原理：以脉冲泵浦光激发光催化剂产生非平衡载流子并驱动表面反应，以皮秒或飞秒红外探测脉冲在不同时间延迟下采集样品的红外吸收光谱。通过分析特征振动峰随时间的产生、衰减或位移，在分子水平追踪反应中间体的结构演变与寿命。

原理：以一束单色探测光照射样品，同时以调制泵浦光激发光催化剂产生非平衡载流子，载流子布居变化引起探测光吸收系数的微弱改变。通过锁相放大技术提取被调制吸收信号的幅值与相位，获得非平衡载流子对光吸收贡献的动态光谱。

原理：以脉冲光激励待测光电极，在开路条件下通过高输入阻抗采集系统记录光电压上升与衰减的时域波形。光照停止后，光电压衰减速率由光生载流子复合过程支配，拟合衰减曲线可获得载流子复合寿命。

原理：以脉冲激光激发置于微波腔中的样品，光生载流子使样品电导率瞬时增加，引起微波反射或透射功率变化。在激发脉冲后连续监测微波功率的恢复信号，其衰减速率直接反映光生载流子的复合动力学，无需电极接触即可获得载流子寿命。

原理：在半导体两端制备欧姆接触电极，施加恒定偏压，测量暗态与光照下电流或电导的变化。光照激发产生的非平衡载流子使电导率上升，其增量与光生载流子浓度及寿命成正比。通过记录电导率对光照的时间响应及光谱响应，表征半导体光电特性。

原理：以单色激光照射样品，入射光子与样品分子或晶格振动发生非弹性散射，散射光子频率相对于入射光发生位移，位移量对应分子振动或声子模式的能量。采集散射光强度随拉曼位移的分布，获得反映化学键振动与晶格结构信息的拉曼光谱。

原理：在光催化反应进行的同时，以红外光束透过或反射样品，实时采集红外吸收光谱。通过检测反应物消耗、中间体生成及产物累积过程中特征官能团振动频率的变化，识别催化剂表面吸附物种及其演变，推断反应路径。常用模式包括漫反射红外傅里叶变换光谱和衰减全反射模式。

原理：以单色仪分光后的单色光依次照射浸入电解液的工作电极，测量各波长下产生的短路光电流或偏压光电流，与入射光子通量逐点比对，计算单色光下收集电子数与入射光子数之比，获得IPCE随波长的分布曲线。

原理：以脉冲激光照射样品激发荧光，采用时间相关单光子计数或条纹相机技术，在激发脉冲间隔内记录荧光强度随时间的衰减曲线。荧光衰减速率反映激发态载流子通过辐射与非辐射复合路径失活的动力学过程，拟合衰减曲线可获得荧光寿命及其分布。

原理：以光子能量大于半导体带隙的激发光照射样品，价带电子受激跃迁至导带，随后通过辐射复合回到基态并发射荧光光子。检测发射光的强度随波长的分布，获得光致发光光谱。峰位对应带间或缺陷能级辐射复合能量，峰强反映辐射复合效率。

原理：以紫外-可见光照射粉末或薄膜样品，收集其漫反射信号，参照标准白板获得漫反射率谱。利用Kubelka-Munk函数将漫反射率转化为等效吸收谱，由吸收边波长推算半导体带隙宽度，分析材料对不同波长光子的吸收能力。