We designed and synthesized a perfluorinated covalent triazine-based framework (FCTF-1) for selective CO2 capture. The incorporation of fluorine (F) groups played multiple roles in improving the framework's CO2 adsorption and separation capabilities. Thermodynamically, the strongly polar C–F bonds promoted CO2 adsorption via electrostatic interactions, especially at low pressures. FCTF-1's CO2 uptake was 1.76 mmol g−1 at 273 K and 0.1 bar through equilibrium adsorption, exceeding the CO2 adsorption capacity of any reported porous organic polymers to date. In addition, incorporating F groups produced a significant amount of ultra-micropores (<0.5 nm), which offered not only high gas adsorption potential but also kinetic selectivity for CO2–N2 separation. In mixed-gas breakthrough experiments, FCTF-1 exhibited an exceptional CO2–N2 selectivity of 77 under kinetic flow conditions, much higher than the selectivity (31) predicted from single-gas equilibrium adsorption data. Moreover, FCTF-1 proved to be tolerant to water and its CO2 capture performance remained excellent when there was moisture in the gas mixture, due to the hydrophobic nature of the C–F bonds. In addition, the moderate adsorbate–adsorbent interaction allowed it to be fully regenerated by pressure swing adsorption processes. These attributes make FCTF-1 a promising sorbent for CO2 capture from flue gas.

A simple solution-based synthesis route, based on an oxidation–reduction reaction between graphene oxide and SnCl2•2H2O, has been developed to produce a SnO2/graphene composite. In the prepared composite, crystalline SnO2 nanoparticles with sizes of 3–5 nm uniformly clung to the graphene matrix. When used as an electrode material for lithium ion batteries, the composite presented excellent rate performance and high cyclic stability. The effect of SnO2/graphene ratio on electrochemical performance has been investigated. It was found that the optimum molar ratio of SnO2/graphene was about 3.2:1, corresponding to 2.4 wt.% of graphene. The composite could deliver a charge capacity of 840 mAh/g (with capacity retention of 86%) after 30 charge/discharge cycles at a current density of 67 mA/g, and it could retain a charge capacity of about 590 and 270 mAh/g after 50 cycles at the current density of 400 and 1000 mA/g, respectively.

Oxide-/hydroxide-derived copper electrodes exhibit excellent selectivity toward C2+ products during the electrocatalytic CO2 reduction reaction (CO2RR). However, the origin of such enhanced selectivity remains controversial. Here, we prepared two Cu-based electrodes with mixed oxidation states, namely, HQ-Cu (containing Cu, Cu2O, CuO) and AN-Cu (containing Cu, Cu(OH)2). We extracted an ultrathin specimen from the electrodes using a focused ion beam to investigate the distribution and evolution of various Cu species by electron microscopy and electron energy loss spectroscopy. We found that at the steady stage of the CO2RR, the electrodes have all been reduced to Cu0, regardless of the initial states, suggesting that the high C2+ selectivities are not associated with specific oxidation states of Cu. We verified this conclusion by control experiments in which HQ-Cu and AN-Cu were pretreated to fully reduce oxides/hydroxides to Cu0, and the pretreated electrodes showed even higher C2+ selectivity compared with their unpretreated counterparts. We observed that the oxide/hydroxide crystals in HQ-Cu and AN-Cu were fragmented into nanosized irregular Cu grains under the applied negative potentials. Such a fragmentation process, which is the consequence of an oxidation-reduction cycle and does not occur in electropolished Cu, not only built an intricate network of grain boundaries but also exposed a variety of high-index facets. These two features greatly facilitated the C-C coupling, thus accounting for the enhanced C2+ selectivity. Our work demonstrates that the use of advanced characterization techniques enables investigating the structural and chemical states of electrodes in unprecedented detail to gain new insights into a widely studied system.

In this work, we describe a solution-based synthesis of monodisperse Cu2O nanocrystals with controllable sizes in the nanoscale regime. Two types of nanocrystals, cubes and rhombic dodecahedra unifaceted with either {001} or {110} crystal planes, have been prepared at a 100% morphological yield. In particular, synthetic parameters and formation processes of the Cu2O nanocrystals have been investigated in detail, and a range of well-oriented supercrystals/superlattices built from the two types of nanobuilding blocks have been attained for the first time. It has been revealed that n-hexadecylamine used in the present work plays multiple roles: it serves as a chelating ligand to form [Cu(NH2C16H33)4]2+ complex precursor, as a phase-transferring agent to transfer divalent Cu2+ ions into the organic phase, as a reducing agent to generate monovalent Cu+ (i.e., Cu2O), as a passivating adsorbate to control crystal morphology, and as a surface capping agent to generate self-assemblies of nanocrystals via van der Waals interaction. Apart from synthesis and self-assembly, disassembly and reassembly of Cu2O nanocrystals have also been investigated. The disassembly processes are accompanied with aggregative growths of nanocrystals, which can be attributed to a combined process of "oriented attachment" and Ostwald ripening, leading to permanent engagement and enlargement of nanocrystals. Finally, our self-assembled nanocrystals of Cu2O show a lower detection limit, lower operating temperature, and higher sensitivity in ethanol vapor detection, compared with other Cu2O-based alcohol sensors reported in the recent literature. A greater depletion layer of carrier and a relatively small contact potential may account for the observed sensing enhancement in the sensors made from the organized Cu2O nanocrystals.

