Although graphitic carbon nitride (g-C3N4) is an attractive photocatalyst for solar H2 generation, the preparation of g-C3N4 nanosheets via a “green” and simple method as well as the construction of highly-efficient g-C3N4-based photocatalysts are still challenges. In this study, g-C3N4 nanosheets prepared by a simple probe sonication assisted liquid exfoliation method were used to construct 2D-2D MoS2/g-C3N4 photocatalyst for photocatalytic H2 production. The 2D-2D MoS2/g-C3N4 photocatalyst containing 0.75% MoS2 showed the highest H2 evolution rate of 1155 μmol·h−1·g−1 with an apparent quantum yield of 6.8% at 420 nm monochromatic light, which is much higher than that of the optimized 0D-2D Pt/g-C3N4 photocatalyst. The high photocatalytic H2 production activity of 2D-2D MoS2/g-C3N4 photocatalyst can be attributed to the large surface area and the formed 2D interfaces between MoS2 and g-C3N4 nanosheets. As demonstrated by photoluminescence quenching and time-resolved fluorescence decay studies, the 2D interfaces can accelerate the photoinduced charge transfer, resulting in the high photocatalytic H2 production performance. This study provides a new strategy in developing highly-efficient g-C3N4-based photocatalysts for H2 production via using 2D nanojunction as a bridge to promote the photoinduced charge separation and transfer.

Currently, the major commercial white light-emitting diode is the phosphor converted LED made of blue-emitting chip and Y3Al5O12:Ce3+ yellow phosphor dispersed in organic silicone. However, the organic binder in high-power device ages easily and turns yellow due to accumulated heat emitted from chip, which adversely affects the device properties such as luminous efficacy and color coordination, and therefore reduces its long-term reliability as well as lifetime. In this mini-review article, we provide an overview of recent progresses in developing transparent inorganic glass–ceramics phosphors excitable by blue chip, as an alternative to conventional polymer-based phosphor converter, for construction of high-power white light-emitting diodes. Two kinds of synthesis routes, glass crystallization and low-temperature co-sintering, are discussed in detail. Afterwards, the materials design, structure/property optimization as well as glass–ceramic-based WLED devices construction are summarized. Finally, challenges and future advances for the realization of transparent glass–ceramics in commercial applications will be presented.

Yb3+/Er3+/Cr3+ triply doped transparent bulk glass ceramic containing orthorhombic YF3 and cubic Ga2O3 nanocrystals was fabricated by a melt-quenching route to explore its possible application in optical thermometry with high spatial and temperature resolution. It was experimentally observed that Yb3+/Er3+ ions incorporated into the precipitated YF3 nanophase, while Cr3+ ions partitioned into the crystallized Ga2O3 nanophase after glass crystallization. Importantly, such spatial isolation strategy efficiently suppressed adverse energy transfer among different active ions. As a consequence, intense green anti-Stokes luminescence originated from Er3+: 2H11/2,4S3/2 → 4I15/2 transitions, and deep-red Stokes luminescence transitions assigned to Cr3+: 2E → 4A2 radiation were simultaneously realized. Impressively, the intermediate crystal-field environment for Cr3+ in Ga2O3 made it possible for lifetime-based temperature sensing owing to the competition of radiation transitions from the thermally coupled Cr3+ 2E and 4T2 excited states. In the meantime, the low-phonon-energy environment for Er3+ in YF3 was beneficial for upconversion fluorescence intensity ratio-based temperature sensing via thermal population between the 2H11/2 state and 4S3/2 state. The Boltzmann distribution theory and the two-level kinetic model were adopted to interpret these temperature-dependent luminescence of Er3+ and Cr3+, respectively, which gave the highest temperature sensitivities of 0.25% K–1 at 514 K for Er3+ and 0.59% K–1 at 386 K for Cr3+.

