Принцип суперхидрофилних ТиО2 површина
Нормално, површина обложена ТиО2 има широк контактни угао са водом, али контактни угао воде се смањује на мање од 5 степени након УВ зрачења и може чак да достигне 0 степени (тј. капљице воде су потпуно распршене на Тио2 површина), показујући веома моћну хидрофилност. Након престанка излагања светлости, суперхидрофилност површине се одржава неколико сати до недељу дана, а затим се полако враћа у хидрофобно стање пре зрачења. Даље зрачење ултраљубичастом светлошћу може бити суперхидрофилно, а повремено зрачење ултраљубичастом светлошћу може учинити да површина увек одржава суперхидрофилно стање.
Првобитно се сматрало да суперхидрофилност површине ТиО2 потиче од фотокаталитичког разлагања органских молекула адсорбованих на површини: док је сама површина ТиО2 хидрофилна због хемисорпције воде, адсорпција органске материје у ваздуху чини површину хидрофобна. Када је озрачена УВ светлом, површина генерише јаке оксидирајуће активне хидроксилне групе, а хидрофобна органска материја се оксидује и разлаже позитивним хидроксилним групама кроз реакцију фотокаталитичког разлагања, чинећи тако да се површина понаша у хидрофилном стању; када се светлост заустави, органска материја ће се постепено адсорбовати на површини ТиО2 и вратити у хидрофобно стање. Ипак, показало се да се суперхидрофилност површине ТиО2 разликује од фотокаталитичке оксидације и разлагања ТиО2, већ је то друга врста реакције изазване светлошћу на самој површини ТиО2. Из следећих разлога: ① Суперхидрофилност површине ТиО2 није повезана са ефикасношћу фоторазлагања органске материје. Уочено је у неким монокристалима или поликристалима ТиО2 без фотокаталитичке активности или врло ниске фотокаталитичке активности; ② Допирање неких металних јона (нпр. бакра) може побољшати реакцију фотокаталитичке оксидације ТиО2, док истовремено смањује суперхидрофилна својства површине ТиО2; ③ За разлику од порозне површине ТиО2 и највеће могуће реакционе површине потребне за реакцију фотокаталитичке оксидације, глатка и густа површина је погоднија за њено суперхидрофилно својство. У нормалним условима, масна тела као што су етилен гликол хексадекан и глицерил триолеат имају велики контактни угао са површином ТиО2. Међутим, након УВ зрачења, ове течности ће такође бити потпуно инфилтриране у површину стаклене превлаке, односно након УВ зрачења површине ТиО2 са водено-уљном амфифилном активношћу.
Верује се да је супер-хидрофилност површине ТиО2 под светлосним условима ојачана њеним променама у површинској структури: под условима УВ зрачења, електрони валентног појаса ТиО2 се побуђују у проводном појасу, електрони и рупе мигрирају на површину ТиО2, генеришући електроне -парови рупа на површини, електрони реагују са Ти4 плус, рупе реагују са површинским јонима кисеоника, који формирају позитивне тровалентне јоне титанијума и слободна места кисеоника. У овом случају, вода у ваздуху се дисоцира и адсорбује у слободном простору кисеоника, формирајући хемисорбовану површину (површинска хидроксилна група). Ова хемисорпциона површина може даље да адсорбује воду у ваздуху и формира физички адсорпциони слој, тј. око Ти3 плус дефекта се формира високо хидрофилна амблемска зона, док преостала површина површине остаје хидрофобна, чинећи на тај начин равномерно зонирану одвојену нано-величину. хидрофилна и олеофилна амблемска зона на површини ТиО2, слична дводимензионалном капиларном феномену. Пошто је величина капљица воде или уља много већа од хидрофилне или олеофилне површине, макроскопска површина ТиО2 показује хидрофилна и олеофилна својства. Капљице воде или уља се адсорбују у хидрофилном микрорегиону или липофилном амблематском региону, респективно, и тако инфилтрирају површину. Када се зрачење УВ светлом заустави, хемисорбоване хидроксилне групе се замењују кисеоником у ваздуху и враћају се у хидрофобно стање.
