Exploring efficient and inexpensive oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts is of great importance for various electrochemical energy storage and conversion technologies. Ni-based electrocatalysts have been actively pursued because of their promising activity and earth abundance. However, the OER efficiency for most of the developed Ni-based electrocatalysts has been intrinsically limited due to their low electrical conductivity and poor active site exposure yield. Herein, we report metallic Ni3N nanosheets as an efficient OER electrocatalyst for the first time. The first-principles calculations and electrical transport property measurements unravel that the Ni3N is intrinsically metallic, and the carrier concentration can be remarkably improved with dimensional confinement. The EXAFS spectra provide solid evidence that the Ni3N nanosheets have disordered structure resultant of dimensional reduction, which then could provide more active sites for OER. Benefiting from enhanced electrical conductivity with metallic behavior and atomically disordered structure, the Ni3N nanosheets realize intrinsically improved OER activity compared with bulk Ni3N and NiO nanosheets. Our finding suggests that metallic nitride nanosheets could serve as a new group of OER electrocatalysts with excellent property.

Abstract Rational design of non‐noble materials as highly efficient, economical, and durable bifunctional catalysts for oxygen evolution and reduction reactions (OER/ORR) is currently a critical obstacle for rechargeable metal‐air batteries. A new route involving S was developed to achieve atomic dispersion of Fe‐N x species on N and S co‐decorated hierarchical carbon layers, resulting in single‐atom bifunctional OER/ORR catalysts for the first time. The abundant atomically dispersed Fe‐N x species are highly catalytically active, the hierarchical structure offers more opportunities for active sites, and the electrical conductivity is greatly improved. The obtained electrocatalyst exhibits higher limiting current density and a more positive half‐wave potential for ORR, as well as a lower overpotential for OER under alkaline conditions. Moreover, a rechargeable Zn–air battery device comprising this hybrid catalyst shows superior performance compared to Pt/C catalyst. This work will open a new avenue to design advanced bifunctional catalysts for reversible energy storage and conversion devices.

Abstract Designing highly efficient electrocatalysts for oxygen evolution reaction (OER) plays a key role in the development of various renewable energy storage and conversion devices. In this work, we developed metallic Co 4 N porous nanowire arrays directly grown on flexible substrates as highly active OER electrocatalysts for the first time. Benefiting from the collaborative advantages of metallic character, 1D porous nanowire arrays, and unique 3D electrode configuration, surface oxidation activated Co 4 N porous nanowire arrays/carbon cloth achieved an extremely small overpotential of 257 mV at a current density of 10 mA cm −2 , and a low Tafel slope of 44 mV dec −1 in an alkaline medium, which is the best OER performance among reported Co‐based electrocatalysts to date. Moreover, in‐depth mechanistic investigations demonstrate the active phases are the metallic Co 4 N core inside with a thin cobalt oxides/hydroxides shell during the OER process. Our finding introduces a new concept to explore the design of high‐efficiency OER electrocatalysts.

Abstract The electrocatalyzed oxygen reduction and evolution reactions (ORR and OER, respectively) are the core components of many energy conversion systems, including water splitting, fuel cells, and metal–air batteries. Rational design of highly efficient non‐noble materials as bifunctional ORR/OER electrocatalysts is of great importance for large‐scale practical applications. A new strongly coupled hybrid material is presented, which comprises CoO x nanoparticles rich in oxygen vacancies grown on B,N‐decorated graphene (CoO x NPs/BNG) and operates as an efficient bifunctional OER/ORR electrocatalyst. Advanced spectroscopic techniques were used to confirm formation of abundant oxygen vacancies and strong Co−N−C bridging bonds within the CoO x NPs/BNG hybrid. Surprisingly, the CoO x NPs/BNG hybrid electrocatalyst is highly efficient for the OER with a low overpotential and Tafel slope, and is active in the ORR with a positive half‐wave potential and high limiting current density in alkaline medium.

We report a facile one step method for fabricating g-C₃N₄nanosheets with enhanced photocatalytic H₂evolution activity.

