一種適用于電化學(xué)原位拉曼光譜檢測(cè)的薄層流動(dòng)電解池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及拉曼光譜檢測(cè)分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于電化學(xué)原位拉曼光譜檢測(cè)的薄層流動(dòng)電解池。
【背景技術(shù)】
[0002]拉曼光譜是化學(xué)、材料、生物、環(huán)境等領(lǐng)域中物性表征的一種重要指紋技術(shù)。然而，由于拉曼散射發(fā)生的概率太低(相比于紅外光譜要低幾個(gè)數(shù)量級(jí))，因此拉曼檢測(cè)的靈敏度低，以及由于拉曼光譜靈敏度低從而導(dǎo)致定量難以及重現(xiàn)性差等問(wèn)題嚴(yán)重制約了拉曼光譜的廣泛應(yīng)用。這些缺點(diǎn)在電極/電解質(zhì)界面的拉曼光譜研究中尤為突出。在電化學(xué)光譜實(shí)驗(yàn)中，光譜電化學(xué)池是拉曼實(shí)驗(yàn)的核心部分。原位電化學(xué)拉曼池除了擁有常規(guī)電解池的電化學(xué)功能即具備工作電極、輔助電極和參比電極，以及通氣裝置外，一般還具有“透明”的光學(xué)窗口，可以使激發(fā)光能夠激發(fā)電極表面物種，并能高效地收集來(lái)自電極表面的拉曼散射信號(hào)的功能。
[0003]為了和拉曼譜儀的收集系統(tǒng)耦合，電解池的設(shè)計(jì)對(duì)拉曼信號(hào)的取得及譜圖質(zhì)量的好壞影響很大。光譜電解池的設(shè)計(jì)和使用中需要注意以下幾個(gè)方面:溶液層厚度；窗片材料的選擇，窗片的形狀與厚度；電解池采譜時(shí)的放置方式等。雖然水溶液對(duì)可見(jiàn)光的吸收很小，但厚的溶液層導(dǎo)致的信號(hào)損失也很嚴(yán)重，尤其在共焦顯微系統(tǒng)中，光學(xué)窗片或溶液層太厚會(huì)導(dǎo)致顯微系統(tǒng)的光路發(fā)生改變，使表面拉曼信號(hào)的收集效率成倍地降低。另一方面，以往的研究大多在靜態(tài)的電解池中進(jìn)行，對(duì)涉及表面電極反應(yīng)的體系，反應(yīng)物的消耗，產(chǎn)物與副產(chǎn)物在電極附近的累積，也嚴(yán)重影響對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的精確分析與對(duì)反應(yīng)機(jī)理的合理推測(cè)。而且，早期大部分研究主要在室溫下進(jìn)行，若能獲得不同溫度下電化學(xué)原位拉曼光譜的信息，將獲得反應(yīng)的表觀活化能、指前因子等動(dòng)力學(xué)參數(shù)，為深入研究反應(yīng)動(dòng)力學(xué)提供依據(jù)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了多種電化學(xué)原位拉曼光譜檢測(cè)用電解池，其采用的窗片一般為平面石英窗片，而且溶液通常處于靜止?fàn)顟B(tài)，要求窗片與工作電極之間的液層厚度較厚(?數(shù)毫米厚)，以免因傳質(zhì)受限導(dǎo)致反應(yīng)畸變.平面窗片與厚液層導(dǎo)致拉曼光收集效率低，電化學(xué)拉曼光譜的檢測(cè)靈敏度也較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于電化學(xué)原位拉曼光譜檢測(cè)的薄層流動(dòng)電解池，本發(fā)明提供的薄層流動(dòng)電解池對(duì)拉曼光的收集效率較高，電化學(xué)拉曼光譜的檢測(cè)靈敏度也較高。
[0006]本發(fā)明提供了一種適用于電化學(xué)原位拉曼光譜檢測(cè)的薄層流動(dòng)電解池，包括:
[0007]底座；
[0008]分別固定在所述底座上的左池體和右池體，所述左池體靠近右池體的一側(cè)設(shè)置有第一左凹槽，所述第一左凹槽的左側(cè)設(shè)置有第二左凹槽，所述右池體靠近左池體的一側(cè)設(shè)置有第一右凹槽，所述第一右凹槽的右側(cè)設(shè)置有第二右凹槽；
[0009]所述第一左凹槽和第一右凹槽形成的空間內(nèi)放置有電極和套設(shè)在電極外的密封圈；
[0010]所述第二左凹槽和第二右凹槽形成的空間內(nèi)放置有中空的密封墊，所述密封墊上放置有窗片，所述窗片與電極相對(duì)應(yīng)的部分為半球形，所述半球形的底面、密封墊的中空部分和電極的上表面形成溶液腔；
[0011]所述左池體上設(shè)置有左溶液通道、左對(duì)電極接入口和參比電極接入口，所述左溶液通道與所述溶液腔相連通；
[0012]所述右池體上設(shè)置有右溶液通道和右對(duì)電極接入口，所述右溶液通道與所述溶液腔相連通。
[0013]優(yōu)選的，所述半球形的球心位于電極上表面。
[0014]優(yōu)選的，所述密封墊中空部分的寬度小于電極的寬度。
