Name: tio2-coated hollow glass microspheres with superhydrophobic and high ir-reflective properties synthesized by a soft-chemistry method
Uploaded: 2017-04-26T15:00:00
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Le Fonds travail décrit dans le présent document a été soutenu par une subvention de la CII-HK / PolyU Innovation. Un soutien supplémentaire a été fourni par le Plan Peacock Shenzhen (KQTD2015071616442225) et le gouvernement chinois du programme « Mille Talent » (Y62HB31601). En outre, l&#39;aide du Département de biologie appliquée et de technologie chimique de l&#39;Université polytechnique de Hong Kong et l&#39;Institut de recherche de l&#39;Université polytechnique de Hong Kong pour le développement urbain durable (RISUD) est appréciée.

1. Pré-traitement de l&#39;HGM <ol><li> Placez le HGM dans un bécher de 500 ml avec 200 ml d&#39;alcool absolu; la faible densité de HGM ininterrompue amène à suspendre dans l&#39;alcool, mais parce que la densité des brisures HGM est plus grande que celle de l&#39;alcool, il précipite dans la solution. Au bout de 30 min, recueillir l&#39;HGM en suspension à l&#39;aide d&#39;une cuillère propre et sèche à 80 ° C dans une étuve pour une autre demande. </li></ol> 2. Synthèse de MCHGM ...

<ol>
	<li>Yung, K. C., Zhu, B. L., Yue, T. M., Xie, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+properties+of+hollow+glass+microsphere-filled+epoxy-matrix+composites.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+hollow+glass-ceramics+microspheres.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+microstructure+and+physical+parameters+of+hollow+glass+microsphere+on+insulation+performance.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+rubber/hollow+glass+microsphere+composites:+Influence+of+broken+hollow+glass+microsphere+on+mechanical+and+thermal+insulation+property.">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. 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F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+thermal+conductivity+of+composites+with+interfacial+thermal+barrier+resistance.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wettability+of+porous+surfaces.">Wettability of porous surfaces.</a> Trans. Faraday Soc. 40, 546-551 (1944).</li><li>Wenzel, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resistance+of+solid+surfaces+to+wetting+by+water.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsically+superhydrophobic+organosilica+sol-gel+foams.">Intrinsically superhydrophobic organosilica sol-gel foams.</a> Langmuir. 19 (14), 5626-5631 (2003).</li><li>Rothstein, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Slip+on+superhydrophobic+surfaces.">Slip on superhydrophobic surfaces.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 42, 89-109 (2010).</li><li>Rodo&#353;ek, M., Kreta, A., Gaber&#353;&#269;ek, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+FDTS-modified+PDMS-ZnO+nanocomposite+hydrophobic+coating+with+anti-fouling+capability+for+corrosion+protection+of+Q235+steel.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serrated,+flexible+and+ultrathin+polyaniline+nanoribbons:+An+efficient+counter+electrode+for+the+dye-sensitized+solar+cell.">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>

Dans ce manuscrit, l&#39;étape critique dans le protocole est le processus hydrothermique. Elle influence la formation de TiO 2, la réflectivité finale, et le superhydrophobicité. Le contrôle de la température et le temps de réaction sont également très importants. Si les conditions de réaction changent, les produits finaux peuvent être faussées. Cette méthode offre un moyen simple de synthétiser HGM superhydrophobes et hautement réfléchissant les rayons infrarouge...

