近期，化学与材料工程学院在高性能量子点光电化学电池研究中取得重要进展，研究成果以“Exploiting the synergistic effect of Ag and Cu doping in eco-friendly quantum dots for boosted photoelectrochemical performance”为题，发表于国际著名期刊J. Mater. Chem. A，并被编辑遴选为“HOT Papers”研究工作。2024年引进的高层次人才赵宏洋博士为论文第一作者，电子科技大学基础与前沿研究院童鑫研究员和任武洋副研究员为共同通讯作者，学校为第一完成单位。
本研究开发了一种新型环保光捕获材料—银（Ag）和铜（Cu）共掺杂锌铟硫/硒化锌（Zn-In-S/ZnSe）核壳量子点。其中，共掺杂元素构建了Ag介导的空穴向量子点中Cu受体态迁移的协同电荷转移路径，从而形成稳定的供体-受体构型，提升了电荷载流子提取效率。基于优化后的Ag, Cu-ZIS/ZnSe量子点制备的光电化学器件，在1个太阳标准AM 1.5G光照（100 mW·cm-2）下，于0.6 V相对于可逆氢电极（vs. RHE）时的最大光电流密度达到8.9 mA·cm-2，相较于未掺杂的ZIS/ZnSe量子点光电化学体系提升了6.4倍。此外，所制备的Ag, Cu-ZIS/ZnSe量子点基光电化学器件的法拉第效率（FE）达72.4%，析氢速率为105.8 μmol·cm-2·h-1，是未掺杂量子点基对照器件的8.5倍。本研究提出的协同掺杂工程技术，为优化环保量子点的电荷动力学以实现高效光电化学应用提供了新思路，在构建环保、低成本、高效率的太阳能转换系统中具有重要潜力。
图1. (a)银和铜双掺杂ZIS/ZnSe量子点合成示意图, (b)量子点-TiO2异质结PEC电池原理图
近年来，在国家自然科学基金（No. 22105031）、四川省科技计划项目（No. 2021M690325）、云南大学电磁材料与器件云南省重点实验室（No. ZZ2024001）以及四川省太阳能集成技术推广应用重点实验室（No. 25TYNJS-Z-01）等项目支持下，赵宏洋博士所在团队围绕新能源材料与器件等领域持续开展研究，取得了一系列连续进展，相关成果相继发表在《Adv. Energy Mater.》《Chem. Eng. J.》《Appl. Catal., B》《J. Mater. Chem. A》等国际期刊上。
《Journal of Materials Chemistry A》（简称JMCA）是英国皇家化学会旗下专注于能源与可持续性材料研究的国际旗舰期刊，在材料化学领域享有高度声誉。该刊以发表“面向能源和可持续性应用的高质量材料研究”为核心定位，长期以来被全球科研工作者视为该领域的学术高地。这项研究工作历经期刊高效的国际同行评审过程并获得“rigorous”等词汇高度评价，这不仅体现了研究成果的前沿性与创新性，也标志着学校在该方向上的研究水平获得了国际学界的充分肯定。
论文DOI:10.1039/d5ta05722a
论文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ta/d5ta05722a
