Electrochemical capacitors: A hierarchical porous graphitic carbon material, composed of macroporous ion-buffering microreservoirs, ion-transporting channels, and localized graphitic wall structures, is presented (see images; top: 3D skeleton, bottom: carbon platelet). The properties of this new material combine to overcome the electrode kinetic problems normally found in electrochemical capacitors, thus resulting in an excellent high-rate energy-storage performance. Supporting information for this article is available on the WWW under http://www.wiley-vch.de/contents/jc_2002/2008/z702721_s.pdf or from the author. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

Electronic structure intrinsically controls the light absorbance, redox potential, charge-carrier mobility, and consequently, photoreactivity of semiconductor photocatalysts. The conventional approach of modifying the electronic structure of a semiconductor photocatalyst for a wider absorption range by anion doping operates at the cost of reduced redox potentials and/or charge-carrier mobility, so that its photoreactivity is usually limited and some important reactions may not occur at all. Here, we report sulfur-doped graphitic C3N4 (C3N4−xSx) with a unique electronic structure that displays an increased valence bandwidth in combination with an elevated conduction band minimum and a slightly reduced absorbance. The C3N4−xSx shows a photoreactivity of H2 evolution 7.2 and 8.0 times higher than C3N4 under λ > 300 and 420 nm, respectively. More strikingly, the complete oxidation process of phenol under λ > 400 nm can occur for sulfur-doped C3N4, which is impossible for C3N4 even under λ > 300 nm. The homogeneous substitution of sulfur for lattice nitrogen and a concomitant quantum confinement effect are identified as the cause of this unique electronic structure and, consequently, the excellent photoreactivity of C3N4−xSx. The results acquired may shed light on general doping strategies for designing potentially efficient photocatalysts.

A well-organized flexible interleaved composite of graphene nanosheets (GNSs) decorated with Fe3O4 particles was synthesized through in situ reduction of iron hydroxide between GNSs. The GNS/Fe3O4 composite shows a reversible specific capacity approaching 1026 mA h g−1 after 30 cycles at 35 mA g−1 and 580 mAh g−1 after 100 cycles at 700 mA g−1as well as improved cyclic stability and excellent rate capability. The multifunctional features of the GNS/Fe3O4 composite are considered as follows: (i) GNSs play a "flexible confinement" function to enwrap Fe3O4 particles, which can compensate for the volume change of Fe3O4 and prevent the detachment and agglomeration of pulverized Fe3O4, thus extending the cycling life of the electrode; (ii) GNSs provide a large contact surface for individual dispersion of well-adhered Fe3O4 particles and act as an excellent conductive agent to provide a highway for electron transport, improving the accessible capacity; (iii) Fe3O4 particles separate GNSs and prevent their restacking thus improving the adsorption and immersion of electrolyte on the surface of electroactive material; and (iv) the porosity formed by lateral GNSs and Fe3O4 particles facilitates ion transportation. As a result, this unique laterally confined GNS/Fe3O4 composite can dramatically improve the cycling stability and the rate capability of Fe3O4 as an anode material for lithium ion batteries.

Owing to the weak self-assembly ability of precursor components and the serious crosslinking of neighbouring nanospheres during a hydrothermal process, the synthesis of monodisperse mesoporous polymer nanospheres with diameters below 500 nm remains a great challenge. Here we extend the synthesis method of mesoporous silica nanospheres to enable the preparation of ordered mesoporous resorcinol formaldehyde nanospheres with particle size from 80 to 400 nm and mesopores of ~3.5 nm in diameter. By finely tuning the synthesis parameters, multi-layered mesoporous resorcinol formaldehyde hollow nanospheres can be successfully synthesized. Mesoporous carbon nanospheres and hollow nanospheres with high surface area are further obtained through carbonization of the polymer spheres. The resulting mesoporous carbon nanospheres are demonstrated as the host cathode material for lithium–sulphur batteries. The synthesis strategy provides a benchmark for fabricating well-defined porous carbonaceous nanospheres with potential for energy storage and conversion applications. The controlled synthesis of monodisperse nanospheres faces a number of difficulties, such as extensive crosslinking during hydrothermal processes. Here, the authors show a route for the controlled synthesis of mesoporous polymer nanospheres, which can be further converted into carbon nanospheres through carbonization.

Abstract Microporous activated carbon originating from coconut shell, as received or oxidized with nitric acid, is treated with melamine and urea and heated to 950 °C in an inert atmosphere to modify the carbon surface with nitrogen‐ and oxygen‐containing groups for a systematic investigation of their combined effect on electrochemical performance in 1 M H 2 SO 4 supercapacitors. The chemistry of the samples is characterized using elemental analysis, Boehm titration, potentiometric titration, and X‐ray photoelectron spectroscopy. Sorption of nitrogen and carbon dioxide is used to determine the textural properties. The results show that the surface chemistry is affected by the type of nitrogen precursor and the specific groups present on the surface before the treatment leading to the incorporation of nitrogen. Analysis of the electrochemical behavior of urea‐ and melamine‐treated samples reveal pseudocapacitance from both the oxygen and the nitrogen containing functional groups located in the pores larger than 10 Å. On the other hand, pores between 5 Å and 6 Å are most effective in a double‐layer formation, which correlates well with the size of hydrated ions. Although the quaternary and pyridinic‐N‐oxides nitrogen groups have enhancing effects on capacitance due to the positive charge, and thus an improved electron transfer at high current loads, the most important functional groups affecting energy storage performance are pyrrolic and pyridinic nitrogen along with quinone oxygen.

