光催化数据怎么报告才可复现？一份清单

Q: 只报 AQY 不报速率可以吗？

不行。AQY 是单色光、特定波长下的结果，无法外推到宽带光源或 AM1.5G 条件。正确做法是同时给绝对速率（带质量、面积、体积、时间四项分母）与指定波长的 AQY，两者互为校验，不能互相替代。

Q: 平行样做两次够不够？

不够。n = 2 只有一个自由度，算出的标准差不能反映真实离散，也无法做任何显著性判断。最低 n = 3，且三次必须是独立装样、独立置换气，不能是同一次实验连续取三个样。

Q: 速率单位用 μmol 还是 mmol？

统一用 μmol·h⁻¹·g⁻¹。数值超过 1000 时换 mmol 更易读，但须在首次出现处注明 1 mmol 等于 1000 μmol，且全文不得混用，否则读者会误判一个数量级。

直答

产氢速率必须同时写清光强、受光面积、催化剂质量与取样周期四项，缺任一项，同行复现的相对偏差可达 30%–50%。

一、一条速率数据背后有四个分母

「产氢速率 400」这句话没有信息量，因为同一个数换一个归一化基准就会变形。举一组具体条件：催化剂 50 mg、受光面积 20 cm²、反应器总容积 500 mL、实测产氢 20 μmol/h。同一份数据可以写成四种完全不同的数值。

归一化基准	表达式	本例数值	适用与风险
单位催化剂质量	μmol·h⁻¹·g⁻¹	400	最常用；但受负载量与光程影响，负载翻倍速率往往不翻倍
受光面积	μmol·h⁻¹·cm⁻²	1.0	适合薄膜与光阳极；须说明受光面积是窗口面积还是浸润面积
反应体积	μmol·h⁻¹·L⁻¹	40	适合工程放大；气相空间是否计入必须写明
量子效率	%（单色光）	需光子数，见第四节	唯一能跨装置比较，但只在单色光下标定有效

本例中「400」与「1.0」相差 400 倍，与「40」相差 10 倍。这就是为什么跨文献比较速率时，先要把口径拉齐，再谈谁高谁低。

二、必报八项：缺一项就无法复现

下列八项构成一份最小可复现条件集。写作时按顺序核对，缺项就补，不要用「常规条件」「详见前文」代替。

光源：型号、灯功率（W）、滤光片截止波长（nm）、样品位光强（mW/cm²）及测量仪器。
反应器：材质、总容积（mL）、光窗材料与有效面积（cm²）、气相空间体积（mL）。
催化剂：质量（mg）、负载量（mg/cm²）、预处理温度与时间（℃、h）。
反应液：体积（mL）、牺牲剂种类与浓度（mol/L）、初始 pH。
气氛：置换次数、初始压力（kPa）、是否抽真空后充气。
温度：设定值（℃）、控温方式（夹套循环/风冷）、实测波动（±℃）。
取样：间隔（h）、单次进样体积（μL）、取样后是否补气。
分析：色谱柱型号、载气与流速（mL/min）、标准曲线 R²、检出限（μL/L）。

这八项里最容易漏的是「样品位光强」和「气相空间体积」。前者决定光子供给，后者决定产物累积浓度与回溶比例，两者都会让同一装置换个人操作就差 20% 以上。

三、误差怎么给：SD、SEM 与 n 不能混

标准差（SD）描述单次测量的离散程度，均值标准误（SEM = SD/√n）描述均值本身的不确定度。两者数值差 √n 倍，n = 3 时差 1.7 倍，n = 9 时差 3 倍。把 SEM 当 SD 报，等于把离散程度人为缩小。

写法	含义	n = 3 时示例	用途
均值 ± SD	单次测量的离散	20.0 ± 1.2 μmol/h（RSD 6%）	论文与报告默认写法
均值 ± SEM	均值的不确定度	20.0 ± 0.7 μmol/h	仅用于组间均值比较，须注明是 SEM
单次最好值	无统计意义	21.5 μmol/h	不可用于结论，只能作现象描述

n 的下限是 3。n = 2 时 SD 只有 1 个自由度，任何「±」都是装饰。RSD 超过 5% 时，先查光源漂移与取样重复性，再决定是否加做平行样。

四、单位与有效数字的口径约定

三组换算最常出错：1 mW/cm² = 10 W/m²；1 mmol·h⁻¹·g⁻¹ = 1000 μmol·h⁻¹·g⁻¹；1 μmol/h = 0.0167 μmol/min。建议全文统一用 μmol·h⁻¹·g⁻¹，超过 1000 再换 mmol 并在首次出现处注明换算。

有效数字给三位即可：20.0 而不是 20.04，因为色谱定量重复性本身在 ±3% 量级。光强保留到 1 mW/cm²，温度到 0.1 ℃，压力到 1 kPa，时间到 0.1 h。位数比仪器精度多一位就是虚假精度。

五、原始数据要留什么

报告里给的是速率，归档里要留的是时间序列：每个取样点的峰面积、浓度与累计产气量，而不只是斜率。同时保留色谱谱图、标准曲线原始点、光源累计使用小时数、环境温湿度。氙灯累计 300 h 后输出通常下降 10%–20%，这段历史决定了三个月后同一装置能否复现同一速率。

文件命名建议「项目_样品_日期_条件代号」，例如 PKU-TiO2_20261112_365nm-100mW。三个月后回查时，命名规范比任何记忆都可靠。

六、为什么这决定可复现率

文献中同一种材料的光催化产氢速率跨实验室偏差常见 2–10 倍，其中归一化口径不一致与光强未在样品位标定占主要份额，材料本身差异反而不是首因。做一个自检：把自己的实验按第二节八项补全，若有两项以上写不出来，别人复现失败几乎是必然。

反过来，审稿人质疑数据时，最快的回应不是补实验，而是把八项条件与误差口径一次写全，让数据自证。

常见问题

光强用厂家出厂值可以吗？

不行。出厂值通常在灯头或出光口标定，光经过透镜、滤光片与 10–20 cm 空气后，样品位会衰减 20%–40%，还要叠加光窗反射损失。必须在样品位置用标定过的功率计实测，并把测量位置写进条件里。

只报 AQY 不报速率可以吗？

不行。AQY 是单色光、特定波长下的结果，无法外推到宽带光源或 AM1.5G 条件。正确做法是同时给绝对速率（带四项分母）与指定波长的 AQY，两者互为校验，不能互相替代。

平行样做两次够不够？

不够。n = 2 只有一个自由度，算出的 SD 不能反映真实离散，也无法做任何显著性判断。最低 n = 3，且三次必须是独立装样、独立置换气，不能是同一次实验连续取三个样。

速率单位用 μmol 还是 mmol？

统一用 μmol·h⁻¹·g⁻¹。数值超过 1000 时换 mmol 更易读，但须在首次出现处注明「1 mmol = 1000 μmol」，且全文不得混用，否则读者会误判一个数量级。