To improve the application of renewable energy in the heating zone, as well as to address the limitations of air and water source heat pump. The study presents a PV/T (photovoltaic/thermal) coupled air–water source heat pump system integrated with phase change energy storage. A theoretical analytical model and TRNSYS simulation model of the system were developed to evaluate the thermal performance, energy efficiency and economics of the system. The performance of phase change energy storage was compared with that of water storage, and the effect of different phase change materials on the system characteristics. The results show that the coupled system achieves a seasonal performance factor of 2.3, a 56 % reduction in energy consumption, and a 27.7 % reduction in operating costs compared to a conventional gas boiler system. Comparative analysis with the water storage system showed that the system equipped with phase change materials performed well in terms of energy consumption, operating costs and heating stability. In addition, the density of the phase change material has a biased effect on the overall performance of the system. This paper can provide a reference value for the study of renewable energy heating systems in cold zone.

Zn-air batteries are a highly promising clean energy sustainable conversion technology, and the design of dual-function electrocatalysts with excellent activity and stability is crucial for their development. In this work, FeCo alloy loaded biomass-based N and S co-doped carbon aerogels (FeCo@NS-LCA) were fabricated from chitosan and lignosulfonate-metal chelates via liquid nitrogen pre-frozen synergistic high-temperature carbonization with application in electrocatalytic reactions. The abundant oxygen-containing functional groups on lignosulfonates have a chelating effect on metal ions, which can avoid the aggregation of metal nanoparticles during carbonation and catalysis, facilitating the construction of a nanoconfinement catalytic system with biomass carbon as the domain-limiting body and FeCo nanoparticles as the active sites. FeCo@NS-LCA exhibited catalytic activity (E1/2 = 0.87 V, JL = 5.7 mA cm−2) comparable to the commercial Pt/C in the oxygen reduction reaction (ORR), excellent resistance to methanol toxicity and stability. Meanwhile, the overpotential of oxygen evolution reaction (OER) was 324 mV, close to that of commercial RuO2 catalysts (351 mV). This study utilizes the coordination action of lignosulfonate to provide a novel and environmentally friendly method for the preparation of confined nano-catalysts and provides a new perspective for the high-value utilization of biomass resources.

Abstract Oxygen vacancy (V O ) engineering is widely regarded as a key strategy for enhancing CoMo‐based catalysts for oxygen evolution reaction (OER) while understanding their formation mechanisms and role in boosting OER activity remains a significant challenge. Herein, a CoMoO x system doped is developed with different 3 d ‐orbital atoms M (V, Ni, Zn, and Mn) to investigate the construction and stabilization of V O and its crucial role in OER performance. In situ and ex situ measurements along with theoretical calculations demonstrate that V doping adjusts the bandgap between the CoMo‐ d and O ‐p orbitals, leading to the transfer of electrons from the O‐ p orbitals to the M‐ d orbitals, thereby promoting the formation of V O . The formation of V O leads to an upshifted d ‐band center, optimizing the desorption of oxygen intermediates on V O ‐CoMoVO x and lowering the energy barrier of the rate‐determining step (RDS), thereby enhancing the catalyst's activity. Additionally, V doping promotes electron transfer from Co to V atoms, stabilizing the V O and ultimately improving the catalyst's stability. The resulting V O ‐CoMoVO x catalyst delivered attractive activity (overpotential of 248 mV at 10 mA cm −2 ) and durability over 600 h. This study offers a rational method for designing efficient OER electrocatalysts.

Abstract As the most abundant renewable aromatic biopolymer resource on the Earth, lignin has become a cutting‐edge research hotspot in clean photocatalysis, thanks to the distinct highest occupied molecular‐orbital and lowest unoccupied molecular‐orbital energy levels driven by the major β‐O‐4 linked bonds. However, the complex spatial architecture of functional groups, represented by benzene rings in the 3D intertwined macromolecular chains of lignin, and the challenge of enhancing carrier separation efficiency remain persistent obstacles hindering the development of lignin‐based photocatalysts. Herein, a strategy of constructing lignin nanosphere‐graphene oxide heterointerfaces (EL‐GO) is proposed to comprehensively enhance the efficacy of functional groups and facilitate photoelectron migration modes. The recombination time of light‐excited photoelectrons is effectively prolonged by the π‐π interactions between the “Donor site” and “Acceptor site” functional regions, along with the directional migration of photoelectrons between EL and GO. The photocatalytic efficiency of H 2 O 2 production using EL‐GO is significantly enhanced under the protective mechanism of GO. To assess its potential, a prospect estimation of EL‐GO in a lake containing various pollutants and metal ions was conducted, simulating real water conditions. This pioneering engineering effort aims to curb excessive consumption of fossil fuels and explore the green applications of lignin, thereby constructing a “carbon‐neutral” feedstock system.

Cancer is the most severe health problem facing most people today. Photodynamic therapy (PDT) for tumors has attracted attention because of its non-invasive nature, negligible adverse reactions, and high spatiotemporal selectivity. Developing biocompatible photosensitizers that can target, guide, and efficiently kill cancer cells is desirable in PDT. Here, two amphiphilic organic compounds, PS-I and PSS-II, were synthesized based on the D-π-A structure with a positive charge. The two AIEgens exhibited near-infrared emission, large Stokes shift, high 1O2 and O2−∙ generation efficiency, good biocompatibility, and photostability. They were co-incubated with cancer cells and eventually accumulated to lysosomes by cell imaging experiments. In vitro and in vivo experiments demonstrated that PS-I and PSS-II could effectively kill cancer cells and sufficiently inhibit tumor growth under light irradiation. PS-I had a higher fluorescence quantum yield in the aggregated state, which made it better for bio-imaging in imaging-guided photodynamic therapy. In contrast, PSS-II with a longer conjugated structure had more ROS generation to kill tumor cells under illumination, and the tumor growth inhibition of mice reached 71.95% during the treatment. No observable injury or undesirable outcomes were detected in the vital organs of the mice within the treatment group, suggesting that PSS-II/PS-I had a promising future in efficient imaging-guided PDT for cancer.

Polyester is widely used in biomedical, textile, and food packaging fields. Therefore, enhancing it with antimicrobial properties would be a significant advancement. In this paper, a series of borneol-triazine polyesters (BTPs) with different structures are synthesized through room temperature polycondensation. The structure and composition of BTPs are systematically characterized by 1H NMR, FTIR and GPC. Antimicrobial results reveal that the ability of BTPs to resist bacterial or fungal adhesion is directly related to the polymer structure. When the polymer chain of BTPs adopts a rigid structure, they exhibit excellent anti-adhesive and inhibitory performances against both Gram-negative bacteria (Escherichia coli) and Gram-positive bacteria (Staphylococcus aureus). Meanwhile, the as-synthesized BTPs poses a fungal-repelling effect on common fungal strains (Aspergillus niger) for up to 30 d. Further studies have shown that a stereochemical structure brought by borneol is key for imparting effective antimicrobial properties to BTPs. In addition, BTPs are non-leaching materials with low cellular cytotoxicity. Taking into consideration, BTP provides a potential strategy for preparing a new class of antimicrobial polyester materials.