Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

تيو 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

وتقترح هذه المخطوطة طريقة لينة الكيمياء لتطوير المجهرية الزجاج جوفاء superhydrophobic ودرجة عالية من الأشعة تحت الحمراء للانعكاس (HGM). والمغلفة التيتانيوم Anatase تيو 2 وكيل superhydrophobic على سطح HGM في خطوة واحدة. وقد تم اختيار TBT وPFOTES كمصدر تي وكيل superhydrophobic، على التوالي. كانوا على حد سواء المغلفة على HGM، وبعد عملية الحرارية المائية، وتحول TBT إلى التيتانيوم Anatase تيو 2. في هذه الطريقة، PFOTES / تيو 2 المغلفة HGM (MCHGM) أعدت. وعلى سبيل المقارنة، PFOTES واحد المغلفة HGM (F-SCHGM) وتيو 2 واحد المغلفة HGM (تي-SCHGM) تم تصنيعه أيضا. وقد أظهرت PFOTES وتيو 2 الطلاء على السطح HGM من خلال حيود الأشعة السينية (XRD)، المجهر الإلكتروني (SEM)، وكاشف المشتتة للطاقة (EDS) الأوصاف. أظهرت MCHGM زاوية أعلى الاتصال (153 درجة) ولكن أقل انزلاق زاوية (16 درجة) من F-SCHGM، مع زاوية الاتصال 141.26؛ وانزلاق زاوية 67 درجة. وبالإضافة إلى ذلك، عرض كل من تي-SCHGM وMCHGM القيم IR انعكاسية مماثلة، والتي كانت أعلى نحو 5.8٪ من HGM الأصلي وF-SCHGM. أيضا، وطلاء PFOTES بالكاد تغيرت التوصيل الحراري. ولذلك، F-SCHGM، مع التوصيل الحراري من 0.0479 W / (م · K)، وكان تماما مثل HGM الأصلي، الذي كان 0.0475 W / (م · K). كانت مشابهة أيضا MCHGM وتي SCHGM. كانت قيمهم الموصلية الحرارية 0.0543 W / (م · K) و0.0543 W / (م · K)، على التوالي. طلاء تيو 2 زيادة طفيفة الموصلية الحرارية، ولكن مع زيادة انعكاسية، تم تعزيز الملكية العزل الحراري بشكل عام. وأخيرا، منذ يتم توفير الملكية التي تعكس الأشعة تحت الحمراء عن طريق طلاء HGM، إذا تم عرقلة طلاء، يقلل من انعكاسية. لذلك، مع طلاء superhydrophobic، وحماية السطح من قاذورات، والتي تستغرق من عمر البطارية أيضا.

Introduction

المجهرية الزجاج جوفاء (HGM) هي مواد غير عضوية تتراوح في حجمها 10-100 ميكرون. أن تثبت العديد من الخصائص المفيدة، مثل تشتت ممتازة، والقدرة تدفق عالية، ومنخفض الكثافة، ومتفوقة خصائص العزل الحراري 1، 2، 3، 4. بسبب هيكلها جوفاء، HGM لها الموصلية الحرارية المنخفضة جدا 10 و 11. لهذه الأسباب، يتم تطبيقها في العديد من المجالات، بما في ذلك هندسة الطيران 5 والتنقيب في أعماق البحار 6 و 7 و تخزين الهيدروجين 8 و 9، وما إلى ذلك، فإنها لا تزال تثبت بعض العيوب، مثل قوة منخفضة. وبالإضافة إلى ذلك، ضوء الأشعة تحت الحمراء غير قادرة على نقل خلال HGM وتسخين هذا الموضوع وراءها. لذلكه، والتعديلات على سطح HGM ضرورية للحد من النقل الحراري الإشعاعي. وسيلة فعالة هو معطف مادة حاجبة الأشعة تحت الحمراء على سطح HGM. كما أشباه الموصلات، وقد استخدمت تيو 2 في العديد من المجالات، مثل الصور الحفز 12 و 13، وتطوير الخلايا الشمسية، وأجهزة الاستشعار تصنيع 14، والتطبيقات البيئية 15، وتخزين الطاقة 16. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يظهر أيضا الابتعاثية منخفضة في الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء الفرقة 17 و 18 و 19. لذلك، لأغراضنا، كان تيو 2 مجموعة الحكيمة نظرا لانخفاض الاسعار نسبيا والأداء العالي.

