Superhidrofilni princip površine titan dioksida
Obično površina obložena TiO2 ima veliki kontaktni kut s vodom. Međutim, nakon UV zračenja, kontaktni kut vode smanjen je na manje od 5 stupnjeva, ili čak na 0 stupnjeva (tj. kapljice vode su potpuno raspršene na površini Tio2). Pokazuje vrlo jaku hidrofilnost. Nakon što se svjetlo zaustavi. Superhidrofilnost površine može se održati od nekoliko sati do otprilike 1 tjedna. Zatim se polako vraća u hidrofobno stanje prije ozračivanja. Ponovno zračenje UV svjetlom. Vilica može biti superhidrofilna, a povremeno UV zračenje može održavati superhidrofilno stanje površine.
U početku se vjerovalo da superhidrofilnost površine TiO2 počinje fotokatalitičkom reakcijom razgradnje organskih molekula adsorbiranih na površini: sama kemisorbirana voda na površini TlO2 je hidrofilna. A adsorpcija organske tvari u zraku čini površinu hidrofobnom. Pod UV zračenjem. Površina stvara jake oksidirajuće aktivne hidroksilne skupine, a hidrofobnu organsku tvar oksidiraju i razgrađuju aktivne hidroksilne skupine kroz reakciju fotokatalitičke razgradnje. Tako površina postaje hidrofilna; kada se svjetlo zaustavi, organska tvar će se polako adsorbirati na površini TiO2 i vratiti se u hidrofobno stanje.
Međutim, daljnja istraživanja pokazuju da se superhidrofilnost površine TiO2 razlikuje od svojstva fotokatalitičke oksidativne razgradnje TiO2. Umjesto toga, to je još jedna reakcija izazvana svjetlom na samoj površini TiO2. Razlozi su sljedeći: ① Stupanj superhidrofilnosti površine TiO2 nije povezan s učinkovitošću fotorazgradnje organske tvari. U nekim monokristalima ili polikristalima TiO2 bez fotokatalitičke aktivnosti ili s vrlo niskom fotokatalitičkom aktivnošću opažena su superhidrofilna svojstva; ② dopiranje nekim metalnim ionima (kao što je bakar) može poboljšati reakciju fotokatalitičke oksidacije TiO2. Međutim, smanjuje superhidrofilno svojstvo površine TiO2; (3) Za razliku od porozne površine TiO2 i najveće moguće reakcijske površine potrebne za reakciju fotokatalitičke oksidacije. Glatka i gusta površina više pogoduje njegovom superhidrofilnom svojstvu; ④ Površina TiO2 također ima veliki afinitet prema ulju nakon UV zračenja, a pod normalnim uvjetima, uljani trgovci kao što su etilen glikol heksadekan i gliceril trioleat imaju velike kontaktne kutove s površinom TiO2. Ali nakon UV zračenja, te će se tekućine također potpuno infiltrirati u površinu staklene prevlake. To jest, nakon UV zračenja površina TiO2 s dvostrukim afinitetom voda-ulje.
Trenutna studija je zaključila da. Superhidrofilnost površine TiO2 pod svjetlosnim uvjetima učvršćena je promjenom udubljenosti njegove površine: elektroni u valentnom pojasu TiO2 pobuđeni su u vodljivi pojas pod uvjetima UV zračenja. Elektroni i šupljine migriraju na površinu TiO2 i generiraju parove elektron-šupljina na površini. Elektroni reagiraju s Ti4 plus. Rupe reagiraju s ionima kisika na površinskom mostu i stvaraju pozitivne ione trovalentnog titana, odnosno prazna mjesta kisika. U ovo vrijeme. Voda u zraku je disocirana i adsorbirana u prazninama kisika. Postaje kemisorbirana voda (površinski hidroksilni faksimil). Kemisorbirana voda može dalje adsorbirati vodu u zraku i postati fizički adsorpcijski sloj. To jest, oko Ti3 plus defekta formira se visoko hidrofilna zona simbola. Preostalo područje površine ostaje hidrofobno, tako da površina TiO2 čini ravnomjerno odvojenu hidrofilnu i oleofilnu amblemsku zonu nano veličine, slično dvodimenzionalnom kapilarnom fenomenu. Budući da je veličina kapljica vode ili ulja mnogo veća od površine hidrofilne ili oleofilne zone, makroskopska površina TiO2 pokazuje hidrofilna i oleofilna svojstva. Kapljice vode ili ulja adsorbira hidrofilna mikrozona odnosno zona lipofilnog simbola. Dakle, površina je infiltrirana. Nakon prestanka UV zračenja, kemisorbirane hidroksilne skupine bivaju zamijenjene kisikom u zraku i ponovno se vraćaju u hidrofobno stanje.
