This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.
Este manuscrito propõe um método-química suave para desenvolver microesferas de vidro ocas e hidrofóbicas altamente IR-reflectoras (HGM). A anatase TiO2 e um agente de super-hidrófobos foram revestidos sobre a superfície de HGM em um passo. TBT e PFOTES foram seleccionados como a fonte de Ti e o agente de super-hidrófobos, respectivamente. Eles foram ambos revestidos no HGM, e após o processo hidrotermal, o TBT se virou para anatase TiO2. Desta forma, um PFOTES / TiO 2 -Revestido HGM (MCHGM) foi preparado. Para comparação, PFOTES HGM-revestido único (F-SCHGM) e de TiO 2 HGM-revestido único (Ti-SCHGM) foram sintetizados como bem. Os PFOTES e TiO 2 revestimentos na superfície de HGM foram demonstrados por meio de difracção de raios-X (DRX), microscopia electrónica de varrimento (SEM), e caracterizações detector de dispersão de energia (EDS). O MCHGM mostraram um maior ângulo de contacto (153 °), mas um menor ângulo de deslizamento (16 °) do que o F-SCHGM, com um ângulo de contacto de 141,26; e um ângulo de 67 ° de deslizamento. Além disso, tanto Ti-SCHGM e MCHGM apresentado valores de reflectividade IV semelhantes, que eram de cerca de 5,8% mais elevada do que a HGM original e F-SCHGM. Além disso, o revestimento PFOTES pouco mudou a condutividade térmica. Portanto, F-SCHGM, com uma condutividade térmica de 0,0479 W / (m.K), foi bastante como o HGM original, que foi 0,0475 W / (mK). MCHGM e Ti-SCHGM também foram semelhantes. Os seus valores de condutividade térmica foram 0,0543 W / (mK) e 0,0543 W / (m.K), respectivamente. O revestimento de TiO2 aumentou ligeiramente a condutividade térmica, mas com o aumento da reflectividade, a propriedade de isolamento térmico global-se reforçada. Finalmente, uma vez que a propriedade de reflexão de IR é fornecido pelo revestimento HGM, se o revestimento for derrubado, a ref lectividade diminui. Portanto, com o revestimento hidrofóbicas, a superfície é protegido de incrustao, e também a sua vida útil é prolongada.
microesferas de vidro ocas (HGM) são materiais inorgânicos que variam em tamanho de 10 a 100? m. Eles demonstram muitas características úteis, tais como a excelente dispersão, capacidade de fluxo elevada, baixa densidade, e propriedades de isolamento térmico superiores 1, 2, 3, 4. Devido à sua estrutura oca, HGM têm uma condutividade térmica extremamente baixa 10, 11. Por estas razões, eles são aplicadas em muitas áreas, incluindo a engenharia aeroespacial 5, exploração de alto mar 6, 7, 8 de armazenamento de hidrogénio, 9, etc. No entanto, eles ainda demonstrar algumas desvantagens, tais como a baixa resistência. Além disso, a luz infravermelha é capaz de transmitir através HGM e aquecer o objecto atrás. mesmose, modificações de superfície sobre HGM são essenciais para reduzir a transferência térmica radiativa. Um método eficaz consiste em revestir um material de bloqueio de IR para a superfície de HGM. Como um semicondutor, TiO 2 tem sido usados em muitas áreas, tais como foto-catálise 12, 13, desenvolvimento de células solares, fabrico de sensores 14, 15 aplicações ambientais, e de armazenamento de energia 16. Além disso, ele também mostra baixa emissividade à luz visível e infravermelha de banda 17, 18, 19. Portanto, para os nossos propósitos, TiO 2 foi uma seleção prudente devido ao seu preço relativamente baixo e alto desempenho.
No entanto, o revestimento é muito fácil para os poluentes para sujar, o que afeta seriamente a refletividade do TiO 2. A refletividade deve reduzir gradualmente. Portanto, um self-limpeza do revestimento é essencial para evitar que o revestimento de incrustação e para prolongar o tempo de trabalho de um tal revestimento.
Neste texto, um método-química suave foi usada para desenvolver hidrofóbicas TiO2 -Revestido HGM. Titanato de tetrabutilo (TBT) e 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) foram seleccionados como a fonte de Ti e agente de super-hidrófobos, respectivamente. Eles foram hidrolisados e depositado sobre a superfície de HGM. Em seguida, depois de o processo hidrotermal, a anatase TiO2 formado na superfície do HGM, e as propriedades hidrofóbicas permaneceu. Para comparação, PFOTES HGM-revestido único (F-SCHGM) e de TiO 2 HGM-revestido único (Ti-SCHGM) foram sintetizados como bem. O esquema de síntese é mostrado na Figura 1.
Neste texto, o passo crítico no protocolo é o processo hidrotermal. Ela influencia a formação de TiO 2, a ref lectividade final, e o superhydrophobicity. O controlo da temperatura e tempo de reacção também são bastante significativas. Se as condições de reação mudam, os produtos finais podem ser falho.
Este método oferece uma maneira simples de sintetizar e hidrofóbicas altamente IR-reflexivo HGM em um passo. Na investigação anterior, as propriedades hidrofóbicas …
The authors have nothing to disclose.
O trabalho descrito neste trabalho foi apoiado por uma bolsa do Fundo de Inovação CII-HK / PolyU. Um apoio adicional foi fornecido pelo Plano de Shenzhen Peacock (KQTD2015071616442225) eo Governo chinês Programa "Mil Talentos" (Y62HB31601). Além disso, a ajuda do Departamento de Biologia Aplicada e Tecnologia Química da Universidade Politécnica de Hong Kong e do Instituto de Hong Kong Universidade Politécnica Pesquisa para o Desenvolvimento Urbano Sustentável (RISUD) é apreciado.
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% |