We have developed a facile, scale up, and efficient method for the preparation of graphitic-C3N4 nanofibers (GCNNFs) as electrodes for supercapacitors and photocatalysts. The as-synthesized GCNNFs have 1D structure with higher concentration of nitrogen that is favorable for higher conductivity and electrochemical performance. Secondly, the high surface area of GCNNF provides a large electrode-electrolyte contact area, sufficient light harvesting and mass transfer, as well as increased redox potential. Thus, the GCNNF supercapacitor electrode shows high capacitance of 263.75 F g(-1) and excellent cyclic stability in 0.1 M Na2SO4 aqueous electrolyte with the capacitance retention of 93.6% after 2000 cycles at 1 A g(-1) current density. GCNNFs exhibit high capacitance of 208 F g(-1) even at 10 A g(-1), with the appreciable capacitance retention of 89.5%, which proves its better rate capability. Moreover, the GCNNF shows enhanced photocatalytic activity in the photodegradation of RhB in comparison to the bulk graphitic-C3N4 (GCN). The degradation rate constant of GCNNF photocatalyst is almost 4 times higher than GCN. The enhanced photocatalytic activity of GCNNF is mainly due to the higher surface area, appropriate bandgap, and fewer defects in GCNNF as compared to GCN. As an economical precursor (melamine) and harmless, facile, and template-free synthesis method with excellent performance both in supercapacitors and in photodegradation, GCNNF is a strong candidate for energy storage and environment protection applications.

We have established a facile and scaleable approach to fabricate tubular graphitic-C3N4 using melamine. The construction of the unique tubular morphology is a result of the pre-treatment of melamine with HNO3. Herein, for the first time, we have explored the electrochemical properties of g-C3N4 as an electrode material for supercapacitors. Tubular g-C3N4 has significant advantages due to its distinctive morphology, high surface area (182.61 m2 g−1) and combination of carbon with nitrogen. Therefore, tubular g-C3N4 demonstrated a good specific capacitance of 233 F g−1 at a current density of 0.2 A g−1 in 6 M KOH electrolyte. Furthermore, tubular g-C3N4 maintained a high capacitance retention capability (90%) after 1000 cycles. The photocatalytic activity of tubular g-C3N4 was evaluated using the organic dyes such as Methylene Blue (MB) and Methylene Orange (MO) under visible light. Tubular g-C3N4 demonstrated good photocatalytic activity and enhanced stability compared to bulk g-C3N4. The enhanced performance is because of the high surface area, which contains more active sites for reaction. The encouraging performance of tubular g-C3N4 in supercapacitors and as a photocatalyst points toward it being a prospective material for energy storage that is environmentally clean.

The current research direction in the field is the development of a Z-scheme composite photocatalyst for the purpose of degrading organic materials in water. The Solvo-thermal synthesis method was employed to successfully synthesize a novel Z-scheme photocatalyst namely Bi2WO6/TiS2@3 %, Bi2WO6/TiS2@6 % and Bi2WO6/TiS2@9 % which is driven by visible light. The materials physicochemical properties were assessed using several analytical methods i.e. XRD, EDX, SEM, TEM, FTIR, UV–vis, PL, Raman spectroscopy and EIS. The Bi2WO6/TiS2@6 % composite revealed the maximum photocatalytic efficiency in the removal of MB dye (98 %) in 70 min. The results of the free radical trap studies indicate that h+ and •O2− are the primary free radicals involved in the photocatalytic degradation. The photocatalytic performance of the composite was improved due to the creation of a heterojunction between Bi2WO6 and TiS2 resulted in enhanced electron conduction, efficient separation of photogenerated e- and h+. Furthermore, it has been shown through six cycle test that the hybrid material consisting of Bi2WO6/TiS2@6 % exhibited a consistent degrading capability (91 %) during the photodegradation process. This distinctive heterojunction photocatalyst material exhibits extensive potential for application in the elimination of organic contaminants and cleanup of the environment.

Abstract The hot deformation behavior of AA2024/SiC composite was investigated by experimental and finite element simulation (FEM) methods. The influence of different particle volume fractions and sizes on the mechanical behavior of AA2024/SiC composites was studied. An integrated numerical model was developed using a modified Johnson-Cook model for the AA2024 matrix implemented via VUHARD subroutine and the Johnson-Holmquist model 2 for the SiC particles. Simulations were performed at higher temperatures (673-753 K) and varying strain rates (0.01-1s−1) within random microstructure-based FEM framework using ABAQUS. The FEM results are in close agreement with the experimental data, particularly in the true stress-strain curves, indicating that the developed FEM model effectively captures the hot workability of AA2024/SiC composites under varying temperature conditions, SiC volume fractions, and particle sizes. The results showed that the reinforcement of SiC particles into the AA2024 matrix significantly improved its hot workability by reducing dislocation mobility. The flow stress of composites increased with SiC content and decreased with the reinforcement particle size. The composites reinforced with 5 μm SiC particles had a higher peak flow stress of 145.945 MPa than the others at 673 K and a strain rate of 1s−1. Similarly, at constant temperature and strain rate, the peak flow stress of the composite material increased from 87 MPa to 145.945 MPa (PS = 5 μm, at 673 K and strain rate 1 s−1) as the VF increased from 1% to 20%.