There have been many efforts to obtain increased active sites in metal oxides to achieve a high performance in many catalyst reactions, including photocatalytic water oxidation. Reducing the size scale and introducing defect generation in the nanostructure leads to remarkably enhancement of both the reaction surface area and the stimulated catalytic active sites. We demonstrate with ex-situ STEM, XPS, BET surface area, EXAFS, UV-vis analyses that cobalt oxide through redox process leads to the formation of porous cobalt oxide. Indeed, porous cobalt oxide has high efficiency with more than 20-folds for photocatalytic water oxidation in a $Ru(bpy)_3Na_2S_2O_8$ system compared to that of bulk $Co_3O_4$. In addition, the $Co_3O_4$ composites with graphene fabricated and modified via electrochemical reactions showed higher efficiency than other cobalt oxide composite materials.
물산화 광촉매를 포함하는 많은 촉매반응에 있어서 금속 산화물에서의 활성 싸이트를 늘려 높은 성능을 얻으려는 노력은 계속되어 왔다. 나노입자에서 입자크기를 줄이고 결함을 만들어주는 것은 비표면적 증가와 촉매 반응 싸이트 증가시키도록 한다. 본 연구에서는 ex-situ STEM, XPS, BET, EXAFS, UV-vis 분석 등을 통하여 산화환원 반등을 통해 생성된 코발트 옥사이드가 다공성 코발트 옥사이드 입자가 됨을 관찰하였다. 이러한 다공성 코발트 옥사이드 입자는 일반적인 코발트 옥사이드 입자보다 $Na_2S_2O_8$시스템에서 20배다 더 높은 효율을 나타내었다. 게다가 그래핀과의 결합물질을 합성하고 이 물질을 전기화학적으로 변형하였을 때 기존의 코발트 옥사이드 복합체보다 훨씬 높은 효율을 보여주었다.
