This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.
Bu yazıda süperhidrofobik ve son derece IR yansıtıcı içi boş cam mikro kürecikler (HGM) geliştirmek için bir yumuşak kimya yöntemi önermektedir. Anataz TiO2 ve süperhidrofobik madde bir aşamada HGM yüzeyi üzerinde kaplandı. TBT ve PFOTES sırasıyla Ti kaynağı ve süperhidrofobik madde olarak seçildi. Her ikisi de HGM ile kaplanır ve hidrotermal işleminden sonra, TBT TiO2 anataz çevrildi. Bu şekilde, bir PFOTES / TiO2 HGM (MCHGM) hazırlandı -kaplı. Karşılaştırma için, tek kaplı HGM (F-SCHGM) ve TiO2 tek kaplı HGM (Ti-SCHGM) PFOTES de sentezlendi. HGM yüzeyinde PFOTES ve TiO2 kaplamalar X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve enerji dağıtıcı detektörü (EDS) karakterizasyonu ile gösterilmiştir. MCHGM 141.2 bir temas açısına sahip, daha büyük bir temas açısı (153 °), fakat, F-SCHGM daha kayar alt açı (16 °) göstermiştir6; ve bir 67 ° 'lik bir açı kayar. Buna ek olarak, her ikisi de Ti-SCHGM ve MCHGM orijinal HGM ve F-SCHGM yaklaşık% 5.8 daha fazla olduğu benzer İR yansıtma değerleri göstermiştir. Ayrıca PFOTES kaplama zorlukla ısı iletkenliği değiştirildi. Bu nedenle, F-SCHGM, 0,0479 W / (m · K) bir ısı iletkenliği ile oldukça 0.0475 W / (m mK) olan özgün HGM, gibiydi. MCHGM ve Ti-SCHGM da benzerdi. Bunların ısı iletkenliği değerleri sırasıyla 0.0543 W / (m · K) ve 0.0543 W / (m · K) idi. TiO2 kaplama hafif ısı iletkenliği yüksek ama yansıtma artış, toplam ısı yalıtımı özelliği gösterir iyileştirildi. Enfraruju yansıtan özelliği HGM kaplama ile temin edilmiştir çünkü kaplama kirlenmiş olan, son olarak, yansıtma azalır. Bu nedenle, süperhidrofobik kaplama, yüzey kirlenmesini korunur ve yaşam süresi de uzamaktadır.
İçi boş cam mikro-küreler (HGM) 10 ila 100 um arasında değişen inorganik malzemelerdir. Bunlar, çok iyi bir dispersiyon, yüksek akış kabiliyeti, düşük yoğunluk ve üstün termik yalıtım özellikleri, 1, 2, 3, 4 gibi birçok yararlı özellik göstermelidir. Çünkü bunların, içi boş yapının, HGM, son derece düşük bir termal iletkenliğe 10, 11 sahiptir. Bu nedenlerden dolayı, bu havacılık vb mühendislik 5, derin deniz keşif 6, 7, hidrojen depolama 8, 9, ancak, yine de, örneğin, düşük mukavemet gibi bazı dezavantajları göstermektedir da dahil olmak üzere, pek çok alanlarda uygulanır. Ayrıca, IR ışığı HGM üzerinden iletmek ve arkasında konusu ısı edebilmektedir. onun içinE, HGM yüzey modifikasyonları, radyasyon ısı transferini azaltmak için çok önemlidir. Etkili bir yöntem kaplamak için HGM yüzeyi üzerine bir IR-bloke edici maddedir. Bir yarı iletken olarak, TiO2, örneğin foto-kataliz 12, 13, güneş hücresi gelişimi, sensör üretimi 14, çevre uygulamaları 15, ve enerji depolama 16 gibi birçok alanda, kullanılmıştır. Buna ek olarak, aynı zamanda, görünür ışık ve enfraruj 17, 18, 19, düşük emisyon gösterir. Bu nedenle, bizim için, TiO2 nedeniyle nispeten düşük fiyat ve yüksek performans için ihtiyatlı bir seçim oldu.
Bununla birlikte, kaplama kirleticiler ciddi TiO2 reflektivitesini etkiler, kirlenme oldukça kolaydır. yansıtma kademeli olarak azaltmalıdır. Bu nedenle, bir self temizleyen kaplamanın kirletici kaplama engellemek ve bu tür bir kaplamanın çalışma süresini uzatmak için esastır.
Bu yazıda, yumuşak kimya yöntemi süperhidrofobik TiO2 ıslah edilmiş HGM geliştirmek için kullanılmıştır. Tetrabütil titanat (TBT) ve 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) sırasıyla Ti kaynağı ve süperhidrofobik madde olarak seçildi. Bunlar hidrolize ve HGM yüzeyde biriken bulundu. Daha sonra, hidrotermal işleminden sonra, anataz TiO2 HGM yüzeyinde oluşan ve süperhidrofobik özellikleri kalmıştır. Karşılaştırma için, tek kaplı HGM (F-SCHGM) ve TiO2 tek kaplı HGM (Ti-SCHGM) PFOTES de sentezlendi. Sentez şeması Şekil 1 'de gösterilmiştir.
Bu yazıda protokolde kritik adım hidrotermal süreçtir. Bu TiO2 oluşumunun son yansıtıcılık ve superhydrophobicity etkiler. Sıcaklık kontrolü ve reaksiyon süresi de oldukça önemlidir. Reaksiyon koşulları değiştirirseniz, nihai ürünler kusurlu edilebilir.
Bu yöntem, bir aşamada süperhidrofobik ve son derece IR yansıtıcı HGM sentezlenmesi için basit bir yol sağlar. Önceki çalışmada, süperhidrofobik ve yansıtma özellikleri, ayrı yollarla <sup class…
The authors have nothing to disclose.
Bu yazıda anlatılan çalışma CII-HK / POLYU İnovasyon Fonu bir hibe ile desteklenmiştir. Bir başka destek Shenzhen Peacock Planı (KQTD2015071616442225) ve Çin Hükümeti "Bin Yetenek" Programı (Y62HB31601) tarafından sağlandı. Ayrıca, Uygulamalı Biyoloji Bölümü ve Kimya Teknolojisi Hong Kong Politeknik Üniversitesi ve Sürdürülebilir Kentsel Kalkınma Hong Kong Politeknik Üniversitesi Araştırma Enstitüsü (RISUD) dan yardım takdir edilmektedir.
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% |