Energy resource availability and en

Energy resource availability and environment remediation are crucial challenges which have attracted attention of researchers at regular intervals. Materials, like ceria, have attracted interest due to their unique properties and resultant promise of addressing both the issues. In spite of having unfavorable band edge location with respect to the redox potential for dissociation of water molecules, many of its complementary attributes make ceria an interesting photo/catalyst material. An important property of ceria-based catalysts is its high oxygen storage capacity and its ability to release or uptake oxygen depending on switching between Ce4+/Ce3+ redox cycles [1]. As a result it finds diverse applications in photocatalysis, fuel reforming (in solid oxide fuel cell), thermal catalysis, UV blocking/shielding, solar cell, material polishing, and as luminescent material [2], [3], [4], [5] and [6]. The band gap of bulk ceria is ~3.2 eV which makes it a photocatalyst sensitive to ultraviolet radiation only. Also the photogenerated charge carriers in ceria do not migrate easily to the surface, and this is another possible reason of photocatalytic inefficiency of this material [7]. By tailoring or lowering the band gap, the absorbance of ceria in the visible range can be achieved. The method to realize it are one or a combination of techniques such as – (i) introduction of intrinsic defects into the system, (ii) doping by complementary atoms, (iii) deposition of plasmonic resonant materials over the system, and (iv) developing intrinsic homocomposite of heterophasic (mixed phase/biphasic) ceria system. Limited numbers of reports are available on the photocatalytic activity of Ce-oxide based materials. Considering its large oxygen storage capacity and presence of Ce4+/Ce3+ redox couple there is a possibility of its use as a photocatalyst with unique functionality. In fact a large dependence of catalytic activity of such a ceria system on temperature, ascribable to enhanced mobility of charge carriers [8], makes it a novel class of photocatalyst material system which gets its activity complemented at high temperature for desired chemical reactions. This suits the solar concentrator based photocatalytic reactors as well wherein the temperature of operation is high. Further, owing to the significance of the role of interface in heterogeneous catalysis, it is of interest to develop photocatalysts which can utilize both high energy visible and low energy infrared (IR) photons. Recently, Chen et al. developed monophasic titania with surface disorder by hydrogenation which enhanced the photocatalytic activity under solar irradiance [9]. Rajbongshi et al. synthesized novel mixed‐phase ZnO photocatalyst with cobalt precursor with high visible activity [10]. Liyanage et al. prepared photothermocatalyst of yttrium-doped CeO2 which showed high photoactivity at 100 °C [8]. In all these reports, either doping/surface disordering/mixed phase synthesis or a combination of these was used to enhance the photoactivity. Although all these works explained the photoactivity of catalysts including Ce-oxide due to different parameters, none of them explained the role of intrinsic oxygen vacancy and mixed phase CeO2/Ce2O3 in the enhancement of photothermal activity.

