NaCl-TiO基吸湿材料的吸附性能₂NaCl和SiO₂核/壳粒子

摘要

通过使用两种不同的氧化物对氯化钠（NaCl）进行功能化，成功地升级了具有高吸湿能力的吸湿材料。开发了一种程序，首先制备亚微米尺寸的NaCl晶体；然后，通过选择二氧化钛（TiO₂)或二氧化硅（SiO₂)为了提高NaCl的吸湿性能并防止其过早潮解，在涂层后，采用了几种分析技术来评估所获得的复合材料。我们的研究结果表明，两种复合材料NaCl-TiO₂NaCl和SiO₂与单一NaCl相比，NaCl表现出有趣的亲水性，表现出优异的性能。环境扫描电子显微镜（ESEM）和水蒸气吸附实验都证明了这一点。特别是NaCl-TiO₂复合材料在较低的相对湿度条件下表现出最大的吸水能力，吸附速率更快，这是由于TiO的存在导致的较高的表面能₂．吸附动力学也证实了这一结果₂比NaCl-SiO吸附更多的水蒸气₂或单独的NaCl，但吸附速率高得多。而在室温和较高的相对湿度下，NaCl-SiO₂复合材料表现出最佳的吸附性能，是理想的吸湿材料，其吸附性能优于NaCl-TiO₂或者唯一的氯化钠。因此,NaCl-TiO₂NaCl和SiO₂复合材料是一种很有前途的吸湿材料，有可能取代现有的盐种剂。

1.介绍

吸湿材料的特点是能够吸引和保持周围环境中的水分子。这一特性导致了许多应用，如湿敏产品（如电子设备、食品和医药产品）的干燥剂、除湿器、化妆品的保湿剂、工业吸附过程的吸附剂[1- - - - - -4]，以及用于增雨和集水的气溶胶[5- - - - - -9]。氯化钠（NaCl）是一种众所周知的吸湿材料，通常用作吸附剂。它还用作暖云的云种剂，即吸湿云种剂，由于其对水的亲和力，可增强降水[10- - - - - -13]．虽然NaCl等天然材料因其良好的吸附性能而被广泛应用，但如何推进性能优于传统材料的新材料的制备仍然是一个挑战，主要体现在两个方面:在不同的温度和相对压力条件下，具有较高的吸水率和最佳的吸附动力学。

在这方面，以金属-有机骨架等多孔材料为基础开发了多种复合吸湿材料。例如，MOF-801和MOF-841的吸水率高达380厘米^3. g⁻¹和550 厘米^3. g⁻¹，并在15°C ~ 55°C的温度范围内评价其性能[14,15]聚丙烯酰胺（PAM）和聚丙烯酸钠（PAAS）被称为超高吸水性多孔材料。人们发现，它们作为催化剂粉末可以提高PAAS的沉淀效率[16]．而其他的复合吸附剂如结晶MCM-41和氯化钙(calcl₂)的高吸水能力为1.75公斤公斤⁻¹温度范围为10-15°C，相对湿度(RH)为78-92% [17,18]。虽然这些材料具有非常好的吸湿性能，但由于其复杂的加工路线以及在不同压力和温度条件下的水稳定性等因素，限制了它们的使用，尤其是在云播中。

对于播云应用，吸湿材料需要满足粒度要求标准。根据早期研究[19- - - - - -22根据数值关联、建模和模拟，种子材料的最佳尺寸在0.5到10之间μ米直径。这一粒径范围保证了云凝结核(CCN)的有效碰撞-合并过程。这个过程开始了水滴的成核，并使其生长，直到达到雨滴的临界大小约24μ直径M [23]。在这个阶段，雨滴可能会克服云层内的上升气流速度，并被自身重量向下拖曳，以雨的形式落下[24,25]．

本研究关注的是通过相对简单的机理和使用廉价和丰富的材料在自然界中开发的新型复合材料的表征。这里，以商品盐(NaCl)为原料，根据人工降雨的要求，在尺寸方面进行了优化，以得到亚微米大小的NaCl晶体。之后，它们被涂上一层薄薄的氧化物，要么是TiO₂或SiO₂，对水具有良好的亲和性，即亲水性[26- - - - - -29]，水吸附[30.,31，以及溶解度[32- - - - - -36]．对基准NaCl粒子进行了表征，以获得与NaCl- tio相比较的基准参考₂NaCl和SiO₂涂层工艺后获得的复合材料。

