(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動床内に配置された球状または同様の形状の担体粒子上への化学種の気相堆積のためのデバイスであって、
球状または同様の形状の担体粒子（２）を受容するために、漏斗形状の流動化要素（８）が収容される流動床を有する第１のチャンバ（１）と、
前記担体粒子（２）上に堆積される化学種の蒸気相の前駆体の供給および前記第１のチャンバ（１）に向けた流動化ガスの運搬の両方の役割を果たす、前記第１のチャンバ（１）と流体連通した第２のチャンバ（３）と、
前記蒸気相前駆体および前記流動化ガスの前記流動化要素（８）内の分配を制御するための、前記流動化要素（８）への入口に設置された管体（９）とを備え、
前記分配管体（９）は、１つまたは複数の外側溝（９２）を含み、１つまたはそれぞれの溝（９２）は、前記第１のチャンバ（１）内で流動化ガス渦流を生成するために、前記管体（９）の長手方向軸に沿って配向した第１の部分と、前記軸の周りに螺旋状に巻回された第２の部分とを有することを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記分配管体（９）が、前駆体蒸気を通過させるための内部管（９１）を備え、
前記内部管は、可変の断面を有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記内部管への前駆体蒸気入口断面の直径（Ｄｅ）と、前記管からの出口断面の直径（Ｄｓ）との間の比が、少なくとも２である請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記内部管への前駆体蒸気入口断面の直径（Ｄｅ）と、前記管からの出口断面の直径（Ｄｓ）との間の前記比が、５から１５の範囲内にある請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
１つまたはそれぞれの外側溝（９２）の螺旋部分が、３０°未満の垂直方向の勾配を有する請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記１つまたはそれぞれの外側溝（９２）の螺旋部分が、２０°未満の垂直方向の勾配を有する請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
１つまたはそれぞれの外側溝（９２）が、０．３ｍｍから１．２ｍｍの範囲内にある幅、および０．３ｍｍから１．２ｍｍの範囲内にある深さを有する請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記分配管体（９）の一方の端が、その中に閉鎖手段を設置することができる形状の陥凹部（９３）を含む請求項１から７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記閉鎖手段は、ボールである請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記流動化要素（８）の前記入口に対する前記分配管体出口の位置を調節するための手段が設けられている請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記流動化要素の前記入口に前記担体粒子が詰まるのを回避するために、前記流動化要素（８）の基部に位置する加熱手段（１６）および／または冷却手段（１６）が設けられている請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第２のチャンバ（３）を通過し、前記第２のチャンバ（３）に対して漏れが防止された第２の管（４）が設けられ、
前記分配管体（９）は、その末端に位置し、
前記第２の管（４）は、前記分配管体（９）に向けて蒸気相の前記前駆体を運搬する役割を果たす請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第２の管（４）は、その底部において、５００ｍｍ以下の長さを有するガス膨張予備チャンバ（４１）を有する請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ガス膨張予防チャンバ（４１）は、二重円錐の形態である請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