ومع ذلك، وطلاء من السهل جدا للملوثات كريهة، والذي يؤثر بشكل خطير على انعكاسية تيو 2. انعكاسية يجب أن تقلل تدريجيا. ولذلك، فإن قانون حالة الطوارئو تنظيف طلاء ضروري لمنع طلاء من قاذورات وإطالة وقت العمل من هذا الطلاء.

في هذه المخطوطة، تم استخدام طريقة لينة الكيمياء لتطوير superhydrophobic تيو 2 المغلفة HGM. وقد تم اختيار رباعي بيوتيل تيتانات (TBT) و1H، 1H، 2H، 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) كمصدر تي وكيل superhydrophobic، على التوالي. وتحلل أنها وتترسب على سطح HGM. ثم، بعد عملية الحرارية المائية، والتيتانيوم Anatase تيو 2 تشكلت على سطح HGM، وظلت خصائص superhydrophobic. وعلى سبيل المقارنة، PFOTES واحد المغلفة HGM (F-SCHGM) وتيو 2 واحد المغلفة HGM (تي-SCHGM) تم تصنيعه أيضا. يظهر مخطط التوليف في الشكل 1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. المعالجة المسبقة للHGM

  1. ضع HGM في كوب 500 مل مع 200 مل من الكحول المطلق. كثافة منخفضة من دون انقطاع HGM يؤدي إلى تعليق في الكحول، ولكن لأن كثافة من كسر HGM أكبر من ذلك من الكحول، فإنه يترسب في الحل. بعد 30 دقيقة، وجمع HGM مع وقف التنفيذ باستخدام ملعقة نظيفة وجافة في 80 ° C في الفرن لمزيد من التطبيق.

2. تجميع MCHGM

  1. ضع 5 غرام من دون انقطاع HGM، 47.5 مل من الايثانول، و 2.5 مل من الماء DI في قارورة ثلاثة العنق. يحرك باستخدام محرك خلط في 400 دورة / دقيقة لمدة 20 دقيقة (قبل الاختلاط).
  2. خلط 15 غراما من TBT، 1 غرام من PFOTES، و 30 مل من الكحول المطلق في كوب 200 مل. صب الخليط في قمع الضغط المستمر.
  3. إدراج قمع الضغط المستمر في واحدة من الثقوب القارورة ثلاثة العنق. إسقاط خليط الواردة في قمع الضغط المستمر في قارورة ثلاثة العنق، بسرعة1 قطرة في 7 ق، الذي يتحقق عن طريق ضبط صمام للقمع الضغط المستمر. تواصل التفاعل لمدة 3 ساعات.
  4. يصب الخليط من القارورة ثلاثة العنق، إلى مفاعل المائية. وضع مفاعل مختومة في كم الصلب مناسبة في C فرن 180 درجة لمدة 6 ساعات.
    ملاحظة: تأكد من أن المفاعل لديه غطاء مناسب. بعد تغطيتها، ووضع المفاعل في الأكمام الصلب. وينبغي أيضا أن تكون مختومة الأكمام مع غطاء.
  5. بعد رد الفعل هو أكثر، وجمع العينات علقت في المفاعل الحراري المائي باستخدام ملعقة كبيرة. تجفيف العينات في 80 درجة مئوية لمدة 4 ساعات للحصول على MCHGM.

