專利名稱：現(xiàn)場(chǎng)顯微紅外光譜電化學(xué)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紅外光譜與微及超微電極電化學(xué)分析方法。
從最近的綜述《J.A.ReffnerandW.T.Wineborg，InternationalLaboratory，1990，July/August，19》和有關(guān)文獻(xiàn)《K.Ashley，Talanta1991，38(1)，1209-1218》可見(jiàn)，紅外顯微鏡技術(shù)，并未與微及超微電極電化學(xué)方法相結(jié)合來(lái)形成一門新的技術(shù)方法。有的現(xiàn)場(chǎng)紅外光譜電化學(xué)分析都要配以一套比較復(fù)雜的光學(xué)附件來(lái)獲得比較滿意的信噪比，《K.Ashley.S.Pons，Chem.Rev.1988，88，673-695》公開(kāi)了一種薄層反射式，《林祥欽，劉宇，汪爾康，化學(xué)學(xué)報(bào)，1990，48，1080》公開(kāi)了一種薄層透射式，這兩種電化學(xué)-紅外光譜接口技術(shù)，但薄層電極工作面積較大，薄層電位降大，電位跟隨慢，若使用紅外顯微鏡，就可以有空間分辨對(duì)微區(qū)采樣，可分開(kāi)10μm直徑的樣品或微區(qū)的光譜響應(yīng)，并允許使用微至超微工作電極，從而兼具微至超微工作電極的電極尺寸小、電解電流小和電位響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。但這一技術(shù)至今未與現(xiàn)場(chǎng)紅外光譜電化學(xué)技術(shù)相結(jié)合。
本發(fā)明目的是將紅外顯微光譜分析儀器、與微至超微電極電化學(xué)系統(tǒng)組合成現(xiàn)場(chǎng)顯微紅外光譜電化學(xué)分析系統(tǒng)，克服現(xiàn)行的現(xiàn)場(chǎng)紅外光譜電化學(xué)方法要使用較大面積的薄層工作電極帶來(lái)薄層電位降大、電位跟隨速度慢、光透薄層厚度難以降低，需要復(fù)雜光學(xué)附件等缺點(diǎn)，產(chǎn)生具有微及超微電極優(yōu)點(diǎn)的，測(cè)試技術(shù)簡(jiǎn)單，有微區(qū)分辨分析能力的現(xiàn)場(chǎng)紅外光譜電化學(xué)技術(shù)。
本發(fā)明是使用直徑或厚度小于數(shù)百微米的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的盤狀、柱狀、帶狀以及陣列狀微至超微工作電極，與參比電極和輔助電極組成三/二電極電解系統(tǒng)，與適當(dāng)波段的可見(jiàn)-紅外光透光窗，裝配成的只有微至超微尺寸電解區(qū)間的現(xiàn)場(chǎng)顯微光譜電化學(xué)池，并使用高靈敏度的、有微區(qū)分析能力的紅外顯微光譜儀，對(duì)電極表面及鄰近溶液層作微區(qū)分辨檢測(cè)，獲得高質(zhì)量的現(xiàn)場(chǎng)紅外光譜;本發(fā)明的反射式現(xiàn)場(chǎng)顯微光譜電化學(xué)池設(shè)計(jì)，為將上述某種微至超微電極，置于上述光透光窗后面，如附

圖1所示，圖一是反射式現(xiàn)場(chǎng)顯微薄層光譜電化學(xué)池設(shè)計(jì)原理示意圖。圖中(1)為側(cè)視圖，(2)為俯視圖。圖中1)為紅外光窗，2)為微至超微工作電極系統(tǒng)，工作電極面與光窗保持小于數(shù)百微米固定的或可調(diào)的距離，產(chǎn)生薄層電解區(qū)間3)，4)為工作電極，5)為參比電極，6)為輔助電極.