羟基氧化钼是一种具有特殊化学性质的过渡金属化合物，其化学式为MoO(OH)或MoO₂·xH₂O，具体组成取决于制备条件。这种材料因其独特的层状结构和可调控的氧化还原特性，在催化、储能和电子器件领域展现重要应用价值。需要重点关注其晶体结构中的羟基(-OH)配位模式，特别是这些活性基团与钼中心的协同作用赋予了材料优异的质子传导能力和表面反应活性。
在物化性能方面，羟基氧化钼通常呈黄色至棕色粉末状，密度约4.5g/cm³，具有热稳定性(分解温度200-300℃)和半导体特性(带隙2.8-3.2eV)。其层间距(0.69-0.72nm)可通过水分子插层进行调节，这种结构特性使其在锂离子电池负极材料和电致变色器件中表现出色。实验表明经特殊处理的样品可实现高达350mAh/g的可逆比容量。
制备工艺对材料性能影响显著，常见方法包括水热法(反应温度180-220℃)、电化学沉积和溶胶-凝胶法。需要特别控制pH值(最佳范围4-6)和还原剂浓度，以避免生成杂质相如钼蓝或三氧化钼。先进表征手段如X射线光电子能谱(XPS)可证实材料中同时存在Mo⁴⁺(结合能229.5eV)和Mo⁵⁺(231.2eV)的混合价态。
应用领域中最具前景的是作为析氢反应(HER)催化剂，在0.5M H₂SO₄电解液中仅需过电位210mV即可达到10mA/cm²的电流密度。其活性源于表面羟基与钼空位的协同作用，能有效降低氢吸附自由能(ΔG_H*≈0.15eV)。同时作为超级电容器电极时，在1M Na₂SO₄电解液中可实现128F/g的比电容，5000次循环后容量保持率达92%。
最新研究发现氮掺杂改性的羟基氧化钼纳米片在可见光照射下，对甲基橙染料的降解效率可达98%(120分钟内)，这归因于掺杂形成的Mo-N键促进了光生载流子分离。未来发展方向包括精确控制羟基含量以提高质子传导率，以及构建三维多孔结构来增强质量传输性能，这些突破将极大拓展其在能源转换和环境治理领域的应用边界。