3. توليف F-SCHGM

  1. إضافة 5 غرام من دون انقطاع HGM، 47.5 مل من الايثانول المطلق، و 2.5 مل من الماء DI إلى قارورة ثلاثة العنق. يحرك باستخدام محرك خلط في 400 دورة / دقيقة لمدة 20 دقيقة (قبل الاختلاط). مزيج 1 غرام من PFOTES و 30 مل من الايثانول المطلق في كوب 200 مل. نقل PFOTES والبريد المطلقthanol الخليط لقمع الضغط المستمر.
  2. إدراج قمع الضغط المستمر في قارورة ثلاثة العنق. إسقاط خليط الواردة في قمع الضغط المستمر في قارورة ثلاثة العنق، بسرعة 1 قطرة في 7 ق. دع رد فعل تشغيل لمدة 3 ساعات.
  3. نقل خليط من القارورة ثلاثة العنق لمفاعل المائية. وضع مفاعل مختومة في C فرن 180 درجة لمدة 6 ساعات. بعد رد الفعل هو أكثر، وجمع العينات علقت في المفاعل الحراري المائي باستخدام ملعقة كبيرة. تجفيف العينات في 80 درجة مئوية لمدة 4 ساعات للحصول F-SCHGM.

4. توليف تي SCHGM

  1. ضع 5 غرام من دون انقطاع HGM، 47.5 مل من الايثانول المطلق، و 2.5 مل من الماء DI في قارورة ثلاثة العنق. إثارة في 400 دورة / دقيقة لمدة 20 دقيقة (قبل الاختلاط). خلط 15 غراما من TBT و 30 مل من الايثانول المطلق في كوب 200 مل. نقل TBT وخليط الايثانول المطلق لقمع الضغط المستمر.
  2. إدراج-بريه ثابتةتأكد قمع في قارورة ثلاثة العنق. إسقاط الخليط في قمع الضغط المستمر في قارورة ثلاثة العنق، بسرعة 1 قطرة في 7 ق. دع رد فعل تشغيل لمدة 3 ساعات.
  3. نقل خليط من القارورة ثلاثة العنق لمفاعل المائية. وضع مفاعل مختومة في C فرن 180 درجة لمدة 6 ساعات. جمع العينات في المفاعل الحراري المائي بعد رد الفعل قد انتهى. تجفيف العينات في 80 درجة مئوية لمدة 4 ساعات للحصول على تي-SCHGM.

5.، توصيف

  1. إجراء الأوصاف XRD على جميع العينات. جمع البيانات باستخدام، متعددة الأغراض نظام حيود الأشعة السينية تنوعا للغاية مع الإشعاع النحاس Kα (λ = 0.15406 نانومتر) و2θ تتراوح بين 10 درجة إلى 80 درجة.
  2. الحصول على المسح المجهر 20، 21 الصور بعد رش العينات مع الذهب. وخلال الاختبارات SEM، إجراء EDS على منطقة معينة.
  3. قياسزاوية الأتصال باستخدام مقياس الزوايا اتصال الزاوية 22؛ يجب أن يكون حجم قطرة الماء 10 ميكرولتر.
  4. قياس زاوية انزلاق 23 عن طريق تغيير زاوية ميل السطح. تقليل زاوية حتى قطرة الماء يمكن أن تنزلق للتو الى اسفل.
    1. عصا الشريط على الوجهين على ورقة الزجاج (الحجم: 26 مم × 76 مم × 2 مم). باستخدام ملعقة، موحد وضع مساحيق (F-SCHGM أو MCHGM) على الشريط. باستخدام محقن، إضافة قطرة ماء (حجم: 0.05 مل) على سطح مسحوق.
    2. وضع ورقة الزجاج على منصة المحرك لمقياس الزوايا اتصال الزاوية. إمالة الورقة الزجاج بالانحناء منصة المحرك بمعدل 1 ° / ثانية. وقف المحرك عندما يبدأ قطرة الماء إلى الشريحة. زاوية الميل هي زاوية انزلاق.
  5. قياس أطياف انعكاسية باستخدام مطياف 24. ملاحظة: الطول الموجي من 450 نانومتر إلى 2550 نانومتر.
  6. قياس التوصيل الحراري للجميع العيناتباستخدام متر الموصلية الحرارية 25.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الاختبارات في الخطوة 4.4 تكشف العديد من الميزات والخصائص من العينات. وXRD (الشكل 2) يعكس تشكيل التيتانيوم Anatase تيو 2. وSEM (الشكل 3) وEDS (الشكل 4) عرض تيو 2 و PFOTES التي المغلفة على سطح HGM. زاوية الاتصال (الشكل 5) والانزلاق زاوية (الشكل 6) اختبارات تمثل superhydrophobicity. النفاذية اختبار فيس-NIR (الشكل 8) يصف الخصائص الانعكاسية للطلاء تيو 2، والتوصيل الحراري (الشكل 9) يدل على أن الطلاء لا يزيد من التوصيل الحراري.

