[发明专利]一种同时在线检测光催化过程中多种自由基的系统和方法

说明书

本发明公开了一种同时在线检测光催化过程中多种自由基的系统和方法，系统中的微流控芯片设有进样池、样品废液池、第一缓冲储液池、第二缓冲储液池、第一缓冲废液池、第二缓冲废液池；进样池连接泵出口，进样池与样品废液池通过第一通道连通；第一缓冲储液池与第一缓冲废液池通过第二通道连通，第二缓冲储液池与第二缓冲废液池通过第三通道连通，第一通道与第二通道相交，第二通道与第三通道相交，第一通道与第三通道不相交，第一通道设有光催化反应区和混合通道，光催化反应区设有光催化剂层，光催化反应区连接混合通道，混合通道位于第一通道与第二通道相交处的上游。本发明能够对多种自由基进行在线、同时检测。

技术领域

本发明属于化学分析检测技术领域，涉及一种同时在线检测光催化过程中多种自由基的系统和方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

光催化反应可以利用太阳能实现光催化有机合成、水的分解和环境净化、光电转化等。在半导体/水界面上发生的光生电荷的转移过程同时伴随着活性氧自由基(ROS)，如·OH、O₂·^-、H₂O₂、¹O₂等的产生，光催化剂表面活性氧自由基(ROS)产生的选择性及动力学过程是影响光催化有机合成、光解水、光降解环境污染物等反应的重要因素。ROS作为光催化氧化还原反应中的重要中间物种，光催化过程中产生的ROS的识别、定量对于理解光催化过程机制、提高光解效率以及高效光催化剂的选择和光催化应用技术改进起着十分重要的作用。

活性氧自由基(ROS)具有高活性、低寿命、低浓度的的特点，并且活性氧物种之间存在着互相转化，光催化过程产生活性氧自由基(ROS)的定性与定量分析一直是国际上研究的热点和难点。目前已经建立的测定光催化过程中活性氧物种的方法，主要有电子自旋共振法(ESR)、化学发光法、紫外分光光度法和荧光方法。Yoshio Nosaka等利用对苯二甲酸、香豆素类荧光探针，分别对·OH、O₂·^-、H₂O₂进行了定性和定量分析，研究了TiO₂体系中不同晶型、修饰组分以及溶剂等对催化活性的影响。这些间歇操作方法，需要通过加入选择性探针进行捕获，然后在某个时间点进行取样、分离、测定，无法进行在线测定，这很大程度上限制了对其生成动力学的研究。经过发明人研究了解，现有方法能够利用高灵敏的荧光探针，在单分子水平上检测了TiO₂在光催化过程中空气以及水中单一自由基例如¹O₂、·OH以及O₂·^-的产生，然而，本发明的发明人经过研究发现，这种方法无法解决荧光探针长时间照射引起光漂白问题，另外，这种方法没有实现这些活性氧物种的定量测定。同时，本发明的发明人还了解到，利用连续流动化学发光能够分别测定TiO₂光催化反应中产生的三种ROS，该方法兼具连续流动技术的准实时性和在线性以及化学发光的高灵敏性和反应瞬时性，然而，本发明的发明人发现该方法只能单一的测定一种自由基。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种同时在线检测光催化过程中多种自由基的系统和方法，能够对光催化过程中产生的多种自由基进行在线、同时检测。无需经过繁琐的取样、分离、更换催化剂等步骤，步骤更为简便。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：