Name: Puste szklane mikrosfery z powłoką TiO2 o właściwościach superhydrofobowych i wysokich właściwościach odbijających promieniowanie podczerwone, zsyntetyzowane metodą miękkiej chemii (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 37 s
Description: Poznaj metodę miękkiej chemii do syntezy pustych szklanych mikrosfer z powłoką TiO₂ o właściwościach superhydrofobowych i wysokiej odbijalności podczerwieni.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Praca opisana w tym artykule została wsparta grantem z Funduszu Innowacji CII-HK/PolyU. Dalszego wsparcia udzielił Shenzhen Peacock Plan (KQTD2015071616442225) oraz chiński rządowy program "Thousand Talent" (Y62HB31601). Doceniana jest również pomoc ze strony Wydziału Biologii Stosowanej i Technologii Chemicznej Politechniki w Hongkongu oraz Instytutu Badawczego Zrównoważonego Rozwoju Miejskiego Uniwersytetu Politechnicznego w Hongkongu (RISUD).

1. Wstępna obróbka HGM
<ol>
	<li>Umieść HGM w 500-mililitrowej zlewce z 200 ml absolutnego alkoholu; niska gęstość nierozbitego HGM powoduje jego zawieszenie w alkoholu, ale ponieważ gęstość rozdrobnionego HGM jest większa niż alkoholu, wytrąca się on w roztworze. Po 30 minutach zebrać zawieszony HGM za pomocą czystej łyżki i wysuszyć w temperaturze 80 °C w suszarce do dalszej aplikacji.</li>
</ol>
2. Synteza MCHGM
<ol>
	<li>Umieść 5 g nienaruszonego HGM, 47,5 ml etanolu i 2,5 ml wody DI w kolbie z trzema szyjkami. Mieszać za pomocą silnika mieszającego przy 400 obr/min przez 20 minut (mieszanie wstępne).</li>
	<li>W zlewce o pojemności 200 ml wymieszaj 15 g TBT, 1 g PFOTES i 30 ml alkoholu bezwodnego. Wlej mieszaninę do lejka o stałym ciśnieniu.</li>
	<li>Włożyć lejek o stałym ciśnieniu do jednego z otworów kolby z trzema szyjkami. Mieszaninę zawartą w lejku stałociśnieniowym wrzucić do kolby trójszyjkowej z prędkością 1 kropli na 7 s, co uzyskuje się poprzez regulację zaworu lejka stałociśnieniowego. Kontynuuj reakcję przez 3 godziny.</li>
	<li>Wlać mieszaninę z kolby trójszyjkowej do reaktora hydrotermalnego. Umieścić szczelnie zamknięty reaktor w odpowiedniej tulei stalowej w piecu o temperaturze 180 °C na 6 godz. 
	UWAGA: Upewnij się, że reaktor ma odpowiednią pokrywę. Po przykryciu włóż reaktor do stalowej tulei. Rękaw powinien być również uszczelniony pokrywą.</li>
	<li>Po zakończeniu reakcji należy pobrać próbki zawieszone w reaktorze hydrotermalnym za pomocą dużej łyżki. Suszyć próbki w temperaturze 80 °C przez 4 godziny w celu otrzymania MCHGM.</li>
</ol>
3. Synteza F-SCHGM
<ol>
	<li>Dodać 5 g nienaruszonego HGM, 47,5 ml absolutnego etanolu i 2,5 ml wody demineralizowanej do kolby z trzema szyjkami. Mieszać za pomocą silnika mieszającego przy 400 obr/min przez 20 minut (mieszanie wstępne). Zmieszać 1 g PFOTES i 30 ml absolutnego etanolu w zlewce o pojemności 200 ml. Przenieść mieszaninę PFOTES i absolutnego etanolu do lejka o stałym ciśnieniu.</li>
