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Chemistry

TiO Published: April 26, 2017 doi: 10.3791/55389
Automatic Translation
1, 2, 4, 3
1Department of Biomedical Science, City University of Hong Kong, 2Technological and Higher Education Institute of Hong Kong, 3Hong Kong Polytechnic University, 4Pavotech Co. Ltd.

Abstract

यह पांडुलिपि superhydrophobic और अत्यधिक आईआर चिंतनशील खोखले कांच microspheres (HGM) विकसित करने के लिए एक नरम-रसायन शास्त्र विधि का प्रस्ताव। Anatase TiO 2 और एक superhydrophobic एजेंट एक ही चरण में HGM सतह पर लेपित किया गया। TBT और PFOTES ती स्रोत और superhydrophobic एजेंट, क्रमशः के रूप में चयन किया गया था। वे दोनों HGM पर लेपित किया गया, और जलतापीय प्रक्रिया के बाद, TBT 2 Tio anatase की ओर रुख किया। इस तरह, एक PFOTES / 2 Tio लिपटे HGM (MCHGM) तैयार किया गया था। तुलना के लिए, PFOTES एकल लेपित HGM (एफ SCHGM) और 2 Tio एकल लेपित HGM (Ti-SCHGM) के रूप में अच्छी तरह से संश्लेषित किया गया। PFOTES और TiO HGM सतह पर 2 कोटिंग्स एक्सरे विवर्तन (XRD), स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM), और ऊर्जा की फैलाव डिटेक्टर (ईडीएस) चरित्र चित्रण के माध्यम से प्रदर्शन किया गया था। MCHGM एक उच्च संपर्क कोण (153 °), लेकिन एक कम रपट कोण (16 डिग्री) एफ SCHGM से पता चला है, 141.2 के संपर्क कोण के साथ6; और एक 67 डिग्री के कोण रपट। इसके अलावा, दोनों ती-SCHGM और MCHGM समान आईआर परावर्तन मूल्यों, जो 5.8% के मूल HGM और एफ SCHGM की तुलना में अधिक थे प्रदर्शन किया। इसके अलावा, PFOTES कोटिंग मुश्किल से तापीय चालकता बदल दिया है। इसलिए, एफ SCHGM, 0.0479 डब्ल्यू / (एम · कश्मीर) का एक तापीय चालकता के साथ, काफी मूल HGM, जो .0475 डब्ल्यू / (एम · कश्मीर) था की तरह था। MCHGM और ती-SCHGM भी समान थे। उनके तापीय चालकता मूल्यों 0.0543 डब्ल्यू / (एम · कश्मीर) और 0.0543 डब्ल्यू / (एम · कश्मीर), क्रमशः थे। 2 Tio कोटिंग थोड़ा तापीय चालकता वृद्धि हुई है, लेकिन परावर्तन में वृद्धि के साथ, कुल मिलाकर गर्मी इन्सुलेशन संपत्ति बढ़ाया गया था। अंत में, के बाद से आईआर दर्शाती संपत्ति HGM कोटिंग द्वारा प्रदान की जाती है, अगर कोटिंग फाउल है, परावर्तन कम हो जाती है। इसलिए, superhydrophobic कोटिंग के साथ, सतह दूषण से सुरक्षित है, और अपने जीवनकाल भी लंबी होती है।

