Waiting
Login processing...

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

Chemistry

טיו 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

כתב יד זה מציע שיטה רכה-כימיה לפתח מיקרוספרות זכוכית חלולה הידרופוביים ומאוד IR-רפלקטיבי (HGM). Anatase Tio 2 ו סוכן הידרופוביים היו מצופים על פני השטח HGM בצעד אחד. TBT ו- PFOTES נבחרו כמקור Ti לבין סוכן הידרופוביים, בהתאמה. שניהם היו מצופים על HGM, ואחרי תהליך הידרותרמיות, את TBT פנה anatase Tio 2. בדרך זו, PFOTES / TIO 2 מצופה HGM (MCHGM) הוכן. לשם השוואה, PFOTES יחיד מצופה HGM (F-SCHGM) והדוד 2 חד מצופה HGM (Ti-SCHGM) היו מסונתז גם כן. PFOTES והדוד 2 ציפויים על פני השטח HGM הודגמו דרך עקיפה רנטגן (XRD), מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM), ואת גלאי נפיצה-אנרגיה (EDS) אפיונים. MCHGM הראה זווית מגע גבוה (153 מעלות) אבל זווית הזזה נמוכה (16 °) מ F-SCHGM, עם זווית מגע של 141.26; וגם זזת זווית של 67 מעלות. בנוסף, הוא טי-SCHGM ו MCHGM מוצגים ערכי רפלקטיביות IR דומים, אשר היו על 5.8% גבוהים יותר מאשר HGM המקורי ו- F-SCHGM. כמו כן, ציפוי PFOTES בקושי שינה את מוליכות תרמית. לכן, F-SCHGM, עם מוליכות תרמית של 0.0479 W / (מ '· K), היה ממש כמו המקור HGM, אשר היה .0475 W / (מ' · K). MCHGM ו Ti-SCHGM היה גם דומים. ערכי מוליכות התרמית שלהם היו .0543 W / (מ '· K) ו 0.0543 W / (מ' · K), בהתאמה. הציפוי 2 TIO מעט הגדיל את מוליכות תרמית, אבל עם עליית רפלקטיביות, הנכס חום-הבידוד הכולל היה משופר. לבסוף, הואיל והרכוש המשקף-IR מסופק על ידי ציפוי HGM, אם הציפוי הוא וזיהמו, רפלקטיביות פוחתת. לכן, עם ציפוי הידרופובי, השטח מוגן מפני עכירות, ואת החיים שלו גם הוא ממושך.

Introduction

מיקרוספרות זכוכית הולו (HGM) הם חומרים אורגניים החל בגודל 10 ל -100 מיקרומטר. הם מדגימים תכונות שימושיות רבות, כגון פיזור מעולה, יכולת זרימה גבוהה, צפיפות נמוכה, וכן תכונות בידוד תרמי מעולות 1, 2, 3, 4. בגלל המבנה החלול שלהם, יש HGM מוליכות תרמית נמוכות מאוד 10, 11. מסיבות אלה, הם מיושמים בתחומים רבים, כולל הנדסת חלל 5, חקר מעמקי הים 6, 7, מימן אחסון 8, 9, וכו 'עם זאת, הם עדיין להוכיח כמה חסרונות, כגון חוזק נמוך. בנוסף, אור אינפרא אדום הוא מסוגל לשדר דרך HGM ומחמם את הנושא מאחורי. על כןדואר, שינויי משטח על HGM חיוניים לצמצום העברת תרמית הקרינה. שיטה יעילה היא מעיל חומר חוסם-IR על גבי משטח HGM. כתוצאה המוליכים למחצה, 2 TIO נעשה שימוש בתחומים רבים, כגון-קטליזה התמונה 12, 13, פיתוח תאים סולריים, חיישן ייצור 14, יישומים סביבתיים 15, ואנרגיה אחסון 16. בנוסף, זה גם מראה emissivity נמוך האור הנראה הלהקה אינפרא אדום 17, 18, 19. לכן, לענייננו, טיו 2 היה מבחר זהיר עקב מחירו הנמוך יחסית וביצועים גבוהים.