[0015]優(yōu)選的，所述密封墊的厚度為0.05mm?1mm。
[0016]優(yōu)選的，所述電極為單晶電極、多晶電極或納米粒子構(gòu)成的薄膜電極。
[0017]優(yōu)選的，底座上分別設(shè)置有左凹槽和右凹槽，所述左池體底部設(shè)置有與左凹槽相互配合的左凸起，所述右池體底部設(shè)置有與右凹槽相互配合的右凸起。
[0018]優(yōu)選的，還包括設(shè)置在窗片左側(cè)的左密封圈和設(shè)置在所述左密封圈上的左墊片，左墊片、左密封圈、窗片和左池體通過(guò)左螺釘固定；
[0019]設(shè)置在窗片右側(cè)的右密封圈和設(shè)置在所述右密封圈上的右墊片，右墊片、右密封圈、窗片和右池體通過(guò)右螺釘固定。
[0020]優(yōu)選的，所述左池體和右池體通過(guò)螺釘固定。
[0021]優(yōu)選的，還包括用于對(duì)左溶液通道、溶液腔和右溶液通道中的溶液進(jìn)行加熱的加熱裝置。
[0022]優(yōu)選的，所述加熱裝置為電熱片或者夾層加熱裝置。
[0023]本發(fā)明提供的適用于電化學(xué)原位拉曼光譜檢測(cè)的薄層流動(dòng)電解池，包括:底座；分別固定在所述底座上的左池體和右池體，所述左池體靠近右池體的一側(cè)設(shè)置有第一左凹槽，所述第一左凹槽的左側(cè)設(shè)置有第二左凹槽，所述右池體靠近左池體的一側(cè)設(shè)置有第一右凹槽，所述第一右凹槽的右側(cè)設(shè)置有第二右凹槽；所述第一左凹槽和第一右凹槽形成的空間內(nèi)放置有電極和套設(shè)在電極外的密封圈；所述第二左凹槽和第二右凹槽形成的空間內(nèi)放置有中空的密封墊，所述密封墊上放置有窗片，所述窗片與電極相對(duì)應(yīng)的部分為半球形，所述半球形的底面、密封墊的中空部分和電極的上表面形成溶液腔；所述左池體上設(shè)置有左溶液通道、左對(duì)電極接入口和參比電極接入口，所述左溶液通道與所述溶液腔相連通；所述右池體上設(shè)置有右溶液通道和右對(duì)電極接入口，所述右溶液通道與所述溶液腔相連通。
[0024]本發(fā)明直接將溶液由右溶通道注入，經(jīng)過(guò)溶液腔由左溶液通道流出，形成流動(dòng)電解池，由于流動(dòng)功能的引入，可以大大降低工作電極與窗片之間的溶液層厚度，在不影響電化學(xué)的測(cè)量(由于反應(yīng)物質(zhì)擴(kuò)散需要，普通電解池液層厚度應(yīng)在1_以上)的同時(shí)，極大地提高了拉曼散射光的收集效率與檢測(cè)靈敏度。同時(shí)，本發(fā)明將窗片設(shè)計(jì)為半球形，半球形窗片能夠消除空氣與石英窗片界面的折射現(xiàn)象，減少激光光路的焦點(diǎn)與光學(xué)成像光路的焦點(diǎn)之間的差別，同時(shí)也減小了光線的發(fā)散角度，從而提高拉曼光譜的采集效率，使得低散射截面的物種更容易在實(shí)驗(yàn)中觀察到。另外，本發(fā)明使溶液在右溶液通道、溶液腔和左溶液通道內(nèi)保持流動(dòng)狀態(tài)，能夠帶走電極上的反應(yīng)產(chǎn)物和副產(chǎn)物，在排除傳質(zhì)以及產(chǎn)物、副產(chǎn)物干擾的前提下對(duì)電化學(xué)反應(yīng)開(kāi)展原位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，克服了普通的靜態(tài)電解池易發(fā)生傳質(zhì)影響以及產(chǎn)物、副產(chǎn)物干擾的問(wèn)題；而且，對(duì)于低濃度溶液而言，流動(dòng)的溶液能夠較大程度一直濃差極化反應(yīng)對(duì)反應(yīng)的影響。
[0025]進(jìn)一步的，本發(fā)明在所述薄層流動(dòng)電解池上設(shè)置用于對(duì)左溶液通道、溶液腔和右溶液通道中的溶液進(jìn)行加熱的加熱裝置，能夠在保持其他參數(shù)不變的情況下，考察溫度對(duì)界面結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性能的影響。即本發(fā)明提供的薄層流動(dòng)電解池可在寬廣的溫度范圍內(nèi)原位監(jiān)測(cè)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中表面吸附物種的動(dòng)態(tài)變化，可以獲得表面吸附物與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)相關(guān)的內(nèi)在信息，克服了普通拉曼電解池只能在室溫下使用的局限。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的薄層流動(dòng)電解池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)