Hydrogen gas is rapidly approaching a global breakthrough as a carbon-free energy vector. In such a hydrogen economy, safety sensors for hydrogen leak detection will be an indispensable element along the entire value chain, from the site of hydrogen production to the point of consumption, due to the high flammability of hydrogen–air mixtures. To stimulate and guide the development of such sensors, industrial and governmental stakeholders have defined sets of strict performance targets, which are yet to be entirely fulfilled. In this Perspective, we summarize recent efforts and discuss research strategies for the development of hydrogen sensors that aim at meeting the set performance goals. In the first part, we describe the state-of-the-art for fast and selective hydrogen sensors at the research level, and we identify nanostructured Pd transducer materials as the common denominator in the best performing solutions. As a consequence, in the second part, we introduce the fundamentals of the Pd–hydrogen interaction to lay the foundation for a detailed discussion of key strategies and Pd-based material design rules necessary for the development of next generation high-performance nanostructured Pd-based hydrogen sensors that are on par with even the most stringent and challenging performance targets.

Abstract Several efforts of photoanode treatment, such as surface modification, doping introduction, defect engineering, and heating treatment, have been developed to improve the photovoltaic performances of dye-sensitized solar cells (DSSC). Amid these options, alternative routes that require less demanding conditions are highly sought. Here we introduce an effective and convenient, non-vacuum low-temperature procedure to enhance the DSSC’s photovoltaic performances by photoanode pre-heating treatment prior to the dye immersion process. The experimental result showed that pre-heating treatment at 120 °C improves the efficiency and short-circuit current by about 28.4% and 19.1%, respectively. The conducted transient photovoltage measurements revealed that the increase of pre-heating temperatures leads to a longer electron lifetime and higher charge collection efficiency.

Porous plasmonic nanoparticles offer unique advantages for sensing and catalysis due to their high surface-to-volume ratio and localized electromagnetic field enhancements at nanoscale pores, or “hotspots.” However, current fabrication techniques, which are based on colloidal synthesis, face challenges in achieving precise control over particle size, shape, and porosity. Here, we present a robust nanofabrication method to produce supported arrays of porous Au nanoparticles with excellent dimensional and compositional control. By combining lithographically patterned AuAg alloy nanoparticles and selective dealloying via nitric acid, we achieve particle porosity without compromising particle morphology. Specifically, the method allows fabrication of supported porous nanoparticles with tunable dimension and porosity. Our approach demonstrates precise control of nanoparticle porosity by varying the initial Ag content in the alloy. Optical characterization reveals a blueshift in the extinction peak with increasing porosity, attributed to the reduced effective refractive index from intraparticle voids. Notably, a tunable shift of up to 100 nm in the plasmonic peak is observed, demonstrating the potential for fine-tuning optical properties. This study highlights the versatility of the proposed method in fabricating well-defined porous plasmonic nanoparticles and their ability to modulate optical properties through porosity control. These findings not only expand the toolkit for designing advanced plasmonic materials but also open pathways for applications in plasmon-mediated sensing, catalysis, and photonic devices.

This study investigates the effect of different solvents used in the synthesis of carbon quantum dots (CQDs) on the electrocatalytic performance of MoS2/CQD heterostructures for the hydrogen evolution reaction (HER). While previous research focused on CQDs synthesized with deionized water, little attention has been given to the influence of other solvents on CQD electrocatalytic behavior. To address this, we synthesized MoS2 on 3D carbon cloths via a hydrothermal method and subsequently incorporated CQDs synthesized using deionized water, glycerol, and dimethylformamide (DMF). The choice of solvent significantly impacts their morphology, crystallinity, surface, and electrochemical properties. In particular, MoS2 nanosheets became smaller with increased disordered structures and defect sites, particularly sulfur vacancies. Among the heterostructures, MoS2/CQDs-Glycerol showed superior performance, with an onset overpotential of 130 mV and Tafel slope of 53 mV/dec at 10 mA/cm2, outperforming MoS2/CQDs-DI (149 mV, 68 mV/dec) and MoS2/CQDs-DMF (185 mV, 106 mV/dec). The enhanced performance of MoS2/CQDs-Glycerol is attributed to its larger active surface area (Cdl of 228.7 mF/cm2) and lower charge transfer resistance (Rct of 2.25 Ω), which may be due to the formation of more Mo–S edges on the vertical plane, serving as active sites. This study demonstrates that glycerol is the most effective solvent in CQD synthesis for enhancing HER performance by improving the morphology, surface properties, and charge transfer.

A highly sensitive non-enzymatic electrochemical sensor using a Ti 3 C 2 T x /MWCNT-OH nanocomposite detects paraoxon-ethyl in fruit with high selectivity, a 0.1–100 μM range, and a 10 nM LOD, offering a sustainable alternative for pesticide monitoring.