使用電化學(xué)伏安儀對(duì)電極系統(tǒng)施加控制電位或控制電流，并顯微聚焦于工作電極表面的某個(gè)區(qū)域，即可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)反射光譜電化學(xué)測(cè)量;本發(fā)明的透射現(xiàn)場(chǎng)顯微光譜電化學(xué)池設(shè)計(jì)，為將上述微至超微電極夾在兩片光透光窗中間，如附圖2所示，圖2是透射式現(xiàn)場(chǎng)顯微薄層光譜電化學(xué)池設(shè)計(jì)原理示意圖。圖中(1)為側(cè)視圖，(2)為俯視圖.圖中1)為兩片紅外光窗，中間夾住一片厚度小于數(shù)百微米的微至超微工作電極系統(tǒng)2)，產(chǎn)生薄層電解區(qū)間3)，4)為工作電極，5)為參比電極，6)為輔助電極。使用電化學(xué)伏安儀對(duì)電極系統(tǒng)施加控制電位或控制電流，顯微聚焦于工作電極表面鄰近的溶液層中，即可進(jìn)行光透現(xiàn)場(chǎng)光譜電化學(xué)測(cè)量;本發(fā)明的掠角反射式現(xiàn)場(chǎng)顯微光譜電化學(xué)池設(shè)計(jì)，為將上述微至超微電極夾在兩片光透光窗中間，如附圖3所示，圖3是掠角反射式現(xiàn)場(chǎng)顯微薄層光譜電化學(xué)池設(shè)計(jì)原理示意圖。圖中(1)為側(cè)視圖，(2)為俯視圖.圖中1)為兩片紅外光窗，中間夾住一片厚度小于數(shù)百微米的微至超微工作電極系統(tǒng)2)，產(chǎn)生薄層電解區(qū)間3)，并使工作電極4)的端面5)與光窗垂直并拋光成鏡面，6)為參比電極，7)為輔助電極.顯微聚焦于工作電極側(cè)面，即可進(jìn)行掠角反射現(xiàn)場(chǎng)光譜電化學(xué)測(cè)量。
本發(fā)明綜合了微至超微電極電解電流小、電位響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)和紅外顯微光譜儀的空間分辨和微區(qū)檢測(cè)能力，可以在微小或超微小尺寸的電解區(qū)間中進(jìn)行反射、透射及掠射等方式的光譜電化學(xué)分析，可以實(shí)現(xiàn)具有快而準(zhǔn)確的電位響應(yīng)、可能在較低電導(dǎo)的各種介質(zhì)中工作，不另需附加光學(xué)附件系統(tǒng)，使現(xiàn)場(chǎng)反射以至于掠射檢測(cè)變得十分簡(jiǎn)單易行，可以實(shí)現(xiàn)極短光程現(xiàn)場(chǎng)光透檢測(cè)，并具有空間位置分辨能力。
本發(fā)明提供的實(shí)施例如下實(shí)施例1系統(tǒng)使用Nicolet520SXFTIR和SpectraTech公司IR-Plan紅外顯微鏡紅外光譜儀，將現(xiàn)場(chǎng)顯微紅外光譜電化學(xué)池置于該紅外顯微鏡樣品平臺(tái)上，調(diào)焦到所要檢測(cè)的微區(qū)部分，使用10-100微米光闌，以商品恒電位儀調(diào)控電極電位，即可進(jìn)行光譜電化學(xué)檢測(cè)。
顯微薄層反射池紅外光譜電化學(xué)構(gòu)造及應(yīng)用將一根直徑25微米的鉑金超微電極、一根直徑100微米銀絲參比電極，一根直徑500微米的鉑金輔助電極，相距1毫米，一起封進(jìn)直徑20毫米環(huán)氧樹(shù)脂塊中，將橫斷面磨平使電極露出并拋光成鏡面，加電解溶液于電極平面上，加蓋一塊ZnSe紅外光窗，顯微聚焦于工作電極面上，即可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)反射紅外光譜電化學(xué)測(cè)量，如附圖1所示。
顯微薄層透射紅外光譜電化學(xué)池構(gòu)造及應(yīng)用將幾根直徑10微米的碳纖維組成的陣列超微電極、一根直徑10微米銀絲參比電極，一片10微米厚的鉑金輔助電極一齊封進(jìn)10微米厚的聚合物Tefzel薄膜中，夾在兩片ZnSe紅外光窗中間，加電解溶液于薄層區(qū)間，顯微聚焦于工作電極表面附近溶液層中，即可進(jìn)行光透現(xiàn)場(chǎng)紅外光譜電化學(xué)測(cè)量，如附圖2所示。
