析氧反应(OER)是人工光合作用的关键瓶颈环节，也是可再生能源研究的重要课题。因此，对稳定、高效、经济的水氧化催化剂的需求很大，钴基纳米材料是有前景的研究对象。

有鉴于此，苏黎世大学Greta R. Patzke等人，在不存在/存在光敏剂 (PS) [Ru(bpy)₃]²⁺ 和/或牺牲电子受体 (SEA，S₂O₈^2–) 的情况下，通过将Co(NO₃)₂ 溶液添加到硼酸盐缓冲液 (pH 8.5) 中制备的 30 个代表性样品，进行一个系统化的催化和分析研究。

本文要点

1）经过几十年对钴辅助可见光驱动水氧化的研究，解决了两个关键的开放问题:是什么让简单的钴基沉淀物具有如此高的活性，以及在多大程度上需要Co-WOC设计?因此，从Co(NO₃)₂开始生成前驱体沉淀物，在光催化过程中，[Ru(bpy)₃]²⁺/S₂O₈^2–/borate缓冲标准分析优于目前最先进的钴催化剂，它转化为高活性的WOC。

2）采用多种表征技术对这些纳米钴催化剂的结构转变进行了监测。结果表明，沉淀催化剂并没有完全转变为非晶态CoOx材料，而是形成了一些晶体特征。沉淀物在约1 min内转变为无序的Co₃O₄材料，随后在前10 min内进一步转变为高活性的无序CoOOH。此外，在非催化条件下，前驱体直接转变为CoOOH。

3）快速沉淀和分离提供了一种高效的预催化剂，在可见光驱动的[Ru(bpy)₃]²⁺/S₂O₈^2–水中氧化时，其O₂收率高达91%，优于广泛设计的含Co WOCs。因此，证明了高性能的钴基OER催化剂确实是在全八面体环境中有利于Co(III)中心形成的自优化过程中出现的。

参考文献：

Lukas Reith et al. Unraveling Nanoscale Cobalt Oxide Catalysts for the Oxygen Evolution Reaction: Maximum Performance, Minimum Effort. J. Am. Chem. Soc., 2021.

DOI: 10.1021/jacs.1c03375

https://doi.org/10.1021/jacs.1c03375