Halide perovskite quantum dots (QDs), primarily regarded as optoelectronic materials for LED and photovoltaic devices, have not been applied for photochemical conversion (e.g., water splitting or CO2 reduction) applications because of their insufficient stability in the presence of moisture or polar solvents. Herein, we report the use of CsPbBr3 QDs as novel photocatalysts to convert CO2 into solar fuels in nonaqueous media. Under AM 1.5G simulated illumination, the CsPbBr3 QDs steadily generated and injected electrons into CO2, catalyzing CO2 reduction at a rate of 23.7 μmol/g h with a selectivity over 99.3%. Additionally, through the construction of a CsPbBr3 QD/graphene oxide (CsPbBr3 QD/GO) composite, the rate of electron consumption increased 25.5% because of improved electron extraction and transport. This study is anticipated to provide new opportunities to utilize halide perovskite QD materials in photocatalytic applications.

The proper energy band structure and excellent visible-light responses enable halide perovskites as potential photocatalysts for CO2 reduction, but the conversion efficiency is still low due to the serious radiative recombination, low CO2 capturing ability, and poor stability. Here we illustrate the design and synthesis of a halide perovskite@metal–organic framework (MOF) composite photocatalyst with enhanced CO2 reduction activity. A facile in situ synthetic procedure is employed to directly grow a zinc/cobalt-based zeolitic imidazolate framework (ZIF) coating on the surface of CsPbBr3 quantum dots. The CsPbBr3@ZIF composite shows largely improved moisture stability, CO2 capturing ability, and charge separation efficiency. Moreover, the catalytic active Co centers in ZIF-67 can further accelerate the charge separation process and activate the adsorbed CO2 molecules, which leads to enhanced catalytic activity for gaseous CO2 reduction. This work would provide new insight for designing excellent perovskite/MOF-based catalysts.

Owing to the 3D scaffolds, porous nanosheets, and strong synergistic effect of Mo and W atoms, the Mo–W–P hybrid behaves as an efficient electrocatalyst for the hydrogen evolution reaction.

The reduced graphene oxide (RGO)-hierarchical ZnO hollow sphere composites are prepared through a simple ultrasonic treatment of the solution containing graphene oxide (GO), Zn(CH3COO)2, DMSO, and H2O. The GO is reduced to RGO effectively, and the ZnO hollow spheres consisting of nanoparticles are uniformly dispersed on the surface of RGO sheets during the ultrasonic process. The optimum synergetic effect of RGO-ZnO composites is found at a RGO mass ratio of 3.56%, and the photocurrent and photodegradation efficiency on methylene blue of RGO-ZnO composites are improved by five times and 67%, respectively, compared with those of pure ZnO hollow spheres. The enhancements of photocurrent and photocatalytic activity can be attributed to the suppression of charge carriers recombination resulting from the interaction between ZnO and RGO.

Hierarchical anatase TiO2 nanowire (HNW) arrays consisting of long single crystalline nanowire trunks and short single crystalline nanorod branches have been synthesized on Ti-foil substrate via a two-step hydrothermal growth process. The formation of the HNW arrays based on anatase TiO2 nanowire (NW) arrays can be ascribed to the crystallographic relationship between trunk and branch. The power conversion efficiency of dye-sensitized solar cells (DSSCs) based on such a HNW photoelectrode (4.51%) shows a significant enhancement compared to TiO2 nanowire (NW) array photoelectrode (3.12%) with similar thickness (∼15 μm in nanowire length), which can be attributed to more dye loading, superior light scattering ability and comparable electron transport rate for the former. Furthermore, flexible DSSC using TiO2 HNW arrays on Ti substrate as working electrode and transparent PEDOT/ITO-PET prepared via in situelectrodeposition as counter electrode shows a comparable photovoltaic performance to the rigid Pt/FTO-glass cell. A power conversion efficiency as high as 4.32% (Jsc = 7.91 mA cm−2, Voc = 796 mV, FF = 0.69) is obtained for the first time for fully flexible DSSC based on hierarchical TiO2 nanowire arrays and Pt-free counter electrode.

Low-dimensional luminescent lead halide perovskites have attracted tremendous attention for their fascinating optoelectronic properties, while the toxicity of lead is still considered a drawback. Herein, we report a novel lead-free zero-dimensional (0D) indium-based perovskite (Cs2 InBr5 ⋅H2 O) single crystal that is red-luminescent with a high photoluminescence quantum yield (PLQY) of 33 %. Experimental and computational studies reveal that the strong PL emission might originate from self-trapping excitons (STEs) that result from an excited-state structural deformation. More importantly, the in situ transformation between hydrated Cs2 InBr5 ⋅H2 O and the dehydrated form is accompanied with a switchable dual emission, which enables it to act as a PL water-sensor in humidity detection or the detection of traces of water in organic solvents.