Blue-emitting perovskites can be easily attained by precisely tuning the halide ratio of mixed halide (Br/Cl) perovskites (MHPs). However, the adjustable halide ratio hinders the passivation of Cl vacancies, the main source of trap states leading to inferior performance of blue MHP light-emitting diodes (LEDs). Here, we report a strategy for passivating Cl vacancies in MHP quantum dots (QDs) using nonpolar solvent-soluble organic pseudohalide [n-dodecylammonium thiocyanate (DAT)], enabling blue MHP LEDs with greatly enhanced efficiency. Density functional theory calculations reveal that the thiocyanate (SCN–) groups fill in the Cl vacancies and remove electron traps within the bandgap. DAT-treated CsPb(BrxCl1–x)3 QDs exhibit near unity (∼100%) photoluminescence quantum yields, and their blue (∼470 nm) LEDs are spectrally stable with an external quantum efficiency of 6.3%, a record for perovskite LEDs emitting in the range of 460–480 nm relevant to Rec. 2020 display standards, and a half-lifetime of ∼99 s.

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) is a highly sensitive probe for molecular detection. The aim of this study was to develop an efficient platform for investigating the kinetics of catalytic reactions with SERS. To achieve this, we synthesized a novel Au-Pd bimetallic nanostructure (HIF-AuNR@AuPd) through site-specific epitaxial growth of Au-Pd alloy horns as catalytic sites at the ends of Au nanorods. Using high-resolution electron microscopy and tomography, we successfully reconstructed the complex three-dimensional morphology of HIF-AuNR@AuPd and identified that the horns are bound with high-index {11l} (0.25 < l < 0.43) facets. With an electron beam probe, we visualized the distribution of surface plasmon over the HIF-AuNR@AuPd nanorods, finding that strong longitudinal surface plasmon resonance concentrated at the rod ends. This unique crystal morphology led to the coupling of high catalytic activity with a strong SERS effect at the rod ends, making HIF-AuNR@AuPd an excellent bifunctional platform for in situ monitoring of surface catalytic reactions. Using the hydrogenation of 4-nitrothiophenol as a model reaction, we demonstrated that its first-order reaction kinetics could be accurately determined from this platform. Moreover, we clearly identified the superior catalytic activity of the rod ends relative to that of the rod bodies, owing to the different SERS activities at the two positions. In comparison with other reported Au-Pd bimetallic nanostructures, HIF-AuNR@AuPd offered both higher catalytic activity and greater detection sensitivity.

In industry, cryogenic rectification for separating xenon from other noble gases such as krypton and argon is an energy and capital intensive process. Here we show that a microporous metal–organic framework, namely Co3(HCOO)6 is capable of effective capture and separation of xenon from other noble gases. Henry's constant, isosteric heat of adsorption (Qst), and IAST selectivity are calculated based on single component sorption isotherms. Having the highest Qst reported to date, Co3(HCOO)6 demonstrates high adsorption capacity for xenon and its IAST selectivity for Xe–Kr is the largest among all MOFs investigated to date. To mimic real world conditions, breakthrough experiments are conducted on Xe–Kr binary mixtures at room temperature and 1 atmosphere. The results are consistent with the calculated data. These findings show that Co3(HCOO)6 is a promising candidate for xenon capture and purification. Our gas adsorption measurements and molecular simulation study also reveal that the adsorption of xenon represents the first example of commensurate adsorption of atomic gases near ambient conditions.

BACKGROUND General paresis of the insane (GPI) is characterized by cognitive impairment, neuropsychiatric symptoms, and brain structural abnormalities, mimicking many neuropsychiatric diseases. Olfactory dysfunction has been linked to cognitive decline and neuropsychiatric symptoms in numerous neuropsychiatric diseases. Nevertheless, it remains unclear whether patients with GPI experience olfactory dysfunction and whether olfactory dysfunction is associated with their clinical manifestations. MATERIAL AND METHODS Forty patients with GPI and 37 healthy controls (HCs) underwent the "Sniffin Sticks" test battery, Mini-Mental State Examination, and Neuropsychiatric Inventory to measure olfactory function, cognitive function, and neuropsychiatric symptoms, respectively. Brain structural abnormalities were evaluated using visual assessment scales including the medial temporal lobe atrophy (MTA) visual rating scale and Fazekas scale. RESULTS Compared with HCs, patients with GPI exhibited significant olfactory dysfunction, as indicated by deficits in the odor threshold (OT) (P=0.001), odor discrimination (OD) (P<0.001), and odor identification (OI) (P<0.001). In patients with GPI, the OI was positively correlated with cognitive function (r=0.57, P<0.001), but no significant correlation was found between olfactory function and neuropsychiatric symptoms, blood, or cerebrospinal fluid biomarkers (rapid plasma reagin circle card test and Treponema pallidum particle agglutination test), or brain structural abnormalities (MTA and Fazekas scale scores). Mediation analysis indicated that the impaired OI in patients with GPI was mediated by cognitive impairment and impaired OT respectively. CONCLUSIONS Patients with GPI exhibited overall olfactory dysfunction. OI is correlated with cognitive function and the impaired OI is mediated by cognitive impairment in patients with GPI. Thus, OI may serve as a marker for reflecting cognitive function in patients with GPI.