顯微薄層掠角反射紅外光譜電化學(xué)池構(gòu)造及應(yīng)用將一片寬3毫米厚50微米的黃金片超微帶電極、一根直徑50微米Ag/AgCl參比電極，一片50微米厚的鉑金片輔助電極，夾在兩片相距50微米的ZnSe紅外光窗中間，工作電極面拋光成鏡面并與光窗相垂直，并盡量占據(jù)兩光窗之間的整個(gè)距離尺度，顯微聚焦于工作電極側(cè)面，并以遮光片選擇入射光角度，即可進(jìn)行掠角反射紅外光譜電化學(xué)測(cè)量，如附圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種現(xiàn)場(chǎng)顯微紅外光譜電化學(xué)的分析方法，其特征是使用直徑或厚度小于數(shù)百微米的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的盤狀，柱狀，帶狀以及陣列等幾何形狀的微至超微工作電極，與參比電極及輔助電極組成三/二電極電解系統(tǒng)，與適當(dāng)波段的可見(jiàn)-紅外光透光窗，裝配成的只有微至超微尺寸電解區(qū)間的現(xiàn)場(chǎng)顯微光譜電化學(xué)池，并使用高靈敏度的，有微區(qū)分辨分析能力的紅外顯微光譜儀，對(duì)電極表面或鄰近溶液層作微區(qū)分辨檢測(cè)，獲得高質(zhì)量的現(xiàn)場(chǎng)紅外光譜。
2.如權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于具有微至超微尺寸電解區(qū)間的現(xiàn)場(chǎng)顯微光譜電化學(xué)池具有以下三種形式①反射式現(xiàn)場(chǎng)顯微光譜電化學(xué)池，是將微及超微電極置于光透光窗后面，與光窗保持小于數(shù)百微米固定的或可調(diào)的距離，使顯微聚焦于工作電極表面的某個(gè)區(qū)域，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)反射光譜電化學(xué)測(cè)量。②透射現(xiàn)場(chǎng)顯微光譜電化學(xué)池，是將微至超微電極夾在兩片距離小于數(shù)百微米的光透光窗中，使顯微聚焦于工作電極表面鄰近的溶液層中，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)光透光譜電化學(xué)測(cè)量。③掠角反射式現(xiàn)場(chǎng)顯微光譜電化學(xué)池，將微至超微電極夾在兩片距離小于數(shù)百微米的光透光窗中間，使工作電極面與光窗相垂直并拋光成鏡面，使顯微聚焦于工作電極側(cè)面，進(jìn)行掠角反射現(xiàn)場(chǎng)光譜電化學(xué)測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明屬于紅外光譜與微及超微電極電化學(xué)分析方法。本發(fā)明將紅外顯微鏡等顯微紅外光譜分析儀器，與微至超微電極電化學(xué)系統(tǒng)組合成現(xiàn)場(chǎng)顯微紅外光譜電化學(xué)分析系統(tǒng)，使其產(chǎn)生一種具有微及超微電極優(yōu)點(diǎn)，測(cè)試技術(shù)簡(jiǎn)單，有空間分辨和微區(qū)分析能力的現(xiàn)場(chǎng)反射、透射與掠角反射等紅外光譜電化學(xué)技術(shù)。
文檔編號(hào)G01N27/26GK1080996SQ9210495
公開(kāi)日1994年1月19日 申請(qǐng)日期1992年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月20日
發(fā)明者林祥欽, 李志麗, 章宏強(qiáng), 楊鋒利 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所