Unusually long charge carrier lifetime in methylammonium lead halide perovskites is a result of the Rashba-split indirect bandgap. At high pressure the bandgap becomes purely direct, with shorter carrier lifetime and higher radiative efficiency.

Solar cells based on organic-inorganic metal halide perovskites show efficiencies close to highly-optimized silicon solar cells. However, ion migration in the perovskite films leads to device degradation and impedes large scale commercial applications. We use transient ion-drift measurements to quantify activation energy, diffusion coefficient, and concentration of mobile ions in methylammonium lead triiodide (MAPbI3) perovskite solar cells, and find that their properties change close to the tetragonal-to-orthorhombic phase transition temperature. We identify three migrating ion species which we attribute to the migration of iodide (I-) and methylammonium (MA+). We find that the concentration of mobile MA+ ions is one order of magnitude higher than the one of mobile I- ions, and that the diffusion coefficient of mobile MA+ ions is three orders of magnitude lower than the one for mobile I- ions. We furthermore observe that the activation energy of mobile I- ions (0.29 eV) is highly reproducible for different devices, while the activation energy of mobile MA+ depends strongly on device fabrication. This quantification of mobile ions in MAPbI3 will lead to a better understanding of ion migration and its role in operation and degradation of perovskite solar cells.

Abstract Covalent organic frameworks (COFs) have emerged as an important class of organic semiconductors and photocatalysts for the hydrogen evolution reaction (HER)from water. To optimize their photocatalytic activity, typically the organic moieties constituting the frameworks are considered and the most suitable combinations of them are searched for. However, the effect of the covalent linkage between these moieties on the photocatalytic performance has rarely been studied. Herein, we demonstrate that donor‐acceptor (D‐A) type imine‐linked COFs can produce hydrogen with a rate as high as 20.7 mmol g −1 h −1 under visible light irradiation, upon protonation of their imine linkages. A significant red‐shift in light absorbance, largely improved charge separation efficiency, and an increase in hydrophilicity triggered by protonation of the Schiff‐base moieties in the imine‐linked COFs, are responsible for the improved photocatalytic performance.

In order to protect the environment and economize energy, a nitrogen-fixing photocatalyst, VMCeact, is investigated in this work. This catalyst is prepared from a natural mineral, vermiculite, and modified by Ce-based metal-organic framework, Ce-UiO-66. Vermiculite was treated with formic acid; thus, Ce-UiO-66 particles grew in-situ on vermiculite; then, Ce-UiO-66 particles were activated by ultraviolet irradiation. The vermiculite absorbed visible light with a narrow band gap, and transferred photogenerated electrons to the active sites on Ce-UiO-66. Moreover, the lamella structure of vermiculite protected Ce-UiO-66 during photocatalytic process. Therefore, with only 45.92 wt% of Ce-UiO-66, the nitrogen fixation performance of VMCeact was 2.29 times that of pure activated Ce-UiO-66 particles under 455 nm light irradiation (apparent quantum efficiency of 4.49%), and retained at least 96.05% performance after 7 × 24 h of photocatalytic reaction. This cost-reduced, efficient and stable photocatalyst has the opportunity to facilitate environmentally friendly ammonia production.

Abstract The extensive industrial applications of fuel oil, a critical strategic resource, are accompanied by significant environmental and health concerns due to the presence of sulfur‐containing compounds in its composition, which result in hazardous combustion waste. Extensive research has been conducted to develop technologies for low‐vulcanization fuel production to address this issue. Consequently, the investigation of catalysts for environmentally friendly and safe photocatalytic desulfurization becomes imperative. To that end, we have designed efficient MIL‐101(Fe)/CQDs@g‐C 3 N 4 (MIL101/CDs‐C 3 N 4 ) Z‐scheme heterojunction photocatalysts with high carrier separation and mobility through a thermal polymerization‐hydrothermal strategy. The high concentration of photogenerated carriers facilitates the activation of oxygen and H 2 O 2 , leading to increased production of ROS (⋅O 2 − , ⋅OH, h + ), thereby enhancing the photocatalytic desulfurization (PODS). Additionally, DFT (Density functional theory) calculations were utilized to determine the electron migration pathways of the catalysts and adsorption energies of DBT (dibenzothiophene). Moreover, Gibbs free energy calculations indicated that MIL101/CDs‐C 3 N 4 exhibited the lowest activation energy for oxygen and H 2 O 2 . The mechanism of photocatalytic desulfurization was proposed through a combination of theoretical calculations and experimental studies. This study provides guidance for the development of MOF‐based Z‐scheme systems and their practical application in desulfurization processes.

