Rechargeable Zn/MnO2 batteries using mild aqueous electrolytes are attracting extensive attention due to their low cost, high safety, and environmental friendliness. However, the charge-storage mechanism involved remains a topic of controversy so far. Also, the practical energy density and cycling stability are still major issues for their applications. Herein, a free-standing α-MnO2 cathode for aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) is directly constructed with ultralong nanowires, leading to a rather high energy density of 384 mWh g-1 for the entire electrode. Greatly, the H+ /Zn2+ coinsertion mechanism of α-MnO2 cathode for aqueous ZIBs is confirmed by a combined analysis of in situ X-ray diffractometry, ex situ transmission electron microscopy, and electrochemical methods. More interestingly, the Zn2+ -insertion is found to be less reversible than H+ -insertion in view of the dramatic capacity fading occurring in the Zn2+ -insertion step, which is further evidenced by the discovery of an irreversible ZnMn2 O4 layer at the surface of α-MnO2 . Hence, the H+ -insertion process actually plays a crucial role in maintaining the cycling performance of the aqueous Zn/α-MnO2 battery. This work is believed to provide an insight into the charge-storage mechanism of α-MnO2 in aqueous systems and paves the way for designing aqueous ZIBs with high energy density and long-term cycling ability.

The Ce-doped modified porous nanocrystalline PbO2 film electrode prepared by electrodeposition technology was used for electrochemical mineralization of environmentally persistent perfluorinated carboxylic acids (PFCAs) (∼C4–C8), i.e., perfluorobutanoic acid (PFBA), perfluopentanoic acid (PFPeA), perfluorohexanoic acid (PFHxA), perfluoheptanoic acid (PFHpA), and perfluorooctanoic acid (PFOA) in aqueous solution (100 mL of 100 mg L–1). The degradation of PFCAs follows pseudo-first-order kinetics, and the values of the relative rate constant (k) depend upon chain length kPFHpA (4.1 × 10–2 min–1; corresponding half-life 16.8 min) ≈ 1.1kPFOA ≈ 2.5kPFHxA≈ 6.9kPFPeA ≈ 9.7kPFBA. The carbon mineralization indices [i.e., 1 – (TOCinsolution/TOCinPFCA,degraded)] were 0.49, 0.70, 0.84, 0.91, and 0.95 for PFBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, and PFOA, respectively, after 90 min electrolysis. The major mineralization product, F–, as well as low amount of intermediate PFCAs with shortened chain lengths were detected in aqueous solution. By observing the intermediates and tracking the concentration change, a possible pathway of electrochemical mineralization is proposed as follows: Kolbe decarboxylation reaction occurs first at the anode to form the perfluoroalkyl radical, followed by reaction with hydroxyl radicals to form the perfluoroalkyl alcohol which then undergoes intramolecular rearrangement to form the perfluoroalkyl fluoride. After this, the perfluoroalkyl fluoride reforms perfluorinated carboxylic with shorter chain length than its origin by hydrolysis. This electrochemical technique could be employed to treat PFCAs (∼C4–C8) in contaminated wastewater.

Even though transition-metal phosphides (TMPs) have been developed as promising alternatives to Pt catalyst for the hydrogen evolution reaction (HER), further improvement of their performance requires fine regulation of the TMP sites related to their specific electronic structure. Herein, for the first time, boron (B)-modulated electrocatalytic characteristics in CoP anchored on the carbon nanotubes (B-CoP/CNT) with impressive HER activities over a wide pH range are reported. The HER performance surpasses commercial Pt/C in both neutral and alkaline media at large current density (>100 mA cm-2 ). A combined experimental and theoretical study identified that the B dopant could reform the local electronic configuration and atomic arrangement of bonded Co and adjacent P atoms, enhance the electrons' delocalization capacity of Co atoms for high electrical conductivity, and optimize the free energy of H adsorption and H2 desorption on the active sites for better HER kinetics.

