Подложки на основе наноматериалов для химических датчиков с использованием спектроскопии усиленного поверхностью комбинационного рассеяния - RU2018140474A

1. Способ оценки концентрации химических веществ в текучей среде (104), протекающей в канале (106) для текучей среды, включающий:

размещение образца (120) текучей среды (104), протекающей в канале (106) для текучей среды, на подложке (204), содержащей первый слой (222) углеродных нанотрубок и второй слой металлических нанопроволок;

облучение образца (120) текучей среды электромагнитным излучением (208) с выбранным уровнем энергии;

измерение спектра (304, 400) комбинационного рассеяния от образца (120) текучей среды под действием электромагнитного излучения (208); и

оценку концентрации выбранного химического вещества в образце (120) текучей среды на основании спектра (304, 400) комбинационного рассеяния.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что углеродные нанотрубки первого слоя (222) образуют матрицу из углеродных нанотрубок.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металлические нанопроволоки второго слоя (224) покрывают углеродные нанотрубки первого слоя (222).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подложка (224) является гибкой подложкой.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что канал (106) для текучей среды представляет собой по меньшей мере одно из следующего: (i) канал для текучей среды в нижней по потоку части процесса заканчивания скважины; (ii) канал для текучей среды в нижней по потоку части процесса первичной переработки; и (iii) канал для текучей среды дистилляционной колонны нефтеперерабатывающего завода.

6. Устройство для оценки концентрации химического вещества в канале (106) для текучей среды, содержащее:

подложку (204) для расположения образца (120) текучей среды из канала (106) для текучей среды, при этом подложка (204) содержит первый слой (222) углеродных нанотрубок и второй слой (224) металлических нанопроволок;

источник (206) энергии для направления пучка электромагнитной энергии (208) с выбранным уровнем энергии на образец (120) текучей среды;

детектор (212) для измерения уровня энергии излучения (210), испускаемой из образца (120) текучей среды в ответ на пучок электромагнитной энергии (208); и

процессор (216), выполненный с возможностью:

определять спектр (304, 400) комбинационного рассеяния образца (120) текучей среды на основе уровня энергии излучаемого излучения (210), и

оценивать концентрацию выбранного химического вещества в образце (120) текучей среды на основе спектра (304, 400) комбинационного рассеяния.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что углеродные нанотрубки первого слоя (222) образуют матрицу из углеродных нанотрубок.

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что выбранное химическое вещество представляет собой по меньшей мере одно из следующего: (i) амин; (ii) соединение серы; (iii) аминоспирты; (iv) аминотиол; и (v) моноэтаноламин (MEA).

9. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что металлические нанопроволоки дополнительно содержат по меньшей мере одно из следующего: (i) серебряные нанопроволоки; (ii) металлические нанопроволоки и металлические наночастицы; и (iii) серебряные нанопроволоки и металлические наночастицы.

10. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что канал (106) для текучей среды представляет собой одно из следующего: (i) канал для текучей среды в нижней по потоку части процесса заканчивания скважины; (ii) канал для текучей среды в нижней по потоку части процесса первичной переработки; и (iii) канал для текучей среды дистилляционной колонны нефтеперерабатывающего завода.

11. Способ подвергания анализу вызывающего коррозию химического вещества в текучей среде, протекающей в канале (106) для текучей среды, включающий:

размещение образца (120) текучей среды (104) на подложке (204), содержащей первый слой (222) углеродных нанотрубок и второй слой (224) металлических нанопроволок;

облучение образца (120) текучей среды электромагнитным излучением (208) с выбранным уровнем энергии;

измерение спектра (304, 400) комбинационного рассеяния от образца (120) текучей среды под действием электромагнитного излучения (208); и

оценку концентрации вызывающего коррозию химического вещества в образце (120) текучей среды на основе спектра (304, 400) комбинационного рассеяния.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что углеродные нанотрубки сшиты в первом слое (222).

13. Способ по п. 11, дополнительно включающий формирование первого слоя (222) путем фильтрации углеродных нанотрубок из суспензии.

14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что вызывающее коррозию химическое вещество представляет собой по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, состоящей из: (i) диметилэтаноламина; (ii) метиламина; (iii) метилдиэтаноламина; и (iv) моноэтаноламина.

15. Способ по п. 11, дополнительно включающий добавление ингибитора коррозии к текучей среде, протекающей в канале (106) для текучей среды, в зависимости от концентрации вызывающего коррозию химического вещества.