اختراع حاضر، محصولات نانوساختار هيبريدي عاملدار شده براي ازدياد برداشت نفت و فرآيند ساخت آنها را ارائه مي كند كه در غياب مواد فعال سطحي و/يا پليمرها در محيط هاي شور و دماهاي بالاي آبي و يا نفتي پايدار مي باشند. نانوساختارهاي هيبريدي عاملدار شده اختراع حاضر، متشكل از نانو ذرات هيبريدي اكسيد(هاي) فلزي و نانو‌ساختار(هاي) كربني عاملدار شده توسط 1) اسيدهاي قوي و 2) زنجيره اي از گروه هاي عاملي كربوكسيل و هيدروكسيل از طريق پلي كاندنسيشن هيدروكسي اسيدهاي آلي دو و/يا چندگروه عاملي هستند. براي ساخت اين نانو ساختارها، هيدروكسي اسيد هاي آلي دو/يا چند گروه عاملي در حين واكنش پليمريزاسيون همچون پليمري دور ذرات نانو را احاطه و نانو ساختارها‌ي هيبريدي عاملدار شده را مجددا عاملدار مي كند. در اين اختراع، اكسيد(هاي) فلزي از ميان اكسيد فلزات Al, Mg ,Mo, Si, W, Zn, Mn, Ni, Ag, Fe, Cu, انتخاب مي شود. در اين اختراع، نانو ساختار(هاي) كربني از ميان گرافن، كربن نانو دات و نانولوله¬هاي كربني انتخاب مي شود. روش ساخت و محصولات نانوساختاري ارائه شده در اختراع حاضر، علاوه بر سازگار بودن با محيط زيست؛ برداشت نفت از مخازن شور و دماي بالاي نفتي را در غياب مواد فعال سطحي و/يا پليمرها افزايش مي دهند.

اين اختراع در ارتباط با تهيه فرمولاسيون سيمان سبك و فوق سبك با استفاده از مواد نانو ساختار مي باشد و افزايش استحكام سنگ سيمان و بهبود خواص رئولوژيكي و مكانيكي سنگ سيمان و جلوگيري از مهاجرت گاز از بين دوغاب سيمان و كاهش تخلخل و تراوايي سنگ سيمان و همچنين با استفاده از اين نوع سيمان مي توان هزينه هاهي مربوط به چند مرحله سيمان كاري و نيز تعمير آن را كاهش داد تكنولوژي اين سيمان به گونه اي است كه با استفاده از اين مواد نانو ساختار و افزايش ميزان ذرات در ماتريس سيمان و نيز واكنش شيميايي مواد نانو ساختار سيليس كروي با مواد حاصل از واكنش اوليه سيمان با آب (ژل هيدراته C-H-S) باعث افزايش استحكام شده و نيز اين مواد باعث ايجاد خواص الاستيك در سنگ سيمان در دماها و فشارهاي مختلف مي گردد. در اين طراحي سيليس نانو ساختار كروي استفاده گرديده است. تا بتواند خواص مورد نظر را به سيمان بدهد. اين سيمان جديد به علت وزن مخصوص افزايه نانو مورد استفاده در آن وزن كلي دوغاب پايين و نزديك وزن آب بوده است كه يك مزيت بسيار خوب و منحصر به فرد براي اين سيمان مي باشد در ضمن دوغاب سيمان طراحي شده داراي خواص رئولوژيكي مناسبي در دماهاي تست شده مي باشد.

در اين اختراع يك روش آسان و تكراپذير براي چسباندن نانولوله ي كربني تك ديواره به انتهاي سوزن ميكروسكوپ نيروي اتمي و مغناطيسي ارائه مي شود. سوزن سيليكوني بخاطر مقاومت كمي كه در روبش كردن نمونه ها دارد بعد از مدتي خورده و از بين مي رود. ولي سوزن نانو لوله كربني بخاطر استحكام و مقاومت خيلي بالا هيچ گونه خوردگي و از بين رفتگي ندارد. هم چنين سوزن نانو لوله كربني حالت ارتجاعي دارد و مانند فنر عمل مي كند و در هنگام برخورد با نمونه تغيير حالت مي دهد و بعد از روبش كردن به حالت اوليه خود بر مي گردد. ولي سوزن سيليكوني خشك و ترد مي باشد و به همين منظور چنين قابليتي را ندارد. به همين خاطر عمر سوزن سيليكوني تقريبا 20 ساعت مي باشد در صورتيكه سوزن نانو لوله كربني چندين برابر آن مي باشد. سوزن سيليكوني تفكيك پذيري و وضوح زيادي در هنگام روبش كردن نمونه ها ندارد و اين بخاطر شعاع انحناي زياد سوزن سيليكوني مي باشد. اما سوزن نانو لوله كربني به علت شعاع انحناي خيلي كم داراي قدرت تفكيك پذيري و وضوح خيلي بالايي در روبش كردن نمونه ها است. و تمام پستي و بلندي نمونه ها را تشخيص مي دهد. براي چسباندن نانو لوله هاي كربني به سوزن ميكروسكوپ نيروي مغناطيسي از روش الكتروفورزيس استفاده شد. نيروي الكتروفوريس اعمالي بر نانو لوله هاي كربني از فرمول زير بدست مي آيد: ؟؟ اين ميدان غير يكنواخت باعث حركت نانو لوله هاي كربني به سمت توري شده و به وسيله ي نيروي واندروالس به سيم هاي توري مي چسبند و ثابت مي مانند.

