10月13日消息，据AZoM报道，npj Clean Energy刊发的一项研究合成了n型支架式Si–Zn0.3Mg0.7O半导体复合材料，可在不使用牺牲电子给体的条件下进行光催化制氢。在100 W钨灯实验室照射下，性能最佳的Si–Zn0.3Mg0.7O支架实现1954 μmol·h⁻¹·cm⁻²的析氢速率。

粉体光催化制氢路线长期受限于电子转移动力学缓慢、材料损耗与可回收性差等问题。该团队开发的Si–ZnxMg1-xO复合半导体采用自支撑支架形态，直接回应粉体悬浮催化剂的回收与稳定性瓶颈：制备以沉淀法纳米硅为起点，向硅酸钠溶液加入盐酸后经加热、洗涤、干燥与煅烧得到二氧化硅，再与锌粉、镁粉按化学计量比混合，在不锈钢反应器中于800°C进行6小时镁热还原，产物研磨成粉后以1 MPa液压成型为截面27.72 cm²的圆柱支架，最后在650-950°C下煅烧1-7小时以提升机械强度与结构完整性。

研究人员通过改变锌镁比（x=0.1、0.3、0.5）研究组分与缺陷含量对光催化行为的影响，并评估不同煅烧温度与时间后的支架强度；借助XRD、SEM/TEM、XPS表征晶体结构、形貌与表面化学，以紫外-可见-近红外漫反射光谱估算带隙，用光致发光谱考察载流子复合，拉曼光谱研究缺陷与杂质。合成采用柱状闭式反应器体系以保证传热均匀、减小成分梯度。

需要指出的是，商业规模运行尚未经测试。该工作将组分缺陷工程与宏观自支撑成型相结合，为可回收、无牺牲剂的光催化制氢材料设计提供了一条可参考的路线，其向自然光照条件下的放大表现是后续验证关键。 （来源：AZoM）