1、表面超亲水性
研究认为在光照条件下，TiO2表面的超亲水性起因于其表面结构的变化。在紫外光照射下，TiO2价带电子被激发到导带，电子和空穴向TiO2表面迁移，在表面生成电子空穴对，电子与Ti反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别形成正三价的钛离子和氧空位。此时，空气中的水解离吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表面羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。
2、表面羟基
相对于其它半导体半金属材料的金属氧化物，TiO2中Ti-O键的极性较大，表面吸附的水因极化发生解离，容易形成羟基。这种表面羟基可提高TiO2作为吸附剂及各种单体的性能，为表面改性提供方便。
3、表面酸碱性
TiO2在改性时常加入Al、Si、Zn等氧化物，Al或Si的氧化物单独存在时无明显的酸碱性，但与TiO2复合，则呈现强酸碱性，可以制备固体超酸。
4、表面电性
TiO2颗粒在液态（尤其是极性的）介质中因表面带有电荷就会吸附相反的电荷而形成扩散双电层，使颗粒有效直径增加，当颗粒彼此接近时，因各具同性电荷而相斥，有利于分散体系的稳定。如经Al2O3包膜的TiO2表面具有正电荷，而用SiO2处理的TiO2带负电荷。

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