An acid-assisted ultrarapid thermal strategy is developed for constructing specifically functionalized graphene. The electrochemical performance of functionalized graphene can be boosted via elaborate coupling between the pseudocapacitance and the electronic double layer capacitance through rationally tailoring the structure of graphene sheets. This presents an opportunity for developing further high-performance graphene-based electrodes to bridge the performance gap between traditional capacitors and batteries. Detailed facts of importance to specialist readers are published as ”Supporting Information”. Such documents are peer-reviewed, but not copy-edited or typeset. They are made available as submitted by the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

Silicon has been touted as one of the most promising anode materials for next generation lithium ion batteries. Yet, how to build energetic silicon-based electrode architectures by addressing the structural and interfacial stability issues facing silicon anodes still remains a big challenge. Here, we develop a novel kind of self-supporting binder-free silicon-based anodes via the encapsulation of silicon nanowires (SiNWs) with dual adaptable apparels (overlapped graphene (G) sheaths and reduced graphene oxide (RGO) overcoats). In the resulted architecture (namely, SiNW@G@RGO), the overlapped graphene sheets, as adaptable but sealed sheaths, prevent the direct exposure of encapsulated silicon to the electrolyte and enable the structural and interfacial stabilization of silicon nanowires. Meanwhile, the flexible and conductive RGO overcoats accommodate the volume change of embedded SiNW@G nanocables and thus maintain the structural and electrical integrity of the SiNW@G@RGO. As a result, the SiNW@G@RGO electrodes exhibit high reversible specific capacity of 1600 mAh g–1 at 2.1 A g–1, 80% capacity retention after 100 cycles, and superior rate capability (500 mAh g–1 at 8.4 A g–1) on the basis of the total electrode weight.

A series of nitrogen-containing micropore-donimated materials, porous triazine-based frameworks (PTFs), are constructed through the structural evolution of a 2D microporous covalent triazine-based framework. The PTFs feature predictable and controllable nitrogen doping and pore structures, which serve as a model-like system to more deeply understand the heteroatom effect and micropore effect in ionic liquid-based supercapacitors. The experimental results reveal that the nitrogen doping can enhance the supercapacitor performance mainly through affecting the relative permittivity of the electrode materials. Although microspores' contribution is not as obvious as the doped nitrogen, the great performances of the micropore-dominated PTF suggest that micropore-dominated materials still have great potential in ionic liquid-based supercapacitors.

A novel porous nanoarchitecture composed of 2D graphene–SnS2 (G–SnS2) units is developed via a two-step approach in this work. The special structure endows the high-rate transportation of electrolyte ions and electrons throughout the electrode matrix, resulting in remarkable electrochemical performance when it was used as anode in lithium ion batteries.

Cotton (Gossypium spp) plants produce seed trichomes (cotton fibers) that are an important commodity worldwide; however, genes controlling cotton fiber development have not been characterized. In Arabidopsis thaliana the MYB gene GLABRA1 (GL1) is a central regulator of trichome development. Here, we show that promoter of a cotton fiber gene, RD22-like1 (RDL1), contains a homeodomain binding L1 box and a MYB binding motif that confer trichome-specific expression in Arabidopsis. A cotton MYB protein GaMYB2/Fiber Factor 1 transactivated the RDL1 promoter both in yeast and in planta. Real-time PCR and in situ analysis showed that GaMYB2 is predominantly expressed early in developing cotton fibers. After transferring into Arabidopsis, GL1::GaMYB2 rescued trichome formation of a gl1 mutant, and interestingly, 35S::GaMYB2 induced seed-trichome production. We further demonstrate that the first intron of both GL1 and GaMYB2 plays a role in patterning trichomes: it acts as an enhancer in trichome and a repressor in nontrichome cells, generating a trichome-specific pattern of MYB gene expression. Disruption of a MYB motif conserved in intron 1 of GL1, WEREWOLF, and GaMYB2 genes affected trichome production. These results suggest that cotton and Arabidopsis use similar transcription factors for regulating trichomes and that GaMYB2 may be a key regulator of cotton fiber development.

Rechargeable aluminum-ion batteries (AIBs) are considered as a new generation of large-scale energy-storage devices due to their attractive features of abundant aluminum source, high specific capacity, and high energy density. However, AIBs suffer from a lack of suitable cathode materials with desirable capacity and long-term stability, which severely restricts the practical application of AIBs. Herein, a binder-free and self-standing cobalt sulfide encapsulated in carbon nanotubes is reported as a novel cathode material for AIBs. The resultant new electrode material exhibits not only high discharge capacity (315 mA h g-1 at 100 mA g-1 ) and enhanced rate performance (154 mA h g-1 at 1 A g-1 ), but also extraordinary cycling stability (maintains 87 mA h g-1 after 6000 cycles at 1 A g-1 ). The free-standing feature of the electrode also effectively suppresses the side reactions and material disintegrations in AIBs. The new findings reported here highlight the possibility for designing high-performance cathode materials for scalable and flexible AIBs.

Abstract Rechargeable aluminum‐ion batteries (AIBs) are attractive new generation energy storage devices due to its low cost, high specific capacity, and good safety. However, the lack of suitable electrode materials with high capacity and enhanced rate performance makes it difficult for real applications. Herein, the preparation of 3D reduced graphene oxide‐supported SnS 2 nanosheets hybrid is reported as a new type of cathode material for AIBs. The resultant material demonstrates one of the highest capacities of 392 mAh g −1 at 100 mA g −1 and good cycling stability. It is revealed that the layered SnS 2 nanosheets anchored on 3D reduced graphene oxide network endows the composite not only high electronic conductivity but also fast kinetic diffusion pathway. As a result, the hybrid material exhibits high rate performance (112 mAh g −1 at 1000 mA g −1 ). The detailed characterization also verifies the intercalation and deintercalation of relatively large chloroaluminate anions into the layered SnS 2 during the charge–discharge process, which is important for better understanding of the electrochemical process of AIBs.

Novel graphene-confined tin nanosheets (G/Sn/G) are constructed using an elaborately designed glucose-assisted chemical protocol. The as-synthesized G/Sn/G are featured with significantly enhanced lithium storage properties when compared with other graphene-based 0D/2D composite nanostructures, disclosing the merits of the 2D/2D composite featured with a surface-to-surface integration formula between graphene and the second 2D phase.

Atomic co-catalysts offer high potential to improve the photocatalytic performance, of which the preparation with earth-abundant elements is challenging. Here, a new molten salt method (MSM) is designed to prepare atomic Ni co-catalyst on widely studied TiO2 nanoparticles. The liquid environment and space confinement effect of the molten salt leads to atomic dispersion of Ni ions on TiO2, while the strong polarizing force provided by the molten salt promotes formation of strong Ni−O bonds. Interestingly, Ni atoms are found to facilitate the formation of oxygen vacancies (OV) on TiO2 during the MSM process, which benefits the charge transfer and hydrogen evolution reaction. The synergy of atomic Ni co-catalyst and OV results in 4-time increase in H2 evolution rate compared to that of the Ni co-catalyst on TiO2 prepared by an impregnation method. This work provides a new strategy of controlling atomic co-catalyst together with defects for efficient photocatalytic water splitting.