2026年3月4日——由韩国大邱庆北科学技术院（DGIST）能源科学与工程系杨智雄教授和印秀一教授领导的研究团队，与建国大学化学工程系金宰烨教授合作，通过联合研究开发出了一种精确控制环保量子点中阴离子缺陷浓度的技术。通过该技术，该研究团队在无重金属环保量子点光电极领域实现了世界领先的太阳能制氢效率。

量子点是一种纳米级半导体晶体，因其卓越的光电特性，在显示器、光学传感器和太阳能制氢等多个领域被视为下一代关键材料。特别是在将太阳能转化为氢燃料的光电化学制氢技术中具有巨大潜力，但现有高效量子点大多含有有毒重金属，限制了其商业化。尽管研究人员积极开发环保替代材料，但其效率仍低于重金属基材料，这一直是主要技术挑战。

基于I-III-VI族元素的量子点作为代表性环保量子点，由于其多组分结构特性，晶格内往往存在高密度阴离子缺陷，导致光电性能下降。DGIST研究团队开发了一种专有工艺，通过精细调节前驱体比例这一简单而有效的策略，灵活控制阴离子缺陷浓度——这一环保量子点的长期弱点。

研究结果证实，在铜-铟-硫-硒（CuIn(S1-xSex)₂）量子点中，当硫和硒以1:1比例混合（CuIn(S0.5Se0.5)₂）时，晶格畸变最小化，阴离子缺陷浓度降至最低水平，晶体稳定性达到最大化。

缺陷最小化的环保量子点表现出增加的电荷载流子浓度和延长的寿命，使光生电荷能够高效迁移而无复合损失。当应用于二氧化钛基（TiO₂基）光电极时，在0.6 VRHE条件下实现了15.1 mA·cm⁻²的创纪录光电流密度。这一结果表明，在不使用有害重金属的情况下，可以实现与传统有毒量子点相当的高性能。

该研究团队不仅确保了高效率，还获得了商业化的关键要素——长期运行稳定性。通过在量子点表面引入由硫化锌（ZnS）和二氧化硅（SiO₂）组成的双重保护层，有效抑制了水环境中氧化反应导致的性能退化。

杨智雄教授表示：“这项研究展示了通过纳米级工艺工程精确控制环保量子点的固有缺陷问题——其最显著弱点——从而突破性能限制的案例。研究证明无需有害重金属即可实现高效制氢，这些发现有望加速可持续环保氢能源的商业化进程。”

该研究获得了韩国科学技术信息通信部及国家研究基金会纳米与材料技术发展计划，以及产业通商资源部与韩国产业技术振兴院国际协作技术发展计划的支持。研究成果发表于能源与环境领域顶级国际期刊《eScience》（影响因子36.6）。DGIST将继续基于其在环保能源材料领域的技术优势，推进引领未来氢能源产业的前沿研究。