CN105403553B - 一种适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动电解池 - Google Patents

一种适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动电解池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动变温电解池，其采用半球形窗片设计，并通过溶液在右溶液通道、溶液腔和左溶液通道的流动形成流动电解池。流动功能的引入可以大大降低工作电极与窗片之间的溶液层厚度，在不影响电化学测量的同时，极大地提高拉曼散射光的收集效率与检测灵敏度。同时，半球形窗片的设计能够消除空气与石英窗片界面的折射现象，减少激光光路的焦点与光学成像光路的焦点之间的差别，同时也减小了光线的发散角度，从而提高拉曼光谱的采集效率与检测灵敏度。该薄层流动电解池可在宽广的温度范围内原位监测电化学反应过程中表面吸附物种的动态变化，可以获得表面吸附物与反应动力学参数相关的内在信息。

Description

一种适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动电解池
技术领域
本发明涉及拉曼光谱检测分析技术领域，尤其是涉及一种适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动电解池。
背景技术
拉曼光谱是化学、材料、生物、环境等领域中物性表征的一种重要指纹技术。然而，由于拉曼散射发生的概率太低(相比于红外光谱要低几个数量级)，因此拉曼检测的灵敏度低，以及由于拉曼光谱灵敏度低从而导致定量难以及重现性差等问题严重制约了拉曼光谱的广泛应用。这些缺点在电极/电解质界面的拉曼光谱研究中尤为突出。在电化学光谱实验中，光谱电化学池是拉曼实验的核心部分。原位电化学拉曼池除了拥有常规电解池的电化学功能即具备工作电极、辅助电极和参比电极，以及通气装置外，一般还具有“透明”的光学窗口，可以使激发光能够激发电极表面物种，并能高效地收集来自电极表面的拉曼散射信号的功能。
为了和拉曼谱仪的收集系统耦合，电解池的设计对拉曼信号的取得及谱图质量的好坏影响很大。光谱电解池的设计和使用中需要注意以下几个方面：溶液层厚度；窗片材料的选择，窗片的形状与厚度；电解池采谱时的放置方式等。虽然水溶液对可见光的吸收很小，但厚的溶液层导致的信号损失也很严重，尤其在共焦显微系统中，光学窗片或溶液层太厚会导致显微系统的光路发生改变，使表面拉曼信号的收集效率成倍地降低。另一方面，以往的研究大多在静态的电解池中进行，对涉及表面电极反应的体系，反应物的消耗，产物与副产物在电极附近的累积，也严重影响对反应动力学的精确分析与对反应机理的合理推测。而且，早期大部分研究主要在室温下进行，若能获得不同温度下电化学原位拉曼光谱的信息，将获得反应的表观活化能、指前因子等动力学参数，为深入研究反应动力学提供依据。
现有技术公开了多种电化学原位拉曼光谱检测用电解池，其采用的窗片一般为平面石英窗片，而且溶液通常处于静止状态,要求窗片与工作电极之间的液层厚度较厚(～数毫米厚),以免因传质受限导致反应畸变.平面窗片与厚液层导致拉曼光收集效率低，电化学拉曼光谱的检测灵敏度也较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动电解池，本发明提供的薄层流动电解池对拉曼光的收集效率较高，电化学拉曼光谱的检测灵敏度也较高。
