본 연구에서는 연속 이온층 흡착/반응(SILAR) 법을 이용하여 메조다공성 TiO2 박막 표면에 CdSe 광감응 양자점을 성장시키는 과정에서, 양이온 화학조의 pH 조절이 양자점 성장 거동과 광전극 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다. Cd2+를 포함하는 양이온 전해조에 triethanolamine(TEA)을 첨가하여 pH 값을 TiO2의 영전하점(point of zero charge)보다 높게 조절한 경우, TiO2 표면에 유도된 음전하와 Cd2+ 양이온 간의 정전기적 인력에 의해 CdSe의 성장 속도와 분포 밀도가 크게 증가하였다. 이러한 차이는 전극의 색 변화, 흡광도 측정 및 투과 전자현미경 분석을 통해 확인되었으며, 양자점-감응형 태양전지와 광전기화학 전지에서 광전류 및 광전변환 효율의 유의미한 향상으로 이어졌다. 특히 광전기화학 전지에서는 TEA를 첨가한 전극에서 약 2.3배 높은 광전류와 안정적인 수소 발생 특성이 관찰되었다. 본 연구는 금속 셀레늄계 양자점의 SILAR 성장에서 흡착하는 표면전하 조절의 중요성을 규명하고, 고성능 양자점-감응형 광전극 설계를 위한 중요한 지침을 제공한다.

In this study, CdSe quantum dots (QDs) were grown on mesoporous TiO2 films using the successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) method, and the effect of cationic bath pH on QD growth behavior and photoelectrode performance was systematically investigated. By introducing triethanolamine (TEA) into the Cd2? precursor solution, the pH was increased above the point of zero charge of TiO2, inducing a negatively charged surface that enhances electrostatic attraction toward Cd2? ions. As a result, the growth rate and surface coverage of CdSe QDs were significantly increased compared to the case without TEA. The accelerated growth and higher QD density were confirmed by visible color evolution, UV–Vis absorption spectroscopy, and transmission electron microscopy. Photoelectrochemical characterization revealed that the increased CdSe loading leads to substantially enhanced photocurrent generation in both quantum dot-sensitized solar cells and photoelectrochemical cells. Notably, the CdSe-sensitized TiO2 electrode prepared under basic conditions exhibited approximately 2.3 times higher photocurrent density during photoelectrochemical oxidation, along with stable and reproducible hydrogen evolution. These results demonstrate that electrostatic control of cation adsorption via pH modulation is a key parameter governing SILAR-grown metal chalcogenide QDs, providing valuable design guidelines for high-performance quantum dot-sensitized photoelectrodes.