	<li>Włożyć lejek o stałym ciśnieniu do kolby z trzema szyjkami. Mieszaninę zawartą w lejku o stałym ciśnieniu wrzucić do kolby trójszyjkowej z prędkością 1 kropli na 7 s. Pozwól reakcji działać przez 3 godziny.</li>
	<li>Przenieść mieszaninę z kolby trójszyjkowej do reaktora hydrotermalnego. Szczelnie zamknięty reaktor umieścić w piekarniku o temperaturze 180 °C na 6 godzin. Po zakończeniu reakcji należy pobrać próbki zawieszone w reaktorze hydrotermalnym za pomocą dużej łyżki. Suszyć próbki w temperaturze 80 °C przez 4 godziny w celu uzyskania F-SCHGM.</li>
</ol>
4. Synteza Ti-SCHGM
<ol>
	<li>Umieścić 5 g nienaruszonego HGM, 47,5 ml absolutnego etanolu i 2,5 ml wody DI w kolbie z trzema szyjkami. Mieszać przy 400 obr/min przez 20 minut (wstępne mieszanie). Wymieszaj 15 g TBT i 30 ml absolutnego etanolu w zlewce o pojemności 200 ml. Przenieść mieszaninę TBT i absolutnego etanolu do lejka o stałym ciśnieniu.</li>
	<li>Włożyć lejek o stałym ciśnieniu do kolby z trzema szyjkami. Wrzucić mieszaninę do lejka o stałym ciśnieniu do kolby z trzema szyjkami z prędkością 1 kropli na 7 s. Pozwól reakcji działać przez 3 godziny.</li>
	<li>Przenieść mieszaninę z kolby trójszyjkowej do reaktora hydrotermalnego. Szczelnie zamknięty reaktor umieścić w piekarniku o temperaturze 180 °C na 6 godzin. Pobrać próbki w reaktorze hydrotermalnym po zakończeniu reakcji. Suszyć próbki w temperaturze 80 °C przez 4 godziny w celu otrzymania Ti-SCHGM.</li>
</ol>
5. Charakterystyki
<ol>
	<li>Przeprowadzić charakterystykę XRD na wszystkich próbkach. Zbieraj dane za pomocą wysoce wszechstronnego, wielofunkcyjnego systemu dyfrakcji rentgenowskiej o promieniowaniu Cu Kα (λ = 0,15406 nm) i zakresie 2 θ od 10° do 80°.</li>
	<li>Uzyskaj skaningowy mikroskop elektronowy20,21 obrazów po spryskaniu próbek złotem. Podczas testów SEM przeprowadza się EDS na określonym obszarze.</li>
	<li>Zmierz kąt zwilżania za pomocą goniometru kąta zwilżania22; objętość kropli wody powinna wynosić 10 μL.</li>
	<li>Zmierz kąt przesuwu23, zmieniając kąt nachylenia powierzchni. Zminimalizuj kąt, aż kropla wody będzie mogła po prostu zsunąć się w dół.
	<ol>
		<li>Przyklej taśmę dwustronną na tafli szkła (rozmiar: 26 mm x 76 mm x 2 mm). Za pomocą łyżki równomiernie umieść proszki (F-SCHGM lub MCHGM) na taśmie. Za pomocą wtryskiwacza dodaj kroplę wody (objętość: 0,05 ml) na powierzchnię proszku.</li>
		<li>Połóż taflę szkła na platformie silnikowej goniometru kąta zwilżania. Przechyl taflę szkła, pochylając platformę silnika z prędkością 1°/s. Zatrzymaj silnik, gdy kropla wody zacznie się ślizgać; Kąt nachylenia to kąt przesuwu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zmierz widma odbicia za pomocą spektrofotometru24. UWAGA: Długość fali wynosi od 450 nm do 2 550 nm.</li>
	<li>Zmierz przewodność cieplną wszystkich próbek za pomocą miernika przewodności cieplnej25.</li>
</ol>

