[发明专利]一种多功能流动薄层电化学池及其应用

说明书

本发明提供一种多功能流动薄层电化学池及其应用。该电化学池包括依次布置的第一池体、薄膜垫片、工作电极以及第二池体，第一池体上设有第一光窗，第二池体上设有第二光窗，第一光窗中安装有光窗晶体，薄膜垫片上设有通孔，第一光窗、通孔以及第二光窗顺序构成透光通道，通孔边缘分别与第一池体、工作电极形成密封接触，第一池体上还设有参比电极插孔、进液孔以及出液孔，进液孔、出液孔分别连通至所述通孔并构成待测溶液流路。本发明是能同时适用于现场光谱电化学研究、活体在线电化学分析、HPLC‑电化学检测，且性能良好、多功能、普适性的薄层流动电化学池，以填补目前电化学联用技术的通用型薄层电化学池的空白。

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体是涉及一种多功能流动薄层电化学池及其应用。

背景技术

电化学测量和其他技术方法联用，兼备了电化学技术和其他技术方法的优势，提高了单一技术方法的灵敏度和分辨率并扩展了各自的应用范围，是现代分析化学、生命科学等相关研究领域中最具潜力的研究手段之一。电化学测量和光谱学技术联用可形成光谱电化学技术，该技术已成为研究电极过程机理、电极表面特征、捕捉反应暂态、瞬态中间体、测定电化学动力学参数的重要技术和手段之一。电化学测量和活体微透析技术联用可形成活体在线电化学分析系统，可实现诸如脑神经化学过程的活体、实时动态分析，可获得测量的高时空分辨。电化学测量和色谱分离技术则形成色谱-电化学检测系统，该技术克服了无光学信号物质检测的困难。而电化学池作为电化学测量和其他技术方法联用的接口，是实现上述联用技术的关键。

现有技术中上述每种联用技术使用专属的薄层电化学池。目前商用的薄层光谱电化学池大多为比色皿型，薄层厚度为毫米级(规格为0.5mm或1mm)，薄层厚度较大，且可调范围窄。该类薄层电化学池通常使用贵金属网栅、ITO导电玻璃作为工作电极，在保证光路通畅的条件下设法将三电极体系样品插入样品池内。三电极的插入或者改变溶液薄层的厚度和光程长度从而导致测量过程中测定溶液的“量”或者光程长不可控，或者会阻挡大部分光学信号导致光谱信噪比差；同时由于电极在样品池中的位置无法严格固定，从而导致实验的重复性和重现性不理想；此外这种电化学池结构上缺乏溶液进出口以及无法密封，因而无法实现流动体系的连续分析测试。而其他商用公司的薄层光谱电化学流动池，其设计上要求其光学窗口需要装入准直透镜及光纤方可与具有特定接口的光纤型光谱仪器进行连接，其特殊设计限制了其对于普通商用光谱仪器的普适性。Denis Proshlyakov等报道的薄层光谱电化学池结构设计复杂，拆装麻烦。其结构上具有两对进出口，分别用于支持电解质溶液和样品溶液的进出，并且支持电解质贮液腔和样品贮液腔的溶液相互影响，因而无法实现流动体系准确的连续测定。目前配备于高效液相色谱(HPLC)-电化学检测器(ECD)的电化学池，结构复杂，价格昂贵，并且只兼容特定型号的高效液相色谱仪器。目前用于活体在线分析的薄层流动电化学池仅有美国CH Instruments Ins公司薄层流动电化学池，其设计上具有可以和HPLC连接进行HPLC-电化学检测的特征，但现有技术中，上述高效液相色谱(HPLC)-电化学检测器(ECD)以及用于活体分析薄层流通电化学池结构上均缺乏光学窗口，并且其配备的工作电极为玻碳、金、铂这些非光学透明电极，同时工作电极均镶嵌于池体内部而使光无法“透过”工作电极，因而均无法进行光谱电化学测试，此外也无法根据实验需要灵活更换不同材料电极，因此无法作为电化学联用技术的通用薄层电化学池。

鉴于目前薄层电化学池的设计以及在电化学联用技术的实际应用中面临的上述问题，开发一种薄层厚度可调、能够同时兼容多种仪器、能用于流动体系的连续测量、溶液更新以及清洗和拆装方便、能够同时适用于光谱电化学研究、活体在线电化学分析以及高效液相色谱(HPLC)-电化学检测的通用型薄层流动电化学池，对于基于电化学方法和技术及其分析应用的研究具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的首要目的是提供一种多功能流动薄层电化学池。本发明是能同时适用于现场光谱电化学研究、活体在线电化学分析、HPLC-电化学检测，且性能良好、多功能、普适性的薄层流动电化学池，以填补目前电化学联用技术的通用型薄层电化学池的空白。