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光催化CO₂還原過程通過模擬光合作用,，利用太陽能將CO₂和H₂O轉化成燃料和高價值化學品的反應過程,，光催化方法以其綠色,、條件溫和等特點被認為是解決全球能源和環(huán)境問題最有前途的方案之一^{[1, 2]}。 

由于光催化CO₂還原反應涉及的產(chǎn)物種類較多,，反應產(chǎn)生不同的產(chǎn)物是因反應過程中所需電子數(shù)不同引起的,，因此光催化CO₂還原反應中不同產(chǎn)率的計算方法與反應過程中轉移的電子數(shù)息息相關。現(xiàn)整理出光催化CO₂還原反應中明確不同具體產(chǎn)物及其對應轉移電子數(shù)表格,，見下表：

表1. 光催化CO₂還原為各種產(chǎn)物及相應電極反應式^[3].

光催化CO₂還原反應涉及的活性評級指標主要包括以下6種： 

 1.光催化CO₂還原反應目標產(chǎn)物反應速率（R_{產(chǎn)物}）^[4]：單位時間內(nèi),，單位質量催化劑產(chǎn)生的目標產(chǎn)物的物質的量，計算公式如下： 

n_{產(chǎn)物}：產(chǎn)物的物質的量（μmol）,； 

R_{產(chǎn)物}：目標產(chǎn)物的反應速率（μmol·h^-1·g^-1）; 

m：催化劑的質量（g）; 

t：反應時間（h）,。 

2.光催化CO₂還原反應電子消耗速率（R_電子）^[5]：參與反應的有效光生電子速率，計算公式如下： 

R_電子：電子消耗速率（μmol·h^-1·g^-1）; 

R_{產(chǎn)物}：目標產(chǎn)物的反應速率（μmol·h^-1·g^-1）; 

K₁,、K₂,、K₃：不同產(chǎn)物對應轉移的電子數(shù)，參見表1,。 

3.光催化CO₂還原反應理論產(chǎn)氧量^[6]：根據(jù)參與反應的有效光生電子數(shù)（空穴數(shù)）推導出反應所能生成的O₂含量,。 

理論產(chǎn)氧量單位：μmol； 

n_{產(chǎn)物}：目標產(chǎn)物的物質的量（μmol）,； 

K₁,、K₂、K₃：不同產(chǎn)物對應轉移的電子數(shù),，參見表1,。 

4.光催化CO₂還原反應選擇性（S_{產(chǎn)物}）^[7]：目標產(chǎn)物的量占產(chǎn)物總量的百分比。 

R_{產(chǎn)物}：目標產(chǎn)物的反應速率（μmol·h^-1·g^-1）; 

R_電子：電子消耗速率（μmol·h^-1·g^-1）; 

K₁,、K₂,、K₃：不同產(chǎn)物對應轉移的電子數(shù)，參見表1,。 

5.光催化CO₂還原反應表觀量子產(chǎn)率（Apparent Quantum Yield,，AQY）^[4]：反應體系在特定單色波長下，反應轉移的電子數(shù)與入射光子數(shù)之比,。 

Ne：反應轉移電子總數(shù),； 

n_{產(chǎn)物}：目標產(chǎn)物的物質的量（μmol）； 

K₁,、K₂,、K₃：不同產(chǎn)物對應轉移的電子數(shù)，參見表1,； 

Np：入射光子數(shù),。 詳情點擊查看“量子產(chǎn)率（AQY）計算保姆教程,，你值得擁有,！”。 

6.光催化CO₂還原反應太陽能-化學能轉化效率（Solar to Chemical Energy Conversion Efficiency,，STC）^[8]：輸入太陽能轉化為化學能的效率,，計算公式如下： 

R_{產(chǎn)物}：目標產(chǎn)物的反應速率（mol·s^-1）; ?Gr：目標反應的摩爾吉布斯自由能（J·mol^-1）; 

H₂O(l) →H₂(g) + 1/2O₂(g)           ?Gr = 237 kJ·mol^{-1 [2]}； 

CO₂(g) → CO (g) + 1/2O₂(g)         ?Gr = 257  kJ·mol^{-1 [2]},； 

CO₂(g) + 2H₂O(l) →CH₄ (g) + 2O₂(g)  ?Gr = 890.9 kJ·mol^{-1 [2]},； 

Psun：AM 1.5G標準太陽光譜的光功率密度（1000 W·m^-2）; 

S：光照面積（m²）。

以上部分是筆者根據(jù)參考文獻進行翻譯和匯總,，筆者水平有限,，如有錯誤，請大家指正,！

參考文獻