眾所周知做實驗需要計算量(liang)子產(chan)率(lv)(lv)(lv)，查閱文(wen)獻后卻發(fa)現文(wen)獻中有量(liang)子產(chan)率(lv)(lv)(lv)QY、量(liang)子效率(lv)(lv)(lv)QE、表(biao)(biao)觀(guan)(guan)量(liang)子產(chan)率(lv)(lv)(lv)AQY、表(biao)(biao)觀(guan)(guan)量(liang)子效率(lv)(lv)(lv)AQE等各式專屬名詞(ci)。

小編腦子里出(chu)現了靈魂三連問：這(zhe)些詞(ci)是什么意思？我到(dao)底要用(yong)哪一(yi)個說明(ming)自己研究中的(de)問題？怎么算出(chu)來的(de)？

本(ben)文(wen)將系(xi)統的介(jie)紹文(wen)獻中：量(liang)子(zi)產率(lv)、量(liang)子(zi)效率(lv)、表觀量(liang)子(zi)產率(lv)AQY、表觀量(liang)子(zi)效率(lv)AQE、外量(liang)子(zi)效率(lv)IPCE、內量(liang)子(zi)效率(lv)IQE等參數指標的計算(suan)方法及其區別。

1. 量子效率(lv)(Quantum Efficiency, QE)[1]：光化學反(fan)應速率(lv)與特(te)定波長范圍內吸收光子通量之(zhi)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(jian)間(jian)隔內所輻射的光子數(shu)(shu)，是波長λ的函數(shu)(shu)。

2. 量子產率(Quantum Yield, QY)[1]：反應體系在單色光激發下(xia)生成或消耗的分子數(shu)與吸收(shou)的光子數(shu)之比。計(ji)算(suan)公(gong)式(shi)如下(xia)：

3. 光(guang)子效率(Photonic Efficiency)[2]：在(zai)指(zhi)定的時間間隔（通(tong)常是(shi)初始(shi)條件）內測量的光(guang)反應速率與(yu)特定波長(chang)范圍內的入(ru)射光(guang)子通(tong)量之比(bi)。計(ji)算(suan)公式如下：

4.光子產率(lv)(Photonic Yield)[2]：在指定的(de)時(shi)間間隔(ge)（通(tong)常是初(chu)始條件(jian)）內測(ce)量(liang)的(de)光反(fan)應速率(lv)與單色光的(de)入射光子通(tong)量(liang)之比。計(ji)算(suan)公式如(ru)下(xia)：

光(guang)子(zi)效(xiao)率和光(guang)子(zi)產(chan)率中所強調(diao)的(de)是“反應體系入射光(guang)子(zi)數”的(de)概念，可(ke)以直接計算。而且，光(guang)子(zi)產(chan)率和光(guang)子(zi)效(xiao)率特(te)別強調(diao)“在(zai)指定的(de)時間間隔（通常是初(chu)始條件）內進行測量(liang)”。

通過量子(zi)效率(lv)和光(guang)子(zi)效率(lv)的(de)(de)(de)定義及(ji)公式(shi)中(zhong)可以看出，“效率(lv)”強調的(de)(de)(de)入射光(guang)是(shi)特定波長范圍內的(de)(de)(de)入射光(guang)，是(shi)連(lian)續光(guang)譜(pu)，在(zai)計算過程中(zhong)，要對波長λ進行積分(fen)。

通(tong)過量子(zi)產率和(he)光(guang)子(zi)產率的定義及(ji)公式中可以(yi)看出(chu)，“產率”強調的是(shi)入(ru)射光(guang)為單色光(guang)。

5.表觀量子產率(Apparent Quantum Yield, AQY)[3]：反應體系在特定單色波長下，反應轉移的電子數與入射光子數之比。

Ne：反應轉(zhuan)移電子(zi)總數；

Np：入射光子數；

入射光(guang)子數Np[4]：在指定的(de)時程Δt內，光(guang)子通量的(de)時間積分，無量綱。

I：光功率(lv)密度（W·m-2）；

A：入射光(guang)照面積(ji)（m2）；

λ：入(ru)射光波長（nm）；

t：時間（s）；

h：普(pu)朗克(ke)常量（6.62×10-34 J·s）；

c：光速（3.0×108 m·s-1）。

6.STH（Solar to Hydrogen）能(neng)量轉化效(xiao)率(lv)[1]：輸入太陽能(neng)轉化為氫能(neng)的(de)效(xiao)率(lv)。

