[实用新型]一种电化学核磁共振原位定量检测电解池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电化学电解池，尤其是涉及一种电化学核磁共振原位定量检测电解池。

背景技术

在电化学中，通过改变与电子受体轨道能量相符的电极费米能级，可以获得固/液界面电场作用下反应分子吸附过程的热力学和动力学、反应分子的催化反应(氧化、还原)过程以及与电极表面的相互作用等信息。对固/液界面的研究一般是以电信号(电势、电流)作为激励和检测手段来获得电极/电解质溶液界面和电极表面的各种平均信息，进而从宏观上对各种电化学过程进行唯像研究。显然，传统手段无法从微观上揭示电极表面过程以及电化学的反应机理。上世纪六十年代以来，很多常用的谱学技术被引入到电化学原位检测研究中，典型的有原位电化学－紫外可见光谱、原位电化学－傅里叶变换红外光谱和原位电化学－拉曼光谱等。电解过程中间产物和最终产物谱线信息的获取，不仅可以从微观上认识电极表面过程，而且能够从分子水平上揭示电化学反应机理。液相电化学－核磁共振联用技术中，电解可在核磁共振谱仪的样品区域内或附近进行，从而可快速检测电化学反应过程中生成的中间产物和最终产物。

当电解池位于核磁共振谱仪的样品区域内时，由于导电的电极存在，将导致磁场的均匀性降低，从而引起核磁共振波谱的分辨率和灵敏度下降，极大地局限了电化学－核磁共振联用技术的应用。然而，由于高分辨核磁共振技术能够分辨结构很相似物质的能力，因此使得核磁共振技术在电化学研究中仍具有非常明显的优势。随着核磁共振理论、新技术和新方法的进一步发展，脉冲梯度场技术和选择激发技术的优化，结合高性能探头和特殊设计的电解池，液相电化学－核磁共振原位检测技术将得到广泛的应用。

位于核磁共振谱仪内的电解池造成检测区域内静磁场不均匀的首要原因是工作电极不均匀，如国外有文献报导(液相电化学‐核磁共振联用技术及其应用.光谱学与光谱分析.2011.31,1-6)，工作电极采用无规分布的碳纤维，虽然可通过仔细的匀场减弱对静磁场不均匀性影响，提高分辨率，但都降低了核磁共振谱仪信噪比和射频场的均匀性。因此传统电化学核磁共振原位检测采用的工作电极通常都是设计采用圆周对称的厚度小于趋肤深度的工作电极，以减少对核磁谱仪静磁场和射频场均匀性及稳定性的影响，如在样品管外壁电镀圆筒状金属薄膜电极。但理论仿真计算和实验结果都表明即使该金属膜电极厚度远小于趋肤深度，但由于圆筒状的特殊结构，仍对射频场有很强的屏蔽作用，从而破坏了工作电极外周的射频场均匀性，给核磁共振信号的检测带来不利影响。此外，很薄的膜电极与玻璃的粘合度降低，容易脱落，减少电极使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于提供可在电化学反应过程中原位进行核磁共振波谱检测，获得反应中间产物及最终产物的核磁共振谱线，并能实时定量分析反应物浓度变化的栅状工作电极结构的一种电化学核磁共振原位定量检测电解池。

本实用新型设有电解池池体、样品管转子、连接杆、电极转接插头、同轴电缆、固定台、工作电极、辅助电极、参比电极、第1核磁样品管、第2核磁样品管、第3核磁样品管、第4核磁样品管、第5核磁样品管；

所述电解池池体的顶部固接于样品管转子底部，样品管转子上设有用于固定连接杆的连接孔，连接杆的底端与连接孔连接，设在电解池池体内的工作电极、辅助电极、参比电极分别经电极引出线、辅助电极引出线、参比电极引出线穿过设于样品管转子顶部的样品管帽并通过设于电极转接插头内的金属针接至同轴电缆，同轴电缆顶部固定在设于连接杆顶部的固定台上，同轴电缆外接电化学工作站，第1核磁样品管、第2核磁样品管、第3核磁样品管、第4核磁样品管、第5核磁样品管设在电解池池体内，第2核磁样品管同轴固定在第1核磁样品管内，第2核磁样品管与第5核磁样品管间的区域构成工作电极反应电解室，第3核磁样品管下嵌多孔玻璃砂芯，并构成辅助电极反应电解室，第3核磁样品管与第1核磁样品管间构成隔离电解室，以隔离工作电极区和辅助电极区，减少辅助电极上的反应对工作电极的干扰。

所述连接杆可采用聚甲醛连接杆。

所述同轴电缆的末端可设有扼流线圈。

所述固定台可采用横截面为T形的圆台，固定台可采用聚甲醛树脂材料制成，固定台的侧面可设有螺纹孔，螺纹孔用于固定连接杆。

所述工作电极可采用栅状金膜或碳纤维电极，碳纤维电极圆周对称排列在第2核磁样品管外周。

所述工作电极上部可设有筒状塞子，筒状塞子可采用聚四氟乙烯胶带缠裹形成。

所述参比电极可采用银/氯化银电极。

所述辅助电极可采用镀黑铂片电极。