The production of clean and renewable hydrogen through water splitting using photocatalysts has received much attention due to the increasing global energy crises. In this study, a high efficiency of the photocatalytic H(2) production was achieved using graphene nanosheets decorated with CdS clusters as visible-light-driven photocatalysts. The materials were prepared by a solvothermal method in which graphene oxide (GO) served as the support and cadmium acetate (Cd(Ac)(2)) as the CdS precursor. These nanosized composites reach a high H(2)-production rate of 1.12 mmol h(-1) (about 4.87 times higher than that of pure CdS nanoparticles) at graphene content of 1.0 wt % and Pt 0.5 wt % under visible-light irradiation and an apparent quantum efficiency (QE) of 22.5% at wavelength of 420 nm. This high photocatalytic H(2)-production activity is attributed predominantly to the presence of graphene, which serves as an electron collector and transporter to efficiently lengthen the lifetime of the photogenerated charge carriers from CdS nanoparticles. This work highlights the potential application of graphene-based materials in the field of energy conversion.

Surface covalent organic frameworks (SCOFs), featured by atomic thick sheet with covalently bonded organic building units, are promised to possess unique properties associated with reduced dimensionality, well-defined in-plane structure, and tunable functionality. Although a great deal of effort has been made to obtain SCOFs with different linkages and building blocks via both "top-down" exfoliation and "bottom-up" surface synthesis approaches, the obtained SCOFs generally suffer a low crystallinity, which impedes the understanding of intrinsic properties of the materials. Herein, we demonstrate a self-limiting solid–vapor interface reaction strategy to fabricate highly ordered SCOFs. The coupling reaction is tailored to take place at the solid–vapor interface by introducing one precursor via vaporization to the surface preloaded with the other precursor. Following this strategy, highly ordered honeycomb SCOFs with imine linkage are obtained. The controlled formation of SCOFs in our study shows the possibility of a rational design and synthesis of SCOFs with desired functionality.

A two step programmed method is developed to load mono dispersed SnO2 nanoparticles onto single layer graphene sheets. The SnO2-G composite has near mono dispersion of the SnO2 nanocrystals as well as a high SnO2 content of over 60 wt%. These outstanding features are desirable and enable the composite material to be an excellent anode material for Li-ion batteries.

Organic–inorganic hybrid perovskite single-crystalline thin films (SCTFs) are promising for enhancing photoelectric device performance due to high carrier mobility, long diffusion length, and carrier lifetime. However, bulk perovskite single crystals available today are not suitable for practical device application due to the unfavorable thickness. Herein, we report a facile space-confined solution-processed strategy to on-substrate grow various hybrid perovskite SCTFs in a size of submillimeter with adjustable thicknesses from nano- to micrometers. These SCTFs exhibit photoelectric properties comparable to bulk single crystals with low defect density and good air stability. The clear thickness-dependent colors allow fast visual selection of SCTFs with a suitable thickness for specific device application. The present substrate-independent growth of perovskite SCTFs opens up opportunities for on-chip fabrication of diverse high-performance devices.

Graphite (Gr)-based lithium-ion batteries with admirable electrochemical performance below -20 °C are desired but are hindered by sluggish interfacial charge transport and desolvation process. Li salt dissociation via Li+-solvent interaction enables mobile Li+ liberation and contributes to bulk ion transport, while is contradictory to fast interfacial desolvation. Designing kinetically-stable solid electrolyte interphase (SEI) without compromising strong Li+-solvent interaction is expected to compatibly improve interfacial charge transport and desolvation kinetics. However, the relationship between physicochemical features and temperature-dependent kinetics properties of SEI remains vague. Herein, we propose four key thermodynamics parameters of SEI potentially influencing low-temperature electrochemistry, including electron work function, Li+ transfer barrier, surface energy, and desolvation energy. Based on the above parameters, we further define a novel descriptor, separation factor of SEI (SSEI), to quantitatively depict charge (Li+/e-) transport and solvent deprivation processes at Gr/electrolyte interface. A Li3PO4-based, inorganics-enriched SEI derived by Li difluorophosphate (LiDFP) additive exhibits the highest SSEI (4.89×103) to enable efficient Li+ conduction, e- blocking and rapid desolvation, and as a result, much suppressed Li-metal precipitation, electrolyte decomposition and Gr sheets exfoliation, thus improving low-temperature battery performances. Overall, our work originally provides visualized guides to improve low-temperature reaction kinetics/thermodynamics by constructing desirable SEI chemistry.