1．1．吸湿性

吸湿固体材料可以通过吸湿点和吸水能力来识别。吸湿点(h_g.p。)表示空气中相对湿度的阈值，高于此阈值固体物质开始吸附水蒸气[37].它描述了水蒸汽压之间的平衡关系(P_溶胶)以及其周围环境对空气中水蒸气分压的影响(P_水)在特定温度下。h_g.p.以给定的百分比生成

如果固体是水溶性物质，如可溶性盐，则P_溶胶表示固体饱和溶液中的水汽压，因为固体饱和溶液在饱和前已经含有一定量处于平衡状态的水分。在这种情况下，从吸湿点开始，固体物质开始从大气中吸附水蒸气，直到在准恒定的RH下开始快速溶解，一般用高RH时等温线的准垂线表示。这种潮解特性是某些吸湿固体化合物的特性，例如水溶性盐，它们经历从固体颗粒到液滴的相变，即形成溶液[38,39]．因此，这类物质发生潮解过程时的吸湿点也称为潮解点或潮解相对湿度(DRH) [40- - - - - -42]．

2材料和方法

2．1．材料的合成

化合物从Sigma-Aldrich购买，具有分析级。制备了三种类型的样品：（i）亚微米级颗粒优化纯NaCl，（ii）用二氧化钛（NaCl-TiO）包覆NaCl₂)，或(iii)二氧化硅(NaCl-SiO₂)。在这里，氯化钠的优化包括实现商业氯化钠的粒度减小，以符合上述粒度要求（0.5至10 μM)用于播种材料。在这里，用商业盐制备水溶液，然后在搅拌的同时将1ml水溶液加入到50ml的2-丙醇中。一旦观察到白色沉淀，通过离心或过滤提取NaCl晶体，然后在80°C的烘箱中干燥。用于合成NaCl-TiO₂核-壳复合，类似于我们之前的工作报告[43]，第一₂以丁氧化钛溶液为第一步水解制得。将5ml丁氧化钛分散在40ml 2-丙醇中，制备溶液A。然后将50ml去离子水与1ml硝酸混合制备溶液B。随后，在剧烈搅拌下，将溶液B滴加到溶液A中，直至形成半透明的TiO₂解决方案。pH值控制在2以下是确保整体NaCl-TiO的关键₂颗粒尺寸在亚微米范围内。准备NaCl-TiO₂优化后的NaCl溶液为50 mg, 2-丙醇溶液为10 ml。然后，取1 ml上述制备的TiO₂溶液滴入该NaCl溶液中。新NaCl-TiO₂将溶液剧烈搅拌60分钟，以便通过离心、在80°C下干燥过夜以及在250°C下煅烧3小时来准备分离过程。

用于合成nacl - sio2₂核壳复合材料₂通过水解正硅酸乙酯（TEOS）溶液制备溶液。通过混合1.6%溶液制备酸性溶液 毫升盐酸，含20 乙醇和20毫升 毫升去离子水。然后，4.6 在剧烈搅拌下，将ml正硅酸乙酯溶液逐滴添加到酸性溶液中。pH值保持在2，同时搅拌250 转速为2 准备时间₂复合材料，50%的溶液 优化NaCl和2的mg 需要1毫升2-丙醇 ml上述制备的二氧化硅₂溶液滴入该NaCl溶液中。新NaCl-SiO₂溶液剧烈搅拌60分钟，为分离过程做好准备，离心，80°C干燥过夜，550°C煅烧3小时。

2．2．描述

合成样品的形貌和尺寸通过扫描电子显微镜(SEM)、FEI™Quanta 250在5 KV下操作进行表征，元素组成分析使用EDAX™的能量色散x射线光谱(EDS)进行测定。使用布鲁克™Optics VERTEX系统在4000-400厘米波数范围内记录的傅里叶变换红外光谱(FTIR)进行了额外的成分分析⁻¹以及WiTec™532 nm激光源的拉曼光谱。TiO₂和SiO₂使用GATAN™能量过滤透射电子显微镜(EFTEM)和电子能量损失光谱(EELS)，能量过滤器安装在300 KV的Titan FEI™透射电子显微镜(TEM)上。将TEM样品分散在异丙醇溶剂中，并将其应用于涂有碳膜的3mm铜网格中。

