韩国蔚山科学技术院（UNIST）研究团队报告称，其开发出一种稳定且具抗腐蚀能力的硫族化物基光电极，可在无需牺牲剂的条件下实现较高光电流与长期运行稳定性，为直接利用阳光进行光电化学（PEC）分水制氢的应用推进提供了新的技术路径。相关成果发表于《自然通讯》。

该研究由UNIST能源与化学工程学院张志旭教授与张成妍教授联合领导。团队以金属封装的PbS量子点（PbS-QD）太阳能电池为基础构建光电极，旨在解决硫族化物材料在水环境中易被氧化、降解而导致耐久性不足的问题。

光电化学分水利用阳光驱动电解质溶液中水分解生成氢气和氧气，其效率与光电极半导体材料的稳定性密切相关。研究人员指出，尽管以PbS为代表的硫族化物硫化物具备良好的光吸收与电荷传输特性，但在水中易发生氧化与劣化，长期运行稳定性因此受限。传统方案往往通过加入牺牲剂来维持稳定性，但这会带来成本与环境方面的负担。

为提升耐久性并避免牺牲剂依赖，研究团队提出一种封装结构：使用两种金属——镍（Ni）与菲尔德金属（FM）对PbS量子点进行包覆。研究人员称，镍箔既可作为物理屏障，也可作为分水反应的催化剂；菲尔德金属层则在量子点周围形成连续密封层，以阻挡水分进入并降低腐蚀风险。

团队还报告了一项与紫外光相关的关键观察：紫外光可穿透PEC系统并加速内部层的降解。为此，研究人员设计了倒置层状结构，使外层PbS优先吸收紫外光，从而保护内部电子传输路径免受紫外光损伤。

性能测试显示，该光电极在1.0 M NaOH溶液中实现18.6 mA/cm²的光电流密度；连续运行24小时后仍可保持约90%的初始性能。研究人员进一步优化紫外阻挡功能后，电极稳定运行时间提升至超过100小时，且未出现性能损失。

张志旭教授表示，金属硫化物虽具备良好的光电化学性能，但材料不稳定性限制了实际应用；该方法在实现高效率与长期耐久性的同时，消除了对昂贵牺牲剂的需求，使太阳能制氢商业化更进一步。