עם זאת, הציפוי הוא קל למדי עבור מזהמים לבצע עבירות, אשר ברצינות משפיע רפלקטיביות של טיו 2. רפלקטיביות חייב להפחית בהדרגה. לכן, SELF-ניקוי ציפוי חיוני כדי למנוע את הציפוי מן העכירות ו להאריך את זמן העבודה של ציפוי כזה.

בכתב היד הזה, שיטה רכה-כימיה שימש לפיתוח הידרופוביים TIO 2 מצופה HGM. התרכובת Tetrabutyl (TBT) ו 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) נבחרו כמקור Ti ו סוכן הידרופוביים, בהתאמה. הם היו הידרוליזה והפקידו על פני השטח HGM. ואז, לאחר תהליך הידרותרמיות, את anatase Tio 2 נוצרו על פני השטח HGM, ואת המאפיינים הידרופוביים נשאר. לשם השוואה, PFOTES יחיד מצופה HGM (F-SCHGM) והדוד 2 חד מצופה HGM (Ti-SCHGM) היו מסונתז גם כן. ערכת הסינתזה מוצגת באיור 1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. טרום טיפול HGM

  1. מניחים את HGM לתוך מבחנה 500 מ"ל עם 200 מ"ל של אלכוהול מוחלט; הצפיפות הנמוכה של HGM הרצוף וגורמת לו להשעות את האלכוהול, אלא בגלל צפיפות HGM השבור היא גדולה יותר מזה של אלכוהול, והוא מחיש בתמיסה. אחרי 30 דקות, לאסוף את HGM מושעה בעזרת כף נקיה ויבשה 80 ° C בתנור במשך בקשה נוספת.

2. סינתזה של MCHGM

  1. מניחים 5 גרם של רצוף HGM, 47.5 מ"ל של אתנול, ו 2.5 מ"ל מים DI בבקבוק שלושה עורף. מערבבים בעזרת מנוע ערבוב ב 400 r / min עבור 20 דק '(ערבוב-מראש).
  2. מערבבים 15 גרם של TBT, 1 גרם של PFOTES, ו 30 מ"ל של אלכוהול מוחלט בכוס 200 מ"ל. יוצקים את התערובת לתוך משפך מתמדת בלחץ.
  3. הכנס את המשפך מתמיד בלחץ לתוך אחד החורים של הבקבוק שלושה עורף. זרוק את תערובת כלול המשפך מתמיד בלחץ לתוך בקבוק שלושה עורף במהירות של1 טיפה לכל 7 ים, אשר מושגת על ידי התאמת השסתום של המשפך מתמיד בלחץ. המשך התגובה של 3 h.
  4. יוצקים את התערובת מהבקבוק שלושה עורף לתוך הכור הידרותרמיות. שים את הכור האטום בתוך שרוול פלדה מתאים בתנור C 180 מעלות במשך 6 שעות.
    הערה: ודא כי הכור יש כיסוי מתאים. אחרי זה מכוסה, לשים את הכור לתוך שרוול פלדה. השרוול צריך גם להיות אטום עם מכסה.
  5. לאחר התגובה נגמרה, לאסוף דגימות מושעה הכור הידרותרמיות בעזרת כף גדולה. ייבש את הדגימות ב 80 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות כדי להשיג MCHGM.

3. סינתזה של F-SCHGM

  1. להוסיף 5 גרם של רצוף HGM, 47.5 מ"ל של אתנול אבסולוטי, ו 2.5 מ"ל מים DI בבקבוק שלושה עורף. מערבבים בעזרת מנוע ערבוב ב 400 r / min עבור 20 דק '(ערבוב-מראש). מערבבים 1 גרם של PFOTES ו 30 מ"ל של אתנול אבסולוטי בכוס 200 מ"ל. העברת PFOTES ודואר מוחלטתערובת thanol משפך מתמיד בלחץ.
  2. הכנס את המשפך מתמיד בלחץ לתוך בקבוק שלושה עורף. זרוק את תערובת כלול המשפך מתמיד בלחץ לתוך בקבוק שלושה עורף במהירות של 1 טיפה לכל 7 ים. תנו תגובה לרוץ 3 h.
  3. מעבירים את התערובת מהבקבוק שלושה עורף לכור הידרותרמיות. שים את הכור האטום בתנור C 180 מעלות במשך 6 שעות. לאחר התגובה נגמרה, לאסוף דגימות מושעה הכור הידרותרמיות בעזרת כף גדולה. ייבש את הדגימות ב 80 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות כדי להשיג F-SCHGM.