Freestanding and flexible graphene/polyaniline composite paper was prepared by an in situ anodic electropolymerization of polyaniline film on graphene paper. This graphene-based composite paper electrode, consisting of graphene/polyaniline composite sheets as building blocks, shows a favorable tensile strength of 12.6 MPa and a stable large electrochemical capacitance (233 F g−1 and 135 F cm−3 for gravimetric and volumetric capacitances), which outperforms many other currently available carbon-based flexible electrodes and is hence particularly promising for flexible supercapacitors.

Owing to wide-ranging industrial applications and fundamental importance, tailored synthesis of well-faceted single crystals of anatase TiO(2) with high percentage of reactive facets has attracted much research interest. In this work, high-quality anatase TiO(2) single-crystal nanosheets mainly dominated by {001} facets have been prepared by using a water-2-propanol solvothermal synthetic route. The synergistic functions of 2-propanol and HF on the growth of anatase TiO(2) single-crystal nanosheets were studied by first-principle theoretical calculations, revealing that the addition of 2-propanol can strengthen the stabilization effect associated with fluorine adsorption over (001) surface and thus stimulate its preferred growth. By measuring the (*)OH species with terephthalic acid scavenger, the as-prepared anatase TiO(2) single-crystal nanosheets having 64% {001} facets show superior photoreactivity (more than 5 times), compared to P25 as a benchmarking material.

Angewandte Chemie International EditionVolume 50, Issue 9 p. 2133-2137 Communication On the True Photoreactivity Order of {001}, {010}, and {101} Facets of Anatase TiO2 Crystals† Jian Pan, Jian Pan Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua RD, Shenyang 110016 (China)Search for more papers by this authorDr. Gang Liu, Corresponding Author Dr. Gang Liu gangliu@imr.ac.cn Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua RD, Shenyang 110016 (China)Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua RD, Shenyang 110016 (China)Search for more papers by this authorProf. Gao Qing (Max) Lu, Prof. Gao Qing (Max) Lu ARC Centre of Excellence for Functional Nanomaterials, The University of Queensland, Brisbane, Qld. 4072 (Australia)Search for more papers by this authorProf. Hui-Ming Cheng, Corresponding Author Prof. Hui-Ming Cheng cheng@imr.ac.cn Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua RD, Shenyang 110016 (China)Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua RD, Shenyang 110016 (China)Search for more papers by this author Jian Pan, Jian Pan Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua RD, Shenyang 110016 (China)Search for more papers by this authorDr. Gang Liu, Corresponding Author Dr. Gang Liu gangliu@imr.ac.cn Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua RD, Shenyang 110016 (China)Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua RD, Shenyang 110016 (China)Search for more papers by this authorProf. Gao Qing (Max) Lu, Prof. Gao Qing (Max) Lu ARC Centre of Excellence for Functional Nanomaterials, The University of Queensland, Brisbane, Qld. 4072 (Australia)Search for more papers by this authorProf. Hui-Ming Cheng, Corresponding Author Prof. Hui-Ming Cheng cheng@imr.ac.cn Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua RD, Shenyang 110016 (China)Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua RD, Shenyang 110016 (China)Search for more papers by this author First published: 26 January 2011 https://doi.org/10.1002/anie.201006057Citations: 1,029 † We thank Dr. C. H. Sun and Dr. Z. G. Chen for their generous help and valuable discussion regarding atomic structure models, Dr. D. M. Tang and Dr. P. F. Yan for their help in TEM characterization, the Major Basic Research Program, Ministry of Science and Technology of China (No. 2009CB220001), NSFC (Nos. 50921004, 51002160, and 21090343), Solar Energy Initiative, and the Funding (KJCX2-YW-H21-01) of the Chinese Academy of Sciences for financial support. GL thanks the IMR SYNL-T.S. Kê Research Fellowship. Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinked InRedditWechat Abstract Contrary to conventional understanding, clean anatase {001} facets exhibit lower photoreactivity than {101} facets. Furthermore, the {010} facets showed the highest photocatalytic reactivity in generating OH radicals and hydrogen evolution. This behavior was revealed by studies on crystals grown hydrothermally to have a predominance of {001}, {101}, or {010} facets (left to right in picture (a) and (b)–(d), respectively). Citing Literature Supporting Information Detailed facts of importance to specialist readers are published as "Supporting Information". Such documents are peer-reviewed, but not copy-edited or typeset. They are made available as submitted by the authors. Filename Description anie_201006057_sm_miscellaneous_information.pdf441.1 KB miscellaneous_information Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article. Volume50, Issue9February 25, 2011Pages 2133-2137 RelatedInformation

Semiconductor photocatalysts have important applications in renewable energy and environment fields. To overcome the serious drawbacks of low efficiency and narrow light-response range in most stable semiconductor photocatalysts, many strategies have been developed in the past decades. This review attempts to provide a comprehensive update and examination of some fundamental issues in titania (TiO2)-based semiconductor photocatalysts, such as crystal growth, doping and heterostructuring. We focus especially on recent progress in exploring new strategies to design TiO2-based photocatalysts with unique structures and properties, elucidating the chemical states and distribution of dopants in doped TiO2, designing and fabricating integrated heterostructure photocatalysts with different charge-carrier transfer pathways, and finally identifying the key factors in determining the photocatalytic efficiency of titania-based photocatalysts.