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『壹』 二氧化钛的亲水性原理

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Tio2表面超亲水性原理

通常情况下，TiO2镀膜表面与水有较大的接触角.但经紫外光照射后，水的接触角减少到5度 下，甚至可达到0度{即水滴完全漫润在Tio2表面).显示非常强的亲水性。停止光照后.表面超亲水性可维持数小时到1周左右.随后慢慢恢复到照射前的疏水状态。再用紫外光照射.叉可表现为超亲水性、采用间歇紫外光照射就可使表面始终保持超亲水状态 。 最初认为TiO2表面的超亲水性起固于表面吸附有机分子的光催化分解反应：TlO2表面本身所具有的化学吸附水是亲水性的.而吸附空气中有机物后使表面疏水.紫外光照射下.表面生成强氧化性的活性羟基，疏水性的有机物通过光催化分解反应被活性羟基氧化分解.从而使表面表现为亲水性状态;停止光照，有机物又会慢慢吸附在TiO2表面，回到疏水状态。

但进一步的研究表明TiO2表面的超亲水性不同于TiO2的光催化的氧化分解特性.而是TiO2表面本身光诱发的另一种反应。理由如下：①TiO2表面超亲水程度与有机物的光分解效率无关.在一些完全没有光催化活性或光催化活性很低的TiO2单晶或多晶表面均观察到了超亲水特性;② 一些金属离子(如铜)掺杂可提高TiO2。的光催化氧化反应.但却降低丁TiO2 表面的超亲水特性;③与光催化氧化反应所要求的TiO2表面多孔化、反应面积尽可能大不同.平滑、致密的表面更有利于其超亲水特性;④ 紫外光照射后TiO2表面对油也具有很大的亲和性，在正常条件下，油性墟体如乙二醇 十六烷、三油酸甘油酯等与TiO2表面有较大的接触角.但经紫外光照射后，这些液体也会完全浸润在玻璃镀膜表面.即紫外光照射后TiO2表面具有水油双亲和性。

目前的研究认为.在光照条件下TiO2表面的超亲水性起固于其表面结掏的变化：在紫外光照射条件下TiO2价带电子被激发到导带.电子和空穴向TiO2表面迁移，在表面生成电子空穴对.电子与Ti4+ 反应.空穴则与表面桥氧离子反应，分别形成正三价的钛离子和氧空位。此时.空气中的水解离吸附在氧空位中.成为化学吸附水{表面羟摹).化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，彤成物理吸附层.即在Ti3+缺陷周围形成了高度亲水的徽区.而表面剩余区域仍保持疏水性，这样就在TiO2表面构成了均匀分带的纳米尺寸分离的亲水和亲油徽区，类似于二维的毛细管现象 由于水或油性液滴尺寸远远大于亲水或亲油区面积，故宏观上TiO2表面表现出亲水和亲油特性。滴下的水或油分别被亲水微区或亲油徽区所吸附.从而浸润表面。停止紫外光照射后，化学吸附的羟基被空气中的氧取代，重又回到疏水性状态- 。

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