光催化实验中，你计算的量子产率就真的是AQY吗？

相信你也有这样的时刻，做光催化实验需要计算量子产率，查阅文献后却发现光催化相关文献中有“量子产率QY”“量子效率QE”“表观量子产率AQY”、“表观量子效率AQE”之类各式各样的词汇。

于是出现灵魂三连问：这些量子产率都是什么意思？我到底要用哪一个量子产率说明自己研究中的问题？这些量子产率值都是怎么算出来的？ 

接下来，系统的了解一下文献中的量子产率、量子效率、表观量子产率AQY和STH等参数指标的计算方法及其区别。

光催化实验中，你计算的量子产率就真的是AQY吗？  

光化学中的量子产率和量子效率 

1.量子效率(Quantum Efficiency, QE)^[1]：光化学反应速率与特定波长范围内吸收光子通量之比。计算公式如下：

qp：光子通量；

光子通量qp^[2]：光源于单位时间间隔内所辐射的光子数，是波长λ的函数。

2.量子产率(Quantum Yield, QY)^[1]：反应体系在单色光激发下生成或消耗的分子数与吸收的光子数之比。计算公式如下：

3.光子效率(Photonic Efficiency)^[2]：在指定的时间间隔（通常是初始条件）内测量的光反应速率与特定波长范围内的入射光子通量之比。计算公式如下：

：入射光子通量。

4.光子产率(Photonic Yield)^[2]：在指定的时间间隔（通常是初始条件）内测量的光反应速率与单色光的入射光子通量之比。计算公式如下：

光催化实验中，你计算的量子产率就真的是AQY吗？  

光子效率和光子产率中所强调的是“反应体系入射光子数”的概念，可以直接计算。而且，光子产率和光子效率特别强调“在指定的时间间隔（通常是初始条件）内进行测量”。 

通过量子效率和光子效率的定义及公式中可以看出，“效率”强调的入射光是特定波长范围内的入射光，是连续光谱，在计算过程中，要对波长λ进行积分。 

通过量子产率和光子产率的定义及公式中可以看出，“产率”强调的是入射光为单色光。 

5.表观量子产率(Apparent Quantum Yield, AQY)^[3]：反应体系在特定单色波长下，反应转移的电子数与入射光子数之比。

Ne：反应转移电子总数； 

Np：入射光子数。

入射光子数N_p^[4]：在指定的时程Δt内，光子通量的时间积分，无量纲。

I：光功率密度（W·m^-2）;

A：入射光照面积（m²）; 

λ：入射光波长（nm）; 

t：时间（s）; 

h：普朗克常量（6.62×10^-34 J·s）; 

c：光速（3.0×10⁸ m·s^-1）。

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6.STH能量转化效率：输入太阳能转化为氢能的效率，详情查看“3分钟学会“STH能量转化效率”的测量！”。

以上部分是光催化中的光-电能量转化效率相关参数指标的描述。想要了解光电催化实验中的量子产率介绍，请点击文章“关于光电催化实验中的量子产率与量子效率”。

 

[1]Qureshi Muhammad, Takanabe Kazuhiro *, Insights on measuring and reporting heterogeneous photocatalysis: efficiency definitions and setup examples[J]. Chemistry of Materials, 2017, 29, 158. 

[2]Braslavsky Silvia E., Braun André M., Serpone Nick*, et. al., Glossary of terms used in photocatalysis and radiation catalysis (IUPAC Recommendations 2011)[J]. Pure and Applied Chemistry, 2011, 83, 931.

 [3]Lin Huiwen, Chang Kun*, Ye Jinhua* et. al., Ultrafine nano 1T-MoS₂ monolayers with NiOx as dual co-catalysts over TiO₂ photoharvester for efficient photocatalytic hydrogen evolution[J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2020, 279, 119387. 

[4]Zhong Tao, Yu Zebin*, Zou Binsuo*, et. al., Surface-activated Ti3C2Tx MXene cocatalyst assembled with CdZnS-formed 0D/2D CdZnS/Ti₃C₂-A40 Schottky heterojunction for enhanced photocatalytic hydrogen evolution [J]. Solar RRL, 2100863. DOI: 10.1002/solr.202100863.