<ol><li>Yung, K. C., Zhu, B. L., Yue, T. M., Xie, C. S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353808004181">Preparation and properties of hollow glass microsphere-filled epoxy-matrix composites.</a> Compos. Sci. Technol. 69 (2), 260-264 (2008).</li>
<li>Xu, N., Dai, J., Zhu, Z., Huang, X., Wu, P. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353811004519">Synthesis and characterization of hollow glass-ceramics microspheres.</a> Compos. Sci. Technol. 72 (4), 528-532 (2011).</li>
<li>Li, B., Yuan, J., An, Z., Zhang, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X11003041">Effect of microstructure and physical parameters of hollow glass microsphere on insulation performance.</a> Mater. Lett. 65 (12), 1992-1994 (2011).</li>
<li>Hu, Y., Mei, R., An, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353813000808">Silicon rubber/hollow glass microsphere composites: Influence of broken hollow glass microsphere on mechanical and thermal insulation property.</a> Compos. Sci. Technol. 79, 64-69 (2013).</li>
<li>Geleil, A. S., Hall, M. M., Shelby, J. E. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022309306000305">Hollow glass microspheres for use in radiation shielding.</a> J. Non-Cryst. Solids. 352, 620-625 (2006).</li>
<li>Khimiya. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Handbook+of+Fillers+for+Polymeric+Composite+Materials+%5BRussian+translation%5D%22">Handbook of Fillers for Polymeric Composite Materials [Russian translation]</a>. , Moscow. (1981).</li>
<li>Greiner-Bar, G. HoNe Mikroglaskugeln. Herstellung, Eigenschaften und Anwendung. Silikattechnik. 40 (1), 23-25 (1989).</li>
<li>Method for storing hydrogen, and related articles and systems. United States Patent. , 7749304 (2010).</li>
<li>Brow, R. K., Schmitt, M. L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S095522190800438X">A survey of energy and environmental application of glass.</a> J. Eur. Ceram. Soc. 29, 1193-1201 (2009).</li>
<li>Awaja, F., Arhatari, B. D. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X09001468">X-ray Micro Computed Tomography investigation of accelerated thermal degradation of epoxy resin/glass microsphere syntactic foam.</a> Composites Part A. 40 (8), 1217-1222 (2009).</li>
<li>Wang, S., Luo, R., Ni, Y. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092150931000225X">Preparation and characterization of resin-derived carbon foams reinforced by hollow ceramic microspheres.</a> Mater. Sci. Eng., A. 527 (15), 3392-3395 (2010).</li>
<li>Carp, O., Huisman, C. L., Reller, A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079678604000123">Photoinduced reactivity of titanium dioxide.</a> Prog. Solid State Chem. 32 (1), 33-177 (2004).</li>
<li>Fujishima, A., Rao, T. N., Tryk, D. A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1389556700000022">Titanium dioxide photocatalysis.</a> J. Photochem. Photobiol. C. 1 (1), 1-21 (2000).</li>
<li>Fujishima, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+photolysis+of+water+at+a+semiconductor+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode.</a> Nature. 238 (5358), 37-38 (1972).</li>
<li>Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr00033a004">Environmental applications of semiconductor photocatalysis.</a> Chem. Rev. 95 (1), 69-96 (1995).</li>
<li>Chen, X., Mao, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Titanium+dioxide+nanomaterials%3A+synthesis%2C+properties%2C+modifications%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Titanium dioxide nanomaterials: synthesis, properties, modifications, and applications.</a> Chem. Rev. 107 (7), 2891-2959 (2007).</li>
<li>Yuan, J., An, Z., Li, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674200111002185">Facile aqueous synthesis and thermal insulating properties of low-density glass/TiO2 core/shell composite hollow spheres.</a> Particuology. 10 (4), 475-479 (2012).</li>
<li>Yan, H., Yuanhao, W., Hongxing, Y. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261915012234">TEOS/silane coupling agent composed double layers structure: A novel super-hydrophilic coating with controllable water contact angle value.</a> Appl. Energy. , (2015).</li>
<li>Wang, Y., Yang, H., Lu, L. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.3486222">Three-dimensional double deck meshlike dye-sensitized solar cells.</a> J. Appl. Phys. 108 (6), 064510(2010).</li>
<li>Wang, Y., Yang, H., Xu, H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X09007964">DNA-like dye-sensitized solar cells based on TiO 2 nanowire-covered nanotube bilayer film electrodes.</a> Mater. Lett. 64 (2), 164-166 (2010).</li>
<li>Wang, Y., Lu, L., Yang, H., et al. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s11051-012-1384-5">Development of high dispersed TiO2 paste for transparent screen-printable self-cleaning coatings on glass.</a> J. Nanopart. Res. 15 (1), 1-6 (2013).</li>
<li>Kwok, D. Y., Neumann, A. W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0001868698000876">Contact angle measurement and contact angle interpretation.</a> Adv. Colloid Interface Sci. 81 (3), 167-249 (1999).</li>
<li>Pierce, E., Carmona, F. J., Amirfazli, A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927775707008801">Understanding of sliding and contact angle results in tilted plate experiments.</a> Colloids Surf., A. 323 (1), 73-82 (2008).</li>
<li>Kim, W. S., Kim, T. H., Kim, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1143/JJAP.37.5367/meta">Microwave dielectric properties and far infrared reflectivity spectra of the (Zr0. 8Sn0. 2) TiO4 ceramics with additives.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 37 (9S), 5367(1998).</li>
<li>Hasselman, D. P. H., Johnson, L. F. <a target="_blank" href="http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/002199838702100602">Effective thermal conductivity of composites with interfacial thermal barrier resistance.</a> J. Compos. Mater. 21 (6), 508-515 (1987).</li>
<li>Cassie, A. B. D., Baxter, S. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/1944/TF/Tf9444000546">Wettability of porous surfaces.</a> Trans. Faraday Soc. 40, 546-551 (1944).</li>
<li>Wenzel, R. N. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie50320a024">Resistance of solid surfaces to wetting by water.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 28 (8), 988-994 (1936).</li>
<li>Shirtcliffe, N. J., McHale, G., Newton, M. I., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la034204f">Intrinsically superhydrophobic organosilica sol-gel foams.</a> Langmuir. 19 (14), 5626-5631 (2003).</li>
<li>Rothstein, J. P. <a target="_blank" href="http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-fluid-121108-145558">Slip on superhydrophobic surfaces.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 42, 89-109 (2010).</li>
<li>Rodošek, M., Kreta, A., Gaberšček, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X15301074">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.</a> Corros. Sci. 102, 186-199 (2016).</li>
<li>Jiang, J., Zhang, J., Zhu, P., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ra/c6ra09030c">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.</a> RSC Adv. 6 (69), 65031-65037 (2016).</li>
<li>Arukalam, I. O., Oguzie, E. E., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+FDTS-modified+PDMS-ZnO+nanocomposite+hydrophobic+coating+with+anti-fouling+capability+for+corrosion+protection+of+Q235+steel%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Fabrication of FDTS-modified PDMS-ZnO nanocomposite hydrophobic coating with anti-fouling capability for corrosion protection of Q235 steel.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 484, 220-228 (2016).</li>
<li>Hou, W., Xiao, Y., Han, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775316305596">Serrated, flexible and ultrathin polyaniline nanoribbons: An efficient counter electrode for the dye-sensitized solar cell.</a> J. Power Sources. 322, 155-162 (2016).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

