Abstract Cobalt-based oxides, with high abundance, good stability and excellent catalytic performance, are regarded as promising photocatalysts for artificial photosynthetic systems to alleviate foreseeable energy shortages and global warming. Herein, for the first time, a series of novel spongy porous CDs@CoOx materials were synthesized to act as an efficient and stable bifunctional photocatalyst for water oxidation and CO2 reduction. Notably, the preparation temperatures visibly influence the morphologies and photocatalytic performances of the CDs@CoOx. Under the optimal conditions, a maximum O2 yield of 40.4% and pretty apparent quantum efficiency (AQE) of 58.6% at 460 nm were obtained over CDs@CoOx-300 for water oxidation. Similarly, the optimized sample CDs@CoOx-300 manifests significant enhancement on the CO2-to-CO conversion with a high selectivity of 89.3% and CO generation rate of 8.1 μmol/h, which is superior to most previous cobalt-based catalysts for CO2 reduction. The composite CDs@CoOx-300 not only exposes more active sites but also facilitates electron transport, which results in excellent photocatalytic activity. In addition, the boosted photocatalytic behavior is attributed to the synergistic effect between CoOx and CDs, which was verified by the photocatalytic activity control experiments and electrochemical characterization. The work offers a novel strategy to fabricate a high performance bifunctional photocatalyst for water oxidation and CO2 reduction.

中文翻译：

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无定形 CoO 偶联碳点作为海绵状多孔双功能催化剂，用于高效光催化水氧化和 CO2 还原

摘要 钴基氧化物具有丰度高、稳定性好和催化性能优良等优点，被认为是用于缓解可预见的能源短缺和全球变暖的人工光合系统的有前途的光催化剂。在此，首次合成了一系列新型海绵状多孔 CDs@CoOx 材料，作为一种高效稳定的双功能光催化剂用于水氧化和 CO2 还原。值得注意的是，制备温度明显影响 CDs@CoOx 的形貌和光催化性能。在最佳条件下，通过 CDs@CoOx-300 进行水氧化，在 460 nm 处获得了 40.4% 的最大 O2 产率和 58.6% 的相当明显的量子效率（AQE）。相似地，优化后的样品 CDs@CoOx-300 显着提高了 CO2 到 CO 的转化率，具有 89.3% 的高选择性和 8.1 μmol/h 的 CO 生成率，这优于大多数以前的 CO2 还原钴基催化剂。复合材料 CDs@CoOx-300 不仅暴露了更多的活性位点，而且促进了电子传输，从而产生了优异的光催化活性。此外，增强的光催化行为归因于 CoOx 和 CDs 之间的协同作用，这通过光催化活性控制实验和电化学表征得到证实。该工作为制造用于水氧化和 CO2 还原的高性能双功能光催化剂提供了一种新策略。这在二氧化碳还原方面优于大多数以前的钴基催化剂。复合材料 CDs@CoOx-300 不仅暴露了更多的活性位点，而且促进了电子传输，从而产生了优异的光催化活性。此外，增强的光催化行为归因于 CoOx 和 CDs 之间的协同作用，这通过光催化活性控制实验和电化学表征得到证实。该工作为制造用于水氧化和 CO2 还原的高性能双功能光催化剂提供了一种新策略。这在二氧化碳还原方面优于大多数以前的钴基催化剂。复合材料 CDs@CoOx-300 不仅暴露了更多的活性位点，而且促进了电子传输，从而产生了优异的光催化活性。此外，增强的光催化行为归因于 CoOx 和 CDs 之间的协同作用，这通过光催化活性控制实验和电化学表征得到证实。该工作为制造用于水氧化和 CO2 还原的高性能双功能光催化剂提供了一种新策略。增强的光催化行为归因于 CoOx 和 CDs 之间的协同作用，这通过光催化活性控制实验和电化学表征得到证实。该工作为制造用于水氧化和 CO2 还原的高性能双功能光催化剂提供了一种新策略。增强的光催化行为归因于 CoOx 和 CDs 之间的协同作用，这通过光催化活性控制实验和电化学表征得到证实。该工作为制造用于水氧化和 CO2 还原的高性能双功能光催化剂提供了一种新策略。