本发明提供了一种适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动电解池，包括：
底座；
分别固定在所述底座上的左池体和右池体，所述左池体靠近右池体的一侧设置有第一左凹槽，所述第一左凹槽的左侧设置有第二左凹槽，所述右池体靠近左池体的一侧设置有第一右凹槽，所述第一右凹槽的右侧设置有第二右凹槽；
所述第一左凹槽和第一右凹槽形成的空间内放置有电极和套设在电极外的密封圈；
所述第二左凹槽和第二右凹槽形成的空间内放置有中空的密封垫，所述密封垫上放置有窗片，所述窗片与电极相对应的部分为半球形，所述半球形的底面、密封垫的中空部分和电极的上表面形成溶液腔；
所述左池体上设置有左溶液通道、左对电极接入口和参比电极接入口，所述左溶液通道与所述溶液腔相连通；
所述右池体上设置有右溶液通道和右对电极接入口，所述右溶液通道与所述溶液腔相连通。
优选的，所述半球形的球心位于电极上表面。
优选的，所述密封垫中空部分的宽度小于电极的宽度。
优选的，所述密封垫的厚度为0.05mm～1mm。
优选的，所述电极为单晶电极、多晶电极或纳米粒子构成的薄膜电极。
优选的，底座上分别设置有左凹槽和右凹槽，所述左池体底部设置有与左凹槽相互配合的左凸起，所述右池体底部设置有与右凹槽相互配合的右凸起。
优选的，还包括设置在窗片左侧的左密封圈和设置在所述左密封圈上的左垫片，左垫片、左密封圈、窗片和左池体通过左螺钉固定；
设置在窗片右侧的右密封圈和设置在所述右密封圈上的右垫片，右垫片、右密封圈、窗片和右池体通过右螺钉固定。
优选的，所述左池体和右池体通过螺钉固定。
优选的，还包括用于对左溶液通道、溶液腔和右溶液通道中的溶液进行加热的加热装置。
优选的，所述加热装置为电热片或者夹层加热装置。
本发明提供的适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动电解池，包括：底座；分别固定在所述底座上的左池体和右池体，所述左池体靠近右池体的一侧设置有第一左凹槽，所述第一左凹槽的左侧设置有第二左凹槽，所述右池体靠近左池体的一侧设置有第一右凹槽，所述第一右凹槽的右侧设置有第二右凹槽；所述第一左凹槽和第一右凹槽形成的空间内放置有电极和套设在电极外的密封圈；所述第二左凹槽和第二右凹槽形成的空间内放置有中空的密封垫，所述密封垫上放置有窗片，所述窗片与电极相对应的部分为半球形，所述半球形的底面、密封垫的中空部分和电极的上表面形成溶液腔；所述左池体上设置有左溶液通道、左对电极接入口和参比电极接入口，所述左溶液通道与所述溶液腔相连通；所述右池体上设置有右溶液通道和右对电极接入口，所述右溶液通道与所述溶液腔相连通。
本发明直接将溶液由右溶通道注入，经过溶液腔由左溶液通道流出，形成流动电解池，由于流动功能的引入，可以大大降低工作电极与窗片之间的溶液层厚度，在不影响电化学的测量(由于反应物质扩散需要，普通电解池液层厚度应在1mm以上)的同时，极大地提高了拉曼散射光的收集效率与检测灵敏度。同时，本发明将窗片设计为半球形，半球形窗片能够消除空气与石英窗片界面的折射现象，减少激光光路的焦点与光学成像光路的焦点之间的差别，同时也减小了光线的发散角度，从而提高拉曼光谱的采集效率，使得低散射截面的物种更容易在实验中观察到。另外，本发明使溶液在右溶液通道、溶液腔和左溶液通道内保持流动状态，能够带走电极上的反应产物和副产物，在排除传质以及产物、副产物干扰的前提下对电化学反应开展原位动态监测，克服了普通的静态电解池易发生传质影响以及产物、副产物干扰的问题；而且，对于低浓度溶液而言，流动的溶液能够较大程度一直浓差极化反应对反应的影响。