Here we report development of oxygen deficient mixed phase ceria nanomaterial which is not only expected to be effective under an extended range of solar energy spectrum through efficient harvesting and absorption of photons but also in utilizing thermal energy as a novel thermo-photocatalyst (TPC) for a number of diverse applications. Its effectiveness has been tested by analyzing the kinetics of photocatalytic degradation of methyl orange. In the present investigation methyl orange (MO) has been used as the probe because of its high sensitivity compared to methylene blue (MB) ascribable to the anionic nature of the former. The anionic structure might help in the easy attachment with the Ce3+/Ce4+ ions allowing them to be available for reaction at the catalyst surface.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

พลังงานทรัพยากรและสิ่งแวดล้อมเพื่อเป็นความท้าทายที่สำคัญซึ่งได้ดึงดูดความสนใจของนักวิจัยอย่างสม่ำเสมอ วัสดุ เช่น ceria ได้ดึงดูดความสนใจคุณสมบัติของพวกเขาและสัญญาผลแก่ของพิจารณาทั้งปัญหา ถึงแม้จะมีตำแหน่งขอบวงร้ายเกี่ยวกับ redox dissociation ของโมเลกุลของน้ำอาจ แอตทริบิวต์ของเสริมมากมายได้ ceria วัสดุ ภาพ/catalyst น่าสนใจ ลักษณะสำคัญของ ceria ตามสิ่งที่ส่งเสริมคือ จุของออกซิเจนสูงและความสามารถในการปล่อยหรือดูดซับออกซิเจนขึ้นสลับระหว่าง Ce4 + /mts Ce3 + redox รอบ [1] ดัง จะพบโปรแกรมประยุกต์ที่หลากหลาย ใน photocatalysis ปฏิรูป (ในเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็ง) น้ำมันเชื้อเพลิง เร่งปฏิกิริยาความร้อน รังสียูวี บล็อก/shielding แสงอาทิตย์ วัสดุขัด และ luminescent วัสดุ [2], [3], [4], [5] และ [6] ช่องว่างวงของ ceria จำนวนมากเป็น ~3.2 eV ที่ photocatalyst มีความไวต่อรังสีอัลตราไวโอเลตเท่านั้น ยัง ที่ photogenerated ค่าธรรมเนียมสายการบินใน ceria ไม่โยกย้ายง่ายพื้นผิว และเป็นอีกเหตุผลที่เป็นไปได้ของกระ inefficiency ของวัสดุนี้ [7] โดยการปรับปรุง หรือลดช่องว่างของวง absorbance ของ ceria ในระยะที่มองเห็นสามารถทำได้ วิธีการที่จะตระหนักถึงมันเป็นหนึ่งหรือการรวมกันของเทคนิคเช่น – (i) นำข้อบกพร่อง intrinsic ในระบบ การ (ii) โดปปิงค์ โดยอะตอมเพิ่มเติม (iii) สะสมวัสดุ plasmonic คงระบบ และ homocomposite intrinsic (iv) พัฒนาระบบ ceria heterophasic (ผสม ระยะ/biphasic) มีจำนวนจำกัดรายงานกิจกรรมกระ Ce-ออกไซด์ตามวัสดุ พิจารณาความจุออกซิเจนขนาดใหญ่และของ Ce4 + /mts Ce3 + redox คู่มีความเป็นไปได้ของการใช้เป็น photocatalyst ด้วยฟังก์ชันเฉพาะ ในความเป็นจริงเป็นใหญ่พึ่งของกิจกรรมของระบบเช่น ceria ตัวเร่งปฏิกิริยาอุณหภูมิ ascribable การเคลื่อนไหวขั้นสูงของสายการบินค่าธรรมเนียม [8], ทำให้นวนิยายคลา photocatalyst ระบบวัสดุที่ได้รับกิจกรรมของตู้ที่อุณหภูมิสูงสำหรับปฏิกิริยาเคมีต้อง นี้เหมาะกับใช้แสงอาทิตย์หัวกระเตาปฏิกรณ์เช่นนั้นอุณหภูมิของการดำเนินงานจะสูง เพิ่มเติม เนื่องจากความสำคัญของบทบาทของอินเทอร์เฟซในการเร่งปฏิกิริยาแตกต่างกัน ได้สนใจพัฒนา photocatalysts ซึ่งสามารถใช้ทั้งพลังงานสูงพลังงานต่ำ และสามารถมองเห็นได้อินฟราเรด (IR) photons ล่าสุด Chen et al. พัฒนา monophasic ซซีพล่านผิวโดยไฮโดรจีเนชันซึ่งสนับสนุนกิจกรรมกระภายใต้แสง irradiance [9] Rajbongshi et al. สังเคราะห์ mixed‐phase นวนิยาย ZnO photocatalyst มีโคบอลต์สารตั้งต้นกับสูงเห็นกิจกรรม [10] Liyanage et al. เตรียม photothermocatalyst ของ CeO2 อิตเทรียม doped ซึ่งแสดงให้เห็น photoactivity สูงที่ 100 ° C [8] ในรายงานเหล่านี้ทั้งหมด โดปปิงค์/พื้นผิว disordering/ผสม สังเคราะห์ระยะ หรือใช้การรวมกันของเหล่านี้เพื่อเพิ่ม photoactivity ที่ แม้ว่างานเหล่านี้อธิบาย photoactivity ของสิ่งที่ส่งเสริมรวมทั้งออกไซด์ Ce เนื่องจากพารามิเตอร์ต่าง ๆ ไม่มีพวกเขาอธิบายบทบาทของออกซิเจน intrinsic ตำแหน่งว่างและระยะผสม CeO2/Ce2O3 ในการเพิ่มประสิทธิภาพของกิจกรรมการ photothermalที่นี่เราสามารถรายงานพัฒนา nanomaterial ceria ออกซิเจนระยะขาดสารผสมซึ่งจะไม่เท่าคาดว่าจะมีผลบังคับใช้ภายใต้ช่วงการขยายของคลื่นพลังงานแสงอาทิตย์ผ่านการเก็บเกี่ยวที่มีประสิทธิภาพและดูดซึม ของ photons แต่ในการใช้ประโยชน์จากพลังงานความร้อนเป็นแบบนวนิยายเทอร์โม-photocatalyst (สิ่งทอ) สำหรับงานที่หลากหลายของ มันได้ถูกทดสอบ โดยการวิเคราะห์จลนพลศาสตร์ของกระการสลายตัวของ methyl ส้ม ใน methyl สอบสวนปัจจุบัน ส้ม (MO) ใช้โพรบเนื่องจากความไวที่สูงเมื่อเทียบกับเมทิลีนไดบลู (MB) ascribable ธรรมชาติย้อมของเดิม โครงสร้างการย้อมอาจช่วยในสิ่งที่แนบที่ง่ายกับการ Ce3 + /mts Ce4 + ประจุทำให้พร้อมใช้งานสำหรับปฏิกิริยาที่ผิวเศษ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ทรัพยากรพลังงานและการฟื้นฟูสภาพแวดล้อมที่มีความท้าทายสำคัญที่ดึงดูดความสนใจของนักวิจัยในช่วงเวลาปกติ วัสดุเช่น Ceria ได้ดึงดูดความสนใจเนื่องจากคุณสมบัติที่ไม่ซ้ำกันของพวกเขาและสัญญาผลของการแก้ไขปัญหาทั้ง ทั้งๆที่มีสถานที่ตั้งที่ขอบวงที่ไม่เอื้ออำนวยด้วยความเคารพที่มีศักยภาพอกซ์สำหรับการแยกตัวออกจากโมเลกุลของน้ำหลายคุณลักษณะที่สมบูรณ์ของ Ceria ทำให้ภาพที่น่าสนใจ / วัสดุตัวเร่งปฏิกิริยา คุณสมบัติที่สำคัญของตัวเร่งปฏิกิริยา Ceria ที่ใช้เป็นความจุออกซิเจนสูงและความสามารถในการที่จะปล่อยหรือการดูดซึมออกซิเจนขึ้นอยู่กับการสลับไปมาระหว่าง