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常温下二氧化钛表面浸润性的新机制:双层有序水层

本文介绍了中国科学院上海高等研究院等机构的研究团队对常温下二氧化钛表面浸润性的深入研究,发现了双层有序水层的存在和作用,揭示了二氧化钛表面自身是超亲水的,但表面吸附的有序水层体现出弱疏水现象的新机制,为设计和调控二氧化钛表面亲疏水性提供了新的思路和方法。
来源: | 作者:纳米二氧化钛 | 发布时间: 2023-10-12 | 54 次浏览 | 分享到:

二氧化钛(TiO2)是一种广泛应用于催化、光电、环境等领域的重要材料,其表面亲疏水性对其性能和应用有着重要影响¹。然而,常温下TiO2表面的浸润性机制尚不清楚,这限制了对其表面化学反应和物理过程的理解和控制¹

 

为了揭示常温下TiO2表面的浸润性机制,中国科学院上海高等研究院的研究员王春雷和高嶷,联合美国宾夕法尼亚大学教授J. Francisco、复旦大学刘韡韬实验课题组、中科院上海应用物理研究所、中科院理论物理研究所,对TiO2材料的表面亲疏水性进行了深入研究¹。他们利用第一性原理计算、分子动力学模拟和实验方法,系统地研究了TiO2表面上水分子的结构、动力学和浸润性¹

 

他们发现,常温下TiO2表面上由于强的TiO2/水的相互作用存在双层有序水,这为探究常温TiO2表面浸润性提出了全新机制:TiO2表面自身是超亲水的,但表面吸附的有序水层体现出弱疏水现象¹。这种有序水层对外界水分子的吸引力较弱,导致TiO2表面呈现出低接触角和低滑动角的特征¹。这一发现不仅揭示了常温下TiO2表面浸润性的本质,也为设计和调控TiO2表面亲疏水性提供了新的思路和方法¹