1. Die Säure-Base-Regulationsfunktion von Oberflächenhydroxylgruppen
Hydroxylgruppen (-OH) können auf der Oberfläche von Metalloxiden Säure oder Alkalität in Form der Aufnahme oder Bereitstellung von Protonen aufweisen. Durch die Anpassung der Menge und Verteilung der Hydroxylgruppen kann eine präzise Kontrolle des Säuregehalts und der Alkalität der Oberfläche erreicht werden, wodurch der Aktivierungsweg und die Selektivität katalytischer Reaktionen beeinflusst werden.
2.Der Einfluss auf die elektronische Struktur und das Adsorptionsverhalten
Das Vorhandensein von Hydroxylgruppen kann die lokale Elektronendichte auf der Oberfläche verändern und dadurch die elektronische Struktur aktiver Zentren regulieren. Simulationen der Dichtefunktionaltheorie (DFT) zeigen, dass unterschiedliche Hydroxyldichten (wie verbrückendes Hydroxyl und pseudoverbrückendes Hydroxyl) zu signifikanten Unterschieden in der Oberflächenbindungsenergie und Ladungsverteilung führen, die sich direkt auf die Adsorptionsstärke und Aktivierungsenergie von Substratmolekülen auswirken.
3. Toxischer Mechanismus, der durch die Adsorption von Wassermolekülen verursacht wird
In der tatsächlichen Reaktionsumgebung werden Wassermoleküle adsorbiert und dissoziieren, um Oberflächenhydroxylgruppen zu bilden, was zu einer „Wasservergiftung“ führt. Diese neu erzeugten Hydroxylgruppen besetzen die ursprünglich aktiven Stellen (z. B. Sauerstofffehlstellen), was die Regeneration von Sauerstofffehlstellen behindert und zu einem schnellen Rückgang der Katalysatoraktivität führt.
4. Feine Kontrolle der Hydroxyldichte und räumlichen Verteilung
Die räumliche Anordnung der Hydroxylgruppen (Brückenbildung, Pseudoverbrückung, einzelne Hydroxylgruppen) bestimmt die geometrischen und chemischen Eigenschaften der Oberflächenstruktur. Durch die Anpassung der Bedeckung mit Hydroxylgruppen kann eine systematische Kontrolle der Oberflächenpolarität, des hydrophilen/hydrophoben Gleichgewichts und der thermodynamischen Stabilität von Katalysatoren erreicht werden.
5.Schutz und Reaktivierung aktiver Stellen
Durch Oberflächenfunktionalisierung oder Einführung hydrophober Moleküle kann die übermäßige Anreicherung von Hydroxylgruppen selektiv beseitigt oder verhindert werden, wodurch die aktiven Zentren geschützt und die zyklische Nutzung von Sauerstofffehlstellen wiederhergestellt werden. Diese Art der technischen Methode kann die intrinsische Aktivität von Übergangsmetalloxidkatalysatoren erheblich steigern.
