1. Superfície súper hidròfila
Els estudis creuen que en condicions de llum, la superhidrofilicitat de la superfície de TiO2 resulta del canvi de la seva estructura superficial. Sota la irradiació de llum ultraviolada, els electrons de la banda de valència de TiO2 s’exciten cap a la banda de conducció, els electrons i els forats migren a la superfície de TiO2, generant parells de forats electrons a la superfície, els electrons reaccionen amb Ti i els forats reaccionen amb els ions d’oxigen del pont superficial per formar-se respectivament Ions de titani trivalents positius i buits d’oxigen. En aquest moment, la hidròlisi de l’aire s’adsorbeix en els buits d’oxigen i es converteix en aigua adsorbida químicament (grups hidroxils superficials). L’aigua adsorbida químicament pot adsorbir encara més la humitat de l’aire per formar una capa d’adsorció física.
2. Hidroxil superficial
En comparació amb els òxids metàl·lics d'altres materials semi-metàl·lics, l'enllaç Ti-O a TiO2 és més polar i l'aigua adsorbida a la superfície es dissocia a causa de la polarització i es formen fàcilment grups hidroxils. L’hidroxil superficial pot millorar el rendiment de TiO2 com a adsorbent i diversos monòmers i proporcionar comoditat per a la modificació de la superfície.
3. Acidesa i alcalinitat superficial
El TiO2 s’afegeix sovint amb Al, Si, Zn i altres òxids durant la modificació. Els òxids d’Al o Si no tenen acidesa ni basicitat evident quan existeixen sols, però quan es combinen amb TiO2, mostren una forta acidesa i basicitat i es poden preparar superàcids sòlids.
4. Propietats elèctriques superficials
Les partícules de TiO2 del medi líquid (especialment polar) absorbiran càrregues oposades a causa de la càrrega a la superfície per formar una doble capa elèctrica difosa, que augmenta el diàmetre efectiu de les partícules. Quan les partícules són properes entre elles, cadascuna té la mateixa càrrega. La repulsió és favorable a l'estabilitat del sistema de dispersió. Per exemple, la superfície de TiO2 recoberta amb Al2O3 té una càrrega positiva, mentre que el TiO2 tractat amb SiO2 té una càrrega negativa.