Sequential excitation energy and electron transfer (ET) are ubiquitous pathways for converting solar energy to chemical energy in photosynthesis. Mimicking this unique process for chemical synthesis is promising yet still a big challenge. Herein, taking photosynthesis as an inspiration, we demonstrate an interesting pathway for oxygen reduction to hydrogen peroxide (H2O2), an important and valuable commodity chemical. The proposed route was verified on a biomimetic photocatalyst, i.e., an aluminum porphyrin metal–organic framework nanosheet (Al–TCPP). Experimental investigations and theoretical calculations reveal that the dioxygen molecule is first converted to a highly active singlet oxygen intermediate through an excitation energy transfer (EET) and then reduced to H2O2 via the photogenerated electrons with a reduced barrier over Al–TCPP. Consequently, Al–TCPP shows a 32 times higher H2O2 evolution rate than that of the pristine TCPP counterpart, wherein excitation energy transfer mainly exists. This study presents a paradigm to mimic the photosynthetic sequential excitation energy and electron-transfer process for improved synthesis of valuable commodity chemicals.

ABSTRACT While chirality is a prevalent character of numerous biological and synthetic organic molecules, its selective absorption of circularly polarized light, known as circular dichroism (CD), is typically small due to intrinsically weak coupling between magnetic and electric dipoles. However, thin films of aggregated, enantiopure prolinol‐derived squaraine molecules (ProSQ‐C16) exhibit an unusually large excitonic CD signal, although the underlying mechanism is not yet known. In this study, we employ steady‐state and ultrafast transient absorption spectroscopy to investigate the nature and dynamics of excitons in aggregates of enantiopure and racemic ProSQ‐C16 thin films. Highly resembling transient responses of enantiopure thin films under excitations at different photon energies strongly indicate that a single type of aggregate dominates the linear optical response, that is, a strong red‐shifted (J‐like) and weak blue‐shifted (H‐like) absorption band. On the other hand, the transient properties of the racemic thin film deviate from this pattern and remain largely ambiguous. The short lifetime of excited states and coherent oscillations present in the dynamics of the transient absorption signal indicate that the early time dynamics are governed by a transition towards a dark intermediate state, which might arise from intermolecular charge transfer with potential contributions from the coupling of excitons to the vibrations. This non‐radiative relaxation pathway explains the unusually weak fluorescence of the predominately J‐like behaving aggregate. Our findings conclusively show that the chiral aggregate structure has a strong impact on the optical and dynamic response of the excitons and underline the significance of non‐Frenkel exciton states for the optical properties of anilino squaraine dyes.

Background High body mass index (BMI) is a crucial determinant in low back pain (LBP) incidence and progression. However, the effect of increased BMI on LBP has been largely overlooked at the global, regional, and national levels. This research aimed to use data from the 2021 global burden of disease (GBD) study to determine trends associated with LBP due to high BMI from 1990 to 2021, thereby providing evidence for developing targeted policies. Methods Epidemiological data on the association between high BMI and LBP is obtained from the GBD 2021. Disability-adjusted life-years (DALYs) attributable to high BMI-related LBP are stratified by year, age, country, and socio-demographic index (SDI). The estimated annual percentage change (EAPC) was calculated to evaluate the trends from 1990 to 2021. A Bayesian age-period cohort (BAPC) model was used to assess the corresponding trends from 2022 to 2036. Additionally, statistical models, such as decomposition analysis and frontier analysis, were used. Results According to the GBD 2021, the number of DALYs caused by LBP attributed to high BMI reached 8,363,759 in 2021, which is an increase of 170.97% since 1990. The age-standardized rate of disability-adjusted life years (ASDR) for LBP caused by high BMI has been increasing from 1990 to 2021, with an EAPC of 1.14%. Among the five SDI regions, ASDR has increased. High-income North Americans exhibited the highest risk of LBP caused by high BMI, with Hungary being the most affected. Frontier analysis highlights the urgent need for intervention in countries such as the Netherlands, Germany, and Canada. Finally, the burden of LBP related to high BMI will continue to rise from 2022 to 2036. Conclusion Between 1990 and 2021, there was a global increase in lower back pain due to high BMI, with a projected continuation of this trend. Monitoring BMI is crucial for developing region-specific and national strategies, and research emphasizes the urgency of reducing the health burden of high BMI and improving the quality of life for the global population.