上一期我們講了光催化中的量子產(chǎn)率相關(guān)參數(shù)指標(biāo)的描述,，這一期我們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)中的量子效率

1.外量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)亦稱光電轉(zhuǎn)化效率(Incident Photon-to-Current Efficiency, IPCE)^[1]：特定波長(zhǎng)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：

j_ph：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：?jiǎn)蝹€(gè)電子所攜帶的電量（1.6×10^-19 C）; 

P_mono：?jiǎn)紊獾墓夤β拭芏龋╩W·cm^-2）; 

λ：?jiǎn)紊獠ㄩL(zhǎng),。

需注意的是，在IPCE/EQE的計(jì)算中,，默認(rèn)法拉第效率η為100%,，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)中的量子效率

2.內(nèi)量子效率(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(zhǎng)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)上是量子效率,。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,。與光子效率和量子效率類似,，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)中的量子效率

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(yáng)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,。

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

V_app：兩電極體系中，相對(duì)于對(duì)電極的外加偏壓(V),，應(yīng)小于1.23 V,； 

ηF：生成H₂的法拉第效率； 

P_light：AM 1.5G標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)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)的量子產(chǎn)率定義與計(jì)算方法。 在光催化分解水研究中,，我們最常用到的量子產(chǎn)率是AQY和STH,。 在光電催化分解水研究中，最常用到的量子產(chǎn)率是IPCE和STH或ABPE,?？偠灾蕪?qiáng)調(diào)特定波長(zhǎng)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.