Abstract Developing highly active catalysts for the oxygen evolution reaction (OER) is of paramount importance for designing various renewable energy storage and conversion devices. Herein, we report the synthesis of a category of Co‐Pi analogue, namely cobalt‐based borate (Co‐B i ) ultrathin nanosheets/graphene hybrid by a room‐temperature synthesis approach. Benefiting from the high surface active sites exposure yield, enhanced electron transfer capacity, and strong synergetic coupled effect, this Co‐B i NS/G hybrid shows high catalytic activity with current density of 10 mA cm −2 at overpotential of 290 mV and Tafel slope of 53 mV dec −1 in alkaline medium. Moreover, Co‐B i NS/G electrocatalysts also exhibit promising performance under neutral conditions, with a low onset potential of 235 mV and high current density of 14.4 mA cm −2 at 1.8 V, which is the best OER performance among well‐developed Co‐based OER electrocatalysts to date. Our finding paves a way to develop highly active OER electrocatalysts.

Abstract Exploring highly efficient and low‐cost electrocatalysts for electrochemical water splitting is of importance for the conversion of intermediate energy. Herein, the synthesis of dual‐cation (Fe, Co)‐incorporated NiSe 2 nanosheets (Fe, Co‐NiSe 2 ) and systematical investigation of their electrocatalytic performance for water splitting as a function of the composition are reported. The dual‐cation incorporation can distort the lattice and induce stronger electronic interaction, leading to increased active site exposure and optimized adsorption energy of reaction intermediates compared to single‐cation‐doped or pure NiSe 2 . As a result, the obtained Fe 0.09 Co 0.13 ‐NiSe 2 porous nanosheet electrode shows an optimized catalytic activity with a low overpotential of 251 mV for oxygen evolution reaction and 92 mV for hydrogen evolution reaction (both at 10 mA cm −2 in 1 m KOH). When used as bifunctional electrodes for overall water splitting, the current density of 10 mA cm −2 is achieved at a low cell voltage of 1.52 V. This work highlights the importance of dual‐cation doping in enhancing the electrocatalyst performance of transition metal dichalcogenides.

Two-dimensional materials have been an ideal material platform for constructing flexible ultrathin-film supercapacitors, offering great advantages of flexibility, ultra-thinness and even transparency. Exploring new two-dimensional pseudocapacitive materials with high electrochemical activity is needed to achieve flexible ultrathin-film supercapacitors with higher energy densities. Here we report an inorganic graphene analogue, α1-vanadyl phosphate ultrathin nanosheets with less than six atomic layers, as a promising material to construct a flexible ultrathin-film pseudocapacitor in all-solid-state. The material exhibits a high potential plateau of ~ 1.0 V in aqueous solutions, approaching the electrochemical potential window of water (1.23 V). The as-established flexible supercapacitor achieves a high redox potential (1.0 V) and a high areal capacitance of 8,360.5 μF cm−2, leading to a high energy density of 1.7 mWh cm−2 and a power density of 5.2 mW cm−2. Graphene-like materials with pseudocapacitive characteristics are desirable for flexible solid-state pseudocapacitors. Here Wu et al. report such a graphene analogue, vanadyl phosphate ultrathin nanosheets, which exhibits excellent pseudocapacitive properties, leading to a high energy density.

Phase-transformation engineering is successfully applied in designing an alkaline hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalyst. Benefiting from phase-transformation engineering, which endows higher electrical conductivity, ideal water adsorption energy, and faster transformation efficiency of Hads into hydrogen, cubic-phase CoSe2 realizes an enhanced electrocatalytic activity for HER under alkaline conditions. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to 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.

The preparation of ultrathin ruthenium metal nanosheets is important because these materials have unique properties originated from the unique two-dimensional (2D) structure, and yet, it remains a synthetic challenge. Herein, we report the synthesis of free-standing 2D Ru nanosheets using a facile solvothermal method, in which Ru(III) is reduced via self-decomposition of the metal precursor and grows into ultrathin nanosheets with the aid of isopropanol and urea. The 2D Ru nanosheets and their 2D oxide derivative exhibit excellent hydrogen evolution reaction and oxygen evolution reaction activities, respectively. They show much enhanced properties compared with their Ru powder counterparts and the commercial Pt in electrolytic water splitting.