Preferivelmente, a fração degradável para em-prego na invenção é uma carbonila metálica não nobre,comocarbonilas de níquel ou ferro.

A fração ou frações degradáveis particulares em-pregadas depende da partícula de catalisador que se desejaproduzir. Em outras palavras, caso as nanoparticuias de ca-talisador desejadas compreendam níquel e ferro, as fraçõesdegradáveis empregadas podem ser carbonila de níquel,(Ni(CO)4 e carbonila de ferro, (Fe(CO)5, similarmente, casose deseje nanoparticuias de catalisador de metal nobre, en-tão as carbonilas metálicas nobres são empregadas como o ma-terial de partida. Além disso, carbonila metálicas polinu-cleares tais como nonacarbonila de di-ferro , Fe2C0) 9, dode-cocarbonila de tri-ferro, Fe3(CO)i2, decacarbonila-dimanganês, Mn2(CO)i0, podem ser empregadas; de fato muitascarbonilas de metal nobre podem ser propostas como carboni-Ias polinucleares, tais como dodecacarbonil-tri-rutênio,Ru3(CO)12, e tri-u-carbonilnonacarbonil-tetrairídio,Ir4(CO) 12. Ainda, carbonilas heteronucleares, tais comoRu2Os (CO) 12, Fe2Ru(CO)i2 e Zn [Mn (CO) 5] 2 são conhecidas e podemser empregadas na produção de nanoparticulas de catalisadorde acordo com a presente invenção. As carbonilas metálicaspolinucleares podem ser de utilidade particular, onde as na-noparticulas de catalisador desejadas são ligas ou combina-ções de mais de uma espécie metálica.

As carbonilas metálicas úteis na produção de nano-particulas de catalisador de acordo com a presente invençãopodem ser preparadas por uma série de métodos, muitos dosquais estão descritos em "Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemi-cal Technology, Vol. 5, pág. 131-135 (Wiley Interscience1992) . Por exemplo, níquel e ferro metálico podem serprontamente reagidos com monóxido de carbono para formarcarbonilas de níquel e ferro, e relatou-se que o cobalto,molibdênio, e tungstênio, também podem reagir com monóxidode carbono, embora sob condições de temperatura e pressãomaiores. Outros métodos na formação de carbonilas metálicasincluem a síntese das carbonilas de sais e óxidos na presen-ça de um agente redutor adequado (de fato, as vezes, o pró-prio monóxido de carbono pode agir como o agente redutor), ea síntese das carbonilas metálicas em amônia. Além disso, acondensação de carbonilas metálicas de menor peso molecular,também pode ser usada na preparação de espécies de maior pe-so molecular, e a carbonilação pela troca de monóxido decarbono pode ser empregada também.A síntese de carbonilas metálicas polinucleares eheteronucleares, incluindo aquelas descritas supra, é de mo-do geral realizada por metátese ou adição. Geralmente, es-ses materiais podem ser sintetizados por uma reação de con-densação envolvendo, ou uma reação induzida por espécies in-saturadas coordenadamente ou uma reação entre espécies in-saturadas coordenadamente em diferentes estados de oxida-ção. Embora altas pressões sejam consideras, normalmente,necessárias na produção de carbonilas polinucleares e hete-ronucleares (de fato, para quaisquer carbonilas metálicasdiferentes daquelas dos metais de transição), a síntese decarbonilas polinucleares, incluindo carbonilas de manganês,sob condições de pressão atmosférica também é consideradaexeqüível.

Deve-se ter em mente, que, no trabalho com carbo-nilas metálicas, deve-se ter cuidado no manuseio todo o tem-po, visto a exposição às carbonilas metálicas ser uma ameaçaséria à saúde. De fato, a carbonila de níquel é consideradaum dos compostos industriais inorgânicos mais venenosos.Embora outras carbonilas metálicas são sejam tão tóxicas co-mo a carbonila de níquel, deve-se sempre tomar cuidado comseu manuseio.

0 processo inventivo é praticado com vantagem numaparelho compreendendo um vaso do reator, pelo menos um ali-mentador para alimentação ou suprimento da fração degradávelao vaso do reator, um suporte que é operativamente ligado aovaso do reator para depósito das nanopartícuias de catalisa-dor produzidas na decomposição da fração, e uma fonte deenergia capaz de decompor a fração. A fonte de energia de-ve agir na fração degradável, de modo que a fração decompo-nha-se propiciando nanoparticulas metálicas que são depo-sitadas no suporte.

