1.La función de regulación ácido-base de los grupos hidroxilo de superficie.
Los grupos hidroxilo (- OH) pueden presentar acidez o alcalinidad en la superficie de los óxidos metálicos en forma de recepción o suministro de protones. Al ajustar la cantidad y distribución de los grupos hidroxilo, se puede lograr un control preciso de la acidez y alcalinidad de la superficie, afectando así la vía de activación y la selectividad de las reacciones catalíticas.
2.La influencia en la estructura electrónica y el comportamiento de adsorción.
La presencia de grupos hidroxilo puede alterar la densidad electrónica local en la superficie, regulando así la estructura electrónica de los sitios activos. Las simulaciones de la teoría funcional de la densidad (DFT) indican que diferentes densidades de hidroxilo (como hidroxilo puente y pseudo hidroxilo puente) conducen a diferencias significativas en la energía de unión de la superficie y la distribución de carga, que afectan directamente la fuerza de adsorción y la energía de activación de las moléculas del sustrato.
3.Mecanismo tóxico causado por la adsorción de moléculas de agua.
En el entorno de reacción real, las moléculas de agua se adsorberán y disociarán para formar grupos hidroxilo superficiales, formando "intoxicación por agua". Estos grupos hidroxilo recién generados ocuparán los sitios activos originales (como las vacantes de oxígeno), dificultando la regeneración de las vacantes de oxígeno y provocando una rápida disminución de la actividad del catalizador.
4.Control fino de la densidad de hidroxilo y distribución espacial.
La disposición espacial de los grupos hidroxilo (puentes, pseudopuentes, grupos hidroxilo individuales) determina las propiedades geométricas y químicas de la estructura superficial. Al ajustar la cobertura de los grupos hidroxilo, se puede lograr el control sistemático de la polaridad de la superficie, el equilibrio hidrófilo/hidrófobo y la estabilidad termodinámica de los catalizadores.
5.Protección y reactivación de sitios activos
Mediante la funcionalización de la superficie o la introducción de moléculas hidrófobas, se puede eliminar o prevenir selectivamente la acumulación excesiva de grupos hidroxilo, protegiendo así los sitios activos y restableciendo el uso cíclico de las vacantes de oxígeno. Este tipo de método de ingeniería puede mejorar significativamente la actividad intrínseca de los catalizadores de óxidos de metales de transición.