液体形態の前駆体を前記第２の管（４）内に噴射するための噴射器（１３）が設けられる請求項１２から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記第２の管（４）にガスストリームを供給するための手段が設けられる請求項１２から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記第２のチャンバ（３）に流動化ガスストリームを供給するための手段が設けられ、
前記手段は、前記第２のチャンバに接続された１つまたは複数の不活性ガス貯蔵部を備える請求項１から１６のいずれか一項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、担体上に化学種の化学気相堆積を行うためのデバイスに関する。
【０００２】
本発明は、より正確には、流動床内で前記化学種の化学気相堆積を行うためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
特に、本発明は、球状または同様の形状の表面上、例えば、制限されない例として、ナノスケール（１ナノメートル（ｎｍ）から１００ｎｍ）またはマイクロスケールの粒子サイズを有する粉末、ミクロ多孔質ビーズもしくは分子篩、細長いペレット、または顆粒等の表面上に、化学種を堆積させることを目的とする。
【０００４】
この種の堆積の具体的な応用は、特に、例えば自動車用途（排気ガス中の酸化窒素の処理）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の処理等における、数々の工業的方法において見られるような触媒系の作製に見られる。
【０００５】
化学気相堆積（ＣＶＤ）は、担体上にナノ粒子の形態の金属化学種（Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ等）を堆積させる役割を果たすことが知られている。
【０００６】
この目的のために、ＣＶＤは、化学種の有機金属前駆体（例えば金属塩）を使用し、この前駆体は、問題の化学種を堆積させるための基板表面で反応する。
【０００７】
ＣＶＤ技術はまた、酸化物（Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、Ｖ２Ｏ５、ＢａＯ、ＴｉＯ２等）等の化学種が連続または不連続フィルムの形態で担体上に堆積され得るようにし、続いて上述のような金属種を堆積させるステップにより、担体上に完全触媒系を堆積させるために使用することができる。
【０００８】
それにもかかわらず、担体を形成する球状または同様の表面上にそのような化学種を堆積させることは、ある特定の問題をもたらす。
【０００９】
したがって、そのようないわゆる球状または同様の表面上に化学種を堆積させるためのＣＶＤ法を改善するための技術が提案されている。
【００１０】
この目的のために、流動床ＣＶＤ技術がすでに提案されている。
【００１１】
例えば、流動床ＣＶＤ技術を使用するデバイスを開示している特許文献１を挙げることができる。特許文献１において開示されたデバイスは、固体形態の有機金属前駆体がその中に位置する昇華器を含み、昇華器は、有機金属を（蒸気相に）昇華させるために媒介ガスが有機金属前駆体を通過することができるように、媒介ガスの貯蔵部に接続されている。そのデバイスはまた、その中に球状または同様の形状の担体粒子が位置したカラムを有し、前記カラムは、有機金属前駆体の蒸気がカラムに誘導され得るように、昇華器の上に配置されて昇華器と漏れが防止された流体連通を成す。このデバイスはまた、担体粒子上でＣＶＤが効果的に生じるのを確実とするために、昇華器内に噴射される有機金属前駆体を活性化させる活性化ガスを噴射するための手段を有する。
【００１２】
それにもかかわらず、その技術は、いくつかの欠点を有する。
【００１３】
担体粒子が流動床ゾーンの入口を詰まらせる危険性がある。
【００１４】