0 vaso do reator pode ser formado de qualquer ma-terial que possa suportar as condições sob as quais ocorre adecomposição da fração. Em geral, onde o vaso do reator sejaum sistema fechado, ou seja, onde ele não seja um vaso determinação aberta, permitindo aos reagentes fluírem, paradentro e para fora do vaso, o vaso pode estar sob pressãosub-atmosférica, pretendendo pressões tão baixas quanto cer-ca de 250 mm. Assim, o uso de pressões sub-atmosféricas tãobaixas quanto cerca de 1 mm de pressão, pode acelerar a de-composição da fração degradável e propiciar nanoparticulasmenores. Contudo, uma vantagem do processo da invenção é acapacidade em produzir nanoparticulas a pressão, em geral,atmosférica, ou seja, cerca de 760 mm. Alternativamente,pode haver vantagem no ciclo da pressão, tal como de sub-atmosférica até atmosférica ou acima desta, para encorajarnanodepósitos dentro da estrutura das partículas ou supor-tes. Naturalmente, que mesmo num "sistema fechado", deveráhaver uma válvula ou sistema similar para aliviar o acúmulode pressão ocasionado, por exemplo, pela geração de monóxidode carbono (CO) ou de outros subprodutos. Conseqüentemente,o emprego da expressão "sistema fechado" pretende distinguiro sistema de um tipo de fluxo livre do sistema conforme des-crito abaixo.

Quando o vaso do reator é um vaso de reator de"fluxo livre", ou seja, um conduto através do qual os rea-gentes fluem enquanto reagem, o fluxo de reagentes pode serfacilitado por aspiração de um vácuo parcial no conduto,embora não seja necessário, a menos que cerca de 250 mm demodo a arrastar os reagentes através do conduto no sentidodo aparelho de vácuo, ou um fluxo de um gás inerte, tal comoargônio ou nitrogênio que possa ser bombeado através do con-duto para assim, carrear os reagentes ao longo do fluxo degás inerte.

Naturalmente que, o vaso do reator de fluxo livrepode ser um reator de leito fluidizado onde os reagentes sãoconduzidos através do reator numa corrente de um fluido.Este tipo de vaso do reator pode ser especialmente útil ondeas nanoparticulas metálicas produzidas são destinadas a se-rem ligadas a materiais veiculo, como negros de fumo ou si-milar, fluindo juntamente com os reagentes.

O pelo menos um alimentador fornecendo a fraçãodegradável. ao vaso do reator pode ser qualquer alimentadorsuficiente para esta finalidade, tal como um injetor quetransporta a fração degradável juntamente com um jato de gástal como um gás inerte, como argônio ou nitrogênio, para as-sim, transportar a fração degradável ao longo do jato dogás através do bocal injetor e para o vaso do reator. O gásempregado pode ser um reagente, como oxigênio ou ozônio.Alternativamente, um gás redutor, tal como hidrogênio, podeser vantajoso para impedir a oxidação das nanoparticulas me-tálicas. Este tipo de alimentador pode ser empregado inde-pendente do vaso do reator ser um sistema fechado ou um rea-tor de fluxo livre.

Suportes úteis na prática da invenção podem serqualquer material sobre o qual as nanoparticulas de catali-sador produzidas da decomposição das frações degradáveis po-dem ser depositadas e utilizadas; mais especificamente, osuporte é o material sobre o qual o metal catalisador é porfim destinado como estrutura alveolar de oxido de alumíniode um conversor catalítico de modo a depositar as nanoparti-culas sobre os componentes do conversor catalítico sem ne-cessidade de temperatura e pressões extremas necessárias pa-ra crepitação e técnicas similares.

O suporte pode ser disposto dentro do vaso do rea-tor (de fato, isto é necessário num sistema fechado, sendoprático num reator de fluxo livre). Contudo, num vaso doreator de fluxo livre, o fluxo de reagentes pode ser dire-cionado num suporte posicionado fora do vaso, em seu termi-nal, especialmente, quando o fluxo livre do vaso do reator écriado por um fluxo de um gás inerte.

A energia empregada para decompor a fração degra-dável pode ser qualquer forma de energia capaz de realizaresta função. Por exemplo, energia eletromagnética tal comoluz infravermelha, visível, ou ultravioleta, de comprimen-tos de onda apropriados pode ser empregada. Além disso, e-nergia de microondas e/ou de ondas de rádio ou outras formasde energia sônica também pode ser empregada (por exemplo,uma centelha para iniciar a decomposição "explosiva" presu-mindo que fração e pressão adequadas), contando que a fraçãodegradável seja decomposta pela energia empregada. Assim,pode-se empregar a energia de microondas, a uma freqüênciade cerca de 2,4 gigahertz (GHz) ou energia indutiva, a umafreqüência que pode variar, de mínima a cerca de 180 hertz(Hz) até a máxima de cerca de 13 mega Hz. Um perito na téc-nica será capaz de determinar, prontamente a forma de ener-gia útil para decomposição dos diferentes tipos de fraçõesdegradáveis que podem ser empregadas no processo inventivo.

Uma forma preferida de energia que pode ser empre-gada para decompor a fração degradável é a energia térmicafornecida por, por exemplo, lâmpadas fosforescentes, fontesde calor radiante ou similar. Tais fontes de energia podemser especialmente úteis para frações altamente voláteis,tais como carbonilas metálicas. Nesse caso, a temperaturanecessária não é maior que cerca de 250°C. De fato, em ge-ral, temperaturas não maiores que cerca de 200°C são neces-sárias para decompor a fração degradável e produzir nano-partículas de catalisador a partir da mesma.

