Waiting
Login processing...

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

Chemistry

TiO 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

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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Pre-tratamiento de la HGM

  1. Coloque la HGM en un vaso de precipitados de 500 ml con 200 ml de alcohol absoluto; la baja densidad de ininterrumpida HGM hace que se suspenda en el alcohol, pero debido a que la densidad de HGM roto es mayor que el del alcohol, se precipita en la solución. Después de 30 min, recoger la HGM suspendido usando una cuchara limpio y seco a 80 ° C en un horno para su posterior aplicación.

2. Síntesis de MCHGM

  1. Coloque 5 g de ininterrumpida HGM, 47,5 ml de etanol y 2,5 ml de agua DI en un matraz de tres bocas. Se agita utilizando un motor de mezcla a 400 r / min durante 20 min (pre-mezcla).
  2. Mezclar 15 g de TBT, 1 g de PFOTES, y 30 ml de alcohol absoluto en un vaso de precipitados de 200 mL. Verter la mezcla en un embudo de presión constante.
  3. Insertar el embudo de presión constante en uno de los agujeros del matraz de tres bocas. La caída de la mezcla contenida en el embudo de presión constante en el matraz de tres bocas a una velocidad de1 gota por 7 s, que se consigue mediante el ajuste de la válvula del embudo de presión constante. Continuar la reacción durante 3 h.
  4. Verter la mezcla del matraz de tres bocas en un reactor hidrotermal. Poner el reactor sellado en un manguito de acero adecuado en un horno de 180 ° C durante 6 h.
    NOTA: Asegúrese de que el reactor tiene una cubierta adecuada. Después de que está cubierto, poner el reactor en el manguito de acero. El manguito también debe ser sellado con una tapa.
  5. Después de la reacción ha terminado, recoger las muestras en suspensión en el reactor hidrotermal utilizando una cuchara grande. Secar las muestras a 80 ° C durante 4 h para obtener MCHGM.

3. Síntesis de F-SCHGM

  1. Añadir 5 g de ininterrumpida HGM, 47,5 ml de etanol absoluto, y 2,5 ml de agua DI a un matraz de tres bocas. Se agita utilizando un motor de mezcla a 400 r / min durante 20 min (pre-mezcla). Mezclar 1 g de PFOTES y 30 ml de etanol absoluto en un vaso de precipitados de 200 mL. Transferir el PFOTES y absoluta emezcla THANOL a un embudo de presión constante.
  2. Insertar el embudo de presión constante en el matraz de tres bocas. La caída de la mezcla contenida en el embudo de presión constante en el matraz de tres bocas a una velocidad de 1 gota por 7 s. Que la reacción ejecutar durante 3 h.
  3. Transferir la mezcla del matraz de tres bocas a un reactor hidrotermal. Poner el reactor sellado en un horno de 180 ° C durante 6 h. Después de la reacción ha terminado, recoger las muestras en suspensión en el reactor hidrotermal utilizando una cuchara grande. Secar las muestras a 80 ° C durante 4 h para obtener F-SCHGM.

4. Síntesis de Ti-SCHGM

  1. Coloque 5 g de ininterrumpida HGM, 47,5 ml de etanol absoluto, y 2,5 ml de agua DI en un matraz de tres bocas. Se agita a 400 r / min durante 20 min (pre-mezcla). Mezclar 15 g de TBT y 30 ml de etanol absoluto en un vaso de precipitados de 200 mL. La transferencia de la OTC y la mezcla de etanol absoluto a un embudo de presión constante.
  2. Inserte las constantes-presSeguro de embudo en el matraz de tres bocas. La caída de la mezcla en el embudo de presión constante en el matraz de tres bocas a una velocidad de 1 gota por 7 s. Que la reacción ejecutar durante 3 h.
  3. Transferir la mezcla del matraz de tres bocas a un reactor hidrotermal. Poner el reactor sellado en un horno de 180 ° C durante 6 h. Recoger las muestras en el reactor hidrotérmico después de la reacción ha terminado. Secar las muestras a 80 ° C durante 4 h para obtener Ti-SCHGM.

