1. Pemisahan dan penjerapan molekul air
Pada tapak logam yang tidak tepu oksida logam atau oksida semikonduktor (seperti Ti4+, Fe3+), molekul air pertama diserap dalam bentuk molekul, diikuti oleh belahan ikatan O-H, mengakibatkan kumpulan hidroksil atau terminal hidroksil (M-OH) dan atom hidrogen permukaan. Penggerak termodinamik proses ini berasal dari keasidan Lewis yang kuat dari ion logam, menjadikan molekul air mudah dipisahkan. Kedua -dua eksperimen dan pengiraan DFT menunjukkan bahawa permukaan yang ditutup dengan oksigen yang rendah cenderung untuk memisahkan dan menyerap, manakala permukaan yang ditutup dengan oksigen yang tinggi cenderung menyerap molekul.
2. Kekosongan oksigen (VO) Mediasi Hydroxyl Generation
Kekosongan oksigen permukaan menyediakan elektron, menjadikan molekul air terserap lebih terdedah kepada pemisahan. Selepas molekul air diserap pada kekosongan, dua kumpulan hidroksil dihasilkan, salah satunya mengisi kekosongan dan yang lain menggantung pada logam bersebelahan. Mekanisme ini menerangkan fenomena peningkatan ketara dalam ketumpatan hidroksil di bawah keadaan pengurangan atau suhu tinggi, dan berkait rapat dengan perubahan dalam bilangan koordinasi ion logam.
3. Hidrogen atau limpahan atom hidrogen
Di antara muka logam/oksida, H2 memisahkan logam untuk membentuk H ⁺/H ⁻, yang kemudiannya berhijrah ke permukaan oksida logam melalui limpahan hidrogen dan membentuk kumpulan hidroksil dengan oksigen permukaan. Proses ini secara langsung diperhatikan dalam sistem pemangkin seperti pengoksidaan CO suhu rendah, dan limpahan hidrogen dengan ketara meningkatkan kadar penjanaan kumpulan hidroksil permukaan.
4. pembentukan hidroksil yang disebabkan oleh fotokatalik/UV
Cahaya UV merangsang semikonduktor seperti TiO2 untuk menghasilkan pasangan lubang elektron, yang menangkap atom oksigen permukaan untuk membentuk O ⁻, dan kemudian bertindak balas dengan molekul air yang terserap atau kumpulan hidroksil untuk menghasilkan permukaan OH ⁻, disertai dengan pengeluaran radikal hidroksil (· Oh). Eksperimen telah menunjukkan bahawa penyinaran UV menghasilkan kekosongan oksigen tambahan pada permukaan TiO2, yang selanjutnya bertindak balas dengan air untuk menghasilkan lebih banyak kumpulan hidroksil, yang membawa kepada foto superhydrophilicity yang disebabkan oleh foto.
5. Pembentukan kumpulan hidroksil di permukaan aluminium oksida
Sebilangan kecil kumpulan hidroksil secara semulajadi wujud di permukaan aluminium oksida, dan molekul air memisahkan dan menyerap pada kumpulan hidroksil ini, menghasilkan Al-OH baru. Semasa pemendapan lapisan atom (ALD), TMA (trimethylaluminum) menjalani pertukaran koordinasi dengan kumpulan hidroksil permukaan untuk membentuk ikatan Al-O-Al dan melepaskan metana; Seterusnya, denyutan air bertindak balas lagi dengan ikatan Al-O untuk menumbuhkan semula kumpulan hidroksil permukaan, mencapai pertumbuhan semula kitaran kumpulan hidroksil.
6. Rekonstruksian Sururface - Migrasi logam membawa kepada agregasi hidroksil
Pada permukaan kristal alumina atau titanium oksida, ion logam tempatan (seperti Al3+) berhijrah ke kekosongan permukaan di bawah suhu tinggi atau potensi hidrokimia yang tinggi, membentuk kluster hidroksil Al (OH) 3 atau Ti (OH) 3 jenis. Pembinaan semula ini disertai dengan penyimpangan kisi, yang menjadikan penjerapan kumpulan hidroksil pada molekul air bersebelahan lebih baik, membentuk lapisan asas hidroksil berkepadatan tinggi.
7. Mekanisme hidrolisis kumpulan hidroksil pada permukaan silikon
Di ikatan jambatan Si-O-Si, molekul air bergabung dengan ikatan oksigen silikon melalui pemindahan elektron proton sinergi, membentuk kumpulan SI-OH. Proses ini amat penting dalam kakisan tekanan pada hujung retak dan hidrolisis permukaan kaca, dan peningkatan getaran tegangan SI-OH secara langsung diperhatikan oleh spektroskopi inframerah eksperimen.
