光催化CO₂还原反应(CO₂RR)由于其在生产可再生能源和缓解温室效应方面的巨大潜力，已经受到人们广泛的关注。然而，到目前为止，人们所开发的光催化剂的CO₂转化效率仍不理想。对于高效的光催化剂而言，有效的光生载流子的分离效率和激子的定向转移对有助于提升催化活性。此外，CO₂分子与活性中心之间亲密而稳定的结合作用有利于催化过程和提高产物的选择性。因此，有必要探索具有高活性位点密度的新型催化剂，以有效分离光生电子-空穴对，并且增强与CO₂的相互作用，从而提高整体光催化CO₂RR性能。

近日，香港城市大学李振声(Chun-Sing Lee)、楼雄文和江苏大学Jiang Zhifeng等通过原位热解方法，成功地在具有CoO₂N₁几何结构的O掺杂BN上修饰了孤立的Co原子(Co/BNF)，所得到的Co/BNF催化剂对光催化CO₂-CO还原具有显著的活性和选择性。

实验结果表明，在光照下，Co/BNF的CO产率高达32 μmol g⁻¹ h⁻¹，分别是BNF和块状BN的3倍和21倍，对CO的选择性(约78%)也远高于BNF(约58%)和块状BN(约52%)。同时，Co/BNF表现出长期稳定的反应速率，其中CO的产量随反应时间呈线性增加(斜率k=30.595±0.486，R2=0.997)；在循环反应实验过程中，随着反应时间的推移，催化剂的活性没有明显降低，再次表明Co/BNF的良好稳定性。

实验表征和理论模拟证实，均匀分布的Co原子不仅促进了光生载流子的分离，而且可以作为有效的反应位点来加速CO₂的活化转化。此外，与O配位的Co原子可以有效地降低中间体反应能垒，使*CO很容易从催化剂表面释放出来，提高了光催化CO₂RR的效率。更重要的是，具有CoO₂N₁配位环境的孤立Co位点使*CO₂更容易转化为*COOH，有利于CO的选择性生成。

总的来说，这项工作证明了对BN基催化剂改性以提高光催化性能的可行性，所提到的在原子水平上的表面调制策略也为调节光催化CO₂还原的反应动力学提供了新途径。

Modulating charge separation of oxygen-doped boron nitride with isolated Co atoms for enhancing CO₂-to-CO photoreduction. Advanced Materials, 2023. DOI: 10.1002/adma.202303287