Суперхидрофилни принцип површине титанијум диоксида
Обично површина обложена ТиО2 има велики контактни угао са водом. Међутим, након УВ зрачења, контактни угао воде се смањује на мање од 5 степени, или чак на 0 степени (тј. капљице воде су потпуно распршене на површини Тио2). Показује веома јаку хидрофилност. Након што се светло заустави. Суперхидрофилност површине може се одржавати неколико сати до око 1 недеље. Затим се полако враћа у хидрофобно стање пре зрачења. Поновно зрачење УВ светлом. Виљушка може бити суперхидрофилна, а повремено УВ зрачење може одржати суперхидрофилно стање површине.
У почетку се верује да суперхидрофилност површине ТиО2 почиње од реакције фотокаталитичке разградње органских молекула адсорбованих на површини: хемисорбована вода на површини самог ТлО2 је хидрофилна. А адсорпција органске материје у ваздуху чини површину хидрофобном. Под УВ зрачењем. Површина ствара јаке оксидирајуће активне хидроксилне групе, а хидрофобна органска материја се оксидује и разлаже активним хидроксилним групама путем фотокаталитичке реакције разлагања. Дакле, површина постаје хидрофилна; када се светлост заустави, органска материја ће се полако адсорбовати на површини ТиО2 и вратити у хидрофобно стање.
Међутим, даље студије показују да се суперхидрофилност површине ТиО2 разликује од својстава фотокаталитичког оксидативног разлагања ТиО2. Уместо тога, то је још једна реакција изазвана светлошћу на самој површини ТиО2. Разлози су следећи: ① Степен суперхидрофилности површине ТиО2 није повезан са ефикасношћу фоторазлагања органске материје. У неким ТиО2 монокристалима или поликристалима без фотокаталитичке активности или врло ниске фотокаталитичке активности примећена су суперхидрофилна својства; ② Допирање неких металних јона (као што је бакар) може побољшати реакцију фотокаталитичке оксидације ТиО2. Међутим, смањује суперхидрофилна својства површине ТиО2; (3) За разлику од порозне површине ТиО2 и највеће могуће реакционе површине потребне за фотокаталитичку оксидациону реакцију. Глатка и густа површина је погоднија за њено суперхидрофилно својство; ④ Површина ТиО2 такође има велики афинитет за уље након УВ зрачења, а под нормалним условима, уљани трговци као што су етилен гликол хексадекан и глицерил триолеат имају велике контактне углове са површином ТиО2. Али након УВ зрачења, ове течности ће такође бити потпуно инфилтриране у површину стаклене облоге. Односно, након УВ зрачења ТиО2 површина са двоструким афинитетом вода-уље.
Садашња студија је закључила да. Суперхидрофилност површине ТиО2 под светлосним условима се учвршћује променом удубљења њене површине: електрони у валентном појасу ТиО2 се побуђују у проводни појас под условима УВ зрачења. Електрони и рупе мигрирају на површину ТиО2 и стварају парове електрон-рупа на површини. Електрони реагују са Ти4 плус. Рупе реагују са површинским мостним јонима кисеоника и формирају позитивне тровалентне јоне титанијума, односно слободна места за кисеоник. У ово вријеме. Вода у ваздуху је дисоцирана и адсорбована у слободним местима кисеоника. Постаје хемисорбована вода (површински хидроксил факсимил). Хемисорбована вода може даље да адсорбује воду у ваздуху и да постане физички адсорпциони слој. То јест, око Ти3 плус дефекта се формира високо хидрофилна амблемска зона. Преостала површина површине остаје хидрофобна, тако да површина ТиО2 чини равномерно одвојену хидрофилну и олеофилну амблемску зону нано величине, слично дводимензионалном капиларном феномену. Пошто је величина воде или уљаних капљица много већа од површине хидрофилне или олеофилне зоне, макроскопска површина ТиО2 показује хидрофилна и олеофилна својства. Капи воде или уља се адсорбују у хидрофилној микрозони или липофилној амблем зони, респективно. Дакле, површина је инфилтрирана. Након престанка УВ зрачења, хемисорбоване хидроксилне групе се замењују кисеоником у ваздуху и поново се враћају у хидрофобно стање.