كما هو مبين في الشكل 2، وعينات أربعة الخضوع لاختبارات XRD. ذروة واسعة في جميع أنحاء 2θ = 23 درجة تمثل متبلور شافي 2، والذي هو أهممكون من HGM. تم الكشف عن هذه الذروة في العينات الأربع، مما يدل على وجود HGM. منذ PFOTES هو طلاء فقط مع سمك جزيئات قليلة، فإنه لا يغير إشارة XRD. ولذلك، فإن أنماط XRD من HGM الأصلي، F-SCHGM، تي SCHGM، وMCHGM هي نفسها تقريبا. أما بالنسبة للتي SCHGM وMCHGM، بالإضافة إلى الذروة واسعة من شافي 2، والقمم الأخرى ((101)، (004)، (200)، (105)، (211)، (213)، و (204)) ل فهرستها تماما لمعيار تيو 2 (PDF # 89-4921). وهذا يعكس أن يتم تشكيل التيتانيوم Anatase تيو 2 في المنتجات النهائية.

وتظهر الصور SEM في الشكل (3). كما هو مبين في تلك الصور، وF-SCHGM وHGM الأصلي ليس لديهم اختلاف على السطح لأن طلاء PFOTES ليست سوى عدد قليل من جزيئات سميكة. لMCHGM وتي SCHGM، فمن الواضح تماما أن هناك الطلاء على السطح. وأظهرت نتائج EDS في الشكل (4). وكان التحقيق في منطقة الوردية في الشكل (3) من EDS. كما هو مبين في الشكل 4A، تم الكشف فقط سي، O، نا، والكالسيوم. في الشكل 4B، إلى جانب هذه العناصر الأربعة، تم الكشف أيضا F. هذا هو العنصر توصيف PFOTES، الذي أنزل على أن تطلى على سطح HGM. في الشكل 4C، إلى جانب العناصر الأربعة في الشكل 4A، تم الكشف عن منظمة الشفافية الدولية، مما يدل على أن تيو 2 وهي مغلفة على HGM. في الشكل 4D، إلى جانب العناصر الخمسة في الشكل 4C، تم الكشف أيضا F. هذا يدل على أن كل من تيو 2 و PFOTES والمغلفة على سطح HGM.

ثم تم التحقيق في زاوية الاتصال. كما هو مبين في الشكل (5)، وزوايا الاتصال الأصلي HGM (الشكل 5A)، F-SCHGM (الشكل 5B)، تي SCHGM (الشكل 5C)، وMCHGM (الشكل5D) هي 59 درجة، 141.2 درجة، 85 درجة، و 153 درجة مئوية، على التوالي. مع مساعدة من PFOTES، وزوايا الاتصال F-SCHGM وMCHGM كل من يحمل زيادة كبيرة. ومع ذلك، زوايا انزلاق لهم (الشكل 6) مختلفة. زوايا انزلاق F-SCHGM وMCHGM هي 67 درجة و 16 درجة مئوية، على التوالي. وذلك لأن من هيكل خاص شكلتها تيو 2 على HGM. هذا الهيكل خاص يزيد من خشونة السطح، لذلك يتم تغيير زاوية انزلاق أيضا. وترطيب نموذج كاسي-باكستر 26، كما هو موضح في الشكل 7، قادرة على تفسير هذه الظاهرة superhydrophobic. الفورمولا 1 يصف هذا النموذج. في هذه الصيغة، θ ج هي زاوية الاتصال واضحة، θ هي الزاوية الاتصال يونغ 27 عاما، وو هي الصلبة مرحلة الكسر. مع مساعدة من تيو 2، وزاد كل من خشونة السطح HGM والقيمة و. لذلك، أصبحت زاوية الاتصال أكبر. وتيوساعد 2 طلاء لتشكيل هيكل عمود على سطح HGM. لذلك، يتم اعتماد قطرة الماء قبل حصيرة الهواء، وعند انزلاق، المقاومة هو أصغر. وهكذا، فإن زاوية انزلاق MCHGM أصغر.