原位利用环境扫描电子显微镜(ESEM)对水蒸气进行冷凝，ESEM由可变压力下的扫描电子显微镜和用于一般湿成像的气体二次电子探测器(GSED)组成。的原位凝结水设置如图所示1(一)．每个样品分别在10kv、变压、1°C恒温下进行冷凝实验。为了保证样品表面的热稳定性，需要在1°C下冷却停留30分钟[44,45]；此后，按照图中的水相图所示的路径，逐渐增加腔室内的蒸汽压力，直到达到露点，即形成水滴1 (b)．实验装置允许观察水滴的成核、形成和生长。然后记录整个水滴过程，并逐帧分析。通过比较高真空下干燥颗粒的直径和凝结过程中的湿颗粒的直径，以及凝结后固体颗粒的变化来评价样品的表面润湿性和潮解性。

全色™ 仪器的VSTAR蒸汽吸附容量分析仪用于记录水吸附-解吸等温线、水吸附容量和吸附动力学。相对压力(P/P₀)的变化范围为0-1，相当于0-99% RH。分别从25℃、35℃和45℃的吸附等温线推导出各样品的吸附等温线。TA Instruments™DMA Q800动态力学分析(DMA)与DMA- rh附件一起被用来定性地比较机械完整性，它代表了材料的吸水能力和潮解性。将粉末样品压实成圆形圆盘状制备样品。在控制的相对湿度和平衡状态下逐渐引入水蒸气，而DMA夹具在室温下保持恒定的压缩载荷0.1 N。结果给出了与样品接触的夹具相对于RH的位移。DMA-RH使用Peltier元件，可在5 ~ 90% RH范围内工作，精确的温度和RH控制分别为±0.1°C和±3% RH。

3.结果和讨论

３．１．形态及化学成分

商业氯化钠的颗粒大小是随机的，大多大于100μm（图2（a））.为优化颗粒尺寸，获得立方NaCl颗粒，对凝聚颗粒进行了系统分析。结果，在2-丙醇的作用下，NaCl颗粒的尺寸显著减小，单个立方形状的颗粒出现(图)2（b））.离心分离得到的NaCl颗粒尺寸为1 ~ 6μM，平均尺寸为2.3±0.9μ米长（图2（c）)，而通过过滤获得的粒径在0.5和1.3之间显著减小 μm、 平均大小为0.8 ± 0.2 μ米长（图2（d））.优化后的NaCl的最终粒径分布似乎落在上述吸湿性播云剂的最佳粒径范围内，如文献所述[19- - - - - -22]．因此，将优化后的NaCl颗粒用于包覆过程。

涂层处理后，NaCl-TiO的形貌和成分发生了变化₂NaCl和SiO₂对复合材料进行了分析。SEM照片显示，颗粒均匀，主要为立方形状，尺寸均匀。NaCl-TiO₂粒度范围为0.3至1.1 μM，平均尺寸为0.566±0.152μm长度为最小的粒子(图3（a）).同样，NaCl-SiO的最佳粒径₂粒径范围为0.9-6.9μM，平均2.8±1.2μ米长（图3（b）．此外，两种复合材料，NaCl-TiO₂NaCl和SiO₂结果表明，在包衣过程中，立方形状的颗粒没有被破坏，它们满足与播种剂粒度分布相关的标准。

研究样品的EDS元素组成分析如图所示4．优化后的NaCl的参考EDS谱图显示为Na和Cl峰(图)4（a）)，这表明优化过程中没有污染₂复合材料的EDS谱图显示出Na和Cl的高峰和Ti和O的小峰₂(图4（b））.同样,NaCl-SiO₂复合材料的EDS谱图显示出Na和Cl的高峰和Si和O的小峰₂(图4（c））.两种复合材料的EDS成分定量结果表明，两种复合材料中氧化物的近似重量百分比均在5%以下。

红外光谱分析表明两种复合材料的组成均为NaCl-TiO₂NaCl和SiO₂(图5).Sole TiO₂红外光谱在500 ~ 1000 cm区域显示高吸光度带⁻¹这当然是由于钛和氧之间的键Ti-O。这一点被NaCl-TiO的傅里叶变换红外光谱所证实₂存在Ti-O键的复合材料。然而，由于TiO的含量₂复合样品中的涂层(≤5%），观察到的吸收带明显低于预期（图5(一个)).同样，NaCl-SiO的FTIR光谱₂复合材料在1050 cm处出现三个明显的低强度峰⁻¹, 790 厘米⁻¹，及430 厘米⁻¹与单一SiO 2的高吸收峰相比₂在相同的波数下（图5 (b)）.