W tym manuskrypcie krytycznym krokiem w protokole jest proces hydrotermalny. Wpływa na powstawanie TiO2, końcowy współczynnik odbicia i superhydrofobowość. Nie bez znaczenia jest również kontrola temperatury i czas reakcji. Jeśli zmienią się warunki reakcji, produkty końcowe mogą być wadliwe.
Ta metoda zapewnia prosty sposób syntezy superhydrofobowego i wysoce odbijającego promieniowanie IR HGM w jednym kroku. W poprzednich badaniach właściwości superhydrofobowe i refleksyjność uzys...

Puste szklane mikrokulki (HGM) to materiały nieorganiczne o rozmiarach od 10 do 100 μm. Wykazują wiele przydatnych cech, takich jak doskonała dyspersja, wysoka zdolność płynięcia, niska gęstość i doskonałe właściwości izolacji termicznej1,2,3,4. Ze względu na swoją pustą strukturę, HGM mają wyjątkowo niską przewodność cieplną10,11. Z tych powodów są one stosowane w wielu dziedzinach, w tym w inżynierii lotniczej i kosmicznej5, eksploracji głębin6,7, magazynowanie wodoru8,9, itd. Jednak nadal wykazują pewne wady, takie jak niska wytrzymałość. Ponadto światło podczerwone jest w stanie przechodzić przez HGM i ogrzewać obiekt z tyłu. Dlatego modyfikacje powierzchni HGM są niezbędne do zmniejszenia promieniowania cieplnego. Skuteczną metodą jest nałożenie na powierzchnię HGM materiału blokującego promieniowanie podczerwone. Jako półprzewodnik, TiO2 był używany w wielu obszarach, takich jak fotokataliza12,13, rozwój ogniw słonecznych, produkcja czujników14, aplikacje środowiskowe15, oraz magazynowanie energii16. Ponadto wykazuje również niską emisyjność w paśmie światła widzialnego i podczerwieni17,18,19. Dlatego dla naszych celów TiO2 był rozsądnym wyborem ze względu na stosunkowo niską cenę i wysoką wydajność.
Jednakże, powłoka jest dość łatwa do zanieczyszczenia przez zanieczyszczenia, co poważnie wpływa na współczynnik odbicia TiO2. Współczynnik odbicia musi się stopniowo zmniejszać. Dlatego powłoka samoczyszcząca jest niezbędna, aby zapobiec zanieczyszczeniu powłoki i przedłużyć czas pracy takiej powłoki.
W tym manuskrypcie metoda miękkiej chemii została użyta do opracowania superhydrofobowego HGM pokrytego TiO2. Tytanian tetrabutylu (TBT) i 1H,1H,2H,2H-perfluorooktyltrietoksysilan (PFOTES) zostały wybrane odpowiednio jako źródło Ti i środek superhydrofobowy. Zostały one zhydrolizowane i osadzone na powierzchni HGM. Następnie, po procesie hydrotermalnym, na powierzchni HGM utworzył się anataz TiO2, a właściwości superhydrofobowe pozostały. Dla porównania, zsyntetyzowano również PFOTES z pojedynczą powłoką HGM (F-SCHGM) i TiO2 z pojedynczą powłoką (Ti-SCHGM). Schemat syntezy pokazano na rysunku 1.

