[发明专利]一种双检测池的光电化学检测装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电化学领域，具体涉及一种双检测池的光电化学检测装置及其使用方法。

背景技术

光电化学(PEC)，是电化学和光化学相结合的产物。它是指在光照的条件下光电极上半导体材料的价带电子和电子空穴的有效分离从而电子跃迁到导带上，光电极导带上的电子通过检测系统从而产生电流。PEC经历两个过程：光激发过程和电子转移过程。相对于电化学发光分析方法，PEC是光启动的，无需外加电压，检测方法简单实用且灵敏度高。

另一方面，光电化学传感器的性能主要取决于光电极材料。光电极作为光电化学的核心组成部分，具有独特的光电性质，被广泛的应用于光催化、太阳能电池以及光电化学传感器等领域。

目前具有光电响应的电极材料主要有，无机材料有硅、二氧化钛、硫化镉、氧化锌以及硫化锌等。有机材料为具有大π键且富含C原子的有机分子，如卟啉、酞菁类小分子、聚对苯撑乙烯以及聚噻吩等大分子。复合材料由卟啉/TiO₂、β-环糊精/TiO₂、DNA/CdS以及CdS/TiO₂等。近年来，由于良好的光响应性，优异的化学稳定性和良好的生物相容性，TiO₂光电化学传感器已经引起了大家的广泛关注。

光电化学检测仪是光电化学传感器中的重要测量仪器，目前已知的光电化学检测仪为单一检测池，当光电化学检测仪的光源光强度不稳定的时候会产生较大的测量误差。同时单一检测池还会因为检测池内温度的变化而产生误差。基于以上原因在很大程度上限制了光电化学传感器检测灵敏度的进一步提高，不利于痕量组分的测定。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种双检测池的光电化学检测装置及其使用方法，以进一步提高现有光电化学仪器与方法检测灵敏度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种双检测池的光电化学检测装置，包括样品池、参比池、光源、暗箱以及电压测量记录装置，其中，暗箱的一个侧面设置有光阀组件，样品池和参比池安装在暗箱中，光源安装在光阀组件的一侧；样品池内放置第一光敏电极、第一对电极和待测溶液，参比池内放置第二光敏电极、第二对电极和空白溶液，所述电压测量记录装置分别测量记录第一光敏电极和第一对电极之间的电压以及第二光敏电极和第二对电极之间的电压。

当光源照射到测量池和参比池中的光敏电极上时，它们会同时产生光电流信号，其中参比池中无待测物质，所产生的光电流信号取决于光源强度、光敏电极的光电转换效率，以及光敏电极和对电极在支持电解质中电极反应，是光电传感器中的背景电流，在测量池中除上述因素外，还存在待测物于光敏电极和对电极之间的相互作用，因此其光电流的大小还与待测物的浓度有关。当测量池与参比池的构造参数相同时，理论上二者之间的光电流信号差仅受待测物浓度的影响，由于光源强度、溶液温度变化等外部因素引起的背景电流在差分测量模式中相互抵消，从而大幅度地提高光电流传感器的抗干扰能力，有效改善响应值的信噪比，提高分析方法的检测灵敏度，实现对痕量组分的准确测量。

优选的，所述光阀组件包括第一光阀和第二光阀。第一光阀和第二光阀分别控制样品池和参比池的光路的通断，一对一，可以使光更加均匀地分布在样品池和参比池，容易控制变量。

优选的，所述第一光敏电极和第一对电极之间连接有第一电阻，第二光敏电极和第二对电极之间连接有第二电阻，电压测量记录装置分别测量记录第一电阻和第二电阻分担的电压。第一电阻和第二电阻为取值电阻，通过测定取值电阻分担的电压，可以间接测出测量池和参比池中的电流，然后按照等比例或者不同的比例求两组信号的差值。

进一步优选的，所述第一电阻和第二电阻上均设置有电阻选择旋钮。根据不同的体系选择不同的档位。

进一步优选的，所述第二光敏电极和第二对电极之间连接有微调电阻。微调电阻可以用来平衡样品池和参比池的背景电流的大小。

进一步优选的，所述第一电阻和第二电阻的阻值为50000Ω。取值电阻为该阻值时，可以保证信号的强度的同时，具有较好的检测灵敏度。如果取值电阻阻值过大导致整个电路阻值过大，而电路本身的电流较小，所以会降低检测的灵敏度。