一種控溫式流動薄層和頻光譜電化學(xué)原位反應(yīng)池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)反應(yīng)池，特別涉及一種控溫式流動薄層和頻光譜電化學(xué)原位反應(yīng)池。
【背景技術(shù)】
[0002]和頻光譜(SFG)是一種非線性光學(xué)檢測技術(shù)，由一束波長可調(diào)諧的紅外激光與一束波長固定的可見激光在樣品表面發(fā)生同時同點交疊，從而產(chǎn)生一束頻率為二者之和的和頻信號。由于和頻信號為二階非線性光學(xué)響應(yīng)，所以只有在中心對稱性被破壞的情況下才會產(chǎn)生。對于界面分子或原子層而言，其所受上下兩相作用力不同，導(dǎo)致中心對稱性被破壞，可產(chǎn)生和頻效應(yīng)，而對于體相分子或原子而言，在電偶極近似處理條件下，其中心對稱性得以保持從而不具有二階非線性相應(yīng)，對和頻信號無貢獻(xiàn)，故和頻光譜具有準(zhǔn)單分子(原子)層的界面敏感性，只對界面層分子或原子敏感，界面之外的分子或原子對和頻信號無貢獻(xiàn)。由于能細(xì)致地反映出界面分子密度、分子結(jié)構(gòu)及基團取向等重要信息，和頻光譜被廣泛應(yīng)用于各種界面研宄領(lǐng)域，包括納米顆粒表面、金屬表面、高分子聚合物表面、離子液體表面等，在催化、生物醫(yī)藥、電化學(xué)等領(lǐng)域正扮演越來越重要的角色。
[0003]在電化學(xué)體系中，電極/溶液界面是電化學(xué)反應(yīng)的主要場所，反應(yīng)物及溶劑分子在界面上的取向及結(jié)構(gòu)將直接作用于界面區(qū)的電場分布及化學(xué)微觀環(huán)境，從而影響電化學(xué)反應(yīng)的進行。鑒于此，對電極/溶液界面區(qū)組分結(jié)構(gòu)及取向的研宄成為了解電化學(xué)反應(yīng)微觀機理，確定反應(yīng)決速步的關(guān)鍵。而和頻光譜的準(zhǔn)單分子層界面敏感性使其成為電極/溶液界面的理想技術(shù)手段。然而由于SFG技術(shù)中采用可調(diào)諧的紅外激光，當(dāng)其穿過溶液本體到達(dá)電極表面時，往往會被溶液吸收，從而給和頻信號的產(chǎn)生及檢測帶來困難。對此當(dāng)前普遍采用薄層光譜反應(yīng)池以盡可能減少溶液對紅外激光吸收，并通過對和頻信號進行放大來實現(xiàn)微弱信號檢測，提高檢測靈敏度。然而現(xiàn)有光譜反應(yīng)池僅可用于常溫常壓研宄，難以滿足多種多樣的現(xiàn)實應(yīng)用需求，因此很有必要對其進行升級改造，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有流動薄層光譜反應(yīng)池的局限性，本實用新型的目的在于提供一種全新的控溫式流動薄層和頻光譜電化學(xué)原位反應(yīng)池。該反應(yīng)池可實現(xiàn)薄層流動樣品池厚度及溫度調(diào)節(jié)，可滿足大部分應(yīng)用需求。
[0005]所述一種控溫式流動薄層和頻光譜電化學(xué)原位反應(yīng)池，主要包括透光部件、電極密封部件、加熱保溫部件及密封部件，電極密封部件通過螺紋與外圍加熱保溫部件相連；
[0006]所述透光部件置于電極密封部件上部，主要由光學(xué)透鏡及密封蓋組成；
[0007]所述光學(xué)透鏡為平凸透鏡、平凸柱面透鏡或半球形平凸凸透鏡；
[0008]優(yōu)選地，所述光學(xué)透鏡為半球形平凸凸透鏡，特別優(yōu)選為附帶1-5_外沿的半球形平凸凸透鏡，以便于透鏡的固定及裝置密封；
[0009]所述光學(xué)透鏡材質(zhì)為石英或氟化鈣；
[0010]優(yōu)選地，所述光學(xué)透鏡材質(zhì)為石英，以盡可能減少光學(xué)窗口對紅外光的吸收；
[0011]所述密封蓋為聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚丙烯材質(zhì)；
[0012]優(yōu)選地，所述密封蓋材質(zhì)為聚四氟乙烯材質(zhì)；
[0013]所述電極密封部件為反應(yīng)池主體，是將參比電極、工作電極及對電極固定并密封于同一電極密封盤中；
[0014]優(yōu)選地，所述參比電極、工作電極及對電極為筒狀、棒狀或絲狀，優(yōu)選為棒狀；
[0015]優(yōu)選地，所述三電極材質(zhì)為玻碳、石墨、金、銀或鉑材質(zhì)，優(yōu)選為鉑；
[0016]優(yōu)選地，所述三電極排布方式為三角對稱、線形或同軸心，優(yōu)選為三角對稱排布方式；
[0017]優(yōu)選地，所述電極密封盤為方形、圓形、長方形或三角形，優(yōu)選為圓形；
