1.Chức năng điều hòa axit-bazơ của các nhóm hydroxyl bề mặt
Các nhóm hydroxyl (-OH) có thể biểu hiện tính axit hoặc tính kiềm trên bề mặt oxit kim loại dưới dạng nhận hoặc cung cấp proton. Bằng cách điều chỉnh số lượng và sự phân bố của các nhóm hydroxyl, có thể đạt được sự kiểm soát chính xác độ axit và độ kiềm bề mặt, từ đó ảnh hưởng đến con đường kích hoạt và tính chọn lọc của các phản ứng xúc tác.
2. Ảnh hưởng đến cấu trúc điện tử và tính chất hấp phụ
Sự hiện diện của các nhóm hydroxyl có thể làm thay đổi mật độ electron cục bộ trên bề mặt, từ đó điều chỉnh cấu trúc điện tử của các vị trí hoạt động. Mô phỏng lý thuyết chức năng mật độ (DFT) chỉ ra rằng mật độ hydroxyl khác nhau (như hydroxyl bắc cầu và hydroxyl cầu nối giả) dẫn đến sự khác biệt đáng kể về năng lượng liên kết bề mặt và phân bố điện tích, ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ hấp phụ và năng lượng kích hoạt của các phân tử cơ chất.
3.Cơ chế độc hại do hấp phụ các phân tử nước
Trong môi trường phản ứng thực tế, các phân tử nước sẽ hấp phụ và phân ly tạo thành các nhóm hydroxyl trên bề mặt, tạo thành hiện tượng “ngộ độc nước”. Các nhóm hydroxyl mới được tạo ra này sẽ chiếm giữ các vị trí hoạt động ban đầu (như chỗ trống oxy), cản trở quá trình tái tạo các chỗ trống oxy và dẫn đến hoạt tính xúc tác suy giảm nhanh chóng.
4. Kiểm soát tốt mật độ hydroxyl và phân bố không gian
Sự sắp xếp không gian của các nhóm hydroxyl (cầu nối, cầu nối giả, các nhóm hydroxyl riêng lẻ) xác định các tính chất hình học và hóa học của cấu trúc bề mặt. Bằng cách điều chỉnh độ bao phủ của các nhóm hydroxyl, có thể đạt được sự kiểm soát có hệ thống về độ phân cực bề mặt, trạng thái cân bằng ưa nước/kỵ nước và độ ổn định nhiệt động của chất xúc tác.
5. Bảo vệ và kích hoạt lại các trang web đang hoạt động
Bằng cách chức năng hóa bề mặt hoặc đưa vào các phân tử kỵ nước, sự tích tụ quá mức của các nhóm hydroxyl có thể được loại bỏ hoặc ngăn chặn một cách có chọn lọc, từ đó bảo vệ các vị trí hoạt động và khôi phục việc sử dụng theo chu kỳ các chỗ trống oxy. Loại phương pháp kỹ thuật này có thể tăng cường đáng kể hoạt động nội tại của chất xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp.