CE4 + / + Ce3 รอบอกซ์ [1] ผลที่ตามมาจะพบการใช้งานที่หลากหลายในโฟโตเชื้อเพลิงปฏิรูป (ในเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์แข็ง), ปฏิกิริยาความร้อนรังสี UV ปิดกั้น / ป้องกันเซลล์แสงอาทิตย์ขัดวัสดุและเป็นวัสดุเรืองแสง [2], [3] [4] [5] และ [6] ช่องว่างของวง Ceria เป็นกลุ่ม ~ 3.2 eV ซึ่งทำให้ photocatalyst ความไวต่อรังสีอัลตราไวโอเลตเท่านั้น นอกจากนี้ผู้ให้บริการค่าใช้จ่ายใน photogenerated Ceria ไม่ย้ายได้อย่างง่ายดายเพื่อผิวและนี่คืออีกเหตุผลหนึ่งที่เป็นไปได้ของการขาดประสิทธิภาพปฏิกิริยาของวัสดุนี้ [7] โดยปรับหรือลดช่องว่างวงการดูดกลืนแสงของ Ceria ในช่วงที่มองเห็นสามารถทำได้ วิธีการที่จะรู้ว่ามันเป็นหนึ่งหรือรวมกันของเทคนิคเช่น - (i) การแนะนำของข้อบกพร่องที่แท้จริงในระบบ (ii) ยาสลบโดยอะตอมที่สมบูรณ์ (iii) การสะสมของวัสดุจังหวะ plasmonic มากกว่าระบบและ (iv) การพัฒนาที่แท้จริงของ homocomposite heterophasic (ระยะผสม / biphasic) ระบบ Ceria จำนวน จำกัด ของรายงานที่มีอยู่บน photocatalytic กิจกรรมของ Ce ออกไซด์วัสดุตาม พิจารณาความจุออกซิเจนที่มีขนาดใหญ่และการปรากฏตัวของ CE4 + / + Ce3 คู่อกซ์มีความเป็นไปได้ของการใช้งานเป็น photocatalyst กับการทำงานที่ไม่ซ้ำกัน ในความเป็นจริงการพึ่งพาอาศัยขนาดใหญ่ของกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของระบบดังกล่าว Ceria กับอุณหภูมิเนื่องมาเพื่อการเคลื่อนไหวที่เพิ่มขึ้นของผู้ให้บริการค่าใช้จ่าย [8] ทำให้ระดับนวนิยายของระบบวัสดุ photocatalyst ที่ได้รับกิจกรรมครบครันที่อุณหภูมิสูงสำหรับการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่ต้องการ นี้เหมาะกับหัวเตาปฏิกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ตามปฏิกิริยาเช่นเดียวนั้นอุณหภูมิของการดำเนินงานอยู่ในระดับสูง นอกจากนี้เนื่องจากความสำคัญของบทบาทของอินเตอร์เฟซในการเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันก็เป็นที่น่าสนใจในการพัฒนาโฟโตคะซึ่งสามารถใช้ทั้งพลังงานสูงพลังงานต่ำที่มองเห็นและอินฟราเรด (IR) โฟตอน เมื่อเร็ว ๆ นี้เฉินและอัล พัฒนาโมโนไททาเนียมมีความผิดปกติที่พื้นผิวโดยไฮโดรซึ่งเพิ่มกิจกรรม photocatalytic ภายใต้รังสีแสงอาทิตย์ [9] Rajbongshi et al, นวนิยายสังเคราะห์ผสมเฟส ZnO photocatalyst กับสารตั้งต้นโคบอลต์ด้วยกิจกรรมที่สามารถมองเห็นได้สูง [10] Liyanage et al, photothermocatalyst เตรียมของ CEO2 อิตเทรียมเจือซึ่งแสดงให้เห็น photoactivity ในระดับสูงที่ 100 ° C [8] ในรายงานเหล่านี้อย่างใดอย่างหนึ่งยาสลบ / พื้นผิว disordering / ขั้นตอนการสังเคราะห์ผสมหรือการรวมกันของเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่ม