Heterojunction engineering has played an indispensable role in the exploitation of innovative artificial materials with exceptional properties and has consequently triggered a new revolution in achieving high-performance optoelectronic devices. Herein, an intriguing halide perovskite (PVK) and metal dichalcogenide (MD) heterojunction, i.e., a lead-free Cs2SnI6 perovskite nanocrystal/SnS2 nanosheet hybrid, was fabricated in situ for the first time. Comprehensive investigations with experimental characterizations and theoretical calculations demonstrate that cosharing of the Sn atom enables intimate contact in the Cs2SnI6/SnS2 hybrid together with a type II band alignment structure. Additionally, ultrafast carrier separation between SnS2 and Cs2SnI6 has been observed in the Cs2SnI6/SnS2 hybrid by transient absorption measurements, which efficiently prolongs the lifetime of the photogenerated electrons in SnS2 (from 1290 to 3080 ps). The resultant spatial charge separation in the Cs2SnI6/SnS2 hybrid evidenced by Kelvin probe force microscopy (KPFM) significantly boosts the photocatalytic activity toward CO2 reduction and the photoelectrochemical performance, with 5.4-fold and 10.6-fold enhancements compared with unadorned SnS2. This work provides a facile and effective method for the in situ preparation of PVK-MD heterojunctions, which may significantly stimulate the synthesis of various perovskite-based hybrid materials and their further optoelectronic applications.

Summary

 Lead halide perovskite (PVK) has been deemed as a promising photocatalyst alternative because of its remarkable photoelectrical properties; however, the severe charge recombination has limited its catalytic activity. Herein, we report a PVK-based Z-scheme heterojunction, α-Fe₂O₃/Amine-RGO/CsPbBr₃, for high-efficiency CO₂ reduction in the presence of H₂O. By delicately controlling the interfacial interaction, effective Z-scheme electron transfer from α-Fe₂O₃ to CsPbBr₃ is built, leading to boosted charge separation and prolonged carrier lifetime, as confirmed by electron spin resonance (ESR), transient absorption (TA) spectra, etc. The impactful spatial separation of photo-generated carriers in Z-scheme system finally enables an 8.3-fold enhancement in photocatalytic performance as compared to CsPbBr₃. A stable product yield of 469.16 μmol g⁻¹ and an electron consumption yield of 3,132.46 μmol g⁻¹ are achieved. This work is expected to provide deep insights into boosting the photocatalytic performance of PVK by modulating the charge carrier dynamics.

Abstract Heterojunction engineering, especially 2D/2D heterojunctions, is regarded as a quite promising strategy to manipulate the photocatalytic performance of semiconductor catalysts. In this manuscript, a direct Z‐scheme 2D/2D heterojunction of CsPbBr 3 /Bi 2 WO 6 is designed and fabricated by a simple electrostatic self‐assembly process. By using ultrathin nanosheets with several atomic layers as the building blocks, a close CsPbBr 3 /Bi 2 WO 6 heterointerface over large area with quite a short charge transport distance is obtained, which enables a valid Z‐scheme interfacial charge transfer between Bi 2 WO 6 and CsPbBr 3 and thus boosts charge separation. The CsPbBr 3 /Bi 2 WO 6 heterojunction exhibits a superior photocatalytic performance toward CO 2 reduction. By incorporating Pt nanoparticles as the cocatalyst, a high photoelectron consumption rate of 324.0 µmol g −1 h −1 under AM 1.5G irradiation (150 mW cm −2 ) is obtained, which is 12.2 fold higher than that of CsPbBr 3 nanosheets. Moreover, a stable product yield of up to 1582.0 µ mol g −1 and electron consumption yield of 8603.0 µ mol g −1 for photocatalytic CO 2 reduction to CO (11.4%) and CH 4 (84.3%) can be achieved after 30 h of continuous catalytic reaction. The accelerated photogenerated charge transfer and spatial charge separation are investigated in detail by ultrafast spectra, photoelectrochemical test, and Kelvin probe force microscopy.

Great attention to cost‐effective high‐efficiency solar power conversion of trihalide perovskite solar cells (PSCs) has been hovering at high levels in the recent 5 years. Among PSC devices, admittedly, TiO 2 is the most widely used electron transport layer (ETL); however, its low mobility which is even less than that of CH 3 NH 3 PbI 3 makes it not an ideal material. In principle, SnO 2 with higher electron mobility can be regarded as a positive alternative. Herein, a SnO 2 nanocolloid sol with ≈3 nm in size synthesized at 60 °C was spin‐coated onto the fuorine‐doped tin oxide (FTO) glass as the ETL of planar CH 3 NH 3 PbI 3 perovskite solar cells. TiCl 4 treatment of SnO 2 ‐coated FTO is found to improve crystallization and increase the surface coverage of perovskites, which plays a pivotal role in improving the power conversion efficiency (PCE). In this report, a champion efficiency of 14.69% ( J sc = 21.19 mA cm −2 , V oc = 1023 mV, and FF = 0.678) is obtained with a metal mask at one sun illumination (AM 1.5G, 100 mW cm −2 ). Compared to the typical TiO 2 , the SnO 2 ETL efficiently facilitates the separation and transportation of photogenerated electrons/holes from the perovskite absorber, which results in a significant enhancement of photocurrent and PCE.