进一步的，本发明在所述薄层流动电解池上设置用于对左溶液通道、溶液腔和右溶液通道中的溶液进行加热的加热装置，能够在保持其他参数不变的情况下，考察温度对界面结构与反应性能的影响。即本发明提供的薄层流动电解池可在宽广的温度范围内原位监测电化学反应过程中表面吸附物种的动态变化，可以获得表面吸附物与反应动力学参数相关的内在信息，克服了普通拉曼电解池只能在室温下使用的局限。
附图说明
图1为本发明实施例提供的薄层流动电解池的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的薄层流动电解池的俯视图；
图3为本发明实施例提供的密封垫的结构示意图；
图4为薄片窗片光线透过示意图；
图5为半球形窗片光线示意图；
图6为本发明实施例1在各电势下采集到的拉曼光谱；
图7为本发明实施例2在各电极上采集到的拉曼光谱；
图8为本发明实施例3在各温度下采集到的拉曼光谱。
具体实施方式
本发明提供了一种适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动电解池，包括：
底座；
分别固定在所述底座上的左池体和右池体，所述左池体靠近右池体的一侧设置有第一左凹槽，所述第一左凹槽的左侧设置有第二左凹槽，所述右池体靠近左池体的一侧设置有第一右凹槽，所述第一右凹槽的右侧设置有第二右凹槽；
所述第一左凹槽和第一右凹槽形成的空间内放置有电极和套设在电极外的密封圈；
所述第二左凹槽和第二右凹槽形成的空间内放置有中空的密封垫，所述密封垫上放置有窗片，所述窗片与电极相对应的部分为半球形，所述半球形的底面、密封垫的中空部分和电极的上表面形成溶液腔；
所述左池体上设置有左溶液通道、左对电极接入口和参比电极接入口，所述左溶液通道与所述溶液腔相连通；
所述右池体上设置有右溶液通道和右对电极接入口，所述右溶液通道与所述溶液腔相连通。
参见图1和图2，图1为本发明实施例提供的薄层流动电解池的剖面结构示意图；图2为本发明实施例提供的薄层流动电解池的俯视图。其中，1为左底座，2为右底座，3为左池体，4为右池体，5为第一左凹槽，6为第二左凹槽，7为第一右凹槽，8为第二右凹槽，9为电极，10为密封圈，11为密封垫，12为密封垫11的中空部分，13为窗片，14为左密封圈，15为左垫片，16为右密封圈，17为右垫片，in为右溶液通道，CE1为右对电极接入口，out为左溶液通道，CE2为左电极接入口，RE为参比电极接入口，18为固定左池体3和右池体4的螺钉，19为固定垫片、密封圈、窗片、密封垫和池体的螺钉。
本发明提供的薄层流动电解池适用于电化学原位拉曼光谱检测，其包括底座。在一个实施例中，所述底座包括左底座1和右底座2，左底座1和右底座2通过螺钉固定连接。在一个实施例中，底座为聚三氟氯乙烯环。
本发明提供的薄层流动电解池还包括分别固定在所述底座上的左池体3和右池体4，左池体3和右池体4紧固连接。在一个实施例中，左池体3和右池体4可通过螺钉18固定。在一个实施例中，左池体和右池体均为聚三氟氯乙烯池体。
在一个实施例中，底座和左池体、右池体的固定方式如下：底座上分别设置有左凹槽和右凹槽，所述左池体底部设置有与左凹槽相互配合的左凸起，所述右池体底部设置有与右凹槽相互配合的右凸起。左凸起与左凹槽相互配合使左池体固定在底座上，右凸起与右凹槽相互配合使右池体固定在底座上。
左池体3靠近右池体4的一侧设置有第一左凹槽5，第一左凹槽5的左侧设置有第二左凹槽6；右池体4靠近左池体3的一侧设置有第一右凹槽7，第一右凹槽7的右侧设置有第二凹槽8。其中，第一左凹槽5和第一右凹槽7形成的空间内放置有电极9和套设在电极外的密封圈10，第二左凹槽6和第二右凹槽8形成的空间内放置有中空的密封垫11，所述密封垫上放置有窗片13，所述窗片与电极相对应的部分为半球形，所述半球形的底面、密封垫的中空部分9和电极的上表面形成溶液腔。
