1、表面超親水性
研究認為在光照條件下，TiO2表面的超親水性起因于其表面結構的變化。在紫外光照射下，TiO2價帶電子被激發到導帶，電子和空穴向TiO2表面遷移，在表面生成電子空穴對，電子與Ti反應，空穴則與表面橋氧離子反應，分別形成正三價的鈦離子和氧空位。此時，空氣中的水解離吸附在氧空位中，成為化學吸附水（表面羥基），化學吸附水可進一步吸附空氣中的水分，形成物理吸附層。
2、表面羥基
相對于其它半導體半金屬材料的金屬氧化物，TiO2中Ti-O鍵的極性較大，表面吸附的水因極化發生解離，容易形成羥基。這種表面羥基可提高TiO2作為吸附劑及各種單體的性能，為表面改性提供方便。
3、表面酸堿性
TiO2在改性時常加入Al、Si、Zn等氧化物，Al或Si的氧化物單獨存在時無明顯的酸堿性，但與TiO2復合，則呈現強酸堿性，可以制備固體超酸。
4、表面電性
TiO2顆粒在液態（尤其是極性的）介質中因表面帶有電荷就會吸附相反的電荷而形成擴散雙電層，使顆粒有效直徑增加，當顆粒彼此接近時，因各具同性電荷而相斥，有利于分散體系的穩定。如經Al2O3包膜的TiO2表面具有正電荷，而用SiO2處理的TiO2帶負電荷。
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