Povrchový superhydrofilní princip oxidu titaničitého
Normálně má povrch potažený TiO2 velký kontaktní úhel s vodou. Po ozáření UV se však kontaktní úhel vody zmenší na méně než 5 stupňů, nebo dokonce na 0 stupňů (tj. kapičky vody jsou zcela rozptýleny na povrchu Tio2). Vykazuje velmi silnou hydrofilitu. Po zastavení světla. Superhydrofilita povrchu může být udržována po dobu několika hodin až přibližně 1 týdne. Poté se pomalu vrací do hydrofobního stavu před ozářením. Opětovné ozáření UV světlem. Vidlice může být superhydrofilní a přerušované UV záření může udržovat superhydrofilní stav povrchu.
Zpočátku se předpokládá, že superhydrofilita povrchu Ti02 vychází z fotokatalytické rozkladné reakce organických molekul adsorbovaných na povrchu: chemisorbovaná voda na povrchu T102 je sama o sobě hydrofilní. A adsorpce organické hmoty ve vzduchu činí povrch hydrofobním. Pod UV zářením. Povrch vytváří silné oxidační aktivní hydroxylové skupiny a hydrofobní organická hmota je oxidována a rozkládána aktivními hydroxylovými skupinami prostřednictvím fotokatalytické rozkladné reakce. Tím se povrch stává hydrofilním; když se světlo zastaví, organická hmota se pomalu adsorbuje na povrchu TiO2 a vrátí se do hydrofobního stavu.
Další studie však ukazují, že superhydrofilita povrchu TiO2 se liší od vlastnosti fotokatalytického oxidativního rozkladu TiO2. Jde spíše o další reakci vyvolanou světlem na samotném povrchu TiO2. Důvody jsou následující: ① Stupeň superhydrofilnosti povrchu TiO2 nesouvisí s účinností fotodekompozice organické hmoty. U některých monokrystalů nebo polykrystalů TiO2 bez fotokatalytické aktivity nebo s velmi nízkou fotokatalytickou aktivitou jsou pozorovány superhydrofilní vlastnosti; ② některé kovové ionty (jako je měď) mohou zlepšit fotokatalytickou oxidační reakci TiO2. Snižuje však superhydrofilní vlastnosti povrchu TiO2; (3) Na rozdíl od porézního povrchu TiO2 a největší možné reakční plochy potřebné pro fotokatalytickou oxidační reakci. Hladký a hustý povrch je příznivější pro jeho superhydrofilní vlastnosti; ④ Povrch TiO2 má také velkou afinitu k oleji po ozáření UV zářením a za normálních podmínek mají olejoví obchodníci, jako je ethylenglykolhexadekan a glyceryltrioleát, velké kontaktní úhly s povrchem TiO2. Ale po UV záření budou tyto kapaliny také zcela infiltrovány do povrchu skleněného povlaku. Tedy po UV ozáření povrch TiO2 s duální afinitou voda-olej.
Dospěla k tomu aktuální studie. Superhydrofilita povrchu TiO2 za světelných podmínek je zpevněna změnou jeho povrchového vyhloubení: elektrony ve valenčním pásu TiO2 jsou za podmínek UV záření excitovány do vodivostního pásu. Elektrony a díry migrují na povrch TiO2 a vytvářejí na povrchu páry elektron-díra. Elektrony reagují s Ti4 plus. Otvory reagují s kyslíkovými ionty povrchového můstku za vzniku kladných trojmocných titanových iontů a kyslíkových volných míst. V tuto chvíli. Voda ve vzduchu je disociována a adsorbována v kyslíkových volných místech. Stává se chemisorbovanou vodou (povrchová hydroxylová faksimile). Chemisorbovaná voda může dále adsorbovat vodu ve vzduchu a stát se fyzikální adsorpční vrstvou. To znamená, že kolem defektu Ti3 plus se vytvoří vysoce hydrofilní znaková zóna. Zbývající plocha povrchu zůstává hydrofobní, takže povrch Ti02 tvoří rovnoměrně oddělenou nano-velkou hydrofilní a oleofilní emblémovou zónu, podobnou dvourozměrnému kapilárnímu jevu. Protože velikost vodních nebo olejových kapiček je mnohem větší než plocha hydrofilní nebo oleofilní zóny, makroskopický povrch Ti02 vykazuje hydrofilní a oleofilní vlastnosti. Kapky vody nebo oleje jsou adsorbovány hydrofilní mikrozónou, respektive lipofilní emblémovou zónou. Tím je povrch infiltrován. Po ukončení UV záření jsou chemisorbované hydroxylové skupiny nahrazeny vzdušným kyslíkem a opět se vrátí do hydrofobního stavu.
