(57)【要約】触媒材料を生成する方法が開示される。前記方法は、溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液を形成するステップであって、触媒材料を含む材料は、溶媒に溶かされる又は乳化される、ステップと、形成された溶液をエアロゾル化して、触媒材料を含む材料を含む液滴を生成するステップと、液滴を処理して、液滴に含まれる触媒材料を含む材料から、触媒粒子又は中間触媒粒子を生成するステップと、を備える。ナノ材料を生成する方法、装置、触媒材料、及び触媒材料の生成のための液滴もまた開示される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒粒子を生成する方法であって、
溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液を形成するステップであって、前記触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は乳化される、ステップと、
形成された前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む液滴を生成するステップと、
前記液滴を処理して、前記液滴に含まれる前記触媒材料を含む前記材料から、触媒粒子又は中間触媒粒子を生成するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記中間触媒粒子が生成され、前記方法は、前記中間触媒粒子を処理して、触媒粒子を生成するステップを更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
形成された前記溶液は、０．０００１パスカル秒から１０パスカル秒、好ましくは０．０００１パスカル秒から１パスカル秒の粘度を有する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶液は、溶媒の１０−９９．９重量パーセントを含み、好ましくは溶媒の９０−９９．９重量パーセントを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記溶液は、前記触媒材料を含む前記材料の０．０１−５０重量パーセントを含み、好ましくは前記触媒粒子を含む前記材料の０．１−４重量パーセントを含む請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記方法は、促進剤の少なくとも一部を含む触媒粒子を生成するために、前記促進剤を加えるステップを更に備える請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記促進剤は、前記溶媒と、前記触媒材料を含む前記材料とを含む前記溶液に加えられる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
形成された前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む前記液滴を生成するステップは、スプレーノズルエアロゾル化、空気補助噴霧化、スピニングディスク原子化、加圧液体原子化、エレクトロスプレー、振動オリフィス原子化、超音波処理、インクジェット印刷、スプレーコーティング、スピニングディスクコーティング、及び／又はエレクトロスプレーイオン化によって実行される請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記液滴を処理して、触媒粒子を生成するステップは、加熱、蒸発、熱分解、超音波処理、照射及び／又は化学反応によって実行される請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記触媒材料を含む前記材料は、有機金属化合物及び金属有機化合物からなる群から選択される請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ナノ材料の触媒合成に請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を用いる使用方法。
【請求項１２】
ナノ材料を生成する方法であって、
溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液を形成するステップであって、前記触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は乳化される、ステップと、
形成された前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む液滴を生成するステップと、
前記液滴を処理して、前記液滴に含まれる前記触媒材料を含む前記材料から、触媒粒子を生成するステップと、
ナノ材料源を導入するステップと、
前記ナノ材料源と、前記触媒粒子の少なくとも１つとからナノ材料を合成するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
形成された前記ナノ材料を基板上に堆積するステップを更に備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ナノ材料源は、カーボンナノ材料源である請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
触媒粒子を生成する装置であって、
溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む液滴を生成する手段であって、前記触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は分散される、手段と、
前記液滴を処理して、前記液滴に含まれる前記触媒材料を含む前記材料から、触媒粒子又は中間触媒粒子を生成する手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記溶媒と、前記触媒材料を含む前記材料とを含む前記溶液を形成する手段を更に備え、前記触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は分散される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
