Sur les sites métalliques insaturés d'oxydes métalliques ou d'oxydes semi-conducteurs (tels que Ti4+, Fe3+), les molécules d'eau s'adsorbent d'abord sous forme moléculaire, suivies d'un clivage de la liaison O-H, résultant en des groupes hydroxyles pontés ou terminaux (M-OH) et des atomes d'hydrogène de surface. La force motrice thermodynamique de ce processus provient de la forte acidité de Lewis des ions métalliques, qui rend les molécules d’eau faciles à dissocier. Les expériences et les calculs DFT indiquent que les surfaces couvertes à faible teneur en oxygène ont tendance à se dissocier et à s'adsorber, tandis que les surfaces couvertes à haute teneur en oxygène ont tendance à adsorber les molécules.
L'ingénierie des surfaces hydroxyles fait référence à la régulation ciblée du nombre, de la distribution et de l'activité chimique des groupes hydroxyles (-OH) à la surface des matériaux par des moyens physiques, chimiques ou plasmoniques, afin d'obtenir un ajustement précis des propriétés de surface. Les groupes hydroxyle sont les groupes fonctionnels polaires les plus courants qui peuvent former des liaisons hydrogène, des liaisons de coordination ou des liaisons covalentes avec l'eau, des ions métalliques, des chaînes polymères ou des biomolécules, modifiant de manière significative l'hydrophilie, l'énergie de surface, l'activité d'adsorption/catalytique et la biocompatibilité des matériaux.
En tant que chercheur possédant plus de deux décennies d’expérience en science des matériaux, j’ai pu constater par moi-même les défis liés à la synthèse de suspensions de nanoparticules d’oxydes métalliques cohérentes et de haute qualité. Le combat est réel : l’agglomération, où ces particules minuscules et puissantes se collent les unes aux autres, peut ruiner les propriétés mêmes pour lesquelles nous travaillons si dur.
Spectroscopie infrarouge : elle examine la quantité de lumière consommée. Lorsqu’une molécule absorbe la lumière d’une longueur d’onde spécifique, nous savons quels groupes fonctionnels se trouvent à l’intérieur. Spectroscopie Raman : elle examine la quantité de lumière qui a été déviée. Un faisceau laser est appliqué pour analyser dans quelle mesure la lumière réfléchie a changé, afin de déterminer la structure moléculaire.
Les techniques de caractérisation de base des catalyseurs sont des outils puissants pour mieux comprendre leurs propriétés physiques, chimiques et structurelles. Grâce à une application complète, le mécanisme de la réaction catalytique peut être révélé, fournissant ainsi une base théorique pour la conception et le développement de catalyseurs hautes performances. Avec les progrès de la technologie, cette technologie continue d’innover et de se développer vers une résolution plus élevée, une quantification plus précise et une meilleure simulation des conditions de réaction réelles.
Le rôle de la poudre de nano-silice dans le ciment se reflète principalement dans l'amélioration des propriétés du matériau, l'amélioration de la stabilité structurelle et l'amélioration de la durabilité.