كوس θ ج = جتا و θ - (1 - و) (1) 26

ثم تم التحقيق انعكاسية ويظهر في الشكل 8. منذ طلاء PFOTES بالكاد يتغير انعكاسية، تم تقسيم تلك العينات أربعة إلى مجموعتين. أول واحد هو HGM الأصلي وF-SCHGM، والثاني هو تي SCHGM وMCHGM. في كل مجموعة، بيانات انعكاسية متشابهة تماما. ومع ذلك، مع مساعدة من تيو 2، وزيادة انعكاسية بنسبة 5٪.

وأخيرا، فإن تأثير طلاء تيو 2 على condu الحراريوكان التحقيق ctivity. وهذا أمر ضروري لأن طلاء تيو 2 يزيد من سماكة جدار HGM. وهكذا، والتوصيل الحراري من تيو 2 المغلفة HGM هو أعلى قليلا من غير المصقول HGM. ومع ذلك، لا ينبغي أن يكون تعزيز الموصلية الحرارية واضح بحيث الخاصية العزل الحراري الشاملة تضعف. كما هو مبين في الشكل 9، منذ PFOTES بالكاد تغيرت التوصيل الحراري، إلا تيو 2 ساهمت في تحقيق مكاسب في هذه المعلمة. ومع ذلك، كانت الزيادة محدودة. وكانت التوصيلات الحرارية للHGM الأصلي، F-SCHGM، تي SCHGM، وMCHGM 0.0475 W / (م · K)، 0.0479 W / (م · K)، 0.0546 W / (م · K)، و0.0543 W / (م · K)، على التوالي. وهكذا، على الرغم من أن طلاء تيو 2 زيادة التوصيل الحراري بسبب الزيادة في HGM سمك الجدار، كانت الزيادة طفيفة. مجمل خصائص العزل الحراري من هذا تيو 2 المغلفة تم تحسين HGM من تعزيز انعكاسية أن درعيفيد من تيو 2.

شكل 1
الشكل 1: مخطط تركيب MCHGM. لعينات أخرى، مثل F-SCHGM وتي SCHGM، وعمليات مماثلة تماما، ولكن من دون المواد الخام ذات الصلة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: أطياف XRD من HGM الأصلي، superhydrophobic TIO2 / HGM، و anatase القياسية تيو 2. تم الكشف عن أطياف من قبل تنوعا للغاية، متعددة الأغراض أشعة X نظام حيود الأشعة مع النحاس Kα (λ = 0.15406 نانومتر) و2θ تتراوح بين 10 درجة إلى 80 درجة. لا توجد فروق واضحة بين HGM الأصليوF-SCHGM أو تي SCHGM وMCHGM. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3: مورفولوجيا (أ) HGM الأصلي، (ب) F-SCHGM، (ج) تي SCHGM، و (د) MCHGM، الكشف باستخدام مجهر المسح الإلكتروني. على HGM وF-SCHGM الأسطح الأصلية، والطلاء لا يمكن ملاحظتها عبر SEM، ولكن لا وجود الطلاء على أسطح تي SCHGM وMCHGM. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل (4): القياسات EDS من المناطق الحمراء مؤطرة من (أ) HG الأصليM، (ب) F-SCHGM، (ج) تي SCHGM، و (د) MCHGM، الكشف باستخدام مجهر المسح الإلكتروني. تم الكشف عن العناصر المميزة لPFOTES وتيو 2.

