适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池，包括电化学池模块，电化学池模块上设置用于对不同样品进行原位拉曼测试的模块，模块包括粉末样品台替换模块、薄膜样品台替换模块与气体扩散电极样品台替换模块。本发明专利技术通过使用粉末样品台替换模块、薄膜样品台替换模块和气体扩散电极样品台替换模块，分别满足了粉末样品、薄膜样品和气体扩散电极样品的原位拉曼测试需求，这种原位拉曼电化学池的模块可替换设计，实现了原位拉曼电化学池使用的低成本、多场景适用性和操作快捷便利性。快捷便利性。

【技术实现步骤摘要】
适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池


[0001]本专利技术属于光谱仪器附件及仪器分析
，涉及一种适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池。

技术介绍

[0002]随着高分辨光谱及原位技术的发展，原位拉曼光谱技术的开发与应用极大地推动了一系列原位微观物理化学行为机理的研究，原位拉曼光谱技术具有检测快速、灵敏度高、测试范围广、所需样品量少、无损测试、指纹识别等优点，在材料、物理、化学、生物医药等诸多领域有着广泛应用。其中，在电化学相关应用中，原位拉曼光谱技术可以为电催化分解水反应、电催化二氧化碳还原反应和电催化氮气还原反应等电催化反应的机理研究提供分子甚至原子水平的观测。
[0003]在利用原位拉曼光谱技术对电催化反应的测试研究中，需要原位拉曼电化学池作为电催化反应发生的场所，并同时满足原位拉曼光谱信号采集的需求。电催化反应的催化剂形式多种多样，通常可分为粉末样品、薄膜样品和气体扩散电极样品。目前，常见的原位拉曼电化学池通常只适用于某一种催化剂形式的原位拉曼光谱测试，实际中往往需要多套不同的原位拉曼电化学池才能满足大型实验室或科研测试机构对不同样品形式的原位拉曼测试需求。因此，需要一种可以同时适用于粉末、薄膜和气体扩散电极样品的原位拉曼电化学池，以满足实际测试中低成本、多场景适用(适用多种样品形式)和操作快捷便利的使用需求。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池，以同时适用于粉末、薄膜和气体扩散电极样品的原位拉曼测试以研究相关电催化反应的微观机理，满足实际测试中低成本、多场景适用(适用多种样品形式)和操作快捷便利的使用需求。
[0005]为达到上述目的本专利技术采用如下方案：
[0006]适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池，包括电化学池模块，电化学池模块上设置用于对不同样品进行原位拉曼测试的模块，模块包括粉末样品台替换模块、薄膜样品台替换模块与气体扩散电极样品台替换模块。
[0007]进一步的，粉末样品台替换模块、薄膜样品台替换模块与气体扩散电极样品台替换模块均呈凸字形，电化学池模块上设置有与凸字形相匹配的凹槽，粉末样品台替换模块、薄膜样品台替换模块与气体扩散电极样品台替换模块与电化学池模块通过紧固螺丝相连。
[0008]进一步的，电化学池模块包括第一液室腔体、第二液室腔体、液室腔体密封螺丝、隔膜垫片、隔膜、光窗密封螺丝、光窗盖板、石英光窗和光窗密封垫片；其中，第一液室腔体底面开设有凹槽，第一液室腔体前后壁各开设有与第一液室腔体内部空腔相通的螺纹通孔，螺纹通孔内设置管路中空螺丝；
[0009]第一液室腔体前壁开设有与第一液室腔体内部空腔相通的螺纹通孔，螺纹通孔内设置有参比电极中空螺丝；
[0010]第一液室腔体上由下向上依次设置光窗密封垫片、石英光窗和光窗盖板；
[0011]第二液室腔体内部开设有空腔，第二液室腔体侧壁与顶面开设有与空腔相通的螺纹通孔，螺纹通孔内设置有管路中空螺丝；
[0012]第二液室腔体前壁开设有与空腔相通的螺纹通孔，螺纹通孔内设置有对电极中空螺丝；
[0013]第一液室腔体一侧依次设置隔膜和第二液室腔体；隔膜两侧设置隔膜垫片。
[0014]进一步的，第一液室腔体、第二液室腔体和光窗盖板使用聚醚醚酮、聚四氟乙烯或树脂材料加工而成。
[0015]进一步的，隔膜为质子交换膜或离子交换膜。
[0016]进一步的，光窗密封垫片和光窗盖板为圆环形。
[0017]进一步的，光窗盖板和光窗密封垫片与第一液室腔体通过光窗密封螺丝相连。
[0018]进一步的，粉末样品台替换模块包括粉末样品台，粉末样品台顶面设置有第一垫片，底面设置有用于安装玻碳电极的玻碳电极中空螺丝。
[0019]进一步的，粉末样品台使用聚醚醚酮、聚四氟乙烯或树脂材料加工而成。
[0020]进一步的，将粉末样品配制为浆料，滴涂于玻碳电极上，制成测试电极8。
[0021]进一步的，薄膜样品台替换模块包括用于设置薄膜样品的薄膜样品台，薄膜样品上设置第二垫片。
[0022]进一步的，薄膜样品台使用聚醚醚酮、聚四氟乙烯或树脂材料加工而成；
[0023]进一步的，将薄膜样品与导电胶带或导线相连，制成测试电极8。
[0024]进一步的，气体扩散电极样品台替换模块包括气体扩散电极样品台，气体扩散电极样品台内部开设有十字形空腔；
