A key challenge in environmental remediation is the design of adsorbents bearing an abundance of accessible chelating sites with high affinity, to achieve both rapid uptake and high capacity for the contaminants. Herein, we demonstrate how two-dimensional covalent organic frameworks (COFs) with well-defined mesopore structures display the right combination of properties to serve as a scaffold for decorating coordination sites to create ideal adsorbents. The proof-of-concept design is illustrated by modifying sulfur derivatives on a newly designed vinyl-functionalized mesoporous COF (COF-V) via thiol–ene "click" reaction. Representatively, the material (COF-S-SH) synthesized by treating COF-V with 1,2-ethanedithiol exhibits high efficiency in removing mercury from aqueous solutions and the air, affording Hg2+ and Hg0 capacities of 1350 and 863 mg g–1, respectively, surpassing all those of thiol and thioether functionalized materials reported thus far. More significantly, COF-S-SH demonstrates an ultrahigh distribution coefficient value (Kd) of 2.3 × 109 mL g–1, which allows it to rapidly reduce the Hg2+ concentration from 5 ppm to less than 0.1 ppb, well below the acceptable limit in drinking water (2 ppb). We attribute the impressive performance to the synergistic effects arising from densely populated chelating groups with a strong binding ability within ordered mesopores that allow rapid diffusion of mercury species throughout the material. X-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopic studies revealed that each Hg is bound exclusively by two S via intramolecular cooperativity in COF-S-SH, further interpreting its excellent affinity. The results presented here thus reveal the exceptional potential of COFs for high-performance environmental remediation.

N-doped carbon dots were synthesized using ammonium citrate as a solo precursor under hydrothermal conditions.

Organic batteries free of toxic metal species could lead to a new generation of consumer energy storage devices that are safe and environmentally benign. However, the conventional organic electrodes remain problematic because of their structural instability, slow ion-diffusion dynamics, and poor electrical conductivity. Here, we report on the development of a redox-active, crystalline, mesoporous covalent organic framework (COF) on carbon nanotubes for use as electrodes; the electrode stability is enhanced by the covalent network, the ion transport is facilitated by the open meso-channels, and the electron conductivity is boosted by the carbon nanotube wires. These effects work synergistically for the storage of energy and provide lithium-ion batteries with high efficiency, robust cycle stability, and high rate capability. Our results suggest that redox-active COFs on conducting carbons could serve as a unique platform for energy storage and may facilitate the design of new organic electrodes for high-performance and environmentally benign battery devices.

We report the synthesis of a two-dimensional enamine-linked covalent organic framework (COF) using a rapid microwave-assisted solvothermal method in significantly less time and high yield under a relatively low temperature. This COF was found to have a high crystallinity, high stability, high BET surface area, and a high CO2 capacity and adsorption selectivity of CO2/N2.

Ultrafast and sensitive room temperature NH3 gas sensors based on chemically reduced graphene oxide (rGO) are demonstrated in this work. rGO, which was prepared via the reduction of graphene oxide by pyrrole, exhibited excellent responsive sensitivity and selectivity to ammonia (NH3) gas. The high sensing performance of these rGO sensors with resistance change as high as 2.4% and response time as fast as 1.4 s was realized when the concentration of NH3 gas was as low as 1 ppb. Furthermore, the rGO sensors could rapidly recover to their initial states with IR illumination. The devices also showed excellent repeatability and selectivity to NH3. These rGO sensors, with low cost, low power, and easy fabrication, as well as scalable properties, showed great potential for ultrasensitive detection of NH3 gas in a wide variety of fields.

Aiming at the current reform and construction of the carbon electricity market and low-carbon transformation of the energy, this article proposes an optimization operation method and market bidding model for wind, wind-PV-hydro-thermal integrated system. Firstly, the quota allocation mechanism for thermal power units and the development and accounting method for renewable energy CCER projects such as wind, PV, and water are analyzed. Firstly, the carbon quota allocation mechanism for thermal units and the calculation method for renewable energy CCER projects were analyzed. And the transaction rules for different power sources participating in electricity trading, carbon quota trading, and CCER trading were briefly introduced. Furthermore, based on the characteristics of wind power, PV, hydropower and thermal power, the complementary system output model and complementary indexes were constructed, which ensure the stability and schedulability of total output. Based on the above, a market bidding model for complementary system is proposed in the carbon electricity market for the comprehensive cost-effectiveness of carbon electricity. Finally, through case simulation, the optimized output curve and bidding strategy of the multi energy complementary system are obtained, that ensures the complementarity and economy while reducing the carbon emission.

Spider silk is renowned for its exceptional toughness, with the strongest dragline silk composed of two proteins, MaSp1 and MaSp2, featuring central repetitive sequences and nonrepetitive terminal domains. Although these sequences to spider silk's strength and toughness, the specific roles of MaSp1 and MaSp2 at the atomic level remain unclear. Using AlphaFold3 models and molecular dynamics (MD) simulations, we constructed models of MaSp1 and MaSp2 and validated their stability. Steered molecular dynamics (SMD) simulations showed that MaSp2 resists lateral stretching, whereas MaSp1 exhibited better extensibility. During longitudinal stretching, MaSp1 formed cavities, whereas MaSp2 stretched uniformly. Hydrogen bonds involving GLN and SER in MaSp1 were strong, whereas those involving Tyr307 were prone to breakage, potentially weakening toughness. These results indicate that MaSp1 enhances extensibility, whereas MaSp2 imparts greater toughness. This study offers key molecular insights into spider silk's strength, informing the design of artificial fibers.

This study reveals the relationship between the Cu precipitates and mechanical properties of a Cu-baring ultra-low carbon steel after two-phase zone quenching and tempering at 923 K for 0.5–2.5 h. The tensile and microstructural properties were investigated as a function of heat treatment time. The contribution of the precipitation-strengthening mechanism to yield strength was calculated. The size, morphology, and distribution of the precipitated particles were observed using TEM. As the heat treatment time increased, the strength gradually decreased and then remained stable, and the elongation gradually increased and then remained stable. Additionally, the contributions of each strengthening mechanism to the yield strength under different heat treatments were 117, 107, 102, and 89 MPa, respectively. The size and quantity of the precipitates increased with the increase in heat treatment time. After tempering for more than 2 h, the precipitates continued to coarsen, but their quantity decreased. The precipitated Cu had a 3R structure with a length of approximately 17.1 nm and a width of approximately 9.7 nm, with no twinning inside. The stacking order was ABC/ABC. The stable Cu precipitation structure was FCC, maintaining a K-S orientation relationship 11¯1FCC Cu //(0 1 1) α, 1¯10FCC Cu//[11¯1] α.

The PyBox–La(OTf)3-catalyzed enantioselective Diels–Alder cycloaddition of 2-alk-2-enoylpyridines with cyclopentadiene is realized, producing enantiopure disubstituted norbornenes, which possess four contiguous stereocenters and are biologically relevant structures in up to 92:8 dr and 99:1 er.