اختراع حاضر در ارتباط با روش گوگردزدايي اكسايشي جهت كاهش محتواي گوگرد فرآورده هاي نفتي مي باشد. وجود گوگرد در اين فرآورده ها، اشكالات متعددي را چه هنگام مصرف و چه در حين پالايش ايجاد مي كند. در حال حاضر، متداول ترين فرايندي كه به منظور حذف تركيبات گوگردي انجام مي شود، فرايند گوگردزدايي هيدروژني است كه علاوه بر هزينه هاي عملياتي بسيار بالا، قادر به كاهش محتواي گوگرد تا كمتر از ppm50 نبوده و بنابراين نمي تواند سوخت با محتواي گوگرد بسيار پايين توليد كند. فرايند گوگردزدايي مطرح شده در اين اختراع، فرايند گوگردزدايي اكسايشي است و بسته به نوع سوخت و محتواي گوگرد آن، چهار فرايند متفاوت جهت گوگردزدايي از سوخت هاي مايع طراحي شده است. يكي از مشكلات موجود در واكنش هاي ODS، تشكيل امولسيون سوخت و اكسيدان مي باشد و براي تشكيل چنين امولسيوني از مواد فعال سطحي و طراحي راكتورهاي متفاوتي استفاده شده است. در فرايندهاي موجود در اختراع حاضر از سيستم هاي ايجادكننده ي كاويتاسيون (اولتراسونيك، كاويتاسيون مبتني بر هندسه ي نازل و روتور-استاتور) براي ايجاد اختلاط سوخت و اكسيدان استفاده شده است كه مي تواند حتي بدون استفاده از مواد فعال سطحي اين دو فاز را به صورت يك فاز درآورده و انتقال جرم بين اين دو فاز را افزايش مي دهد. به علاوه، از كاتاليست هاي خاصي جهت فرايند اكسيداسيون استفاده شده است كه به خوبي توانايي اكسيداسيون تركيبات گوگردي را دارا مي¬باشند.

اختراع حاضر به نانوكاتاليست فرآيند ارتقاء كيفيت نفت خام سنگين و تبديل آن به فرآورده هاي سبك نفتي، تهيه و كاربرد آن مربوط مي‌شود. با استفاده از نانوكاتاليست تهيه شده در اين اختراع، فرآيند سبك‌سازي نفت خام سنگين نسبت به تحقيقات مشابه پيشين با موفقيت بيشتري انجام شده است. در ضمن، درصد وزني فرآورده در دو محدوده تقطير oC525-343 و oC525 > كه مربوط به حضور هيدروكربن‌هاي سنگين نفتي مي‌باشد، به مراتب در نمونه بدست آمده طبق اختراع حاضر كمتر است. همچنين با بكارگيري نانو كاتاليست اختراع حاضر انجام فرآيند هيدروكركينگ در دماي پايين‌تر و ميزان كاتاليست كمتر امكان پذير مي‌گردد.