此外，还利用拉曼光谱对样品NaCl、NaCl- tio的特征结构指纹图谱进行了确认₂，及₂(图6）.如预期的那样，由于NaCl晶体的对称性，NaCl没有检测到拉曼信号;然而,TiO₂在0-1000 cm范围内显示了多个峰的拉曼光谱⁻¹山脉和一个突出的峰在152厘米⁻¹．这是TiO锐钛矿相的特征峰₂［46,47]．放大(插入)的图显示了NaCl-TiO₂在152厘米的拉曼位移处有一个峰⁻¹，大约，这证实了TiO的存在₂在复合材料中。

毫无疑问，氧化物TiO₂和SiO₂存在于NaCl-TiO₂NaCl和SiO₂分别复合材料。因此，为了验证TiO的质量₂和SiO₂通过对涂层的分散性和均匀性、EFTEM和EELS的观察，得到了均匀分布的薄层TiO₂在NaCl-TiO表面₂综合观察。TiO的₂涂层厚度约为8 nm，不同的颗粒厚度略有不同(图)7）.

同样，一层均匀分布的薄层SiO₂在NaCl-SiO₂复合(图8）.二氧化硅涂层的厚度₂在NaCl粒子周围的变化范围大约在8 ~ 12 nm之间。

对于两幅EFTEM-EELS图像，电子束和样品的相互作用产生了在两幅图像中观察到的阴影效应，其中薄层（Ti或Si）的强度似乎集中在粒子的某些边缘。

３．２．水吸附分析

固体物质表现出高的吸湿能力和高的吸附率时，被认为是一种有效的吸湿材料。这通常适用于具有高比表面积或微孔体积以及大孔隙网络的多孔材料[48]．这些特性可以通过吸附分析过程中得到的等温线来估计。此外，作为播云剂的吸湿材料需要表现出高的吸水能力，特别是在低RH和低温条件下。因此，水分吸附量和吸附动力学以及潮解都是确定最佳播种剂的重要参数。

从这个意义上说，成功合成了NaCl-TiO的吸湿性能₂NaCl和SiO₂研究了复合材料与纯NaCl的比较，以确定其在特定条件下的性能。在25°C、35°C和45°C三种不同的温度下，得到了这些材料的吸附等温线(图)9）.吸附等温线对所有样品在两个不同的阶段表现出特殊的性能:在相对压力较低(第1阶段)，从0到0.6的相对压力(即0到60% RH)，和在相对压力较高(第2阶段)，从0.6到1的相对压力(即60到99% RH)。

在第2阶段，固体吸附剂的多层吸附机制和随后的完全潮解反映在非常陡峭的直线上，相对压力很小的增加。优化后的NaCl在所有温度下都具有相当的吸水率，吸湿点约为75% RH，符合扩展气溶胶无机模型IV (E-AIM) [49- - - - - -51]及以往的研究[52- - - - - -56]．纯NaCl在25°C吸湿点以上(3个数据点)的吸水率与E-AIM相关，因为它显示了实验偏差(图)9(一个)）.一些研究对锐钛矿TiO₂［27和非晶硅₂［57- - - - - -59当相对压力增加时，表现出适度的吸水能力。因此，NaCl-TiO的陡峭等温线₂NaCl和SiO₂复合材料在较高的相对压力下，表明它们受到了NaCl的潮解的促进(图)9 (b)和9 (c)）.

