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相较于传统光催化分解水、污染物降解等反应，光催化co2还原产物分布较为多样化，除气体产物之外还涉及液体产物。
反应产物的准确测定对于光催化剂的性能评价至关重要。
光催化co2还原反应是涉及多电子和质子参与的复杂过程，由于缺乏大量的反应机理研究而导致产物的选择性难于被调控。
本文旨在总结在当前光催化co2还原反应研究中涉及的产物检测及反应机理研究技术。
1.产物检测
1.1．气体产物检测
光催化co2还原反应的主要气体产物是co和ch4，过程中伴随着h2o分解产生的h2和o2[1]，还可能产生烷烃类、烯烃类产物。
h2、o2和co2及高浓度co、ch4、烷烃类、烯烃类产物均可使用气相色谱（gc）中的热导检测器（tcd）检测器进行检测。
低浓度co、ch4、烷烃类、烯烃类产物则可通过gc中的氢火焰离子化检测器（fid）进行检测[2]。
1.2.液体产物检测
光催化co2还原反应的主要液体产物是醇类、羧酸类和醛类（ch3oh、hcooh、、hcho等）[2]。
液体产物的检测首先要通过聚四氟乙烯（ptfe）过滤器去除固体催化剂，然后通过离线扎针进样的方式注入gc进行分析。
ch3oh、c2h5oh等醇类产物均可以通过gc中的fid进行检测。
醛类产物可通过高效液相色谱（hplc）和紫外-可见分光光度计（nash's比色法）进行定量分析。
羧酸类产物可以通过hplc和离子色谱（ic）进行分析[1]。
液体产物在固体催化剂表面的吸附是液体产物分析的主要问题。由于ch3oh、hcooh等产物极易溶于水，可以通过使用非常少量的h2o洗涤催化剂并对其进行分析来解决上述问题[2]。
2.真实碳源追踪
光催化co2还原反应产物中的c除了来自于反应物co2之外，还有可能受到光催化剂、溶剂、牺牲剂甚至是反应器等其他因素的干扰。因此，产物中c源的确定对于光催化co2还原研究至关重要[3]。
co和ch4等气体产物中的c源可以通过同位素标记（13co2）借助气相色谱-质谱（gc-ms）来实现。
液态含氧类产物中的c源可以通过13c核磁共振（13c nmr）、gc-ms或液相色谱-质谱（lc-ms）进行确定[2]。
泊菲莱科技针对光催化/光热催化/光电催化/电催化等不同类型co2还原反应中真实碳源追踪实验开展测试服务，可进行13c、18o和d2o同位素溯源的定性及定量测试，专业测试团队，同时提供配套的图谱解析服务。
光催化co2还原反应真实碳源追踪是通过对色谱柱使用类型和测试条件的选择和优化，建立同位素的分离分析方法并获得标准质谱图，构建在线分析co2还原反应同位素标记溯源产物的新技术和明确标准，可以对产物溯源分析有干扰的物质进行高效分离，实现总离子流图中每一个色谱峰均是单一物种的纯净峰，对co2还原反应的不同产物进行有效溯源，从而可以真实准确地衡量co2还原反应中催化剂的真实活性。
3.反应机理研究
光催化co2还原反应涉及多种反应路径和复杂的中间体[4]，因此，反应机理研究有助于对光催化co2还原复杂的反应动力学问题的深入理解，也有助于合理设计高活性和高选择性的光催化剂[5]。
原位表征技术可以用于检测反应中间体和确定催化活性中心，已被广泛应用于催化研究领域[5]。
原位红外光谱（drifts）是光催化co2反应机理研究中最常见的技术，主要用于确定反应中间体及反应路径[6,7]。
此外，原位电子顺磁共振（epr）、原位漫反射紫外-可见光谱（uv-vis）、dft计算也可被用于反应机理研究[8-10]。
以上部分是笔者根据参考文献进行翻译和汇总，笔者水平有限，如有错误，请大家指正！
参考文献
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