One-dimensional electrospun nanofibers of p-type NiO/n-type ZnO heterojunctions with different molar ratios of Ni to Zn were successfully synthesized using a facile electrospinning technique. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV-vis diffuse reflectance (DR) spectroscopy, resonant Raman spectroscopy, photoluminescence (PL) spectroscopy, and surface photovoltage spectroscopy (SPS) were used to characterize the as-synthesized nanofibers. The results indicated that the p-n heterojunctions formed between the cubic structure NiO and hexangular structure ZnO in the NiO/ZnO nanofibers. Furthermore, the photocatalytic activity of the as-electrospun NiO/ZnO nanofibers for the degradation of rhodamine B (RB) was much higher than that of electrospun NiO and ZnO nanofibers, which could be ascribed to the formation of p-n heterojunctions in the NiO/ZnO nanofibers. In particular, the p-type NiO/n-type ZnO heterojunction nanofibers with the original Ni/Zn molar ratio of 1 exhibited the best catalytic activity, which might be attributed to their high separation efficiency of photogenerated electrons and holes. Notably, the electrospun nanofibers of p-type NiO/n-type ZnO heterojunctions could be easily recycled without a decrease of the photocatalytic activity due to their one-dimensional nanostructural property.

CoFe₂O₄/graphene oxide hybrids have been successfully fabricated via a facile one-pot polyol route, followed by chemical conversion into FeCo/graphene hybrids under H₂/NH₃ atomosphere.

Amorphous hierarchical NiCo₂O₄–CoNiO₂hybrids have been successfully fabricatedviaa facile one-pot hydrothermal route, followed by morphologic conversion into urchin-like structured NiCo₂O₄–CoNiO₂nanorods and irregular-shaped hierarchical NiCo₂O₄–CoNiO₂polyhedral nanocrystals through air-annealing treatment at 450 °C and 650 °C, respectively.

We reported a facile one-pot polyol route for the fabrication of CoNi/nitrogen-doped graphene hybrids as synergistic microwave absorber. Microstructure investigations suggest that all the CoNi nanocrystals are uniformly anchored on the nitrogen-doped graphene nanosheets without aggregation and the hybrids are stable under ultrasound treatment, which suggest that these nonvalent CoNi alloys are in-situ grown on nitrogen-doped graphene with a strong interaction. Taking both the synergistic benefits of magnetic CoNi nanocrystals and electric nitrogen-doped graphene, the CoNi/nitrogen-doped graphene hybrids show a maximum reflection loss of −22 dB at 10 GHz with a matching thickness of only 2.0 mm, and the effective absorption bandwidth with reflection loss exceeding −10 dB is 3.6–18 GHz with the absorber thickness of 1.35–5.0 mm. Compared with the single CoNi nanocrystals and graphene oxide, the CoNi/nitrogen-doped graphene hybrids show improved microwave absorption properties. These results indicate that the interface interactions and synergistic effect between the CoNi nanocrystals and nitrogen-doped graphene play a significant role on the enhancement of microwave absorption properties. This work suggests that the CoNi/nitrogen-doped graphene hybrids can be used as candidate materials for the design and manufacture of electronic nanodevices with high efficient microwave absorption properties.

One-dimensional ZnO−SnO2 nanofibers with high photocatalytic activity have been successfully synthesized by a simple combination method of sol−gel process and electrospinning technique. X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy, nitrogen adsorption−desorption isotherm analysis, UV−vis diffuse reflectance (DR), and photoluminescence (PL) spectroscopy were used to characterize the as-synthesized nanofibers. The results indicated that the ZnO−SnO2 nanofibers with diameters of 100−150 nm consisted of wurtzite ZnO and rutile SnO2. The photocatalytic activity of the ZnO−SnO2 nanofibers for the degradation of rhodamine B (RB) was much higher than that of electrospun ZnO and SnO2 nanofibers, which could be attributed to the formation of a ZnO−SnO2 heterojunction in the ZnO−SnO2 nanofibers and the high specific surface area of the ZnO−SnO2 nanofibers. Notably, the ZnO−SnO2 nanofibers could be easily recycled without the decrease of the photocatalytic activity due to their one-dimensional nanostructural property.