<table><tbody><tr><td>Techniczny Instytut Fizyki i Chemii HGM, Chińska Akademia Nauk</td><td>NIE</td> DOTYCZY<td></td> <td>NIE</td></tr> DOTYCZY <tr><td>TBT</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>CAS #: 5593-70-4</td><td></td></tr><tr><td>Alkohol etylowy</td> klasy analitycznej <td>Sigma-Aldrich</td><td>CAS #: 64-17-5</td><td>Klasa analityczna</td></tr><tr><td>PFOTES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>CAS #: 51851-37-7</td><td>98%</td></tr></tbody></table>

puste szklane mikrosfery z powłoką tio2 o właściwościach superhydrofobowych i wysokich właściwościach odbijających promieniowanie podczerwone, zsyntetyzowane metodą miękkiej chemii

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

Ten manuskrypt proponuje metodę miękkiej chemii do opracowania superhydrofobowych i wysoce odbijających promieniowanie podczerwone mikrosfer z pustego szkła (HGM). Anataz TiO2 i środek superhydrofobowy zostały pokryte na powierzchni HGM w jednym kroku. TBT i PFOTES zostały wybrane odpowiednio jako źródło Ti i środek superhydrofobowy. Oba zostały pokryte HGM, a po procesie hydrotermalnym TBT zamienił się w anataz TiO2. W ten sposób uzyskano HGM z powłokąPFOTES/TiO 2 (MCHGM). Dla porównania, zsyntetyzowano również PFOTES z pojedynczą powłoką HGM (F-SCHGM) i TiO2 z pojedynczą powłoką (Ti-SCHGM). Powłoki PFOTES i TiO2 na powierzchni HGM zademonstrowano za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i charakterystyki detektora dyspersji energii (EDS). MCHGM wykazywał wyższy kąt działania (153°), ale niższy kąt zjeżdżania (16°) niż F-SCHGM, z kątem działania 141,2° i kątem ślizgu 67°. Ponadto zarówno Ti-SCHGM, jak i MCHGM wykazywały podobne wartości odbicia w podczerwieni, które były o około 5,8% wyższe niż oryginalne HGM i F-SCHGM. Również powłoka PFOTES prawie nie zmieniła przewodności cieplnej. Dlatego F-SCHGM, o przewodności cieplnej 0,0479 W/(m·K), był bardzo podobny do oryginalnego HGM, który wynosił 0,0475 W/(m·K). MCHGM i Ti-SCHGM były również podobne. Ich wartości przewodzenia ciepła wynosiły odpowiednio 0,0543 W/(m·K) i 0,0543 W/(m·K). Powłoka TiO2 nieznacznie zwiększyła przewodność cieplną, ale wraz ze wzrostem współczynnika odbicia poprawiła się ogólna izolacyjność cieplna. Wreszcie, ponieważ właściwość odbijania promieni IR jest zapewniona przez powłokę HGM, jeśli powłoka jest zanieczyszczona, współczynnik odbicia maleje. Dzięki powłoce superhydrofobowej powierzchnia jest chroniona przed zanieczyszczeniem, a także wydłuża się jej żywotność.

