Magnesium coated by different transition metals (TM: Ti, Nb, V, Co, Mo, or Ni) with a grain size in the nano-scale formed a core (Mg)–shell (TM) like structure which can catalyse dehydrogenation.

A Ti-based multi-valence catalyst was coated on the surface of ball milled Mg powders (∼1 μm in diameter), aiming to decrease the desorption temperature and increase the kinetics of hydrogen release from MgH2 by its catalytic effect on thermodynamics. The catalysis coating was prepared by the chemical reaction between Mg powders and TiCl3 in THF solution, which is ∼10 nm in thickness and contains multiple valences in the form of Ti (0), TiH2 (+2), TiCl3 (+3) and TiO2 (+4). It is believed that the easier electron transfer among these different Ti valences plays a key role in enhancing the hydrogen recombination for the formation of a hydrogen molecule (e.g.). This recombination is generally regarded as the key barrier for hydrogen desorption of MgH2. Experimentally, temperature-programmed desorption (TPD) and isothermal dehydrogenation analysis demonstrate that the MgH2 – coated Ti based system (denoted as Mg–Ti) has excellent dehydrogenation properties, which can start to release H2 at about 175 °C and release 5 wt% H2 within 15 min at 250 °C. The dehydrogenation reaction entropy (ΔS) of the system is changed from 130.5 J K−1 mol−1 H2 to 136.1 J K−1 mol−1 H2, which reduces the Tplateau to 279 °C at an equilibrium pressure of 1 bar. A new mechanism has been proposed that multiple valence Ti sites act as the intermediate for electron transfers between Mg2+ and H−, which makes the recombination of H2 on Ti (in forms of compounds) surfaces much easier.

The electrodeposition method is commonly used for fabricating water splitting catalysts. Traditional methods assume a static precursor solution, ignoring the effects of solution dynamics. We theorized that stirring the solution during electrodeposition could improve mass transfer and current distribution, thereby enhancing electrochemical kinetics and nucleation. Consequently, we developed a novel electrodeposition technique to synthesize Fe-doped NiSe, an effective catalyst for alkaline water hydrolysis, demonstrating exceptional performance and stability. This catalyst notably decreases the overpotentials for OER and HER to 185/266 mV and 101/271 mV at 10 and 300 mA cm−2, respectively. At the same time, the overall water splitting system comprising this catalyst requires only a low potential of 1.48 V to stably catalyze water splitting for over 60 hours. Electrochemical tests indicate that stirred deposition endows the catalyst with a larger electrochemically active area. In-situ Raman spectroscopy reveals NiOOH as an active phase, and Fe doping facilitates NiOOH formation at lower overpotentials, enhancing OER performance. First-principles calculations suggest that Fe doping optimizes the rate-determining step, lowers the activation energy for the OER process, and boosts conductivity. This study presents a method to improve OER efficiency in Ni-based catalysts, offering insights into mechanism control.

Construction of S-scheme heterojunction with 2D/2D structure can accelerate the carrier separation and migration owing to the induced built-in electric field, short carrier migration distance and large contact area. Herein, we develop a simple one-step solvent thermal method for the synthesis of novel Bi2O3-BiOI 2D/2D S-scheme heterojunction with intimate interfacial contact. As expected, the as-prepared Bi2O3-BiOI heterojunction presents higher visible-light driven photodegradation of tetracycline (TC), as well as rhodamine B (RhB), methyl orange (MO), and tetracycline hydrochloride (TC-HCl), than the counterparts. Besides, the potential degradation pathways of TC are elucidated and the toxicities of intermediates are assessed in detail. Significantly, the mechanism insight into S-scheme charge transfer mechanism in Bi2O3-BiOI 2D/2D heterojunction is uncovered in depth by density functional theory calculations and a series of experimental evidences. This work affords a useful inspiration on constructing high-performance BiOI-based photocatalysts via engineering of heterojunction and morphology for organic hazards removal.

Designing low-cost, efficient, and durable bifunctional electrocatalysts can significantly reduce the cost of industrial electrolysis of water. In this article, a novel self-supported nickel–iron foam completely covered with Ni2B particles was prepared through a solid-phase boronization method as the substrate (referred to as NFF-B). Then, an independent columnar Co-doped NiSe electrocatalyst composed of petal-shaped nanosheets was synthesized on NFF-B via a stirring-electrodeposition method. For comparison, a series of reference samples were also synthesized using the same process. The synthesized Ni0.5Co0.5Se/NFF-B exhibited excellent bifunctional catalytic activity and stability, with an HER overpotential of 90 mV and an OER overpotential of only 182 mV in 1 M KOH at 10 mA‧cm−2. More importantly, the assembled Ni0.5Co0.5Se/NFF-B||Ni0.5Co0.5Se/NFF-B overall water splitting system required only 1.49 V to drive the electrolysis of water at 10 mA‧cm−2, maintaining exceptional stability for 115 h under these conditions, surpassing most previously reported bifunctional electrocatalysts. Our work offers a new strategy for preparing efficient and durable bifunctional electrocatalysts.

Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) holds remarkable potential for the rapid and portable detection of trace molecules. However, the analysis and comparison of SERS spectra are challenging due to the diverse...

The ability of photosensitizers (PSs) to generate reactive oxygen species (ROS) is crucial for photodynamic therapy (PDT). However, many traditional PSs face the drawbacks that aggregation-caused quenching (ACQ) and highly expressed glutathione (GSH) in the tumor microenvironment seriously limit their ROS generation ability. Herein, we report two cationic dinuclear iridium complexes, Ir–C–C–Ir and Ir–S–S–Ir, which possess aggregation-induced emission (AIE). Ir–S–S–Ir was constructed for GSH consumption by introducing a disulfide linkage between the two auxiliary ligands with imine units. Quantum chemical calculations revealed that Ir–C–C–Ir and Ir–S–S–Ir possess many degenerate states, which provide more channels for singlet-to-triplet exciton transitions, and then the intersystem crossing rate is increased due to the heavy atom effect of the iridium and sulfur atoms. The ROS production experiments indicated that the singlet oxygen yield of Ir–S–S–Ir was 33 times more than that of the ACQ mononuclear iridium complex Ir–C. Most importantly, Ir–S–S–Ir consumed GSH through a thiol–disulfide exchange reaction, as demonstrated by mass spectrometry and high-performance liquid chromatography. Cell experiments testified that Ir–S–S–Ir consumes GSH in tumor cells, possesses good ROS production capacity, and exhibits an extraordinary PDT effect. This is the first report of an AIE dinuclear iridium complex with a GSH-consuming function.