گاز سولفيد هيدروژن يكي از خطرناك ترين گازهاي موجود در جهان است كه مقادير زيادي از آن در فرايندهاي پالايشگاهي ، استخراج گاز طبيعي و چشمه هاي آب گرم وجود دارد. از آن جا كه وجود اين گاز ، حتي در مقادير بسيار كم ( 50 پي . پي .ام) براي سلامتي انسان خطر جاني دارد بنابر اين لزوم حسگرهايي با دقت و حساسيت بالا كه توانائي شناسائي گاز را در غلظت هاي بسيار پائين داشته باشند ، ضروري است. در سال هاي اخير استفاده از مواد نانوساختار در ساخت حسگرهاي گازي مورد توجه قرار گرفته است. مواد نانوساختار به دليل خواص ويژه شان (سطح ويژه بسيار بالا ، رسانائي عالي ، دارا بودن خصلت نيمه هادي بودن) از قدرت بالائي در شناسائي گازها برخوردار هستند ، هم چنين به منظور بالا بردن قدرت حسگري و گزينش پذيري از ذرات فلزي يا عامل هاي شيميائي براي هيبريداسيون آن ها استفاده مي شود. در اين پژوهش ابتدا اكسيد گرافن از گرافيت طبيعي به روش هامر اصلاح شده سنتز و با هيدرازين كاهش داده شده و در نهايت اكسيد گرافن با استفاده از روش تلقيح با فلز موليبدن عامل دار شد. ماده حساس ساخته شده سپس به روي صفحه آلوميناي پوشش داده شده با پلاتين ، لايه نشاني شد. براي شناسائي و آناليز مواد ساخته شده آناليزهاي XRD ، Raman Spectroscopy و عكسبرداري با TEM انجام شد. نتايج نشان داد كه نانوحسگر ساخته شده قابليت شناسائي گاز سولفيد هيدروژن را تا غلظت ppm 50 دارد.

زمينه فني اين اختراع، دانش فني و فرمولاسيون ساخت كاتاليست نانويي هيدروژناسيون انتخابي استيلن به اتيلن با پايه گرافني با كاربرد در واحدهاي توليد اتيلن(الفين) پتروشيمي ها است . در واحدهاي توليد اتيلن پتروشيمي ها ، جريان هاي گازي حاوي مخلوط هاي استيلن، اتيلن و اتان كه محتوي حداكثر 10 در صد مولي استيلن هستند ، وجود دارد كه براي حذف استيلن بايد آن را بصورت گزينشي هيدروژنه و به اتيلن تبديل كرد، به نحوي كه اتيلن به اتان يا محصولات جانبي ديگر مانند روغن سبز(( Green Oil و كك تبديل نشود. كاتاليست نانويي با فاز فعال نانوپالاديم بر پايه گرافن چند لايه عامل دار ، قادر است در فشار 1 تا 30 اتمسفر و دماي بين 30 تا 160 درجه سانتي گراد ، استيلن را با گزينش پذيري حداقل 80% به اتيلن تبديل نمايد. مراحل كلي ساخت كاتاليست به ترتيب ذيل است: 1-ساخت گرافن باروش CVD اتيلن يا اتان با خلوص 99/99 % توليدي پتروشيمي، از درون لوله نيكلي با دماي بين 480 تا 700 درجه سانتي گراد عبور مي كند و گرافن چند لايه با مساحت ويژه 800 -700 متر مربع بر گرم روي آن تشكيل مي شود. 2-عامل داركردن گرافن گرافن چند لايه توليدي مرحله 1 ، در 30 برابر حجمي مخلوط اسيد نيتريك و اسيدسولفوريك غليظ با نسبت حجمي 3 به 1 يا اسيد نيتريك غليظ، اضافه شده و پس از 3 ساعت التراسونيك در دماي ° C 50 ، با يخ آب مقطرخنك شده، سانتريفوژ و فيلتراسيون گرديده وپس از شستسو با آب مقطر و خنثي سازي، گرافن عامل دار در دماي ° C 70 تحت گاز نيتروژن يا آرگون خشك مي شود. 3- سنتزكاتاليست نانويي محلول نمك كلريد پالاديم در اسيد كلريدريك با نسبت 1/0 تا 5 درصد وزني نسبت به گرافن عامل دار ، در 2 تا 4 حجم مونواتيلن گلايكول التراسونيك مي شود و گرافن عامل دار مرحله 2 در 40 تا 50 برابر حجمي مونواتيلن گلايكول يا دي اتيلن گلايكول ، التراسونيك مي شود و دو محلول به هم اضافه شده و پس از تنظيم pH با هيدروكسيد پتاسيم يا سديم در 12، به مدت 3 ساعت در° C 130 تا° C 160 هم زده و تحت گاز آرگون ريفلاكس مي شوند. پس ازخنك شدن و شستشو با آب مقطر و خنثي سازي و سانتريفوژ و فيلتراسيون ، توده جامد كاتاليست در دماي ° C 60 تا ° C 90 تحت گاز نيتروژن يا آرگون خشك مي شود. تست عملكرد كاتاليست كاتاليست توليدي مرحله 3 به مدت 8 تا 12 ساعت در دماي° C 200 تا ° C 250 در جريان هيدروژن خالص قرار مي گيرد و براي ارزيابي عملكرد در جريان گازي حاوي مخلوط هاي استيلن، اتيلن و اتان كه حاوي حداكثر 10 در صد مولي استيلن و هيدروژن( با نسبت مولي معادل استيلن ) قرار مي گيرد كه در دماي° C 30 تا ° C 160 و فشار 1 تا 30 اتمسفر ، با گزينش پذيري حداقل 80% استيلن را به اتيلن تبديل مي نمايد.

