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在金屬氧化物中引入氧空位(OVs)已被證明是促進CO₂活化的有力手段。然而，目前缺乏有效的OVs植入方法阻礙了高活性CO₂還原催化劑的合理設計。

因此，山西大學楊朋舉團隊報道了一種富含氧空位(OV)的Co₃O₄納米催化劑，該催化劑對光催化CO₂還原顯示出優異的催化活性。

作者在常溫常壓下(30 ℃和1 atm)通過光化學方法成功制備出富含氧空位(OV)的Co₃O₄納米催化劑。通過光化學方法制備的Co₃O₄的OVs濃度明顯高于常規熱化學方法制備的Co₃O₄ OVs濃度。

單個孤立的OV和Co-OV是Co₃O₄骨架內的主要缺陷類型。此外，僅通過控制光照射時間就可以在寬的范圍內對Co₃O₄中的OVs濃度進行調節。

實驗和DFT計算表明，OVs可以促進CO₂和水的吸附/活化，同時顯著降低COOH*形成的能壘，從而加速反應動力學。與缺乏OV的Co₃O₄相比，富含OV的Co₃O₄的CO₂還原活性提高了26.7 倍。

富含OV的Co₃O₄中Co原子的周轉頻率(TOF)達到3.754 s^-1。更重要的是，這種光化學策略還可以進一步擴展以制備金屬硫化物，如MoS₂、MnS、CdS、NiS₂-Ni₃S₄和 Bi₂S₃-BiS₂，為合成缺陷功能的金屬氧化物和金屬硫化物納米晶體提供了一種通用的室溫光化學策略。

Oxygen vacancies in Co₃O₄ promote CO₂ photoreduction. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120729

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