光電催化如何測(cè)**產(chǎn)率

時(shí)間：2022-03-17作者：北京泊菲萊科技有限公司瀏覽：156

我們講過光催化中的**產(chǎn)率相關(guān)參數(shù)指標(biāo)的描述，我們這一期將講述的是光電催化研究中的光-電能量轉(zhuǎn)化效率參數(shù)指標(biāo)的描述。

光電催化實(shí)驗(yàn)中的**效率

1.外**效率(External Quantum Efficiency, EQE)亦稱光電轉(zhuǎn)化效率(Incident Photon-to-Current Efficiency, IPCE)[1]：特定波長入射光子產(chǎn)生的電子數(shù)與入射光子數(shù)的比例，本質(zhì)上是光子效率。計(jì)算公式如下：

jph：光電流密度（mA·cm-2），通過計(jì)時(shí)電流法（恒電位）測(cè)得； 

h：普朗克常量（6.62×10-34 J·s）; 

c：光速（3.0×108 m·s-1）;

e：單個(gè)電子所攜帶的電量（1.6×10-19 C）; 

Pmono：單色光的光功率密度（mW·cm-2）; 

λ：單色光波長。

需注意的是，在IPCE/EQE的計(jì)算中，默認(rèn)法拉效率η為**，即產(chǎn)生的所有光生電子全部用于目標(biāo)產(chǎn)物的生成。IPCE的測(cè)量過程中允許施加偏壓，而光電催化測(cè)量STH時(shí)不允許施加任何偏壓。 

光電催化實(shí)驗(yàn)中的**效率

2.內(nèi)**效率(Internal Quantum Efficiency, IQE)亦稱吸收光電轉(zhuǎn)化效率(Absorbed Photon-to-Current Efficiency, APCE)[1]：特定波長的入射光子產(chǎn)生的電子數(shù)與所吸收光子數(shù)的比例，本質(zhì)上是**效率。計(jì)算公式如下：

A：反應(yīng)體系的吸光度。

EQE/IPCE和IQE/APCE主要針對(duì)于光電催化研究。與光子效率和**效率類似，EQE/IPCE強(qiáng)調(diào)“入射光”的概念，而IQE/APCE強(qiáng)調(diào)“吸收光”，EQE/IPCE可直接計(jì)算。 

光電催化實(shí)驗(yàn)中的**效率

3.外加偏壓光電流下轉(zhuǎn)化效率(Applied Bias Photon-to-current Efficiency, ABPE)[1]：在一定偏壓條件下，輸入的太陽能轉(zhuǎn)化為氫能的比例[1]。區(qū)別于STH，ABPE是扣除電能貢獻(xiàn)的能量轉(zhuǎn)化效率。

Vredox：反應(yīng)的熱力學(xué)電勢(shì)(V)，分解水反應(yīng)中，Vredox=1.23 V； 

Vapp：兩電體系中，相對(duì)于對(duì)電的外加偏壓(V)，應(yīng)小于1.23 V； 

ηF：生成H2的法拉效率； 

Plight：AM 1.5G標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜的光功率密度（100 mW·cm-2）。

以上內(nèi)容就是光電催化研究中，常見的活性評(píng)價(jià)指標(biāo)的**產(chǎn)率定義與計(jì)算方法。 在光催化分解水研究中，我們常用到的**產(chǎn)率是AQY和STH。 在光電催化分解水研究中，常用到的**產(chǎn)率是IPCE和STH或ABPE。總而言之，效率強(qiáng)調(diào)特定波長的入射光； 產(chǎn)率強(qiáng)調(diào)單色光； EQE/IPCE強(qiáng)調(diào)入射光； IQE/APCE強(qiáng)調(diào)吸收光。

[1]Chen Zhebo, Deutsch Todd G., Jaramillo Thomas F.* et. al., Accelerating materials development for photoelectrochemical hydrogen production: Standards for methods, definitions, and reporting protocols[J]. Journal of Materials Research, 2010, 25, 3.




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