Graphical Abstract A 2D porous graphitic C3N4 nanosheets/nitrogen-doped graphene/layered MoS2 ternary nanojunction is synthesized using a simple pyrolysis process followed by a hydrothermal treatment. The 2D ternary nanojunction exhibits significantly enhanced photoelectrochemical and photocatalytic activities due to the large contact area, efficient light absorption, and rapid charge separation and transport.

A 3D ternary hybrid containing Co_0.85Se nanosheet-array and NiFe-LDH grown on electrochemically exfoliated graphene was synthesized for highly-efficient overall water-splitting.’

A novel hybrid electrocatalyst consisting of nitrogen‐doped graphene/cobalt‐embedded porous carbon polyhedron (N/Co‐doped PCP//NRGO) is prepared through simple pyrolysis of graphene oxide‐supported cobalt‐based zeolitic imidazolate‐frameworks. Remarkable features of the porous carbon structure, N/Co‐doping effect, introduction of NRGO, and good contact between N/Co‐doped PCP and NRGO result in a high catalytic efficiency. The hybrid shows excellent electrocatalytic activities and kinetics for oxygen reduction reaction in basic media, which compares favorably with those of the Pt/C catalyst, together with superior durability, a four‐electron pathway, and excellent methanol tolerance. The hybrid also exhibits superior performance for hydrogen evolution reaction, offering a low onset overpotential of 58 mV and a stable current density of 10 mA cm −2 at 229 mV in acid media, as well as good catalytic performance for oxygen evolution reaction (a small overpotential of 1.66 V for 10 mA cm −2 current density). The dual‐active‐site mechanism originating from synergic effects between N/Co‐doped PCP and NRGO is responsible for the excellent performance of the hybrid. This development offers an attractive catalyst material for large‐scale fuel cells and water splitting technologies.

We report a high-performance bi-functional electrocatalyst composed of 3D crumpled graphene (CG)–cobalt oxide nanohybrids. This is the first report on using CG coupled with nanocrystals as both oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) catalysts. The nitrogen-doped CG–CoO hybrid exhibits excellent catalytic activity and durability, making it a high-performance non-precious metal-based bi-functional catalyst for both ORR and OER.

A novel core-shell-structured hybrid as an oxygen reduction reaction catalyst, consisting of nitrogen-doped porous Fe/Fe3C@C nanoboxes supported on graphene sheets, is synthesized through simple pyrolysis of graphene oxide-supported iron-based metal−organic frameworks. The hybrid exhibits higher electrocatalytic activity than a commercial Pt/C catalyst, excellent long-term stability, and superior methanol tolerance due to the synergistic effect between N-doped Fe/Fe3C@C and N-doped graphene sheets.

Abstract Developing low-cost electrocatalysts to replace precious Ir-based materials is key for oxygen evolution reaction (OER). Here, we report atomically dispersed nickel coordinated with nitrogen and sulfur species in porous carbon nanosheets as an electrocatalyst exhibiting excellent activity and durability for OER with a low overpotential of 1.51 V at 10 mA cm −2 and a small Tafel slope of 45 mV dec −1 in alkaline media. Such electrocatalyst represents the best among all reported transition metal- and/or heteroatom-doped carbon electrocatalysts and is even superior to benchmark Ir/C. Theoretical and experimental results demonstrate that the well-dispersed molecular S|NiN x species act as active sites for catalyzing OER. The atomic structure of S|NiN x centers in the carbon matrix is clearly disclosed by aberration-corrected scanning transmission electron microscopy and synchrotron radiation X-ray absorption spectroscopy together with computational simulations. An integrated photoanode of nanocarbon on a Fe 2 O 3 nanosheet array enables highly active solar-driven oxygen production.

Developing highly efficient, low-cost oxygen reduction catalysts, especially in acidic medium, is of significance toward fuel cell commercialization. Although pyrolyzed Fe-N-C catalysts have been regarded as alternatives to platinum-based catalytic materials, further improvement requires precise control of the Fe-Nx structure at the molecular level and a comprehensive understanding of catalytic site structure and the ORR mechanism on these materials. In this report, we present a microporous metal–organic-framework-confined strategy toward the preferable formation of single-atom dispersed catalysts. The onset potential for Fe-N-C is 0.92 V, comparable to that of Pt/C and outperforming most noble-metal-free catalysts ever reported. A high-spin Fe3+-N4 configuration is revealed by the 57Fe Mössbauer spectrum and X-ray absorption spectroscopy for Fe L-edge, which will convert to Fe2+-N4 at low potential. The in situ reduced Fe2+-N4 moiety from high-spin Ox-Fe3+-N4 contributes to most of the ORR activity due to its high turnover frequency (TOF) of ca. 1.71 e s–1 sites–1.

Flexible all-solid-state supercapacitors and in-plane microsupercapacitors based on MXene and exfoliated graphene are fabricated with ultrahigh volumetric capacitances. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

Atomically dispersed Ni–N_x species anchored porous carbon matrix with embedded Ni nanoparticles was synthesized for highly efficient hydrogen evolution in alkaline conditions.

We report the design, synthesis, and characterization of a novel heterojunction array of α-Fe(2)O(3)/graphene/BiV(1-x)Mo(x)O(4) core/shell nanorod for photoelectrochemical water splitting. The heterojunction array was prepared by hydrothermal deposition of α-Fe(2)O(3) nanorods onto Ti substrate, with subsequent coating of graphene interlayer and BiV(1-x)Mo(x)O(4) shell by photocatalytic reduction and a spin-coating approach, respectively. The heterojunction yielded a pronounced photocurrent density of ∼1.97 mA/cm(2) at 1.0 V vs Ag/AgCl and a high photoconversion efficiency of ∼0.53% at -0.04 V vs Ag/AgCl under the irradiation of a Xe lamp. The improved photoelectrochemical properties benefited from (1) the enhanced light absorption due to behavior of the "window effect" between the α-Fe(2)O(3) cores and BiV(1-x)Mo(x)O(4) shells, and (2) the improved separation of photogenerated carriers at the α-Fe(2)O(3) nanorod/graphene/BiV(1-x)Mo(x)O(4) interfaces. Our results demonstrate the advantages of the novel graphene-mediated core/shell heterojunction array and provide a valuable insight for the further development of such materials.