鈦白粉親水性的原理

 通常情況下，鈦白粉鍍膜表面與水有較大的接觸角.但經(jīng)紫外光照射后，水的接觸角減少到5度 下，甚至可達(dá)到0度{即水滴完全漫潤(rùn)在鈦白粉表面).顯示非常強(qiáng)的親水性。停止光照后.表面超親水性可維持?jǐn)?shù)小時(shí)到1周左右.隨后慢慢恢復(fù)到照射前的疏水狀態(tài)。再用紫外光照射.叉可表現(xiàn)為超親水性、采用間歇紫外光照射就可使表面始終保持超親水狀態(tài) 。

 

  鈦白粉表面的超親水性起固于表面吸附有機(jī)分子的光催化分解反應(yīng)：TlO2表面本身所具有的化學(xué)吸附水是親水性的.而吸附空氣中有機(jī)物后使表面疏水.紫外光照射下.表面生成強(qiáng)氧化性的活性羥基，疏水性的有機(jī)物通過光催化分解反應(yīng)被活性羥基氧化分解.從而使表面表現(xiàn)為親水性狀態(tài);停止光照，有機(jī)物又會(huì)慢慢吸附在鈦白粉表面，回到疏水狀態(tài)。

 

鈦白粉表面的超親水性不同于鈦白粉的光催化的氧化分解特性.而是鈦白粉表面本身光誘發(fā)的另一種反應(yīng)。

理由如下：

1、鈦白粉表面超親水程度與有機(jī)物的光分解效率無關(guān).在一些完全沒有光催化活性或光催化活性很低的鈦白粉單晶或多晶表面均觀察到了超親水特性;

2、一些金屬離子(如銅)摻雜可提高鈦白粉的光催化氧化反應(yīng)，但卻降低丁鈦白粉 表面的超親水特性;

3、與光催化氧化反應(yīng)所要求的鈦白粉表面多孔化、反應(yīng)面積盡可能大不同.平滑、致密的表面更有利于其超親水特性;

4、紫外光照射后鈦白粉表面對(duì)油也具有很大的親和性，在正常條件下，油性墟體如乙二醇十六烷、三油酸甘油酯等與鈦白粉表面有較大的接觸角.但經(jīng)紫外光照射后，這些液體也會(huì)完全浸潤(rùn)在玻璃鍍膜表面.即紫外光照射后鈦白粉表面具有水油雙親和性。

 

  目前的研究認(rèn)為.在光照條件下鈦白粉表面的超親水性起固于其表面結(jié)掏的變化：在紫外光照射條件下鈦白粉價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶.電子和空穴向鈦白粉表面遷移，在表面生成電子空穴對(duì).電子與Ti4+ 反應(yīng).空穴則與表面橋氧離子反應(yīng)，分別形成正三價(jià)的鈦離子和氧空位。此時(shí).空氣中的水解離吸附在氧空位中.成為化學(xué)吸附水{表面羥摹).化學(xué)吸附水可進(jìn)一步吸附空氣中的水分，彤成物理吸附層.即在Ti3+缺陷周圍形成了高度親水的徽區(qū).而表面剩余區(qū)域仍保持疏水性，這樣就在鈦白粉表面構(gòu)成了均勻分帶的納米尺寸分離的親水和親油徽區(qū)，類似于二維的毛細(xì)管現(xiàn)象由于水或油性液滴尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于親水或親油區(qū)面積，故宏觀上鈦白粉表面表現(xiàn)出親水和親油特性。滴下的水或油分別被親水微區(qū)或親油徽區(qū)所吸附.從而浸潤(rùn)表面。停止紫外光照射后，化學(xué)吸附的羥基被空氣中的氧取代，重又回到疏水性狀態(tài)。