光电催化三电极反应体系中,IPCE用于表征材料的光电极反应效率与光功率、波长及电极电势的关系。
图1 光电催化三电极反应体系
IPCE定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比,计算公式如下:
I:外电路电流值(A)
c:光速(3.0×108 m/s)
E:电极所受到的光功率(W)
简化后得:
特别注意:
②当光斑大小与电极尺寸大小一致时,无需考虑光斑不均匀的问题,但如果是使用氙灯等光斑不均匀的光源时,需要计算光斑的平均光功率。关于不均匀光斑的光功率密度测量,后续会进行单独介绍。
①外电路电流值I 在光照条件下,光电极材料受光照后会产生光生电流,通过电化学工作站可以测得不同电势下的光生电流值。因电极材料本身为导体/半导体,故在非受光条件下电流并不为零,即I暗0,为保证测量的准确性,当暗电流较大时,需进行基底扣除,即在同一电势下,测定光电流与暗电流,然后进行基底扣除。即I=I光-I暗。
[1] 李灿, 太阳能转化科学与技术[M]. 北京,北京科学出版社, 2020: 148
[2] 西安交通大学. GB/T 26915-2011太阳能光催化分解水制氢体系的能量转换效率与量子效率计算[S]. 北京: 中国标准出版社,2012: 3
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