促進剤の少なくとも一部を含む触媒粒子を生成するために、前記促進剤を加える手段を更に備える請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む前記液滴を生成する手段は、スプレーノズルエアロゾル化、空気補助噴霧化、スピニングディスク原子化、加圧液体原子化、エレクトロスプレー、振動オリフィス原子化、超音波処理、インクジェット印刷、スプレーコーティング、スピニングディスクコーティング、及び／又はエレクトロスプレーイオン化を行うための手段を備える請求項１５から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記液滴を処理して、前記触媒粒子を生成する手段は、加熱、蒸発、熱分解、照射、超音波処理及び／又は化学反応を行うための手段を備える請求項１５から１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
触媒粒子を生成するための溶液滴であって、溶媒、触媒材料を含む材料、及び促進剤を含む溶液滴。
【請求項２１】
前記触媒材料は、鉄、ニッケル、コバルト、白金、銅、銀及びそれらの組み合わせからなる群と、これらの材料のうちの少なくとも１つを含む化合物と、から選択される請求項２０に記載の溶液滴。
【請求項２２】
触媒材料及び少なくとも１つの促進剤を含むことを特徴とする触媒粒子。
【請求項２３】
前記促進剤は、硫黄、セレン、テルル、ガリウム、ゲルマニウム、リン、鉛、ビスマス、酸素、水素、アンモニア、水、アルコール、チオール、エーテル、チオエーテル、エステル、チオエステル、アミン、ケトン、チオケトン、アルデヒド、チオアルデヒド及び二酸化炭素からなる群から選択される請求項２２に記載の触媒粒子。
【請求項２４】
前記触媒材料、前記触媒材料を含む材料、及び前記促進剤は、固体、液体又は溶融状態にある請求項２３に記載の触媒粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小かつナノスケールの粒子、及びその生成方法に関する。より具体的には、本発明は、触媒粒子及びその生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ材料は、膜、プレートレット、球体、及びナノチューブ、ナノコーン及びナノスター等のような更に複雑な形状を含む広範囲な構造及び形態を含む。これらのナノ材料の多くは、対象となるナノ材料とは異なる所定の組成の触媒粒子を含む触媒反応で生成されうる。これらの触媒的に生成されるナノ材料の特殊なサブクラスは、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノバッド（Ｃａｒｂｏｎ  ＮａｎｏＢｕｄｓ（ＣＮＢ）、銀ナノワイヤ（Ｓｉｌｖｅｒ  Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ（ＡｇＮＷ））及び他のナノチューブ等のような高アスペクト比分子構造（Ｈｉｇｈ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（ＨＡＲＭ））、ナノワイヤ及びナノリボン型構造である。ＨＡＲＭに基づく透明で、導電性かつ半導電性薄膜は、トランジスタ、印刷エレクトロニクス、タッチスクリーン、センサ、フォトニックデバイス、太陽電池用の電極、ライトニング、センシング及びディスプレイデバイス等のような多くの用途にとって重要である。厚く、かつ多孔質のＨＡＲＭ膜は、例えば、燃料電池及び浄水にも有益である。既存のＩＴＯ薄層におけるＨＡＲＭ薄膜の主な利点のうち、透明電極用途については、同様の透過率で、柔軟性が改善されていることである。炭素供給は、インジウム供給よりもより安価かつより容易に利用できることである。
【０００３】
当該技術分野で知られる触媒生成プロセスは、一般的に、エアロゾル触媒生成のための物理気相核形成、及びＣＶＤ触媒生成のための固溶体での酸化物の還元を含む。特に、例えば、予め製造された触媒粒子を既に含む溶液の蒸発等のような方法は、気相で触媒粒子を生成するために用いられている。しかし、当該技術分野で知られているプロセスは、しばしば、予測できない形状、サイズ及び他の制御し難い特性を有する触媒粒子を生成する。当該技術分野で知られる触媒粒子は、ニッケル、コバルト及び鉄粒子を含む。
【発明の概要】
【０００４】
この欄では、特許請求の範囲で規定される本発明の主な実施形態が説明され、特定の定義が与えられる。
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、触媒粒子を生成するための方法が開示される。前記方法は、溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液を形成するステップであって、前記触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶かされる又は乳化される、ステップと、形成された前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む液滴を生成するステップと、前記液滴を処理して、前記液滴に含まれる前記触媒材料を含む前記材料から、触媒粒子又は中間触媒粒子を生成するステップと、を備える。
【０００６】
溶液は、少なくとも１つの成分が液体、ジェル、スラリー又はペースト形態にある１以上の成分の組み合わせを意味すると本明細書では理解される。本発明によれば、溶媒は、液相で材料を分散する材料を含む。よって、溶媒に含まれるのは、例えば、乳化剤である。溶媒は、例えば、１，１，２−トリクロロトリフルオロエタン、１−ブタノール、１−オクタノール、１−クロロブタン、１，４−ジオキサン、１，２−ジクロロエタン、１，４−ジオキサン、１−メチル−２−ピロリジノン、１，２−ジクロロベンゼン、２−ブタノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、２−エトキシエチル  エーテル、２−メトキシエタノール、２−メトキシエチル  アセテート、酢酸、無水酢酸、アセトニトリル（ＭｅＣＮ）、アセトン、ベンゼン、ブチルアセテート、ベンゾニトリル、カーボン  テトラクロライド、二硫化炭素、クロロホルム、クロロベンゼン、シトラス  テルペン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、ジエチルケトン、ジメトキシエタン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド、重水素アセトン酸化物、ジエチルアミン、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、エタノール、エチルアセテート、エチレングリコール、ギ酸、グリセリン、ヘキサン、ヘプタン、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ヘキサメチルリン酸アミド、イソプロパノール（ＩＰＡ）、イソブチルアルコール、イソアミルアルコール、ｍ−キシレン、メタノール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、メチレンクロライド、メチルアセテート、ニトロメタン、ｎ−ブタノール、ｎプロパノール、ニトロメタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ペンタン、石油エーテル、ガソリンエーテル、プロピレンカーボネート、ピリジン、プロパン酸、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、トルエン、テルペンチン、トリエチルアミン、Ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、Ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、テトラクロロエチレン、及び水の群から選択される。他の溶媒も本発明に従って可能である。
【０００７】
触媒材料は、気体、液体、固体、又はナノ材料の成長に触媒作用を及ぼすために用いられうる他の形態での全ての材料を広くカバーすると本明細書では理解される。実施例は、限定されないが、鉄、ニッケル、モリブデン、コバルト、白金、銅、銀又は金等のような金属、それらを含む混合物又は化合物（例えば、炭化物、窒化物、塩化物、臭化物、硫化物、カルボニル及び酸化物）を含む。
【０００８】
生成された触媒は、中間状態、つまり、中間触媒粒子でありうる。これは、粒子が実質的に溶媒を有さないが、触媒に対して活性化されない状態を指す。
【０００９】
実施形態によれば、前記中間触媒粒子が生成される場合、前記方法は、前記中間触媒粒子を処理して、触媒粒子を生成するステップを更に備える。
【００１０】
触媒材料を含む材料は、触媒を含む材料、及び触媒前駆体又は触媒源の両方を指し、気体、液体、固体又は他の形態での全ての材料を広くカバーすると本明細書では理解され、これは、処理されたとき、気体、液体又は固体形態での触媒材料及び／又は触媒粒子又は触媒材料のいずれかを生成する。また、溶媒において、例えば溶解又は乳化によって分散を可能にするためにそれらの表面上に界面活性剤を有する触媒材料及び触媒源は、特に言及しない限り、本発明に係る触媒材料を含む材料と本明細書ではみなされる。
【００１１】
「材料が溶解される」は、その材料又はイオンが広がり、溶媒分子によって取り囲まれるようになることを意味する。
【００１２】
「乳化される」は、通常混ざらない（混ざらない又は非混合）２以上の液体の混合物が形成されることを本明細書では意味する。
【００１３】
形成された溶液をエアロゾル化して、液滴を生成し、液滴を処理して、触媒粒子を生成することは、それらのサイズ、形状、形態及び組成等のような生成された触媒粒子の様々な特性における制御の技術的な効果を提供する。例えば、大きな触媒粒子が必要とされる場合、エアロゾル化パラメータは、得られる触媒粒子のサイズに直接的に影響を与える大きな液滴が生成されるように選択される。逆に、小さい触媒粒子が必要とされる場合、溶媒パラメータは、得られる触媒粒子のサイズに直接的に影響を与える液滴あたりに存在する触媒材料が少ないように選択される。
【００１４】
実施形態によれば、形成された前記溶液は、０．０００１パスカル秒（Ｐａ  Ｓ）から１０パスカル秒、好ましくは０．０００１パスカル秒から１パスカル秒の粘度を有する。
一部の例では、適切な粘度は、エアロゾル化方法及び好ましい溶液滴サイズの機能である。
【００１５】
当業者にとって明らかであるように、溶液は、上記の範囲を超える粘度を有してもよい。０．０００１Ｐａ  Ｓ−１０Ｐａ  Ｓ内の粘度は、本発明で用いられる手段によってエアロゾル化される溶液にとって有利に低くされうる。
【００１６】
実施形態によれば、前記溶液は、溶媒の１０−９９．９重量パーセントを含み、好ましくは溶媒の９０−９９．９重量パーセントを含む。
【００１７】
実施形態によれば、前記溶液は、触媒材料を含む材料の０．０１−５０重量パーセントを含み、好ましくは触媒粒子を含む材料の０．１−５重量パーセントを含む。
【００１８】
当業者にとって明らかであるように、溶液は、上記の範囲を超える溶媒及び触媒材料を含む材料の重量パーセントを含む。
【００１９】
実施形態によれば、前記方法は、促進剤の少なくとも一部を含む触媒粒子を生成するために、前記促進剤を加えるステップを更に備える。
【００２０】
促進剤は、ナノ材料の核形成又は成長速度を促進、加速、増加又は改善する、又は生成されるナノ材料の１以上の特性を制御することを補助する気体、液体又は他の形態での全ての材料をカバーすると本明細書では理解される。促進剤の例は、限定されないが、硫黄、セレン、テルル、ガリウム、ゲルマニウム、リン、鉛、ビスマス、酸素、水素、アンモニア、水、アルコール、チオール、エーテル、チオエーテル、エステル、チオエステル、アミン、ケトン、チオケトン、アルデヒド、チオアルデヒド及び二酸化炭素を含む。本発明の目的のために、促進剤前駆体は、促進剤とみなされる。例えば、促進剤硫黄の場合には、促進剤硫黄に対する前駆体又は促進剤硫黄源である、チオフェン、硫化フェロセニル、固体硫黄、二硫化炭素、チオフェノール、ベンゾチオフェン、二硫化水素、ジメチルスルホキシドは、本明細書では促進剤と称される。
【００２１】
促進剤は、溶液に加えられ、エアロゾル化中又はエアロゾル化後、又は処理中に導入されてもよい。本発明の実施形態によれば、促進剤は、エアロゾル化前に溶液に存在するが、促進剤は、処理の後に加えられる又は導入されてもよい。溶液中に存在する促進剤の技術的な効果は、触媒材料を含む溶媒及び材料に対するその濃度がより正確に制御されうることである。
【００２２】
実施形態によれば、形成された前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒粒子を含む前記材料を含む前記液滴を生成するステップは、スプレーノズルエアロゾル化、空気補助噴霧化、スピニングディスク原子化、加圧液体原子化、エレクトロスプレー、振動オリフィス原子化、超音波処理、インクジェット印刷、スプレーコーティング、スピニングディスクコーティング、及び／又はエレクトロスプレーイオン化によって実行される。当業者にとって明らかであるように、溶液は、本発明に係る他の手段によってエアロゾル化されてもよい。
【００２３】
実施形態によれば、前記液滴を処理して、触媒粒子を生成するステップは、加熱、蒸発、熱分解、超音波処理（ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ）、照射及び／又は化学反応によって実行される。化学反応は、粒子内で化学変換を生じるために、試薬を追加することを含む。化学反応又は熱分解は、前駆体から材料を放出するためにも用いられうる。