在第1阶段，从整个相对压力范围得到了新的图表。为了理解吸附过程的行为，这些图是分开绘制的(图9 (d)- - - - - -9 (f))在此，温度似乎是一个活跃的动力学参数，在相对较低的压力下影响吸水率，即使该阶段与单层吸附机制有关。然而，在样品中观察到类似的趋势，即温度越高，整个吸附等温线的吸水率越高。正如预期的那样，随着相对压力的增加，观察到NaCl的吸水率略有变化[60- - - - - -62]．因此，可以推断NaCl对NaCl- tio的影响不显著₂NaCl和SiO₂低相对压力下的复合材料。

在播云应用中，最好的吸湿材料是那些能够吸附大量水分的材料，特别是在相对压力非常低的情况下，即低RH。这是考虑到大气中的变压廓线和较低的相对相对湿度，特别是在低云量条件下[63,64]．因此，特别注意分析阶段1(低相对压力)的等温线，以评价样品的性能。因此，我们绘制了阶段1在25℃、35℃、45℃条件下样品的吸附等温线的对比图(图1)10）.

根据IUPAC对气固平衡吸附等温线的分类[61，在低相对压力下，NaCl-TiO₂复合材料呈s形等温线，反映IV型等温线。该等温线的特征是具有高能量吸附的单层-多层吸附[65,66]．毫无疑问,NaCl-TiO₂由于TiO的贡献，表现出最高的吸水率₂．这种氧化物的表面能促进水蒸气分子和NaCl-TiO表面之间的相互作用₂．同样,NaCl-SiO₂NaCl遵循IV型等温线，但吸水率较低，这表明水分子与这些样品的相互作用较小，归因于SiO的较小表面能₂和生理盐水。总的来说，对于所有温度，NaCl-TiO₂与NaCl和NaCl- sio相比，其性能最高₂．在25°C, NaCl-TiO₂与NaCl或NaCl-SiO相比，吸水率增加了360%₂．在35℃和45℃时，吸水性增加超过1000%。此外，随着温度的升高，NaCl-TiO的吸水率也增加₂从34.7毫克g增加⁻¹在25°C至140.1 mg g⁻¹在45°C。这些结果表明TiO₂显著增强了NaCl-TiO的吸湿性₂促进它作为云播种的潜在候选。

在第二阶段(较高的相对压力)，涂层对吸湿性的影响并不是决定性的，因为它给出了混合的结果(图)11）.

需要指出的是，对于所有样品来说，测量最大吸水量时的最高相对压力并不是准确的1 (100% RH)。最高相对压力在(0.9768-0.9832)范围内振荡。因此，两种极端相对压力下的吸水量可能存在显著差异。例如，根据E-AIM模型，NaCl在25°C (298.15 K)下的吸水量为24349 mg g⁻¹为97.68% RH和33555 mg g⁻¹在相对湿度为98.32%时，因此，对于样品之间接近的吸水率值，差异可以忽略不计。在25°C和35°C时₂NaCl比NaCl-tio2具有更高的吸水率₂．在45℃时，一个有趣的现象发生了。在0.75和0.9之间的相对压力下，所有等温线重合;然而，在0.9以上相对压力NaCl-TiO₂最高吸水率超过45000 镁 g⁻¹随着温度的升高，吸水率有明显增加的趋势。这些结果表明NaCl-TiO₂对于需要高温和高相对压力的应用也有吸引力。而且，NaCl-SiO的吸水率虽然不高₂在高温下已经下降，仍然达到30000 mg·g⁻¹，这表明NaCl-SiO₂在中等温度和高相对压力下可能是更合适的吸湿材料，因为它在室温下达到最佳性能。

根据Callahan等人的吸湿性分类[67]使用Scot等人先前提出的平衡含水量（EMC）概念[68]，等温线表明NaCl-TiO₂是一种非常好的吸湿材料，因为吸水性，即平衡含水率或EMC，发生在相对湿度很低的情况下，甚至低于40% RH，如分类中所述。虽然NaCl和NaCl- sio₂在相对湿度低于70% RH时吸水率较低，在60% RH以下EMC增加大于5%，属于极吸湿材料。Murikipudi等人最近描述的另一种分类[69，利用基于吸附分析的不同方法得出了关于这些材料的相同结论，并将它们归类为非常好的吸湿材料。

此外，根据吸附等温线，在非常低的相对压力下，每个样品的比表面积被确定(表1).NaCl TiO₂表现出最高的比表面积，与其他样品的吸附能力相一致。氯化钠和NaCl-SiO₂表现出相似的比表面积，这也与它们各自的吸附容量一致。

