Faktor yang Mempengaruhi Superhidrofilisitas Permukaan TiO2
1. Waktu dan intensitas penyinaran sinar UV
Secara umum, ukuran zona hidrofilik pada permukaan TiO2 bertambah besar dan ukuran zona lipofilik mengecil seiring bertambahnya waktu penyinaran. Peningkatan ukuran zona hidrofilik kondusif untuk meningkatkan sifat hidrofilik permukaan, dan penurunan ukuran zona lipofilik meningkatkan gaya gravitasi kapiler, yang kondusif untuk ekspansi minyak pada permukaan TiO2. Ketika zona hidrofilik dan oleofilik mencapai titik kritis yaitu, fenomena dua-filik air dan minyak dapat diwujudkan pada permukaan yang sama, sudut kontak air dan minyak dapat mencapai 0 derajat , dan super karakteristik hidrofilik dan super oleofilik muncul; ketika waktu paparan cahaya terus meningkat, ukuran zona hidrofilik akan semakin meningkat, dan permukaannya masih bisa tetap super hidrofilik, tetapi sudut kontak dengan minyak meningkat; ketika waktu paparan sinar UV terlalu lama, sudut kontak antara permukaan dan air juga akan meningkat, yaitu penyinaran UV yang lama tidak menyebabkan permukaan menjadi lebih hidrofilik dan lipofilik.
Intensitas UV juga mempengaruhi sifat superhidrofilik permukaan TiO2. Jika intensitas UV lebih rendah dari 20mW/c㎡, iradiasi UV yang lama tidak dapat membuat permukaan TiO2 menjadi hidrofilik, yang terutama disebabkan oleh energi UV yang rendah tidak dapat membangkitkan lompatan elektron pita valensi TiO2, juga sulit untuk dibentuk. kurangnya permukaan persimpangan negara.
2, permukaan kristal TiO2
Penelitian superhidrofilik permukaan kristal tunggal TiO2 yang berbeda menunjukkan bahwa TiO2 [ll0) permukaan dan (100) permukaan dibandingkan permukaan ({{10}}O1) lebih rentan terhadap eksitasi cahaya sehingga permukaannya memiliki sifat superhidrofilik. Seperti dalam cahaya 40mW / cm2, l0mm dalam (1l0) permukaan dan (001) permukaan dan sudut kontak air hingga 0 derajat. Dan (001) permukaan diperlukan 40 menit, yang terutama karena TiO2 setiap permukaan kristal memiliki struktur koordinasi titanium yang berbeda. Pada permukaan kristal (110), setengah dari ion titanium berada dalam struktur lima ligan, dengan torium sebuah titanium terhubung satu sama lain dengan menjembatani oksigen, dan separuh lainnya berada dalam struktur enam ligan. Pada bidang kristal (100), semua ion titanium berada dalam struktur pengangkatan oksigen pentakoordinat, sedangkan bidang kristal {001) berada dalam susunan awal yang sama dengan interior kristal TiO2, dengan torium bebas sebagai tetra- struktur terkoordinasi. Dibandingkan dengan struktur oksigen lainnya, oksigen jembatan memiliki posisi lebih tinggi di permukaan, lebih reaktif secara energik dan lebih mudah dilepaskan melalui oksidasi untuk membentuk kekosongan oksigen permukaan. Pembentukan cacat oksigen lainnya akan menyebabkan distorsi kisi yang lebih besar, dan karena itu membutuhkan energi reaksi eksternal yang lebih besar
3. Suasana sekitar
Kristal tunggal TiO2(110) masing-masing ditempatkan di atmosfer udara dan oksigen. Di bawah radiasi UV, sudut kontak antara permukaan kristal tunggal dan air di udara berkurang dengan cepat dan keadaan hidrofilik yang tinggi dapat dicapai dalam waktu yang relatif singkat. Di atmosfer oksigen, sudut kontak menurun perlahan hingga 35 derajat saat saturasi tercapai. Demikian pula, permukaan kristal TiO2 yang telah terhidrofilisasi dapat mempertahankan keadaan hidrofilik di udara selama beberapa hari, sedangkan di atmosfer oksigen mereka dengan cepat berubah menjadi keadaan hidrofobik. Hal ini terutama disebabkan oleh keberadaan oksigen yang tidak kondusif untuk menghasilkan kekosongan oksigen, dan tidak akan membentuk lebih banyak air yang terserap kemis di permukaan, yang dihasilkan oleh air yang terserap kemis di permukaan juga akan digantikan oleh oksigen dan mengembalikan keadaan hidrofobik sebelumnya, yang mana tidak kondusif untuk pembentukan dan pemeliharaan hidrofilisitas permukaan.
4, perlakuan panas
TiO2 hidrofobik permukaan dipanaskan pada 150 derajat dan permukaan secara bertahap menjadi hidrofilik, dengan sudut kontak derajat O dengan air sekitar 400 derajat. Ini berarti TiO2 menunjukkan hidrofilisitas yang baik. Artinya, kinerja hidrofilisitas permukaan TiO2 yang baik sebelum dan sesudah perlakuan panas terhadap perubahan keterbasahan air mungkin disebabkan oleh pembentukan keadaan cacat permukaan yang sama dengan kondisi iradiasi ringan, yaitu pembentukan proporsi TiO2 non-kimia. struktur permukaan, yang kondusif untuk adsorpsi air, yaitu penggunaan perlakuan panas juga dapat merangsang atau mengembalikan permukaan superhidrofilik.