photoactivity แม้ว่าผลงานเหล่านี้อธิบาย photoactivity ของตัวเร่งปฏิกิริยารวมทั้ง Ce ออกไซด์เนื่องจากพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันไม่มีของพวกเขาอธิบายบทบาทของว่างออกซิเจนภายในและขั้นตอนการผสม CEO2 / Ce2O3 ในการเพิ่มประสิทธิภาพของกิจกรรม photothermal. ที่นี่เรารายงานการพัฒนาขั้นตอนการผสมออกซิเจนขาด Ceria วัสดุนาโนที่ไม่ได้คาดหวังเท่านั้นที่จะมีประสิทธิภาพภายใต้การขยายช่วงของคลื่นพลังงานแสงอาทิตย์ผ่านการเก็บเกี่ยวที่มีประสิทธิภาพและการดูดซึมของโฟตอน แต่ยังอยู่ในการใช้พลังงานความร้อนเป็นนวนิยายร้อน photocatalyst (TPC) สำหรับจำนวนของการใช้งานที่หลากหลาย ประสิทธิภาพของมันได้รับการทดสอบโดยการวิเคราะห์จลนศาสตร์ปฏิกิริยาการย่อยสลายสีส้มเมธิล ในการตรวจสอบสีส้มเมธิปัจจุบัน (MO) ได้ถูกนำมาใช้เป็นโพรบเพราะความไวสูงเมื่อเทียบกับสีฟ้าเมทิลีน (MB) เนื่องมาลักษณะประจุลบของอดีต โครงสร้างประจุลบอาจช่วยในสิ่งที่แนบมาง่ายด้วยไอออน Ce3 + / CE4 + ช่วยให้พวกเขาสามารถใช้ได้สำหรับปฏิกิริยาที่พื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยา

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ความพร้อมและการฟื้นฟูทรัพยากรพลังงาน ความท้าทายที่สำคัญที่ดึงดูดความสนใจของนักวิจัยในช่วงเวลาปกติ วัสดุ เช่น ซีเรียมีดึงดูดความสนใจเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขาและสัญญาดังกล่าวอยู่ ทั้งในเรื่องแม้ว่ามีร้ายวงขอบสถานที่ด้วยความเคารพต่อค่าศักย์ไฟฟ้ารีดอกซ์สำหรับการแตกตัวของโมเลกุลของน้ำหลายคุณลักษณะของทรานซิสเตอร์ให้ซีเรียวัสดุภาพ / ตัวเร่งปฏิกิริยาที่น่าสนใจ คุณสมบัติที่สำคัญของตัวเร่งปฏิกิริยาซีเรียโดยมีความจุออกซิเจนสูงและความสามารถในการปล่อยหรือใช้ออกซิเจนขึ้นอยู่กับการสลับระหว่าง ce4 / ce3 รอบ 1 [ 1 ]ผลตรวจพบการใช้งานที่หลากหลายในการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง ปฏิรูปเชื้อเพลิงในเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็ง ) , ความร้อนเร่งปฏิกิริยายูวีบล็อค / ป้องกัน , เซลล์แสงอาทิตย์ , วัสดุขัด , และวัสดุเรืองแสง [ 2 ] , [ 3 ] , [ 4 ] , [ 5 ]   และ [ 6 ] ช่องว่างแถบของกลุ่มซีเรีย ~ 3.2   EV ซึ่งทำให้มันไวต่อรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต photocatalyst เท่านั้นยัง photogenerated ประจุพาหะในซีเรียไม่ได้โยกย้ายได้อย่างง่ายดายไปยังพื้นผิวและนี่คืออีกเหตุผลที่เป็นไปได้ของความรีของวัสดุนี้ [ 7 ] โดยการตัดเย็บ หรือลดช่องว่างแถบ , การดูดกลืนแสงของซีเรียในช่วงที่มองเห็นได้วิธีการที่จะตระหนักถึงมันเป็นหนึ่งหรือรวมกันของเทคนิคเช่น– ( ผม ) แนะนำในข้อบกพร่องในระบบ ( 2 ) doping โดยอะตอมเสริม , ( iii ) การสะสมของ Plasmonic เรโซแนนซ์วัสดุมากกว่าระบบ และ ( 4 ) การพัฒนา homocomposite แท้จริงของ heterophasic ( เฟสผสม / ให้ตายซิ ) ระบบซีเรีย .