Owing to inevitable thermal/moisture instability for organic-inorganic hybrid perovskites, pure inorganic perovskite cesium lead halides with both inherent stability and prominent photovoltaic performance have become research hotspots as a promising candidate for commercial perovskite solar cells. However, it is still a serious challenge to synthesize desired cubic cesium lead iodides (CsPbI3) with superior photovoltaic performance for its thermodynamically metastable characteristics. Herein, polymer poly-vinylpyrrolidone (PVP)-induced surface passivation engineering is reported to synthesize extra-long-term stable cubic CsPbI3. It is revealed that acylamino groups of PVP induce electron cloud density enhancement on the surface of CsPbI3, thus lowering surface energy, conducive to stabilize cubic CsPbI3 even in micrometer scale. The cubic-CsPbI3 PSCs exhibit extra-long carrier diffusion length (over 1.5 μm), highest power conversion efficiency of 10.74% and excellent thermal/moisture stability. This result provides important progress towards understanding of phase stability in realization of large-scale preparations of efficient and stable inorganic PSCs.

A novel strategy is developed to synthesize metal-organic framework (MOF) derived core/shell structured [email protected] polyhedrons anchored on 3D reduced grapheme oxide (RGO) on nickel foam (NF) as binder-free anode for high performance sodium-ion battery, through an in-situ low-temperature phosphidation process from ZIF-67 derived core/shell [email protected] polyhedral structures. The unique [email protected] binder-free anode exhibits a remarkable electrochemical performance with outstanding cycling stability and high rate capability, delivering a specific capacity of 473.1 mA h g−1 at a current density of 100 mA g−1 after 100 cycles. The excellent properties can be attributed to synergistic effects between core/shell [email protected] polyhedrons and RGO networks. The unique core/shell [email protected] polyhedrons can offer more electrode/electrolyte contact area and reduce the diffusion distance of Na+, while carbon layer shell can enhance electronic conductivity and buffer volume change, and prevent CoP from pulverization and aggregation. Furthermore, 3D RGO networks can provide adequate surface areas for a high loading content of CoP and enhance charge transfer kinetics. Meanwhile, RGO/NF can efficiently act as a binder and electrical conductor to interconnect the separate [email protected] polyhedrons. The present strategy for [email protected] architectures can be extended to other novel electrodes for high performance energy storage devices.

Reduced graphene oxide (RGO) wrapped metal-organic frameworks (MOFs) derived cobalt doped porous carbon polyhedrons synthesized via a carbonization process, are for the first time used for sulfur immobilizers (RGO/C–Co-S) as cathodes for high performance lithium-sulfur (Li–S) batteries. The RGO/C–Co–S cathode exhibits greatly improved electrochemical performance, showing excellent specific capacity of 949 mAh g−1 at 300th cycle at a current density 0.3 A g−1, displaying enhanced rate capability with specific capacity of 772, 704 and 606 mAh g−1 at current density of 0.5, 1 and 2 A g−1, respectively. The synergetic effect of MOFs-derived porous carbon, homogeneously distributed Co nanoparticles and RGO nanosheets simultaneously contributes to the confinement of sulfur species. The presence of abundant mesopores and micropores is conducive to immobilize large amounts of S species. The homogenously inlaid ultrafine Co nanoparticles can further immobilize sulfur by chemical interactions between Co and S/polysulfides. The RGO nanosheets tightly wrapped on carbon hosts act as barrier layers to prevent polysulfides from diffusing out of the matrix, further suppressing shuttle effect. The porous structure and the RGO can effectively alleviate the volume changes resulted from charge–discharge process. This design strategy can be inspiring for MOF-derived materials in energy storage applications.