5. Caracterizaciones

  1. Llevar a cabo las caracterizaciones de DRX en todas las muestras. Recoger los datos utilizando un sistema altamente versátil, polivalente difracción de rayos X con radiación de Cu Ka (λ = 0,15406 nm) y un 2θ que van desde 10 ° a 80 °.
  2. Adquirir microscopio electrónico de barrido 20, 21 imágenes después de la pulverización de las muestras con oro. Durante las pruebas de SEM, llevar a cabo la EDS está en un área específica.
  3. Medir laAngulo de contacto mediante el uso de un goniómetro de contacto angular 22; el volumen de la gota de agua debe ser de 10! l.
  4. Mida el ángulo de deslizamiento 23 al cambiar el ángulo de inclinación de la superficie. Minimizar el ángulo hasta que la gota de agua apenas puede deslizarse hacia abajo.
    1. Cinta de palo de doble cara en una hoja de vidrio (tamaño: 26 mm x 76 mm x 2 mm). Con una cuchara, de manera uniforme colocar los polvos (F-SCHGM o MCHGM) en la cinta. Usando un inyector, añadir una gota de agua (volumen: 0,05 ml) a la superficie del polvo.
    2. Ponga la hoja de vidrio en la plataforma del motor del goniómetro de ángulo de contacto. Incline la hoja de vidrio al inclinarse la plataforma de motor a una velocidad de 1 ° / s. Parar el motor cuando la gota de agua comienza a deslizarse; el ángulo de inclinación es el ángulo de deslizamiento.
  5. Medir los espectros de reflectividad utilizando un espectrofotómetro 24. NOTA: La longitud de onda es de 450 nm a 2550 nm.
  6. Medir la conductividad térmica de todas las muestrasutilizando un medidor de conductividad térmica 25.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Las pruebas en el paso 4.4 revelan muchas características y propiedades de las muestras. El XRD (Figura 2) refleja la formación de anatasa TiO 2. El SEM (Figura 3) y EDS (Figura 4) muestran el TiO 2 y PFOTES que se recubre sobre la superficie HGM. El ángulo de contacto (Figura 5) y el ángulo de deslizamiento (figura 6) pruebas representan la superhydrophobicity. La prueba de transmitancia Vis-NIR (Figura 8) describe las propiedades de reflexión del recubrimiento TiO 2, y la conductividad térmica (Figura 9) demuestra que el recubrimiento no aumenta la conductividad térmica.

Como se muestra en la Figura 2, las cuatro muestras se someten a las pruebas de XRD. El pico ancho en torno a 2θ = 23 ° representa el SiO2 amorfo, que es la principalcomponente de HGM. Este pico se detecta en las cuatro muestras, lo que demuestra la existencia de HGM. Desde PFOTES es el único revestimiento con un espesor de unas pocas moléculas, que no cambia la señal de XRD. Por lo tanto, los patrones de XRD de la HGM original, F-SCHGM, Ti-SCHGM, y MCHGM son casi los mismos. En cuanto a Ti-SCHGM y MCHGM, además del pico ancho de SiO 2, los otros picos ((101), (004), (200), (105), (211), (213), y (204)) son perfectamente indexados a la norma de TiO2 (PDF # 89-4921). Esto refleja que el TiO2 anatasa se forma en los productos finales.

Las imágenes de SEM se muestran en la Figura 3. Como se muestra en esas imágenes, el F-SCHGM y la HGM originales tienen ninguna diferencia en la superficie debido a que el recubrimiento PFOTES es sólo una pocas moléculas de espesor. Para MCHGM y Ti-SCHGM, es bastante obvio que hay revestimientos sobre la superficie. Los resultados EDS se muestran en la Figura 4. La zona de color rosa en la Figura 3 fue investigado por EDS. Como se muestra en la Figura 4a, se detectaron solamente Si, O, Na, Ca y. En la Figura 4b, además de estos cuatro elementos, F es también detectado. Este es el elemento caracterización de PFOTES, que fue revelado a recubrir en la superficie HGM. En la Figura 4c, además de los cuatro elementos en la Figura 4a, Ti fue detectado, lo que indica que TiO 2 está revestida en la HGM. En la Figura 4d, además de los cinco elementos en la Figura 4c, también se detectó F. Esto demuestra que tanto el TiO 2 y PFOTES están recubiertos en la superficie HGM.

