Name: TiO 2 Recubiertas con microesferas de vidrio huecas con propiedades superhidrófobas y alta IR-reflectantes sintetizado por un método de química suave (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 37 s
Description: Aprende a sintetizar microesferas de vidrio huecas recubiertas con TiO₂ superhidrófobas y reflectantes de IR mediante un método de química suave en un solo paso. Esta técnica eficiente permite obtener materiales multifuncionales para aplicaciones avanzadas.

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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 &quot;Mil Talent&quot; (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.

1. Pre-tratamiento de la HGM <ol><li> 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. </li></ol> 2. Síntesis de MCHGM <ol><li> 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). </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li></ol> 3. Síntesis de F-SCHGM <ol><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li></ol> 4. Síntesis de Ti-SCHGM <ol><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li></ol> 5. Caracterizaciones <ol><li> 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 °. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. <ol><li> 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. </li><li> 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. </li></ol></li><li> Medir los espectros de reflectividad utilizando un espectrofotómetro 24. NOTA: La longitud de onda es de 450 nm a 2550 nm. </li><li> Medir la conductividad térmica de todas las muestrasutilizando un medidor de conductividad térmica 25. </li></ol>

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Los autores no tienen nada que revelar.

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 anteri...

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.

<table><tbody><tr><td>Instituto</td><td>Técnico de Física y Química HGM, Academia China de Ciencias</td><td>N/A</td><td>N/A</td></tr><tr><td>TBT</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>CAS#: 5593-70-4</td><td>Grado analítico</td></tr><tr><td>Alcohol etílico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>CAS#: 64-17-5</td><td>PFOTES de grado analítico</td></tr><tr><td></td><td>Sigma-Aldrich</td><td>CAS#: 51851-37-7</td><td>98%</td></tr></tbody></table>

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

TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method

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.

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 transmi...

Este manuscrito propone un método de química blanda para sintetizar microesferas de vidrio hueco superhidrofóbicas recubiertas de TiO2 (HGM) con altas propiedades reflectantes IR.

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

This manuscript proposes a soft-chemistry method to develop superhydrophobic and highly IR-reflective hollow glass microspheres (HGM). The anatase TiO2 ...

El objetivo general de este experimento es sintetizar en un solo paso microesferas huecas de vidrio superhidrofóbicas y altamente reflectantes en el infrarrojo. Esta técnica puede contribuir al desarrollo de métodos sencillos para sintetizar microesferas huecas de vidrio con múltiples funciones, como propiedades autolimpiantes y reflectantes en el infrarrojo. La ventaja de este método es que actúa en una sola etapa, lo que lo hace sencillo y eficiente en cuanto al consumo de energía en comparación con los métodos existentes.Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia una mejor comprensión de los ángulos de deslizamiento, ya que muestras de microesferas de vidrio huecas con diferentes recubrimientos pueden tener ángulos conectados similares pero ángulos de deslizamiento diferentes. Para preparar las microesferas de vidrio huecas, coloque primero más de cinco gramos de microesferas de vidrio huecas originales en un vaso de precipitados de 500 mililitros. Añada 200 mililitros de etanol absoluto a la mezcla de microesferas de vidrio huecas rotas y no rotas.Deje reposar la mezcla durante 30 minutos para asegurar que todos los MGH intactos hayan flotado a la superficie, dejando

tio2-coated-hollow-glass-microspheres-with-superhydrophobic-high-ir

Research

Investigación

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Chemistry

Química

Una estrategia general para el desarrollo de la carga de separación de semiconductores compuestos de nanocristales de despliegue para la producción de energía solar se presenta. Se demuestra que el montaje de donante-aceptor dominios de nanocristales en una geometría sola nanopartícula da lugar a una función fotocatalítica, mientras que para cargas masivas de heterouniones de donante-aceptor películas nanocristal puede ser utilizado para la conversión de energía fotovoltaica.

Captación de energía solar por medio de carga de separación nanocristales y sus sólidos

Describimos un protocolo para modificar la afinidad celular de la superficie de un andamio en un entorno acuoso. El método aprovecha la fotocatálisis de dióxido de titanio para descomponer la película orgánica en la región fotoirradiada. Demostramos que se puede utilizar para crear microdominios de proteínas de andamiaje, tanto ex situ como in situ.