Dependendo da fonte de energia empregada, o vasodo reator deve ser projetado de forma a não ocasionar depó-sito das nanoparticuias metálicas no próprio vaso (em oposi-ção ao suporte), como resultado da aplicação da fonte de e-nergia. Em outras palavras, caso a fonte de energia emprega-da aqueça o próprio vaso do reator a uma temperatura igualou um pouco maior do que a temperatura de decomposição dafração degradável durante o processo de aplicação de calorà fração degradável para realizar a decomposição, então afração degradável irá se decompor nas paredes do reator, re-vestindo desse modo, as paredes do vaso do reator com nano-partículas metálicas ao invés de depositar as nanoparticulasmetálicas no suporte (uma exceção a esta regra geral ocor-re, caso as paredes do vaso estejam tão quentes que a carbo-nila passível de decomposição decomponha-se dentro do vasodo reator e não nas paredes do vazo, como descrito em maisdetalhe abaixo).

Um modo de se evitar isto é direcionar a energiadiretamente ao suporte. Por exemplo, caso o calor seja aenergia aplicada para decomposição da fração degradável, osuporte pode ser equipado com uma fonte do próprio calor,tal como um aquecedor de resistência dentro do suporte ouem sua superfície, tal que o suporte esteja na temperaturanecessária para decomposição da fração degradável e o pró-prio vaso do reator não esteja nessa temperatura. Assim, adecomposição ocorre no suporte e a deposição das nanoparti-culas de catalisador ocorre principalmente no suporte.

Quando a fonte de energia empregada é diferente de calor ra-diante, a fonte de energia pode ser escolhida tal que a e-nergia acople-se com o suporte, tal como quando se empregaenergia de microondas ou energia de indução. Neste caso, ovaso do reator deve ser formado de um material relativamentetransparente à fonte de energia, especialmente quando compa-rado ao material do qual é formado o suporte.

Similarmente, especialmente em situações onde osuporte é disposto fora do vaso do reator quando se empregaum vaso reator de fluxo livre com um suporte em seu terminalonde as condições adequadas de mistura de gás, pressão etemperatura existem para que a decomposição e deposição o-corra, a decomposição inicial da fração degradável pode o-correr quando a fração está fluindo através do reator defluxo livre e o vaso do reator deve ser transparente para aenergia empregada de modo a decompor a fração degradável.A maior parte da decomposição da fração degradável ocorreno suporte aquecido para formar eficazmente e ligar os gru-pos nanométricos ao suporte.

Alternativamente, esteja ou não o suporte dentrodo vaso do reator, o vaso do reator pode ser mantido a umatemperatura abaixo da temperatura de decomposição da fraçãodegradável, onde o calor é a energia empregada. Um modo pe-lo qual o vaso do reator pode ser mantido abaixo da tempera-tura de decomposição da fração degradável é através do usode um meio de refrigeração, como serpentinas de refrigeraçãoou uma camisa de refrigeração. Um meio refrigerante podemanter as paredes do vaso do reator abaixo das temperaturasde decomposição da fração degradável, ainda assim, permitin-do que o calor passe dentro do vaso do reator para aquecer afração degradável e ocasionar a decomposição da fração e aprodução das nanoparticulas de catalisador sobre ou dentrodo suporte. Numa modalidade alternativa, e especialmente apli-cável onde, tanto as paredes do vaso do reator como os gasesno vaso do reator estão igualmente susceptíveis à energiatérmica aplicada (tal como quando ambos são relativamentetransparentes), o aquecimento das paredes do vaso do reator,quando o vaso reator é um vaso de reator de fluxo livre, auma temperatura substancialmente maior do que a temperaturade decomposição da fração degradável pode permitir às pare-des do vaso do reator elas mesmas, se comportarem como afonte de calor. Em outras palavras, o calor irradiando-sedas paredes do reator irão aquecer os espaços internos dovaso do reator a temperatura pelo menos tão altas quanto atemperatura de decomposição da fração passível de decomposi-ção. Portanto, a fração decompõe-se antes de colidir com asparedes do vaso, formando nanoparticuias que são entãotransportadas ao longo do fluxo de gás dentro do vaso do re-ator, especialmente onde a velocidade do gás é aumentada porum vácuo. Este método de gerar calor de decomposição dentrodo vaso do reator também é útil onde as nanopartículas for-madas da decomposição da fração estão sendo ligadas aos ma-teriais veículo (como negro de fumo) também sendo transpor-tado juntamente com o fluxo dentro do vaso do reator. Demodo a aquecer as paredes do vaso do reator a uma temperatu-ra suficiente para gerar temperaturas de decomposição para afração degradável dentro do vaso do reator, as paredes dovaso do reator são preferivelmente, aquecidas a uma tempera-tura significativamente maior do que a temperatura desejadapara decomposição da(s) fração(ões) passíveis de decomposi-ção), sendo alimentadas ao vaso do reator, que pode ser atemperatura de decomposição da fração degradável com a maiortemperatura de decomposição daquela que está sendo alimenta-da ao vaso do reator, ou uma temperatura selecionada paraadquirir uma velocidade de decomposição desejada para asfrações presentes. Por exemplo, caso a fração degradávelcom a maior temperatura de decomposição daquela que estásendo alimentada ao vaso do reator seja carbonila de níquel,com uma temperatura de decomposição de cerca de 50°C, entãoas paredes do vaso do reator devem, preferivelmente ser a-quecidas a uma temperatura de forma que, a fração pudesseser aquecida a sua temperatura de decomposição, vários milí-metros (pelo menos três) das paredes do vaso do reator. Atemperatura específica é selecionada com base na pressão in-terna, composição e tipo de fração, porém em geral, não émaior do que cerca de 250° para garantir que os espaços in-ternos do vaso do reator estejam aquecidos a pelo menos 50°C.