4. סינתזה של טי-SCHGM

  1. מניחים 5 גרם של רצוף HGM, 47.5 מ"ל של אתנול אבסולוטי, ו 2.5 מ"ל מים DI בבקבוק שלושה עורף. מערבבים על 400 r / min עבור 20 דק '(ערבוב-מראש). מערבבים 15 גרם של TBT ו- 30 מ"ל של אתנול אבסולוטי בכוס 200 מ"ל. מעביר את תערובת TBT ו- אתנול המוחלט משפך מתמיד בלחץ.
  2. הכנס את-Pres מתמידבטוח לנתב לתוך בקבוק שלושה עורף. זרוק את תערובת המשפך מתמיד בלחץ לתוך בקבוק שלושה עורף במהירות של 1 טיפה לכל 7 ים. תנו תגובה לרוץ 3 h.
  3. מעבירים את התערובת מהבקבוק שלושה עורף לכור הידרותרמיות. שים את הכור האטום בתנור C 180 מעלות במשך 6 שעות. לאסוף את הדגימות בכור הידרותרמיות לאחר התגובה נגמרה. ייבש את הדגימות ב 80 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות כדי להשיג טי-SCHGM.

5. אפיונים

  1. נהל אפיוני XRD על כל הדגימות. אסוף את הנתונים באמצעות מערכת עקיפת רנטגן תכליתית, רבה מאוד עם קרינת Cu Kα (λ = 0.15406 ננומטר) וכן 2θ החל 10 ° עד 80 °.
  2. רכישת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק 20, 21 תמונות לאחר ריסוס הדגימות עם זהב. במהלך בדיקות SEM, לנהל את EDS היא על אזור מסוים.
  3. מדדו אתזווית מגע באמצעות goniometer-זווית מגע 22; נפח טיפת המים צריך להיות 10 μL.
  4. מדוד את זווית הזזה 23 על ידי שינוי זווית ההטיה של השטח. מזער את הזווית עד טיפת המים יכול פשוט להחליק.
    1. היצמד דבק דו צדדי על גיליון זכוכית (גודל: 26 מ"מ x 76 מ"מ x 2 מ"מ). בעזרת כפית, למקם את האבקות אחידות (F-SCHGM או MCHGM) בקלטת. באמצעות מזרק, להוסיף טיפת מים (נפח: 0.05 מיליליטר) על פני שטח האבקה.
    2. מניחים את הנייר זכוכית על פלטפורמת המנוע של goniometer קשר-זווית. הטה את גיליון זכוכית ידי נשען פלטפורמת המנוע בשיעור של 1 ° / s. עצור את המנוע כאשר טיפת המים מתחילה להחליק; זווית ההטיה היא הזווית הזזה.
  5. מדדו את ספקטרום ההחזרה באמצעות ספקטרופוטומטר 24. הערה: הגל הוא מ- 450 ננומטר ל 2550 ננומטר.
  6. מדדו את מוליכות תרמית של כל הדגימותבאמצעות מד מוליכות תרמית 25.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

הבדיקות בשלב 4.4 לחשוף תכונות רבות ומאפיינים של הדגימות. XRD (איור 2) משקף את היווצרות של anatase Tio 2. מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (איור 3) ו- EDS (איור 4) להציג את טיו 2 ו PFOTES כי הם מצופים על פני השטח HGM. זווית המגע (איור 5) וזווית הזזה (איור 6) בדיקות מייצגים את הידרופוביות. המבחן העברה VIS-NIR (איור 8) מתאר את השתקפות הסביבה ציפוי 2 TIO, ואת מוליכות תרמית (איור 9) מדגים כי הציפוי אינו מעלה את מוליכות תרמית.