Photopatterning proteínas y células en el medio ambiente acuoso Usando TiO<sub&gt; 2</sub&gt; Fotocatálisis

Se describe una metodología viable basada en la impresión por transferencia para introducir nanoestructuras metálicas plasmónicas en células solares.  Mediante el uso de sellos de poli(dimetilsiloxano) de nanopilares, se integró una matriz de nanodiscos ordenada basada en Ag con células solares de Si microcristalino hidrogenado estándar, lo que mejoró el rendimiento del dispositivo debido a la captura de luz plasmónica.

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Síntesis y caracterización de supramoleculares Coloides

A continuación, se presenta un protocolo para la síntesis in situ de nanopartículas de oro (AuNPs) dentro del espacio de capa intermedia de películas titanato estratificado sin la agregación de AuNPs. No se observó cambio espectral incluso después de 4 meses. El material sintetizado se espera que las aplicaciones en catálisis, fotocatálisis, y el desarrollo de dispositivos plasmónicas rentables.

In Situ Síntesis de nanopartículas de oro sin agregación en el espacio entre capas de Capas de titanato películas transparentes

experimentos de transferencia de calor de la piscina de punto de ebullición se llevaron a cabo para observar los efectos de los patrones de humectables híbridos en el coeficiente de transferencia de calor (HTC). Los parámetros de la investigación son el número de interlíneas y la orientación patrón de la superficie humectable modificado.

Mejora de la piscina de ebullición de transferencia de calor en superficies cilíndricas con los patrones de humectables Híbridos

Se presenta un protocolo para la fabricación de alto rendimiento, puros azul basada en ZnCdS/ZnS quantum puntos diodos emisores de luz utilizando un cátodo de aluminio autoxidized.

Inyección electrónica mejorada y el confinamiento de excitón de punto cuántico de puro azul diodos emisores de luz mediante la introducción de cátodo de aluminio parcialmente oxidadas

Ilustramos varias metodologías para producir superficies metálicas superhidrófobos y explorar sus propiedades de durabilidad y anti-hielo.

Fabricación de superficies metálicas superhidrófobos para aplicaciones anti-hielo

Adjunto, presentamos protocolos detallados para procesado en solución yodo-bismuto-plata (Ag-Bi-I) ternario semiconductor películas delgadas fabricadas en TiO2-recubrimiento de electrodos transparentes y su aplicación potencial como aire-estable y libre de plomo dispositivos optoelectrónicos.

Solución procesada "Plata, bismuto, yodo" ternario películas delgadas para absorbedores fotovoltaicas sin plomo

Este artículo describe un método sintético para obtener microesferas de oxyiodide de bismuto, que son altamente funcionales para llevar a cabo la remoción fotocatalítica de contaminantes orgánicos, como la ciprofloxacina, en agua bajo irradiación UV-A/visible de la luz.

Un fácil método sintético para obtener microesferas de Oxyiodide de bismuto altamente funcional para los procesos fotocatalíticos de depuración de aguas

Este trabajo presenta protocolos de microfabricación para lograr cavidades y pilares con perfiles reentrantes y doblemente reentrantes en wafers SiO2/Si utilizando fotolitografía y grabado en seco. Las superficies microtexturizadas resultantes demuestran una notable repelencia líquida, caracterizada por una sólida atrapadura a largo plazo del aire bajo líquidos humectantes, a pesar de la humectabilidad intrínseca de la sílice.

Renderización de superficies SiO2/Si omnifóbicas por el tallado microtexturas que atrapan el gas que comprende cavidades o pilares reentrantes y doblemente reentrantes

Aprende a sintetizar microesferas de vidrio huecas recubiertas con TiO₂ superhidrófobas y reflectantes de IR mediante un método de química suave en un solo paso. Esta técnica eficiente permite obtener materiales multifuncionales para aplicaciones avanzadas.

TiO 2 Recubiertas con microesferas de vidrio huecas con propiedades superhidrófobas y alta IR-reflectantes sintetizado por un método de química suave (Video) | JoVE Journal

TiO

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