Introduction

खोखले कांच microspheres (HGM) अकार्बनिक 10 से 100 सुक्ष्ममापी के लिए आकार में लेकर माल रहे हैं। वे इस तरह के उत्कृष्ट फैलाव, उच्च प्रवाह क्षमता, कम घनत्व, और बेहतरीन तापीय रोधन गुण 1, 2, 3, 4 के रूप में कई उपयोगी सुविधाओं, प्रदर्शन। उनके खोखले संरचना के कारण, HGM एक अत्यंत कम तापीय चालकता 10, 11 है। इन कारणों के लिए, वे कई क्षेत्रों में लागू होते हैं, एयरोस्पेस इंजीनियरिंग 5, गहरे समुद्र में अन्वेषण 6, 7, हाइड्रोजन भंडारण 8, 9, आदि हालांकि, वे अभी भी इतनी कम शक्ति के रूप में कुछ नुकसान, का प्रदर्शन भी शामिल है। इसके अलावा, आईआर प्रकाश HGM के माध्यम से संचारित और पीछे विषय गर्म करने के लिए सक्षम है। की वजहई, HGM पर सतह संशोधन विकिरणवाला थर्मल हस्तांतरण को कम करने के लिए आवश्यक हैं। एक कारगर तरीका कोट करने के लिए HGM सतह पर एक आईआर अवरुद्ध सामग्री है। एक अर्धचालक के रूप में, 2 Tio इस तरह के फोटो-कटैलिसीस 12, 13, सौर सेल विकास, सेंसर निर्माण 14, पर्यावरण अनुप्रयोगों 15, और ऊर्जा भंडारण 16 के रूप में कई क्षेत्रों में इस्तेमाल किया गया है। इसके अलावा, यह भी दृश्य प्रकाश और अवरक्त बैंड 17, 18, 19 में कम उत्सर्जन को दर्शाता है। इसलिए, हमारी प्रयोजनों के लिए, 2 Tio एक विवेकपूर्ण चयन इसकी अपेक्षाकृत कम कीमत और उच्च प्रदर्शन के कारण था।

हालांकि, कोटिंग काफी आसान प्रदूषण को खराब कर करने के लिए है, जो गंभीरता से TiO 2 परावर्तन को प्रभावित करता है। परावर्तन धीरे-धीरे कम करनी होगी। इसलिए, एक selच-सफाई कोटिंग दूषण से कोटिंग को रोकने के लिए और इस तरह के एक कोटिंग के कार्य समय को लम्बा करने के लिए आवश्यक है।

इस पांडुलिपि में, एक नरम-रसायन शास्त्र विधि superhydrophobic 2 Tio लेपित HGM विकसित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। Tetrabutyl titanate (TBT) और 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) ती स्रोत और superhydrophobic एजेंट, क्रमशः के रूप में चयन किया गया था। वे हाइड्रोलाइज्ड और HGM सतह पर जमा किया गया था। फिर, जलतापीय प्रक्रिया के बाद, anatase TiO 2 HGM सतह पर गठन, और superhydrophobic गुण बने रहे। तुलना के लिए, PFOTES एकल लेपित HGM (एफ SCHGM) और 2 Tio एकल लेपित HGM (Ti-SCHGM) के रूप में अच्छी तरह से संश्लेषित किया गया। संश्लेषण योजना चित्र 1 में दिखाया गया है।

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Protocol

1. HGM की पूर्व-प्रशोधन

  1. HGM पूर्ण शराब के 200 एमएल के साथ एक 500-एमएल बीकर में जगह; अटूट HGM के कम घनत्व यह शराब में निलंबित करने का कारण बनता है, लेकिन क्योंकि टूटा HGM का घनत्व शराब की तुलना में बड़ा है, यह समाधान में precipitates। 30 मिनट के बाद, आगे आवेदन के लिए एक ओवन में 80 डिग्री सेल्सियस पर एक साफ़ चम्मच और सूखे का उपयोग कर निलंबित HGM इकट्ठा।

2. MCHGM का संश्लेषण

  1. अटूट HGM की 5 ग्राम, इथेनॉल के 47.5 एमएल, और एक तीन गर्दन वाले फ्लास्क में डि पानी की 2.5 एमएल रखें। 20 मिनट (पूर्व मिश्रण) के लिए 400 आर / मिनट पर एक मिश्रण मोटर का उपयोग कर हलचल।
  2. TBT की 15 ग्राम, PFOTES 1 ग्राम, और एक 200-एमएल बीकर में पूर्ण शराब के 30 एमएल मिक्स। एक निरंतर दबाव कीप में मिश्रण डालो।
  3. तीन गर्दन वाले फ्लास्क के छेद में से एक में निरंतर दबाव कीप डालें। की रफ्तार से तीन गर्दन वाले फ्लास्क में मिश्रण लगातार दबाव कीप में निहित ड्रॉपप्रति 7 रों 1 बूंद, जो निरंतर दबाव कीप के वाल्व का समायोजन करके हासिल की है। 3 घंटे के लिए प्रतिक्रिया जारी रखें।
  4. एक जलतापीय रिएक्टर में तीन गर्दन वाले फ्लास्क से मिश्रण डालो। 6 घंटे के लिए एक 180 डिग्री सेल्सियस ओवन में एक उपयुक्त स्टील आस्तीन में सील रिएक्टर रखो।
    ध्यान दें: सुनिश्चित करें कि रिएक्टर एक उपयुक्त कवर किया है कि सुनिश्चित करें। के बाद यह कवर किया जाता है, इस्पात आस्तीन में रिएक्टर डाल दिया। आस्तीन भी एक कवर के साथ बंद किया जाना चाहिए।
  5. बाद प्रतिक्रिया खत्म हो गया है, एक बड़ा चम्मच का इस्तेमाल करके नमूनों जलतापीय रिएक्टर में निलंबित कर दिया इकट्ठा। 80 डिग्री सेल्सियस पर नमूने सूखी 4 घंटे MCHGM प्राप्त करने के लिए के लिए।

