Facteurs influençant la superhydrophilie des surfaces de TiO2
1. Durée et intensité d'irradiation de la lumière UV
En général, la taille de la zone hydrophile sur la surface de TiO2 augmente et la taille de la zone lipophile diminue à mesure que le temps d'exposition à la lumière augmente. L'augmentation de la taille de la zone hydrophile est propice à l'amélioration des propriétés hydrophiles de la surface, et la diminution de la taille de la zone lipophile augmente la force gravitationnelle capillaire, ce qui est propice à l'expansion de l'huile sur la surface de TiO2. Lorsque les zones hydrophiles et oléophiles atteignent le point critique, c'est-à-dire que le phénomène biphile de l'eau et de l'huile peut être réalisé sur la même surface, l'angle de contact de l'eau et de l'huile peut atteindre 0 degré, et le super des caractères hydrophiles et super oléophiles apparaissent ; lorsque le temps d'exposition à la lumière continue d'augmenter, la taille de la zone hydrophile augmente encore et la surface peut toujours rester super hydrophile, mais l'angle de contact avec l'huile augmente ; lorsque le temps d'exposition à la lumière UV est trop long, l'angle de contact entre la surface et l'eau augmentera également, c'est-à-dire que l'irradiation UV de longue durée ne rend pas la surface plus hydrophile et lipophile.
L'intensité UV affecte également les propriétés superhydrophiles de la surface de TiO2. Si l'intensité UV est inférieure à 20 mW/c㎡, l'irradiation UV de longue durée ne peut pas rendre la surface TiO2 hydrophile, ce qui est principalement dû à la faible énergie UV ne peut pas exciter le saut d'électrons de la bande de valence TiO2, il est également difficile à former la surface manque d'état de jonction.
2, surface cristalline TiO2
La recherche superhydrophile de surface monocristalline différente de TiO2 montre que la surface de TiO2 [ll0) et la surface (100) que la surface ({{10}}O1) est plus sensible à l'excitation lumineuse de sorte que la surface a des propriétés superhydrophiles. Comme dans une lumière de 40 mW / cm2, l0 mm dans la surface (1l0) et la surface (001) et l'angle de contact de l'eau jusqu'à 0 degré. Et la surface (001) est requise 40min, ce qui est principalement dû au TiO2, chaque surface cristalline a une structure de coordination de titane différente. Sur la face cristalline (110), la moitié des ions titane se trouvent dans une structure à cinq ligands, le thorium étant un titane relié les uns aux autres en pontant l'oxygène, et l'autre moitié se trouve dans une structure à six ligands. Sur le plan cristallin (100), tous les ions titane sont dans une structure d'oxygène de décollage pentacoordonnée, tandis que le plan cristallin {001) est dans le même arrangement original que l'intérieur du cristal TiO2, avec le thorium libre sous forme de tétra- structure coordonnée. Comparé à d'autres structures d'oxygène, l'oxygène du pont a une position plus élevée sur la surface, est énergétiquement plus réactif et est plus facilement libéré par oxydation pour former des lacunes d'oxygène de surface. La formation d'autres défauts d'oxygène entraînera une plus grande distorsion du réseau et nécessite donc une plus grande énergie de réaction externe
3. Atmosphère ambiante
Les monocristaux de TiO2(110) sont placés respectivement dans une atmosphère d'air et d'oxygène. Sous irradiation UV, l'angle de contact entre la surface du monocristal et l'eau dans l'air est réduit rapidement et un état hydrophile élevé peut être atteint en une période de temps relativement courte. Dans l'atmosphère d'oxygène, l'angle de contact diminue lentement jusqu'à 35 degrés lorsque la saturation est atteinte. De même, les surfaces cristallines de TiO2 qui ont été hydrophilisées peuvent conserver un état hydrophile dans l'air pendant plusieurs jours, alors que dans une atmosphère d'oxygène, elles passent rapidement à un état hydrophobe. Ceci est principalement dû au fait que la présence d'oxygène n'est pas propice à la génération de lacunes d'oxygène, et ne formera pas plus d'eau chimisorbée en surface, générée par l'eau chimisorbée en surface sera également remplacée par de l'oxygène et restaurera l'état hydrophobe précédent, qui n'est pas propice à la génération et au maintien de l'hydrophilie de surface.
4, traitement thermique
Le TiO2 hydrophobe de surface est traité thermiquement à 150 degrés et la surface devient progressivement hydrophile, avec un angle de contact de O degré avec l'eau à environ 400 degrés. Cela signifie que le TiO2 présente une bonne hydrophilie. C'est-à-dire que la performance d'une surface de TiO2 à bonne hydrophilie avant et après le traitement thermique des changements de mouillabilité à l'eau peut être due à la formation du même état de défaut de surface avec des conditions d'irradiation lumineuse, c'est-à-dire la formation d'une proportion non chimique du TiO2 structure de surface, qui est propice à l'adsorption d'eau, c'est-à-dire que l'utilisation d'un traitement thermique peut également stimuler ou restaurer la surface superhydrophile.