[0018]優(yōu)選地，所述電極密封盤材質(zhì)為聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚丙烯，優(yōu)選為聚四氟乙烯材質(zhì)；
[0019]所述電極密封圓盤通過螺紋形式與周圍加熱保溫部件連接，以杜絕漏液；
[0020]所述電極密封盤與光學(xué)透鏡間距離可通過調(diào)節(jié)電極密封盤與加熱保溫部件間螺紋來調(diào)節(jié)，使得二者之間形成溶液薄層，以盡可能降低溶液對紅外激光吸收；
[0021]所述加熱保溫部件置于電極密封盤四周，二者通過螺紋實現(xiàn)連接；
[0022]優(yōu)選地，所述加熱保溫部件為中空柱形或中空立方形空腔，優(yōu)選為中空柱形空腔；
[0023]優(yōu)選地，所述加熱保溫部件為聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚丙烯，優(yōu)選為聚四氟乙烯材質(zhì)；
[0024]優(yōu)選地，所述加熱介質(zhì)水、甘油或?qū)嵊停?br>[0025]所述密封部件為橡膠或聚四氟乙烯墊圈。
[0026]本實用新型提供的控溫控壓式流動薄層和頻光譜電化學(xué)原位反應(yīng)池與電化學(xué)工作站、恒電位儀等連接后，可通過循環(huán)伏安、恒電位掃描等手段實時反映電化學(xué)氧化還原過程中電極表面組分結(jié)構(gòu)及取向變化，為確定反應(yīng)機理及中間態(tài)捕獲提供直接證據(jù)。本實用新型提供的光學(xué)池可對反應(yīng)池厚度及溫度等參數(shù)進行調(diào)節(jié)，既可用于常溫常壓研宄，又可用于高溫領(lǐng)域電化學(xué)反應(yīng)探索，相較于現(xiàn)有光學(xué)池而言，其應(yīng)用環(huán)境更為靈活，應(yīng)用范圍更加廣泛。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型實施例1中所述光學(xué)池的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本實用新型實施例1中所述光學(xué)池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本實用新型實施例1中所述光學(xué)池的俯視圖；
[0030]圖4為本實用新型實施例1中所述光學(xué)池的A-A面剖視圖；
[0031]圖5為本實用新型實施例1中所述光學(xué)池A段(加熱保溫部件)俯視及B-B面剖視圖；
[0032]圖6為本實用新型實施例1中所述光學(xué)池B段(電極密封部件)側(cè)視及C-C剖視圖；
[0033]圖7為利用本實用新型的光學(xué)池得到的不同電壓下NaOH水溶液中氫氧根的和頻振動光譜圖。
[0034]圖8為利用本實用新型的光學(xué)池得到的不同溫度下NaOH水溶液中氫氧根的和頻振動光譜圖。
【具體實施方式】
[0035]為便于理解本實用新型，列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本實用新型，不應(yīng)視為對本實用新型的具體限制。
[0036]實施例1
[0037]一種控溫控壓式流動薄層和頻光譜電化學(xué)原位反應(yīng)池，結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。圖中各標(biāo)示如下帶沿半球形平凸凸透鏡，2透鏡固定蓋，3固定螺桿，4L型針狀進樣孔，5加熱套，6加熱循環(huán)介質(zhì)入口管，7密封蓋，8電極固定盤，9工作電極，10參比電極，11對電極，12加熱循環(huán)介質(zhì)出口管，13L型針狀出樣孔，14液體池。
[0038]本實用新型所述的反應(yīng)池透光部件主要由帶外沿的半球形平凸凸透鏡I及透鏡固定蓋2組成，其中透鏡材質(zhì)為石英，透鏡固定蓋材質(zhì)為聚四氟乙烯，透鏡固定蓋下方開設(shè)凹槽，與透鏡邊沿緊密貼合，通過固定螺桿與下方加熱保溫部件5實現(xiàn)固定密封；透鏡下方開設(shè)極薄圓形液體池14，液體池兩端分別開設(shè)L型針狀進樣孔4及出樣孔13，通過蠕動泵或注射器實現(xiàn)連續(xù)或間歇進樣；液體池14中央部分為圓形電極固定盤8，其中圓盤形鉑工作電極9、絲狀鉑參比電極10及絲狀鉑對電極11以三角對稱形式被固定密封于聚四氟乙烯材質(zhì)的固定盤中8中(結(jié)構(gòu)如圖6所示)，固定盤呈現(xiàn)梯級結(jié)構(gòu)，通過中央段外螺紋實現(xiàn)與加熱保溫部件5的連接，以杜絕液體池14