CO2光催化剂是催化CO2还原为高附加值产物的关键部分，一般而言，高CO2还原性能的光催化剂的价值在于效率、选择性和稳定性。然而，由于光催化效率低、产物选择性不高、反应不可持续等问题的存在，严重阻碍了光催化CO2还原的发展。
基于此，中国科学技术大学许小亮、安徽医科大学朱立新和安徽大学蒋童童等设计了含有Zn掺杂剂和O空位(VO-Zn-CoO)的超薄CoO层，以探索超薄纳米层中O空位和Zn对CO2光还原的影响机制。
在没有光敏剂和清除剂存在的条件下，含O空位的极薄CoO层(通过水热法和快速退火处理合成VO-CoO)实现了5.5 µmol g-1 h-1 CO产率和1.7 µmol g-1 h-1 的CH4产率。当引入Zn掺杂剂时，Vo-CoO层的光催化性能得到进一步优化。
Zn掺杂剂超薄Vo-CoO层(VO-Zn-CoO)不仅将CO产率提高到9.7 µmol g-1 h-1，同时CH4产率也达到17.1 µmol g-1 h-1。另外，进一步的研究表明，Zn掺杂剂的引入稳定并激活了Vo-Zn-CoO层上的氧空位。
研究人员进行密度函数理论(DFT)计算以揭示Zn掺杂剂对氧空位稳定性和催化活性的影响。结果显示，Zn掺杂剂不仅降低了中间体*COOH和*CO形成过程中的能垒，提高了超薄Vo-Zn-CoO层的CO2光还原效率；Vo-Zn-CoO上的2π*轨道电子转移到*CO，刺激*CO 转化为CH4，同时保持Vo-Zn-CoO层上氧空位的稳定性，实现其可持续发展光催化CO2还原。
该工作证明了在超薄层中掺杂金属原子是提高CO2光催化效率和CH4选择性的可行方法，为优化具有氧空位的光催化剂的稳定性提供了指导。
Zn Dopants Synergistic Oxygen Vacancy Boosts Ultrathin CoO Layer for CO2 Photoreduction. Advanced Functional Materials, 2021. DOI: 10.1002/adfm.202109336
