[實用新型]一種電化學核磁共振原位定量檢測電解池

有效

• 申請號: 201420583792.5
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN204086200U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 倪祖榮;陳忠;鄭振耀;孫惠軍;孫世剛
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N27/28
• 分類號: G01N27/28;G01N27/30;G01N24/08
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本實用新型涉及一種電化學電解池，尤其是涉及一種電化學核磁共振原位定量檢測電解池。

背景技術

在電化學中，通過改變與電子受體軌道能量相符的電極費米能級，可以獲得固/液界面電場作用下反應分子吸附過程的熱力學和動力學、反應分子的催化反應(氧化、還原)過程以及與電極表面的相互作用等信息。對固/液界面的研究一般是以電信號(電勢、電流)作為激勵和檢測手段來獲得電極/電解質溶液界面和電極表面的各種平均信息，進而從宏觀上對各種電化學過程進行唯像研究。顯然，傳統手段無法從微觀上揭示電極表面過程以及電化學的反應機理。上世紀六十年代以來，很多常用的譜學技術被引入到電化學原位檢測研究中，典型的有原位電化學－紫外可見光譜、原位電化學－傅里葉變換紅外光譜和原位電化學－拉曼光譜等。電解過程中間產物和最終產物譜線信息的獲取，不僅可以從微觀上認識電極表面過程，而且能夠從分子水平上揭示電化學反應機理。液相電化學－核磁共振聯用技術中，電解可在核磁共振譜儀的樣品區域內或附近進行，從而可快速檢測電化學反應過程中生成的中間產物和最終產物。

當電解池位于核磁共振譜儀的樣品區域內時，由于導電的電極存在，將導致磁場的均勻性降低，從而引起核磁共振波譜的分辨率和靈敏度下降，極大地局限了電化學－核磁共振聯用技術的應用。然而，由于高分辨核磁共振技術能夠分辨結構很相似物質的能力，因此使得核磁共振技術在電化學研究中仍具有非常明顯的優勢。隨著核磁共振理論、新技術和新方法的進一步發展，脈沖梯度場技術和選擇激發技術的優化，結合高性能探頭和特殊設計的電解池，液相電化學－核磁共振原位檢測技術將得到廣泛的應用。

位于核磁共振譜儀內的電解池造成檢測區域內靜磁場不均勻的首要原因是工作電極不均勻，如國外有文獻報導(液相電化學‐核磁共振聯用技術及其應用.光譜學與光譜分析.2011.31,1-6)，工作電極采用無規分布的碳纖維，雖然可通過仔細的勻場減弱對靜磁場不均勻性影響，提高分辨率，但都降低了核磁共振譜儀信噪比和射頻場的均勻性。因此傳統電化學核磁共振原位檢測采用的工作電極通常都是設計采用圓周對稱的厚度小于趨膚深度的工作電極，以減少對核磁譜儀靜磁場和射頻場均勻性及穩定性的影響，如在樣品管外壁電鍍圓筒狀金屬薄膜電極。但理論仿真計算和實驗結果都表明即使該金屬膜電極厚度遠小于趨膚深度，但由于圓筒狀的特殊結構，仍對射頻場有很強的屏蔽作用，從而破壞了工作電極外周的射頻場均勻性，給核磁共振信號的檢測帶來不利影響。此外，很薄的膜電極與玻璃的粘合度降低，容易脫落，減少電極使用壽命。

發明內容

本實用新型的目的在于提供可在電化學反應過程中原位進行核磁共振波譜檢測，獲得反應中間產物及最終產物的核磁共振譜線，并能實時定量分析反應物濃度變化的柵狀工作電極結構的一種電化學核磁共振原位定量檢測電解池。

本實用新型設有電解池池體、樣品管轉子、連接桿、電極轉接插頭、同軸電纜、固定臺、工作電極、輔助電極、參比電極、第1核磁樣品管、第2核磁樣品管、第3核磁樣品管、第4核磁樣品管、第5核磁樣品管；

所述電解池池體的頂部固接于樣品管轉子底部，樣品管轉子上設有用于固定連接桿的連接孔，連接桿的底端與連接孔連接，設在電解池池體內的工作電極、輔助電極、參比電極分別經電極引出線、輔助電極引出線、參比電極引出線穿過設于樣品管轉子頂部的樣品管帽并通過設于電極轉接插頭內的金屬針接至同軸電纜，同軸電纜頂部固定在設于連接桿頂部的固定臺上，同軸電纜外接電化學工作站，第1核磁樣品管、第2核磁樣品管、第3核磁樣品管、第4核磁樣品管、第5核磁樣品管設在電解池池體內，第2核磁樣品管同軸固定在第1核磁樣品管內，第2核磁樣品管與第5核磁樣品管間的區域構成工作電極反應電解室，第3核磁樣品管下嵌多孔玻璃砂芯，并構成輔助電極反應電解室，第3核磁樣品管與第1核磁樣品管間構成隔離電解室，以隔離工作電極區和輔助電極區，減少輔助電極上的反應對工作電極的干擾。

所述連接桿可采用聚甲醛連接桿。

所述同軸電纜的末端可設有扼流線圈。

所述固定臺可采用橫截面為T形的圓臺，固定臺可采用聚甲醛樹脂材料制成，固定臺的側面可設有螺紋孔，螺紋孔用于固定連接桿。

所述工作電極可采用柵狀金膜或碳纖維電極，碳纖維電極圓周對稱排列在第2核磁樣品管外周。

所述工作電極上部可設有筒狀塞子，筒狀塞子可采用聚四氟乙烯膠帶纏裹形成。

所述參比電極可采用銀/氯化銀電極。

所述輔助電極可采用鍍黑鉑片電極。