כפי שניתן לראות בתרשים 2, ארבע הדגימות לעבור את בדיקות XRD. השיא הרחב בסביבות 2θ = 23 ° מייצג את SiO 2 אמורפי, המהווה את הראשיתרכיב של HGM. שיא זה מזוהה ארבע דגימות, אשר מדגימה את קיומו של HGM. מאז PFOTES הוא הציפוי רק עם עובי של כמה מולקולות, זה לא משנה את אות XRD. לכן, דפוסי XRD של HGM המקורי, F-SCHGM, Ti-SCHGM, ו MCHGM זהים כמעט. באשר Ti-SCHGM ו MCHGM, מלבד השיא הרחב של SiO 2, הפסגות האחרות ((101), (004), (200), (105), (211), (213), ו (204)) הם מושלם צמוד 2 TIO סטנדרטיים (PDF # 89-4921). זה משקף כי anatase Tio 2 נוצרו במוצרים הסופיים.

תמונות SEM מוצגות באיור 3. כפי שניתן לראות בתמונות אלה, ה- F-SCHGM ואת HGM המקורי אין הבדל על פני השטח בגלל ציפוי PFOTES הוא רק כמה מולקולות עבה. עבור MCHGM ו Ti-SCHGM, ברור למדי כי ישנם ציפויים על פני השטח. תוצאות EDS מוצגות באיור 4. האזור הוורוד באיור 3 נחקר על ידי EDS. כפי שניתן לראות באיור 4 א, רק Si, O, Na, Ca ו אותרו. באיור 4, מלבד ארבעת היסודות הללו, F מתגלה גם. זהו אלמנט אפיון של PFOTES, אשר התגלה להיות מצופה על פני השטח HGM. בשנת איור 4C, מלבד ארבעת האלמנטים איור 4 א, טי התגלה, אשר מציין כי 2 TIO מצופה על HGM. באיור 4d, מלבד חמשת האלמנטים איור 4C, F זוהה גם. זה מוכיח כי הן TIO 2 ו PFOTES הם מצופים על פני השטח HGM.

זווית המגע אז נחקרה. כפי שניתן לראות בתרשים 5, זוויות מגע של (איור 5 א) HGM המקורי, F-SCHGM (איור 5 ב), טי-SCHGM (5C איור), ו MCHGM (איור5D) הם 59 מעלות, 141.2 מעלות, 85 מעלות, ו 153 מעלות, בהתאמה. בעזרת PFOTES, זוויות מגע של F-SCHGM ו MCHGM שניהם מציגים גידול עצום. עם זאת, זוויות הזזה שלהם (איור 6) הם שונים. הזוויות הזזות של F-SCHGM ו MCHGM הן 67 מעלות ו 16 מעלות, בהתאמה. הסיבה לכך היא המבנה המיוחד שנוצר על ידי Tio 2 על HGM. מבנה מיוחד זה מגביר את החספוס פני השטח, כך זווית הזזה גם משתנה. מודל הרטבת קאסי-בקסטר 26, שמוצג באיור 7, הוא מסוגל להסביר את התופעה הידרופוביים. פורמולה 1 מתארת ​​את המודל הזה. בנוסחה זו, ג θ היא הזווית קשר לכאורה, θ היא זווית המגע של יאנג 27, ו- F הוא שבריר מוצק שלב. בעזרתו של טיו 2, הן את החספוס של פני השטח HGM וה F-ערך הם גדלו. לכן, זווית המגע הפכה גדולה יותר. TIOציפוי 2 סייע להקים את מבנה העמוד על משטח HGM. לכן, טיפת המים נתמכת על ידי מחצלת אוויר, וכן, כאשר זזה, ההתנגדות קטנה. לפיכך, זווית הזזה של MCHGM קטנה.

cos θ ג = cos θ ו - (1 - ו) (1) 26

רפלקטיביות אז נחקרה שמוצגת באיור 8. מאז ציפוי PFOTES בקושי משנה את רפלקטיביות, ארבע דגימות אלה חולקו לשתי קבוצות. האחת היא HGM המקורי ו- F-SCHGM, והשנייה היא Ti-SCHGM ו MCHGM. בכל קבוצה, הנתונים של רפלקטיביות דומים למדי. עם זאת, בעזרת TIO 2, רפלקטיביות עלו ב 5%.

