Iron-based microstructured or nanostructured materials, including Fe, γ-Fe2O3, and Fe3O4, are highly desirable for magnetic applications because of their high magnetization and a wide range of magnetic anisotropy. An important application of these materials is use as an electromagnetic wave absorber to absorb radar waves in the centimeter wave (2−18 GHz). Dendrite-like microstructures were achieved with the phase transformation from dendritic α-Fe2O3 to Fe3O4, Fe by partial and full reduction, and γ-Fe2O3 by a reduction−oxidation process, while still preserving the dendritic morphology. The investigation of the magnetic properties and microwave absorbability reveals that the three hierarchical microstructures are typical ferromagnets and exhibit excellent microwave absorbability. In addition, this also confirms that the microwave absorption properties are ascribed to the dielectric loss for Fe and the combination of dielectric loss and magnetic loss for Fe3O4 and γ-Fe2O3.

The design of low-cost yet high-efficiency electrocatalysts for hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) over a wide pH range is highly challenging. We now report a hierarchical co-assembly of interacting MoS2 and Co9S8 nanosheets attached on Ni3S2 nanorod arrays which are supported on nickel foam (NF). This tiered structure endows high performance toward HER and OER over a very broad pH range. By adjusting the molar ratio of the Co:Mo precursors, we have created CoMoNiS-NF-xy composites (x:y means Co:Mo molar ratios ranging from 5:1 to 1:3) with controllable morphology and composition. The three-dimensional composites have an abundance of active sites capable of universal pH catalytic HER and OER activity. The CoMoNiS-NF-31 demonstrates the best electrocatalytic activity, giving ultralow overpotentials (113, 103, and 117 mV for HER and 166, 228, and 405 mV for OER) to achieve a current density of 10 mA cm–2 in alkaline, acidic, and neutral electrolytes, respectively. It also shows a remarkable balance between electrocatalytic activity and stability. Based on the distinguished catalytic performance of CoMoNiS-NF-31 toward HER and OER, we demonstrate a two-electrode electrolyzer performing water electrolysis over a wide pH range, with low cell voltages of 1.54, 1.45, and 1.80 V at 10 mA cm–2 in alkaline, acidic, and neutral media, respectively. First-principles calculations suggest that the high OER activity arises from electron transfer from Co9S8 to MoS2 at the interface, which alters the binding energies of adsorbed species and decreases overpotentials. Our results demonstrate that hierarchical metal sulfides can serve as highly efficient all-pH (pH = 0–14) electrocatalysts for overall water splitting.

Fractal hematite dendrites with structures resembling pine trees (see picture) were obtained by hydrothermal treatment of K3[Fe(CN)6]. They are formed by a novel process in which fast growth along six crystallographically equivalent directions forms dendritic or snowflakelike single-crystal structures, which differs from the mechanisms reported for other fractal structures.

There is a need to develop highly selective and efficient materials for capturing uranium (normally as UO2(2+)) from nuclear waste and from seawater. We demonstrate the promising adsorption performance of S(x)-LDH composites (LDH is Mg/Al layered double hydroxide, [S(x)](2-) is polysulfide with x = 2, 4) for uranyl ions from a variety of aqueous solutions including seawater. We report high removal capacities (q(m) = 330 mg/g), large K(d)(U) values (10(4)-10(6) mL/g at 1-300 ppm U concentration), and high % removals (>95% at 1-100 ppm, or ∼80% for ppb level seawater) for UO2(2+) species. The S(x)-LDHs are exceptionally efficient for selectively and rapidly capturing UO2(2+) both at high (ppm) and trace (ppb) quantities from the U-containing water including seawater. The maximum adsorption coeffcient value K(d)(U) of 3.4 × 10(6) mL/g (using a V/m ratio of 1000 mL/g) observed is among the highest reported for U adsorbents. In the presence of very high concentrations of competitive ions such as Ca(2+)/Na(+), S(x)-LDH exhibits superior selectivity for UO2(2+), over previously reported sorbents. Under low U concentrations, (S4)(2-) coordinates to UO2(2+) forming anionic complexes retaining in the LDH gallery. At high U concentrations, (S4)(2-) binds to UO2(2+) to generate neutral UO2S4 salts outside the gallery, with NO3(-) entering the interlayer to form NO3-LDH. In the presence of high Cl(-) concentration, Cl(-) preferentially replaces [S4](2-) and intercalates into LDH. Detailed comparison of U removal efficiency of S(x)-LDH with various known sorbents is reported. The excellent uranium adsorption ability along with the environmentally safe, low-cost constituents points to the high potential of S(x)-LDH materials for selective uranium capture.

Hexagonal close-packed Ni (h-Ni) nanocrystals and face-centered cubic Ni (c-Ni) nanoflowers with uniform size and high dispersion have been successfully assembled on graphene nanosheets (GN) via a facile one-step solution-phase strategy under different reaction conditions, where the reduction process of graphite oxide (GO) sheets into GN was accompanied by the generation of Ni nanocrystals. The reduction of GO by this method is effective, which was confirmed by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) and Raman spectroscopy and is comparable to conventional methods. The phase and morphology of nickel can be easily tuned by varying the reaction temperature and solvent. It was shown that the as-formed h-Ni nanocrystals with a diameter as small as 3 nm are grown densely and uniformly on the graphene sheets, and as a result the aggregation of the h-Ni nanocrystals was effectively prevented. In addition, c-Ni nanospheres assembled by c-Ni nanocrystals with a size of 15 nm were also uniformly deposited on the graphene sheets. The investigation of the microwave absorbability reveals that the three Ni/GN nanocomposites exhibit excellent microwave absorbability, which is stronger than the corresponding Ni nanostructures.

The introduction of an equivalent RLC circuit loss mechanism realizes strong EMW absorption in a low-filling ratio and even lower thicknesses.

Designing bifunctional catalysts that improve the efficiency of both oxygen reduction (ORR) and oxygen evolution reactions (OER) is a strategy to enhance the performance of lithium–oxygen batteries (LOBs). Co3O4/CoFe2O4/nitrogen-doped carbon heterostructures were synthesized as electrocatalysts using coprecipitation and calcination methods. The morphology of the composite was characterized by a hollow nanocube shape, which facilitated the exposure of active sites and provided space for Li2O2 storage. At the heterogeneous interface, electronic interactions gave rise to the interfacial charge redistribution. This redistribution not only improved the catalytic activity but also induced the generation and reversible decomposition of mixed Li2O2 and LiOH discharge products. On this basis, the specific capacity of Co3O4/CoFe2O4/nitrogen-doped carbon when used as a cathode catalyst was 8930 mAh g–1 and could be stably cycled for 118 cycles, which was an improvement over the single Co3O4 cathode.