1.Кислотно-основная функция регулирования поверхностных гидроксильных групп.
Гидроксильные группы (-ОН) могут проявлять кислотность или щелочность на поверхности оксидов металлов в форме приема или подачи протонов. Регулируя количество и распределение гидроксильных групп, можно добиться точного контроля кислотности и щелочности поверхности, тем самым влияя на путь активации и селективность каталитических реакций.
2. Влияние на электронную структуру и поведение адсорбции.
Присутствие гидроксильных групп может изменять локальную электронную плотность на поверхности, тем самым регулируя электронную структуру активных центров. Моделирование теории функционала плотности (DFT) показывает, что различные плотности гидроксила (например, мостиковый гидроксил и псевдомостиковый гидроксил) приводят к значительным различиям в энергии поверхностных связей и распределении заряда, которые напрямую влияют на силу адсорбции и энергию активации молекул субстрата.
3. Механизм токсичности, вызванный адсорбцией молекул воды.
В реальной реакционной среде молекулы воды будут адсорбироваться и диссоциировать с образованием поверхностных гидроксильных групп, образуя «отравление воды». Эти вновь образованные гидроксильные группы будут занимать исходные активные центры (например, кислородные вакансии), препятствуя регенерации кислородных вакансий и приводя к быстрому снижению активности катализатора.
4.Точный контроль плотности и пространственного распределения гидроксилов.
Пространственное расположение гидроксильных групп (мостиковое, псевдомостиковое, отдельные гидроксильные группы) определяет геометрические и химические свойства структуры поверхности. Регулируя покрытие гидроксильных групп, можно достичь систематического контроля полярности поверхности, гидрофильного/гидрофобного равновесия и термодинамической стабильности катализаторов.
5.Защита и реактивация активных сайтов
Путем поверхностной функционализации или введения гидрофобных молекул можно избирательно устранить или предотвратить чрезмерное накопление гидроксильных групп, тем самым защищая активные центры и восстанавливая циклическое использование кислородных вакансий. Этот тип инженерного метода может значительно повысить внутреннюю активность катализаторов на основе оксидов переходных металлов.
