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CEJ:苏州科技大学郭春显、深圳大学张晗,杭州师范大学高凌锋等开发pH普适且超稳定的核壳量子点光电化学光电探测器

2026-02-04 10:04:41

第一作者：张健

通讯作者：郭春显、汪浩、高凌峰

DOI：10.1016/j.cej.2025.171126

本文亮点

采用CdSeTe/ZnS核壳量子点构筑光电化学探测器在强酸、中性和强碱电解液中均表现出优异且稳定的光电响应，成功解决了镉基半导体材料在酸性电解液中易腐蚀解离的问题，并且在1.0 M KOH和1.0 M HCl中，一个月后光电流保留效率高达98.1%和74%，展现出卓越的长期工作稳定性。

前言

2025年11月，苏州科技大学郭春显教授、深圳大学张晗教授与杭州师范大学高凌峰副教授合作，在《Chemical Engineering Journal》上发表了关于pH普适、超稳定光电化学光电探测器的最新研究成果。该工作通过合成CdSeTe/ZnS核壳量子点，构建了能够在极端酸碱环境中稳定工作的高性能探测器，为克服镉基材料的酸性水解问题提供了具体示例。论文第一作者为苏州科技大学青年老师张健。

背景介绍

光电化学型光电探测器因其低成本、溶液相工作环境以及与化学传感的兼容性而备受关注。然而，其实际应用面临一个关键挑战：大多数高性能半导体材料（如镉基量子点）在中性或碱性电解液中稳定，但在酸性环境中极易发生腐蚀和解离，导致性能急剧下降甚至失效。此前，仅有少数材料（如石墨烯量子点）能在酸性条件下工作，但性能普遍平庸。因此，开发一种兼具高性能、宽pH适用范围和超长工作稳定性的新型光活性材料，是该领域迫在眉睫的挑战。

文章所用设备

图表解析

图1.CdSeTe/ZnS核壳量子点表征。

图2.CdSeTe/ZnS核壳量子点的光探测性能及机理研究。

全文小结

本研究成功开发了一种基于CdSeTe/ZnS核壳量子点的pH普适且超稳定光电化学光电探测器。该探测器在1.0 M KOH电解液中获得了7.36 μA·cm^-2的光电流密度和701 μA·W^-1的响应度，更重要的是，在强腐蚀性的1.0 M HCl中也能实现稳定的光电响应。器件展现出非凡的长期稳定性，在酸/碱液中储存一月后性能保持率极高。理论计算与光谱分析证实，宽禁带的ZnS外壳不仅有效钝化了内核表面缺陷，更通过提高H⁺/OH⁻吸附能垒，从物理上隔绝了电解液对活性内核的侵蚀。这项工作不仅为开发适用于恶劣复杂液体环境的光电探测器提供了新材料，也为通过核壳结构设计解决传统半导体材料的酸碱稳定性难题提供了新思路。

作者介绍

张健：苏州科技大学材料与科学工程学院青年讲师，现主要从事量子点等低维半导体纳米材料的可控制备及在光电器件和生化检测方面的应用研究。迄今为止以第一作者/共同一作/通讯作者身份在Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal、Laser&Photonics Review、Macromolecules、Advanced Optical Materials等领域期刊公开发表SCI论文13篇，其他合作论文13篇。

高凌锋：杭州师范大学材料与化学化工学院副教授，主要研究方向为新型低维纳米材料制备及其光电性质。至今发表SCI论文40余篇，其中第一/通讯作者论文22篇。

郭春显：苏州科技大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，国家级青年人才，江苏省生化传感与芯片技术工程研究中心主任。研究方向为材料表界面调控与分子传感与能源应用，在领域期刊包括Chem. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等发表论文200余篇，论文被引用2.1万余次，入选2024年度科睿唯安“高被引科学家”榜单。

文献信息

Jian Zhang, Yule Zhang et. al. Ultra-stable and pH-universal photoelectrochemical photodetector achieved by CdSeTe/ZnS core-shell quantum dots

Chemical Engineering Journal 526 (2025) 171126

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本文采用PLS-FX300HU高均匀性一体式氙灯光源进行实验，该光源专为光电材料测试而设计，其主要特性如下：