[实用新型]一种带毛细管接口的薄层长光程光谱电化学池

说明书

技术领域

本实用新型属于分析化学和电化学领域，具体涉及光谱电化学池。

背景技术

光谱电化学方法将电化学与光谱学相结合，在记录电化学信号的同时，在电极表面或其附近液层处原位采集能反映各物种及数量变化的光谱信息，有力地促进了电化学反应动力学的研究。该方法的实施须采用特制的薄层光谱电化学池，薄层腔中的微量电解液能被电极反应快速地消耗掉，从而可在较短时间内完成数据的采集。

由于复杂电极反应通常产生多种产物及中间体，除了原位光谱信息外，对反应体系中各物种进行分离检测也是电极反应机理及动力学研究所需要的。国内外对电解产物进行分离的方法主要有高效液相色谱(HPLC)(Electrochim Acta；Bandeira M C E，Maia G；2008，53(13)：4512-4519)，气相色谱(Talanta；Turchán M，Jara-Ulloa P，Bollo S，et al.；2007，73(5)：913-919)和薄层色谱(Electrochim Acta；Iwakura C，M.Tsunaga，Tamura H；1972，17(8)：1391-1400)等。电解液体积一般取10～100mL，即使采用了大面积电极，整体电解时间也长达数小时甚至十几小时以上，同时还存在以下难以克服的伴生问题：

(1)有机或生物分子通常会在电极表面上发生吸附，当电解持续时间较长时，电极表面上积累的反应产物将严重阻碍反应的进行，导致所需时间更长。为消除这种障碍，一些研究者每隔一定时间将电极取出(J Braz Chem Soc；Timbola AK，Souza C D，Giacomelli C，etal.；2006，17(1)：139-148.)，超声活化电极表面，既带来了操作的不便，又因电解的反复中断而使数据失去了动力学分析的价值。

(2)长时间电解导致活泼中间体信息的丧失。中间体在有机反应中是很常见的，如果采用微升级的薄层电化学池及大面积电极，电解进程大大加快，就可以检测到反应活性较高的中间体。

(3)长时间电解还将使反应过程更多地受环境因素的干扰，如氧气溶入、温度波动、微量杂质、台面振动等。如果电解进程可以在数分钟甚至几十秒内结束，受干扰程度很小，数据将可用于动力学分析。

因此，耗竭电解时间过长是制约复杂电极反应产物分离检测及反应动力学研究的一个瓶颈。从Electrochimica Acta发表的论文来看，自2000年1月到2009年3月共计六千多篇论文中采用色谱方法对电极产物进行了分离检测的论文约63篇，仅占不到1％。可见，实现反应物的快速转化及产物的在线分离检测是有机及生物电化学研究的迫切需要。较早期国内外曾有用汞薄层电极(Anal Chem；Hanley J L，Peters D G；1976，48(13)：2036-2038)或进样阀电化学池(分析化学；林祥钦，严川伟，徐正炎；1996，24(5)：613-618.)制备电解产物供在线气相色谱分离检测。近年来有报道在线电化学/HPLC分离电解产物的工作(J Am SocMass Spectr；Lohmann W，R，Gütter G，et al.；2009，20(1)：138-145)，在电解产物的分离和定性鉴定方面取得较好效果，但连接装置仍较复杂、耗竭性电解尚不够快速。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对复杂电化学反应研究的需要，设计一种带毛细管接口的薄层长光程光谱电化学池，使之具备原位光谱电化学测试和产生微量电解样品供毛细管电泳分离检测的双重功能。

本实用新型采用“电极面积与电解液体积之比”即A/V比很大的薄层电化学池来实现反应物的快速转化。薄层池仅产生μL级的样品量，考虑到从薄层腔中取样的特殊性，需选择一种与之适配的分离检测方法。常用的HPLC法的进样体积一般在5-500μL，一般都超过薄层腔容积；即使取其下限，也难以做到在吸取薄层腔中相当部分溶液的同时不吸入辅助电极室溶液，而要实现样品从薄层腔向HPLC的在线转移就更加困难，因而不适宜作为与薄层池联用的分离手段。毛细管电泳的进样量仅需nL级，用极细内径的弹性石英毛细管作为分离载体，毛细管易于通过微通道与薄层腔相连，从而实现在线进样、分离和检测。因此，选择毛细管电泳与柱前薄层电化学池联用是一种很合理的匹配。

具体的结构设计方案如下：

一种带毛细管接口的薄层长光程光谱电化学池包括石英光度池1，所述石英光度池1内并列设有固定隔板2和工作电极板8；