Хидроксилне групе (- ОХ) могу да испоље киселост или алкалност на површини металних оксида у облику пријема или снабдевања протона. Подешавањем количине и дистрибуције хидроксилних група може се постићи прецизна контрола површинске киселости и алкалности, чиме се утиче на пут активације и селективност каталитичких реакција.
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.
Површински хидроксилни инжењеринг се односи на циљану регулацију броја, дистрибуције и хемијске активности хидроксилних (- ОХ) група на површини материјала путем физичких, хемијских или плазмонских средстава, како би се постигло прецизно подешавање својстава површине. Хидроксилне групе су најчешће поларне функционалне групе које могу да формирају водоничне везе, координационе везе или ковалентне везе са водом, металним јонима, полимерним ланцима или биомолекулима, значајно мењајући хидрофилност, површинску енергију, адсорпциону/каталитичку активност и биокомпатибилност материјала.
Као истраживач са више од две деценије искуства у науци о материјалима, из прве руке сам видео изазове који долазе са синтетизацијом конзистентних, висококвалитетних суспензија наночестица металних оксида. Борба је стварна - агломерација, где се те сићушне, моћне честице држе заједно, може уништити својства на којима се толико трудимо да постигнемо.
Инфрацрвена спектроскопија: Гледа колико је светлости потрошено. Када молекул апсорбује светлост одређене таласне дужине, знамо које су функционалне групе унутар њега. Раманова спектроскопија: Гледа колико је светлости одбијено. Ласерски сноп се примењује да анализира колико се светлост која се одбија уназад променила, како би се одредила молекуларна структура.
Основне технике карактеризације катализатора су моћни алати за стицање дубљег разумевања њихових физичких, хемијских и структурних својстава. Кроз свеобухватну примену, механизам каталитичке реакције се може открити, пружајући теоријску основу за дизајн и развој катализатора високих перформанси. Са напретком технологије, ова технологија наставља да иновира и развија се ка већој резолуцији, прецизнијој квантификацији и бољој симулацији стварних услова реакције.
