[發明專利]一種通過斬光控制光電極表面氣泡行為的裝置與方法

有效

• 申請號: 201710459605.0
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107202791B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 郭烈錦;曹振山;王曄春;胡曉瑋;陳娟雯
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.一種通過斬光控制光電極表面氣泡行為的裝置，其特征在于：包括光源系統、斬光系統、反應系統和攝像系統，所述光源系統產生激發光束，聚焦后的光束通過斬光系統，被斬光的激發光束入射到反應系統，攝像系統記錄反應系統中產生的氣泡行為，其中光源系統包括激光器(1)和聚焦透鏡(2)，斬光系統包括電子快門(3)和精密定時器(4)，反應系統包括反應池(6)和電化學工作站(7)，攝像系統包括高速攝像(8)和顯微鏡(9)。

2.根據權利要求1所述的一種通過斬光控制光電極表面氣泡行為的裝置，其特征在于，激光器(1)、聚焦透鏡(2)和電子快門(3)加裝在精密共軸光學導軌(5)上，電子快門(3)連接精密定時器(4)，入射光源與反應池(6)內的TiO₂光電極垂直，攝像系統安裝在三維調節架(10)上，高亮度LED燈(11)正對攝像系統。

3.一種基于權利要求1或2所述裝置通過斬光控制光電極表面氣泡行為的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，調節光源系統和反應系統，使電極表面連續均勻地產生氣泡；

步驟二，利用斬光系統對光源進行斬光，調節電子快門開關時間0.01s-9999s，得到對應的氣泡行為；

步驟三，攝像系統從反應池側面對電極表面產生的氣泡行為進行拍攝，高亮度LED燈正對攝像機進行補光；

步驟四，導出攝像系統記錄的氣泡圖片，用圖像處理軟件分析氣泡行為。

4.根據權利要求3所述的一種通過斬光控制光電極表面氣泡行為的方法，其特征在于，步驟一中所述的反應系統采用恒電壓極化的光電催化方式或者純光催化方式使陽極表面產生氣泡。

5.根據權利要求3所述的一種通過斬光控制光電極表面氣泡行為的方法，其特征在于，步驟二中的電子快門打開時激發光束照射在電極表面，電子快門關閉則遮擋光束照射電極表面，電子快門的開關時間通過精密定時器進行設置。

6.根據權利要求3所述的一種通過斬光控制光電極表面氣泡行為的方法，其特征在于，步驟二中所述的氣泡行為，包括反彈、碰撞壁面、滑移、合并和氣泡脫離直徑變小，其中碰撞、滑移與合并發生在反彈過程中。

7.根據權利要求6所述的一種通過斬光控制光電極表面氣泡行為的方法，其特征在于，氣泡反彈、碰撞壁面和滑移要求電子快門打開時間0～5s，電子快門關閉時間0～1s，氣泡合并要求電子快門打開時間0.01s～0.1s，電子快門關閉時間0.01s～0.2s，氣泡脫離直徑變小要求電子快門打開時間小于氣泡無斬光時的生長時間。