Testy w kroku 4.4 ujawniają wiele cech i właściwości próbek. XRD (Rysunek 2) odzwierciedla powstawanie anatazy TiO22SEM (skaningowy mikroskop elektronowy)Rysunek 3) oraz EDS (Rycina 4wyświetl TiO2 oraz PFOTES naniesione na powierzchnię HGM. Kąt zwilżania (Rycina 5) oraz kąt zsunięcia (Rysunek 6) testy reprezentują superhydrofobowość. Test transmitancji w zakresie widzialnym i bliskie...

Ten manuskrypt proponuje metodę miękkiej chemii do syntezy superhydrofobowych, powlekanych TiO 2 pustych szklanych mikrosfer (HGM) o wysokich właściwościach odbijających promieniowanie podczerwone.

Puste szklane mikrosfery z powłoką TiO2 o właściwościach superhydrofobowych i wysokich właściwościach odbijających promieniowanie podczerwone, zsyntetyzowane metodą miękkiej chemii

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

Ogólnym celem niniejszego doświadczenia jest jednoczesna synteza superhydrofobowych, wysoce odbijających promieniowanie IR pustych szklanych mikrosfer w jednym etapie. Technika ta może pomóc w opracowaniu prostych metod syntezy HGM o wielu funkcjach, takich jak właściwości samoczyszczące i odbijające IR. Zaletą tej metody jest to, że proces przebiega w jednym etapie, co czyni go prostszym i bardziej energooszczędnym w porównaniu z istniejącymi metodami.Implikacje tej techniki pozwoliły na lepsze zrozumienie kątów zsuwu, ponieważ próbki HGM z różnymi powłokami mogą mieć podobne kąty kontaktu, ale różne kąty zsuwu. Aby przygotować puste szklane mikrosfery, należy najpierw umieścić ponad pięć gramów oryginalnych HGM w zlewce o pojemności 500 ml. Do mieszaniny rozbitych i nienaruszonych HGM dodać 200 ml etanolu absolutnego.Pozostaw mieszaninę na 30 minut, aby upewnić się, że wszystkie nieuszkodzone HGM wypłynęły na powierzchnię, pozostawiając jedynie uszkodzone HGM na dnie zlewki. Używając czystej łyżki, zbierz nieuszkodzone HGM z powierzchni etanolu. Susz nieuszkodzone HGM w temperaturze 80 °C przez cztery godziny.Powtarzaj ten proces w razie potrzeby, aby uzyskać pięć gramów nienarus

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Przedstawiono ogólną strategię opracowania kompozytów nanokryształów półprzewodnikowych z separacją ładunku, które można wykorzystać w produkcji energii słonecznej. Wykazano, że zgrupowanie domen nanokryształów typu donora i akceptora w obrębie pojedynczej nanocząstki nadaje jej funkcję fotokatalityczną, podczas gdy heterozłącza objętościowe (bulk-heterojunctions) w filmach z nanokryształów typu donora i akceptora mogą być wykorzystywane do fotowoltażnej konwersji energii.

Pozyskiwanie energii słonecznej za pomocą nanocryształów rozdzielających ładunki oraz ich ciał stałych

Opisujemy protokół modyfikacji powinowactwa komórek powierzchni rusztowania w środowisku wodnym. Metoda wykorzystuje fotokatalizę dwutlenku tytanu do rozkładu filmu organicznego w obszarze napromieniowanym światłem. Pokazujemy, że można go wykorzystać do tworzenia mikrodomen białek rusztowań, zarówno ex situ, jak i in situ.

Fotowzorcowanie białek i komórek w środowisku wodnym za pomocą fotokatalizy TiO2

Opisana jest realna metodologia oparta na druku transferowym, mająca na celu wprowadzenie plazmonicznych nanostruktur metalowych do ogniw słonecznych.  Wykorzystując nanofilarowe stemple poli(dimetylosiloksanowe), uporządkowany układ nanodysków oparty na Ag zintegrowano ze standardowymi uwodornionymi mikrokrystalicznymi ogniwami słonecznymi Si, co doprowadziło do poprawy wydajności urządzenia dzięki plazmonicznemu pułapkowaniu światła.

Integracja nanostruktur srebra zatrzymujących światło w uwodornionych mikrokrystalicznych krzemowych ogniwach słonecznych za pomocą druku transferowego

Opisano protokół syntezy i charakterystyki koloidów pokrytych cząstkami supramolekularnymi. Te supramolekularne koloidy ulegają samoorganizacji po aktywacji wiązań wodorowych między cząsteczkami zakotwiczonymi na powierzchni przez światło UV.