また、問題の化学種の堆積粒子が凝集する危険性もある。流動床ゾーンへの前駆体の噴射は、前記ゾーン内で前駆体が均一に撹拌されることを確実にするとは限らないため、堆積が担体粒子上で不均一に生じることが起こり得る。
【００１５】
さらに、堆積物の成長速度は、そのようなデバイスにおいては制御することが困難である。固体前駆体を昇華させる操作は、制御が困難な操作である。通過するガスストリームと接触する固体前駆体の表面積が経時的に変動する限り（固体前駆体で構成される積層の形状が変化し、またガス中に不純物または微量の水分が見出されることもあり得、これにより昇華可能な表面積が変化する）、瞬間ごとに昇華される前駆体の量は制御されにくい。
【００１６】
さらに、昇華器内に存在する固体前駆体の昇華表面積は、前駆体が消費されるにつれて経時的に減少する。結果として、化学種の堆積速度は経時的に低下し、全堆積期間は比較的長期となり、通常は少なくとも３０分（ｍｉｎ）となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】フランス特許第２８２５２９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、担体粒子上への化学種の堆積の均一性を改善することであり、この粒子は、球状または同様の表面を有する。
【００１９】
本発明の別の目的は、担体粒子が流動床ゾーンの入口に詰まるいかなる危険性をも制限またはさらに回避することである。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、担体粒子上への化学種の堆積速度を増加させ、それに対するより良好な制御を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
これらの目的の少なくとも１つを達成するために、本発明は、流動床内に配置された球状または同様の形状の担体粒子上への化学種の気相堆積のためのデバイスであって、球状または同様の形状の担体粒子を受容するために、漏斗形状の流動化要素が収容される流動床を有する第１のチャンバと、担体粒子上に堆積される化学種の蒸気相の前駆体の供給および第１のチャンバに向けた流動化ガスの運搬の両方の役割を果たす、第１のチャンバと流体連通した第２のチャンバと、を備え、担体粒子を受容するために第１のチャンバ内に配置された漏斗の形状の流動化要素と、蒸気相の前駆体および流動化ガスの流動化要素内の分配を制御するために、流動化要素の入口に設置された管体とを含むことを特徴とするデバイスを提供する。
【００２２】
以下の本発明の他の様々な技術特性は、単一または組み合わせて提供され得る。      
−分配管体は、前駆体蒸気を通過させるための内部管を備え、内部管は、可変断面を有する；
−内部管への前駆体蒸気入口断面の直径（Ｄｅ）と、前記管からの出口断面の直径（Ｄｓ）との間の比は、少なくとも２であり、好ましくは５から１５の範囲内にある；
−分配管体は、１つまたは複数の外側溝を含む；
−１つまたはそれぞれの溝は、第１のチャンバ内で流動化ガス渦流を生成するために、管体の長手方向軸に沿って配向した第１の部分と、前記軸の周りに螺旋状に巻回された第２の部分とを含む；
−１つまたはそれぞれの外側溝の螺旋部分は、３０°未満、好ましくは２０°未満の垂直方向の勾配を有する；
−１つまたはそれぞれの外側溝は、０．３ミリメートル（ｍｍ）から１．２ｍｍの範囲内にある幅、および０．３ｍｍから１．２ｍｍの範囲内にある深さを有する；
−分配管体の一方の端は、その中に閉鎖手段、例えばボールを設置することができる形状の陥凹部を含む；
−流動化要素の入口に対する分配管体出口の位置を調節するための手段が提供される；
−流動化要素の入口に担体粒子が詰まるのを回避するために、流動化要素の基部に位置する加熱手段および／または冷却手段が提供される；
−第２のチャンバを通過し、第２のチャンバに対して漏れが防止された、第２の管が提供され、分配管体は、その末端に位置し、第２の管は、分配管体に向けて蒸気相の前駆体を運搬する役割を果たす；
−第２の管は、その底部において、例えば二重円錐の形態であり、５００ｍｍ以下の長さを有する、ガス膨張予備チャンバを有する；
−液体形態の前駆体を第２の管内に噴射するための噴射器が提供される；
