Sensor technology has an important effect on many aspects in our society, and has gained much progress, propelled by the development of nanoscience and nanotechnology. Current research efforts are directed toward developing high-performance gas sensors with low operating temperature at low fabrication costs. A gas sensor working at room temperature is very appealing as it provides very low power consumption and does not require a heater for high-temperature operation, and hence simplifies the fabrication of sensor devices and reduces the operating cost. Nanostructured materials are at the core of the development of any room-temperature sensing platform. The most important advances with regard to fundamental research, sensing mechanisms, and application of nanostructured materials for room-temperature conductometric sensor devices are reviewed here. Particular emphasis is given to the relation between the nanostructure and sensor properties in an attempt to address structure-property correlations. Finally, some future research perspectives and new challenges that the field of room-temperature sensors will have to address are also discussed.

Two‐dimensional (2D) nanostructures are highly attractive for fabricating nanodevices due to their high surface‐to‐volume ratio and good compatibility with device design. In recent years 2D nanostructures of various materials including metal oxides, graphene, metal dichalcogenides, phosphorene, BN and MXenes, have demonstrated significant potential for gas sensors. This review aims to provide the most recent advancements in utilization of various 2D nanomaterials for gas sensing. The common methods for the preparation of 2D nanostructures are briefly summarized first. The focus is then placed on the sensing performances provided by devices integrating 2D nanostructures. Strategies for optimizing the sensing features are also discussed. By combining both the experimental results and the theoretical studies available, structure‐properties correlations are discussed. The conclusion gives some perspectives on the open challenges and future prospects for engineering advanced 2D nanostructures for high‐performance gas sensors devices.

Hollowing Out Metal Oxide Nanoparticles Corrosion is normally a problem, but it can be useful, for example, when you wish to create hollow metal nanoparticles, whereby the reduction of one metal species in solution drives the dissolution of the core of the particle. Oh et al. (p. 964 ; see the Perspective by Ibáñez and Cabot ) adapted this approach to metal oxide nanoparticles by placing Mn 3 O 4 nanocrystals in solution with Fe 2+ ions, which replaces the nanocrystal exterior with γ-Fe 2 O 3 . At sufficiently high Fe 2+ concentrations, hollow γ-Fe 2 O 3 nanocages formed. These hollow structures could be used as anode materials for lithium ion batteries.

Surfactant-free nonaqueous (and/or nonhydrolytic) sol-gel routes constitute one of the most versatile and powerful synthesis methodologies for nanocrystalline metal oxides with high compositional homogeneity and purity. Although the synthesis protocols are particularly simple, involving only metal oxide precursors and common organic solvents, the obtained uniform nanocrystals exhibit an immense variety of sizes and shapes. The small number of reactants in these routes enables the study of the chemical mechanisms involved in metal oxide formation. Nonhydrolytic routes to inorganic nanomaterials that used surfactants as size- and shape-controlling agents have been discussed recently. This Minireview supplements this topic by discussing surfactant-free processes, which have become a valuable alternative to surfactant-assisted as well as to traditional aqueous sol-gel chemistry routes.

Electrospinning is the most facile and highly versatile approach to produce 1D polymeric, inorganic, and hybrid nanomaterials with a small diameter, controllable dimensions, and designed architectures. In particular, with large surface area, high porosity, low density, good directionality, and tunable composition, electrospun nanofibers and mats are regarded as ideal candidates for various kinds of electrochemical energy storage devices such as supercapacitors (SCs). In this review, the recent progress in electrospun electrode materials for SCs is presented, covering the architecture design and their electrochemical performance. After a brief introduction about SCs, the basic principles of the electrospinning technique are discussed. Following, attention is paid to the discussion of various electrospun nanofibers and mats including 1D carbons, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, conducting polymers and composite nanomaterials with various types of architectures as electrodes for SCs. The relationship between the composition, architecture, and the electrochemical performance is discussed in detail. Finally, some challenges and perspectives of future research of the electrospun nanofibers and mats for high performance SCs are highlighted. It is anticipated that this review would provide the researchers some inspiration for constructing new types of energy storage devices.