الرقم 5
الشكل (5): زاوية الاتصال من (أ) HGM الأصلي، (ب) F-SCHGM، (ج) تي SCHGM، والكشف عن (د) MCHGM من مقياس الزوايا اتصال الزاوية. مع مساعدة من PFOTES، تظهر القيم اتصال الزاوية من F-SCHGEM وMCHGM زيادة كبيرة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الشكل 6: زاوية انزلاق (أ) F-SCHGM و (ب) MCHGM. وتمثل دائرة حمراء على مسار انزلاق قطرة الماء. يظهر MCHGM للويص انزلاق زاوية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 7
الرقم 7: كاسي-باكستر ترطيب نظرية superhydrophobicity. هذا هو النموذج الذي يصف ترطيب النظرية. وتمثل دائرة سوداء على قطرة ماء. تمثل الركائز قليلا سطح خشن.

الرقم 8
الرقم 8: أطياف انعكاسية من HGM الأصلي، F-SCHGM، تي SCHGM، وMCHGM، الكشف عنها من قبل معمل. وتيو 2 المغلفة HGM يظهر الانعكاس أفضل من HGM الأصلي. الرجاء النقر هنا لالسادسEW نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 9
الرقم 9: التوصيل الحراري من العينات الأربع، الكشف عنها بواسطة متر التوصيل الحراري. الزيادة في التوصيل الحراري مستمد من الزيادة في سمك الجدار. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

في هذا المخطوط، وخطوة حاسمة في البروتوكول هي عملية الحرارية المائية. أنه يؤثر على تشكيل تيو 2، وانعكاسية النهائي، وsuperhydrophobicity. التحكم في درجة الحرارة وفترة رد الفعل هي أيضا كبيرة جدا. إذا تغيرت ظروف التفاعل، والمنتجات النهائية يمكن أن تكون معيبة.

يوفر هذا الأسلوب طريقة بسيطة لتجميع HGM superhydrophobic ودرجة عالية من الأشعة تحت الحمراء للانعكاس في خطوة واحدة. في الأبحاث السابقة، تحققت superhydrophobic وانعكاس الخصائص عن طريق منفصلة 28 و 29 و 30. لذلك، للحصول على حد سواء، هناك حاجة اثنين على الأقل من الخطوات. في هذه المخطوطة، يقترح طريقة من خطوة واحدة، مما يعزز إلى حد كبير كفاءة الإنتاج. أيضا، مع هذه الخصائص الجمع بين اثنين، وطلاء عاكسة-IR محمي من قاذورات، ويمكن الاحتفاظ بها أداء الطلاء لفترة طويلة. </ P>

ومع ذلك، هناك وجود قيود من حيث التوليف واسعة النطاق. هذه الطريقة ينبغي مواصلة تعديل لهذه الأغراض. عندما يتعلق الأمر مفاعل المائية الكبيرة، يجب أن تكون منظمة تنظيما جيدا الحرارة والكتلة نقل.

هذه التقنية هي كبيرة بالمقارنة مع الطرق القائمة لأنه يسمح لتركيب HGM superhydrophobic ودرجة عالية من الأشعة تحت الحمراء للانعكاس في خطوة واحدة. طلاء هو العامل الأساسي لتعكس الأشعة تحت الحمراء. وبالتالي، فمن المهم أيضا جدا للحفاظ على سطح نظيف. مع superhydrophobic خاصية التنظيف الذاتي، وطلاء يمكن أن تكون محمية من قاذورات، وعمر يمكن إطالة. وبالإضافة إلى ذلك، لأنه يتم تخفيض خطوتين إلى خطوة واحدة، والطاقة المستهلكة أثناء الإنتاج ينخفض ​​أيضا.

