[发明专利]一种兼容真空的表面增强红外光谱电化学装置及应用

说明书

本发明具体涉及一种兼容真空的表面增强红外光谱电化学装置及应用，属于红外光谱技术领域。该装置包括光谱电化学池、光路反射部件和适配盖板；所述的光谱电化学池包括上下端开口的反应池、与反应池下端连接的且中间开口的反应池基座、设置在反应池基座开口下方的光学元件、覆盖在光学元件上的金属薄膜和用于放置光学元件的光学元件支架，所述的光学元件支架与反应池基座底端连接；所述的光路反射部件设置在光谱电化学池下方，包括反射底座、设置在反射底座上的反射镜支架、设置在反射镜支架上的若干个反射镜。本发明的装置稳定性好用途多，可以在界面吸附物种结构分析、界面反应过程监测以及外部物理化学刺激对上述过程的影响等方面得到广泛应用。

技术领域

本发明属于红外光谱技术领域，具体涉及一种兼容真空的表面增强红外光谱电化学装置及应用。

背景技术

表面增强红外吸收光谱(Surface-Enhanced Infrared AbsorptionSpectroscopy,SEIRAS)是将金属薄膜的表面增强红外吸收效应应用于传统红外光谱而建立的一种光谱技术，是一种研究表界面分子结构的重要分析工具。因金属薄膜增强基底可同时作为工作电极，表面增强红外吸收光谱是一种强有力的表面敏感的原位免标记红外光谱电化学技术(表面增强红外光谱电化学)。衰减全反射(Attenuated Total Reflection,ATR)模式下的表面增强红外吸收光谱(ATR-SEIRAS)在红外光谱内反射元件上覆盖一层金属纳米薄膜作为增强基底和工作电极，具有表面信号强，溶液电阻小、传质阻力小，电位响应快，本体溶液干扰小，可检测界面吸附态物种和界面反应过程等优点。ATR-SEIRAS突破了传统红外光谱电化学面临的，表面信号弱和本体溶液背景吸收干扰强的难题，具有超灵敏性、表面选择性、原位免标记等特性，显著地提升了红外光谱技术的检测灵敏度，极大的拓展了红外光谱的应用范围，如界面吸附物种结构和构型分析、界面反应中间体研究、生物膜界面相互作用、蛋白质结构和功能关系、活细胞动态监测等等。

用于构建表面增强红外光谱电化学的辅助装置一般由光路系统装置与反应池装置构成。复旦大学蔡文斌研究小组研制出一种内外反射模式可切换的表面红外光谱池装置，可应用于电化学表面红外光谱研究(200710044251.X)；进一步依据“平面波棱柱-膜耦合原理”(theory of the prism-film coupler for plane wave)研制出可拓展探测信号下限的表面增强红外光谱光学装置(200710038628.0)。南京大学的夏兴华研究小组研制出一种适用于DNA识别与杂交动力学分析的表面增强红外光学装置(201110384109.6)。众所周知，环境水汽和二氧化碳对红外光谱测量存在显著影响。尤其是对于表面增强红外吸收光谱，环境水汽和二氧化碳对本就极其微弱的表界面信号的干扰极为显著，使得对于一些表界面物种的分析面临极大的挑战。一方面，环境水汽和二氧化碳吸收入射光能量，降低光谱信噪比；另一方面，环境氛围，如水汽和二氧化碳的浓度和比例、水汽的氢键结构等等处于动态变化中，无法在背景光谱中扣除。因此，在表面增强红外光谱中环境水汽和二氧化碳不仅显著干扰微弱信号的精确探测，而且影响长时间的稳定测量。目前采用的干燥空气或惰性气体吹扫的策略可以一定程度上缓解环境水汽和二氧化碳对测量的影响，但无法完全消除，还存在样品更换等待时间长、气流波动等问题。真空型光谱仪将光路系统置于真空环境下，可以完全消除环境水汽和二氧化碳的影响，显著提升对微弱信号的探测灵敏度和准确性以及长时间测量的稳定性。然而，上述表面增强红外光学装置均为常压装置，无法兼容真空型光谱仪。

发明内容

本发明的目的是解决目前表面增强红外光谱装置受环境氛围影响大、稳定性差等问题，而提供一种兼容真空的表面增强红外光谱电化学装置及应用。

本发明提供一种兼容真空的表面增强红外光谱电化学装置，该装置设置在光谱仪样品仓内，所述的光谱仪样品仓两侧对称开有通孔，该装置包括光谱电化学池、光路反射部件和适配盖板；