1.La funzione di regolazione acido-base dei gruppi idrossilici superficiali
I gruppi idrossilici (-OH) possono mostrare acidità o alcalinità sulla superficie degli ossidi metallici sotto forma di ricezione o fornitura di protoni. Regolando la quantità e la distribuzione dei gruppi idrossilici, è possibile ottenere un controllo preciso dell'acidità e dell'alcalinità superficiale, influenzando così il percorso di attivazione e la selettività delle reazioni catalitiche.
2.L'influenza sulla struttura elettronica e sul comportamento di adsorbimento
La presenza di gruppi idrossilici può alterare la densità elettronica locale sulla superficie, regolando così la struttura elettronica dei siti attivi. Le simulazioni della teoria del funzionale della densità (DFT) indicano che diverse densità di idrossili (come l'idrossile a ponte e lo pseudo-ponte idrossilico) portano a differenze significative nell'energia di legame superficiale e nella distribuzione della carica, che influenzano direttamente la forza di adsorbimento e l'energia di attivazione delle molecole del substrato.
3.Meccanismo tossico causato dall'adsorbimento di molecole d'acqua
Nell'ambiente di reazione reale, le molecole d'acqua si adsorbono e si dissociano per formare gruppi idrossilici superficiali, formando "avvelenamento da acqua". Questi gruppi idrossilici appena generati occuperanno i siti attivi originali (come i posti vacanti di ossigeno), ostacolando la rigenerazione dei posti vacanti di ossigeno e portando ad un rapido declino dell'attività del catalizzatore.
4. Controllo fine della densità idrossilica e della distribuzione spaziale
La disposizione spaziale dei gruppi idrossilici (ponte, pseudoponte, singoli gruppi idrossilici) determina le proprietà geometriche e chimiche della struttura superficiale. Regolando la copertura dei gruppi idrossilici, è possibile ottenere il controllo sistematico della polarità superficiale, dell'equilibrio idrofilo/idrofobo e della stabilità termodinamica dei catalizzatori.
5.Protezione e riattivazione dei siti attivi
Mediante la funzionalizzazione della superficie o l'introduzione di molecole idrofobiche, l'eccessivo accumulo di gruppi idrossilici può essere eliminato o prevenuto selettivamente, proteggendo così i siti attivi e ripristinando l'uso ciclico dei posti vacanti di ossigeno. Questo tipo di metodo ingegneristico può migliorare significativamente l'attività intrinseca dei catalizzatori di ossidi di metalli di transizione.