Abstract It is urgently required to develop highly efficient and stable bifunctional non‐noble metal electrocatalysts for both the hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) for water splitting. In this study, a facile electrospinning followed by a post‐carbonization treatment to synthesize nitrogen‐doped carbon nanofibers (NCNFs) integrated with Ni and Mo 2 C nanoparticles (Ni/Mo 2 C‐NCNFs) as water splitting electrocatalysts is developed. Owing to the strong hydrogen binding energy on Mo 2 C and high electrical conductivity of Ni, synergetic effect between Ni and Mo 2 C nanoparticles significantly promote both HER and OER activities. The optimized hybrid (Ni/Mo 2 C(1:2)‐NCNFs) delivers low overpotentials of 143 mV for HER and 288 mV for OER at a current density of 10 mA cm −2 . An alkaline electrolyzer with Ni/Mo 2 C(1:2)‐NCNFs as catalysts for both anode and cathode exhibits a current density of 10 mA cm −2 at a voltage of 1.64 V, which is only 0.07 V larger than the benchmark of Pt/C‐RuO 2 electrodes. In addition, an outstanding long‐term durability during 100 h testing without obvious degradation is achieved, which is superior to most of the noble‐metal‐free electrocatalysts reported to date. This work provides a simple and effective approach for the preparation of low‐cost and high‐performance bifunctional electrocatalysts for efficient overall water splitting.

This contribution provides a comprehensive mechanistic picture of the gold nanoparticle synthesis by citrate reduction of HAuCl4, known as Turkevich method, by addressing five key questions. The synthesis leads to monodisperse final particles as a result of a seed-mediated growth mechanism. In the initial phase of the synthesis, seed particles are formed onto which the residual gold is distributed during the course of reaction. It is shown that this mechanism is a fortunate coincidence created by a favorable interplay of several chemical and physicochemical processes which initiate but also terminate the formation of seed particles and prevent the formation of further particles at later stages of reaction. Since no further particles are formed after seed particle formation, the number of seeds defines the final total particle number and therefore the final size. The gained understanding allows illustrating the influence of reaction conditions on the growth process and thus the final size distribution.

Metal-free graphitic carbon nitride (g-C3N4) shows tremendous potentials in energy and environmental domains. Nonetheless, amelioration on the crystal configuration, electronic structure and microstructure of g-C3N4 for high-performing visible-light photocatalysis is still challenging and anticipated. Here we report the development of chlorine (Cl) intercalated g-C3N4 via co-pyrolysis of melamine and excessive ammonium chloride (excessive is very pivotal). This protocol renders not only Cl intercalation in the interlayer of g-C3N4, but also a homogeneous porous structure, thereby endowing g-C3N4 with multiple superiority effects, including significantly promoted charge migration by establishing interlayer pathway, up-shifted conduction-band level, narrowed band gap as well as enhanced surface area. The as-prepared Cl intercalated mesoporous g-C3N4 parades outstanding photocatalytic performance for water splitting into H2, CO2 reduction, liquid and air contaminants removal. The most enhanced photocatalytic performance was obtained at Cl-C3N4-3 for H2 evolution activity, which shows a 19.2-fold increase in contrast to pristine g-C3N4, accompanying with a high apparent quantum efficiency of 11.9% at 420 ± 15 nm. Experimental and DFT calculations results co-disclose that the aforementioned advantageous factors account for the profoundly boosted photooxidation and photoreduction capabilities of g-C3N4 under visible light. The present work may furnish a bottom-up tactic for integrally advancing g-C3N4, and also hold huge promise to be extended to other layered materials for photochemical or photoelectrochemical applications.

A novel nonaqueous route has been applied for the preparation of nanocrystalline magnetite. In a simple one-pot reaction process, iron(III) acetylacetonate was dissolved in benzyl alcohol and treated in an autoclave between 175 and 200 °C. This approach leads to monocrystalline magnetite particles with sizes ranging from 12 to 25 nm, as evidenced by X-ray analysis, HRTEM, and Raman and Mossbauer spectroscopy. The isolated particles can be redispersed either in polar or nonpolar solvents by coating them just after synthesis with undecanoic acid or dopamine. Simple sedimentation after redispersion in hexane can be used to lower the polydispersity of the sample.

We reveal that the aragonite CaCO3 platelets in nacre of Haliotis laevigata are covered with a continuous layer of disordered amorphous CaCO3 and that there is no protein interaction with this layer. This finding contradicts classical paradigms of biomineralization, e.g., an epitaxial match between the structural organic matrix and the formed mineral. This finding also highlights the role of physicochemical effects in morphogenesis, complementing the previously assumed total control by biomolecules and bioprocesses, with many implications in nanotechnology and materials science.