Beïnvloedende factoren voor superhydrofiliciteit van TiO2-oppervlakken
1. UV-lichtbestralingstijd en -intensiteit
Over het algemeen neemt de grootte van de hydrofiele zone op het TiO2-oppervlak toe en neemt de grootte van de lipofiele zone af naarmate de belichtingstijd toeneemt. De toename van de grootte van de hydrofiele zone is bevorderlijk voor het verbeteren van de hydrofiele eigenschappen van het oppervlak, en de afname van de grootte van de lipofiele zone verhoogt de capillaire zwaartekracht, wat bevorderlijk is voor de uitzetting van olie op het TiO2-oppervlak. Wanneer de hydrofiele en oleofiele zones het kritieke punt bereiken, dat wil zeggen, kan het tweefiele fenomeen van water en olie op hetzelfde oppervlak worden gerealiseerd, kan de contacthoek van zowel water als olie 0 graden bereiken, en de super hydrofiele en superoleofiele kenmerken verschijnen; wanneer de belichtingstijd aan licht blijft toenemen, zal de grootte van de hydrofiele zone verder toenemen en kan het oppervlak nog steeds super hydrofiel blijven, maar de contacthoek met olie neemt toe; wanneer de blootstellingstijd aan UV-licht te lang is, zal de contacthoek tussen het oppervlak en het water ook toenemen, dat wil zeggen dat de langdurige UV-straling er niet voor zorgt dat het oppervlak meer hydrofiel en lipofiel wordt.
De UV-intensiteit beïnvloedt ook de superhydrofiele eigenschappen van het TiO2-oppervlak. Als de UV-intensiteit lager is dan 20 mW / c㎡, kan de langdurige UV-straling het TiO2-oppervlak niet hydrofiel maken, wat voornamelijk te wijten is aan de lage UV-energie kan de TiO2-valentiebandelektronensprong niet opwekken, het is ook moeilijk te vormen het gebrek aan verbindingstoestand aan het oppervlak.
2, TiO2-kristaloppervlak
TiO2 verschillend monokristallijn oppervlak superhydrofiel onderzoek toont aan dat TiO2 [ll0) oppervlak en (100) oppervlak dan ({{10}}O1) oppervlak is gevoeliger voor lichtexcitatie zodat het oppervlak superhydrofiele eigenschappen heeft. Zoals in 40mW/cm2 licht, l0mm binnen (1l0) oppervlak en (001) oppervlak en de contacthoek van water tot 0 graden. En (001) oppervlak is 40 minuten vereist, wat voornamelijk te wijten is aan TiO2, elk kristaloppervlak heeft een andere titaniumcoördinatiestructuur. Op het (110) kristalvlak bevindt de helft van de titaniumionen zich in een structuur met vijf liganden, waarbij thorium en titanium met elkaar zijn verbonden door zuurstof te overbruggen, en de andere helft bevindt zich in een structuur met zes liganden. Op het (100) kristalvlak bevinden alle titaanionen zich in een penta-gecoördineerde lift-off zuurstofstructuur, terwijl het {001) kristalvlak dezelfde originele opstelling heeft als het TiO2-kristalinterieur, met het thorium vrij als een tetra- gecoördineerde structuur. In vergelijking met andere zuurstofstructuren heeft de brugzuurstof een hogere positie op het oppervlak, is energetisch reactiever en wordt gemakkelijker vrijgegeven door oxidatie om zuurstofvacatures aan het oppervlak te vormen. De vorming van andere zuurstofdefecten zal een grotere roostervervorming veroorzaken en vereist daarom een grotere externe reactie-energie
3. Omgevingsatmosfeer
De TiO2(110) enkele kristallen worden respectievelijk in lucht- en zuurstofatmosfeer geplaatst. Onder UV-bestraling wordt de contacthoek tussen het monokristallijne oppervlak en water in lucht snel verkleind en kan in relatief korte tijd een hoge hydrofiele toestand worden bereikt. In de zuurstofatmosfeer neemt de contacthoek langzaam af tot 35 graden wanneer verzadiging is bereikt. Evenzo kunnen TiO2-kristallijne oppervlakken die zijn gehydrofiliseerd, gedurende meerdere dagen een hydrofiele toestand in lucht behouden, terwijl ze in een zuurstofatmosfeer snel veranderen in een hydrofobe toestand. Dit is voornamelijk te wijten aan de aanwezigheid van zuurstof is niet bevorderlijk voor het genereren van zuurstofvacatures, en zal niet meer chemisorbed water in het oppervlak vormen, gegenereerd door het oppervlak chemisorbed water zal ook worden vervangen door zuurstof en de vorige hydrofobe toestand herstellen, die is niet bevorderlijk voor het genereren en in stand houden van oppervlaktehydrofiliciteit.
4, Warmtebehandeling
Het hydrofobe oppervlak TiO2 wordt met warmte behandeld bij 150 graden en het oppervlak wordt geleidelijk hydrofiel, met een contacthoek van O graden met water van ongeveer 400 graden. Dit betekent dat de TiO2 een goede hydrofiliciteit vertoont. Dat wil zeggen, de prestaties van een TiO2-oppervlak met een goede hydrofiliciteit voor en na warmtebehandeling van veranderingen in de bevochtigbaarheid van water kunnen te wijten zijn aan de vorming van dezelfde oppervlaktedefecttoestand met lichtbestralingsomstandigheden, dat wil zeggen de vorming van een niet-chemisch deel van de TiO2 oppervlaktestructuur, die bevorderlijk is voor de adsorptie van water in, dat wil zeggen, het gebruik van warmtebehandeling kan ook het oppervlak superhydrofiel stimuleren of herstellen.
