Arwyneb Titaniwm Deuocsid Egwyddor Superhydrophilic
Fel rheol, mae gan yr wyneb gorchuddio TiO2 ongl gyswllt fawr â dŵr. Fodd bynnag, ar ôl arbelydru UV, mae ongl gyswllt dŵr yn cael ei leihau i lai na 5 gradd, neu hyd yn oed i 0 gradd (hy mae diferion dŵr wedi'u tryledu'n llwyr ar wyneb Tio2). Mae'n dangos hydrophilicity cryf iawn. Ar ôl i'r golau gael ei atal. Gellir cynnal superhydrophilicity yr wyneb am sawl awr i tua 1 wythnos. Yna mae'n dychwelyd yn araf i'r cyflwr hydroffobig cyn arbelydru. Ail-arbelydru gyda golau UV. Gall y fforc fod yn uwch-hydroffilig, a gall arbelydru UV ysbeidiol gynnal cyflwr superhydrophilic yr wyneb.
Credir i ddechrau bod superhydrophilicity wyneb TiO2 yn dechrau o adwaith dadelfennu ffotocatalytig moleciwlau organig sydd wedi'u hadsugno ar yr wyneb: mae'r dŵr cemegau ar wyneb TlO2 ei hun yn hydroffilig. Ac mae arsugniad mater organig yn yr aer yn gwneud yr wyneb yn hydroffobig. O dan arbelydru golau UV. Mae'r wyneb yn cynhyrchu grwpiau hydroxyl gweithredol ocsideiddio cryf, ac mae'r mater organig hydroffobig yn cael ei ocsidio a'i ddadelfennu gan y grwpiau hydroxyl gweithredol trwy'r adwaith dadelfennu ffotocatalytig. Felly, mae'r wyneb yn dod yn hydroffilig; pan fydd y golau'n cael ei stopio, bydd y mater organig yn cael ei arsugnu'n araf ar yr wyneb TiO2 ac yn dychwelyd i'r cyflwr hydroffobig.
Fodd bynnag, mae astudiaethau pellach yn dangos bod superhydrophilicity wyneb TiO2 yn wahanol i eiddo dadelfennu ocsideiddiol ffotocatalytig TiO2. Yn hytrach, mae'n adwaith arall a achosir gan olau ar wyneb TiO2 ei hun. Mae'r rhesymau fel a ganlyn: ① Nid yw graddau superhydrophilicity wyneb TiO2 yn gysylltiedig ag effeithlonrwydd ffoto-dadelfeniad mater organig. Mewn rhai TiO2 crisialau sengl neu polygrisialau heb unrhyw weithgaredd photocatalytic neu weithgaredd photocatalytic isel iawn yn cael eu harsylwi eiddo superhydrophilic; ② gall rhai ïonau metel (fel copr) dopio wella adwaith ocsideiddio ffotocatalytig TiO2. Fodd bynnag, mae'n lleihau eiddo superhydrophilic wyneb TiO2; (3) Yn wahanol i'r wyneb TiO2 mandyllog a'r ardal adwaith fwyaf posibl sy'n ofynnol ar gyfer adwaith ocsideiddio ffotocatalytig. Mae'r arwyneb llyfn a thrwchus yn fwy ffafriol i'w eiddo superhydrophilic; ④ Mae gan wyneb TiO2 hefyd affinedd mawr ar gyfer olew ar ôl arbelydru UV, ac o dan amodau arferol, mae gan farchnatwyr olewog fel ethylene glycol hexadecane a trioleate glyseryl onglau cyswllt mawr ag arwyneb TiO2. Ond ar ôl arbelydru UV, bydd yr hylifau hyn hefyd yn cael eu treiddio'n llwyr yn yr wyneb cotio gwydr. Hynny yw, ar ôl arbelydru UV TiO2 wyneb â dŵr-olew affinedd deuol.
Daeth yr astudiaeth bresennol i'r casgliad bod. Mae superhydrophilicity wyneb TiO2 o dan amodau golau yn cael ei gadarnhau gan y newid yn ei hollt arwyneb: mae'r electronau yn y band falens o TiO2 yn gyffrous i'r band dargludiad o dan amodau arbelydru UV. Mae electronau a thyllau yn mudo i'r wyneb TiO2 ac yn cynhyrchu parau tyllau electronau ar yr wyneb. Mae'r electronau yn adweithio gyda Ti4 plws . Mae'r tyllau yn adweithio ag ïonau ocsigen y bont arwyneb i ffurfio ïonau titaniwm trifalent positif a swyddi gwag ocsigen, yn y drefn honno. Ar y funud hon. Mae'r dŵr yn yr aer wedi'i ddatgysylltu a'i amsugno yn y swyddi gwag ocsigen. Mae'n troi'n ddŵr â chemisorbed (wyneb hydrocsyl ffacs). Gall y dŵr chemisorbed arsugniad pellach y dŵr yn yr aer a dod yn haen arsugniad corfforol. Hynny yw, mae parth arwyddlun hynod hydroffilig yn cael ei ffurfio o amgylch y diffyg Ti3 plus. Mae'r arwynebedd sy'n weddill o'r wyneb yn parhau i fod yn hydroffobig, fel bod wyneb TiO2 yn ffurfio parth arwyddlun hydroffilig ac oleoffilig maint nano wedi'i wahanu'n unffurf, yn debyg i'r ffenomen capilari dau ddimensiwn. Gan fod maint y dŵr neu'r defnynnau olewog yn llawer mwy nag arwynebedd y parth hydroffilig neu oleoffilig, mae arwyneb macrosgopig TiO2 yn arddangos priodweddau hydroffilig ac oleoffilig. Mae'r diferion dŵr neu olew yn cael eu harsugno gan y micro-barth hydroffilig neu'r parth arwyddlun lipoffilig, yn y drefn honno. Felly, mae'r wyneb wedi'i ymdreiddio. Ar ôl atal arbelydru UV, mae'r grwpiau hydroxyl chemisorbed yn cael eu disodli gan ocsigen yn yr aer ac yn dychwelyd i'r cyflwr hydroffobig eto.
