Nickel nanoparticles encapsulated in few-layer nitrogen-doped graphene (Ni@NC) are synthesized by using a Ni-based metal–organic framework as the precursor for high-temperature annealing treatment. The resulting Ni@NC materials exhibit highly efficient and ultrastable electrocatalytic activity toward the hydrogen evolution reaction and the oxygen evolution reaction as well as overall water splitting in alkaline environment. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. 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.

Abstract Halide perovskite quantum dots (QDs) have great potential in photocatalytic applications if their low charge transportation efficiency and chemical instability can be overcome. To circumvent these obstacles, we anchored CsPbBr 3 QDs (CPB) on NH x ‐rich porous g‐C 3 N 4 nanosheets (PCN) to construct the composite photocatalysts via N−Br chemical bonding. The 20 CPB‐PCN (20 wt % of QDs) photocatalyst exhibits good stability and an outstanding yield of 149 μmol h −1 g −1 in acetonitrile/water for photocatalytic reduction of CO 2 to CO under visible light irradiation, which is around 15 times higher than that of CsPbBr 3 QDs. This study opens up new possibilities of using halide perovskite QDs for photocatalytic application.

Developing high‐efficiency and low‐cost photocatalysts by avoiding expensive noble metals, yet remarkably improving H 2 evolution performance, is a great challenge. Noble‐metal‐free catalysts containing Co(Fe)NC moieties have been widely reported in recent years for electrochemical oxygen reduction reaction and have also gained noticeable interest for organic transformation. However, to date, no prior studies are available in the literature about the activity of N‐coordinated metal centers for photocatalytic H 2 evolution. Herein, a new photocatalyst containing g‐C 3 N 4 decorated with CoP nanodots constructed from low‐cost precursors is reported. It is for the first time revealed that the unique P(δ − )Co(δ + )N(δ − ) surface bonding states lead to much superior H 2 evolution activity (96.2 µmol h −1 ) compared to noble metal (Pt)‐decorated g‐C 3 N 4 photocatalyst (32.3 µmol h −1 ). The quantum efficiency of 12.4% at 420 nm is also much higher than the record values (≈2%) of other transition metal cocatalysts‐loaded g‐C 3 N 4 . It is believed that this work marks an important step toward developing high‐performance and low‐cost photocatalytic materials for H 2 evolution.

Vacancy engineering, that is, self-doping of vacancy in semiconductors, has become a commonly used strategy to tune the photocatalytic performances. However, there still lacks fundamental understanding of the role of the vacancies in semiconductor materials. Herein, the g-C3N4 nanosheets with tunable nitrogen vacancies are prepared as the photocatalysts for H2 evolution and CO2 reduction to CO. On the basis of both experimental investigation and DFT calculations, nitrogen vacancies in g-C3N4 induce the formation of midgap states under the conduction band edge. The position of midgap states becomes deeper with the increasing of nitrogen vacancies. The g-C3N4 nanosheets with the optimized density of nitrogen vacancies display about 18 times and 4 times enhancement for H2 evolution and of CO2 reduction to CO, respectively, as compared to the bulk g-C3N4. This is attributed to the synergistic effects of several factors including (1) nitrogen vacancies cause the excitation of electrons to midgap states below the conduction band edge, which results in extension of the visible light absorption to photons of longer wavelengths (up to 598 nm); (2) the suitable midgap states could trap photogenerated electrons to minimize the recombination loss of photogenerated electron–hole pairs; and (3) nitrogen vacancies lead to uniformly anchored small Pt nanoparticles (1–2 nm) on g-C3N4, and facilitate the electron transfer to Pt. However, the overintroduction of nitrogen vacancies generates deeper midgap states as the recombination centers, which results in deterioration of photocatalytic activities. Our work is expected to provide new insights for fabrication of nanomaterials with suitable vacancies for solar fuel generation.

Abstract In this work, a one‐pot solution method for direct synthesis of interconnected ultrafine amorphous NiFe‐layered double hydroxide (NiFe‐LDH) (<5 nm) and nanocarbon using the molecular precursor of metal and carbon sources is presented for the first time. During the solvothermal synthesis of NiFe‐LDH, the organic ligand decomposes and transforms to amorphous carbon with graphitic nanodomains by catalytic effect of Fe. The confined growth of both NiFe‐LDH and carbon in one single sheet results in fully integrated amorphous NiFe‐LDH/C nanohybrid, allowing the harness of the high intrinsic activity of NiFe‐LDH due to (i) amorphous and distorted LDH structure, (ii) enhanced active surface area, and (iii) strong coupling between the active phase and carbon. As such, the resultant NiFe‐LDH/C exhibits superior activity and stability. Different from postdeposition or electrostatic self‐assembly process for the formation of LDH/C composite, this method offers one new opportunity to fabricate high‐performance oxygen evolution reaction and possibly other catalysts.

A nitrogen-doped Co₃(PO₄)₂@nanocarbon hybrid was developed as an oxygen reduction reaction (ORR) catalyst and exhibits outstanding catalytic performance with high activity, long-term stability and a four-electron transfer pathway.

Noble metal free g-C₃N₄ based photocatalysts find promising applications in the fields of photocatalytic H₂ production, overall water splitting and CO₂ reduction. Their photocatalytic can be enhanced by depositing non-noble metal co-catalysts and exfoliation to nanosheets.