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析氧反應（OER）是人工光合作用的關鍵瓶頸步驟，也是可再生能源研究的重要課題。因此，對穩定、高效、經濟的水氧化催化劑（WOCs）的需求量很大，而鈷（Co）基納米材料是很有希望的目標。

近日，瑞士蘇黎世大學Greta R. Patzke（通訊作者）等人報道了他們解決了鈷（Co）輔助可見光驅動的水氧化的兩個關鍵的開放性問題：是什么使簡單的Co基沉淀物具有如此高的活性，以及我們在多大程度上需要Co-WOC設計？

作者從Co(NO₃)₂開始生成前體沉淀物，該沉淀物在光催化過程中轉化為高活性WOC，采用優于最先進Co催化劑的[Ru(bpy)₃]²⁺/S₂O₈^2-/硼酸鹽緩沖標準分析。通過多種表征技術進行監測這些納米Co催化劑的結構轉變。

結果表明，沉淀后的催化劑沒有完全轉變為非晶態的CoO_x材料，但具有一些結晶特征。從沉淀到無序Co₃O₄材料的轉變在約1 min內進行，隨后在前10 min內進一步轉化為高活性無序CoOOH。

在非催化條件下，前體直接轉化為CoOOH。此外，快速沉淀和分離提供了一種高活性的前催化劑，在可見光驅動的[Ru(bpy)₃]²⁺/S₂O₈^2-分析中，水氧化的O₂產率高達91%，優于各種精心設計的含鈷WOCs。

因此，作者證明了高性能Co基OER催化劑確實可以輕松地從有利于在所有八面體環境中形成Co(III)中心的自優化過程中脫穎而出，從而為新的低成本維護流體化學OER工藝鋪平了道路。

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.

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蘇黎世JACS：分解納米級鈷氧化物催化劑的析氧反應：最強的性能，最小的努力

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