This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.
Diese Handschrift schlägt vor, ein Soft-Chemie Verfahren superhydrophoben und hoch IR-reflektierenden Glasmikrohohlkugeln (HGM) zu entwickeln. Die Anatas – TiO 2 und ein superhydrophobe Mittel wurden in einem Arbeitsgang auf der HGM beschichtende Oberfläche. TBT und PFOTES wurden als Ti-Quelle und der superhydrophoben Mittel jeweils ausgewählt. Sie wurden beide auf dem HGM beschichtet, und nach dem hydrothermalen Verfahren, das TBT gedreht TiO 2 Anatas. Auf diese Weise wird ein PFOTES / TiO 2 -beschichteten HGM (MCHGM) wurde hergestellt. Zum Vergleich PFOTES einfach beschichteten HGM (F-SCHGM) und TiO 2 einfach beschichteten HGM (Ti-SCHGM) wurden ebenfalls synthetisiert. Das PFOTES und TiO 2 -Beschichtungen auf der HGM Oberfläche wurden durch Röntgenbeugung (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und energiedispersiver Detektor (EDS) Charakterisierungen demonstriert. Die MCHGM zeigte einen höherer Kontaktwinkel (153 °), aber einen niedrigeren Gleitwinkel (16 °) als F-SCHGM, mit einem Kontaktwinkel von 141,26; und einen Gleitwinkel von 67 °. Zusätzlich zeigten beide Ti-SCHGM und MCHGM Ähnliche IR-Reflexionswerte, die etwa 5,8% höher als die ursprüngliche HGM und F-SCHGM waren. Außerdem änderte sich die PFOTES Beschichtung kaum die Wärmeleitfähigkeit. Daher F-SCHGM, mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,0479 W / (m · K), war ganz wie das Original HGM, das 0,0475 W / (m · K) war. MCHGM und Ti-SCHGM waren ebenfalls ähnlich. Deren Wärmeleitfähigkeitswerte waren 0,0543 W / (m · K) und 0,0543 W / (m · K), respectively. Die TiO 2 -Beschichtung leicht erhöhte die thermische Leitfähigkeit, aber mit der Erhöhung der Reflektivität wurde die Gesamtwärmeisolationseigenschaft verbessert. Schließlich, da die IR-reflektierende Eigenschaft von der HGM Beschichtung versehen ist, wenn die Beschichtung verschmutzt ist, verringert sich die Reflektivität. Daher kann mit der superhydrophoben Beschichtung wird die Oberfläche vor Verschmutzung geschützt, und ihre Lebensdauer ist auch verlängert.
Hohlglasmikrokugeln (HGM) sind anorganische Materialien in der Größe im Bereich von 10 bis 100 um. Sie zeigen viele nützlichen Eigenschaften, wie ausgezeichnete Dispersion, hohe Fließfähigkeit, geringe Dichte und hervorragende Wärmeisoliereigenschaften 1, 2, 3, 4. Aufgrund ihrer Hohlstruktur hat HGM eine extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit 10, 11. Aus diesen Gründen werden sie in vielen Bereichen angewandt, einschließlich der Luft- und Raumfahrt 5, Tiefsee-Exploration 6, 7, Wasserstoffspeicher 8, 9, usw. Aber sie immer noch einige Nachteile, wie geringe Festigkeit aufweisen. Darüber hinaus ist das IR-Licht in der Lage durch HGM zu übertragen und das Thema hinter beheizen. dafüre, Oberflächenmodifikationen auf HGM sind unerlässlich, um die Strahlungswärmeübertragung zu reduzieren. Eine wirksame Methode ist die Beschichtung ein IR-blockierende Material auf die Oberfläche HGM. Als Halbleiter hat TiO 2 16 in vielen Bereichen, wie beispielsweise das Photokatalyse 12, 13, Solarzellen Entwicklung, Fertigung Sensor 14, Umweltanwendungen 15 und Energiespeicher verwendet. Darüber hinaus zeigt sie auch mit geringem Emissionsvermögen im sichtbaren Licht und Infrarotband 17, 18, 19. Daher ist für unsere Zwecke war TiO 2 eine umsichtige Auswahl aufgrund seiner relativ niedrigen Preis und hoher Leistung.
Allerdings ist die Beschichtung ganz einfach für Schadstoffe zu beschmutzen, die ernsthaft die Reflektivität von TiO 2 wirkt. Das Reflexionsvermögen muss nach und nach reduzieren. Daher ist ein self reinigende Beschichtung ist wichtig, die Beschichtung vor Verschmutzung zu verhindern und die Arbeitszeit einer solchen Beschichtung zu verlängern.
In diesem Manuskript wurde ein Soft-Chemie verwendetes Verfahren superhydrophoben TiO 2 -beschichteten HGM zu entwickeln. Tetrabutyltitanat (TBT) und 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyltriethoxysilan (PFOTES) wurden als Ti-Quelle und superhydrophoben Mittel ausgewählt sind. Sie wurden auf der HGM Oberfläche hydrolysiert und abgeschieden. Dann, nach dem hydrothermalen Verfahren, der Anatas – TiO 2 auf der HGM Oberfläche gebildet, und die superhydrophobe Eigenschaften blieben. Zum Vergleich PFOTES einfach beschichteten HGM (F-SCHGM) und TiO 2 einfach beschichteten HGM (Ti-SCHGM) wurden ebenfalls synthetisiert. Das Syntheseschema ist in Abbildung 1 dargestellt.
In diesem Manuskript ist der kritische Schritt in dem Protokoll die hydrothermalen Verfahren. Es beeinflusst die Bildung von TiO 2, die letzten Reflexionsvermögen und die superhydrophoben. Die Temperaturkontrolle und Reaktionszeit ist auch sehr wichtig. Wenn die Reaktionsbedingungen zu ändern, können die Endprodukte fehlerhaft sein.
Diese Methode bietet einen einfachen Weg superhydrophoben und hoch IR-reflektierenden HGM in einem Schritt zu synthetisieren. In früheren Forschun…
The authors have nothing to disclose.
Die Arbeiten in diesem Papier beschrieben wurden durch einen Zuschuss von den CII-HK / PolyU Innovationsfonds unterstützt. Weitere Unterstützung wurde von dem Shenzhen Peacock Plan (KQTD2015071616442225) und die chinesischen Regierung "Thousand Talent" Program (Y62HB31601) zur Verfügung gestellt. Auch die Hilfe von der Abteilung für angewandte Biologie & Chemical Technology von der Hong Kong Polytechnic University und der Hong Kong Polytechnic University Research Institute für nachhaltige Stadtentwicklung (RISUD) geschätzt wird.
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% |