第一左凹槽5和第一右凹槽7形成的空间用于放置电极9，电极9外套设有密封圈10，密封圈10的作用在于密封电极9与第一左凹槽5和第一右凹槽7形成的空间，防止漏液。在一个实施例中，密封圈10为O圈。
在本发明中，电极9为工作电极，可以是单晶电极、多晶电极或纳米粒子构成的薄膜电极。当电极9为单晶电极时，本发明提供的电解池结构使得单晶电极的单晶面暴露于溶液中，其他非单晶部分不接触溶液，从而可以同时采集电化学信号和拉曼光谱信号并将其关联起来，从而有利于检测。
中空的密封垫11置于第二左凹槽6和第二右凹槽8形成的空间内，并位于电极9之上，作用之一在于使其中空部分12与电极9和窗片13形成溶液腔，作用之二在于非中空部分填充电极12和窗片13之间的缝隙，防止漏液。
参见图3，图3为本发明实施例提供的密封垫的结构示意图，在该实施例中，密封垫11的中空部分为矩形，该矩形的宽度小于电极的宽度，从而进一步防止漏液。
在一个实施例中，密封垫11的厚度小于第二左凹槽6和第二右凹槽8的厚度。
在一个实施例中，密封垫11为硅胶垫。
密封垫11上设置有窗片13，窗片13与电极9相对应的部分为半球形，该半球形的平面底部、密封垫11的中空部分12和电极9的上表面形成溶液腔，该溶液腔的高度即为密封垫11的厚度。
参见图4和图5，图4为薄片窗片光线透过示意图，图5为半球形窗片光线示意图，由图4和图5可知，半球形窗片能够消除空气与石英窗片界面的折射现象，减少激光光路的焦点与光学成像光路的焦点之间的差别，同时也减小了光线的发散角度，从而提高拉曼光谱的采集效率，使得低散射截面的物种更容易在实验中观察到。在一个实施例中，为了使拉曼光集中于电极9表面，半球形的球心位于电极9的上表面。在另一个实施例中，半球形的球心位于电极9上表面的中心。
半球形窗片的平面底部、密封垫11的中空部分12和电极9的上表面形成溶液腔，该溶液腔的高度即为密封垫11的厚度。在一个实施例中，密封垫11的厚度为0.05mm～1mm。
右池体4上设置有右溶液通道in、右对电极接入口CE1。右溶液通道in与溶液腔相连通，用于向溶液腔内注入溶液。在一个实施例中，可以通过注射泵向右溶液通道in中注入溶液，从而精准控制溶液流速。右对电极接入口CE1的作用在于接入对电极。
左池体3上设置有左溶液通道out、左电极接入口CE2和参比电极接入口RE。左溶液通道out与溶液腔相连通，用于将溶液腔内的溶液排出。左电极接入口CE2的作用在于接入对电极，参比电极接入口RE的作用在于接入参比电极。
本发明直接将溶液由右溶通道注入，经过溶液腔由左溶液通道流出，形成流动电解池，由于流动功能的引入，可以大大降低工作电极与窗片之间的溶液层厚度，在不影响电化学的测量(普通电解池液层厚度在1mm以上)的同时，极大地提高了拉曼散射光的收集效率与检测灵敏度。同时，本发明使溶液在右溶液通道、溶液腔和左溶液通道内保持流动状态，能够带走电极上的反应产物和副产物，在排除传质以及产物、副产物干扰的前提下对电化学反应开展原位动态监测，克服了普通的静态电解池易发生传质影响以及产物、副产物干扰的问题；而且，对于低浓度溶液而言，流动的溶液能够较大程度一直浓差极化反应对反应的影响。
在一个实施例中，所述薄层流动电解池还包括设置在窗片13左上侧的左密封圈14和设置在所述左密封圈上的左垫片15，左垫片15、左密封圈14、窗片13、密封垫11和左池体3通过左螺钉19固定；设置在窗片13右上侧的右密封圈16和设置在所述右密封圈上的右垫片17，右垫片17、右密封圈16、窗片13、密封垫11和右池体4通过右螺钉19固定。
