Mechanistic Investigation of Laser-Induced Doping Engineering in Spherical Cobalt Oxide Nanoparticles

This project investigates the enhancement of cobalt oxide spinel (Co₃O₄) as a catalyst for the oxygen evolution reaction (OER) in water splitting. While Co₃O₄ offers good stability and moderate catalytic activity, its performance is limited by low electrical conductivity and unclear active site behavior. To improve its efficiency, the study applies Pulsed Laser Defect Engineering in Liquids (PUDLE), a technique that enables precise doping of Co₃O₄ with transition metals such as Fe, Mn, V, and Ni. This method preserves the crystal structure while introducing beneficial defects or dopants. The research aims to understand how each dopant influences the material’s catalytic behavior and to identify which modifications lead to higher OER activity. The ultimate goal is to develop a cost-effective, efficient catalyst for sustainable hydrogen production.

Questo progetto studia il miglioramento del Co₃O₄ come catalizzatore per la reazione di evoluzione dell’ossigeno (OER) nella scissione dell’acqua. Pur essendo stabile e attivo, il materiale è limitato da bassa conducibilità e poca chiarezza sui siti attivi. Per potenziarne le prestazioni, viene utilizzata la tecnica PUDLE (Pulsed Laser Defect Engineering in Liquids), che consente di dopare con precisione il Co₃O₄ con metalli di transizione come Fe, Mn, V e Ni, senza alterarne la struttura cristallina. Lo studio analizza l’effetto dei diversi dopanti sull’attività catalitica, con l’obiettivo di ottenere un catalizzatore efficiente ed economico per la produzione sostenibile di idrogeno.