3. एफ SCHGM का संश्लेषण

  1. अटूट HGM की 5 ग्राम, निरपेक्ष इथेनॉल के 47.5 एमएल, और एक तीन गर्दन वाले फ्लास्क को डि पानी की 2.5 एमएल जोड़ें। 20 मिनट (पूर्व मिश्रण) के लिए 400 आर / मिनट पर एक मिश्रण मोटर का उपयोग कर हलचल। PFOTES 1 ग्राम और 200 एमएल बीकर में पूर्ण इथेनॉल के 30 एमएल मिक्स। PFOTES और निरपेक्ष ई स्थानांतरणएक निरंतर दबाव कीप को thanol मिश्रण।
  2. तीन गर्दन वाले फ्लास्क में निरंतर दबाव कीप डालें। प्रति 7 रों 1 बूंद की गति तीन गर्दन वाले फ्लास्क में मिश्रण लगातार दबाव कीप में निहित ड्रॉप। प्रतिक्रिया 3 घंटे तक चलने दें।
  3. एक जलतापीय रिएक्टर के लिए तीन गर्दन वाले फ्लास्क से मिश्रण स्थानांतरण। 6 घंटे के लिए एक 180 डिग्री सेल्सियस ओवन में सील रिएक्टर रखो। बाद प्रतिक्रिया खत्म हो गया है, एक बड़ा चम्मच का इस्तेमाल करके नमूनों जलतापीय रिएक्टर में निलंबित कर दिया इकट्ठा। एफ SCHGM प्राप्त करने के लिए 4 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस पर नमूने सुखाएं।

4. ती-SCHGM का संश्लेषण

  1. अटूट HGM की 5 ग्राम, निरपेक्ष इथेनॉल के 47.5 एमएल, और एक तीन गर्दन वाले फ्लास्क में डि पानी की 2.5 एमएल रखें। 400 आर / 20 मिनट (पूर्व मिश्रण) के लिए न्यूनतम पर हलचल। TBT की 15 ग्राम और 200 एमएल बीकर में पूर्ण इथेनॉल के 30 एमएल मिक्स। एक निरंतर दबाव कीप को TBT और निरपेक्ष इथेनॉल मिश्रण स्थानांतरण।
  2. निरंतर-प्रेस डालेंयकीन है कि तीन गर्दन वाले फ्लास्क में फ़नल। प्रति 7 रों 1 बूंद की गति तीन गर्दन वाले फ्लास्क में निरंतर दबाव कीप में मिश्रण ड्रॉप। प्रतिक्रिया 3 घंटे तक चलने दें।
  3. एक जलतापीय रिएक्टर के लिए तीन गर्दन वाले फ्लास्क से मिश्रण स्थानांतरण। 6 घंटे के लिए एक 180 डिग्री सेल्सियस ओवन में सील रिएक्टर रखो। जलतापीय रिएक्टर में नमूने एकत्र करने के बाद प्रतिक्रिया खत्म हो गया है। ती-SCHGM प्राप्त करने के लिए 4 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस पर नमूने सुखाएं।