التقنية المقترحة أظهر في هذه المخطوطة تمثل وسيلة جيدة لتجميع المواد العازلة للحرارة مع مجموعة واسعة من التطبيقات. ع superhydrophobicيتم الجمع بين roperty مع خصائص أخرى مثل الأشعة تحت الحمراء للانعكاس. لذلك، إذا لزم الأمر، يمكن تطبيق طريقة تركيب superhydrophobic إلى المواد الفنية الأخرى، مثل المواد IR-امتصاص 31، والمواد المضادة للتآكل 32 أو حتى الخلايا الشمسية 33.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

وأيد العمل الموصوف في هذه الورقة من خلال منحة من صندوق CII-HK / PolyU الابتكار. وقدمت المزيد من الدعم من قبل خطة شنتشن الطاووس (KQTD2015071616442225) والحكومة الصينية "ألف المواهب" برنامج (Y62HB31601). أيضا، وأعرب عن تقديره للمساعدة من قسم الأحياء التطبيقية والتكنولوجيا الكيميائية من جامعة هونغ كونغ للفنون التطبيقية ومعهد هونغ كونغ جامعة البوليتكنيك لبحوث التنمية الحضرية المستدامة (RISUD).

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%

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Yung, K. C., Zhu, B. L., Yue, T. M., Xie, C. S. Preparation and properties of hollow glass microsphere-filled epoxy-matrix composites. Compos. Sci. Technol. 69 (2), 260-264 (2008).
  2. Xu, N., Dai, J., Zhu, Z., Huang, X., Wu, P. Synthesis and characterization of hollow glass-ceramics microspheres. Compos. Sci. Technol. 72 (4), 528-532 (2011).
  3. Li, B., Yuan, J., An, Z., Zhang, J. Effect of microstructure and physical parameters of hollow glass microsphere on insulation performance. Mater. Lett. 65 (12), 1992-1994 (2011).
  4. Hu, Y., Mei, R., An, Z., et al. Silicon rubber/hollow glass microsphere composites: Influence of broken hollow glass microsphere on mechanical and thermal insulation property. Compos. Sci. Technol. 79, 64-69 (2013).
  5. Geleil, A. S., Hall, M. M., Shelby, J. E. Hollow glass microspheres for use in radiation shielding. J. Non-Cryst. Solids. 352, 620-625 (2006).
  6. Khimiya. Handbook of Fillers for Polymeric Composite Materials [Russian translation]. , Moscow. (1981).
  7. Greiner-Bar, G. HoNe Mikroglaskugeln. Herstellung, Eigenschaften und Anwendung. Silikattechnik. 40 (1), 23-25 (1989).
  8. Method for storing hydrogen, and related articles and systems. United States Patent. Kool, L. B. , 7749304 (2010).
  9. Brow, R. K., Schmitt, M. L. A survey of energy and environmental application of glass. J. Eur. Ceram. Soc. 29, 1193-1201 (2009).
  10. Awaja, F., Arhatari, B. D. X-ray Micro Computed Tomography investigation of accelerated thermal degradation of epoxy resin/glass microsphere syntactic foam. Composites Part A. 40 (8), 1217-1222 (2009).
  11. Wang, S., Luo, R., Ni, Y. Preparation and characterization of resin-derived carbon foams reinforced by hollow ceramic microspheres. Mater. Sci. Eng., A. 527 (15), 3392-3395 (2010).
  12. Carp, O., Huisman, C. L., Reller, A. Photoinduced reactivity of titanium dioxide. Prog. Solid State Chem. 32 (1), 33-177 (2004).
  13. Fujishima, A., Rao, T. N., Tryk, D. A. Titanium dioxide photocatalysis. J. Photochem. Photobiol. C. 1 (1), 1-21 (2000).
  14. Fujishima, A. Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. Nature. 238 (5358), 37-38 (1972).
  15. Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W., et al. Environmental applications of semiconductor photocatalysis. Chem. Rev. 95 (1), 69-96 (1995).
  16. Chen, X., Mao, S. S. Titanium dioxide nanomaterials: synthesis, properties, modifications, and applications. Chem. Rev. 107 (7), 2891-2959 (2007).
