1. Szuper hidrofil felület
A tanulmányok úgy vélik, hogy fényviszonyok között a TiO2 felület szuperhidrofil jellege annak felületi szerkezetének változásából adódik. Az ultraibolya sugárzás hatására a TiO2 vegyérték sávú elektronok gerjesztődnek a vezetősávra, az elektronok és a lyukak a TiO2 felületére vándorolnak, elektron-lyuk párokat hozva létre a felületen, az elektronok reagálnak a Ti-vel, a lyukak pedig a felszíni híd oxigénionjaival reagálva Pozitív háromértékű titánionok és oxigén üresedések. Ekkor a levegőben lévő hidrolízis adszorbeálódik az oxigén üres helyeken, és kémiailag adszorbeált vízzé válik (felszíni hidroxilcsoportok). A kémiailag adszorbeált víz tovább tudja adszorbeálni a levegő nedvességét, hogy fizikai adszorpciós réteget képezzen.
2. Felületi hidroxil
Más félfémes anyagok fém-oxidjaival összehasonlítva a TiO2-ben lévő Ti-O kötés polárosabb, és a felszínen adszorbeált víz a polarizáció miatt disszociál, és könnyen képződnek a hidroxilcsoportok. A felületi hidroxil javíthatja a TiO2 adszorbensként és különféle monomerként való működését, és kényelmet nyújt a felület módosításához.
3. Felületi savasság és lúgosság
A TiO2-ot gyakran adják hozzá Al-hoz, Si-hez, Zn-hez és más oxidokhoz a módosítás során. Az Al- vagy Si-oxidoknak nincs nyilvánvaló savassága vagy lúgossága, ha önmagában léteznek, de TiO2-val kombinálva erős savasságot és lúgosságot mutatnak, és szilárd szupersavakat lehet előállítani.
4. Felületi elektromos tulajdonságok
A folyékony (főleg poláris) közegben lévő TiO2 részecskék a felületen lévő töltés miatt ellentétes töltéseket fognak fel, és így diffúz elektromos kettős réteget képeznek, ami növeli a részecskék tényleges átmérőjét. Amikor a részecskék közel vannak egymáshoz, mindegyiknek ugyanaz a töltése. Az taszítás elősegíti a diszperziós rendszer stabilitását. Például az Al2O3-mal bevont TiO2 felületének pozitív töltése van, míg a SiO2-val kezelt TiO2 negatív töltésű.