5. चरित्र चित्रण

  1. सभी नमूनों पर XRD चरित्र चित्रण का आयोजन करेगा। Cu Kα विकिरण (λ = ०.१५४०६ एनएम) और 10 डिग्री से 80 डिग्री को लेकर एक 2θ के साथ एक उच्च बहुमुखी, बहुउद्देशीय एक्सरे विवर्तन प्रणाली उपयोग करके डेटा एकत्र।
  2. प्राप्त स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप 20, सोने के साथ नमूने छिड़काव के बाद 21 छवियों। SEM परीक्षण के दौरान, आचरण ईडीएस एक विशिष्ट क्षेत्र पर है।
  3. नापसंपर्क कोण एक संपर्क कोण गोनियोमीटर 22 का उपयोग करके; पानी की बूंद की मात्रा 10 μL होना चाहिए।
  4. सतह के झुकाव कोण बदल कर रपट कोण 23 का आकलन करें। कोण को कम से कम जब तक पानी की बूंद बस नीचे स्लाइड कर सकते हैं।
    1. (: 26 मिमी x 76 मिमी x 2 मिमी आकार) एक कांच की पट्टी पर दो तरफा टेप चिपका। एक चम्मच का उपयोग करना, समान रूप से टेप पर पाउडर (एफ SCHGM या MCHGM) जगह। पाउडर की सतह के लिए: (0.05 एमएल मात्रा) एक इंजेक्टर का उपयोग करना, एक पानी की बूंद जोड़ें।
    2. संपर्क कोण गोनियोमीटर की मोटर मंच पर कांच की पट्टी रखो। 1 ° / s की दर से मोटर मंच झुकाव द्वारा कांच की पट्टी झुकाएँ। मोटर बंद करो जब पानी की बूंद स्लाइड करने के लिए शुरू होता है; झुकाव कोण रपट कोण है।
  5. एक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर 24 का उपयोग कर परावर्तन स्पेक्ट्रा का आकलन करें। नोट: तरंग दैर्ध्य 450 एनएम से 2,550 एनएम है।
  6. उपाय सभी नमूनों की तापीय चालकताएक तापीय चालकता मीटर 25 का उपयोग कर।

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Representative Results

कदम 4.4 में परीक्षण कई विशेषताएं और नमूने के गुणों का पता चलता है। XRD (चित्रा 2) anatase TiO 2 के गठन को दर्शाता है। SEM (चित्रा 3) और ईडीएस (चित्रा 4) 2 Tio और PFOTES कि HGM सतह पर लेप लगाया जाता है प्रदर्शित करते हैं। संपर्क कोण (चित्रा 5) और फिसलने कोण (चित्रा 6) परीक्षण superhydrophobicity प्रतिनिधित्व करते हैं। विज़-NIR संचरण परीक्षण (चित्रा 8) 2 Tio कोटिंग को प्रतिबिंबित करता गुण, और तापीय चालकता (चित्रा 9) का वर्णन करता है यह दर्शाता है कि कोटिंग तापीय चालकता वृद्धि नहीं करता है।

जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, चार नमूने XRD परीक्षणों से गुजरना। 2θ आसपास = 23 डिग्री पर व्यापक शिखर अनाकार SiO 2 है, जो मुख्य है का प्रतिनिधित्व करता हैHGM के घटक। इस शिखर चार नमूने, जो HGM के अस्तित्व को दर्शाता है में पता चला है। चूंकि PFOTES कुछ अणुओं की एक मोटाई के साथ ही कोटिंग है, यह XRD संकेत नहीं बदलता है। इसलिए, मूल HGM, एफ SCHGM, ती-SCHGM, और MCHGM की XRD पैटर्न लगभग एक ही कर रहे हैं। ती-SCHGM और MCHGM का सवाल है, SiO 2, अन्य चोटियों के व्यापक शिखर ((101), (004), (200), (105), (211), (213), और (204)) कर रहे हैं के अलावा पूरी तरह से मानक 2 Tio (पीडीएफ # 89-4921) को अनुक्रमित। यह दर्शाता है कि anatase TiO 2 अंतिम उत्पाद में ही बना है।