des microsphères creuses en verre (MGH) sont des matériaux inorganiques dont la taille varie de 10 à 100 um. Ils montrent de nombreuses fonctions utiles, telles qu&#39;une excellente dispersion, la capacité d&#39;écoulement élevée, une faible densité et des propriétés supérieures d&#39;isolation thermique 1, 2, 3, 4. En raison de leur structure creuse, HGM présentent une conductivité thermique extrêmement faible 10, 11. Pour ces raisons, elles sont appliquées dans de nombreux domaines, y compris l&#39; ingénierie aérospatiale 5, exploration sous -marine 6, 7, stockage d&#39;hydrogène 8, 9, etc. Cependant, ils démontrent encore quelques inconvénients, comme une faible résistance. De plus, la lumière infrarouge est capable de transmettre par HGM et chauffer le sujet derrière. à cet effete, des modifications de surface sur HGM sont essentiels pour réduire le transfert thermique radiatif. Une méthode efficace consiste à revêtir un matériau de blocage IR sur la surface HGM. En tant que semi-conducteur, TiO 2 a été utilisé dans de nombreux domaines, tels que la photo-catalyse 12, 13, le développement de cellules solaires, la fabrication de capteurs 14, 15 des applications environnementales, et le stockage d&#39;énergie 16. En outre, elle montre également une faible émissivité dans la lumière visible et infrarouge bande 17, 18, 19. Par conséquent, pour nos besoins, TiO 2 était une sélection prudente en raison de son prix relativement bas et des performances élevées. Cependant, le revêtement est assez facile pour les polluants diabolisant, ce qui affecte sérieusement la réflectivité de TiO 2. La réflexion doit réduire progressivement. Par conséquent, un selrevêtement f-nettoyage est essentiel pour empêcher le revêtement de l&#39;encrassement et de prolonger le temps de travail d&#39;un tel revêtement. Dans ce manuscrit, une méthode de chimie douce a été utilisé pour développer superhydrophobes TiO 2 HGM revêtu de . titanate de tétrabutyle (TBT) et le 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) ont été sélectionnés en tant que source de Ti et de l&#39;agent superhydrophobe, respectivement. Ils ont été hydrolysées et déposés sur la surface HGM. Puis, après le processus hydrothermique, l&#39;anatase TiO 2 formée sur la surface HGM et les propriétés superhydrophobes est resté. A titre de comparaison, PFOTES unique enrobé HGM (F-SCHGM) et (Ti-SCHGM) unique revêtu de TiO 2 ont été synthétisés HGM aussi. Le schéma de synthèse est illustré à la figure 1.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="471">
	<tbody>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:207px;">HGM</td>
			<td style="width:88px;">Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Science</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">TBT</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CAS#: 5593-70-4</td>
			<td>Analytical grade</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Ethyl Alcohol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CAS#: 64-17-5</td>
			<td>Analytical grade</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">PFOTES</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CAS#: 51851-37-7</td>
			<td align="right">98%</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

tio2-coated hollow glass microspheres with superhydrophobic and high ir-reflective properties synthesized by a soft-chemistry method

Ce manuscrit propose une méthode de chimie douce pour développer des microsphères de verre creuses réfléchissantes IR superhydrophobes et très (HGM). Le TiO 2 anatase et un agent super - hydrophobe ont été revêtus sur la surface HGM en une seule étape. OTC et PFOTES ont été sélectionnés en tant que source de Ti et l&#39;agent superhydrophobe, respectivement. Ils ont tous deux été enduits sur HGM, et après le processus hydrothermal, l&#39;OTC se sont tournés vers anatase TiO 2. De cette façon, un PFOTES / TiO 2 HGM doté d&#39;un revêtement (MCHGM) a été préparé. A titre de comparaison, PFOTES unique enrobé HGM (F-SCHGM) et (Ti-SCHGM) unique revêtu de TiO 2 ont été synthétisés HGM aussi. Les PFOTES et TiO 2 revêtements sur la surface HGM ont été démontrées par diffraction des rayons X (XRD), microscopie électronique à balayage (SEM), et caractérisations détecteur à dispersion d&#39;énergie (EDS). Le MCHGM présentait un angle de contact supérieur (153 °), mais d&#39;un angle de glissement inférieure (16 °) de F-SCHGM, avec un angle de contact de 141,26; et un angle de glissement de 67 °. En outre, à la fois Ti-SCHGM et MCHGM affichés similaires valeurs de réflectivité IR, qui étaient environ 5,8% par rapport à l&#39;HGM original et F-SCHGM. En outre, le revêtement PFOTES à peine changé la conductivité thermique. Par conséquent, F-SCHGM, avec une conductivité thermique de 0,0479 W / (m · K), est tout à fait comme le HGM original, qui était 0,0475 W / (m · K). MCHGM et Ti-SCHGM étaient également similaires. Leurs valeurs de conductivité thermique étaient 0,0543 W / (m · K) et 0,0543 W / (m · K), respectivement. Le revêtement de TiO 2 a légèrement augmenté la conductivité thermique, mais avec l&#39;augmentation de la réflectivité, la propriété globale d&#39;isolation thermique a été renforcée. Enfin, étant donné que la propriété IR-réfléchissant est fourni par le revêtement HGM, si le revêtement est encrassé, la réflectivité diminue. Par conséquent, le revêtement superhydrophobes, la surface est protégée contre l&#39;encrassement, et sa durée de vie est également prolongée.

Les tests à l&#39;étape 4.4 révèlent de nombreuses caractéristiques et propriétés des échantillons. La diffraction des rayons X (figure 2) reflète la formation d&#39;anatase TiO 2. La SEM (figure 3) et EDS (Figure 4) montrent le TiO 2 et PFOTES qui sont déposée sur la surface HGM. L&#39;angle de contact (figure 5) et de l&#39; angle de glissement (figure 6) les tests repr...

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

This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.

TiO<sub&gt; 2</sub&gt; Verre creux doté d&#39;un revêtement avec Microsphères superhydrophobes et High Propriétés IR-réfléchissantes synthétisé par un procédé Soft-chimie

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

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Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Extraction of Lignin with High ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Extraction de la lignine à forte teneur en β-O-4 par l’Extraction de l’éthanol doux et son effet sur le rendement de la dépolymérisation

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...