Faktory ovlivňující superhydrofilitu povrchů TiO2
1. Doba a intenzita ozařování UV zářením
Obecně se velikost hydrofilní zóny na povrchu Ti02 zvyšuje a velikost lipofilní zóny se zmenšuje s prodlužující se dobou expozice světlu. Zvětšení velikosti hydrofilní zóny vede ke zlepšení hydrofilních vlastností povrchu a zmenšení velikosti lipofilní zóny zvyšuje kapilární gravitační sílu, která vede k expanzi oleje na povrchu TiO2. Když hydrofilní a oleofilní zóny dosáhnou kritického bodu, tj. dvoufilní jev vody a oleje může být realizován na stejném povrchu, kontaktní úhel vody a oleje může dosáhnout 0 stupně a super objevují se hydrofilní a superoleofilní vlastnosti; když se doba vystavení světlu dále prodlužuje, velikost hydrofilní zóny se dále zvětší a povrch může stále zůstat super hydrofilní, ale zvětší se kontaktní úhel s olejem; když je doba expozice UV záření příliš dlouhá, kontaktní úhel mezi povrchem a vodou se také zvýší, to znamená, že dlouhá doba UV záření nezpůsobí, že se povrch stane hydrofilnějším a lipofilnějším.
Intenzita UV záření také ovlivňuje superhydrofilní vlastnosti povrchu TiO2. Pokud je intenzita UV nižší než 20 mW/c㎡, dlouhodobé UV záření nemůže způsobit, že povrch TiO2 bude hydrofilní, což je způsobeno především nízkou UV energií, která nemůže vybudit skok elektronů ve valenčním pásmu TiO2, je také obtížné vytvořit povrchový nedostatek stavu křižovatky.
2, povrch krystalu TiO2
Superhydrofilní výzkum s odlišným povrchem monokrystalu TiO2 ukazuje, že povrch TiO2 [ll0) a povrch (100) než povrch ({{10}}}O1) je náchylnější k excitaci světlem, takže povrch má superhydrofilní vlastnosti. Například při 40mW/cm2 světla, l0mm v (1l0) povrchu a (001) povrchu a kontaktním úhlu vody až 0 stupňů. A (001) povrch je vyžadován 40 minut, což je způsobeno hlavně TiO2, každý povrch krystalu má jinou koordinační strukturu titanu. Na povrchu krystalu (110) je polovina titanových iontů v pětiligandové struktuře, přičemž thorium a titan jsou vzájemně propojeny přemostěním kyslíku a druhá polovina je v šestiligandové struktuře. Na krystalové rovině (100) jsou všechny titanové ionty v pentakoordinované vztlakové kyslíkové struktuře, zatímco krystalová rovina {001) je ve stejném původním uspořádání jako vnitřek krystalu TiO2, přičemž thorium je prosté tetra- koordinovaná struktura. Ve srovnání s jinými kyslíkovými strukturami má můstkový kyslík vyšší polohu na povrchu, je energeticky reaktivnější a oxidací se snadněji uvolňuje za vzniku povrchových kyslíkových vakancí. Tvorba dalších kyslíkových defektů způsobí větší deformaci mřížky, a proto vyžaduje větší vnější reakční energii
3. Okolní atmosféra
Monokrystaly TiO2(110) se umístí do vzdušné a kyslíkové atmosféry. Při UV záření se kontaktní úhel mezi povrchem monokrystalu a vodou ve vzduchu rychle zmenšuje a v relativně krátké době lze dosáhnout vysokého hydrofilního stavu. V kyslíkové atmosféře se kontaktní úhel pomalu snižuje na 35 stupňů, když je dosaženo nasycení. Podobně krystalické povrchy TiO2, které byly hydrofilizovány, si mohou udržet hydrofilní stav na vzduchu po několik dní, zatímco v kyslíkové atmosféře rychle přecházejí do hydrofobního stavu. To je způsobeno především přítomností kyslíku, který nepřispívá k vytváření volných kyslíkových míst a nebude tvořit více chemisorbované vody na povrchu, generovaná povrchem chemisorbovaná voda bude také nahrazena kyslíkem a obnoví předchozí hydrofobní stav, který nezpůsobuje vytváření a udržování hydrofilnosti povrchu.
4, tepelné zpracování
Hydrofobní povrch TiO2 je tepelně zpracován při 150 stupních a povrch se postupně stává hydrofilním, s kontaktním úhlem 0 stupňů s vodou při teplotě kolem 400 stupňů. To znamená, že Ti02 vykazuje dobrou hydrofilitu. To znamená, že provedení s dobrou hydrofilitou povrchu TiO2 před a po tepelném zpracování změn smáčivosti vody může být způsobeno vytvořením stejného stavu povrchového defektu za podmínek světelného ozáření, to znamená vytvořením nechemického podílu TiO2. povrchová struktura, která přispívá k adsorpci vody, to znamená, že použití tepelného zpracování může také stimulovat nebo obnovit superhydrofilní povrch.
