一種適用于電化學原位拉曼光譜檢測的薄層流動電解池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及拉曼光譜檢測分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于電化學原位拉曼光譜檢測的薄層流動電解池。
【背景技術(shù)】
[0002]拉曼光譜是化學、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數(shù)量級)，因此拉曼檢測的靈敏度低，以及由于拉曼光譜靈敏度低從而導致定量難以及重現(xiàn)性差等問題嚴重制約了拉曼光譜的廣泛應用。這些缺點在電極/電解質(zhì)界面的拉曼光譜研究中尤為突出。在電化學光譜實驗中，光譜電化學池是拉曼實驗的核心部分。原位電化學拉曼池除了擁有常規(guī)電解池的電化學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，并能高效地收集來自電極表面的拉曼散射信號的功能。
[0003]為了和拉曼譜儀的收集系統(tǒng)耦合，電解池的設(shè)計對拉曼信號的取得及譜圖質(zhì)量的好壞影響很大。光譜電解池的設(shè)計和使用中需要注意以下幾個方面:溶液層厚度；窗片材料的選擇，窗片的形狀與厚度；電解池采譜時的放置方式等。雖然水溶液對可見光的吸收很小，但厚的溶液層導致的信號損失也很嚴重，尤其在共焦顯微系統(tǒng)中，光學窗片或溶液層太厚會導致顯微系統(tǒng)的光路發(fā)生改變，使表面拉曼信號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)的電解池中進行，對涉及表面電極反應的體系，反應物的消耗，產(chǎn)物與副產(chǎn)物在電極附近的累積，也嚴重影響對反應動力學的精確分析與對反應機理的合理推測。而且，早期大部分研究主要在室溫下進行，若能獲得不同溫度下電化學原位拉曼光譜的信息，將獲得反應的表觀活化能、指前因子等動力學參數(shù)，為深入研究反應動力學提供依據(jù)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)公開了多種電化學原位拉曼光譜檢測用電解池，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狀態(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)受限導致反應畸變.平面窗片與厚液層導致拉曼光收集效率低，電化學拉曼光譜的檢測靈敏度也較低。

【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原位拉曼光譜檢測的薄層流動電解池，本發(fā)明提供的薄層流動電解池對拉曼光的收集效率較高，電化學拉曼光譜的檢測靈敏度也較高。
[0006]本發(fā)明提供了一種適用于電化學原位拉曼光譜檢測的薄層流動電解池，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應的部分為半球形，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、窗片和右池體通過右螺釘固定。
[0020]優(yōu)選的，所述左池體和右池體通過螺釘固定。
[0021]優(yōu)選的，還包括用于對左溶液通道、溶液腔和右溶液通道中的溶液進行加熱的加熱裝置。
[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原位拉曼光譜檢測的薄層流動電解池，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應的部分為半球形，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)過溶液腔由左溶液通道流出，形成流動電解池，由于流動功能的引入，可以大大降低工作電極與窗片之間的溶液層厚度，在不影響電化學的測量(由于反應物質(zhì)擴散需要，普通電解池液層厚度應在1_以上)的同時，極大地提高了拉曼散射光的收集效率與檢測靈敏度。同時，本發(fā)明將窗片設(shè)計為半球形，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與光學成像光路的焦點之間的差別，同時也減小了光線的發(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驗中觀察到。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)保持流動狀態(tài)，能夠帶走電極上的反應產(chǎn)物和副產(chǎn)物，在排除傳質(zhì)以及產(chǎn)物、副產(chǎn)物干擾的前提下對電化學反應開展原位動態(tài)監(jiān)測，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)物干擾的問題；而且，對于低濃度溶液而言，流動的溶液能夠較大程度一直濃差極化反應對反應的影響。
[0025]進一步的，本發(fā)明在所述薄層流動電解池上設(shè)置用于對左溶液通道、溶液腔和右溶液通道中的溶液進行加熱的加熱裝置，能夠在保持其他參數(shù)不變的情況下，考察溫度對界面結(jié)構(gòu)與反應性能的影響。即本發(fā)明提供的薄層流動電解池可在寬廣的溫度范圍內(nèi)原位監(jiān)測電化學反應過程中表面吸附物種的動態(tài)變化，可以獲得表面吸附物與反應動力學參數(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。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實施例提供的薄層流動電解池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實