اختراع حاضر روشي براي سنتز سيليكا آئروژل ارائه مي نمايد كه شامل الف- تهيه هيدروژل كه در آن به محلول آبي آب شيشه، محلول آبي اسيد معدني جهت تنظيم pH و ايجاد سيليسيك اسيد اضافه مي شود. سپس محلول بدست آمده بمدت 10 تا 26 ساعت ترجيحا 10 تا 20 ساعت، ارجحترين 15 تا 18 ساعت در دمايoC80-60 ترجيحا oC75-65 مي ماند (aging) تا ژل تشكيل گردد. بعد از آن ژل بدست آمده، به منظور مستحكم شدن ساختار ژل و خروج يون سديم در آب قرارداده مي شود; ب- تعويض حلال و بهبود خواص سطح بوسيله شستشوي ژل با مخلوط سه حلال هيدروكربني خطي با نقطه جوش پايين تر از 100 درجه سانتيگراد، الكل تك عاملي و حلال سيلانه كلردار و ج- خشك كردن ژل بدست آمده بصورت تك مرحله اي است . سيليكا آئروژل بدست آمده مساحت سطح بالاتر، دانسيته پايينتر و ضريب انتقال حرارت پايين دارد. در مرحله تشكيل وتكميل ژل، شرايط اقامت اعمال شده در اختراع حاضر موجب صرفه جويي در مصرف مواد و ايجاد ساختارمناسب در ژل مي گردد و در نتيجه تأثير به سزايي در به دست آمدن مساحت سطح بالاتر محصول دارد.

اختراع حاضر به روشي براي سنتز نانو سيالات شامل عامل دار كردن نانو ساختارهاي كربني به روش جديد شامل افزودن نانو ساختارهاي كربني به آب، قرار دادن محلول تحت امواج مافوق صوت، افزودن نمك پرسولفات و يك يا چند هيدروكسيد فلز گروه اول جدول تناوبي به محلول آبي حاوي نانو ساختارهاي كربني، قرار دادن مجدد محلول تحت امواج مافوق صوت، سپس جداسازي نانو ساختار هاي كربني عامل دار شده از محلول و شستشوي نانو ساختار هاي كربني با آب به منظور خنثي نمودن آنها سپس اختلاط نانو ذرات بدست آمده از مرحله قبل در سيال مربوط مي شود. در اين روش با ارائه روشي جديد براي سنتز نانو ساختارهاي كربني عامل دار با ميزان مشخص گروه هاي عامل دار و بكارگيري آنها در سنتز نانو سيالها منجر به افزايش پايداري و هدايت حرارتي نانو سيالات مي شود.

اختراع حاضر به نانو جاذبهاي آلوميناي نانوساختار هيبريدي براي نم زدايي از گازها كه در آن هيبريد يك يا چند ماده انتخابي از ميان سيليكا، نانو لوله كربني، نانو لوله كربني عاملدار شده ، گرافن وگرافن عاملدار شده است و روش سنتز آنها مربوط مي شود. نانوجاذبهاي نم زدايي ارائه شده توانايي جذب رطوبت با بازدهي بالا در هر دو حالت رطوبت پايين و هم در رطوبت بالا و مقاومت مكانيكي بالاتري نسبت به جاذبهاي پيشين آلومينا دارند. روش سنتز نانو جاذب هيبريدي آلومينا اختراع حاضر شامل: الف-تهيه سل آلومينيوم حاوي 8-12% وزني آلومينيوم و تر جيحا 10% وزني آلومينيوم ؛ ب- اضافه كردن يك يا چند ماده افزودني انتخابي از ميان اوره، هگزامتيلن تترامين، به سل آلومينيوم بند الف؛ پ-افزودن يك يا چند ماده(هيبريدي) انتخابي از ميان آب شيشه بعنوان منبع سيليسي، نانو لوله كربني، نانو لوله كربني عامل دار شده، گرافن وگرافن عاملدار شده به محلول بدست آمده از بند ب؛ ج-افزايش pH محلول بند پ تا ترسيب هيدروكسيد آلومينيوم هيبريدي ؛ چ-زماندهي براي ترسيب هيدروكسيد آلومينيوم هيبريدي ؛ ه -جداسازي ذرات هيدروكسيد آلومينيوم هيبريدي از محلول؛ و-شكل دهي ذرات بدست آمده از بند ه در صورت نياز و ي-خشك كردن و كلسينه كردن ذرات است.