Em qualquer caso, o vaso do reator bem como os a-limentadores, podem ser formados de qualquer material queatenda os requisitos de temperatura e pressão acima descri-tos. Tais materiais incluem um metal, grafita, plásticos dealta densidade ou semelhante. Mais preferivelmente o vasodo reator e componentes relacionados são formadas de um ma-terial transparente, tal como quartzo ou outras formas devidro, incluindo vidro resistente a alta temperatura comer-cialmente disponível como materiais Pyrex(R).

Assim, no processo da presente invenção, fraçãodegradável contendo metal é introduzida ao vaso do reatoronde fica exposta a uma fonte de energia suficiente para de-compor as frações e produzir nanopartículas de catalisador.

As frações degradáveis são introduzidas a um reator de sis-tema fechado sob vácuo ou na presença de um gás inerte, si-milarmente, as frações são introduzidas a um reator de flu-xo livre onde o fluxo é criado por admissão de vácuo oufluxo de gás inerte através do reator de fluxo livre. A e-nergia aplicada é suficiente para decompor a fração degradá-vel no reator ou quando esta flui através do reator, e des-tituir o metal da fração, criando assim, as nanoparticulasde catalisador que são depositadas sobre um suporte. Onde ocalor é a energia empregada para decompor a fração degradá-vel temperaturas não maiores que cerca de 250°C, mais pre-ferivelmente não maior que cerca de 200°C, são necessáriaspara produzir as nanoparticulas de catalisador, que podementão ser diretamente depositadas no substrato para o qualelas são destinadas finalmente, sem o uso de partículas deveículo e num processo que exige apenas segundos e não sobcondições extremas de temperatura e pressão. De fato, em al-gumas modalidades, o processo da presente invenção requermenos que cerca de 5 segundos para produção das nanoparticu-las metálicas.

Numa modalidade do processo inventivo, um únicointrodutor alimenta uma única fração degradável ao vaso doreator para formação das nanoparticulas de catalisador. Nu-ma outra modalidade, contudo, uma série de alimentadores ca-da qual alimenta as frações degradáveis ao vaso do reator.Deste modo, todos os alimentadores podem alimentar a mesmafração degradável ou diferentes alimentadores podem alimen-tar diferentes frações degradáveis, tal como carbonilas me-tálicas adicionais de modo a proporcionar nanoparticulascontendo diferentes metais tais como combinações de platina-níquel ou combinações de níquel-ferro, conforme desejado, emproporções determinada pela quantidade da fração degradávelintroduzida ao vaso do reator. Por exemplo, introduzindo-sediferentes frações degradáveis através de diferentes alimen-tadores, pode-se produzir uma nanoparticula com um núcleo deum primeiro metal, com domínios de um segundo ou terceiro,etc, metal revestido sobre a mesma. Alterando-se a alimen-tação da fração degradável ao vaso do reator por cada ali-mentador, pode-se alterar a natureza e/ou constituição dasnanopartículas produzidas. Em outras palavras, caso dife-rentes proporções de metal compondo as nanopartículas ou di-ferentes orientações de metais compondo as nanopartículasseja desejado, alterando a fração degradável introduzida aovaso do reator por cada alimentador pode-se produzir essasdiferentes proporções ou diferentes orientações como podeocorrer variação na temperatura ao longo do vaso.

No caso do vaso do reator de fluxo livre, cada umdos alimentadores pode ser disposto em torno da circunferên-cia do conduto que forma o vaso do reator em aproximadamentemesmo local, ou os alimentadores podem ser dispostos ao lon-go do comprimento do conduto de modo a introduzir as fraçõesdegradáveis ao vaso do reator em diferentes locais ao longodo passo de fluxo do conduto providenciando mais controledas nanopartículas produzidas.

Portanto, é um objeto da presente invenção propor-cionar um processo para produção de nanopartículas de cata-lisador e depósito das mesmas num suporte.

