Abstract Multifunctional nanocoatings with mechanical robustness, high transparence, antifogging and self-cleaning have attracted significant attention because of their wide applications in glass-related fields. However, it is still very difficult to construct this kind of multifunctional nanocoatings due to the requirement of their comprehensive structure parameters. In this work, we successfully fabricated robust transparent antifogging self-cleaning nanocoatings by employing dendritic porous silica nanoparticles (DPSNs) evenly loaded with 2–3 nm of small TiO2 nanoparticles (NPs) as a building block. A series of DPSNs@X% TiO2 nanocomposites with tunable weight ratios (X%) of TiO2/DPSNs from 10% to 60% were firstly prepared by controlling the growth of TiO2 on the heterogeneous interface of center-radial large pores of DPSNs, followed by calcination. Noteworthily, DPSNs@10% TiO2 exhibited highest photocatalytic and antibacterial performance mainly due to uniform distribution of TiO2 NPs, their small sizes of 2–3 nm and center-radial pore. Therefore, DPSNs@10% TiO2 was chosen as an optimized building block and combined with acid-catalyzed silica sol (ACSS) to develop an excellent suspension for multifunctional nanocoatings. The obtained glass slide with the optimal nanocoating showed photocatalytic self-cleaning behavior, high transparence, hydrophilic (WCA = 6.2°) antifogging, and high mechanical robustness, which can withstand 4B tape adhesion test and 3H pencil scratching test. This work provides an important exploration for developing multifunctional nanocoatings.

中文翻译：

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负载在树枝状多孔二氧化硅纳米颗粒上的超细纳米 TiO2 用于坚固的透明防雾自清洁纳米涂层

摘要 具有机械强度、高透明性、防雾性和自清洁性的多功能纳米涂层因其在玻璃相关领域的广泛应用而备受关注。然而，由于其综合结构参数的要求，构建这种多功能纳米涂层仍然非常困难。在这项工作中，我们通过采用树枝状多孔二氧化硅纳米粒子 (DPSNs) 均匀负载 2-3 nm 的小二氧化钛纳米粒子 (NPs) 作为构建块，成功地制造了坚固的透明防雾自清洁纳米涂层。首先通过控制二氧化钛在DPSNs中心-径向大孔异质界面上的生长，制备了一系列TiO2/DPSNs重量比（X%）可调的DPSNs@X% TiO2纳米复合材料，然后进行煅烧。值得注意的是，DPSNs@10% TiO2 表现出最高的光催化和抗菌性能，这主要是由于 TiO2 NPs 的均匀分布、2-3 nm 的小尺寸和中心径向孔。因此，DPSNs@10% TiO2 被选为优化的构建块，并与酸催化硅溶胶 (ACSS) 结合以开发用于多功能纳米涂层的优异悬浮液。获得的具有最佳纳米涂层的载玻片显示出光催化自清洁行为、高透明度、亲水性（WCA = 6.2°）防雾和高机械强度，可承受 4B 胶带附着力测试和 3H 铅笔划痕测试。这项工作为开发多功能纳米涂层提供了重要的探索。DPSNs@10% TiO2 表现出最高的光催化和抗菌性能，这主要是由于 TiO2 NPs 分布均匀，它们的小尺寸为 2-3 nm 和中心径向孔。因此，DPSNs@10% TiO2 被选为优化的构建块，并与酸催化硅溶胶 (ACSS) 结合以开发用于多功能纳米涂层的优异悬浮液。获得的具有最佳纳米涂层的载玻片显示出光催化自清洁行为、高透明度、亲水性（WCA = 6.2°）防雾和高机械强度，可承受 4B 胶带附着力测试和 3H 铅笔划痕测试。这项工作为开发多功能纳米涂层提供了重要的探索。DPSNs@10% TiO2 表现出最高的光催化和抗菌性能，这主要是由于 TiO2 NPs 分布均匀，它们的小尺寸为 2-3 nm 和中心径向孔。因此，DPSNs@10% TiO2 被选为优化的构建块，并与酸催化硅溶胶 (ACSS) 结合以开发用于多功能纳米涂层的优异悬浮液。获得的具有最佳纳米涂层的载玻片显示出光催化自清洁行为、高透明度、亲水性（WCA = 6.2°）防雾和高机械强度，可承受 4B 胶带附着力测试和 3H 铅笔划痕测试。这项工作为开发多功能纳米涂层提供了重要的探索。DPSNs@10% TiO2 被选为优化的构建块，并与酸催化硅溶胶 (ACSS) 结合开发用于多功能纳米涂层的优异悬浮液。获得的具有最佳纳米涂层的载玻片显示出光催化自清洁行为、高透明度、亲水性（WCA = 6.2°）防雾和高机械强度，可承受 4B 胶带附着力测试和 3H 铅笔划痕测试。这项工作为开发多功能纳米涂层提供了重要的探索。DPSNs@10% TiO2 被选为优化的构建块，并与酸催化硅溶胶 (ACSS) 结合开发用于多功能纳米涂层的优异悬浮液。获得的具有最佳纳米涂层的载玻片显示出光催化自清洁行为、高透明度、亲水性（WCA = 6.2°）防雾和高机械强度，可承受 4B 胶带附着力测试和 3H 铅笔划痕测试。这项工作为开发多功能纳米涂层提供了重要的探索。可承受4B胶带附着力测试和3H铅笔划痕测试。这项工作为开发多功能纳米涂层提供了重要的探索。可承受4B胶带附着力测试和3H铅笔划痕测试。这项工作为开发多功能纳米涂层提供了重要的探索。