表面改性的棒状CdxZn1–xS量子点敏化光阳极在太阳能光电化学电池中的应用，用于提高氢气产生的产率和稳定性

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Surface-Modified Rod-Like CdxZn1–xS QDs-Sensitized Photoanode in Solar PEC Cell for Enhancing Yield and Stability of Hydrogen Evolution

CdZnS量子线在光解水中的应用及表面修饰优化研究。采用热注入法制备低长径比CdZnS量子线，显著提升TiO?/FTO光阳极的可见光吸收和光电流密度。通过原位SILAR工艺沉积ZnS量子点，抑制反向电流并提高电荷分离效率，但当ZnS过量时会导致表面缺陷增加，光电性能下降。研究证实降低量子线长径比可同时提高光解水效率（46%）和稳定性（20小时后保留87.4%效率）。

　　

通过热注入法成功制备出了棒状Cd_xZn_1–xS量子点（CZS QDs），其长度与直径的比值为13:3.5纳米，形状和尺寸高度均匀，适用于太阳能光电化学（PEC）电池中的氢气生成反应。与平均直径约为4.5纳米的传统球形量子点相比，这些棒状CZS QDs在可见光区域的吸收率和光电流密度更高。尽管它们的光致发光（PL）光谱相似，但电子-空穴复合现象并未显著增强。通过原位SILAR工艺将ZnS量子点沉积在CZS QDs敏化的TiO₂/FTO（氟掺杂SnO₂）光阳极上，可以改善光电性能，抑制反向电流，提高电荷分离效率并增强光阳极的亲水性。然而，过多的ZnS量子点会因引入过多表面缺陷而降低表面注入效率，从而影响光电性能。偏压在克服势垒以及提供弱电催化作用方面起着关键作用。棒状CZS QDs的长度与直径比值的减小不仅提高了PEC效率，还显著增强了电池在氢气生成过程中的稳定性。由8ZnS/CZS/TiO₂和Pt对电极组成的PEC电池在0.8伏偏压下（AM 1.5 G，100 mW/cm²光照条件下）的氢气生成产率和速率相比基于CZS/TiO₂光阳极的电池提高了约46%，并且表现出极高的稳定性，在持续20小时的光电反应后仍保持87.4%的氢气生成效率。