Constitui um outro objeto da presente invençãoproporcionar um processo contínuo capaz de produzir nanopar-tículas de catalisador metal não nobre, depositadas num su-porte sob condições de temperatura e/ou pressão menos extre-mas que os processos convencionais.

Constitui um outro objeto da presente invençãoproporcionar um aparelho que permita a produção de nanopar-ticulas de catalisador de metal não nobre e seu depósito di-reto num suporte.

Constitui ainda um outro objeto da presente inven-ção proporcionar um aparelho que permita a produção das na-noparticulas de catalisador e seu depósito direto num supor-te num processo continuo.

Esses objetos e outros que se tornarão evidentesaos versados na técnica com a leitura da seguinte descrição,podem ser conseguidos por introdução, especialmente continuade pelo menos uma fração degradável selecionada do grupo doscompostos organometálicos, complexos metálicos, compostosde coordenação metálica, e suas misturas ao vaso do reator,onde o metal da fração degradável é preferivelmente um metalnão nobre; expor a fração degradável a uma fonte de energiasuficiente para decompor a fração e produzir nanoparticulasde catalisador; e depositar as nanoparticulas de catalisadornum suporte. De preferência, a fração degradável compreendeuma carbonila metálica não nobre.

Numa modalidade vantajosa da invenção, a tempera-tura dentro do vaso do reator não é maior do que cerca de250°C. A pressão dentro do vaso do reator é preferivelmentea atmosférica, em geral, porém pressões que variam entrecerca de 1 mm a cerca de 2000 mm podem ser empregadas. 0 va-so do reator é vantajosamente formado de um material que érelativamente transparente à energia fornecida pela fonte deenergia, se comparado a, ou o suporte sobre o qual são cole-tadas as nanoparticulas de catalisador ou as próprias fra-ções degradáveis tal como onde a fonte de energia é uma fon-te de calor radiante. De fato, o suporte pode ter ai incor-porado um aquecedor de resistência, ou a fonte de energiapode ser uma lâmpada térmica. Onde a energia se tratar decalor, um meio de refrigeração tal como serpentinas de re-frigeração ou uma camisa de refrigeração podem ser dispostosem torno do vaso do reator para impedir a decomposição dafração e depósito de nano-grupamentos nas paredes do vaso doreator.

0 suporte pode ser o substrato de uso final paraas nanoparticulas de catalisador produzidas dentro do vasodo reator, tal como um componente de um sistema de motor decombustão interna, especialmente automotivo, conversor cata-litico ou uma célula de combustível ou membrana de eletróli-se ou eletrodo. O suporte pode estar posicionado dentro dovaso do reator. Contudo, o vaso do reator pode ser um vasodo reator de fluxo livre dotado de um conduto, neste caso osuporte pode ser disposto ou externamente ao vaso do reatorou dentro do vaso do reator.

Deve ficar entendido que, tanto a descrição geralprecedente e as modalidades presentes da descrição detalhadada invenção, destinam-se a proporcionar uma síntese ou esbo-ço para o entendimento da natureza e caráter da invenção co-mo ela é reivindicada. Os desenhos anexos estão incluídospara propiciar um melhor entendimento da invenção, estandoincorporados, constituindo-se uma parte deste relatório des-critivo. Os desenhos ilustram varais modalidades da inven-ção, e juntamente com a descrição se prestam a explicar osprincípios e operações da invenção.

A figura 1 é uma vista plana lateral de um apare-lho para a produção das nanoparticulas de catalisador utili-zando um vaso do reator de "sistema fechado" de acordo com oprocesso da presente invenção.

A figura 2 é uma vista plana lateral de uma moda-lidade alternativa do aparelho da Figura 1.

A figura 3 é uma vista plana lateral de um apare-lho para produção de nanoparticulas de catalisador utilizan-do um vaso do reator de "fluxo livre"de acordo com o proces-so da presente invenção.

A figura 4 é uma modalidade alternativa do apare-lho da Figura 3.

A figura 5 é uma outra modalidade alternativa doaparelho da Figura 3, utilizando um suporte externo ao vasodo reator de fluxo livre.

Melhor Modo de Realização da Invenção

Referindo-se agora aos desenhos, um aparelho paraprodução das nanoparticulas é geralmente indicado pelos nú-meros 10 ou 100. Nas Figuras 1 e 2 o aparelho 10 é um sis-tema fechado compreendendo o vaso do reator fechado 20, en-quanto nas Figuras 3-5 o aparelho 100 é um aparelho de rea-ção de fluxo livre compreendendo um vaso do reator 120 defluxo livre.

