TiO<sub> 2</sub> Recubiertas con microesferas de vidrio huecas con propiedades superhidrófobas y alta IR-reflectantes sintetizado por un método de química suave
Summary
This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.
Abstract
Este manuscrito propone un método suave-química para desarrollar microesferas de vidrio huecas superhidrófobas y altamente IR-reflectantes (HGM). La anatasa TiO 2 y un agente superhidrofóbica se recubrieron sobre la superficie HGM en un solo paso. OTC y PFOTES fueron seleccionados como la fuente de Ti y el agente superhidrofóbica, respectivamente. Ambos fueron recubiertos en la HGM, y después del proceso hidrotérmico, la OTC se volvieron a anatasa TiO 2. De esta manera, un PFOTES / TiO2 recubiertas HGM (MCHGM) se preparó. Para la comparación, PFOTES HGM de un solo revestido (F-SCHGM) y TiO 2 HGM de un solo recubierto (Ti-SCHGM) se sintetizaron también. Los PFOTES y TiO 2 revestimientos sobre la superficie HGM se demostraron mediante difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), y caracterizaciones detector de dispersión de energía (EDS). El MCHGM mostró un mayor ángulo de contacto (153 °), pero un ángulo de deslizamiento inferior (16 °) de F-SCHGM, con un ángulo de contacto de 141,26; y un ángulo de 67 ° de deslizamiento. Además, tanto Ti-SCHGM y MCHGM muestran valores de reflectividad IR similares, que eran aproximadamente 5.8% más alto que el HGM original y F-SCHGM. Además, el recubrimiento PFOTES apenas cambió la conductividad térmica. Por lo tanto, F-SCHGM, con una conductividad térmica de 0,0479 W / (m · K), era bastante como la HGM original, que era 0,0475 W / (m · K). MCHGM y Ti-SCHGM también fueron similares. Sus valores de conductividad térmica eran 0,0543 W / (m · K) y 0,0543 W / (m · K), respectivamente. El recubrimiento de TiO 2 aumentó ligeramente la conductividad térmica, pero con el aumento de la reflectividad, se mejoró la propiedad global-aislamiento térmico. Por último, ya que la propiedad reflectante de IR es proporcionada por el revestimiento HGM, si es objeto de falta el recubrimiento, la reflectividad disminuye. Por lo tanto, con el recubrimiento superhidrófobo, la superficie está protegido de ensuciamiento, y su tiempo de vida también se prolonga.
Introduction
microesferas de vidrio huecas (HGM) son materiales inorgánicos que varían en tamaño de 10 a 100! m. Ellos demuestran muchas características útiles, tales como una excelente dispersión, la capacidad de flujo de alta, baja densidad, y propiedades de aislamiento térmico superiores 1, 2, 3, 4. Debido a su estructura hueca, HGM tiene una conductividad térmica extremadamente baja 10, 11. Por estas razones, se aplican en muchas áreas, incluyendo la ingeniería aeroespacial 5, la exploración de aguas profundas 6, 7, el almacenamiento de hidrógeno 8, 9, etc. Sin embargo, todavía demuestran algunas desventajas, tales como baja resistencia. Además, la luz IR es capaz de transmitir a través de HGM y calentar el sujeto atrás. para elloe, modificaciones de la superficie en HGM son esenciales para reducir la transferencia térmica por radiación. Un método eficaz consiste en recubrir un material de IR de bloqueo sobre la superficie HGM. Como un semiconductor, TiO 2 se ha utilizado en muchas áreas, tales como foto-catálisis 12, 13, el desarrollo de células solares, la fabricación de sensor 14, aplicaciones medioambientales 15, y de almacenamiento de energía 16. Además, también muestra de baja emisividad a la luz visible y banda infrarroja 17, 18, 19. Por lo tanto, para nuestros propósitos, TiO2 era una selección prudente debido a su precio relativamente bajo y alto rendimiento.
Sin embargo, el recubrimiento es muy fácil para los contaminantes que ensucian, lo que afecta gravemente a la reflectividad de TiO2. La reflectividad debe reducir gradualmente. Por lo tanto, a self-limpieza es esencial recubrimiento para evitar que el revestimiento de las incrustaciones y para prolongar el tiempo de trabajo de un revestimiento tal.
En este manuscrito, se utilizó un método suave-química para desarrollar superhidrofóbica TiO 2 recubierta HGM. Titanato de tetrabutilo (TBT) y 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctiltrietoxisilano (PFOTES) fueron seleccionados como la fuente de Ti y el agente superhidrofóbica, respectivamente. Ellos fueron hidrolizadas y se depositan sobre la superficie HGM. Luego, después del proceso hidrotérmico, la anatasa TiO 2 formada en la superficie HGM, y las propiedades superhidrófobas mantuvo. Para la comparación, PFOTES HGM de un solo revestido (F-SCHGM) y TiO 2 HGM de un solo recubierto (Ti-SCHGM) se sintetizaron también. El esquema de síntesis se muestra en la Figura 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este manuscrito, el paso crítico en el protocolo es el proceso hidrotérmico. Influye en la formación de TiO 2, la reflectividad final, y la superhydrophobicity. El control de la temperatura y tiempo de reacción son también bastante significativo. Si cambian las condiciones de reacción, los productos finales pueden ser defectuoso.
Este método proporciona una forma sencilla para sintetizar HGM superhidrofóbica y altamente IR-reflectante en un solo paso. En la investigaci?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
El trabajo descrito en este documento fue apoyado por una beca del Fondo de Innovación CII-HK / PolyU. Más apoyo fue proporcionado por el Plan de Shenzhen Peacock (KQTD2015071616442225) y el Gobierno chino Programa "Mil Talent" (Y62HB31601). Además, la ayuda del Departamento de Biología Aplicada y Tecnología Química de la Universidad Politécnica de Hong Kong y el Instituto de Hong Kong Universidad Politécnica de Investigación para el Desarrollo Urbano Sostenible (RISUD) es apreciado.
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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