1. Syre-base reguleringsfunktionen af overfladehydroxylgrupper
Hydroxylgrupper (-OH) kan udvise surhed eller alkalinitet på overfladen af metaloxider i form af protonmodtagelse eller -tilførsel. Ved at justere mængden og fordelingen af hydroxylgrupper kan der opnås præcis kontrol af overfladens surhedsgrad og alkalinitet, hvorved aktiveringsvejen og selektiviteten af katalytiske reaktioner påvirkes.
2. Indflydelsen på elektronisk struktur og adsorptionsadfærd
Tilstedeværelsen af hydroxylgrupper kan ændre den lokale elektrontæthed på overfladen og derved regulere den elektroniske struktur af aktive steder. Density functional theory (DFT) simuleringer indikerer, at forskellige hydroxyldensiteter (såsom brodannende hydroxyl og pseudo brodging hydroxyl) fører til betydelige forskelle i overfladebindingsenergi og ladningsfordeling, som direkte påvirker adsorptionsstyrken og aktiveringsenergien af substratmolekyler.
3. Giftig mekanisme forårsaget af adsorption af vandmolekyler
I selve reaktionsmiljøet vil vandmolekyler adsorbere og dissociere for at danne overfladehydroxylgrupper og danne "vandforgiftning". Disse nyligt genererede hydroxylgrupper vil optage de oprindelige aktive steder (såsom ilt ledige pladser), hvilket hindrer regenereringen af ilt ledige pladser og fører til et hurtigt fald i katalysatoraktivitet.
4. Fin kontrol af hydroxydensitet og rumlig fordeling
Det rumlige arrangement af hydroxylgrupper (brodannelse, pseudobrodannelse, individuelle hydroxylgrupper) bestemmer de geometriske og kemiske egenskaber af overfladestrukturen. Ved at justere dækningen af hydroxylgrupper kan der opnås systematisk kontrol af overfladepolaritet, hydrofil/hydrofob ligevægt og termodynamisk stabilitet af katalysatorer.
5.Beskyttelse og genaktivering af aktive sider
Ved overfladefunktionalisering eller indførelse af hydrofobe molekyler kan den overdrevne akkumulering af hydroxylgrupper selektivt elimineres eller forhindres, hvorved de aktive steder beskyttes og den cykliske brug af ilt ledige stillinger genoprettes. Denne type ingeniørmetode kan forbedre den iboende aktivitet af overgangsmetaloxidkatalysatorer betydeligt.