To get a real understanding on the complexity of origin and mechanism of visible emission for ZnO quantum dots (QDs), we systematically property of visible emission of ZnO QDs with tunable diameters in a range of 2.2−7.8 nm synthesized via a sol−gel route using self-made zinc−oleate complex as a precursor. It is indicated that the visible emission of ZnO QDs can be ascribed to singly ionized oxygen vacancies, which is associated with the paramagnetic centers with electron paramagnetic resonance (EPR) value of g = 2.0056. The visible emission property of the ZnO QDs displays highly size-dependent behavior. With ZnO QDs size decreasing, the visible emission peaks blue-shift to the positions with shorter wavelength due to quantum size effect, however, is different from that of band gap. Quantitative investigation shows that the visible emission can correspond to a transition of holes from the valence band to the preexisting deep donor energy level, which is different from the well-known conclusion that the visible emission is due to the transition of an electron from the conduction band to a deep trap. Two important points can be obtained: the defects of singly ionized oxygen vacancies determine the origin and intensity of visible emission of ZnO QDs; and the visible emission peak position of ZnO QDs is decided by their size, and a transition of holes from the valence band to the preexisting deep donor energy level is responsible for the visible emission of the ZnO QDs.

Coupling NiCoP bimetallic phosphide nanoparticles with alkali-induced 3D crinkled Ti₃C₂ effectively enhances the structural stability and improved reaction kinetics of anodes for SIBs.

Taking advantage of zeolitic imidazolate framework (ZIF-8), ZnS-Sb2S3@C core-double shell polyhedron structure is synthesized through a sulfurization reaction between Zn2+ dissociated from ZIF-8 and S2– from thioacetamide (TAA), and subsequently a metal cation exchange process between Zn2+ and Sb3+, in which carbon layer is introduced from polymeric resorcinol-formaldehyde to prevent the collapse of the polyhedron. The polyhedron composite with a ZnS inner-core and Sb2S3/C double-shell as anode for sodium ion batteries (SIBs) shows us a significantly improved electrochemical performance with stable cycle stability, high Coulombic efficiency and specific capacity. Peculiarly, introducing a carbon shell not only acts as an important protective layer to form a rigid construction and accommodate the volume changes, but also improves the electronic conductivity to optimize the stable cycle performance and the excellent rate property. The architecture composed of ZnS inner core and a complex Sb2S3/C shell not only facilitates the facile electrolyte infiltration to reduce the Na-ion diffusion length to improve the electrochemical reaction kinetics, but also prevents the structure pulverization caused by Na-ion insertion/extraction. This approach to prepare metal sulfides based on MOFs can be further extended to design other nanostructured systems for high performance energy storage devices.

Passivation strategies, including film formation, post-treatment and interlayer engineering, are summarized based on an overview of the variety of defects in PSCs.

Abstract Silicon is attracting enormous attention due to its theoretical capacity of 4200 mAh g −1 as an anode for Li‐ion batteries (LIBs). It is of fundamental importance and challenge to develop low‐temperature reaction route to controllably synthesize Si/Ti 3 C 2 MXene LIBs anodes. Herein, a novel and efficient strategy integrating in situ orthosilicate hydrolysis and a low‐temperature reduction process to synthesize Si/Ti 3 C 2 MXene composites is reported. The hydrolysis of tetraethyl orthosilicate leads to homogenous nucleation and growth of SiO 2 nanoparticles on the surface of Ti 3 C 2 MXene. Subsequently, SiO 2 nanoparticles are reduced to Si via a low‐temperature (200 °C) reduction route. Importantly, Ti 3 C 2 MXene not only provides fast transfer channels for Li + and electrons, but also relieves volume expansion of Si during cycling. Moreover, the characteristics of excellent pseudocapacitive performance and high conductivity of Ti 3 C 2 MXene can synergistically contribute to the enhancement of energy storage performance. As expected, Ti 3 C 2 /Si anode exhibits an outstanding specific capacity of 1849 mAh g −1 at 100 mA g −1 , even retaining 956 mAh g −1 at 1 A g −1 . The low‐temperature synthetic route to Si/Ti 3 C 2 MXene electrodes and involved battery‐capacitive dual‐model energy storage mechanism has potential in the design of novel high‐performance electrodes for energy storage devices.

The novel PDDA-NPCNs/Ti₃C₂ hybrids via an electrostatic attraction self-assembly approach effectively accelerate reaction kinetics and improve electrochemical performance as PIBs anodes.