1. การแยกตัวและการดูดซับโมเลกุลของน้ำโดยตรง
บนตำแหน่งโลหะที่ไม่อิ่มตัวของโลหะออกไซด์หรือเซมิคอนดักเตอร์ออกไซด์ (เช่น Ti4+, Fe3+) โมเลกุลของน้ำจะดูดซับในรูปแบบโมเลกุลก่อน ตามด้วยการแยกพันธะ O-H ส่งผลให้เกิดกลุ่มไฮดรอกซิลของสะพานหรือส่วนปลาย (M-OH) และอะตอมไฮโดรเจนที่พื้นผิว แรงผลักดันทางอุณหพลศาสตร์ของกระบวนการนี้มาจากความเป็นกรดของลูอิสที่แข็งแกร่งของไอออนโลหะ ทำให้โมเลกุลของน้ำแยกตัวได้ง่าย ทั้งการทดลองและการคำนวณ DFT ระบุว่าพื้นผิวที่มีออกซิเจนต่ำมีแนวโน้มที่จะแยกตัวและดูดซับ ในขณะที่พื้นผิวที่มีออกซิเจนสูงมักจะดูดซับโมเลกุล
2.ตำแหน่งว่างของออกซิเจน (VO) เป็นสื่อกลางในการสร้างไฮดรอกซิล
ตำแหน่งว่างของออกซิเจนบนพื้นผิวจะให้อิเล็กตรอน ทำให้โมเลกุลของน้ำที่ถูกดูดซับมีแนวโน้มที่จะแยกตัวออกจากกัน หลังจากที่โมเลกุลของน้ำดูดซับในตำแหน่งที่ว่าง จะมีการสร้างกลุ่มไฮดรอกซิลสองกลุ่ม กลุ่มหนึ่งเติมเต็มตำแหน่งที่ว่างและอีกกลุ่มหนึ่งแขวนอยู่บนโลหะที่อยู่ติดกัน กลไกนี้อธิบายปรากฏการณ์ของการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในความหนาแน่นของไฮดรอกซิลภายใต้สภาวะรีดิวซ์หรืออุณหภูมิสูง และเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการเปลี่ยนแปลงในจำนวนโคออร์ดิเนตของไอออนของโลหะ
3.ไฮโดรเจนหรืออะตอมไฮโดรเจนล้น
ที่ส่วนต่อประสานของโลหะ/ออกไซด์ H2 จะแยกตัวออกจากโลหะเพื่อสร้าง H ⁺/H ⁻ ซึ่งจากนั้นจะเคลื่อนตัวไปยังพื้นผิวของโลหะออกไซด์ผ่านทางไฮโดรเจนที่ล้นออกมา และก่อตัวเป็นหมู่ไฮดรอกซิลด้วยออกซิเจนที่พื้นผิว กระบวนการนี้สังเกตได้โดยตรงในระบบตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น ออกซิเดชันของ CO ที่อุณหภูมิต่ำ และไฮโดรเจนล้นทำให้อัตราการสร้างหมู่ไฮดรอกซิลที่พื้นผิวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
4. การเกิดไฮดรอกซิลที่เกิดจากโฟโตแคตาไลติก / UV
แสงยูวีกระตุ้นเซมิคอนดักเตอร์ เช่น TiO2 เพื่อสร้างคู่รูอิเล็กตรอน ซึ่งจะจับอะตอมออกซิเจนบนพื้นผิวให้เกิดเป็น O ⁻ จากนั้นทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำที่ถูกดูดซับหรือหมู่ไฮดรอกซิลเพื่อสร้างพื้นผิว OH ⁻ ควบคู่ไปกับการผลิตอนุมูลไฮดรอกซิล (· OH) การทดลองแสดงให้เห็นว่าการฉายรังสี UV จะสร้างตำแหน่งว่างของออกซิเจนเพิ่มเติมบนพื้นผิวของ TiO2 ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับน้ำเพิ่มเติมเพื่อสร้างหมู่ไฮดรอกซิลมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่ภาวะไฮโดรฟิลิซิตี้ที่เกิดจากภาพถ่าย
5.การก่อตัวของกลุ่มไฮดรอกซิลบนพื้นผิวของอลูมิเนียมออกไซด์
หมู่ไฮดรอกซิลจำนวนเล็กน้อยมีอยู่ตามธรรมชาติบนพื้นผิวของอะลูมิเนียมออกไซด์ และโมเลกุลของน้ำจะแยกตัวและดูดซับบนหมู่ไฮดรอกซิลเหล่านี้ ทำให้เกิด Al-OH ใหม่ ในระหว่างการสะสมชั้นอะตอม (ALD) TMA (trimethylaluminum) จะผ่านการแลกเปลี่ยนการประสานงานกับกลุ่มไฮดรอกซิลที่พื้นผิวเพื่อสร้างพันธะ Al-O-Al และปล่อยมีเทน ต่อจากนั้น พัลส์น้ำจะทำปฏิกิริยาอีกครั้งกับพันธะ Al-O เพื่อสร้างกลุ่มไฮดรอกซิลที่พื้นผิวใหม่ ทำให้เกิดการสร้างกลุ่มไฮดรอกซิลใหม่แบบเป็นรอบ
6. การสร้างพื้นผิวใหม่ - การโยกย้ายของโลหะนำไปสู่การรวมตัวของไฮดรอกซิล
บนพื้นผิวผลึกของอลูมินาหรือไทเทเนียมออกไซด์ ไอออนของโลหะในท้องถิ่น (เช่น Al3+) จะย้ายไปยังตำแหน่งที่ว่างบนพื้นผิวภายใต้อุณหภูมิสูงหรือมีศักยภาพทางไฮโดรเคมีสูง ก่อตัวเป็นกลุ่มไฮดรอกซิลประเภท Al (OH) 3 หรือ Ti (OH) 3 การสร้างใหม่นี้มาพร้อมกับการบิดเบือนของโครงตาข่าย ซึ่งทำให้การดูดซับหมู่ไฮดรอกซิลบนโมเลกุลของน้ำที่อยู่ติดกันดีขึ้น กลายเป็นชั้นฐานไฮดรอกซิลที่มีความหนาแน่นสูง
7. กลไกไฮโดรไลซิสของกลุ่มไฮดรอกซิลบนพื้นผิวซิลิคอน
ที่พันธะสะพาน Si-O-Si โมเลกุลของน้ำจะรวมกับพันธะซิลิคอนออกซิเจนผ่านการถ่ายโอนโปรตอนอิเล็กตรอนที่เสริมฤทธิ์กัน ก่อตัวเป็นหมู่ Si-OH กระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการกัดกร่อนจากความเค้นที่ปลายรอยแตกร้าวและการไฮโดรไลซิสที่พื้นผิวของแก้ว และการปรับปรุงการสั่นสะเทือนของแรงดึง Si-OH ได้รับการสังเกตโดยตรงโดยการทดลองสเปกโทรสโกปีอินฟราเรด
