相信你也有這樣的時刻，做光催化實驗需要計算量子產(chǎn)率，查閱文獻后卻發(fā)現(xiàn)光催化相關文獻中有“量子產(chǎn)率QY”“量子效率QE”“表觀量子產(chǎn)率AQY”、“表觀量子效率AQE”之類各式各樣的詞匯。

于是出現(xiàn)靈魂三連問：這些量子產(chǎn)率都是什么意思？我到底要用哪一個量子產(chǎn)率說明自己研究中的問題？這些量子產(chǎn)率值都是怎么算出來的？ 

接下來，系統(tǒng)的了解一下文獻中的量子產(chǎn)率、量子效率、表觀量子產(chǎn)率AQY和STH等參數(shù)指標的計算方法及其區(qū)別。

光催化實驗中，你計算的量子產(chǎn)率就真的是AQY嗎？  

光化學中的量子產(chǎn)率和量子效率 

1.量子效率(Quantum Efficiency, QE)^[1]：光化學反應速率與特定波長范圍內(nèi)吸收光子通量之比。計算公式如下：

qp：光子通量；

光子通量qp^[2]：光源于單位時間間隔內(nèi)所輻射的光子數(shù)，是波長λ的函數(shù)。

2.量子產(chǎn)率(Quantum Yield, QY)^[1]：反應體系在單色光激發(fā)下生成或消耗的分子數(shù)與吸收的光子數(shù)之比。計算公式如下：

3.光子效率(Photonic Efficiency)^[2]：在指定的時間間隔（通常是初始條件）內(nèi)測量的光反應速率與特定波長范圍內(nèi)的入射光子通量之比。計算公式如下：

：入射光子通量。

4.光子產(chǎn)率(Photonic Yield)^[2]：在指定的時間間隔（通常是初始條件）內(nèi)測量的光反應速率與單色光的入射光子通量之比。計算公式如下：

光催化實驗中，你計算的量子產(chǎn)率就真的是AQY嗎？  

光子效率和光子產(chǎn)率中所強調(diào)的是“反應體系入射光子數(shù)”的概念，可以直接計算。而且，光子產(chǎn)率和光子效率特別強調(diào)“在指定的時間間隔（通常是初始條件）內(nèi)進行測量”。 

通過量子效率和光子效率的定義及公式中可以看出，“效率”強調(diào)的入射光是特定波長范圍內(nèi)的入射光，是連續(xù)光譜，在計算過程中，要對波長λ進行積分。 

通過量子產(chǎn)率和光子產(chǎn)率的定義及公式中可以看出，“產(chǎn)率”強調(diào)的是入射光為單色光。 

5.表觀量子產(chǎn)率(Apparent Quantum Yield, AQY)^[3]：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)； 

Np：入射光子數(shù)。

入射光子數(shù)N_p^[4]：在指定的時程Δt內(nèi)，光子通量的時間積分，無量綱。

I：光功率密度（W·m^-2）;

A：入射光照面積（m²）; 

λ：入射光波長（nm）; 

t：時間（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能量轉化效率：輸入太陽能轉化為氫能的效率，詳情查看“3分鐘學會“STH能量轉化效率”的測量！”。

以上部分是光催化中的光-電能量轉化效率相關參數(shù)指標的描述。想要了解光電催化實驗中的量子產(chǎn)率介紹，請點擊文章“關于光電催化實驗中的量子產(chǎn)率與量子效率”。

[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.