韩国蔚山科学技术大学研究团队开发出一种耐腐蚀且稳定的金属封装硫化铅量子点光电极，该光电极无需使用牺牲剂即可提升太阳能水分解效率，为太阳能制氢技术的应用提供了新的解决方案。这项研究成果发表在《自然通讯》杂志上。

太阳能驱动的光电化学水分解技术可将水直接转化为氢气，被视为一种可持续的制氢途径。该技术的效率与光电极中半导体材料的稳定性密切相关。硫化铅等硫族化物材料虽具备良好的光吸收能力，但在水中易发生氧化和降解，通常需要添加牺牲剂来维持稳定性，增加了成本并带来环境负担。

蔚山科学技术大学能源与化学工程学院的张智旭教授和张成延教授领导的研究团队，提出了一种利用镍和菲尔德金属封装硫化铅量子点的新型结构。这一结构形成了有效的防腐蚀屏障，其中镍箔提供物理屏蔽并催化反应，菲尔德金属层则实现密封以阻隔水分。研究还发现，通过采用反向层状设计，使外层硫化铅量子点吸收紫外光，能够保护内部电子传输层免受紫外线引发的降解。

实验结果显示，这种新型光电极在碱性电解液中实现了较高的光电流密度，并在连续运行24小时后仍保持大部分初始性能。经过进一步优化，该电极在超过100小时的测试中表现出稳定的工作特性。张教授表示：“金属硫化物材料的不稳定性限制了其实际应用。我们的方法在无需牺牲剂的情况下，同时实现了高效率与长期稳定性，推动了太阳能制氢向商业化迈进。”

该研究为开发高效稳定的太阳能水分解系统提供了新思路，硫化铅量子点光电极的相关进展有望促进清洁氢能技术的发展。

出版详情：作者：Hwa-Young Yang等人，标题：《稳定高效的PbS量子点光电极无需牺牲剂即可实现光电化学制氢》，发表于：《自然通讯》(2025)。期刊信息：《自然通讯》