In this paper, we report 4 different saturable absorbers based on 4 transition metal dichalcogenides (MoS(2), MoSe(2), WS(2), WSe(2)) and utilize them to Q-switch a ring-cavity fiber laser with identical cavity configuration. It is found that MoSe(2) exhibits highest modulation depth with similar preparation process among four saturable absorbers. Q-switching operation performance is compared from the aspects of RF spectrum, optical spectrum, repetition rate and pulse duration. WS(2) Q-switched fiber laser generates the most stable pulse trains compared to other 3 fiber lasers. These results demonstrate the feasibility of TMDs to Q-switch fiber laser effectively and provide a meaningful reference for further research in nonlinear fiber optics with these TMDs materials.

Abstract 2D transition metal carbides and/or nitrides (MXenes), by virtue of high electrical conductivity, abundant surface functional groups and excellent dispersion in various solvents, are attracting increasing attention and showing competitive performance in energy storage and conversion applications. However, like other 2D materials, MXene nanosheets incline to stack together via van der Waals interactions, which lead to limited number of active sites, sluggish ionic kinetics, and finally ordinary performance of MXene materials/devices. Constructing 2D MXene nanosheets into 3D architectures has been proven to be an effective strategy to reduce restacking, thus providing larger specific surface area, higher porosity, and shorter ion and mass transport distance over normal 1D and 2D structures. In this review, the commonly used strategies for manufacturing 3D MXene architectures (3D MXenes and 3D MXene‐based composites) are summarized, such as template, assembly, 3D printing, and other methods. Special attention is also given to the structure–property relationships of 3D MXene architectures and their applications in electrochemical energy storage and conversion, including supercapacitors, rechargeable batteries, and electrocatalysis. Finally, the authors propose a brief perspective on future opportunities and challenges for 3D MXene architectures/devices.

Abstract Developing efficient and stable non‐noble electrocatalysts for the oxygen evolution reaction (OER) remains challenging for practical applications. While nickel–iron layered double hydroxides (NiFe‐LDH) are emerging as prominent candidates with promising OER activity, their catalytic performance is still restricted by the limited active sites, poor conductivity and durability. Herein, hierarchical nickel–iron–cobalt LDH nanosheets/carbon fibers (NiFeCo‐LDH/CF) are synthesized through solvent‐thermal treatment of ZIF‐67/CF. Extended X‐ray adsorption fine structure analyses reveal that the Co substitution can stabilize the Fe local coordination environment and facilitate the π‐symmetry bonding orbital in NiFeCo‐LDH/CF, thus modifying the electronic structures. Coupling with the structural advantages, including the largely exposed active surface sites and facilitated charge transfer pathway ensured by CF, the resultant NiFeCo‐LDH/CF exhibits excellent OER activity with an overpotential of 249 mV at 10 mA cm −1 as well as robust stability over 20 h.

Vertically aligned ZnO/CdTe core-shell nanocable arrays-on-indium tin oxide (ITO) are fabricated by electrochemical deposition of CdTe on ZnO nanorod arrays in an electrolyte close to neutral pH. By adjusting the total charge quantity applied during deposition, the CdTe shell thickness can be tuned from several tens to hundreds of nanometers. The CdTe shell, which has a zinc-blende structure, is very dense and uniform both radially and along the axial direction of the nanocables, and forms an intact interface with the wurtzite ZnO nanorod core. The absorption of the CdTe shell above its band gap ( approximately 1.5 eV) and the type II band alignment between the CdTe shell and the ZnO core, respectively, demonstrated by absorption and photoluminescence measurements, make a nanocable array-on-ITO architecture a promising photoelectrode with excellent photovoltaic properties for solar energy applications. A photocurrent density of approximately 5.9 mA/cm(2) has been obtained under visible light illumination of 100 mW cm(-2) with zero bias potential (vs saturated calomel electrode). The neutral electrodeposition method can be generally used for plating CdTe on nanostructures made of different materials, which would be of interest in various applications.

This review highlights the recent advances in the structural engineering of MXene electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction and beyond.

Considering the environment protection, "green" materials are increasingly explored for photovoltaics.Here, we developed a kind of quantum dots solar cell based on nitrogen-doped carbon dots.The nitrogen-doped carbon dots were prepared by direct pyrolysis of citric acid and ammonia.The nitrogen-doped carbon dots' excitonic absorption depends on the N-doping content in the carbon dots.The N-doping can be readily modified by the mass ratio of reactants.The constructed "green" nitrogen-doped carbon dots solar cell achieves the best power conversion efficiency of 0.79 % under AM 1.5 G one full sun illumination, which is the highest efficiency for carbon dot-based solar cells.