SEM छवियाँ 3 चित्र में दिखाया गया है। क्योंकि PFOTES कोटिंग केवल कुछ अणुओं मोटी है के रूप में उन चित्रों में दिखाया गया है, एफ SCHGM और मूल HGM सतह पर कोई अंतर नहीं है। MCHGM और ती-SCHGM के लिए, यह सतह पर कोटिंग्स देखते हैं कि काफी स्पष्ट है। ईडीएस परिणाम चित्रा 4 में दिखाया जाता है। 3 चित्र में गुलाबी क्षेत्र ईडीएस द्वारा जांच की थी। जैसा कि चित्र 4 ए में दिखाया गया है, केवल सी, हे, ना, और सीए पाया गया। चित्रा 4 बी में, इन चार तत्वों के अलावा, एफ भी पता चला है। यह PFOTES, जो HGM सतह पर लेपित किया जा पता चला था के लक्षण वर्णन तत्व है। चित्रा 4 सी में, चित्रा 4 ए में चार तत्वों के अलावा, ती का पता चला था, जो इंगित करता है कि 2 Tio HGM पर लेपित है। चित्रा 4d में, चित्रा 4c में पांच तत्वों के अलावा, एफ भी पता चला था। यह दर्शाता है कि दोनों 2 Tio और PFOTES HGM सतह पर लेप लगाया जाता है।

संपर्क कोण तो जांच की थी। जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, मूल HGM (चित्रा 5 ए) के संपर्क कोण, एफ SCHGM (चित्रा 5 ब), ती-SCHGM (चित्रा 5c), और MCHGM (चित्रा5d) 59 °, 141.2 °, 85 डिग्री, और 153 °, क्रमशः रहे हैं। PFOTES की मदद से, एफ SCHGM और MCHGM के संपर्क कोण दोनों भारी वृद्धि दिखा रहे हैं। हालांकि, उनके फिसलने कोण (चित्रा 6) अलग हैं। एफ SCHGM और MCHGM की रपट कोण 67 डिग्री और 16 डिग्री, क्रमशः रहे हैं। इस विशेष संरचना HGM पर 2 Tio द्वारा गठित की वजह से है। इस विशेष संरचना सतह खुरदरापन बढ़ जाती है, इसलिए रपट कोण भी बदल जाता है। Cassie-बैक्सटर गीला मॉडल 26, चित्रा 7 में दिखाया गया है, superhydrophobic घटना की व्याख्या करने में सक्षम है। फॉर्मूला 1 इस मॉडल का वर्णन है। इस सूत्र में, θ ग, स्पष्ट संपर्क कोण है θ यंग संपर्क कोण 27 है, और च ठोस चरण अंश है। 2 Tio की मदद से, दोनों HGM सतह और च-मूल्य का खुरदरापन वृद्धि हुई है। इसलिए, संपर्क कोण बड़ा बन गया। TiO2 कोटिंग HGM सतह पर स्तंभ संरचना बनाने के लिए मदद की। इसलिए, पानी की बूंद एक हवाई चटाई द्वारा समर्थित है, और, जब रपट, प्रतिरोध छोटा होता है। इस प्रकार, MCHGM की रपट कोण छोटा होता है।

क्योंकि θ ग = च क्योंकि θ - (1 - च) (1) 26

परावर्तन तो जांच की और चित्रा 8 में दिखाया गया था। चूंकि PFOTES कोटिंग मुश्किल से परावर्तन बदल जाता है, उन चार नमूने को दो समूहों में विभाजित किया गया। पहले एक मूल HGM और एफ SCHGM है, और दूसरा एक ती-SCHGM और MCHGM है। प्रत्येक समूह में, परावर्तन के डेटा काफी समान हैं। हालांकि, 2 Tio की मदद से, परावर्तन 5% की वृद्धि हुई।

अंत में, थर्मल condu पर 2 Tio कोटिंग के प्रभावctivity जांच की थी। यह आवश्यक है क्योंकि 2 Tio कोटिंग HGM की दीवार मोटाई बढ़ जाती है। इस प्रकार, 2 Tio की तापीय चालकता में लिपटे HGM uncoated HGM से एक छोटा सा अधिक है। हालांकि, तापीय चालकता वृद्धि इतना स्पष्ट है कि कुल मिलाकर गर्मी इन्सुलेशन संपत्ति को कमजोर नहीं होना चाहिए। के रूप में, चित्रा 9 में दिखाया गया है के बाद से PFOTES मुश्किल से तापीय चालकता बदल गया है, केवल 2 Tio इस पैरामीटर में लाभ के लिए योगदान दिया। हालांकि, वृद्धि सीमित था। मूल HGM, एफ SCHGM, ती-SCHGM, और MCHGM की तापीय चालकता थे .0475 डब्ल्यू / (एम · कश्मीर), 0.0479 डब्ल्यू / (एम · कश्मीर), 0.0546 डब्ल्यू / (एम · कश्मीर), और 0.0543 डब्ल्यू / (एम · कश्मीर), क्रमशः। इस प्रकार, भले ही 2 Tio कोटिंग HGM दीवार मोटाई में लाभ की वजह से तापीय चालकता वृद्धि हुई है, वृद्धि मामूली था। इस तरह के 2 Tio के समग्र थर्मल इन्सुलेशन गुण लिपटे HGM परावर्तन वृद्धि है कि देरी से सुधार किया गया2 Tio से वेद।