จำกัดจำนวนรายงานที่มีอยู่ในความว่องไวของ CE ออกไซด์ตามวัสดุ พิจารณาขนาดของความจุของออกซิเจน และการแสดง ce4 / ce3 1 คู่มีความเป็นไปได้ของการใช้เป็น photocatalyst ที่มีฟังก์ชั่นที่ไม่ซ้ำกัน ในความเป็นจริงที่มีขนาดใหญ่ของฤทธิ์ เช่น ซีเรียของระบบที่อุณหภูมิascribable การเคลื่อนไหวเพิ่มค่าใช้จ่ายผู้ให้บริการ [ 8 ] , ทำให้มันเป็นคลาสใหม่ของวัสดุ photocatalyst ระบบซึ่งได้รับ กิจกรรม ครบครัน ที่อุณหภูมิสูงเพื่อต้องการเคมีปฏิกิริยา ชุดนี้เหมาะกับการใช้เครื่องปฏิกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ concentrator รีเช่นกัน ซึ่งอุณหภูมิการทำงานสูง เพิ่มเติมเนื่องจากความสำคัญของบทบาทของอินเตอร์เฟซในการฟ้อนรำ มันสนใจพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งสามารถใช้พลังงานสูงที่มองเห็นได้และประหยัดพลังงานโฟตอนอินฟราเรด ( IR ) . เมื่อเร็ว ๆนี้ , Chen et al . พัฒนา monophasic ทิทาเนียกับพื้นผิวโรคโดยซึ่งเพิ่มความว่องไวในปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันดังกล่าวพลังงานแสงอาทิตย์ [ 9 ] rajbongshi et al .นวนิยาย‐สังเคราะห์ผสมกับโคบอลต์ ( ZnO photocatalyst สารตั้งต้นกับกิจกรรมที่มองเห็นสูง [ 10 ] liyanage et al . เตรียม photothermocatalyst ของอิตเทรียมเจือ CeO2 ที่แสดง photoactivity สูงที่ 100  ° C [ 8 ] ในรายงานนี้ด้วยการเติมผิว / ความวุ่นวาย / เฟสผสมสังเคราะห์หรือการรวมกันของเหล่านี้ถูกใช้เพื่อเพิ่ม photoactivity .แม้ว่าผลงานเหล่านี้อธิบาย photoactivity ตัวเร่งปฏิกิริยารวมทั้ง CE ออกไซด์เนื่องจากตัวแปรที่แตกต่างกัน แต่พวกเขาอธิบายบทบาทของออกซิเจนภายในห้องและเฟสผสม CeO2 / ce2o3 ในการส่งเสริมกิจกรรมโฟโต้เทอร์มัล

ที่นี่เรารายงานการพัฒนาขาดออกซิเจนเฟสผสมซีเรียวัสดุนาโนซึ่งไม่เพียง แต่คาดว่าจะมีประสิทธิภาพในการขยายช่วงของสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ผ่านการเก็บเกี่ยวที่มีประสิทธิภาพและการดูดกลืนโฟตอน แต่ยังอยู่ในการใช้พลังงานความร้อนเป็นนวนิยาย thermo photocatalyst ( TPC ) สำหรับจำนวนของโปรแกรมประยุกต์ที่หลากหลายประสิทธิภาพที่ได้รับการทดสอบโดยการวิเคราะห์จลนศาสตร์การสลายตัว Photocatalytic เมทิลออเรนจ์ ในปัจจุบันการสืบสวนเมทิลออเรนจ์ ( MO ) ถูกใช้เป็นโพรบ เพราะความไวสูงเมื่อเทียบกับเมททิลีนบลู ( MB ) ascribable กับธรรมชาติประจุลบของเดิมโครงสร้างและอาจช่วยในสิ่งที่แนบที่ง่ายด้วย ce3 / ce4 ไอออนช่วยให้พวกเขาสามารถใช้ได้สำหรับปฏิกิริยาที่ผิวตัวเร่งปฏิกิริยา