Graphene scroll is an emerging 1D tubular form of graphitic carbon that has potential applications in electrochemical energy storage. However, it still remains a challenge to composite graphene scrolls with other nanomaterials for building advanced electrode configuration with fast and durable lithium storage properties. Here, a transition‐metal‐oxide‐based hierarchically ordered 3D porous electrode is designed based on assembling 1D core–sheath MnO@N‐doped graphene scrolls with 2D N‐doped graphene ribbons. In the resulting architecture, porous MnO nanowires confined in tubular graphene scrolls are mechanically isolated but electronically well‐connected, while the interwoven graphene ribbons offer continuous conductive paths for electron transfer in all directions. Moreover, the elastic graphene scrolls together with enough internal voids are able to accommodate the volume expansion of the enclosed MnO. Because of these merits, the as‐built electrode manifests ultrahigh rate capability (349 mAh g −1 at 8.0 A g −1 ; 205 mAh g −1 at 15.0 A g −1 ) and robust cycling stability (812 mAh g −1 remaining after 1000 cycles at 2.0 A g −1 ) and is the most efficient MnO‐based anode ever reported for lithium‐ion batteries. This unique multidimensional and hierarchically ordered structure design is believed to hold great potential in generalizable synthesis of graphene scrolls composited with oxide nanowires for mutifuctional energy storage.

Abstract Sodium metal anodes have attracted significant attention due to their high specific capacity (1166 mA h g −1 ), low redox potential ( − 2.71 V vs the standard hydrogen electrode), and abundant natural resources. Nevertheless, unstable solid electrolyte interphases (SEI) and uncontrolled dendrite growth critically hinder their commercialization. Notably, SEIs play a critical role in regulating Na deposition and improving the cycling stability of rechargeable Na metal batteries. Recently, SEI research on Na metal anodes has been intensively conducted worldwide; thus, a comprehensive review is necessary. Herein, initially, the fundamentals of SEI and the related issues induced by its intrinsic instability are discussed. Thereafter, advanced characterization techniques that unveil the morphological evolution and interfacial chemistry of Na metal anodes are presented. Subsequently, efficient strategies, including liquid electrolyte engineering, artificial SEI, and solid‐state electrolyte technology, to stabilize SEI films are outlined. Finally, key aspects and prospects in the development of SEI for Na metal anodes are highlighted. It is believed that this review will serve to further advance the understanding and development of SEIs for Na metal anodes.

One of the critical challenges to develop advanced lithium‐sulfur (Li‐S) batteries lies in exploring a high efficient stable sulfur cathode with robust conductive framework and high sulfur loading. Herein, a 3D flexible multifunctional hybrid is rationally constructed consisting of nitrogen‐doped carbon foam@CNTs decorated with ultrafine MgO nanoparticles for the use as advanced current collector. The dense carbon nanotubes uniformly wrapped on the carbon foam skeletons enhance the flexibility and build an interconnected conductive network for rapid ionic/electronic transport. In particular, a synergistic action of MgO nanoparticles and in situ N‐doping significantly suppresses the shuttling effect via enhanced chemisorption of lithium polysulfides. Owing to these merits, the as‐built electrode with an ultrahigh sulfur loading of 14.4 mg cm −2 manifests a high initial areal capacity of 10.4 mAh cm −2 , still retains 8.8 mAh cm −2 (612 mAh g −1 in gravimetric capacity) over 50 cycles. The best cycling performance is achieved upon 800 cycles with an extremely low decay rate of 0.06% at 2 C. Furthermore, a flexible soft‐packaged Li‐S battery is readily assembled, which highlights stable electrochemical characteristics under bending and even folding. This cathode structural design may open up a potential avenue for practical application of high‐sulfur‐loading Li‐S batteries toward flexible energy‐storage devices.

Density functional theory (DFT) was used to analyze the effect of (CuO)n, (Ag2O)n (n=1, 2) cluster-doped MoTe2 on the three gases (CO, H2 and CO2) adsorption performance and characteristics. MoTe2 has large bond length and low binding energy, which can simultaneously achieve high sensitivity to target molecules and excellent reversibility at room temperature. By analyzing the modified MoTe2, compared with the initial MoTe2, the reduced energy band structure of band gap, the increased adsorption energy, more charge transfer, and the increased conductivity of DOS, all reflect that the doping of metal oxides enhances the adsorption and sensing performance of MoTe2 for the three gases. The adsorption capacity of CuO-MoTe2 and (Ag2O)2-MoTe2 for the three gases is: CO>H2>CO2, while the adsorption capacity of (CuO)2-MoTe2 and Ag2O-MoTe2 for the three gases is: CO>CO2>H2. Finally, the adsorption effects of the four modifications were compared and feasibility analyzed through molecular orbitals, recovery time, sensitivity and work function, and corresponding conclusions were drawn. The results of this study provide a theoretical basis for detecting dissolved gases in oil generated by partial discharge of converter transformers.