Fe3O4 nanocrystals anchored on nitrogen-doped graphene nanosheets were fabricated by solvothermal method as synergistic microwave absorbers. Electron microscopy investigations show that the Fe3O4 nanocrystals are uniformly dispersed on the nitrogen-doped graphene nanosheets without aggregation. The Fe3O4 nanocrystals cannot be separated from nitrogen-doped graphene even under powerful ultrasound treatment, suggesting that the Fe3O4 nanocrystals are chemically bonded on the surface of nitrogen-doped graphene. Taking the advantage of synergistic effect between Fe3O4 nanocrystals with magnetic loss and nitrogen-doped graphene with dielectric loss, the Fe3O4/nitrogen-doped graphene hybrids show enhanced microwave absorption capabilities with highly efficient performance. A maximum reflection loss of −65.3 dB can be achieved at 6.8 GHz with a matching thickness of 3.4 mm for the hybrids with 20 mg original graphene oxide, and the effective absorption bandwidth with reflection loss values less than −10 dB covers 12–16 GHz with the absorber thickness of only 2.0 mm. Moreover, the frequency of microwave absorption peak in the hybrids can be tuned by changing the amount of nitrogen-doped graphene or the thickness of the hybrids. These results indicate that the Fe3O4/nitrogen-doped graphene hybrids are ideal candidates to be used as synergistic microwave absorbers with antioxidation, light weight, high-efficient performance and broad frequency bandwidth.

Binary transition metal phosphides hold immense potential as innovative electrode materials for constructing high-performance energy storage devices. Herein, porous binary nickel-cobalt phosphide (NiCoP) nanosheet arrays anchored on nickel foam (NF) were rationally designed as self-supported binder-free electrodes with high supercapacitance performance. Taking the combined advantages of compositional features and array architectures, the nickel foam supported NiCoP nanosheet array (NiCoP@NF) electrode possesses superior electrochemical performance in comparison with Ni-Co LDH@NF and NiCoO2@NF electrodes. The NiCoP@NF electrode shows an ultrahigh specific capacitance of 2143 F g-1 at 1 A g-1 and retained 1615 F g-1 even at 20 A g-1, showing excellent rate performance. Furthermore, a binder-free all-solid-state asymmetric supercapacitor device is designed, which exhibits a high energy density of 27 W h kg-1 at a power density of 647 W kg-1. The hierarchical binary nickel-cobalt phosphide nanosheet arrays hold great promise as advanced electrode materials for supercapacitors with high electrochemical performance.

Oxide-/hydroxide-derived copper electrodes exhibit excellent selectivity toward C2+ products during the electrocatalytic CO2 reduction reaction (CO2RR). However, the origin of such enhanced selectivity remains controversial. Here, we prepared two Cu-based electrodes with mixed oxidation states, namely, HQ-Cu (containing Cu, Cu2O, CuO) and AN-Cu (containing Cu, Cu(OH)2). We extracted an ultrathin specimen from the electrodes using a focused ion beam to investigate the distribution and evolution of various Cu species by electron microscopy and electron energy loss spectroscopy. We found that at the steady stage of the CO2RR, the electrodes have all been reduced to Cu0, regardless of the initial states, suggesting that the high C2+ selectivities are not associated with specific oxidation states of Cu. We verified this conclusion by control experiments in which HQ-Cu and AN-Cu were pretreated to fully reduce oxides/hydroxides to Cu0, and the pretreated electrodes showed even higher C2+ selectivity compared with their unpretreated counterparts. We observed that the oxide/hydroxide crystals in HQ-Cu and AN-Cu were fragmented into nanosized irregular Cu grains under the applied negative potentials. Such a fragmentation process, which is the consequence of an oxidation-reduction cycle and does not occur in electropolished Cu, not only built an intricate network of grain boundaries but also exposed a variety of high-index facets. These two features greatly facilitated the C-C coupling, thus accounting for the enhanced C2+ selectivity. Our work demonstrates that the use of advanced characterization techniques enables investigating the structural and chemical states of electrodes in unprecedented detail to gain new insights into a widely studied system.

Dispersion and spatial distribution of graphene sheets play crucial roles in tailoring mechanical and functional properties of their polymer composites. Anisotropic graphene aerogels (AGAs) with highly aligned graphene networks are prepared by a directional-freezing followed by freeze-drying process and exhibit different microstructures and performances along the axial (freezing direction) and radial (perpendicular to the axial direction) directions. Thermal annealing at 1300 °C significantly enhances the quality of both AGAs and conventional graphene aerogels (GAs). The aligned graphene/epoxy composites show highly anisotropic mechanical and electrical properties and excellent electromagnetic interference (EMI) shielding efficiencies at very low graphene loadings. Compared to the epoxy composite with 0.8 wt % thermally annealed GAs (TGAs) with an EMI shielding effectiveness of 27 dB, the aligned graphene/epoxy composite with 0.8 wt % thermally treated AGAs (TAGAs) has an enhanced EMI shielding effectiveness of 32 dB along the radial direction with a slightly decreased shielding effectiveness of 25 dB along the axial direction. With 0.2 wt % TAGA, its epoxy composite exhibits a shielding effectiveness of 25 dB along the radial direction, which meets the requirement of ∼20 dB for practical EMI shielding applications.