a continuación, se investigó el ángulo de contacto. Como se muestra en la Figura 5, los ángulos de contacto del original HGM (Figura 5a), F-SCHGM (Figura 5b), Ti-SCHGM (Figura 5c), y MCHGM (Figura5d) son 59 °, 141,2 °, 85 °, y 153 °, respectivamente. Con la ayuda de PFOTES, los ángulos de contacto de F-SCHGM y MCHGM tanto exhiben un aumento enorme. Sin embargo, sus ángulos de deslizamiento (Figura 6) son diferentes. Los ángulos de deslizamiento de F-SCHGM y MCHGM son 67 ° y 16 °, respectivamente. Esto es debido a la estructura especial formado por TiO 2 en HGM. Esta estructura especial aumenta la rugosidad de la superficie, por lo que el ángulo de deslizamiento también se cambia. El modelo de humectación Cassie-Baxter 26, que se muestra en la Figura 7, es capaz de explicar el fenómeno superhidrófoba. Fórmula 1 describe este modelo. En esta fórmula, θ c es el ángulo de contacto aparente, θ es el ángulo de contacto de Young 27, y f es la fracción en fase sólida. Con la ayuda de TiO 2, tanto la rugosidad de la superficie HGM y el valor F se incrementan. Por lo tanto, el ángulo de contacto se hizo más grande. el TiO2 de recubrimiento ayudó a formar la estructura de pilares en la superficie HGM. Por lo tanto, la gota de agua está soportado por una estera de aire, y, cuando se desliza, la resistencia es menor. Por lo tanto, el ángulo de deslizamiento de MCHGM es menor.

cos theta c = cos f θ - (1 - f) (1) 26

A continuación, la reflectividad se investigó y se muestra en la Figura 8. Dado que el recubrimiento PFOTES apenas cambia la reflectividad, esos cuatro muestras se dividieron en dos grupos. La primera es la HGM original y F-SCHGM, y el segundo es el Ti-SCHGM y MCHGM. En cada grupo, los datos de reflectividad son bastante similares. Sin embargo, con la ayuda de TiO 2, la reflectividad aumentó en un 5%.

Por último, la influencia del revestimiento de TiO 2 en la Condu térmicactividad fue investigado. Esto es esencial porque el recubrimiento de TiO 2 aumenta el espesor de pared de HGM. Por lo tanto, la conductividad térmica de TiO2 recubiertas HGM es un poco más alto que sin recubrir HGM. Sin embargo, la mejora de la conductividad térmica no debe ser tan obvio que la propiedad en general el aislamiento de calor se debilita. Como se muestra en la Figura 9, ya que el PFOTES apenas cambió la conductividad térmica, sólo el TiO 2 contribuyó a las ganancias en este parámetro. Sin embargo, el aumento fue limitado. Las conductividades térmicas de la HGM original, F-SCHGM, Ti-SCHGM, y MCHGM eran 0,0475 W / (m · K), 0,0479 W / (m · K), 0,0546 W / (m · K), y 0,0543 W / (m · K), respectivamente. Por lo tanto, a pesar de que el revestimiento de TiO 2 aumentó la conductividad térmica debido a la ganancia en espesor de pared HGM, el aumento fue leve. Las propiedades de aislamiento térmico global de tales TiO2 recubiertas HGM se mejoraron por la mejora de la reflectividad que derived del TiO2.

Figura 1
Figura 1: El esquema de síntesis de MCHGM. Para otras muestras, tales como F-SCHGM y Ti-SCHGM, los procesos son muy similares, pero sin las materias primas relacionadas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2
Figura 2: El espectro de XRD de la HGM original, superhidrofóbica TiO2 / HGM, y anatasa estándar TiO2. Los espectros se detecta mediante un sistema altamente versátil, polivalente difracción de rayos X con radiación de Cu Ka (λ = 0,15406 nm) y un 2θ que van desde 10 ° a 80 °. No hay diferencias obvias entre el HGM originalesy F-SCHGM o Ti-SCHGM y MCHGM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

