Developing active, stable and cost-effective bifunctional electrocatalysts with earth-abundant metals (Ni, Fe, Co) is a prerequisite to achieve overall water splitting. In this work, a novel CoFe-layered double hydroxide (LDH) coupled with NiFe-LDH nanosheet array supported on nickel foam (denoted as [email protected]/NF) is developed through a facile hydrothermal and electrodeposition method. Remarkably, benefiting from strong synergistic effect between CoFe-LDH and NiFe-LDH and the unique structural features, the resulting [email protected]/NF architectures catalyst exhibits excellent activities and stabilities for oxygen evolution reaction (OER) and hydrogen evolution reaction (HER). Furthermore, an efficient and stable alkali-electrolyzer using [email protected]/NF as both the cathode and anode achieve a voltage of 1.59 V at the current density of 10 mA cm−2, which is superior to many other state-of-the-art earth-abundant electrocatalysts. This work provides a facile method for enhancing the electrocatalytic activity by constructing hierarchical core-shell architectures using the LDH nanosheet materials.

Novel visible-light-driven 2D-2D heterojunction photocatalysts was constructed based on 2D g-C3N4 and exfoliated ultrathin K+Ca2Nb3O10− nanosheets, which is derived from Dion-Jacobson phase layer perovskites. The photocatalytic performance of the 2D-2D g-C3N4/K+Ca2Nb3O10− nanosheet heterojunctions was evaluated by the degradation of tetracycline hydrochloride under visible light irradiation. Compared with bare K+Ca2Nb3O10− and g-C3N4, the g-C3N4/K+Ca2Nb3O10− nanosheet heterojunctions exhibited considerably enhanced photocatalytic activity towards the degradation of tetracycline hydrochloride, which is about 6.6 and 1.8 times higher than that of pure K+Ca2Nb3O10− and g-C3N4, respectively. This enhanced activity can be mainly attributed to the synergistic effect of g-C3N4/K+Ca2Nb3O10− nanosheet heterojunctions with strong interfacial interaction and abundant 2D coupling interfaces, which could efficiently promote the photo-induced charge separation. The results of work demonstrated that construction of 2D-2D heterojunctions is an effective strategy to obtain the enhanced photocatalytic activity towards the degradation of tetracycline hydrochloride.

In this work, n-type porous graphite-like C3N4 (denoted as p-g-C3N4) was fabricated and modified with p-type nanostructured BiOI to form a novel BiOI/p-g-C3N4 p–n heterojunction photocatalyst for the efficient photocatalytic degradation of methylene blue (MB). The results show that the BiOI/p-g-C3N4 heterojunction photocatalyst exhibits superior photocatalytic activity compared to pure BiOI and p-g-C3N4. The visible-light photocatalytic activity enhancement of BiOI/p-g-C3N4 heterostructures could be attributed to its strong absorption in the visible region and low recombination rate of the electron–hole pairs because of the heterojunction formed between BiOI and p-g-C3N4. It was also found that the photodegradation of MB molecules is mainly attributed to the oxidation action of the generated O2˙− radicals and partly to the action of hvb+via direct hole oxidation process.

Due to the high dissociation energy of CO2 and sluggish electron-hole pairs transfer dynamics, photocatalytic CO2 reduction with high performance remains a huge challenge. Herein, we report a novel dual-homojunction photocatalyst comprising of cyano/cyanamide groups co-modified carbon nitride (CN-TH) intramolecular homojunction and 1 T/2H-MoSe2 surface homojunction (denoted as 1 T/2H-MoSe2/CN-TH) for enhanced photocatalytic CO2 reduction. In this dual-homojunction photocatalyst, intramolecular CN-TH homojunction promote the intralayer charge separation and transfer owing to the strong electron-withdrawing capabilities of the two-type cyanamide, while the 1 T/2H-MoSe2 homojunction mainly contribute to an interlayer charge transport in CN-TH, consequently inducing a tandem multi-step charge transfer, accelerating the charge transfer dynamics and enhancing CO2 reduction activities. Thanks to this tandem multi-step charge transfer, the optimized 1 T/2H-MoSe2/CN-TH dual-homojunction photocatalyst presented a high CO yield of 27.36 μmol·g−1·h−1, which is 3.58 and 2.87 times higher than those of 1 T/2H-MoSe2/CN and 2H-MoSe2/CN-TH single homojunctions, respectively. This work provides a novel strategy for efficient CO2 reduction via achieving tandem multi-step charge transfer through designing dual-homojunction photocatalyst.

Designing efficient and stable oxygen evolution reaction (OER) catalyst is the basis for the development of sustainable electrolytic water energy techniques. In this work, we presented a heterogeneous-structured electrocatalyst composed of bimetallic oxides-modified RuO

In view of the large difference in moisture content of cotton stalk in autumn in Xinjiang, the existing process of obtaining discrete element simulation parameters of cotton stalk is low in accuracy and complicated in operation, leading to the problems of poor universality and low accuracy in regard to the discrete element simulation parameter-calibration method in the process of mechanized transportation, throwing and returning to the field. Therefore, the experimental study on cotton stalk with different moisture content was carried out with the accumulation angle as the response value, so as to construct a parameter model that can quickly and accurately calibrate cotton stalk with different levels of moisture content. The model has high applicability and flexibility, and it can be widely used in the simulation test of various cotton field-operation machinery, such as a residual film-recycling machine, cotton picker, crushing and returning machine and other equipment. The water content–accumulation angle model was established by the cylinder-lifting method, and the correlation coefficient of the model was 0.9993. Based on EDEM 2020 software, the Hertz–Mindlin model was used to simulate the stacking angle of cotton stalk, and the rolling friction coefficient, static friction coefficient and collision recovery coefficient between cotton stalk and cotton stalk–steel were obtained. Through the Plackett–Burman test, climbing test and Box–Behnken test, three significant parameters, namely the rolling friction coefficient, static friction coefficient and static friction coefficient between cotton stalk and steel, were selected from discrete element simulation parameters to characterize the moisture content of cotton stalk, and the accumulation angle–discrete element parameter model was established. The p-value of the model was less than 0.0001, and the relative error was only 2.67%. Based on the moisture content–stacking angle model and the stacking angle–discrete element parameter model, the moisture content–discrete element parameter model was constructed. The model was verified by the cylinder-lifting method and the plate-drawing method, and the relative error was only 2.79%. Finally, the model was further verified by comparing the effect of the throwing uniformity between the mechanical simulation test and field test, and the relative error was only 4.75%. The test proves that the moisture content–discrete element parameter model is accurate and reliable, not only providing the design basis and support for the mechanization research of cotton stalk conveying and returning to the field in Xinjiang but also providing ideas for the calibration of discrete element simulation parameters of other crop straws.