[发明专利]一种温度可双向调控的电化学电极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学领域，尤其是一种温度可双向调控的电化学电极及其制造方法。

背景技术

热电极在近二十年里已由德国科学家Gründler发展成为一种分析检测工具。该方法主要是通过高频交流电或直流电对工作电极进行加热升温。该方法能通过调节加热电流的大小直接控制电极的温度。热电极的应用范围从重金属的检测到有机溶液的电化学分析，乃至电极温度在沸点以上的电化学行为研究。热电极有很多优点，例如迅速控制电极的温度，显著增强被检测物质信号等，另外还有提高酶的活性，去除电极表面污染物等优点。

但是，以往的热电极只能提高电极表面温度，不能对电极制冷。低温电化学技术自发明以来，已经被应用于电分析化学的各个研究领域。低温技术应用范围从中间体自由基的检测到有机溶液的电化学分析，乃至整体电解质在固态情况下的电化学伏安法研究。对于温控电极技术，它不同于低温电化学技术，它是对电极本身或临近电极附近溶液进行降温，在电极表面微区内形成一个温度差梯度，从而不影响整体溶液的温度和参比电极的电位，有利于电分析技术和制冷技术的检测研究。温控电极技术继承了低温电化学的优点，拓宽了温度检测的范围，对于零度以下生物活性物质的研究，温控电极技术不需要用到有机溶剂，不会对生物物质或者细胞产生毒害作用。

在研究自由基衰变机理方面，电化学方法有其自身突出特点，如通过控制施加的电位可以产生不同种类的中间体和自由基，但由于中间体或者自由基活性很高，寿命很短使得一般仪器很难对其进行检测，温度的降低让化学反应速度降低，在一定程度上延长了中间体和自由基的寿命，从而能被电化学方法检测出来；在电解合成和电聚合方面，温度的降低使得络合物的异构化速率减慢，因而可以作为这些络合物合成的重要线路之一；在动力学研究方便，有机物质在不同温度下反应的途径，反应的动力学特征及其反应机理方面都是不同的，温度的降低，可以用不太大的扫描速率就可以测定在常温下必须用很大的扫描速率才能测定的反应速率常数。

在本发明中稳定的过冷溶液是通过加入一定体积的制冷剂来提供冷源，加热电流对粗金属棒进行加热并提供热源,过冷溶液的温度可以通过调节电流的大小来调节。

单纯利用电流来加热电极（孙建军；张文昌；林志彬；陈国南. 一种温度调制电化学电极及其加热方法 [P]. 中国专利：CN101368929,2013-04-03；孙建军，陈启振，陈国南. 温度调制柱端安培检测电极及其制造方法），只能使电极附近的温度升高，单纯利用制冷剂制冷，只能使得电极表面温度降低，我们采用半导体元件，通过施加不同方向的电流和改变电流的大小来调节电极表面温度的升高和降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种温度可双向调控的电化学电极及其制造方法。

本发明采用以下方案实现：一种温度可双向调控的电化学电极，其特征在于：包括一绝热槽，所述绝热槽下端侧部设有一进水口，所述绝热槽上端侧部设有一出水口，所述绝热槽底部开设有一开口，所述绝热槽内设有一半导体元件固定并覆盖于所述开口上，所述半导体元件下方固定连接一圆锥导体，所述圆锥导体外套设有一聚四氟乙烯圆柱套，所述圆锥导体中部还连接一导线用以连接电化学工作站，其中，所述绝热槽内充满循环溶液。

在本发明一实施例中，所述半导体元件为半导体制冷片。

在本发明一实施例中，所述圆锥导体的材料为金、铂、银、铜或者碳质材料，所述碳质材料为铅笔芯、石墨或玻碳。

在本发明一实施例中，所述圆锥导体的底面通过导热硅脂与所述半导体元件紧密接触。

本发明还提供一种所述的温度可双向调控的电化学电极的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：用有机玻璃板做成方形绝热槽，所述绝热槽底面的中心处挖去一正方形孔，所述绝热槽左侧上端部和右侧下端部分别挖去一圆孔，并把橡胶管塞进圆孔中，而后用环氧树脂固定住；

S2：将半导体元件嵌入所述方形绝热槽底面挖去的正方形孔处，并用环氧树脂涂在连接处，室温下24h固化；而后向所述橡胶管通自来水，并检查所述绝热槽会不会漏水；如果有漏水的地方，涂环氧树脂进行加固；

S3：制作一圆锥导体，并将所述的圆锥导体嵌入聚四氟乙烯圆柱套中，然后从所述圆锥导体中部引出一导线并从所述聚四氟乙烯圆柱套的中间引出；

S4：用砂纸将所述聚四氟乙烯圆柱套内的圆锥导体底面打磨光亮平整后，用导热硅脂将圆锥导体和半导体元件紧密连接，等导热硅胶干燥后用环氧树脂将半导体元件和聚四氟乙烯圆柱管固定住，最后用隔热材料泡沫胶喷涂在绝热槽底面以及半导体元件附近。