−第２の管にガスストリームを供給するための手段が提供される；ならびに
−第２のチャンバに流動化ガスストリームを供給するための手段が提供され、該手段は、第２のチャンバに接続された１つまたは複数の不活性ガス貯蔵部を備える。
【００２３】
本発明の別の特徴、目的および利点は、図を参照しながら示される以下の発明を実施するための形態において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ガスおよび前駆体供給手段とともに示された、本発明のデバイスの全体的な概略図である。
【図２】デバイスのチャンバ、すなわち蒸発器および反応器を示した、本発明のデバイスの拡大図である。
【図３】本発明のデバイスの反応器内に実装された流動化要素の図である。
【図４ａ】反応ガス、すなわち蒸気形態とされた前駆体を分配するための管体の外観図である。
【図４ｂ】反応ガス、すなわち蒸気形態とされた前駆体を分配するための管体の断面図である。
【図４ｃ】反応ガス、すなわち蒸気形態とされた前駆体を分配するための管体の平面図である。
【図５】本発明のデバイスで得られた、ＴｉＯ２を単独で、またはパラジウムとともに、または白金とともに使用した触媒の、水素圧の関数としての水素吸蔵量に関する比較結果である。
【図６】本発明のデバイスで得られた、ＭｎＯ２を単独で、またはパラジウムとともに、または白金とともに使用した触媒の、水素圧の関数としての水素吸蔵量に関する比較結果である。
【図７】球状または同様の形状の担体粒子を受容するためのデバイスの流動化要素と、担体粒子上に堆積させるための化学種の蒸気形態の前駆体を提供し、流動化ガスを第１のチャンバ、すなわち反応器に向けて運搬するためのデバイスの分配管体との間の界面を示す、図２と相対的に拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下の発明を実施するための形態は、必ずしもそれぞれを指定せずに、様々な図を参照する。
【００２６】
デバイスは、球状または同様の形状の担体粒子２を含有する流動床を有する第１のチャンバ１と、第１のチャンバ１と流体連通する第２のチャンバ３とを備える。
【００２７】
第１のチャンバ１は、堆積操作が適切に行われる反応器を構成する。前記第１のチャンバ１の外側筐体は、石英管または金属管で構成される。例として、その直径は１００ｍｍであり、高さは６００ｍｍから１０００ｍｍの範囲内にある。これらの寸法は決して限定的ではなく、単に担体粒子の量の関数として、およびそれに挿入される機器の関数として選択される。
【００２８】
第２のチャンバ３は、担体粒子上に堆積される化学種の前駆体を、蒸気形態（反応ガス形態）で供給する役割を果たす。
【００２９】
この目的において、第２のチャンバ３に対して完全に漏れが防止された管４が提供され、担体粒子上に堆積させるための化学種の前駆体は、前駆体液体が蒸発した後に反応ガスを形成する媒介ガスとともに、管の底部内に導入される。より正確には、管４は、媒介ガスとともに（開口１４）前駆体が液体形態でその中に噴射される（噴射器１３）膨張予備チャンバ４１を有する。例として、管４は、小さい直径、すなわち８ｍｍから１２ｍｍの範囲内にある、例えば１０ｍｍの直径の管であってもよく、また直線で短くてもよく、すなわち５００ｍｍ未満、例えば４５０ｍｍの長さを有してもよい。例として、予備チャンバ４１は、管４の底部、したがって第２のチャンバ３の底部に位置する二重円錐の形状である。
【００３０】
そのような管、すなわち短い長さと関連した予備チャンバ４１を有する管への前駆体の導入は独創的であるが、通常使用されるソリューションは、間接的な蒸発経路および少なくとも６５０ｍｍの蒸発長さが必須であることを考慮している。
【００３１】
デバイスはまた、前駆体を蒸気相とするために、例えば第２のチャンバ３の外壁に沿って延在する加熱手段５を提供する。加熱手段は、例えば、１２０℃から２８０℃の範囲内にある温度を供給することができ、この温度は、熱電対を実装することにより調整することができる。
【００３２】
前駆体、例えば有機金属前駆体は、液体形態である間に噴射される。液体噴射によって、デバイス内に噴射される前駆体の量を制御し、結果的に担体粒子上で化学種堆積成長が生じる速度を制御するとともに、堆積層の厚さを制御することができる。