为了研究水吸附动力学，记录了每个RH的吸水量随时间的函数(图)12)图中的每个点表示在固定相对压力下，样品达到最大吸水量（即平衡时的吸水量）所需的时间。

水吸附过程的早期阶段非常重要，因为它们不仅可以识别材料吸附大量水分子的能力，还可以指示吸附发生的速率。在所有温度下，NaCl TiO₂记录了更快的吸附速度和更高的吸水率，特别是在最初的60分钟，这对于云播种应用至关重要。可以肯定的是，一旦云被播种，预计在第一个小时内会下雨[70]．这一有趣的特性在NaCl-TiO中表现出来₂是由于在TiO₂．NaCl和NaCl- sio₂与NaCl-TiO相比，其对水的吸附动力学非常相似，吸附速率较慢₂．吸附动力学表明，吸附过程与温度有关。事实上，45°C下记录的平衡等量时间的吸水量比35°C和25°C下记录的要高。

此外，利用不同温度下的吸附等温线，还可以确定吸附的等位热。等位吸附热，也称为吸附焓(ΔH_广告)，表示吸附质(水分子)与固体吸附剂之间相互作用(键合)的强度[71,72]．该参数表示在一定温度下，物质中水分在吸附过程中汽化热超过纯水汽化潜热所需要的能量[73]．它是由克劳修斯-克拉珀龙方程推导出来的[48]： 在哪里P是绝对压强，T温度是∆吗H是吸附焓，和R是理想气体常数。

Δ的值H_广告由三个等温线所代表的平衡条件下的压力和温度数据导出。结果以斜率Δ给出H_广告/Rln (P)和(T⁻¹)(图13）.

ΔH_广告从图形的绘图中提取13如图所示14．NaCl-TiO的一个特殊变体₂综合观察。初吸水，ΔH_广告在45.2 kJ·mol⁻¹，然后下降到41.4 kJ·mol⁻¹，大约。

这说明固体吸附剂表面的高活性极性位(即高能相互作用)被水分子覆盖形成单分子层[74,75]，这与前60分钟获得的吸附动力学结果以及第1阶段的显著吸水率（低相对压力）一致。此外，Δ的低值H_广告是由于较低的成键活化能(已知)较低的可用位点的逐渐和缓慢填充所致[76,77].此外，Δ的初始值H_广告的蒸发潜热(43.1 kJ·mol⁻¹在45°C)。在这些条件下,能量凝聚水分子之间的绑定和固体吸附剂的吸附网站比纯水的能量分子之间的绑定,将他们组织在一起的液相,即有利于吸附过程发生(78,79]．

相反，NaCl-SiO₂显示高ΔH_广告，在所有水吸附阶段相对恒定。这在吸附过程中被认为是一种有价值的行为。然而，NaCl的等位吸附热有一个稍微混合的趋势：在低吸水率下，ΔH_广告略高于纯水的蒸发潜热，但吸水率高，可达6000mg·g⁻¹约,ΔH_广告降低至较低值，然后再次降低ΔH_广告突然增加到42 kJ·mol⁻¹在最后的吸水范围内。此外，ΔH_广告在所有情况下，NaCl的含量都低于NaCl- sio₂．这表明NaCl-SiO₂可以认为是比NaCl更好的吸附剂。

３．３．可湿性分析

通过实验分析了样品的亲水性原位使用ESEM进行水凝结(图15）.

由于这些粒子的表面润湿性是确定亲水性和潮解程度的主要兴趣，因此对单个粒子进行了分析。压力逐渐增加，直到观察到第一个水滴的成核。在平衡状态下，水滴停止增长，而压力仍在增加，即水滴达到了最大直径，这代表了最大的吸水能力。然后测量液滴的直径，并对三种类型的样品进行比较。最后一步是逐渐降低压力，直到观察到干燥的样品，即在剩余的颗粒中没有更多的物理变化。最后一步澄清了对潮解过程影响的理解。两个NaCl-TiO₂NaCl和SiO₂与纯NaCl相比，复合材料产生了更大的水滴。D/D₀，定义了平衡时水滴达到的最大直径与固体颗粒长度之间的比率，确定为≈3.44, ≈3.76及≈2.26对于NaCl-TiO₂，NaCl-SiO₂和NaCl。这说明两种复合样品在性质上都比NaCl更亲水。强调……是值得注意的原位低温和低压凝结实验以近似的方式模拟了云中水蒸气的凝结过程，特别是在暖云中，暖云中是吸湿式播云的主要目标。此外，一旦实现了冷凝，水分将逐渐被去除，直到颗粒干燥。结果表明，凝结实验后整齐NaCl的尺寸基本没有变化，说明整齐NaCl在实验过程中发生了缓慢的吸附和有限的潮解过程。而经过缩合实验后，两种复合材料均采用NaCl-TiO₂NaCl和SiO₂转化为分散的细粉末或完全分解，表明具有良好的潮解性。因此，这些结果可以推断这两种复合材料比纯NaCl更有效地吸附水和潮解。