figura 3
Figura 3: La morfología de (a) la HGM original, (b) F-SCHGM, (c) Ti-SCHGM, y (d) MCHGM, detectada usando un microscopio electrónico de barrido. En las superficies originales HGM y F-SCHGM, los revestimientos no pueden ser observados a través de SEM, pero existen recubrimientos sobre las superficies de Ti-SCHGM y MCHGM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4
Figura 4: Las mediciones de EDS de las zonas de rojo enmarcado de (a) la HG originalesM, (b) F-SCHGM, (c) Ti-SCHGM, y (d) MCHGM, detectada usando un microscopio electrónico de barrido. Se detectaron los elementos característicos de PFOTES y TiO2.

Figura 5
Figura 5: El ángulo de contacto de (a) la HGM original, (b) F-SCHGM, (c) Ti-SCHGM, y (d) MCHGM son detectados por el goniómetro de ángulo de contacto. Con la ayuda de PFOTES, los valores del ángulo de contacto de F-SCHGEM y MCHGM muestran un gran aumento. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6
Figura 6: El ángulo de deslizamiento de (a) F-SCHGM y (b) MCHGM. El círculo rojo marca la trayectoria de deslizamiento de la gota de agua. MCHGM muestra una Lower ángulo de deslizamiento. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7
Figura 7: El Cassie-Baxter humectantes teoría de superhydrophobicity. Este es el modelo que describe la teoría de humectación. El círculo negro representa la gota de agua. Las pequeñas columnas representan la superficie rugosa.

Figura 8
Figura 8: Los espectros de reflectividad de la HGM original, F-SCHGM, Ti-SCHGM, y MCHGM, detectada por el espectrofotómetro. El TiO2 recubiertas HGM muestra mejor reflectividad que el HGM originales. Haga clic aquí a view una versión más grande de esta figura.

Figura 9
Figura 9: La conductividad térmica de las cuatro muestras, detectada por un medidor de conductividad térmica. El aumento de la conductividad térmica se deriva de la ganancia en espesor de pared. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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 investigación anterior, las propiedades superhidrófobas y la reflectividad se lograron por medio separado 28, 29, 30. Por lo tanto, para obtener tanto, se requieren al menos dos pasos. En este manuscrito, se propone un método de un solo paso, mejorando en gran medida la eficiencia de la producción. También, con estos dos propiedades combinadas, el recubrimiento IR-reflectante está protegido de ensuciamiento, y el rendimiento del revestimiento puede ser retenida durante un largo tiempo. </ P>

Sin embargo, hay una limitación en términos de síntesis a gran escala. Este método debe modificarse adicionalmente para tales fines. Cuando se trata de un reactor hidrotermal grande, la transferencia de calor y masa debe estar bien organizado.

Esta técnica es significativo cuando se compara con los métodos existentes, ya que permite la síntesis de HGM superhidrofóbica y altamente IR-reflectante en un solo paso. El recubrimiento es el factor clave para reflejar la IR. Por lo tanto, también es muy importante mantener la superficie limpia. Con la propiedad superhidrofóbica de auto-limpieza, el revestimiento puede ser protegido de ensuciamiento, y la vida útil se puede prolongar. Además, debido a dos pasos se reducen a un solo paso, la energía consumida durante la producción también se reduce.

La técnica propuesta demostrado en este manuscrito representa un buen método para sintetizar un material de aislamiento de calor con una amplia variedad de aplicaciones. El superhidrofóbica pROPIEDAD se combina con otras propiedades, tales como IR-reflexión. Por lo tanto, si es necesario, el método de síntesis superhidrofóbica se puede aplicar a otros materiales funcionales, tales como materiales de absorción IR 31, un agente anticorrosión 32 o incluso células solares 33.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

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

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

Química No. 122 TiO microesferas huecas de vidrio (HGM) súper hidrofobicidad de infrarrojos (IR) de reflectividad difracción de rayos X (XRD) microscopía electrónica de barrido (SEM) detector de dispersión de energía (EDS)
TiO<sub&gt; 2</sub&gt; Recubiertas con microesferas de vidrio huecas con propiedades superhidrófobas y alta IR-reflectantes sintetizado por un método de química suave
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