ナノ粒子がナノ活性材料とナノ支持部とを含む。いくつかの実施形態において、ナノ活性材料は白金であり、ナノ支持部はアルミナである。ナノ活性材料をナノ支持部にピンニングし、付着させることは、高温凝縮技術を用いることによって達成される。いくつかの実施形態において、ある量の白金およびある量のアルミナがプラズマ銃の中に装填される。ナノ活性材料がナノ支持部と結合すると、ナノ活性材料とナノ支持部との間にインターフェースが形成される。インターフェースは、白金アルミナ金属化合物であり、白金アルミナ金属化合物は、支持部の表面上をあちこち動くナノ活性材料の能力を劇的に変化させ、湿式触媒の結合よりも良い結合を提供する。あるいは、ある量の炭素もまた、プラズマ銃の中に装填される。ナノ活性材料がナノ支持部と結合すると、形成されるインターフェースは、白金銅金属間化合物を含み、白金銅金属間化合物は、より強い結合を提供する。
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触媒を形成する方法であって、この方法は、複数の支持粒子と複数の移動度抑制粒子とを提供することであって、複数の支持粒子内の各支持粒子が、各支持粒子の独自の触媒粒子と結合されている、ことと、複数の移動度抑制粒子を複数の支持粒子に結合することとを含み、各支持粒子は、移動度抑制粒子のうちの少なくとも１つによって、複数の支持粒子の他の全部の支持粒子から分離されており、移動度抑制粒子は、触媒粒子が１つの支持粒子から別の支持粒子へ移動することを防止するように構成されている。
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本発明の実施形態は、先進的な触媒に関する。先進的な触媒は、ハニカム構造上に少なくとも１つのナノ粒子を有するハニカム構造を含む。ディーゼルエンジンに用いられる先進的な触媒は、二元触媒である。ガスエンジンに用いられる先進的な触媒は、三元触媒である。二元触媒および三元触媒の両方において、少なくとも１つのナノ粒子は、ナノ活性材料と、ナノ支持部とを含む。ナノ支持部は、典型的にはアルミナである。二元触媒おいて、ナノ活性材料は、白金である。三元触媒において、ナノ活性材料は、白金、パラジウム、ロジウム、または合金である。合金は、白金、パラジウム、ロジウムの性質を持つ。
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触媒を生成する方法であって、この方法は、触媒粒子と溶媒とを混合し、それによって混合物を形成することと、混合物に対して粒度分布分析を行い、それによって粒度分布プロファイルを決定することと、粒度分布プロファイルが閾値未満である場合には、混合物の混合を反復することと、粒度分布プロファイルが閾値以上である場合には、混合物を遠心分離し、それによって上清と沈殿物とを形成することであって、上清は、触媒粒子と溶媒とを含む分散を含む、ことと、混合物をデカントし、上清を沈殿物から分離することと、分離された上清の粒子含有率を決定することと、触媒支持体の１つ以上の特性に基づいて、触媒支持体に適用される分散の体積を決定することと、分散の体積を触媒支持体に適用することによって、分散中の触媒粒子で触媒支持体を含浸することとを包含する。
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大気圧を有する環境内で動作するガス供給システムは、プラズマ流と、粉末粒子と、調整流体とを混合して、粉末粒子を変質し、混合物流を形成する反応器と、反応器に接続された供給チャンバと、反応器のアウトレットにおいて、吸引圧を発生する吸気発生器と、元の圧力で調整流体を供給する流体供給モジュールと、調整流体供給モジュールから調整流体が元の圧力で供給され、反応器の混合物アウトレットにおける吸引圧の如何なる変化にも拘わらず、調整流体の圧力を、元の圧力から、大気圧に対して選択された選択圧力に下げ、選択圧力の調整流体を供給チャンバに供給する圧力調整モジュールとを備える。
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粒子生産システムにおいて流体を再循環させるための方法及びシステムを提供する。反応器は、反応粒子混合気体を生成する。急冷チャンバは、調整流体を反応粒子混合気体と混合し、複数の前駆体物質粒子及び出力流体を含む冷却粒子混合気体を生成する。フィルタエレメントは、出力流体をフィルタリングし、フィルタ処理出力を生成する。温度調整モジュールは、フィルタ処理出力の温度を調整し、温度が制御されたフィルタ処理出力を生成する。含有率制御モジュールは、温度が制御されたフィルタ処理出力の含有率を調整し、温度が制御され、含有率調整フィルタ処理出力を生成する。チャンネルエレメントは、反応粒子混合気体を冷却する際に使用するための調整流体として、温度が制御され、含有率調整フィルタ処理出力を急冷チャンバの流体インレットに供給する。
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システムは、プラズマ流を生成するプラズマ生成チャンバと、プラズマによって前駆体物質を蒸発させ、反応混合物を形成する反応チャンバと、截頭円錐面と、反応チャンバの噴射口と冷却混合物アウトレットとの間に形成され、噴射口から反応混合物が供給され、反応混合物を冷却して、冷却混合物を形成し、冷却混合物を冷却混合物アウトレットに供給する急冷領域とを有する急冷チャンバと、噴射口に配設され、反応混合物が噴射口を介して流れる際に、反応混合物に調整流体を直接流し、これによって、反応混合物の流れを妨害して、急冷領域内に乱流を発生させ、反応混合物を冷却して、凝固されたナノ粒子を含む冷却混合物を生成する調整流体噴射リングとを備える。
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熱交換器は、流体混合物が流れることができるチャンネルを提供するガス輸送導管と、ガス輸送導管の周りに配置され、第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部を覆う第１のキャップと、第２の端部を覆う第２のキャップとを有する外側の導管であって、ガス輸送導管が通過する外側の導管と、外側の導管を通過し、これによって、外側の導管に入って、及び外側の導管から出るように循環流体が流れることができるチャンネルを提供する熱伝導管であって、熱伝導管及びガス輸送導管の間に、静的流体を収容する静的流体チャンバを形成する熱伝導管とを備え、ガス輸送導管は、ガス輸送導管内の流体混合物から、静的流体に熱を伝導し、熱伝導管は、静的流体から循環流体に熱を伝導する。
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第１の端部及び第２の端部を有する圧縮チャンバは、第１の端部と第２の端部の間に形成され、圧縮チャンバの内部空間及び長軸の周りに配置され、内部空間及び長軸を画定する内面と、内面から形成され、第１の端部から離れ、第２の端部に近付くにつれて狭くなる截頭円錐面と、第２の端部に配設され、長軸に実質的に揃えられた排出口と、第１の端部に配設され、長軸に略垂直であり、長軸に実質的に揃えられた中心を有するカバーと、カバーの中心付近に配設され、圧縮チャンバに反応混合物を供給する噴射口と、長軸を中心に環状に配設され、内面に沿って、圧縮チャンバに、環状の構成で調整流体を供給する１つ以上の供給口を有する環状供給部とを備える。
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反応混合物を冷却する装置は、反応混合物を形成する反応器と、広い端部と、狭い端部と、広い端部と狭い端部間に形成された急冷領域とを有する截頭円錐本体を有する急冷チャンバと、急冷チャンバから冷却粒子混合気体を吸い出す吸気発生器とを備える。急冷チャンバは、プラズマ反応器から、反応混合物が反応混合物インレットを介して急冷領域に供給され、調整流体が少なくとも１つの流体供給インレットを介して供給され、調整流体を急冷領域に流し、截頭円錐本体は、急冷領域への調整流体の流れによって、急冷領域内に乱流を生成し、これによって、反応混合物の冷却を促進し、冷却粒子混合気体を形成する。
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