3．4．湿度控制动态力学分析(DMA-RH)

DMA-RH结果如图所示16．可以确定两个阶段:在第1阶段，从0到50-70% RH，材料显示了与DMA钳接触区域的初始肿胀和随后的软化相关的独特吸水。因此，当腔内的水分增加时，由于盘形样品内部的夹具穿透而记录的负位移。在第二阶段，大约从50-70% RH到90% RH，材料经历了更大的负位移，因为夹具负载克服了材料的回弹性，材料由于大量的水吸附而变得更软。在这一阶段，样品被变形或分散。这种行为与ESEM实验和等温线中所见的固体颗粒在水中的潮解过程有关。

在低相对湿度下，NaCl没有可测量的吸水率（第1阶段）。这可以通过DMA-RH图上观察到的微小位移来解释。在高相对湿度（第2阶段）下，记录到大位移，潮解似乎发生在相对湿度为50–65%时，观察到曲线突然下降。相比之下，NaCl-TiO₂复合材料在RH一开始(第1阶段)就开始吸附水，在60% RH时出现了明显的驱替，并形成了一个稳定的平台，然后在60-75% RH范围内出现了快速的下降，此时NaCl-TiO对水的吸附性最强₂复合潮解(第2阶段)₂与NaCl相比，NaCl保留了更多的水分。此外,NaCl-SiO₂步骤1显示了3个逐步吸水率，范围为0-20%RH，步骤2显示了20-60%RH，步骤3显示了60%RH以上的吸水率，这表明存在多层吸附。这表明NaCl-SiO₂表现得像NaCl-TiO₂在吸水率方面，但动力学较低，如NaCl-SiO₂在较低的相对压力下，需要两个阶段的吸附才能达到与NaCl-TiO类似的吸水效果₂．两种水分吸收曲线均显示NaCl-SiO₂潮解与NaCl-TiO的相对湿度大致相同₂(60 ~ 75% RH)。因此，两种复合材料，NaCl-TiO₂NaCl和SiO₂，与NaCl相比，具有更好的吸附和潮解性能，但NaCl- tio具有更高的吸附和潮解性能₂．

4.结论

根据云播种的要求，在商业NaCl的尺寸和形态方面的成功优化允许NaCl- tio的发展₂NaCl和SiO₂复合材料。氯化钠的有效涂层工艺保留了立方形颗粒和尺寸（0.5至6.9 μM)按播云剂要求。

水吸附分析表明，NaCl-TiO₂与NaCl和NaCl- sio相比，复合材料在播云条件下(相对压力较低)能以较快的速度吸附大量水蒸气₂．此外,NaCl-TiO₂在高达45°C的高温应用中表现出非常有前景的吸附性能。此外,NaCl-SiO₂被发现是潜在的适用于高相对压力应用的吸湿材料，同时在室温下达到其最高性能。

原位ESEM和DMA-RH试验中的水冷凝证实NaCl-TiO₂复合材料的吸水性能和潮解性能均优于NaCl。同样,NaCl-SiO₂表现出与NaCl TiO相当的行为₂但在较低的动力学。

因此，两种复合材料均采用NaCl-TiO₂NaCl和SiO₂可被认为是有前途的吸湿材料，并可作为替代现有增雨盐剂的潜在候选材料。

数据可用性

(SEM和TEM图像，薄膜原位用于支持本研究结果的数据可根据要求从通信作者处获得。

的利益冲突

作者声明，本论文的发表不存在利益冲突。

致谢

资金支持由阿联酋阿布扎比国家气象和地震学中心提供，隶属于阿联酋增雨研究项目。

补充材料

涂层和未涂层NaCl的水蒸气吸附动力学：插图说明了样品之间的吸附。（补充材料）

参考文献

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