[0025]进一步的，气体扩散电极样品台和观察窗盖板使用聚醚醚酮、聚四氟乙烯或树脂材料加工而成。
[0026]气体扩散电极样品台侧壁上开设有与十字形空腔相通的螺纹通孔，气体扩散电极样品台上设置气体扩散电极样品，气体扩散电极样品的顶面和底面设置有第三垫片；
[0027]气体扩散电极样品台底面依次设置有观察窗垫圈、石英观察窗、观察窗盖板。
[0028]进一步的，气体扩散电极样品与导电胶带或导线相连，制成测试电极。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0030]本专利技术提供的适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池，针对粉末、薄膜和气体扩散电极样品相应设计了粉末样品台替换模块、薄膜样品台替换模块和气体扩散电极样品台替换模块，分别在粉末、薄膜和气体扩散电极样品的测试需求时，将对应样品台替换模块与电化学池模块装配进行原位拉曼光谱测试。这种原位拉曼电化学池的模块可替换设计实现了仅用一种原位拉曼电化学池就可以满足大多数样品形式(粉末样品、薄膜样品和气体扩散电极样品)的测试需求，降低了原位拉曼电化学池的使用成本，也提高了原位拉曼测试的操作便利性。
附图说明
[0031]图1为本专利技术适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池的结构拆分图。其中，(a)为电化学池模块与粉末样品台替换模块组合模式，适用于粉末样品的原位拉曼测试；(b)为电化学池模块与薄膜样品台替换模块组合模式，适用于薄膜样品的原位拉曼测试；(c)为电化学池模块与气体扩散电极样品台替换模块组合模式，适用于气体扩散电极样品的原位拉曼测试。
[0032]图2为本专利技术适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池的剖面图。其中，(a)为电化学池模块与粉末样品台替换模块组合模式，适用于粉末样品的原位拉曼测试；(b)为电化学池模块与薄膜样品台替换模块组合模式，适用于薄膜样品的原位拉曼测试；(c)为电化学池模块与气体扩散电极样品台替换模块组合模式，适用于气体扩散电极样品的原位拉曼测试。
[0033]图3为电化学池模块的结构示意图。其中，(a)为电化学池模块的结构拆分图，(b)为电化学池模块的剖面图。
[0034]图4为粉末样品台替换模块的结构拆分图。
[0035]图5为薄膜样品台替换模块的结构拆分图。
[0036]图6为气体扩散电极样品台替换模块的结构示意图。其中，(a)为气体扩散电极样品台替换模块的结构拆分图，(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池，其特征在于，包括电化学池模块(1)，电化学池模块(1)上设置用于对不同样品进行原位拉曼测试的模块，模块包括粉末样品台替换模块(2)、薄膜样品台替换模块(3)与气体扩散电极样品台替换模块(4)。2.根据权利要求1所述的适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池，其特征在于，粉末样品台替换模块(2)、薄膜样品台替换模块(3)与气体扩散电极样品台替换模块(4)均呈凸字形，电化学池模块(1)上设置有与凸字形相匹配的凹槽，粉末样品台替换模块(2)、薄膜样品台替换模块(3)与气体扩散电极样品台替换模块(4)与电化学池模块(1)通过紧固螺丝(5)相连。3.根据权利要求1所述的适用于粉末、薄膜和气体扩散电极的原位拉曼电化学池，其特征在于，电化学池模块(1)包括第一液室腔体(1
‑
1)、第二液室腔体(1
‑
5)、液室腔体密封螺丝(1
‑
6)、隔膜垫片(1
‑
7)、隔膜(1
‑
8)、光窗密封螺丝(1
‑
9)、光窗盖板(1
‑
10)、石英光窗(1
‑
11)和光窗密封垫片(1
‑
12)；其中，第一液室腔体(1
‑
1)底面开设有凹槽，第一液室腔体(1
‑
1)前后壁各开设有与第一液室腔体(1
‑
1)内部空腔相通的螺纹通孔，螺纹通孔内设置管路中空螺丝(1
‑
2)；第一液室腔体(1
‑
1)前壁开设有与第一液室腔体(1
‑
1)内部空腔相通的螺纹通孔，螺纹通孔内设置有参比电极中空螺丝(1
‑
3)；第一液室腔体(1
‑
1)上由下向上依次设置光窗密封垫片(1
‑
12)、石英光窗(1
‑
11)和光窗盖板(1
‑
10)；第二液室腔体(1
‑
5)内部开设有空腔，第二液室腔体(1
‑
5)侧壁与顶面开设有与空腔相通的螺纹通孔，螺纹通孔内设置有管路中空螺丝(1
‑
2)；第二液室腔体(1
‑
5)前壁开设有与空腔相通的螺纹通孔，螺纹通孔内设置有对电极中空螺丝(1
‑
4)；第一液室腔体(1
‑
1)一侧依次设置隔膜(1
‑
8)和第二液室腔体(1
‑
5)；隔膜(1
‑
8)两侧设置隔膜垫片(1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈少华，魏代星，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：