TiO<sub> 2</sub> Rivestiti microsfere cave di vetro con proprietà superidrofobiche e High IR-riflettenti sintetizzato da un metodo Soft-chimica
Summary
This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.
Abstract
Questo manoscritto propone un metodo soft-chimica per sviluppare microsfere cave di vetro superhydrophobic e altamente IR-riflettenti (HGM). L'anatasio TiO 2 ed un agente superhydrophobic sono state rivestite in superficie HGM in un unico passaggio. TBT e PFOTES stati selezionati come sorgente di Ti e l'agente superidrofobica, rispettivamente. Entrambi sono stati rivestiti sulla HGM, e dopo il processo idrotermico, il TBT rivolto a anatasio TiO 2. In questo modo, un PFOTES / TiO 2 Rivestiti HGM (MCHGM) fu preparato. Per confronto, PFOTES singolo rivestito HGM (F-SCHGM) e TiO 2 single-rivestito HGM (Ti-SCHGM) sono stati sintetizzati pure. I PFOTES e TiO 2 rivestimenti sulla superficie HGM state dimostrate mediante diffrazione di raggi X (XRD), microscopia elettronica a scansione (SEM), e caratterizzazioni rivelatore a dispersione di energia (EDS). Il MCHGM mostrato un maggiore angolo di contatto (153 °), ma un angolo inferiore scorrevole (16 °) rispetto F-SCHGM, con un angolo di contatto di 141,26; e un angolo di 67 ° scorrevole. Inoltre, sia Ti-SCHGM e MCHGM visualizzati valori IR riflettività simili, che erano superiori a circa il 5,8% rispetto all'originale HGM e F-SCHGM. Inoltre, il rivestimento PFOTES appena cambiato la conducibilità termica. Pertanto, F-SCHGM, con una conducibilità termica di 0,0479 W / (m · K), era piuttosto come l'originale HGM, che era 0,0475 W / (m · K). MCHGM e Ti-SCHGM erano anche simili. I loro valori di conducibilità termica erano 0,0543 W / (m · K) e 0,0543 W / (m · K), rispettivamente. Il rivestimento TiO 2 leggermente aumentato la conduttività termica, ma con l'aumento della riflettività, la struttura complessiva isolamento termico è stata migliorata. Infine, poiché la proprietà IR-riflettente è fornita dal rivestimento HGM, se il rivestimento viene sporcata, la riflettività diminuisce. Pertanto, con il rivestimento superhydrophobic, la superficie è protetta da incrostazioni, e la sua durata è anche prolungato.
Introduction
microsfere cave di vetro (HGM) sono materiali inorganici di dimensioni variabili da 10 a 100 um. Essi dimostrano molte caratteristiche utili, come dispersione eccellente, capacità di flusso elevata, bassa densità, e proprietà di isolamento termico superiori 1, 2, 3, 4. A causa della loro struttura cava, HGM ha una bassissima conducibilità termica 10, 11. Per queste ragioni, sono applicati in molti settori, tra cui aerospaziale 5, esplorazione altura 6, 7, 8 stoccaggio di idrogeno, 9, ecc Tuttavia, ancora mostrano alcuni svantaggi, come la bassa resistenza. Inoltre, la luce IR è in grado di trasmettere attraverso HGM e riscaldare il soggetto dietro. Perciòe, modificazioni superficiali su HGM sono essenziali per ridurre il trasferimento termico radiativo. Un metodo efficace è quello di rivestire un materiale IR-bloccanti sulla superficie HGM. Come un semiconduttore, TiO 2 è stato utilizzato in molti settori, come fotocatalisi 12, 13, sviluppo celle solari, sensore fabbricazione 14, applicazioni ambientali 15, e accumulo di energia 16. Inoltre, mostra anche a bassa emissività nel visibile e dell'infrarosso 17, 18, 19. Pertanto, per i nostri scopi, TiO 2 era una selezione prudente a causa del suo prezzo relativamente basso e alto rendimento.
Tuttavia, il rivestimento è abbastanza facile per gli inquinanti al fallo, che colpisce seriamente la riflettività di TiO2. La riflettività deve ridurre gradualmente. Pertanto, un self-pulizia rivestimento è essenziale per evitare che il rivestimento da incrostazioni e per prolungare il tempo di lavoro di un tale rivestimento.
In questo manoscritto, un metodo soft-chimica è stata utilizzata per sviluppare superhydrophobic TiO2 Rivestiti HGM. Tetrabutil titanato (OTC) e 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) sono stati selezionati come sorgente Ti e agente superidrofobica, rispettivamente. Sono stati idrolizzati e depositate sulla superficie HGM. Poi, dopo il processo idrotermico, l'anatasio TiO 2 formata sulla superficie HGM, e le proprietà superhydrophobic rimasto. Per confronto, PFOTES singolo rivestito HGM (F-SCHGM) e TiO 2 single-rivestito HGM (Ti-SCHGM) sono stati sintetizzati pure. Lo schema di sintesi è illustrato in Figura 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
In questo manoscritto, il passo critico nel protocollo è il processo idrotermale. Essa influenza la formazione di TiO 2, la riflettività finale, e il superhydrophobicity. Il controllo della temperatura e tempo di reazione sono anche abbastanza significativi. Se le condizioni di reazione cambiano, i prodotti finali possono essere viziata.
Questo metodo fornisce un modo semplice per sintetizzare superhydrophobic e altamente IR-riflettente HGM in un'unica fase. Nella ricerca pr…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Il lavoro descritto in questo documento è stato sostenuto da una sovvenzione da parte del Fondo per l'Innovazione CII-HK / PolyU. Ulteriore supporto è stato fornito dal Piano di Shenzhen Pavone (KQTD2015071616442225) e il governo cinese programma "Mille Talent" (Y62HB31601). Inoltre, l'aiuto da parte del Dipartimento di Biologia Applicata e Tecnologia Chimica del Politecnico di Hong Kong e l'Istituto Politecnico di Hong Kong di Ricerca per lo Sviluppo Urbano Sostenibile (RISUD) è apprezzato.
Materials
| HGM | Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Science | N/A | N/A |
| TBT | Sigma-Aldrich | CAS#: 5593-70-4 | Analytical grade |
| Ethyl Alcohol | Sigma-Aldrich | CAS#: 64-17-5 | Analytical grade |
| PFOTES | Sigma-Aldrich | CAS#: 51851-37-7 | 98% |
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