Semiconductor quantum dots (QDs) are extremely interesting materials for the development of photovoltaic devices, but currently the present the drawback is that the most efficient devices have been prepared with toxic heavy metals of Cd or Pb. Solar cells based on "green" QDs--totally free of Cd or Pb--present a modest efficiency of 2.52%. Herein we achieve effective surface passivation of the ternary CuInS2 (CIS) QDs that provides high photovoltaic quality core/shell CIS/ZnS (CIS-Z) QDs, leading to the development of high-efficiency green QD solar cells that surpass the performance of those based on the toxic cadmium and lead chalcogenides QDs. Using wide absorption range QDs, CIS-Z-based quantum dot sensitized solar cell (QDSC) configuration with high QD loading and with the benefit of the recombination reduction with type-I core/shell structure, we boost the power conversion efficiency of Cd- and Pb-free QDSC to a record of 7.04% (with certified efficiency of 6.66%) under AM 1.5G one sun irradiation. This efficiency is the best performance to date for QDSCs and also demonstrates that it is possible to obtain comparable or even better photovoltaic performance from green CIS QDs to the toxic cadmium and lead chalcogenides QDs.

A direct white-light metal-organic framework (MOF), [AgL](n) x nH(2)O (1, L = 4-cyanobenzoate), obtained by the reaction of deprotonated 4-cyanobenzoic acid and AgNO(3) in water, was found to exhibit tunable yellow-to-white photoluminescence by variation of excitation light. Interestingly, the close pure white emission of 1 has CIE-1931 chromaticity coordinates of (0.33, 0.34) when excited by 349-nm UV light, which is compatible to the light output of the deep UV LED.

Hydrogen production by electrocatalytic water splitting is an efficient and economical technology, however, is severely impeded by the kinetic-sluggish and low value-added anodic oxygen evolution reaction. Here we report the nickel-molybdenum-nitride nanoplates loaded on carbon fiber cloth (Ni-Mo-N/CFC), for the concurrent electrolytic productions of high-purity hydrogen at the cathode and value-added formate at the anode in low-cost alkaline glycerol solutions. Especially, when equipped with Ni-Mo-N/CFC at both anode and cathode, the established electrolyzer requires as low as 1.36 V of cell voltage to achieve 10 mA cm-2, which is 260 mV lower than that in alkaline aqueous solution. Moreover, high Faraday efficiencies of 99.7% for H2 evolution and 95.0% for formate production have been obtained. Based on the excellent electrochemical performances of Ni-Mo-N/CFC, electrolytic H2 and formate productions from the alkaline glycerol solutions are an energy-efficient and promising technology for the renewable and clean energy supply in the future.

Metal−organic frameworks (MOFs) have received great attention due to their fascinating structures and intriguing potential applications in various fields. Herein, we report the first example of the utilization of MOFs for solid-phase microextraction (SPME). MOF-199 with unique pores and open metal sites (Lewis acid sites) was employed as the coating for SPME fiber to extract volatile and harmful benzene homologues. The SPME fiber was fabricated by in situ hydrothermal growth of thin MOF-199 films on etched stainless steel wire. The MOF-199-coated fiber not only offered large enhancement factors from 19 613 (benzene) to 110 860 (p-xylene), but also exhibited wide linearity with 3 orders of magnitude for the tested benzene homologues. The limits of detection for the benzene homologues were 8.3−23.3 ng L−1. The relative standard deviation (RSD) for six replicate extractions using one SPME fiber ranged from 2.0% to 7.7%. The fiber-to-fiber reproducibility for three parallel prepared fibers was 3.5%−9.4% (RSD). Indoor air samples were analyzed for the benzene homologues using the SPME with the MOF-199-coated fiber in combination with gas chromatography−flame ionization detection. The recoveries for the spiked benzene homologues in the collected indoor air samples were in the range of 87%−106%. The high affinity of the MOF-199-coated fiber to benzene homologues resulted from the combined effects of the large surface area and the unique porous structure of the MOF-199, the π−π interactions of the aromatic rings of the analytes with the framework 1,3,5-benzenetricarboxylic acid molecules, and the π-complexation of the electron-rich analytes to the Lewis acid sites in the pores of MOF-199.

The ability to reduce the energy consumed and the cost in water splitting is crucial for the generation of hydrogen, which can be stored and then oxidized to deliver clean, abundant, and sustainable energy with the regeneration of water.