Será observado, que, as figuras 1-5 mostram o apa-relho 10, 100 numa determinada orientação. Contudo, deveser considerado que, outras orientações são igualmente apli-cáveis para o aparelho 10, 100. Por exemplo, quando sob vá-cuo, o vaso do reator 20 pode estar em qualquer orientaçãopara eficácia. Similarmente, no vaso do reator 120 de fluxolivre, o fluxo do gás veiculo inerte e frações degradáveisou o fluxo das frações degradáveis conforme aspirado por umvácuo nas Figuras 3-5 pode estar em qualquer direção parti-cular ou orientação, sendo ainda assim, eficazes. Além dis-so, os termo "para cima", "para baixo" "direita" e "esquer-da" são aqui empregados referindo-se à orientação do apare-lho 10, 100 mostrado nas Figuras 1-5.

Referindo-se agora às Figuras 1 e 2, como acimadescrito, o aparelho 10 compreende um vaso do reator de sis-tema fechado 20 formado de qualquer material adequado para afinalidade sendo capaz de suportar as condições exigentespara a reação se realizar, incluindo condições de temperatu-ra e/ou pressão. 0 vaso do reator 20. inclui um orifício deacesso 22 para propiciar que um gás inerte como argônio pre-encha os espaços internos do vaso do reator 20, o gás inerteestando proporcionado por uma bomba convencional ou similar(não mostrado). Do mesmo modo, conforme ilustrado na Figura2, o orifício 22 pode ser empregado para propiciar um vácuonos espaços internos do vaso do reator 20, utilizando umabomba de vácuo, ou dispositivo similar (não mostrado). Demodo a que a reação prossiga com sucesso sob vácuo no vasodo reator 20, não se faz necessário que seja criada umacondição de vácuo extrema. Ao contrário, pressões negativasnão inferiores a cerca de 1 mm, preferivelmente não inferiora cerca de 250 mm é todo o necessário.

0 vaso do reator 20 tem ai disposto um suporte 30que pode ser ligado diretamente ao vaso do reator 20, ou po-de ser posicionado nas pernas 32a e 32b dentro do vaso doreator 20. O vaso do reator 20 também compreende um abertu-ra vedável mostrada em 24, de forma a permitir ao vaso doreator 20 ser aberto após o término da reação a fim de remo-ver o suporte 30. 0 fechamento 24 pode ser um fechamentorosqueado ou um fechamento de pressão ou outros tipos desistemas de fechamento, contanto que eles sejam suficiente-mente vedantes a ar a fim de manter o gás inerte ou o niveldesejado de vácuo dentro do vaso do reator 20.

O aparelho 10 compreende ainda pelo menos um ali-mentador 40, e preferivelmente uma serei de alimentadores40a e 40b para alimentar os reagentes, mais especificamentea fração degradável ao vaso do reator 20. Conforme ilustra-do nas Figuras 1 e 2, dois alimentadores 40a e 40b são pro-porcionados, embora antecipe-se que outros alimentadores po-dem ser empregados dependendo da natureza da(s) fra-cao/frações introduzida(s) ao vaso 20 e/ou nanoparticulas decatalisador do produto final desejado. Alimentadores 40a e40b podem ser introduzidos por um aparelho de bombeamentoadequado para a fração degradável, tal como bombas Venturiou similar (não mostrado).

Como ilustrado na Figura 1 o aparelho 10 compreen-de ainda uma fonte de energia capaz de causar a decomposiçãoda fração degradável. Na modalidade ilustrada na Figura 1 afonte de energia compreende uma fonte de calor tal como umalâmpada de aquecimento 50, embora outras fontes de calor ra-diante possam também ser empregadas. Além disso, a fonte deenergia pode ser uma fonte de energia eletromagnética talcomo luz infravermelha, visível ou ultravioleta, energia demicroondas, ondas de rádio, ou outras formas de energia sô-nica, como seria evidente aos de prática na técnica, contan-to que, a energia empregada seja capaz de causar a decompo-sição da fração degradável.

Numa modalidade, a fonte de energia pode propor-cionar energia que é de preferência acoplável ao suporte 30de modo a facilitar o depósito das nanopartículas de catali-sador produzidas pela decomposição da fração degradável nosuporte 30. Contudo, onde uma fonte de energia tal como ca-lor seja empregada, que também aqueceria o vaso do reator20, pode ser conveniente resfriar o vaso de reação20,usando, por exemplo, tubos de refrigeração 52 (mostradosparcialmente em linha interrompida, tal que o vaso do reator20 seja mantido a uma temperatura abaixo da temperatura dedecomposição da fração degradável. Deste modo, a fração de-gradável não se decompõe na superfície do vaso do reator 20ao invés, sobre o suporte 30.

Numa modalidade alternativa ilustrada na Figura 2,o próprio suporte 30 compreende a fonte de energia para de-composição da fração degradável. Por exemplo, um aquecedorde resistência ligado pela conexão 34 pode ser incorporadoao suporte 30 de modo que apenas o suporte 30 esteja na tem-peratura de decomposição da fração degradável, de modo quea fração degradável se decomponha sobre o suporte 30 e assimproduza nanoparticulas de catalisador depositadas no suporte30. Similarmente, outras formas de energia para decomposi-ção da fração degradável podem ser incorporadas ao suporte30.

