“Chemical Science”（化學(xué)科學(xué)）雜志9月發(fā)表了來(lái)自中科院上海高等研究院主導(dǎo)，聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)對(duì)常溫下二氧化鈦表面親疏水相關(guān)問(wèn)題的研究，并取得進(jìn)展。

論文地址：https://doi.org/10.1039/d2sc02047e

二氧化鈦（TiO₂）材料因優(yōu)秀的光催化性能，應(yīng)用于化妝品、抗菌除污和催化體系等。過(guò)去研究發(fā)現(xiàn)，紫外照射的TiO₂表面發(fā)生從疏水到親水的浸潤(rùn)轉(zhuǎn)變，長(zhǎng)期以來(lái)，常溫下TiO₂表面到底是親水還是疏水的基本問(wèn)題，尚不完全清楚。

以TiO₂的Rutile晶型110表面為例，和頻共振光譜實(shí)驗(yàn)與理論發(fā)現(xiàn)常溫下該表面上有序雙層水結(jié)構(gòu)，且該有序結(jié)構(gòu)導(dǎo)致水層上水滴存在。

中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院研究員王春雷、高嶷主導(dǎo)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，以TiO₂的Rutile晶型110面為例，通過(guò)表面和頻振動(dòng)光譜理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)常溫下該表面上由于強(qiáng)的TiO₂/水的相互作用存在雙層有序水，進(jìn)而基于傳統(tǒng)力場(chǎng)+機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練力場(chǎng)的經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，該有序水導(dǎo)致水層上水滴存在（接觸角約25度），即出現(xiàn)了常溫不完全浸潤(rùn)的雙層有序水現(xiàn)象。這為探究常溫TiO₂表面浸潤(rùn)性提出了全新機(jī)制：TiO₂表面自身是超親水的，但表面吸附的有序水層體現(xiàn)出弱疏水現(xiàn)象。這解決了本征TiO₂表面的親疏水性問(wèn)題的基本問(wèn)題。進(jìn)一步，基于這一新機(jī)理，我們可以探索紫外照射TiO₂發(fā)生從疏水到親水的浸潤(rùn)轉(zhuǎn)變的機(jī)制：表面OH或者氧缺陷會(huì)破壞表面有序水層，進(jìn)而增強(qiáng)表面水層的親水性。而表面吸附甲酸乙酸分子可以有效的驅(qū)替表面水分子，造成表面更加疏水，這解釋了該材料在空氣中放置時(shí)間久以后接觸角更大（約45度）的現(xiàn)象。

這項(xiàng)工作可以在理解基于TiO₂的器件在自清潔表面、太陽(yáng)能電池的電能和有機(jī)污染物的光氧化方面的應(yīng)用方面邁出一步。

粉體圈 整理

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