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钛白粉表面超亲水性原理

发布时间:2018-12-19

通常情况下,钛白粉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{即水滴完全漫润在钛白粉表面).显示非常强的亲水性。

  通常情况下,钛白粉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{即水滴完全漫润在钛白粉表面).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 。

  钛白粉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钛白粉表面,回到疏水状态。

  钛白粉表面的超亲水性不同于钛白粉的光催化的氧化分解特性.而是钛白粉表面本身光诱发的另一种反应。

  理由如下:

  1、钛白粉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钛白粉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)掺杂可提高钛白粉的光催化氧化反应,但却降低丁钛白粉 表面的超亲水特性;

  3、与光催化氧化反应所要求的钛白粉表面多孔化、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、紫外光照射后钛白粉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、三油酸甘油酯等与钛白粉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.即紫外光照射后钛白粉表面具有水油双亲和性。

  目前的研究认为.在光照条件下钛白粉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钛白粉价带电子被激发到导带.电子和空穴向钛白粉表面迁移,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,这样就在钛白粉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,故宏观上钛白粉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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