La estructura de la superficie afecta las propiedades catalíticas. La coordinación de los átomos en la superficie varía según el plano cristalino, lo que afecta la energía libre y la reactividad. Las técnicas como AES y XPS permiten evaluar la composición y pureza de la superficie. La superficie tiende a reestructurarse para minimizar su alta energía a través de procesos como la relajación, reconstrucción y sinterización superficiales.

1. Efecto de la estructura de la superficie en la reactividad
Es importante considerar la estructura como punto inicial de las
propiedades catalíticas .
Los siguientes ejemplos son en base a una cara cúbica centrada , las
cuales muestran los índices bajos de planos
100 110 111

2. Índices de Miller.- Su derivación se muestra en el margen y es
recíproco de la intersección de estos planos principales a través de
los ejes cristalográficos

3. •La coordinación de los átomos es
diferente en la superficie de los
planos
•A menor número de átomos de
coordinación en la superficie mayor
energía libre
•Mayor reactividad y enlace más
fuerte
•Se requieren caras bien definidas
ya que pueden existir diferencias en
las características morfológicas de
los cristales
•La distribución de los átomos
vecinos al centro activo, dependen
depende de la temperatura

4. Para el TiO2 y ZnO, las caras tienen generalmente dos tipos de
terminación , una exponiendo solo el anión o catión sobre la superficie del
plano (polar) y otro exponiendo ambos en las terminaciones ideales
(plano más exterior).

5. La superficie de una partícula pequeña catalítica de metal es más compleja
que una heterogénea .
En situaciones experimentales es esencial evaluar la superficie del cristal ,
esto se hace rutinariamente y generalmente mediante difracción de
electrones de baja energía (LEED, low energy difraction)

6. La composición y pureza de la superficie son determinadas usando tecnicas
especificas para la superficie usando electrones , los cuales tienen escape de
profundidad de la región superficial .
Técnicas:
AES.- Espectroscopia de
electrones Auger
XPS.- Espectroscopía de
fotoelectrones

7. Reestructuración de la superficie
La superficie es una región con alta energía, de manera termodinámica
indica que existe la tendencia a que esta energía disminuya de diferentes
maneras.
•Relajación superficial.- Las superficies muestran un cambio en la red en la
capa superior debido a la falta de átomos sólidos vecinos en un sitio de la
superficie .

8. •Reconstrucción superficial.- Es un reordenamiento brusco de los átomos
resultando en un cambio del número de átomos en la capa superior

9. •Sinterización.- Catálisis producida con partículas de metal separadas, la
energía superficial puede ser minimizada mediante la fusión de estas
partículas por otras más grandes.
El resultado es un área superficial más pequeña y un mayor promedio de la
coordinación en la superficie , efecto que crea mayormente la perdida de
eficiencia catalítica que generalmente ocurre en la operación de plantas
industriales

10. •Adsorción.- Esta es la más significativa en relación con la catálisis, ya que es
el primer paso en la reacción y es la fuerza impulsora para la catálisis.
También a menudo puede ir acompañados de reconstrucción de átomos de
metal en la superficie.