आकृति 1
चित्र 1: MCHGM के संश्लेषण योजना। जैसे एफ SCHGM और ती-SCHGM के रूप में अन्य नमूने, के लिए, प्रक्रियाओं काफी समान है, लेकिन संबंधित कच्चे माल के बिना कर रहे हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्र 2: मूल HGM, superhydrophobic TiO2 / HGM, और मानक anatase TiO 2 XRD स्पेक्ट्रा। स्पेक्ट्रा एक अत्यंत बहुमुखी, बहुउद्देशीय एक्सरे विवर्तन Cu Kα विकिरण (λ = ०.१५४०६ एनएम) और 10 डिग्री से 80 डिग्री को लेकर एक 2θ साथ प्रणाली द्वारा पता लगाया गया। वहाँ मूल HGM के बीच कोई स्पष्ट मतभेद हैंऔर एफ SCHGM या ती-SCHGM और MCHGM। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्र 3: (क) मूल HGM की आकारिकी, (ख) एफ SCHGM, (ग) ती-SCHGM, और (घ) MCHGM, एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग कर पता लगाया है। पर मूल HGM और एफ SCHGM सतहों, कोटिंग्स SEM के माध्यम से मनाया नहीं किया जा सकता है, लेकिन कोटिंग्स ती-SCHGM और MCHGM की सतहों पर मौजूद नहीं है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्र 4: (क) मूल HG के लाल फ्रेम क्षेत्रों में से ईडीएस मापएम, (ख) एफ SCHGM, (ग) ती-SCHGM, और (घ) MCHGM, एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग कर पता लगाया है। PFOTES और 2 Tio की विशेषता तत्वों का पता लगाया गया।

चित्रा 5
चित्र 5: (क) मूल HGM के संपर्क कोण, (ख) एफ SCHGM, (ग) ती-SCHGM, और (घ) MCHGM संपर्क कोण गोनियोमीटर द्वारा पता लगाया जाता है। PFOTES की मदद से, एफ SCHGEM और MCHGM के संपर्क कोण मूल्यों के लिए एक महान वृद्धि दिखी गई। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 6
चित्र 6: (क) एफ SCHGM और (ख) MCHGM की रपट कोण। लाल वृत्त पानी की बूंद की रपट पथ चिह्नित करता है। MCHGM एक लोव से पता चलताकोण रपट r। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 7
चित्र 7: Cassie-बैक्सटर superhydrophobicity के सिद्धांत को गीला। यह मॉडल है कि सिद्धांत गीला का वर्णन करता है। काला घेरा पानी की बूंद का प्रतिनिधित्व करता है। छोटे खंभे किसी न किसी सतह प्रतिनिधित्व करते हैं।

आंकड़ा 8
चित्र 8: मूल HGM, एफ SCHGM, ती-SCHGM, और MCHGM का परावर्तन स्पेक्ट्रा, स्पेक्ट्रोफोटोमीटर द्वारा पता लगाया। 2 Tio लिपटे HGM मूल HGM की तुलना में बेहतर परावर्तन को दर्शाता है। VI के लिए यहां क्लिक करेंयह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण EW।

चित्रा 9
चित्र 9: चार नमूनों की तापीय चालकता, एक तापीय चालकता मीटर द्वारा पता लगाया। तापीय चालकता में वृद्धि दीवार मोटाई में लाभ से निकला है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

इस पांडुलिपि में, प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम जलतापीय प्रक्रिया है। यह 2 Tio के गठन, अंतिम परावर्तन, और superhydrophobicity प्रभावित करती है। तापमान नियंत्रण और प्रतिक्रिया समय भी काफी महत्वपूर्ण हैं। प्रतिक्रिया की स्थिति बदलते हैं, तो अंतिम उत्पाद त्रुटिपूर्ण जा सकता है।