O suporte 30 pode ser formado por qualquer materi-al suficiente para ter depósitos sobre o mesmo, de nanopar-ticulas de catalisador produzidas pela decomposição da fra-ção degradável, como por exemplo, óxido de alumínio ou ou-tros componentes de um conversor catalítico conversivo auto-motivo (ou outro motor de combustão interna),ou o eletrodoou membrana de uma célula de combustível ou célula de ele-trólise. Naturalmente onde a fonte de energia for, ela pró-pria encaixada ou concentrada no, ou associada ao suporte30, a deposição seletiva das nanoparticulas metálicas cata-líticas pode ser obtida para aumentar a eficiência da reaçãocatalítica e reduzir ineficiências ou desperdício da coloca-ção de metal catalítico. Em outras palavras, a fonte de e-nergia pode ser encaixada dentro do suporte 30 no padrão de-sejado para deposição do metal catalisador, tal que a depo-sição das nanoparticulas de catalisador de metal possa serfeita onde se deseja uma reação catalítica. Numa modalidadeo suporte 30 pode ser revestido com um revestimento adesivo(não mostrado), ou um fluorelastômero, para conferir propri-edades alternativas ao suporte 30.

Numa modalidade da invenção conforme ilustradonas Figuras 3-5, o aparelho 100 compreende um vaso do reator120 de fluxo livre que inclui um orifício, indicado em 122,para ou proporcionar um gás inerte ou aspirar um vácuo dovaso do reator 120, criando assim, um fluxo para as fraçõesdegradáveis serem reagidas na produção das nanoparticulasde catalisador. Além disso, o aparelho 100 inclui alimenta-dores 140a, 140b, 140c, que podem ser dispostos em torno dacircunferência do vaso do reator 102 como se vê na Figura 5,ou na alternativa, em seqüência ao longo do comprimento dovaso do reator 120, como se vê nas Figuras 3 e 4.

0 aparelho 100 também compreende o suporte 130 so-bre o qual são depositadas as nanoparticulas de catalisador.

0 suporte 130 pode ser posicionado nas pernas 132a e 132b,ou, no caso de uma fonte de energia ser incorporada ao su-porte 130, como um aquecedor de resistência, o controle einstalação da fonte de energia no suporte 130 pode ser feitoatravés da linha 134, conforme ilustrado na Figura 4.

O suporte 130 pode ser revestido com um revesti-mento adesivo (não mostrado), ou um fluorelastômero, a fimde modificar as propriedades do suporte 130.

Como ilustrado nas Figuras 3 e 4, quando o suporte130 é disposto dentro do vaso do reator 120 de fluxo livre,um orifício 124 também é proporcionado para remoção do su-porte 130, com as nanoparticulas de catalisador nele deposi-tadas. Além disso, o orifício 124 deve ser estruturado talque permita ao gás inerte introduzido através do orifício122 fluindo através do vaso do reator 120 deixe o vaso doreator 120 (como mostrado na Figura 3). 0 orifício 124 podeser vedado do mesmo modo do fechamento 24 acima indicadocom relação ao aparelho 10 de sistema fechado. Em outras pa-lavras, o orifício 124 pode ser vedado por um fechamentorosqueado ou fechamento de pressão ou outros tipos de estru-turas de fechamento como seriam familiares aos versados natécnica.

Conforme ilustrado na Figura 5, contudo, o suporte130 pode estar disposto externo ao vaso do reator 120 no a-parelho 100 de reator de fluxo livre. Nesta modalidade ovaso do reator 120 de fluxo livre compreende um orifício 124através do qual a fração degradável condicionada e, talveznanopartícuias de catalisador reduzidas são forçadas no su-porte 130 aquecido para assim produzir e depositar as nano-partículas de catalisador no suporte 130. Deste modo, não émais necessário ter-se acesso ao vaso do reator 120 a fim deremover o suporte 130 ou as nanopartícuias de catalisadordepositadas sobre o mesmo. Além disso, durante a colisão dasfrações e nanopartículas de catalisador no suporte 130, tan-to o orifício 126 ou o suporte 130 podem ser deslocados demodo a maximizar a utilização da fração e nanopartículas decatalisador produzidas em áreas específicas do suporte 130.Isto é especialmente útil caso o suporte 130 compreenda osubstrato de uso final para as nanopartículas de catalisa-dor, tal como o componente de um conversor catalítico ou e-letrodo para células de combustível. Assim, as nanopartícu-las de catalisador são apenas depositadas onde se deseja e,a eficiência e redução de desperdício de metal catalítico éfacilitada.