窗片13上设置的密封圈和垫片的作用在于将窗片13、密封垫11和池体固定，从而防止溶液泄露，并且不损坏窗片。
在一个实施例中，左垫片和右垫片均为聚三氟氯乙烯环。
在一个实施例中，所述薄层流动电解池还包括用于对左溶液通道、溶液腔和右溶液通道中的溶液进行加热的加热装置，能够在保持其他参数不变的情况下，考察温度对界面结构与反应性能的影响。即本发明提供的薄层流动电解池可在宽广的温度范围内原位监测电化学反应过程中表面吸附物种的动态变化，可以获得表面吸附物与反应动力学参数相关的内在信息，克服了普通电解池只能在室温下使用的局限。
在一个实施例中，所述加热装置可以是覆盖在底座和池体上的可调节功率的电加热片。在另外一个实施例中，所述加热装置可以是设置在底座和池体上的夹层容器，通过向夹层中通入热源，例如热水、热蒸汽等实现对电解池中的溶液加热，从而改变电极表面的温度，研究不同温度下的化学拉曼光谱。
本发明提供的薄层流动电解池按照以下方法制备和使用：
将电极套设于密封圈中，用左池体和右池体将其压紧，并使电极和密封圈位于左池体的第一左凹槽和右池体的第一右凹槽形成的空间内；
在电极上方覆盖中空的密封垫、中间为半球形的窗片、密封圈和垫片，用螺钉将垫片、密封圈、窗片、密封垫和池体压紧固定；再将池体与底座固定；
分别接入对电极、参比电极后，向右溶液通道中通入电解质，连接电路采集拉曼光谱。
在本发明中，电解质溶液由右溶液通道进入溶液腔并由左溶液通道排出，形成薄层流动电解池，由于流动功能的引入，可以大大降低工作电极与窗片之间的溶液层厚度，在不影响电化学的测量(普通电解池液层厚度在1mm以上)的同时，极大地提高了拉曼散射光的收集效率与检测灵敏度。同时，本发明将窗片设计为半球形，半球形窗片能够消除空气与石英窗片界面的折射现象，减少激光光路的焦点与光学成像光路的焦点之间的差别，同时也减小了光线的发散角度，从而提高拉曼光谱的采集效率，使得低散射截面的物种更容易在实验中观察到。另外，本发明使溶液在右溶液通道、溶液腔和左溶液通道内保持流动状态，能够带走电极上的反应产物和副产物，在排除传质以及产物、副产物干扰的前提下对电化学反应开展原位动态监测，克服了普通的静态电解池易发生传质影响以及产物、副产物干扰的问题；而且，对于低浓度溶液而言，流动的溶液能够较大程度一直浓差极化反应对反应的影响。
进一步的，本发明在所述薄层流动电解池上设置用于对左溶液通道、溶液腔和右溶液通道中的溶液进行加热的加热装置，能够在保持其他参数不变的情况下，考察温度对界面结构与反应性能的影响。即本发明提供的薄层流动电解池可在宽广的温度范围内原位监测电化学反应过程中表面吸附物种的动态变化，可以获得表面吸附物与反应动力学参数相关的内在信息，克服了普通电解池只能在室温下使用的局限。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动电解池进行详细描述。
实施例1
在55nm Au@2ML Pd核壳纳米粒子所构成的电极上饱和吸附CO的Pd-C以及C＝O的拉曼光谱：
