半导体光催化水分解可有效提供清洁和可再生氢气。由于半导体光催化剂本身不具有析氢的活性位，在大多数情况下，半导体光催化剂需要析氢（HER）助催化剂来实现有效的水分解。然而，与HER助催化剂一起负载时，析氧反应（OER）助催化剂对于诱导光催化剂的全部潜力起到至关重要的作用。同时，这些光催化剂在OER期间可能会因光生空穴而发生自氧化降解，使得OER助催化剂必须能够稳定非氧化物光催化剂（如氧氮化物和氧硫化物）的水氧化行为。此外，适当的助催化剂改性的高效水氧化系统的构建，不仅对水分解很重要，对于固定CO₂也很重要。

有鉴于此，日本丰田工业大学Akira Yamakata，东京理科大学Kazuhiko Maeda报道了一种纳米颗粒铝酸钴（CoAl₂O₄）尖晶石作为g-C₃N₄光催化氧化反应的新型助催化剂。

文章要点：

1）通过反胶束（RM）方法合成了CoAl₂O₄纳米粒子，并将其加载到g-C₃N₄表面。CoAl₂O₄的负载量为3.0 wt％。CoAl₂O₄助催化剂将g-C₃N₄光催化剂的水氧化性能提高了约10倍，并且比已知的Co₃O₄和Co(OH)₂助催化剂更有效。

2）瞬态吸收光谱表明，尖晶石A位以Co²⁺为主要钴的CoAl₂O₄催化剂比Co₃O₄助催化剂具有更好的空穴捕获性能，这是提高水氧化性能的主要原因。

Kanazawa, Tomoki, et al, Cobalt Aluminate Spinel as a Cocatalyst for Photocatalytic Oxidation of Water: Significant Hole-Trapping Effect, ACS Catal., 2020

DOI：10.1021/acscatal.0c00944

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c00944