1.A função de regulação ácido-base dos grupos hidroxila de superfície
Os grupos hidroxila (- OH) podem apresentar acidez ou alcalinidade na superfície dos óxidos metálicos na forma de recepção ou fornecimento de prótons. Ao ajustar a quantidade e distribuição dos grupos hidroxila, pode-se conseguir um controle preciso da acidez e alcalinidade da superfície, afetando assim a via de ativação e a seletividade das reações catalíticas.
2.A influência na estrutura eletrônica e no comportamento de adsorção
A presença de grupos hidroxila pode alterar a densidade eletrônica local na superfície, regulando assim a estrutura eletrônica dos sítios ativos. Simulações da teoria do funcional da densidade (DFT) indicam que diferentes densidades de hidroxila (como hidroxila em ponte e hidroxila em pseudo-ponte) levam a diferenças significativas na energia de ligação superficial e na distribuição de carga, que afetam diretamente a força de adsorção e a energia de ativação das moléculas do substrato.
3. Mecanismo tóxico causado pela adsorção de moléculas de água
No ambiente de reação real, as moléculas de água serão adsorvidas e dissociadas para formar grupos hidroxila superficiais, formando "envenenamento por água". Esses grupos hidroxila recém-gerados ocuparão os sítios ativos originais (como as vagas de oxigênio), dificultando a regeneração das vagas de oxigênio e levando a um rápido declínio na atividade do catalisador.
4. Controle fino da densidade de hidroxila e distribuição espacial
O arranjo espacial dos grupos hidroxila (pontes, pseudopontes, grupos hidroxila individuais) determina as propriedades geométricas e químicas da estrutura da superfície. Ajustando a cobertura dos grupos hidroxila, pode-se alcançar o controle sistemático da polaridade da superfície, do equilíbrio hidrofílico/hidrofóbico e da estabilidade termodinâmica dos catalisadores.
5.Proteção e reativação de sites ativos
Através da funcionalização da superfície ou da introdução de moléculas hidrofóbicas, a acumulação excessiva de grupos hidroxila pode ser seletivamente eliminada ou evitada, protegendo assim os sítios ativos e restaurando o uso cíclico das vagas de oxigênio. Este tipo de método de engenharia pode aumentar significativamente a atividade intrínseca dos catalisadores de óxidos de metais de transição.