【００２４】
実施形態によれば、触媒材料を含む前記材料は、有機金属化合物及び金属有機化合物からなる群から選択される。本発明によれば、触媒材料を含む他の材料も可能である。触媒材料を含む材料は、例えば、化学反応又は熱分解により、液滴処理中に触媒材料を放出する傾向にある。
【００２５】
このような化合物の例は、限定されないが、ヘキサカルボニルモリブデン、フェロセン、ペンタカルボニル鉄、ニッケロセン、コバルトセン、テトラカルボニルニッケル、ヨード（メチル）マグネシウム  ＭｅＭｇＩ、ジエチルマグネシウム、ヨード（メチル）マグネシウム  ＭｅＭｇＩ等のような有機マグネシウム化合物、ジエチルマグネシウム（Ｅｔ２Ｍｇ）、グリニャール試薬、メチルコバラミンヘモグロビン、ｎ−ブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）等のようなミオグロビン有機リチウム化合物、ジエチル亜鉛（Ｅｔ２Ｚｎ）及びクロロ（エトキシカルボニルメチル）亜鉛（ＣｌＺｎＣＨ２Ｃ（＝Ｏ）ＯＥｔ）等のような有機亜鉛化合物、リチウムジメチルクプラート（Ｌｉ＋［ＣｕＭｅ２］−）等のような有機銅化合物、金属ベータ−ジケトネート、アルコキシド、及びジアルキルアミド、アセチルアセトナート、金属アルコキシド、ランタノイド、アクチノイド、及び半金属、トリエチルボラン（Ｅｔ３Ｂ）を含む。
【００２６】
上記実施形態のいずれかの方法は、ナノ材料の触媒合成に用いられうる。
【００２７】
本発明の第２の態様によれば、方法が開示される。前記方法は、溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液を形成するステップであって、前記触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は乳化される、ステップと、形成された前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む液滴を生成するステップと、前記液滴を処理して、前記液滴に含まれる前記触媒材料を含む前記材料から、触媒粒子を生成するステップと、ナノ材料源を導入するステップと、前記ナノ材料源と、前記触媒粒子の少なくとも１つとからナノ材料を合成するステップと、を備える。
【００２８】
本発明の実施形態では、前記溶媒は、ナノ材料源として機能してもよい。
【００２９】
本発明の実施形態では、前記溶媒は、前記ナノ材料の核形成及び／又は成長の前に、触媒粒子又は触媒前駆体粒子から実質的に除去される。
【００３０】
本発明の実施形態では、前記触媒粒子は、１以上の触媒材料と、１以上の促進剤と、を含む。
【００３１】
ナノ材料は、０．１から１００ｎｍの間の最小特徴長さを有する材料となるように本明細書ではみなされる。例えば、ナノチューブ又はナノロッドの場合には、特有の大きさは、直径である。
【００３２】
実施形態によれば、前記方法は、形成された前記ナノ材料を基板上に堆積するステップを更に備える。
【００３３】
前記基板は、例えば、石英、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＥ、ケイ素、シリコーン又はガラス基板であってもよい。
【００３４】
実施形態によれば、前記ナノ材料源は、カーボンナノ材料源である。
【００３５】
ナノ材料源は、ナノ材料を構成する化合物又は要素のいずれか又は全てを含む材料を意味すると本明細書では理解される。炭素ナノ材料の場合には、例えば、ナノ材料源は、炭素、及び一酸化炭素、有機又は炭化水素を含む炭素含有化合物を含む。本発明によれば、炭素源として、様々な炭素含有前駆体が用いられうる。砂糖、スターチ及びアルコールも本発明に従って炭素源となりうる。炭素源は、限定されないが、メタン、エタン、プロパン、エチレン、アセチレン等のようなガス状炭素化合物と共に、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、メタノール、エタノール及び／又はオクタノール等のような液体揮発炭素源を含む。一酸化炭素ガスのみ、又は水素の存在下でも炭素源として用いられうる。標準炭化水素（例えば、ＣＨ４，Ｃ２Ｈ６，Ｃ３Ｈ８）、Ｃ２Ｈ２からＣ２Ｈ４を介してＣ２Ｈ６芳香族化合物への飽和炭素結合を有する系（ベンゼンＣ６Ｈ６、トルエンＣ６Ｈ５−ＣＨ３、ｏ−キシレンＣ６Ｈ４−（ＣＨ３）２、１，２，４−トリメチルベンゼンＣ６Ｈ３−（ＣＨ３）３）ベンゼン、フラーレン分子もまた炭素源として用いられうる。
【００３６】
炭素を含むナノ材料は、膜、グラフェン等のようなプレートレット、ナノオニオン、フラーレン及びバッキーボール等のような球体又は回転楕円体、ファイバー、チューブ、ロッド及びカーボンナノツリー、ナノホーン、ナノリボン、ナノコーン、グラフェン化したカーボンナノチューブ、カーボンピーポッド等のようなより複雑な形状、及びカーボン窒素ナノチューブ及びカーボンボロンナノチューブ等のような複数成分のナノ材料を含む広範囲な構造及び形態をカバーする。
【００３７】
本発明の第３の態様によれば、触媒粒子を生成する装置が開示される。前記装置は、溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む液滴を生成する手段であって、前記触媒材料を含む材料は、前記溶媒に溶解される又は分散される、手段と、前記液滴を処理して、前記液滴に含まれる前記触媒材料を含む前記材料から、触媒粒子又は中間触媒粒子を生成する手段と、を備える。
【００３８】
実施形態では、前記装置は、溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液を形成する手段を更に備え、触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は乳化される。
【００３９】
実施形態では、前記装置は、促進剤の少なくとも一部を含む触媒粒子を生成するために、促進剤を加える手段を更に備える。
【００４０】
実施形態によれば、形成された前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒粒子を含む前記材料を含む前記液滴を生成する手段は、スプレーノズルエアロゾル化、空気補助噴霧化、スピニングディスク原子化、加圧液体原子化、エレクトロスプレー、振動オリフィス原子化、超音波処理、インクジェット印刷、スプレーコーティング、スピニングディスクコーティング、及び／又はエレクトロスプレーイオン化を行う手段を備える。
【００４１】
実施形態では、前記液滴を処理して、触媒粒子を生成する手段は、加熱、蒸発、熱分解、超音波処理、照射及び／又は化学反応を行う手段を備える。
【００４２】
本発明の第４の態様によれば、触媒粒子の生成のための溶液滴が開示される。前記溶液滴は、溶媒、触媒材料を含む材料、及び促進剤を含む。
【００４３】
本発明の第５の態様によれば、触媒粒子を生成する装置が開示される。前記装置は、溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む液滴を生成するエアロゾル発生器であって、前記触媒材料を含む材料は、前記溶媒に溶解される又は乳化される、エアロゾル発生器と、前記液滴を処理して、前記液滴に含まれる前記触媒材料を含む前記材料から、触媒粒子又は中間触媒粒子を生成する反応器と、を備える。
【００４４】
実施形態では、前記装置は、溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液を形成するミキサー又はかくはん器を更に備え、触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は乳化される。
【００４５】
本発明の実施形態によれば、前記溶液は、触媒材料を含む材料から触媒材料を放出する、及び／又は促進剤を生成又は活性化するために、溶液の１以上の成分と化学的又は触媒的に反応しうる試薬を含んでもよい。
【００４６】
活性化は、材料の意図した効果が活性化される又は材料が解放されるように、化学的又は物理的に変化を生じることを意味すると本明細書では理解される。実施例は、促進剤前駆体（例えば、チオフェン）から促進剤（例えば、硫黄）を放出することを含む。活性化は、例えば、化学反応又は熱分解によって達成されうる。
【００４７】
エアロゾル発生器は、磁気ミキサー又はかくはん器、ネブライザー、液滴発生器又は噴霧器（ａｔｏｍｉｚｅｒ）でもありうる。
【００４８】
液滴を処理するための反応器は、過熱ユニット、ＵＶ処理ユニット、化学反応ユニット、超音波処理ユニット、加圧又は減圧ユニット、照射ユニット又はそれらの組み合わせを備えてもよい。
【００４９】
本発明の第６の態様によれば、触媒粒子が開示される。前記触媒粒子は、触媒材料と、少なくとも１つの促進剤と、を含む。前記促進剤は、硫黄、セレン、テルル、ガリウム、ゲルマニウム、リン、鉛、ビスマス、酸素、水素、アンモニア、水、アルコール、チオール、エーテル、チオエーテル、エステル、チオエステル、アミン、ケトン、チオケトン、アルデヒド、チオアルデヒド及び二酸化炭素からなる群から選択されてもよい。
【００５０】
前記触媒粒子は、合成に用いられうる触媒粒子又は中間触媒粒子であってもよい。
【００５１】
促進剤は、例えば、促進剤を用いて触媒粒子の生成後に、粒子の内部に残存しうる。触媒材料を含む触媒粒子及び促進剤は、例えば、触媒材料がナノ材料合成に用いられるときに、触媒材料のナノ材料の溶解度の増加又は低減を提供しうる。同一の触媒粒子に触媒材料及び促進剤の両方を提供することの技術的な効果は、転換生成量、成長速度及びナノ材料特性の制御の改善である。
【００５２】
実施形態では、前記触媒材料は、鉄、ニッケル、コバルト、白金、銅、銀及びそれらの組み合わせからなる群と、これらの材料のうちの少なくとも１つを含む化合物と、から選択される。このような化合物は、炭化物、窒化物、塩化物、臭化物、硫化物、カルボニル及び酸化物を含んでもよい。
【００５３】
本発明の実施形態では、前記触媒粒子は、固体である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る方法を示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る方法を示す。
【図３】図３は、実施形態に係るナノ材料のＳＥＭ及びＴＥＭ画像である。
【図４】図４は、６０個のＳＷＣＮＴの直径分布である。
【図５】図５は、実施形態に係る異なる硫黄濃度に対するＣＮＴの直径分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
ここで、本発明の実施形態が参照され、その実施例が添付の図面で示される。
【００５６】
図１は、本発明の実施形態に係る方法を示す。図１に示される実施形態では、本方法は、溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液を形成することで開始し、ステップＳ１０１として示される。溶媒と、触媒源（触媒材料を含む材料）とは、溶液を形成するためにミキサー１０２に加えられうる。触媒源は、本方法を継続する前に、溶媒に溶解される、乳化される又は分散される。溶媒は、例えば、水、トルエン、エタノール又は触媒源が分散されることを可能にする他の適切な材料であってもよく、触媒源は、例えば、フェロセン等のような化合物であってもよい。溶液は、０．０００１Ｐａ  Ｓから１０Ｐａ  Ｓの粘度、好ましくは０．０００１Ｐａ  Ｓから１Ｐａ  Ｓの粘度を有してもよい。このような粘度は、溶液の効果的なエアロゾル化を可能にしうる。溶液は、溶媒の１０−９９．９重量パーセント、好ましくは９０−９９．９重量パーセントを含みうる。溶液は、触媒源の０．００１−９０重量パーセント、好ましくは触媒源の０．０１−５０重量パーセント、より好ましくは触媒源の０．１−５重量パーセントでありうる。上記の比率の範囲は、異なる条件下で効果的な触媒材料の生成を提供しうる。
【００５７】
その後、溶液は、エアロゾル化され、触媒源を含む液滴１０３を生成する。これは、例えば、スプレーノズルエアロゾル化、空気補助噴霧化又は原子化によってなされうる。触媒源を含む液滴１０３は、エアロゾル化の条件に応じて異なるサイズのものであってもよい。それらは、また、サイズの分布を有してもよい。好ましくは、液滴サイズ分布の標準偏差は、５％以下であり、より好ましくは３％以下であり、より好ましくは２％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。実施形態では、エアロゾルサイズ分布は、単分散である。
【００５８】
本発明の実施形態では、液滴又は粒子凝集又は凝固が無い場合、溶液の各液滴は、触媒粒子をもたらす。温度、溶液、炭素源及びキャリアガス供給速度のような反応器条件、触媒材料を含む材料、溶液の促進剤重量率、乱流レベル、反応器構成又は形状、液滴又は触媒粒子の分類又は事前分類、液滴又は触媒粒子の搬送、及び圧力は、凝集及び凝固を導く気相での衝突を最小限にするように変更されうる。衝突を制御する他の手段も本発明に従って可能である。
【００５９】