Developing advanced luminescent materials and techniques is of significant importance for anti-counterfeiting applications, and remains a huge challenge. In this work, a new and efficient approach for achieving efficient dual-mode luminescence with tunable color outputs via Gd3+ -mediated interfacial energy transfer, Ce3+ -assisted cross-relaxation, and core-shell nanostructuring strategy is reported. The introduction of Ce3+ into the inner core not only serves the regulation of upconversion emission, but also facilitates the ultraviolet photon harvesting and subsequent energy transfer to downshifting (DS) activators in the outer shell layer. Furthermore, the construction of the core@shell nanoarchitecture enables the spatial separation of upconverting activators and DS centers, which greatly suppresses their adverse cross-relaxation processes. Consequently, efficient and multicolor-tunable dual-mode emissions can be simultaneously observed in the pre-designed NaGdF4 :Yb/Ho/Ce@NaYF4 :X (X = Eu, Tb, Sm, Dy) core-shell nanostructures under 254 nm ultraviolet light and 980 nm laser excitation. The proof-of-concept experiment demonstrates that 2D-encoded patterns based on dual-mode emitting nanomaterials are very promising for anti-counterfeiting applications. It is believed that this preliminary study will advance the development of the fluorescent materials for potential applications in anti-counterfeiting and optical multiplexing.

A strategy to achieve 808 nm excited single-band red upconversion luminescence of Ho3+ via the core–shell nanoarchitecture design was provided. Specifically, the synthesized Yb/Ho/Ce: NaGdF4@Yb/Nd: NaYF4 active-core@active-shell nanoparticles were evidenced to enable high-content doping of Nd3+ (∼10 mol %) in the shell layer and, thus, markedly enhance red upconversion emission from Ho3+ activators in the core with the assistance of spatially confined doping of Nd3+ ions and efficient energy transfer of Nd3+ → Yb3+(shell) → Yb3+(core) → Ho3+. Importantly, introducing Ce3+ into the core was beneficial to the competition of radiation transitions from the two intermediate excited states of Ho3+: 5S2,5F4 (green-emitting) and Ho3+: 5F5 (red-emitting), which induced great enhancement in the red to green intensity ratio and ultimately intense single-band red upconversion emission. We believe that this preliminary study will provide an important advance in developing luminescent markers suitable for biolabeling applications.

Metal sulfides have been considered as potential candidates for photocatalytic hydrogen production, but their practical applications are still limited by incident light utilization and charge separation despite the impressive advances in recent decades. To address these challenges, the construction of hollow nanostructure with exposing high active facets offers a desirable pathway for developing novel and high-efficiency photocatalysts. Here, by taking wurtzite CdS as an example, we first develop a general template-assisted cation exchange route for the preparation of hollow CdS nanostructures with diverse exposed facets. The obtained hollow CdS octahedrons with dominant {101} facets exhibit superior photocatalytic H2 evolution rate under visible-light irradiation compared with common CdS nanorods. According to the characterization results and density functional theory calculations, the excellent photocatalytic performance is attributed to the construction of hollow nano-octahedrons with exposed {101} active facets, which facilitates efficient light harvesting and photoinduced charge separation of CdS photocatalyst. The present approach gives a reference to design advanced semiconductors with remarkable photocatalytic activity for realizing efficient solar-to-chemical conversion.

Inorganic CsPbX3 (X = Cl, Br, I) perovskite quantum dots (PQDs) have attracted widespread attention due to their excellent optical properties and extensive application prospects. However, their inherent structural instability significantly hinders their practical application despite their outstanding optical performance. To enhance stability, an in situ electrospinning strategy was used to synthesize CsPbX3/polyacrylonitrile composite nanofibers. By optimizing process parameters (e.g., halide ratio, electrospinning voltage, and heat treatment temperature), all-inorganic CsPbX3 PQDs have been successfully grown in a polyacrylonitrile (PAN) matrix. During the electrospinning process, the rapid solidification of electrospun fibers not only effectively constrained the formation of large-sized PQDs but also provided effective physical protection for PQDs, resulting in the improvement in the water stability of PQDs by minimizing external environmental interference. Even after storage in water for over 100 days, the PQDs maintained approximately 93.5% of their photoluminescence intensity. Through the adjustment of halogen elements, the as-obtained composite nanofibers exhibited color-tunable luminescence in the visible light region, and based on this, a series of multicolor anti-counterfeiting patterns were fabricated. Additionally, benefiting from the excellent water stability and optical performance, the CsPbBr3/PAN composite film was combined with red-emitting K2SiF6:Mn4+ (KSF) on a blue LED (460 nm), producing a stable and efficient WLED device with a color temperature of around 6000 K and CIE coordinates of (0.318, 0.322). These results provide a general approach to synthesizing PQDs/polymer nanocomposites with excellent water stability and multicolor emission, thereby promoting their practical applications in multifunctional optoelectronic devices and advanced anti-counterfeiting.