盡管存在緩慢的載流子遷移率，但是光催化仍然是一種利用太陽能生產綠色燃料的有吸引力和有前途的技術。其中，設計和制備先進的建筑材料作為光催化劑是一種有效的方法，以提高基于半導體的光催化系統的性能。

基于此，新加坡南洋理工大學樓雄文教授和內蒙古大學谷曉俊教授（共同通訊作者）等人報道了一種CoOx納米簇修飾金屬有機框架（MOF）衍生的分級有序多孔氮和碳共摻雜ZnO（N-C-ZnO）結構的納米反應器（CoO_x/N-C-ZnO），用于由可見光驅動CO₂轉化為CO。

通過緊密堆積的PS模板化MOF結晶，然后通過兩步受控熱解合成了CoO_x納米簇修飾的ZnO大孔納米反應器（CoO_x/N-C-ZnO）。EXAFS結果揭示了CoOx簇中Co中心作為活動位點的局部環境。實驗研究進一步表明，CoOx簇不僅可以作為CO₂轉化為CO的反應開關，而且還可以起到電子陷阱的作用，有效地抑制光生電荷的復合。與N-C-ZnO相比，密度泛函理論（DFT）計算進一步闡明了CoO_x/N-C-ZnO中對CO₂分子具有高親和力的CoOx納米團簇的關鍵作用，其中Co位點d-帶中心的上移PDOS對氧化還原能力至關重要。

此外，由于設計的具有互連大孔通道的3D有序納米反應器的結構優點，CoO_x/N-C-ZnO催化劑在太陽光驅動下表現出增強的CO₂光還原性能。該工作開發了一種設計精美的光催化劑，可實現高性能的CO₂光還原，這將為構建用于各種太陽能-化學轉化過程的先進催化劑提供新思路。

Implanting CoO_x Clusters on Ordered Macroporous ZnO Nanoreactors for Efficient CO₂ Photoreduction. Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202204865.

https://doi.org/10.1002/adma.202204865.