【００３３】
第２のチャンバ３はまた、流動化ガスを第１のチャンバ１に向けて運搬する役割を果たす。このようにして、第２のチャンバは、１種または複数種の流動化ガスのための１つまたは複数の入口３１を提供する。
【００３４】
その後、デバイスはまた、第２のチャンバ３に流動化ガスストリームを供給するための手段を提供し、この手段は、第２のチャンバ３に接続された１つまたは複数のガス貯蔵部７を備える。「ガス」という用語は、本明細書において、不活性ガス（アルゴン、窒素、ヘリウム）、または、最大８０％の反応ガス（酸素、水素）を含有し得る不活性ガスと反応ガスとの混合物を意味するように使用される。これらの手段７はまた、その中で前駆体が蒸発する管４に媒介ガスを供給する役割も果たす。
【００３５】
デバイスはまた、担体粒子２を受容するために、第１のチャンバ１内に配置された流動化要素８を有する。
【００３６】
流動化要素８は、有利には、円錐の形状、または、より一般的には、処理される担体粒子を、以下で詳細に説明する分配管体９の出口部分と一致して、またはそれに近接して集合させる役割を果たす漏斗機能の実行に適合した形状である。
【００３７】
単純化のために、以下の説明は、問題の要素として流動化「円錐」８を有する有利な実施形態に基づいているが、これは決して本発明の範囲を制限するものではなく、同じ機能を実行するのに好適な任意の要素、すなわち漏斗形状を有する任意の流動化要素を包含する。
【００３８】
流動化円錐８は、その底部において、流動化ガスの進入を促進する円錐または漏斗の形状である。流動化ガスは、第２のチャンバ３から流動化円錐８へ、問題の円錐８と以下で詳細に説明する分配管体９との間に提供される周縁空間を介して通過する。
【００３９】
流動化円錐８は、伝導性材料、例えばインコネル、ステンレススチール、または銅で作製されてもよい。図３に示される制限されない例において、その全高ＨはＨ＝１７５ｍｍ、幅ｌ＝６５ｍｍであり、その流動断面は、ｓ＝約５ｍｍの直径ｓを有し、そこに分配管体９が挿入される。
【００４０】
流動化円錐８は、その外側周縁部に溝８１を含み、その溝は、熱電対を受容するために使用される。
【００４１】
デバイスは、溝８１に位置する熱電対により提供される情報を使用して、第１のチャンバ１内の温度を調整する役割を果たす加熱手段１０を含む。加熱手段１０は、滑斜面に装着された抵抗加熱器で形成されてもよく、したがって第１のチャンバ１を取り囲むことができるか、またはそこから離れることができ、このようにして加熱器は、第１のチャンバ１と第２のチャンバ３との間の温度勾配を調整する役割を果たす。また、誘導加熱器の使用も想定することができる。加熱手段１０は、例えば３２０℃から７００℃の範囲にわたり調整可能な温度を供給することができる。
【００４２】
流動化円錐８はまた、その上端部において、小さいサイズの担体粒子、典型的には、マイクロメートル（μｍ）オーダー未満の粒子サイズを有する粉末が、流動化円錐８により画定される容積から流出するのを制限または防止する機能を有するストッパ８２を含む。
【００４３】
デバイスは、特に流動化円錐８内の蒸気相中の前駆体の分配を制御するための、流動化円錐８の入口に配置された管体９を含む。
【００４４】
分配管体９は、前駆体蒸気を通過させるための、断面が変動する内部管９１を備える。より正確には、内部管９１内の前駆体蒸気の入口断面直径Ｄｅと、管９１の出口断面直径Ｄｓとの間の比は、少なくとも２であり、好ましくは、５から１５の範囲内にある。例えば、約直径Ｄｅ＝約１０ｍｍを有する入口断面が提供されてもよく、一方出口断面の直径はＤｓ＝１ｍｍである。ガスストリーム用のテーパ型流動断面を有する（管９１が円錐形状である）ことは、前駆体を含有するガスの速度を加速させ、それにより分配管体９内でのいかなる凝縮および／または堆積をも防止するのに役立つ。
【００４５】
有利には、内部管９１の断面の変動は、円錐を形成するように管体９に沿って連続的である。任意選択で、内部管９１は、図４ｂに示されるように、円錐部分、続いて円錐の最も狭い断面に等しい一定断面の部分を有する。
【００４６】
