1. Директна дисоцијација и адсорпција молекула воде
На незасићеним металним местима металних оксида или полупроводничких оксида (као што су Ти4+, Фе3+), молекули воде се прво адсорбују у молекуларном облику, након чега следи цепање О-Х везе, што резултира мостом или терминалним хидроксилним групама (М-ОХ) и површинским атомима водоника. Термодинамичка покретачка снага овог процеса долази од јаке Луисове киселости металних јона, чинећи молекуле воде лаким за дисоциацију. И експерименти и ДФТ прорачуни показују да површине прекривене ниским садржајем кисеоника имају тенденцију да се дисоцирају и адсорбују, док површине прекривене високим кисеоником имају тенденцију да адсорбују молекуле.
2. Генерисање хидроксила посредовано слободним кисеоником (ВО).
Површински слободни делови кисеоника обезбеђују електроне, чинећи адсорбоване молекуле воде склонијим дисоцијацији. Након што се молекули воде адсорбују на слободном месту, стварају се две хидроксилне групе, од којих једна испуњава празнину, а друга виси на суседном металу. Овај механизам објашњава феномен значајног повећања густине хидроксила у условима редукције или високе температуре и уско је повезан са променама координационог броја јона метала.
3. Преливање атома водоника или водоника
На интерфејсу метал/оксид, Х2 се дисоцира на металу да би формирао Х⁺/Х⁻, који затим мигрира на површину металног оксида кроз преливање водоника и формира хидроксилне групе са површинским кисеоником. Овај процес је директно примећен у каталитичким системима као што је нискотемпературна оксидација ЦО, а преливање водоника значајно је повећало брзину стварања површинске хидроксилне групе.
4. Фотокаталитичко/УВ индуковано формирање хидроксила
УВ светлост побуђује полупроводнике као што је ТиО2 да генеришу парове електронских рупа, који хватају површинске атоме кисеоника да би формирали О⁻, а затим реагују са адсорбованим молекулима воде или хидроксилним групама да би створили површински ОХ⁻, праћено производњом хидроксилних радикала (· ОХ). Експерименти су показали да УВ зрачење ствара додатна слободна места за кисеоник на површини ТиО2, која даље реагују са водом да би генерисали више хидроксилних група, што доводи до фото-индуковане суперхидрофилности.
5. Формирање хидроксилних група на површини алуминијум оксида
Мала количина хидроксилних група природно постоји на површини алуминијум оксида, а молекули воде се дисоцирају и адсорбују на овим хидроксилним групама, стварајући нови Ал-ОХ. Током таложења атомског слоја (АЛД), ТМА (триметилалуминијум) подлеже размени координације са површинским хидроксилним групама да би формирао Ал-О-Ал везе и ослободио метан; Након тога, водени импулс поново реагује са Ал-О везама да би се регенерисале површинске хидроксилне групе, постижући цикличну регенерацију хидроксилних група.
6. Реконструкција површине - Миграција метала доводи до агрегације хидроксила
На површини кристала алуминијум оксида или титанијум оксида, локални јони метала (као што је Ал3+) мигрирају на површинска слободна места под високом температуром или високим хидрохемијским потенцијалом, формирајући хидроксилне кластере типа Ал (ОХ) 3 или Ти (ОХ) 3. Ова реконструкција је праћена изобличењем решетке, што чини адсорпцију хидроксилних група на суседним молекулима воде повољнијом, формирајући хидроксилни основни слој високе густине.
7. Механизам хидролизе хидроксилних група на површини силицијума
На мостној вези Си-О-Си, молекули воде се комбинују са везом силицијум кисеоника кроз синергистички пренос протона електрона, формирајући Си-ОХ групе. Овај процес је посебно важан код напонске корозије на врху прслине и површинске хидролизе стакла, а појачање Си-ОХ затезних вибрација је директно примећено експерименталном инфрацрвеном спектроскопијом.