根据文献方法合成55nm Au@2ML Pd核壳纳米粒子并将其在玻碳电极上制作成薄膜电极。将电极套入内径与自身直径几乎一致的O圈，用设置有第一左凹槽和第二左凹槽的左池体和设置有第一右凹槽和第二右凹槽的右池体将其压紧，使电极位于第一左凹槽和第一右凹槽形成的空间内；然后在电极上覆盖中空的、厚度为0.5mm的硅胶垫和中间为半球状的窗片，硅胶垫和窗片位于第二左凹槽和第二右凹槽形成的空间内，同时，半球状窗片的底部、硅胶垫的中空部分和电极的上表面形成溶液腔，且半球状窗片的球心位于电极上表面的中心；再在窗片左侧覆盖左O圈和左聚三氟乙烯环，在窗片右侧覆盖右O圈和右聚三氟乙烯环。用螺钉将聚三氟乙烯环、O圈、窗片、硅胶垫、电极和池体固定，并将整个体系压紧防止漏液，最后将池体固定在底座上。在左池体和右池体上接入对电极和参比电极，并向右溶液通道、溶液腔和左溶液通道通入CO饱和的电解质溶液后，将共聚焦拉曼光谱仪的光路聚焦到电极表面，连接电路控制电极表面的电势同时采集拉曼光谱。结果参见图6，图6为本发明实施例1在各电势下采集到的拉曼光谱。由图6可知，图6为CO饱和的0.5M Na2SO4溶液中，不同电势下的Pd—CO及C—O谱带的拉曼光谱。在高频区可以观察到2020-2080cm-1及1780-1970cm-1两个谱带；在低频区可以观察到360–380cm-1谱带及460～470cm-1附近的肩峰。其中,2020–2080cm-1的谱带为Pd上线式吸附的CO的C—O伸缩振动峰(C—OL)，1780–1970为Pd上多端吸附的CO的C—O伸缩振动峰(C—OM)。而460–470cm-1及360-380cm-1分别为线式及多端吸附的CO的Pd—CO伸缩振动峰.在中性溶液中Pd—CO及C—O的振动频率存在显著的非线性行为。根据循环伏安曲线及周期性密度泛函理论计算的结果，中性和碱性溶液中的显著的非线性Stark效应是由于共吸附H原子和CO分子之间有较强的排斥作用导致CO分子转移到穴位造成的。
实施例2
在55nm Au@1ML Pt,55nm Au@2ML Pt核壳纳米粒子以及Pt(111)电极上获得饱和吸附CO的Pt-C以及C＝O的拉曼光谱：
55nm Au@1ML Pt,55nm Au@2ML Pt核壳纳米粒子上的做法与实施例1一致。根据文献制备Pt(111)单晶电极，此电极形状为半球形，而半球表面只有平面为我们要研究的表面，只有该面可以接触溶液。将处理干净的单晶电极套入内径与自身直径几乎一致的O圈，用设置有第一左凹槽和第二左凹槽的左池体和设置有第一右凹槽和第二右凹槽的右池体将其压紧，使电极位于第一左凹槽和第一右凹槽形成的空间内；然后在电极上覆盖中空的、厚度为0.5mm的硅胶垫和中间为半球状的窗片，硅胶垫和窗片位于第二左凹槽和第二右凹槽形成的空间内，同时，半球状窗片的底部、硅胶垫的中空部分和电极的上表面形成溶液腔，且半球状窗片的球心位于电极上表面的中心；再在窗片左侧覆盖左O圈和左聚三氟乙烯环，在窗片右侧覆盖右O圈和右聚三氟乙烯环。用螺钉将聚三氟乙烯环、O圈、窗片、硅胶垫、电极和池体固定，并将整个体系压紧防止漏液，最后将池体固定在底座上。在左池体和右池体上接入对电极和参比电极，并向右溶液通道、溶液腔和左溶液通道通入CO饱和的电解质溶液后，将共聚焦拉曼光谱仪的光路聚焦到电极表面，连接电路控制电极表面的电势同时采集拉曼光谱，结果参见图7，图7为本发明实施例2在各电极上采集到的拉曼光谱。由图7可见，即使在光滑的Pt(111)单晶电极表面，也能观察到Pt-C以及C＝O的伸缩振动谱带(图7a)，谱图依然显示良好的信噪比，尽管其信号强度仅为是Au@1ML Pt核壳纳米粒子体系的1/500，说明，利用具有半球形窗片的薄层流动电解池结合壳层粒子隔绝的增强方法可以实现单晶电极的原位拉曼检测。
实施例3
SHINERS技术获得的在粗糙的Pt薄膜电极上不同温度下饱和吸附CO的拉曼光谱：