Synteza i charakterystyka koloidów supramolekularnych

Tutaj prezentujemy protokół syntezy in situ nanocząstek złota (AuNPs) w przestrzeni międzywarstwowej warstwowych warstw tytanianu bez agregacji AuNPs. Nie zaobserwowano żadnej zmiany spektralnej nawet po 4 miesiącach. Zsyntetyzowany materiał ma zastosowanie w katalizie, fotokatalizie i opracowywaniu opłacalnych urządzeń plazmonicznych.

In Situ Synteza nanocząstek złota bez agregacji w przestrzeni międzywarstwowej warstwowych przezroczystych folii tytanianowych

Eksperymenty z wymianą ciepła w basenie zostały przeprowadzone, aby zaobserwować wpływ hybrydowych wzorców zwilżalnych stołów na współczynnik wymiany ciepła (HTC). Parametrami badania są liczba interlinii oraz orientacja wzoru zmodyfikowanej powierzchni zwilżalnej.

Poprawa wymiany ciepła we wrzeniu w basenie na powierzchniach cylindrycznych dzięki hybrydowym wzorom zwilżalnym

Przedstawiono protokół do produkcji wysokowydajnych, czystych niebieskich diod elektroluminescencyjnych opartych na kropkach kwantowych ZnCdS/ZnS poprzez zastosowanie katody z autooksydowanego aluminium.

Ulepszony wtrysk elektronów i uwięzienie ekscytonów dla czystych niebieskich diod elektroluminescencyjnych z kropkami kwantowymi poprzez wprowadzenie częściowo utlenionej katody aluminiowej

Ilustrujemy kilka metodologii produkcji superhydrofobowych powierzchni metalowych oraz badania ich trwałości i właściwości przeciwoblodzeniowych.

Wytwarzanie superhydrofobowych powierzchni metalowych do zastosowań przeciwoblodzeniowych

Tutaj prezentujemy szczegółowe protokoły dla przetwarzanych w roztworze cienkich warstw półprzewodnikowych srebra, bizmutu i jodu (Ag-Bi-I) wytwarzanych na przezroczystych elektrodach pokrytych TiO2 oraz ich potencjalnego zastosowania jako stabilnych i bezołowiowych urządzeń optoelektronicznych.

Trójskładnikowe cienkie warstwy "srebrowo-bizmutowo-jodowe" przetworzone w roztworze do bezołowiowych absorberów fotowoltaicznych

Ten artykuł opisuje syntetyczną metodę otrzymywania mikrosfer oksyjodku bizmutu, które są wysoce funkcjonalne do fotokatalitycznego usuwania zanieczyszczeń organicznych, takich jak cyprofloksacyna, w wodzie pod wpływem promieniowania UV-A/światłem widzialnym.

Łatwa syntetyczna metoda otrzymywania mikrosfer oksyjodku bizmutu wysoce funkcjonalnych w fotokatalitycznych procesach oczyszczania wody

Ta praca przedstawia protokoły mikrofabrykacji do uzyskiwania wnęk i filarów o profilach reentrantowych i podwójnie reentrantowych na płytkach SiO2/Si za pomocą fotolitografii i suchego trawienia. Powstałe w ten sposób mikroteksturowane powierzchnie wykazują niezwykłą odporność na ciecze, charakteryzującą się solidnym, długotrwałym zatrzymywaniem powietrza pod zwilżającymi cieczami, pomimo wewnętrznej zwilżalności krzemionki.

Nadawanie powierzchniom SiO2/Si omnifobii poprzez rzeźbienie mikrotekstur zatrzymujących gaz, zawierających wnęki lub filary reentrantowe i podwójnie współbieżne

Poznaj metodę miękkiej chemii do syntezy pustych szklanych mikrosfer z powłoką TiO₂ o właściwościach superhydrofobowych i wysokiej odbijalności podczerwieni.

Puste szklane mikrosfery z powłoką TiO2 o właściwościach superhydrofobowych i wysokich właściwościach odbijających promieniowanie podczerwone, zsyntetyzowane metodą miękkiej chemii (Wideo) | JoVE Journal

Puste szklane mikrosfery z powłoką TiO₂ o właściwościach superhydrofobowych i wysokich właściwościach odbijających promieniowanie podczerwone, zsyntetyzowane metodą miękkiej chemii

Przeglądaj więcej filmów