Abstract The electrochemical conversion of carbon dioxide into energy‐carrying compounds or value‐added chemicals is of great significance for diminishing the greenhouse effect and the efficient utilization of carbon‐dioxide emissions, but it suffers from the kinetically sluggish anodic oxygen evolution reaction (OER) and its less value‐added production of O 2 . We report a general strategy for efficient formic‐acid synthesis by a concurrent cathodic CO 2 reduction and anodic partial methanol‐oxidation reaction (MOR) using mesoporous SnO 2 grown on carbon cloth (mSnO 2 /CC) and CuO nanosheets grown on copper foam (CuONS/CF) as cathodic and anodic catalysts, respectively. Anodic CuONS/CF enables an extremely lowered potential of 1.47 V vs. RHE (100 mA cm −2 ), featuring a significantly enhanced electro‐activity in comparison to the OER. The cathodic mSnO 2 /CC shows a rather high Faraday efficiency of 81 % at 0.7 V vs. RHE for formic‐acid production from CO 2 . The established electrolyzer equipped with CuONS/CF at the anode and mSnO 2 /CC at the cathode requires a considerably low cell voltage of 0.93 V at 10 mA cm −2 for formic‐acid production at both sides.

Charge recombination at an electrode/electrolyte interface is the main factor to limit the power conversion efficiency (PCE) of quantum dot sensitized solar cells (QDSCs). Herein, we present a novel and facile strategy based on successive coating of a sensitized electrode with a combination of blocking layers in appropriate sequence for suppressing the charge recombination. In this scenario, modification of the exposed surface of both TiO2 particles and QDs with an amorphous TiO2 (am-TiO2) layer via a classical TiCl4 hydrolysis treatment plays a fundamental role to enhance the effectiveness of a recombination blocking ZnS/SiO2 barrier layer. This strategy allows construction of CdSe0.65Te0.35 QD based champion QDSCs exhibiting a new PCE record of 9.28% and a certified PCE of 9.01% under full one sun illumination. The specific nature and sequence of the layering process is critical for the gain of photovoltaic performance. Control experiments indicate that the am-TiO2 is superior to a crystalline TiO2 layer in serving as the passivation/buffer layer and improving the photovoltaic performance of the cells. Insight from impedance spectroscopy (IS) and open circuit voltage decay (OCVD) measurements demonstrates that when the am-TiO2 layer is located at the interface between the QD sensitized photoanode and the ZnS/SiO2 barrier layer, it inhibits remarkably the charge recombination at the photoanode/electrolyte interface and prolongs the electron lifetime.

In this work a rigid asymmetrical tricarboxylate ligand p-terphenyl-3,4″,5-tricarboxylic acid (H3L) has been employed, and a unique heterometallic alkaline earth–lanthanide microporous luminescent metal–organic framework (MOF) {[Ba3La0.5(μ3-L)2.5(H2O)3(DMF)]·(3DMF)}n (1·3DMF) (DMF = dimethylformamide) has been isolated under solvothermal conditions. Single-crystal X-ray structural analysis demonstrates that 2D inorganic Ba–O–La connectivity can be observed in 1, which are further bridged via rigid terphenyl backbones of L3–, forming a unique I2O1-type microporous luminescent framework. A 1D microporous channel with dimensionality of 9.151(3) Å × 10.098(1) Å can be observed along the crystallographic a axis. PXRD patterns have been investigated indicating pure phases of 1. The luminescence explorations demonstrated that 1 exhibits highly selective and sensitive sensing for Al3+ over other cations with high quenching efficiency Ksv value of 1.445 × 104 L·mol–1 and low detection limit (1.11 μM (S/N = 3)). Meanwhile 1 also exhibits highly selective and sensitive sensing for MnO4– over other anions with quenching efficiency Ksv = 7.73 × 103 L·mol–1 and low detection limit (0.28 μM (S/N = 3)). It is noted that, when different concentrations of MnO4– solutions (0.5 to 100 μM) were dropped into the suspension of 1, the bright blue luminescence of the suspension observed under UV light can gradually change into pink color, indicating visually luminescent sensing, which makes the detection process of MnO4– more convenient in practical. The result also reveals that 1 represents the first example of bifunctional heterometallic alkaline earth-lanthanide MOF-based luminescent probes for selectively detecting Al3+ and MnO4– in the water solutions.

The exploration of catalyst materials for counter electrodes (CEs) in quantum dot sensitized solar cells (QDSCs) that have both high electrocatalytic activity and low charge transfer resistance is always significant yet challenging. In this work, we report the incorporation of nitrogen heteroatoms into carbon lattices leading to nitrogen-doped mesoporous carbon (N-MC) materials with superior catalytic activity when used as CEs in Zn-Cu-In-Se QDSCs. A series of N-MC materials with different nitrogen contents were synthesized by a colloidal silica nanocasting method. Electrochemical measurements revealed that the N-MC with a nitrogen content of 8.58 wt % exhibited the strongest activity in catalyzing the reduction of a polysulfide redox couple (Sn2-/S2-), and therefore, the corresponding QDSC device showed the best photovoltaic performance with an average power conversion efficiency (PCE) of 12.23% and a certified PCE of 12.07% under one full sun illumination, which is a new PCE record for quantum dot based solar cells.