実施形態では、液滴１０３は、処理され、触媒粒子１０４を生成する。これは、例えば、加熱、蒸発、熱分解、超音波処理（ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ）、照射及び／又は化学反応によってなされうる。処理中に、溶媒は、液滴１０３から蒸発してもよい。触媒粒子１０４は、触媒源から生成される、つまり、触媒材料は、触媒材料を含む材料から放出され、触媒粒子が形成される。
【００６０】
別の実施形態では、触媒材料は、触媒材料を含む材料から完全には放出されず、中間触媒粒子１０６が形成される。この場合、溶媒は除去されるが、触媒材料は、触媒材料を含む材料から放出されない。中間触媒粒子１０６は、更に処理され、触媒材料を含む材料から触媒材料を放出する。このようにして、触媒粒子１０４も形成されうる。
【００６１】
本方法は、また、破線矢印によって示される、促進剤１０５を追加する付加的なステップも含みうる。促進剤１０５は、触媒粒子の生成中の任意の時点で導入されてもよい、つまり、ミキサー１０２の溶液に加えられ、エアロゾル化中、又は処理中に導入されてもよい。促進剤は、生成される触媒粒子がナノ材料を生成するために用いられるとき、ナノ材料の成長速度を増加又は改善する、又は生成されるナノ材料の１以上の特性の制御を助ける。促進剤の一例は、チオフェンである。
【００６２】
一実施形態では、促進材料は、促進前駆体から放出されず、中間促進粒子が形成される（図１には示されない）。
【００６３】
ナノ材料の生成速度、品質制御及び生成量は、材料変換の効率性及び均一性及び触媒粒子の組成の関数である。ナノ材料の特定の特性が合成時にそれらの触媒粒子の特性に依存するため、この方法によって生成されるナノ材料は、制御可能な特性を有しうる。例えば、ＣＮＴ又はＣＮＢ等のようなＨＡＲＭの場合には、ナノ材料の直径は、触媒直径に直接的に関連される。
【００６４】
よって、上記方法によって生成される触媒粒子１０３のサイズ及び他の特性は、異なるエアロゾル化及び処理技術及び条件を選択することによって制御されうる。触媒粒子が、事前に製造された触媒粒子から生成されないが、溶媒に溶解、乳化又は分散された触媒源から生成されるため、それらの特性は、事前に製造された材料の特性に依存せず、条件は、それらが気相で生成される前に、それらが凝集しにくいように選択されうる。
【００６５】
図２は、本発明の実施形態に係るナノ材料を合成する方法を示す。前記方法は、図１に示される方法と同様に、溶媒と、溶媒に溶解、乳化又は分散された触媒材料と、を含む溶液２０１を形成することで開始されうる。次に、溶液２０１は、エアロゾル化され、触媒源を含む液滴２０２を生成し、次に、液滴は処理され、触媒粒子が生成される。この後、ナノ材料２０４が合成される。ナノ材料は、カーボンナノチューブ又はカーボンナノバッド（図２に示される）等のようなカーボンナノ材料であってもよい。
【００６６】
ナノ材料２０４の合成のために、ナノ材料源２０５は、図２の矢印によって示されるように、導入される必要がある。ナノ材料源２０５は、この方法中の任意の時点で導入され、図２に示される例では、ナノ材料２０４の合成時に導入される。カーボンナノ材料の場合には、ナノ材料源２０５は、カーボン、及び一酸化炭素、炭水化物及び炭化水素を含むカーボン含有化合物を含む。溶媒は、例えば、溶媒が液滴から実質的に蒸発されると、ナノ材料源としても機能することができる。
【００６７】
促進剤は、図２に示される方法中の任意の時点で加えられてもよい。促進剤は、ナノ材料２０４の合成において補助し、合成を加速する、又はナノ材料２０４の特定の特性に亘る制御を提供する。
【００６８】
本発明によれば、触媒材料、触媒材料を含む材料、又は促進剤は、溶解、乳化、界面活性剤の使用、又は溶媒にそれらを分散する他の手段によって分散されてもよい。
【００６９】
本発明の実施形態では、ナノ材料が、触媒粒子から核生成される又は触媒的に合成される前に、溶媒は、例えば、蒸発又は化学反応によって除去され、触媒材料、触媒材料を含む材料、及び（存在する場合には）促進剤の１以上は、溶液、乳化又は溶媒に分散しない。よって、触媒は、固体、液体又は溶融状態にある。本発明によれば、粒子は、例えば、エネルギーを付加することにより、又は化学反応を通じて、更に処理され、触媒材料及び／又は促進剤前駆体からの促進剤を放出し、それらは活性化される。
【００７０】
本発明の一実施形態によれば、エアロゾル反応器内で後に分散するために、又はナノ材料の表面指示成長のために基板上に堆積するために、中間状態（つまり、溶媒は実質的ににないが、それらが触媒作用のために活性化される前の状態）で液体、固体又は溶融触媒粒子を蓄積することができる。
【００７１】
本発明の一実施形態によれば、液体、固体又は溶融最終触媒粒子又は中間触媒粒子は、基板上又は二次溶液内に蓄積され、それらは、例えば、後にエアロゾル化される界面活性剤によってナノ材料合成反応器に分散される、又は基板上に被覆される。
【００７２】
本発明の実施形態では、触媒粒子又は中間触媒粒子は、キャリアガス中で直ぐに用いられ、ナノ材料を生成する、又はキャリアガス中で直ぐに更に処理され、触媒粒子を生成し、この触媒粒子はキャリアガス中で直ぐに用いられ、ナノ材料を生成し、よって、基板上又は後の使用のための溶液内に収集及び蓄積される。
【００７３】
合成されたナノ材料２０４は、続いて、基板上に堆積される（図示せず）。
【実施例】
【００７４】
本発明の一実施形態では、触媒前駆体材料（フェロセン）及び促進剤（チオフェン）は、溶媒（トルエン）に溶解され、液体原料（溶媒及び触媒源を含む溶液）を形成し、これは、その後、窒素（キャリアガス）ジェットフローによって原子化され、エアロゾル液滴を生成した。この実施例では、トルエンもナノ材料（この場合には炭素）源であった。このエアロゾルは、第２の促進剤（水素Ｈ２）の高流速（８ｌｐｍ）により、ステンレススチール管を通じて、反応器に連続的に運ばれた。他のガス状反応物質（炭素源エチレン（Ｃ２Ｈ４）及び二酸化炭素（ＣＯ２））が導入され、所望のガス流で混合された。ガス状反応物質流が測定され、マスフローコントローラによって制御された。他のナノ材料源、溶媒、促進剤、キャリアガス、反応器材料及び構成並びに流速は、本発明の実施形態に従って可能である。
【００７５】
触媒粒子（この場合、鉄だが、本発明に従って他の触媒粒子も取り得る）は、液滴を調整し（この実施例では、フェロセンの熱分解によって）、続いて、炉内で鉄原子塊を成長することによって得られた。触媒粒子を生成する他の手段及び他の触媒材料及び前駆体も本発明に従って可能である。反応器は、６０ｃｍの長い加熱ゾーンを有する、スプリットチューブ炉によって加熱された５ｃｍ直径の石英管であった。他の反応器材料、エネルギーを導入する手段及び形状も本発明に従って可能である。
【００７６】
ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）合成は、その後、１１００℃を含む様々な温度で行われた。合成は、反応器の内部の層流条件において大気圧で行われたが、他の圧力及び流れの条件（例えば、乱流又は遷移流）も本発明に従って取り得る。他の圧力も本発明に従って取り得る。ＣＮＴは、１１ｃｍ直径のニトロセルロースフィルタ（ミリポア、０．４５μｍ直径の穴）によって反応器出口で収集された。他の収集手段も本発明に従って取ることができ、直接熱泳動、慣性、重力及び電気泳動堆積を含む。反応器の滞留時間は、約２秒であった。他の滞留時間も本発明に従って取ることができ、成長のために十分な時間が可能であるが、凝集又は炭素源の枯渇を制限する。
【００７７】
エアロゾル個数基準分布は、静電微分分級器（ＴＳＩ  ｍｏｄｅｌ  ３０７１）及び凝縮パーティクルカウンター（ＴＳＩ  ｍｏｄｅｌ  ３７７５）で測定された。ＣＮＴ薄膜の光学吸収スペクトル及び透過率（５５０ｎｍで測定された）を測定するために、ＣＮＴは、ニトロセルロースフィルタから１ｍｍ厚の石英基板（Ｆｉｎｎｉｓｈ  ｇｌａｓｓ）に移され、スペクトルは、ＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲ  吸収スペクトロメーター（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｂｄａ  ９５０）によって記録された。ＴＥＭ観察のために、ＣＮＴは、反応器の出口で収集フィルタに銅ＴＥＭグリッドを押し当てることによって、銅ＴＥＭグリッド（Ａｇａｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製カーボンメッシュ）に直接堆積された。高解像度ＴＥＭ画像は、二重収差補正ＪＥＯＬ  ＪＥＭ−２２００ＦＳで記録された。ＳＥＭ画像は、Ｚｅｉｓｓ  Ｓｉｇｍａ  ＶＰ顕微鏡によって記録された。ラマン分光は、ＨＯＲＩＢＡ  Ｊｏｂｉｎ  Ｙｖｏｎ  ＬａｂＲＡＭ  ＨＲ  ８００スペクトロメーター及び６３３ｎｍＨｅＮｅレーザで記録された。シート抵抗は、４端子リニアプローブ（Ｊａｎｄｅｌ  ４  ｐｏｉｎｔ−ｐｒｏｂｅ，  Ｊａｎｄｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｌｔｄ）で測定された。
【００７８】
噴霧器により生成された触媒源を含むエアロゾル液滴は、７２．４ｎｍの幾何平均直径及び１．７の対数標準偏差を有した。この実施形態の好ましい動作では、エアロゾル粒子前駆体液滴は、噴霧器によって形成されるが、当該技術分野で知られている原料からエアロゾルを生成する他の手段が採用されてもよい。噴霧器は、明確に定義されたサイズ分布及び濃度のエアロゾルの生成を可能にし、これは、窒素流を変更及び原子化することによって調整されうる。
【００７９】
例示的な実施形態では、合成のために使用される温度は１１００℃に設定された。当該温度では、膜は、フィルタから容易に剥離され、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ガラス及び石英基板上にドライ転写技術によってうまく転写された。ＳＥＭ（図３ａ）及びＴＥＭ（図３ｂ）画像は、長いＣＮＴ及びきれいなネットワークを示す。
【００８０】
わずかな量の副生物のみがＣＮＴ壁で観察された。６０個のＳＷＣＮＴ（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ）の直径測定によって得られた直径分布が図４に示される。それらの測定から算出された平均直径は、２．１ｎｍである。
【００８１】
原料は、０．５％ｗｔから４％ｗｔのフェロセン濃度で準備され、ＣＮＴ膜に対して良好なオプトエレクトロニクス性能が、最も低いフェロセン濃度（０．５％ｗｔ、原料のフェロセン）で得られた。フェロセンの濃度が増加したとき、特定の透過率のＣＮＴ合成速度が増加したが、シート抵抗もそのように増加した。０．５％ｗｔのフェロセン濃度が例示的な実施形態の残りのために選択された。
【００８２】
チオフェンがＣＮＴ成長のための硫黄含有促進剤として反応器に導入された。液体原料の異なるチオフェン濃度での様々な合成が行われた：鉄に対する硫黄のモル比（Ｓ／Ｆｅ）は０から４：１の間で変化した。直径分布での硫黄濃度変化の効果を調査するために、ＣＮＴ直径分布全体の直接推定を可能にする光吸収分光が用いられた。硫黄がＣＮＴ直径分布をわずかに変化させたことが観察された。直径分布のガウシアンフィティングが行われ、異なる硫黄濃度に対するＣＮＴの平均直径を得た（図５）。直径は、１．９から２．３ｎｍに増加し、Ｓ／Ｆｅ原子比は、１：１から４：１に増加した。
【００８３】
エチレン濃度の効果は、炭素源としてエチレンの異なる流れ（４ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍ）で様々なＣＮＴサンプルを製造することによって調査された。反応器の出口でのＣＮＴの収集時間が全てのサンプルで同一であると、より多くのエチレンを反応器に導入することにより、合成の生成量が増加し、ＣＮＴ分布直径もわずかに減少したことが観察された。
【００８４】
技術の進歩により、本発明の基本アイディアは、様々な手法で実装されることが当業者にとって明らかである。本発明及びその実施形態は、上記の実施例に限定されず、それらは、特許請求の範囲の範囲内で変更してもよい。
【図１】
2017521237.tif 000002
【図２】
2017521237.tif 000003
【図３ａ】
2017521237.tif 000004
【図３ｂ】
2017521237.tif 000005
【図４】
2017521237.tif 000006
【図５】
2017521237.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月8日(2016.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒粒子を生成する方法であって、
溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液を形成するステップであって、前記触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は乳化される、ステップと、
前記溶媒及び前記触媒材料を含む前記材料を含む前記溶液に促進剤を加えるステップと、
形成された前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料及び前記促進剤を含む液滴を生成するステップと、