לבסוף, את ההשפעה של ציפוי TIO 2 על condu תרמיתctivity נחקרה. זה חיוני כי הציפוי 2 TIO מגדיל את עובי הקיר של HGM. לפיכך, מוליכות תרמית של טיו 2 מצופה HGM הוא קצת יותר גבוה מאשר ציפוי HGM. עם זאת, שיפור מוליכות התרמית לא צריך להיות כל כך ברור כי נכס בידוד חום הכולל מחליש. כפי שניתן לראות בתרשים 9, מאז PFOTES בקושי שינה את מוליכות תרמית, רק Tio 2 תרם לעליות השערים בפרמטר זה. עם זאת, העלייה היתה מוגבלת. מוליכות תרמית של HGM המקורי, F-SCHGM, Ti-SCHGM, ו MCHGM היו .0475 W / (מ '· K), .0479 W / (מ' · K), .0546 W / (מ '· K), ו 0.0543 W / (מ '· K), בהתאמה. לפיכך, למרות הציפוי 2 TIO הגדיל את מוליכות תרמית בשל רווח עובי קיר HGM, העלייה הייתה קלה. מאפייני הבידוד התרמיים הכוללים של כאלה TIO 2 מצופה HGM שופרה על ידי השיפור רפלקטיביות כי דרעיved מן TIO 2.

איור 1
איור 1: ערכת הסינתזה של MCHGM. לקבלת דוגמאות אחרות, כגון F-SCHGM ו Ti-SCHGM, התהליכים דומים למדי, אבל בלי חומרי גלם נלווים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2: ספקטרום XRD של HGM המקורי, TiO2 הידרופוביים / HGM, ו anatase סטנדרטי 2 TIO. הספקטרום אותר על ידי מערכת עקיפת רנטגן תכליתית, רבה מאוד עם קרינת Cu Kα (λ = 0.15406 ננומטר) וכן 2θ החל 10 ° עד 80 °. אין הבדלים ברורים בין HGM המקוריו F-SCHGM או טי-SCHGM ו MCHGM. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3: מורפולוגיה של (א) המקורי HGM, (ב) F-SCHGM, (ג) Ti-SCHGM, ו- (ד) MCHGM, זוהה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק. על משטחי HGM ו- F-SCHGM המקוריים, הציפויים לא ניתן לצפות באמצעות SEM, אבל ציפויים קיימים על המשטחים של טי-SCHGM ו MCHGM. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4: מדידות EDS האזורים האדומים הממוסגרת של (א) HG המקוריM, (ב) F-SCHGM, (ג) Ti-SCHGM, ו- (ד) MCHGM, זוהה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק. האלמנטים האופייניים של PFOTES ודוד 2 אותרו.

איור 5
איור 5: הקשר זווית (א) המקורי HGM, (ב) F-SCHGM, (ג) Ti-SCHGM, ו- (ד) MCHGM מזוהים על ידי goniometer קשר-זווית. בעזרת PFOTES, ערכי-זווית המגע של ה- F-SCHGEM ו MCHGM להראות עלייה גדולה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6
איור 6: זווית הזזה של (א) F-SCHGM ו- (ב) MCHGM. המעגל האדום מסמן את הנתיב הזז של טיפת המים. MCHGM מראה Lower זזת זווית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 7
איור 7: The קאסי-בקסטר הרטבת תורת-הידרופוביות. זהו המודל מתאר הרטבת התאוריה. העיגול השחור מייצג את טיפת מים. העמודים הקטנים מייצגים את משטח מחוספס.

