Спектральными методами было доказано, что основная часть кислотных групп на поверхности существует в виде 2-Si-этансульфокислоты (В), термически стабильной до 240⁰С.

Органо-неорганические ионообменники, содержащие суперкислотные группы –CF₂SO₃H, в настоящее время получают методом золь-гель синтеза, на основе полимера Nafion и кремнезема. В таких материалах суперкислотный полимер и кремнезем существуют в виде наноразмерных частиц. Нами было показано, что при использовании нанокомпозитов SiO₂/Nafion в качестве катализаторов происходит поглощение частицами полимера полярных реагентов (воды, этанола), вероятно по механизму, подобному набуханию полимера в растворе. Эта особенность приводит к значительному снижению кислотности материала, а следовательно и его каталитической активности. В настоящее время нами разрабатывается материал, лишенный такого недостатка – кремнезем с ковалентно привитыми к поверхности –CF₂SO₃H группами.

Это дало возможность интерпретировать данные методов температурно-програмированной десорбционной масс-спектрометрии (ТПДМС) и термогравиметрического анализа (ТГА) для кремнеземов с полифункциональным закрепленным слоем (то есть содержащих на поверхности смесь различных органических групп). Например, было найдено, что в ходе синтеза SiO₂–CF₂SO₃H на поверхности образуются следующие функциональные группы.

Свойства материалов с модифицированной поверхностью определяются не только химической природой закрепленных групп, но и их распределением на поверхности, взаимодействием с соседними группами и другими факторами. Особый вклад в свойства модифицированных кремнеземов вносит наличие на поверхности остаточных силанольных групп. С применением методов адсорбции воды, диэлектрической релаксационной спектроскопии и ¹Н ЯМР спектроскопии при вращении под магическим углом нами были исследованы структуры, образуемые водородно-связанными силанолами на поверхности ХМК. Для кремнеземов, модифицированных кислотными группами, были рассчитаны энергии активации процессов ионной проводимости, показано, что в ходе замещения части силанольных групп триметилсилильными такие процессы подавляются за счёт разрыва поверхностной сетки водородных связей.

В настоящее время планируются исследования активных центров модифицированных оксидных материалов с помощью молекул зондов (CO, NH₃, CH₃CN, пиридин) с ИК-спектроскопическим детектированием.

Большие площади поверхности, широкопористая структура и химическая устойчивость являются преимуществами ХМК при их использовании в гетерогенном катализе. Нами проводились исследования каталитических свойств SiO₂-SO₃H и SiO₂/Nafion в реакции синтеза этил-третбутилового эфира (ЭТБЭ), который применяется в качестве присадки для повышения октанового числа бензинов.

Предложенные нами материалы проявляют значительно более высокую активность в расчёте на 1 кислотный центр, чем применяемый в промышленности полимерный сульфокатионит Amberlyst-15. Для SiO₂-SO₃H было найдено, что замещение остаточных силанольных групп та триметилсилильные приводит к повышению каталитической активности вследствие повышения кислотности сульфогрупп. Для SiO₂/Nafion каталитическая реакция проходит в объёме микрочастиц полимера, поэтому замещение силанолов на каталитические свойства не влияет.