Conforme acima, o vaso do reator 20, 120 pode serformado de qualquer material adequado, para emprego na rea-ção, contanto que ele possa suportar a temperatura e/oupressão à qual ocorre a decomposição da fração degradável.Por exemplo, o vaso do reator deveria ser capaz de suportartemperaturas de até cerca de 250°C, onde o calor é a energiaempregada para decompor a fração degradável. Embora muitosmateriais sejam já utilizados como adequados, inclusive me-tais, plásticos, cerâmicas e materiais tais como grafita,pref erivelmente vaso do reator 20, 120 são formados de ummaterial transparente para permitir a observação da reação àmedida que esta se realiza. Assim, o vaso do reator 20, 120é formado, preferivelmente, de quartzo, ou um vidro tal co-mo material da marca Pyrex(R) disponível de Corning, Inc ofCorning New York.

Na prática da invenção, ou um fluxo de um gás i-nerte tal como argônio ou um vácuo é aspirado ao vaso do re-ator 20, 120 e uma corrente de frações degradáveis é intro-duzida ao vaso do reator 20, 120 via alimentadores 40a, 40b,140a, 140b, 140c. As frações degradáveis podem ser qualquerfração contendo metal tal como um composto organometálico,um complexo ou um composto de coordenação, como uma carboni-la metálica, que pode ser decomposta por energia, em condi-ções de decomposição desejadas de pressão e temperatura.Por exemplo, a fração degradável deveria ser sub metida àdecomposição e a produção de nanopartículas metálicas a tem-peraturas não maiores do que 250°C, mais preferivelmente nãomaiores que 200°C. Outros materiais tais como oxigênio tam-bém podem ser introduzidos ao vaso do reator 20, 120, paraoxidar parcialmente as nanopartículas metálicas produzidaspela decomposição da fração degradável para proteger as na-noparticulas de subseqüente degradação. De modo inverso,um material redutor, tal como hidrogênio, pode ser introdu-zido ao reator 20, 120 a fim moderar a oxidação das nanopar-ticulas de catalisador .

A energia para decomposição da fração degradável éentão providenciada para a fração degradável dentro do vasodo reator 20, 120 por exemplo, por uma lâmpada de aquecimen-to 50, 150. Caso desejado, o vaso do reator 120 também podeser resfriado por serpentinas de refrigeração 52, 152 paraevitar o depósito das nanoparticulas de catalisador sobre asuperfície do vaso do reator 20, 120, em oposição ao suporte30, 130. As nanoparticulas de catalisador são ligadas aosuporte 30, 130, pela decomposição das frações degradáveisdecompostas na superfície do suporte 30, 130 para uso.

Portanto, a presente invenção proporciona um méto-do fácil para produção de nanoparticulas de catalisador numsuporte permitindo a colocação seletiva das partículas edepósito direto das partículas sobre o substrato de uso fi-nal, sem necessidade de temperatura e pressão extremas ne-cessárias pelos processos da técnica anterior. Além disso,quando um aparelho de "fluxo livre"é empregado o processotambém é contínuo, propiciando economias de escala desejada.

Todas as patentes, pedidos de patente e publica-ções citadas referenciadas aqui, estão incorporadas por re-ferência .

A invenção sendo descrita, tornar-se-á evidenteque pode variar de muitas maneiras. Tais variações não devemser vistas como afastadas do espirito e escopo da presenteinvenção, e todas essas modificações conforme se evidenciemao versado na técnica, destinam-se a estar incluídas no es-copo das reivindicações apensas.

Claims (17)

1. Processo para produção de nanopartículas de ca-talisador depositadas num suporte, CARACTERIZADO pelo fatode que compreende:a) alimentação de pelo menos uma fração degradávelselecionada do grupo que consiste em compostos organometáli-cos, complexos metálicos, compostos de coordenação metálicose misturas destes a um vaso do reator;b) exposição da fração degradável a uma fonte deenergia suficiente para decompor a fração e produzir nano-partículas de catalisador , ec) deposição das nanopartículas de catalisador numsuporte.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o metal da fração degradávelé um metal não nobre.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma fração de-gradável compreende uma carbonila de metal não nobre.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a introdução con-tínua de pelo menos uma fração degradável selecionada dogrupo que consiste em compostos organometálicos, complexosmetálicos, compostos de coordenação metálicos e misturasdestes ao vaso do reator.

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

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5,CARACTERIZADO pelo fato de que é mantido um vácuo dentro dovaso do reator não inferior a cerca de 1 mm.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADO pelo fato de que uma pressão não superior acerca de 2000 mm é mantida com o vaso do reator.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1,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,ou as frações degradáveis.

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

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte tem incorporado aele um aquecedor de resistência.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de energia compreendeuma lâmpada térmica.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 11,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda refrigeraçãodo vaso de reator.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte é o substrato deuso final para as nanoparticulas de catalisador produzidas.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte compreende um com-ponente de um conversor catalítico de motor de combustão in-terna.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte é posicionado den-tro do vaso do reator.

16. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que é introduzido oxigênio ao va-so do reator para oxidar parcialmente as nanoparticulas decatalisador produzidas pela decomposição da fração degradável.

17. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que é introduzido um material re-dutor ao vaso do reator, para reduzir o potencial oxidativoda fração degradável.