前記液滴を処理して、前記液滴に含まれる前記触媒材料を含む前記材料から、触媒粒子又は中間触媒粒子を生成するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記中間触媒粒子が生成され、前記方法は、前記中間触媒粒子を処理して、触媒粒子を生成するステップを更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
形成された前記溶液は、０．０００１パスカル秒から１０パスカル秒、好ましくは０．０００１パスカル秒から１パスカル秒の粘度を有する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶液は、溶媒の１０−９９．９重量パーセントを含み、好ましくは溶媒の９０−９９．９重量パーセントを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記溶液は、前記触媒材料を含む前記材料の０．０１−５０重量パーセントを含み、好ましくは前記触媒粒子を含む前記材料の０．１−４重量パーセントを含む請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
形成された前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む前記液滴を生成するステップは、スプレーノズルエアロゾル化、空気補助噴霧化、スピニングディスク原子化、加圧液体原子化、エレクトロスプレー、振動オリフィス原子化、超音波処理、インクジェット印刷、スプレーコーティング、スピニングディスクコーティング、及び／又はエレクトロスプレーイオン化によって実行される請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記液滴を処理して、触媒粒子を生成するステップは、加熱、蒸発、熱分解、超音波処理、照射及び／又は化学反応によって実行される請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記触媒材料を含む前記材料は、有機金属化合物及び金属有機化合物からなる群から選択される請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ナノ材料の触媒合成に請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を用いる使用方法。
【請求項１０】
ナノ材料を生成する方法であって、
溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液を形成するステップであって、前記触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は乳化される、ステップと、
前記溶媒及び前記触媒材料を含む前記材料を含む前記溶液に促進剤を加えるステップと、
形成された前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料及び前記促進剤を含む液滴を生成するステップと、
前記液滴を処理して、前記液滴に含まれる前記触媒材料を含む前記材料から、触媒粒子を生成するステップと、
ナノ材料源を導入するステップと、
前記ナノ材料源と、前記触媒粒子の少なくとも１つとからナノ材料を合成するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
形成された前記ナノ材料を基板上に堆積するステップを更に備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ナノ材料源は、カーボンナノ材料源である請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
触媒粒子を生成する装置であって、
溶媒と、触媒材料を含む材料とを含む溶液をエアロゾル化する手段であって、前記触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は分散される、手段と、
前記溶媒及び前記触媒材料を含む前記材料を含む前記溶液に促進剤を加え、前記触媒材料を含む前記材料を含む液滴を生成する手段と、
前記液滴を処理して、前記液滴に含まれる前記触媒材料を含む前記材料から、触媒粒子又は中間触媒粒子を生成する手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記溶媒と、前記触媒材料を含む前記材料とを含む前記溶液を形成する手段を更に備え、前記触媒材料を含む前記材料は、前記溶媒に溶解される又は分散される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記溶液をエアロゾル化して、前記触媒材料を含む前記材料を含む前記液滴を生成する手段は、スプレーノズルエアロゾル化、空気補助噴霧化、スピニングディスク原子化、加圧液体原子化、エレクトロスプレー、振動オリフィス原子化、超音波処理、インクジェット印刷、スプレーコーティング、スピニングディスクコーティング、及び／又はエレクトロスプレーイオン化を行うための手段を備える請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記液滴を処理して、前記触媒粒子を生成する手段は、加熱、蒸発、熱分解、照射、超音波処理及び／又は化学反応を行うための手段を備える請求項１３から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
触媒粒子を生成するための溶液滴であって、溶媒、触媒材料を含む材料、及び促進剤を含む溶液滴。
【請求項１８】
前記触媒材料は、鉄、ニッケル、コバルト、白金、銅、銀及びそれらの組み合わせからなる群と、これらの材料のうちの少なくとも１つを含む化合物と、から選択される請求項１７に記載の溶液滴。
【請求項１９】
触媒材料及び少なくとも１つの促進剤を含み、前記促進剤は、硫黄、セレン、テルル、ガリウム、ゲルマニウム、リン、鉛、ビスマス、酸素、水素、アンモニア、水、アルコール、チオール、エーテル、チオエーテル、エステル、チオエステル、アミン、ケトン、チオケトン、アルデヒド、チオアルデヒド及び二酸化炭素からなる群から選択されることを特徴とする触媒粒子。
【請求項２０】
前記触媒材料、前記触媒材料を含む材料、及び前記促進剤は、固体、液体又は溶融状態にある請求項１９に記載の触媒粒子。
【国際調査報告】
2017521237.tif 000008
2017521237.tif 000009
2017521237.tif 000010
2017521237.tif 000011
2017521237.tif 000012