AQY什么意思

发布网友发布时间：2024-10-21 22:29

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热心网友时间：2024-11-22 23:52

光催化中的AQY和IQE：深入解析与计算详解

在光催化领域的研究中，AQY（表观量子产率）和IQE（内量子效率）是衡量光催化剂性能的关键指标。让我们通过一项在《Nature Energy》上发表的最新研究，来详细探讨这两个概念及其计算方法[1]。

文章以CdTe量子点与V掺杂In₂S₃异质结光催化剂在光催化分解水制氢反应中的突破为例。研究结果显示，通过多激子产生效应，该光催化剂在350纳米的波长下实现了惊人的114% IQE，引发了科学家们对高效率催化剂的新一轮关注[1]。

首先，我们来理解一下AQY。在实际的颗粒悬浮液光催化反应中，光的散射和反射使得实际吸收的光子数难以准确测定，这时AQY就显得尤为重要。它衡量的是实际进入反应过程中的光子数与入射光子数的比例，其计算公式如下[3]：

AQY = (反应产生的气体产量 × 单色光的光功率) / (反应体系的吸光度 × 光功率)

然而，AQY并未考虑所有被吸收光子的效率，这就引出了IQE的概念。IQE，即内量子效率，是衡量光子被吸收后转化为有效电子数的比例，更为直接地反映了光催化剂的实际光利用效率[4]。其计算公式如下：

IQE = (电子产生数量 / 吸收的光子数量) × 100%

在像《Nature Energy》中的研究那样，当光催化剂的体系采用胶体形式时，可以直接测量吸光度，进而计算IQE，因为这样的体系可以减少散射和反射的影响，提供更准确的效率评估[1]。图1和图2展示了计算AQY和IQE的具体步骤，通过精确测量和控制实验条件，可以得到这两个参数的精确值[1]。

总的来说，AQY和IQE反映了光催化过程中不同层面的效率，对于理解光催化剂的实际性能和优化设计具有重要意义。通过深入理解这两个概念及其计算，科学家们可以更好地优化光催化反应，推动清洁能源技术的发展。

参考文献：

[1] Zhang Youzi, Li Yuke, Li Xuanhua* et. al., "Internal quantum efficiency higher than 100% achieved by combining doping and quantum effects for photocatalytic overall water splitting," Nature Energy, 2023, https://doi.org/10.1038/s41560-023-01242-7

[2] Qureshi Muhammad, Takanabe Kazuhiro*, "Insights on measuring and reporting heterogeneous photocatalysis: efficiency definitions and setup examples," Chemistry of Materials, 2017, 29(158).

[3] Lin Huiwen, Chang Kun*, Ye Jinhua* et. al., "Ultrafine nano 1T-MoS2 monolayers with NiOx as al co-catalysts over TiO2 photoharvester for efficient photocatalytic hydrogen evolution," Applied Catalysis B: Environmental, 2020, 279, 119387.

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