复旦大学先进材料实验室郑耿锋课题组近日在水分解催化剂上取得重要进展，提供了一种在原子层面控制半导体氧化物的氧空位掺杂结构，提高相应材料的电化学性能的通用方法。相关研究成果作为杂志的封面发表于《先进能源材料》。同时，该项工作也被Wiley杂志社的中国新闻专刊报道。
据悉，电化学分解水是一种很有前景的能源利用的方法，可将光能/电能储存在化学键中。其中一个关键问题是制备具有高比表面积、高导电性、高催化活性且廉价的水氧化的催化剂。
研究中，郑耿锋与复旦物理系杨中芹课题组发展了一种简单方便的方法，以调控氧化钴(Co3O4)的电子结构。研究人员利用水热方法合成具有介孔结构的Co3O4纳米线，并在室温下用硼氢化钠溶液对其进行还原，在表面制造氧空位。
由于纳米线的介孔结构具有高比表面积，因此Co3O4固体与硼氢化钠溶液存在大量液-固界面，从而获得大量的氧空位。通过密度泛函理论计算，揭示了氧空位的存在可让Co3O4的能带结构中出现新的杂质态，使Co3O4中的电子变得更加离域，从而提高了其导电性和催化活性。
实验结果显示，对比纯的Co3O4介孔纳米线，还原型的Co3O4介孔纳米线的水氧化电流密度呈现出大幅度的提高。在1.65 伏的可逆氢电极电势下，还原型Co3O4的电流密度达到13.1 毫安每平方厘米，相比于未处理的Co3O4介孔纳米线提高了7倍。