הספרה 8
איור 8: ספקטרום ההחזרה של המקורי HGM, F-SCHGM, Ti-SCHGM, ו MCHGM, זוהה על ידי ספקטרופוטומטר. TIO 2 מצופה HGM מציגה רפלקטיביות טובה יותר ממקור HGM. אנא לחץ כאן כדי VIEW גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 9
איור 9: מוליכות תרמית של ארבע דגימות, זוהה על ידי מד מוליכות תרמית. הגידול מוליך תרמית נובע רווח עובי קיר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

בכתב היד הזה, השלב הקריטי בפרוטוקול הוא תהליך הידרותרמיות. זה משפיע על היווצרות של טיו 2, רפלקטיביות הסופי, ואת-הידרופוביות. בקרת הטמפרטורה וזמן תגובה הם גם די משמעותיים. אם תנאי התגובה לשנות, את המוצרים הסופיים יכולים להיפגם.

שיטה זו מספקת דרך פשוטה לסנתז HGM הידרופוביים ומאוד IR-רעיוני בצעד אחד. במחקר קודם, את המאפיינים הידרופוביים רפלקטיביות הושגו באמצעים נפרדים 28, 29, 30. לכן, כדי להשיג את שניהם, לפחות שני צעדים נדרשים. בכתב היד הזה, שיטת צעד אחד מוצעת, שיפור יעילות הייצור בעיקר. כמו כן, עם שני מאפיינים אלה בשילוב, ציפוי IR-רעיוני הוא מוגן מפני עכירות, ואת ביצועי הציפוי יכולים להישמר במשך זמן רב. </ P>

עם זאת, קיימת מגבלה מבחינת סינתזה בקנה מידה גדולה. שיטה זו צריכה להיות שונה יותר למטרות כאלה. כשמדובר כור הידרותרמיות גדול, העברת החום והמסה חייבת להיות מאורגנת היטב.

טכניקה זו היא משמעותית בהשוואה לשיטות קיימות, מאחר שהוא מאפשר לסינתזה של HGM הידרופוביים ומאוד IR-רעיוני בצעד אחד. הציפוי הוא גורם מפתח עבור המשקף את IR. לכן, זה גם די חשוב כדי לשמור על משטח נקי. עם הנכס הידרופוביים ניקוי עצמי, הציפוי יכול להיות מוגן מפני עכירות, ואת החיים יכולים להיות ממושך. בנוסף, בגלל שני צעדים מופחתים צעד אחד, את האנרגיה הנצרכת במהלך הייצור מצטמצם גם.

הטכניקה המוצעת הפגינה כתב היד הזה מייצגת שיטה טובה כדי לסנתז חומר בידוד חום עם מגוון רחב של יישומים. ה- P-הידרופוביroperty משולב עם תכונות אחרות, כגון-השתקפות IR. לכן, אם יש צורך, שיטת סינתזת הידרופוביים ניתן ליישם חומרים תפקודיים אחרים, כגון חומרי IR-קליט 31, חומרים אנטי קורוזיה 32 או אפילו 33 תאים סולריים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

העבודה המתוארת במאמר זה נתמכה על ידי מענק מקרן החדשנות כת"ש-HK / PolyU. תמיכה נוספת סופק על ידי תוכנית שנזן פיקוק (KQTD2015071616442225) והממשלה הסינית "אלף Talent" תוכנית (Y62HB31601). כמו כן, עזרה מהמחלקה לביולוגיה יישומית & כימית טכנולוגיה של אוניברסיטת פוליטכניק הונג קונג מכון המחקר אוניברסיטת פוליטכניק הונג קונג לפיתוח עירוני בר קיימא (RISUD) זוכה להערכה.

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

כימיה גיליון 122 טיו מיקרוספרות זכוכית חלולים (HGM) הידרופוביות סופר אינפרא אדום (IR) רפלקטיביות עקיפה רנטגן (XRD) מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) אנרגיה נפיצה גלאי (EDS)
טיו<sub&gt; 2</sub&gt; מיקרוסכמות זכוכית החלולה מצופית עם מאפיינים הידרופוביים ו- High IR-רעיוניים מסונתז על ידי שיטת Soft-כימיה
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