Tin-based perovskites with excellent optoelectronic properties and suitable band gaps are promising candidates for the preparation of efficient lead-free perovskite solar cells (PSCs). However, it is challenging to prepare highly stable and efficient tin-based PSCs because Sn2+ in perovskites can be easily oxidized to Sn4+ upon air exposure. Here we report the fabrication of air-stable FASnI3 solar cells by introducing hydroxybenzene sulfonic acid or its salt as an antioxidant additive into the perovskite precursor solution along with excess SnCl2 . The interaction between the sulfonate group and the Sn2+ ion enables the in situ encapsulation of the perovskite grains with a SnCl2 -additive complex layer, which results in greatly enhanced oxidation stability of the perovskite film. The corresponding PSCs are able to maintain 80 % of the efficiency over 500 h upon air exposure without encapsulation, which is over ten times longer than the best result reported previously. Our results suggest a possible strategy for the future design of efficient and stable tin-based PSCs.

Abstract 2D perovskites have emerged as one of the most promising photovoltaic materials owing to their excellent stability compared with their 3D counterparts. However, in typical 2D perovskites, the highly conductive inorganic layers are isolated by large organic cations leading to quantum confinement and thus inferior electrical conductivity across layers. To address this issue, the large organic cations are replaced with small propane‐1,3‐diammonium (PDA) cations to reduce distance between the inorganic perovskite layers. As shown by optical characterizations, quantum confinement is no longer dominating in the PDA‐based 2D perovskites. This leads to considerable enhancement of charge transport as confirmed with electrochemical impedance spectroscopy, time‐resolved photoluminescence, and mobility measurements. The improved electric properties of the interlayer‐engineered 2D perovskites yield a power conversion efficiency of 13.0%. Furthermore, environmental stabilities of the PDA‐based 2D perovskites are improved. PDA‐based 2D perovskite solar cells (PSCs) with encapsulation can retain over 90% of their efficiency upon storage for over 1000 h, and PSCs without encapsulation can maintain their initial efficiency at 70 °C for over 100 h, which exhibit promising stabilities. These results reveal excellent optoelectronic properties and intrinsic stabilities of the layered perovskites with reduced interlayer distance.

Interface engineering on 2D layered nanomaterials plays pivotal roles in achieving novel properties and superior device performance. In this work, hierarchical nanotubes consisting of 2D monolayer MoS2 and carbon (MoS2:C) interoverlapped superstructure nanosheets have been synthesized, in which the MoS2 and carbon layers are alternately sandwiched. The hierarchical architectures assembled from the MoS2:C superstructures are beneficial for: (i) providing substantially expanded (002) interlayer spacing (0.98 nm) of 2H-MoS2 which facilitates fast Na+ insertion/extraction reaction kinetics, (ii) improving electrical conductivity of MoS2 by carbon monolayer insertion with ideal heterointerface contact, (iii) preventing aggregation of MoS2 nanosheets, and (iv) accommodating volume change upon sodiation/desodiation. The superstructure nanotubes are demonstrated as a robust anode material for sodium storage with superior electrochemical performance. They deliver a high rate-capability and maintain discharge capacities of 295 and 187 mAh g−1 at high current densities of 10.0 and 20.0 A g−1, respectively. Furthermore, they show durable cycling life (capacity retention of 101.3%, 108.2% and 107.8% after 200 cycles at current densities of 0.2, 0.5 and 1.0 A g−1, respectively, in comparison to those of the 2nd cycles), and an initial Coulombic efficiency as high as 84%. The MoS2:C superstructure nanotubes perform among the best of current MoS2-based electrode materials.

High-performance deep-blue emitting phenanthroimidazole derivatives with a structure of donor–linker–acceptor were designed and synthesized. By using different linkers and different linking positions, four deep-blue emitters were obtained and used as emitters or bifunctional hole-transporting emitters in OLEDs. Such devices show low turn-on voltages (as low as 2.8 V), high efficiency (2.63 cd/A, 2.53 lm/W, 3.08%), little efficiency roll-off at high current densities, and stable deep-blue emissions with CIEy < 0.10. Performances are among the best comparing to recently reported deep-blue emitting devices with similar structures. The results suggest that the combination of the phenanthroimidazole and the donor–linker–acceptor structure can be an important approach for developing high performance deep-blue emitters in particular for lighting applications.

A series of bipolar phenanthroimidazole derivatives, TTP-TPI, DPT-TPI, and DPF-TPI, were designed and synthesized by incorporating polyaromatic hydrocarbon groups to phenanthroimidazole through a phenyl bridge. The bulky polyaromatic hydrocarbon units endow the molecules with high glass-transition temperatures, nonplanar twisty structures which reduce molecular aggregations. The bipolar transporting natures of these materials are demonstrated by single-carrier devices with supported of theoretical calculations. Nondoped organic light-emitting devices (OLEDs) using these phenanthroimidazole derivatives as emitters show blue-violet to sky-blue emissions with Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) coordinates of (0.16, 0.05) for TTP-TPI, (0.16, 0.07) for DPT-TPI, and (0.17, 0.24) for DPF-TPI. The TTP-TPI-, DPT-TPI-, and DPF-TPI-based nondoped devices show impressive external quantum efficiencies (EQE) of 5.02, 5.25, 4.85%, respectively (corresponding current efficiencies: 2.10, 3.13, and 8.41 cd/A). These values are the best or among the best comparing to those of the reported nondoped OLEDs with the corresponding color gamuts. These devices also show small efficiency roll-off at high brightness (1000 cd/m2) with EQEs drop by 20.7, 12, and 0%. Moreover, with well-balanced carrier transport, DPF-TPI based device can achieve a higher brightness of 10000 cd/m2 with EQE maintaining at 4.49% (only drop by 7.4%).

1T-MoSe₂ nanosheets featuring expanded (002) interlayer spacings as large as 1.17 nm are prepared and demonstrated as an efficient electrocatalyst for the hydrogen evolution reaction.

Abstract Development of high‐performance and cost‐effective non‐noble metal electrocatalysts is pivotal for the eco‐friendly production of hydrogen through electrolysis and hydrogen energy applications. Herein, the synthesis of an unconventional nickel nitride nanostructure enriched with nitrogen vacancies (Ni 3 N 1− x ) through plasma‐enhanced nitridation of commercial Ni foam (NF) is reported. The self‐supported Ni 3 N 1− x /NF electrode can deliver a hydrogen evolution reaction (HER) activity competitive to commercial Pt/C catalyst in alkaline condition (i.e., an overpotential of 55 mV at 10 mA cm −2 and a Tafel slope of 54 mV dec −1 ), which is much superior to the stoichiometric Ni 3 N, and is the best among all nitride‐based HER electrocatalysts in alkaline media reported thus far. Based on theoretical calculations, it is further verified that the presence of nitrogen vacancies effectively enhances the adsorption of water molecules and ameliorates the adsorption–desorption behavior of intermediately adsorbed hydrogen, which leads to an advanced HER activity of Ni 3 N 1− x /NF.