在光催化研究进入“深水区”的今天，仅靠测量反应物的消耗或产物的生成速率（表观活性）已不足以支撑真正的创新。研究者迫切需要回答更本质的问题：光生电荷是如何分离与传输的？关键的反应中间体是什么？催化剂的失活根源在哪里？回答这些问题，要求光催化评价系统 超越传统的“黑箱”测试模式，进化成为能够窥视反应内部过程的“透明视窗”。北京中教金源科技有限公司 致力于推动评价技术向机理研究纵深发展，本文将介绍几种关键的进阶系统功能与应用。

功能一：与原位光谱技术联用，捕捉“现场”信息

将光谱探头集成到反应器中，实现在真实反应条件下对催化剂和反应体系的实时监测。

• 原位紫外-可见漫反射光谱： 监测催化剂在光照和反应过程中颜色、价态的变化，识别催化剂的还原/氧化状态以及中间物种的吸附情况。

• 原位红外光谱： 特别是傅里叶变换红外光谱，是鉴定催化剂表面吸附物种和反应中间体的强有力工具。例如，在光催化CO₂还原 研究中，可以实时观测到CO、COOH等关键中间体的信号，为揭示C-C耦合机制提供直接证据。

• 原位拉曼光谱： 可用于研究催化剂晶相结构在反应条件下的稳定性，以及检测某些特定的表面物种。

功能二：与光电化学表征联用，解析电荷行为

对于薄膜电极型光催化剂或可用于制作光电阳极的材料，将其与电化学工作站集成，能获得极为重要的电荷动力学信息。

• 光电流响应测试： 直接衡量材料在光照下产生并分离电荷的能力。通过测试不同偏压、不同波长光照下的光电流，可以评估电荷分离效率及光谱响应范围。

• 交流阻抗谱： 在光照和黑暗条件下分别测试，可以解析电荷在体相、界面传输的阻力，以及催化剂/溶液界面的载流子转移电阻，量化各部分对性能的限制。

• 莫特-肖特基测试： 用于确定半导体催化剂的平带电位和载流子密度，这是理解其能带结构及与反应物能级匹配关系的基础。

功能三：集成瞬态测试与同位素示踪，追踪动态路径

• 瞬态表面光电压/光电流衰减： 通过脉冲激光激发，监测光电压或光电流的衰减过程，可以直接获得光生载流子的复合寿命。长寿命通常意味着电荷有更多机会参与表面反应。

• 同位素示踪实验： 在光解水 中使用D₂O或在CO₂还原 中使用¹³CO₂，并利用在线质谱检测器 分析产物，是无可争议地证实产物分子来源于水或CO₂的“金标准”，能彻底排除碳源或氢源污染导致的假阳性结果。

功能四：系统化稳定性与失活机理研究

真正的应用导向研究必须评价稳定性。先进的系统应支持：

• 长时间连续运行与自动监测： 系统可无人值守运行数十甚至数百小时，自动记录产物生成速率、反应条件的变化，绘制完整的活性-时间曲线。

• 反应后催化剂的离线深度分析： 系统需便于安全取出反应后催化剂，供进行XPS、SEM、TEM等表面与体相分析，对比反应前后变化，结合作业过程中的在线数据，精准定位失活原因（如光腐蚀、积碳、中毒、团聚等）。

北京中教金源科技有限公司 推出的高端综合光催化机理研究平台，正是这些先进功能的集大成者。该平台以模块化反应池为核心，可灵活对接多种光源、光谱仪、电化学工作站及在线质谱/色谱。例如，我们专为光催化机理研究 设计的透射式原位反应池，可同时进行光照、控温、气氛控制、液相反应，并兼容UV-Vis、IR等多条光谱光路，实现了“在反应中观察，在观察中反应”，极大降低了用户搭建复杂原位系统的技术门槛。