催化评价实验做完了，拿到一堆色谱峰面积数据，怎么算出转化率、选择性和TON/TOF？这是每个催化 researcher 都要面对的问题。数据处理不当，轻则数据不精确，重则得出错误结论。本文从原始数据出发，系统讲解催化评价数据处理的完整流程。
在开始计算之前，先明确四个核心指标的含义：
色谱检测到的信号是峰面积，需要通过校正因子（Response Factor, f_i）转换为摩尔浓度。校正因子的获取方法：
不同检测器校正因子不同：FID对含碳有机物灵敏但不含碳气体（CO₂）无响应；TCD通用但灵敏度低。需根据分析对象选择检测器和校正方法。
对于气固相催化反应（如CO氧化）：
X = (F_in × C_in - F_out × C_out) / (F_in × C_in) × 100%
其中F为总流量，C为反应物浓度。如果反应前后总摩尔数变化不大（或用惰性气做内标），可简化为：
X = (C_in - C_out) / C_in × 100%
如果反应前后总摩尔数变化（如CO + ½O₂ → CO₂，1.5 mol → 1 mol），需用惰性气体（如Ar、N₂）做内标来校正流量变化：
X = 1 - (C_out/C_in) × (C_inert_in/C_inert_out)
其中C_inert为惰性气浓度。不校正体积变化是催化评价中最常见的计算错误。
转化率计算后必须做碳平衡校验——入碳量应等于出碳量（含反应物+产物+未反应物）：
ΣC_in(carbon) = ΣC_out(carbon)
如果碳平衡偏差>5%，说明有色谱峰未检测到（冷阱冷凝产物）或校正因子有误。碳平衡是数据可靠性的基本保证。
对于反应物A生成产物P的选择性：
S_P = (n_P / ν_P) / ((n_A_in - n_A_out) / ν_A) × 100%
其中ν为化学计量比。例如CO氧化制CO₂，CO:CO₂=1:1，S_CO₂ = n_CO₂ / (n_CO_in - n_CO_out) × 100%。
如果反应物转化为多种产物（如CO₂ + CO + CH₄），各产物选择性之和应接近100%：
ΣS_i = 100% ± 5%（碳平衡允许误差）
如果选择性之和远低于100%，说明有未检测到的产物（如冷凝液体产物、聚合物）。
注意区分两种定义：
文献中务必注明使用哪种定义，否则会误解。
TON = 总转化的反应物分子数 / 总活性位点数
TON = ∫(F × X × C_in / n_site) dt
对于稳态流动反应：
TON = (F × X × C_in × t) / n_site
其中n_site为催化剂活性位点摩尔数。
TOF = TON / t = F × X × C_in / n_site
单位为s⁻¹（每秒每个位点转化的分子数）。
这是TON/TOF计算中最有争议的环节——n_site怎么确定？
建议：论文中报告TON/TOF时务必注明n_site的确定方法和分散度数据。
| 错误 | 影响 | 正确做法 |
|---|---|---|
| 未校正反应前后体积变化 | 转化率偏高或偏低 | 用惰性内标校正流量 |
| 未做碳平衡 | 漏检产物，选择性虚高 | 每次实验核算碳平衡 |
| 校正因子用过期标准气 | 浓度计算系统性偏差 | 定期用新鲜标准气校正 |
| 用催化剂总量代替活性位 | TON/TOF虚低 | 化学吸附测分散度，用活性位数 |
| 忽略产物冷凝 | 选择性之和<100% | 加装冷阱收集液体产物单独分析 |
| 转化率过高（>20%）算选择性 | 选择性不代表本征值 | 微分反应条件（X<10%）下测选择性 |
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A：取决于研究目的。工业催化剂追求高转化率（>90%），但科研评价中通常用微分反应器在低转化率（<10%~20%）下测量本征动力学和选择性。原因：高转化率下反应物浓度沿反应器变化大，表观选择性受二次反应和传质影响，不代表催化剂本征性能。比较不同催化剂性能时务必在同一转化率水平下比较——否则高转化率的催化剂可能因为选择性下降而显得"差"，但实际上只是反应深度不同。
A：两者意义不同。TON反映催化剂寿命（总转化能力），适合评价稳定性好的催化剂——TON越大说明催化剂"耐用"。TOF反映催化剂瞬时活性（单位时间效率），适合比较不同催化剂的内在活性——TOF越高活性越好。论文中两个指标都应该报告。注意TOF只有在反应处于稳态、转化率较低（避免产物抑制）时才有意义。如果反应不稳定或转化率很高，TOF失去物理意义，应报告TON。
A：按以下顺序排查：（1）色谱校正因子是否准确——用标准气重新校正；（2）是否有产物冷凝在反应器出口管路——检查管路温度，必要时加伴热；（3）是否有未检测到的产物——如重质产物（蜡）可能不在GC检测范围，需要用GC-MS确认；（4）流量是否稳定——检查MFC流量稳定性；（5）是否有副反应积碳——催化剂上积碳会消耗碳但不出现在产物中，反应后称重催化剂确认积碳量。