We report microcrystalline Ni3P as a noble-metal-free electrocatalyst for the H2 evolution reaction (HER) with high activity just below those of Ni5P4 and Pt, the two most efficient HER catalysts known. Ni3P has previously been dismissed for the HER, owing to its anticipated corrosion and its low activity when formed as an impurity in amorphous alloys. We observe higher activity of single-phase Ni3P crystallites than for other nickel phosphides (except Ni5P4) in acid, high corrosion tolerance in acid, and zero corrosion in alkali. We compare its electrocatalytic performance, corrosion stability, and intrinsic turnover rate to those of different transition-metal phosphides. Electrochemical studies reveal that poisoning of surface Ni sites does not block the HER, indicating P as the active site. Using density functional theory (DFT), we analyze the thermodynamic stability of Ni3P and compare it to experiments. DFT calculations predict that surface reconstruction of Ni3P (001) strongly favors P enrichment of the Ni4P4 termination and that the H adsorption energy depends strongly on the surface reconstruction, thus revealing a potential synthetic lever for tuning HER catalytic activity. A particular P-enriched reconstructed surface on Ni3P(001) is predicted to be the most stable surface termination at intermediate P content, as well as providing the most active surface site at low overpotentials. The P adatoms present on this reconstructed surface are more active for HER at low overpotentials in comparison to any of the sites investigated on other terminations of Ni3P(001), as they possess nearly thermoneutral H adsorption. To our knowledge this is the first time reconstructed surfaces of transition-metal phosphides have been identified as having the most active surface site, with such good agreement with the experimentally observed catalytic current onset and Tafel slope. The active site geometry achieved through reconstruction identified in this work shows great similarity to that reported for Ni2P(0001) and Ni5P4(0001) facets, serving as a general design principle for the future development of even more active transition-metal phosphide catalysts and further climbing the volcano plot.

The power conversion efficiency (PCE) of single-junction organic solar cells (OSCs) has been promoted above 20%. Device up-scaling draws more and more research attentions. Besides the high PCE for devices with up-scalable fabrication methods and conditions, achieving high stability simultaneously is essential for pushing industrialization of this technology. Here, the stability of the state-of-the-art OSCs blade-coated in air with non-halogenated solvents in a wide thickness range is thoroughly investigated. The losses in short-circuit current density under photo-thermal stress strongly depend on processing conditions. Devices with less crystalline phases in unit thickness show faster generation of trap states and hence strongly reduced charge collection efficiency. Through in-depth photo-chemical, photo-physical, and morphological characterizations during ageing, faster generation of radicals in PM6 for active layers with more amorphous structures is identified as the cause for device degradation. Increasing the crystallinity of active layer films for suppressing radical generation in polymer donors is critical to enhance the photo-thermal stability of devices processed in air with a wide thickness range.

As the medium of geological information, groundwater provides an indirect method to solve the secondary disasters of mining activities. Identifying the groundwater regime of overburden aquifers induced by the mining disturbance is significant in mining safety and geological environment protection. This study proposes the novel data-driven algorithm based on the combination of machine learning methods and hydrochemical analyses to predict anomalous changes in groundwater levels within the mine and its neighboring areas induced after mining activities accurately. The hydrochemistry analysis reveals that the dissolution of carbonate and evaporite and the cation exchange function are the main hydrochemical process for controlling the groundwater environment. The anomalous change in the hydrochemistry characteristic in different aquifers reveals that the hydraulic connection between different aquifers is enhanced by mining activities. The continuous wavelet coherence is used to reveal the nonlinear relationship between the groundwater level change and external influencing factors. Based on the above analysis, the groundwater level, precipitation, mine water inflow, and unit goal area could be considered as the input variables of the hydrological model. Two different data-driven algorithms, the Decision Tree and the Long Short-Term Memory (LSTM) neural network, are introduced to construct the hydrological prediction model. Four error metrics (MAPE, RMSE, NSE and R2) are applied for evaluating the performance of hydrological model. For the NSE value, the predictive accuracy of the hydrological model constructed using LSTM is 8% higher than that of Decision Tree algorithm. Accurately predicting the anomalous change in groundwater level caused by the mining activities could ensure the safety of coal mining and prevent the secondary disaster of mining activities.