分配管体９はまた、流動化円錐８に対して、流動化ガスが管体９の外側部分と流動化円錐８との間を通過するように配置される。
【００４７】
この流動を考慮して、分配管体９は、１つまたは複数の外側溝９２を有する。これらの外側溝９２は、管体９の長手方向軸に沿って配向してもよく、または、外側溝は、管体の長手方向軸に沿って配向した第１の部分と、前記軸の周りに螺旋状に巻回された第２の部分とを有してもよい。
【００４８】
螺旋部分に関して、螺旋巻回は、第１のチャンバ１内で流動化ガスの渦流を生成する役割を果たす。１つまたはそれぞれの外側溝９２の垂直方向の勾配は、３０°未満、より一般的には０°から２０°の範囲内にある。これは、担体粒子２が流動床中で効果的および均一に撹拌されることが確実となるように、流動化される担体粒子２の関数として選択される。例えば、担体粒子が大きい程、大きな渦流を生成することがより好ましいことが理解される。
【００４９】
分配管体９は、その幅が０．３ｍｍから１．２ｍｍの範囲内にあり、深さが０．３ｍｍから１．２ｍｍの範囲内にある１２個までの外側溝を有することができる。特に、外側溝９２の数は、処理される担体粒子のサイズの関数として決定される。担体粒子が大きい程、大きい寸法（深さおよび幅がミリメートルオーダー）を有する少ない外側溝を有する分配管体を使用することがより好ましい（逆比例）。一方、担体粒子のサイズが小さい程、小さい寸法（この場合深さおよび幅が約０．３ｍｍ）を有する多くの外側溝を有する分配管体９を実装することがより好ましい。当然ながら、寸法は、当業者による要件の関数として変更することができる。
【００５０】
分配管体９はまた、内部管９１の出口開口を閉じることができるように（直径Ｄｓ）、閉鎖手段、例えば直径が３ｍｍから７ｍｍの範囲内にあるボールを設置することができる形状の陥凹部９３を有する。したがって、管９１に沿ってガスストリームが通過しない時は、管９１の出口開口は閉鎖され、それにより担体粒子２が分配管体９内に通過するのが防止される。
【００５１】
有利には、管体９は、流動化ガスの通過のために空間ｄ’が０．２ｍｍから０．６ｍｍの範囲内にあるのを維持するために、流動化円錐８の基部に挿入される。
【００５２】
例として、分配管体９は、インコネル等の材料で作製されてもよい。
【００５３】
２つのチャンバ１および３の間の界面に、フランジ１５が提供される。フランジ１５には、好ましくは厚さの薄い、例えば１ｍｍの５つのステンレススチール環により構成された熱遮蔽材が装着され、この環のそれぞれは、同様にステンレススチールで作製されたワッシャにより離間している。この遮蔽材は、まず、チャンバ１および３内に存在する温度レベルに関連した熱放射を、流動化円錐８に向けて戻す役割を果たし、また、分配管体９の基部を、２つのチャンバ１および３の間の前記界面に存在し得る過度の温度勾配から保護する役割を果たす。
【００５４】
流動化円錐８に対する分配管体９の正確な場所は、調整することができる。この目的のために、デバイスは、流動化円錐８の入口に対する分配管体９の出口の位置を調整する（図２中の距離ｄを変化させる）ための手段（図示せず）を提供する。したがって、これらの手段は、担体粒子を流動化するガスに許容される流動断面を変化させる役割を果たし、この断面は、円錐８と分配管体９との間に位置する。
【００５５】
したがって、その位置付けに依存して、分配管体９は、流動化円錐８内の流動化ガスの分配を制御する役割を果たす。
【００５６】
担体粒子２のサイズが大きい程、粒子を流動化するために、流動化円錐８と分配管体との間の大量の通過を許容することがより好ましいことが理解される。
【００５７】
したがって、これらの調整手段は、適切に選択された数および／または螺旋ピッチの外側溝を有する管体９の選択に対する、代替的または追加的な調整手段を提供する。
【００５８】
デバイスはまた、流動化円錐８の基部において、堆積ゾーンにおける温度勾配を制御するための加熱手段１６、例えばヒーターカートリッジおよび／または冷却手段１６を含んでもよい。これにより、担体粒子による流動化円錐の入口のいかなる詰まりも制限する、またはさらに回避することが可能となる。
【００５９】