  17. Yuan, J., An, Z., Li, B., et al. Facile aqueous synthesis and thermal insulating properties of low-density glass/TiO2 core/shell composite hollow spheres. Particuology. 10 (4), 475-479 (2012).
  18. Yan, H., Yuanhao, W., Hongxing, Y. TEOS/silane coupling agent composed double layers structure: A novel super-hydrophilic coating with controllable water contact angle value. Appl. Energy. , (2015).
  19. Wang, Y., Yang, H., Lu, L. Three-dimensional double deck meshlike dye-sensitized solar cells. J. Appl. Phys. 108 (6), 064510 (2010).
  20. Wang, Y., Yang, H., Xu, H. DNA-like dye-sensitized solar cells based on TiO 2 nanowire-covered nanotube bilayer film electrodes. Mater. Lett. 64 (2), 164-166 (2010).
  21. Wang, Y., Lu, L., Yang, H., et al. Development of high dispersed TiO2 paste for transparent screen-printable self-cleaning coatings on glass. J. Nanopart. Res. 15 (1), 1-6 (2013).
  22. Kwok, D. Y., Neumann, A. W. Contact angle measurement and contact angle interpretation. Adv. Colloid Interface Sci. 81 (3), 167-249 (1999).
  23. Pierce, E., Carmona, F. J., Amirfazli, A. Understanding of sliding and contact angle results in tilted plate experiments. Colloids Surf., A. 323 (1), 73-82 (2008).
  24. Kim, W. S., Kim, T. H., Kim, E. S., et al. Microwave dielectric properties and far infrared reflectivity spectra of the (Zr0. 8Sn0. 2) TiO4 ceramics with additives. Jpn. J. Appl. Phys. 37 (9S), 5367 (1998).
  25. Hasselman, D. P. H., Johnson, L. F. Effective thermal conductivity of composites with interfacial thermal barrier resistance. J. Compos. Mater. 21 (6), 508-515 (1987).
  26. Cassie, A. B. D., Baxter, S. Wettability of porous surfaces. Trans. Faraday Soc. 40, 546-551 (1944).
  27. Wenzel, R. N. Resistance of solid surfaces to wetting by water. Ind. Eng. Chem. Res. 28 (8), 988-994 (1936).
  28. Shirtcliffe, N. J., McHale, G., Newton, M. I., et al. Intrinsically superhydrophobic organosilica sol-gel foams. Langmuir. 19 (14), 5626-5631 (2003).
  29. Rothstein, J. P. Slip on superhydrophobic surfaces. Annu. Rev. Fluid Mech. 42, 89-109 (2010).
  30. Rodošek, M., Kreta, A., Gaberšček, M., et al. Ex situ IR reflection-absorption and in situ AFM electrochemical characterisation of the 1, 2-bis (trimethoxysilyl) ethane-based protective coating on AA 2024 alloy. Corros. Sci. 102, 186-199 (2016).
  31. Jiang, J., Zhang, J., Zhu, P., et al. High pressure studies of Ni 3[(C 2 H 5 N 5) 6 (H 2 O) 6](NO 3) 6· 1.5 H 2 O by Raman scattering, IR absorption, and synchrotron X-ray diffraction. RSC Adv. 6 (69), 65031-65037 (2016).
  32. Arukalam, I. O., Oguzie, E. E., Li, Y. Fabrication of FDTS-modified PDMS-ZnO nanocomposite hydrophobic coating with anti-fouling capability for corrosion protection of Q235 steel. Journal of Colloid and Interface Science. 484, 220-228 (2016).
  33. Hou, W., Xiao, Y., Han, G., et al. Serrated, flexible and ultrathin polyaniline nanoribbons: An efficient counter electrode for the dye-sensitized solar cell. J. Power Sources. 322, 155-162 (2016).

Tags

الكيمياء، العدد 122، تيو
تيو<sub&gt; 2</sub&gt; المغلفة زجاج مجوف الجزئي مع خصائص Superhydrophobic العالية والأشعة تحت الحمراء للانعكاس تجميعي بطريقة لينة الكيمياء
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter