Fattori che influenzano la superidrofilia delle superfici di TiO2
1. Tempo e intensità di irradiazione della luce UV
In generale, la dimensione della zona idrofila sulla superficie del TiO2 aumenta e la dimensione della zona lipofila diminuisce all'aumentare del tempo di esposizione alla luce. L'aumento delle dimensioni della zona idrofila favorisce il miglioramento delle proprietà idrofile della superficie e la diminuzione delle dimensioni della zona lipofila aumenta la forza gravitazionale capillare, che favorisce l'espansione dell'olio sulla superficie del TiO2. Quando le zone idrofile e oleofile raggiungono il punto critico, cioè, il fenomeno bifilico di acqua e olio può essere realizzato sulla stessa superficie, l'angolo di contatto sia dell'acqua che dell'olio può raggiungere 0 gradi e il super compaiono caratteristiche idrofile e super oleofile; quando il tempo di esposizione alla luce continua ad aumentare, la dimensione della zona idrofila aumenterà ulteriormente e la superficie può ancora rimanere super idrofila, ma l'angolo di contatto con l'olio aumenta; quando il tempo di esposizione alla luce UV è troppo lungo, aumenterà anche l'angolo di contatto tra la superficie e l'acqua, ovvero l'irradiazione UV a lungo termine non fa sì che la superficie diventi più idrofila e lipofila.
L'intensità UV influenza anche le proprietà superidrofile della superficie del TiO2. Se l'intensità UV è inferiore a 20 mW/c㎡, l'irradiazione UV a lungo termine non può rendere idrofila la superficie del TiO2, che è principalmente dovuta alla bassa energia UV che non può eccitare il salto elettronico della banda di valenza del TiO2, è anche difficile da formare la mancanza superficiale dello stato di giunzione.
2, superficie cristallina di TiO2
La ricerca superidrofila sulla superficie del singolo cristallo di TiO2 mostra che la superficie del TiO2 [ll{0) e la superficie (100) rispetto alla superficie ({{10}}O1) è più suscettibile all'eccitazione della luce in modo che la superficie abbia proprietà superidrofile. Come in 40mW / cm2 di luce, l0mm all'interno di (1l0) di superficie e (001) di superficie e l'angolo di contatto dell'acqua fino a 0 gradi. E la superficie (001) richiede 40 minuti, il che è dovuto principalmente al TiO2, ogni superficie cristallina ha una diversa struttura di coordinazione del titanio. Sulla faccia del cristallo (110), metà degli ioni di titanio sono in una struttura a cinque ligandi, con il torio un titanio collegato tra loro mediante un ponte di ossigeno, e l'altra metà è in una struttura a sei ligandi. Sul piano cristallino (100), tutti gli ioni di titanio si trovano in una struttura pentacoordinata di sollevamento dell'ossigeno, mentre il piano cristallino {001) è nella stessa disposizione originale dell'interno del cristallo TiO2, con il torio libero come tetra- struttura coordinata. Rispetto ad altre strutture di ossigeno, il ponte ossigeno ha una posizione più alta sulla superficie, è energeticamente più reattivo ed è più facilmente rilasciato dall'ossidazione per formare vacanze di ossigeno superficiali. La formazione di altri difetti dell'ossigeno causerà una maggiore distorsione del reticolo e quindi richiede una maggiore energia di reazione esterna
3. Atmosfera ambientale
I singoli cristalli di TiO2(110) sono posti rispettivamente in atmosfera di aria e ossigeno. Sotto l'irradiazione UV, l'angolo di contatto tra la superficie del monocristallo e l'acqua nell'aria si riduce rapidamente e si può raggiungere un elevato stato idrofilo in un periodo di tempo relativamente breve. Nell'atmosfera di ossigeno, l'angolo di contatto diminuisce lentamente fino a 35 gradi quando si raggiunge la saturazione. Allo stesso modo, le superfici cristalline di TiO2 che sono state idrofilizzate possono mantenere uno stato idrofilo nell'aria per diversi giorni, mentre in un'atmosfera di ossigeno cambiano rapidamente in uno stato idrofobo. Ciò è dovuto principalmente alla presenza di ossigeno che non favorisce la generazione di posti vacanti di ossigeno e non formerà più acqua chemisorbita in superficie, generata dall'acqua chemisorbita in superficie sarà anche sostituita dall'ossigeno e ripristinerà il precedente stato idrofobo, che non favorisce la generazione e il mantenimento dell'idrofilia superficiale.
4, trattamento termico
La superficie idrofoba di TiO2 viene trattata termicamente a 150 gradi e la superficie diventa gradualmente idrofila, con un angolo di contatto di O gradi con l'acqua a circa 400 gradi. Ciò significa che il TiO2 presenta una buona idrofilia. Cioè, le prestazioni della superficie di TiO2 di buona idrofilia prima e dopo il trattamento termico dei cambiamenti di bagnabilità dell'acqua possono essere dovute alla formazione dello stesso stato di difetto superficiale con condizioni di irradiazione luminosa, ovvero la formazione di una proporzione non chimica del TiO2 struttura superficiale, che favorisce l'assorbimento di acqua, cioè l'uso del trattamento termico può anche stimolare o ripristinare la superficie superidrofila.