第１のチャンバ１により形成される筐体は閉じている（例えば、第１のチャンバ１の頂部上に石英窓１７を有する）が、デバイスは、第１のチャンバ１からの出口に潜在的に存在し得る任意の粉末を捕捉する役割を果たす、いわゆる「非常に高効率」の粒子フィルタを含む。フィルタ１１に続いて、様々なガスストリームをデバイスを通して移動させるポンプ１２が存在する。（ガスストリームの流動方向に対して）ポンプ１２の上流側にフィルタ１１を設置することにより、ポンプを保護することができる。ポンプ１２は、「ドライ」ポンピングを行ってもよいが、メタンまたは水素（Ｈ２）が使用される場合を除き、ベーンポンプもまた好適である。
【００６０】
以下、本発明のデバイスを用いて生じ得る堆積物のある特定の挙動を詳細に説明する。
【００６１】
高性能触媒の作製には、以下の２つのステップが必要である。      
−ステップ１：「ウォッシュコート」（すなわち、１種または複数種の酸化物で構成される触媒予備層）を堆積させるステップ、および
−ステップ２：ナノ粒子（一般には直径２０ｎｍ未満）の形態の金属、通常は貴金属を、事前に堆積させた「ウォッシュコート」上に分散させるステップ。
【実施例】
【００６２】
実施例１
本発明の実践の第１の実施例は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）処理用途における使用のために、担体粒子を形成するアルミナのビーズ上に白金（貴金属）の粒子を堆積させること（ステップ２）である。
【００６３】
ビーズは、約２ｍｍの直径を有し、１．５グラム（ｇ）から１２ｇの範囲内にある全重量を有し、第１のチャンバ１の流動化円錐８内に直接設置して、加熱器１０により加熱しながらアルゴンのストリームにより撹拌する（流動床を形成させる）。
【００６４】
反応器内の作動圧力は、５トルから４０トルの範囲内にあり、全ガス流量は、８０立法センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）から２５０ｓｃｃｍであり、アルゴン含量は、２０％から４０％の範囲内にあり、使用した液体前駆体は、１リットル当たり０．０３モル（ｍｏｌ／Ｌ）の濃度でトルエン中に希釈されたＰｔ（アセチルアセトン）である。前駆体は、周波数２ヘルツ（Ｈｚ）および開放時間３ミリ秒（ｍｓ）で噴射する。
【００６５】
３０秒（ｓ）未満の堆積時間の間、ナノ粒子の分散堆積物が得られ、その上、堆積時間をさらに増加させると、連続または不連続層が得られる。
【００６６】
粒子サイズは、反応器（第１のチャンバ１）内に存在する温度、堆積時間等の操作条件の関数として、５０ｎｍから２００ｎｍの範囲内にある。
【００６７】
実施例２
本発明の実践のこの第２の実施例は、水素吸蔵材料を使用する分野に関する。これは、ナノ粒子の形態の金属を、ＴｉＯ２またはＭｎＯ２のマクロ多孔質粉末上に堆積させること（ステップ２）である。ＴｉＯ２粉末を形成する担体粒子のサイズは２５ｎｍ未満であり、ＭｎＯ２粉末を形成する担体粒子のサイズは１０μｍ未満である。
【００６８】
０．５ｇから５ｇの範囲内にある全重量を有するこれらの粉末は、流動化円錐８内に直接設置し、加熱器１０により加熱しながらアルゴンのストリームにより撹拌する（流動床とする）。
【００６９】
反応器内の作動圧力は、４０トルから７５０トルの範囲内にあり、全ガス流量は、１００ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍの範囲内にあり、アルゴン含量は、４０％から８０％の範囲内にあり、使用した前駆体は、０．０３ｍｏｌ／Ｌの濃度でトルエン中に希釈されたＰｔ（アセチルアセトン）またはＰｄ（アセチルアセトン）である。前駆体流は、１分当たり１．９ミリリットル（ｍＬ／ｍｉｎ）の前駆体流量を提供するために、周波数２Ｈｚおよび開放時間３ｍｓで噴射する。
【００７０】
蒸発器（第２のチャンバ３内に配置された漏れ防止管４）の温度は１６０℃に設定し、一方堆積温度（加熱器１０）は３２０℃に設定した。
【００７１】
そのような操作条件では、Ｐｔ（白金）金属がＴｉＯ２担体粒子上に担持される割合は５質量％であり、ＰｔがＭｎＯ２担体粒子上に担持される割合は６．４質量％であり、Ｐｄ（パラジウム）がＴｉＯ２担体粒子上に担持される割合は３．９質量％であり、ＰｄがＭｎＯ２担体粒子上に担持される割合は５質量％である。