以上部分(fen)是(shi)光催化(hua)中的(de)光-電能量(liang)(liang)轉(zhuan)化(hua)效率相(xiang)關(guan)參數指標的(de)描述，下(xia)面的(de)內容(rong)是(shi)光電催化(hua)研究中的(de)光-電能量(liang)(liang)轉(zhuan)化(hua)效率參數指標的(de)描述。

7.外量子(zi)效(xiao)率(External Quantum Efficiency, EQE)亦稱光(guang)電轉化(hua)效(xiao)率(Incident Photon-to-Current Efficiency, IPCE)[5]：特(te)定波長入射(she)光(guang)子(zi)產生的電子(zi)數與入射(she)光(guang)子(zi)數的比例(li)，本質(zhi)上是光(guang)子(zi)效(xiao)率。計算(suan)公式(shi)如下(xia)：

jph：光電(dian)(dian)(dian)流密(mi)度（mA·cm-2），通(tong)過計時電(dian)(dian)(dian)流法（恒電(dian)(dian)(dian)位）測得；

h：普朗克常(chang)量（6.62×10-34 J·s）；

c：光(guang)速（3.0×108 m·s-1）；

e：單個電子(zi)所攜帶的電量（1.6×10-19 C）；

Pmono：單(dan)色(se)光的光功率密度（mW·cm-2）；

λ：單色光波長。

需注意的(de)是，在IPCE/EQE的(de)計(ji)算中，即產(chan)生(sheng)的(de)所有(you)光(guang)(guang)生(sheng)電子全部用于(yu)目標(biao)產(chan)物的(de)生(sheng)成。IPCE的(de)測量過程中允許施(shi)加偏壓(ya)，而光(guang)(guang)電化學(xue)測量STH時不(bu)允許施(shi)加任何偏壓(ya)。

8.內量子效率(Internal Quantum Efficiency, IQE)亦稱吸收光電轉化效率(Absorbed Photon-to-Current Efficiency, APCE)[5]：特定波長的入射光子產生的電子數與所吸收光子數的比例，本質上是量子效率。

計算公式如下：

A：反應體系的吸光度(du)。EQE/IPCE和IQE/APCE主(zhu)要針對于光電催化(hua)研究。與光子(zi)效率和量子(zi)效率類似，EQE/IPCE強調“入射光”的概念，而(er)IQE/APCE強調“吸收光”，EQE/IPCE可直接計算。

9.外加偏壓(ya)光(guang)電流下轉化效率(Applied Bias Photon-to-current Efficiency, ABPE)[5]：在一定偏壓(ya)條件下，輸入的太陽能與轉化為(wei)氫能的比例[5]。區別于STH，ABPE是扣除電能貢獻的能量(liang)轉化效率。

Vredox：反(fan)應的(de)熱(re)力(li)學電(dian)勢(V)，分解水反(fan)應中(zhong)，Vredox=1.23 V；

Vapp：兩電極體系中(zhong)，相(xiang)對(dui)于(yu)(yu)對(dui)電極的外加偏壓(ya)(V)，應小于(yu)(yu)1.23 V；ηF：生成H?的法拉第效率；

Plight：AM 1.5G標準太陽光(guang)譜的光(guang)功率(lv)密度(du)（100 mW·cm-2）。

以上內容就是光(guang)催(cui)化(hua)/光(guang)電催(cui)化(hua)研(yan)究中，常見的活性評價指標(biao)的定義與計算方法。

在光催化(hua)分解(jie)水(shui)研(yan)究(jiu)中(zhong)，我們常用(yong)到的是AQY和(he)(he)STH。在光電催化(hua)分解(jie)水(shui)研(yan)究(jiu)中(zhong)，常用(yong)到的是IPCE和(he)(he)STH或ABPE。

總結起來就是(shi)： 

效率強調特定波長的入射光

產率強(qiang)調單色(se)光

EQE/IPCE強調入射光

IQE/APCE強調吸收光

以上(shang)內(nei)容信息均來自(zi)于(yu)文獻和書(shu)籍，編(bian)者僅作整理，如有錯誤(wu)，還望及時指(zhi)出！

參考文獻

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