इस विधि एक कदम में superhydrophobic और अत्यधिक आईआर चिंतनशील HGM के संश्लेषण के लिए एक आसान तरीका प्रदान करता है। पिछले अनुसंधान में, superhydrophobic और परावर्तन गुण अलग साधन 28, 29, 30 के द्वारा प्राप्त किया गया था। इसलिए, दोनों प्राप्त करने के लिए, कम से कम दो चरण आवश्यक हैं। इस पांडुलिपि में, एक एक कदम विधि का प्रस्ताव है, बड़े पैमाने पर उत्पादन क्षमता को बढ़ाने के। इसके अलावा, उन दो गुण के साथ संयुक्त, आईआर चिंतनशील कोटिंग दूषण से सुरक्षित है, और कोटिंग प्रदर्शन एक लंबे समय के लिए बनाए रखा जा सकता है। </ P>

हालांकि, वहाँ बड़े पैमाने पर संश्लेषण के मामले में एक सीमा है। इस विधि आगे ऐसे प्रयोजनों के लिए संशोधित किया जाना चाहिए। यह एक बड़े जलतापीय रिएक्टर की बात आती है, गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण सुव्यवस्थित होना चाहिए।

जब मौजूदा तरीकों की तुलना में, क्योंकि यह एक कदम में superhydrophobic और अत्यधिक आईआर चिंतनशील HGM के संश्लेषण के लिए अनुमति देता है इस तकनीक को महत्वपूर्ण है। कोटिंग आईआर को दर्शाती के लिए महत्वपूर्ण कारक है। इस प्रकार, यह भी सतह को साफ रखने के लिए काफी महत्वपूर्ण है। superhydrophobic स्वयं सफाई संपत्ति के साथ, कोटिंग दूषण से संरक्षित किया जा सकता है और जीवन भर के लंबे समय तक किया जा सकता है। इसके अलावा, क्योंकि दो कदम एक कदम, ऊर्जा उत्पादन के दौरान भस्म करने के लिए कम कर रहे हैं भी कम हो जाता है।

इस पांडुलिपि में प्रदर्शन प्रस्तावित तकनीक आवेदनों की एक विस्तृत विविधता के साथ एक गर्मी इन्सुलेशन सामग्री के संश्लेषण के लिए एक अच्छा तरीका प्रतिनिधित्व करता है। superhydrophobic पीroperty ऐसे आईआर प्रतिबिंब के रूप में अन्य संपत्तियों, साथ संयुक्त है। इसलिए, यदि आवश्यक हो, superhydrophobic संश्लेषण विधि ऐसे आईआर अवशोषण सामग्री 31, विरोधी जंग सामग्री 32 या यहाँ तक कि सौर कोशिकाओं 33 के रूप में अन्य कार्यात्मक सामग्री, के लिए लागू किया जा सकता है।

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Acknowledgments

काम इस पत्र में वर्णित सीआईआई-एच / Polyu नवोन्मेष कोष से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया। इसके अलावा समर्थन शेन्ज़ेन मयूर योजना (KQTD2015071616442225) और चीनी सरकार "हजार टैलेंट" कार्यक्रम (Y62HB31601) द्वारा प्रदान किया गया। इसके अलावा, एप्लाइड जीवविज्ञान विभाग और हांगकांग पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी के रासायनिक प्रौद्योगिकी और सतत शहरी विकास के लिए हांगकांग पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी रिसर्च इंस्टीट्यूट (RISUD) से मदद की सराहना की है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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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References

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रसायन विज्ञान अंक 122 TiO खोखले कांच microspheres (HGM) सुपर hydrophobicity अवरक्त (IR) परावर्तन एक्सरे विवर्तन (XRD) स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) ऊर्जा फैलाव डिटेक्टर (ईडीएस)
TiO<sub&gt; 2</subएक मुलायम रसायन शास्त्र विधि द्वारा संश्लेषित Superhydrophobic और उच्च आईआर चिंतनशील गुण के साथ&gt; लिपटे खोखले कांच microspheres
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Wong, Y., Zhong, D., Song, A., Hu,… More

Wong, Y., Zhong, D., Song, A., Hu, Y. TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method. J. Vis. Exp. (122), e55389, doi:10.3791/55389 (2017).

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