【００７２】
液体窒素中で行われた比表面積測定は、そのようにして処理された試料がメソ多孔質であり（一方初めの粉末はマクロ多孔質であった）、８．５ｎｍの平均細孔直径、およびＴｉＯ２担体粒子の場合１グラム当たり１３５．４６平方メートル（ｍ２／ｇ）、ＭｎＯ２担体粒子の場合２６．１４ｍ２／ｇの比表面積を有することを示している。
【００７３】
水素吸蔵量の測定は、液体窒素中で、シーベルト型機器を使用して体積差を計測することにより行った。したがって、ＴｉＯ２単独をＰｔドープＴｉＯ２と比較すると、１０バールの水素圧下において、水素吸蔵量は３倍となる。ＰｔドープＭｎＯ２粉末では、１０バールの水素圧下において、さらに良好な性能レベルが得られた。
【００７４】
ＴｉＯ２単独、Ｐｔ／ＴｉＯ２、およびＰｄ／ＴｉＯ２に対して得られた比較結果を、図５に示す。この図は、水素圧の関数としての担体粒子により捕捉された水素の重量（水素吸蔵量）の変動を示している。
【００７５】
ＭｎＯ２単独、Ｐｔ／ＭｎＯ２、およびＰｄ／ＭｎＯ２に対して得られた比較結果を、図６に示す。この図も同様に、水素圧の関数としての担体粒子により捕捉された水素の重量（水素吸蔵量）の変動を示している。
【００７６】
要約すると、粉末または粒子型構造に特定して設計されたデバイスの様々な調整手段により、デバイスは、幅広いサイズを有する担体粒子２、例えば５０ｎｍから数ミリメートルの範囲内にある直径を有する担体粒子上に、化学種を堆積させることができる。
【００７７】
さらに、担体粒子上の堆積はまた、（流動化円錐および管体により構成される組を使用して、ならびに、特にそのそれぞれの位置付け、形状および管体における外側溝の数を調整することにより）流動床を制御し、それにより担体粒子が完全に撹拌されることを確実とすることにより、均一に行うことができる。「均一」という用語は、本明細書において、担体粒子の全てがその上に形成された堆積物を有すること、ならびに堆積物の厚さおよび／または分配が担体粒子ごとに同程度であることを意味するように使用される。
【００７８】
さらに、液体形態の前駆体を噴射することにより、デバイスは、堆積操作全体にわたり、蒸気形態で供給される前駆体の量を制御することを可能にする。したがって、固体形態の前駆体を使用するデバイスとは異なり、担体粒子上に堆積される層の成長速度を制御することができ、結果的に、前記堆積層の厚さを、方法が行われる期間の関数として制御することができる。
【００７９】
方法が行われる時間の長さに関するこの因子は、液体形態の前駆体を噴射することと組み合わせて、担体粒子上に連続または不連続層を堆積させることをも可能にし、またこれは、流動床の制御がデバイスにより提供されれば、粒子が高密度か多孔質かにかかわらず可能である。
【００８０】
より一般的には、本発明のデバイスにより可能とされるような動作条件の制御は、形態（サイズ）および濃度（分散）の調整を可能にし、したがって、非常に微細に分散した（粒子間距離が５０ｎｍ未満）ナノメートルサイズ（例えば１０ｎｍ未満）の粒子の合成を可能にする。
【００８１】
既存のデバイスと比較して、堆積時間もまた大きく短縮されることが判明した。本発明のデバイスでの典型的な堆積時間は数十秒であり、一方既知のデバイスでは、堆積時間は約数十分、またはそれよりさらに長い。
【００８２】
最後に、本発明のデバイスは、金属化学種の「ウォッシュコート」上への堆積（上記においてステップ２と呼ばれる）を可能にするだけでなく、同じデバイスを使用した完全触媒系（「ウォッシュコート」＋金属）の堆積も可能にする。したがって、本発明のデバイスを使用して、酸化物型の化学化合物を薄層として（Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＹＳＺ、Ｖ２Ｏ５、ＢａＯ、ＴｉＯ２等）、続いて金属化学種（Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）をナノ粒子の形態で堆積させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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