[發明專利]一種兼容真空的表面增強紅外光譜電化學裝置及應用

有效

• 申請號: 202110717422.0
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113447546B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 姜秀娥;武烈
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/327;G01N27/48;G01N21/39
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 李外

本發明具體涉及一種兼容真空的表面增強紅外光譜電化學裝置及應用，屬于紅外光譜技術領域。該裝置包括光譜電化學池、光路反射部件和適配蓋板；所述的光譜電化學池包括上下端開口的反應池、與反應池下端連接的且中間開口的反應池基座、設置在反應池基座開口下方的光學元件、覆蓋在光學元件上的金屬薄膜和用于放置光學元件的光學元件支架，所述的光學元件支架與反應池基座底端連接；所述的光路反射部件設置在光譜電化學池下方，包括反射底座、設置在反射底座上的反射鏡支架、設置在反射鏡支架上的若干個反射鏡。本發明的裝置穩定性好用途多，可以在界面吸附物種結構分析、界面反應過程監測以及外部物理化學刺激對上述過程的影響等方面得到廣泛應用。

技術領域

本發明屬于紅外光譜技術領域，具體涉及一種兼容真空的表面增強紅外光譜電化學裝置及應用。

背景技術

表面增強紅外吸收光譜(Surface-Enhanced Infrared AbsorptionSpectroscopy,SEIRAS)是將金屬薄膜的表面增強紅外吸收效應應用于傳統紅外光譜而建立的一種光譜技術，是一種研究表界面分子結構的重要分析工具。因金屬薄膜增強基底可同時作為工作電極，表面增強紅外吸收光譜是一種強有力的表面敏感的原位免標記紅外光譜電化學技術(表面增強紅外光譜電化學)。衰減全反射(Attenuated Total Reflection,ATR)模式下的表面增強紅外吸收光譜(ATR-SEIRAS)在紅外光譜內反射元件上覆蓋一層金屬納米薄膜作為增強基底和工作電極，具有表面信號強，溶液電阻小、傳質阻力小，電位響應快，本體溶液干擾小，可檢測界面吸附態物種和界面反應過程等優點。ATR-SEIRAS突破了傳統紅外光譜電化學面臨的，表面信號弱和本體溶液背景吸收干擾強的難題，具有超靈敏性、表面選擇性、原位免標記等特性，顯著地提升了紅外光譜技術的檢測靈敏度，極大的拓展了紅外光譜的應用范圍，如界面吸附物種結構和構型分析、界面反應中間體研究、生物膜界面相互作用、蛋白質結構和功能關系、活細胞動態監測等等。

用于構建表面增強紅外光譜電化學的輔助裝置一般由光路系統裝置與反應池裝置構成。復旦大學蔡文斌研究小組研制出一種內外反射模式可切換的表面紅外光譜池裝置，可應用于電化學表面紅外光譜研究(200710044251.X)；進一步依據“平面波棱柱-膜耦合原理”(theory of the prism-film coupler for plane wave)研制出可拓展探測信號下限的表面增強紅外光譜光學裝置(200710038628.0)。南京大學的夏興華研究小組研制出一種適用于DNA識別與雜交動力學分析的表面增強紅外光學裝置(201110384109.6)。眾所周知，環境水汽和二氧化碳對紅外光譜測量存在顯著影響。尤其是對于表面增強紅外吸收光譜，環境水汽和二氧化碳對本就極其微弱的表界面信號的干擾極為顯著，使得對于一些表界面物種的分析面臨極大的挑戰。一方面，環境水汽和二氧化碳吸收入射光能量，降低光譜信噪比；另一方面，環境氛圍，如水汽和二氧化碳的濃度和比例、水汽的氫鍵結構等等處于動態變化中，無法在背景光譜中扣除。因此，在表面增強紅外光譜中環境水汽和二氧化碳不僅顯著干擾微弱信號的精確探測，而且影響長時間的穩定測量。目前采用的干燥空氣或惰性氣體吹掃的策略可以一定程度上緩解環境水汽和二氧化碳對測量的影響，但無法完全消除，還存在樣品更換等待時間長、氣流波動等問題。真空型光譜儀將光路系統置于真空環境下，可以完全消除環境水汽和二氧化碳的影響，顯著提升對微弱信號的探測靈敏度和準確性以及長時間測量的穩定性。然而，上述表面增強紅外光學裝置均為常壓裝置，無法兼容真空型光譜儀。

發明內容

本發明的目的是解決目前表面增強紅外光譜裝置受環境氛圍影響大、穩定性差等問題，而提供一種兼容真空的表面增強紅外光譜電化學裝置及應用。

本發明提供一種兼容真空的表面增強紅外光譜電化學裝置，該裝置設置在光譜儀樣品倉內，所述的光譜儀樣品倉兩側對稱開有通孔，該裝置包括光譜電化學池、光路反射部件和適配蓋板；