首先要进行温度校正：将温度计头套入内径与自身直径几乎一致的O圈，用设置有第一左凹槽和第二左凹槽的左池体和设置有第一右凹槽和第二右凹槽的右池体将其压紧，使电极位于第一左凹槽和第一右凹槽形成的空间内；然后在电极上覆盖中空的、厚度为0.5mm的硅胶垫和中间为半球状的窗片，硅胶垫和窗片位于第二左凹槽和第二右凹槽形成的空间内，同时，半球状窗片的底部、硅胶垫的中空部分和电极的上表面形成溶液腔，且半球状窗片的球心位于电极上表面的中心；再在窗片左侧覆盖左O圈和左聚三氟乙烯环，在窗片右侧覆盖右O圈和右聚三氟乙烯环。用螺钉将聚三氟乙烯环、O圈、窗片、硅胶垫、电极和池体固定，并将整个体系压紧防止漏液，最后将池体固定在底座上，然后在底座和池体上均覆盖一块可调功率的电热片。通入水以后，将电热片通电加热，改变电热片的功率同时记录温度的变化。将实验需要采集的温度所需施加的控温条件一一记录。
根据文献制备SHINERS纳米粒子和粗糙Pt薄膜电极，并将SHINERS粒子分散在Pt薄膜电极上。将电极套入内径与自身直径几乎一致的O圈，用设置有第一左凹槽和第二左凹槽的左池体和设置有第一右凹槽和第二右凹槽的右池体将其压紧，使电极位于第一左凹槽和第一右凹槽形成的空间内；然后在电极上覆盖中空的、厚度为0.5mm的硅胶垫和中间为半球状的窗片，硅胶垫和窗片位于第二左凹槽和第二右凹槽形成的空间内，同时，半球状窗片的底部、硅胶垫的中空部分和电极的上表面形成溶液腔，且半球状窗片的球心位于电极上表面的中心；再在窗片左侧覆盖左O圈和左聚三氟乙烯环，在窗片右侧覆盖右O圈和右聚三氟乙烯环。用螺钉将聚三氟乙烯环、O圈、窗片、硅胶垫、电极和池体固定，并将整个体系压紧防止漏液，最后将池体固定在底座上，然后在底座和池体上均覆盖一块可调功率的电热片。在左池体和右池体上接入对电极和参比电极，并向右溶液通道、溶液腔和左溶液通道通入CO饱和的电解质溶液后，将共聚焦拉曼光谱仪的光路聚焦到电极表面，根据温度校正中确定的控温条件进行控温，连接电路控制电极表面的电势同时采集拉曼光谱，结果参见图8，图8为本发明实施例3在各温度下采集到的拉曼光谱。由图8可见，饱和吸附的CO在Pt表面的拉曼信号随温度升高强度与频率都略微降低，这主要是由于其平衡覆盖度随温度升高降低所致。这些数据表明，本发明装置可稳定地实现各温度下的电化学原位拉曼测量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于电化学原位拉曼光谱检测的薄层流动电解池，包括：
底座；
分别固定在所述底座上的左池体和右池体，所述左池体靠近右池体的一侧设置有第一左凹槽，所述第一左凹槽的左侧设置有第二左凹槽，所述右池体靠近左池体的一侧设置有第一右凹槽，所述第一右凹槽的右侧设置有第二右凹槽；
所述第一左凹槽和第一右凹槽形成的空间内放置有电极和套设在电极外的密封圈；
所述第二左凹槽和第二右凹槽形成的空间内放置有中空的密封垫，所述密封垫上放置有窗片，所述窗片与电极相对应的部分为半球形，所述半球形的底面、密封垫的中空部分和电极的上表面形成溶液腔，所述半球形的球心位于电极上表面；所述密封垫中空部分的宽度小于电极的宽度；
所述左池体上设置有左溶液通道、左对电极接入口和参比电极接入口，所述左溶液通道与所述溶液腔相连通；
所述右池体上设置有右溶液通道和右对电极接入口，所述右溶液通道与所述溶液腔相连通。
2.根据权利要求1所述的薄层流动电解池，其特征在于，所述密封垫的厚度为0.05mm～1mm。
3.根据权利要求1所述的薄层流动电解池，其特征在于，所述电极为单晶电极、多晶电极或纳米粒子构成的薄膜电极。
4.根据权利要求1所述的薄层流动电解池，其特征在于，底座上分别设置有左凹槽和右凹槽，所述左池体底部设置有与左凹槽相互配合的左凸起，所述右池体底部设置有与右凹槽相互配合的右凸起。
5.根据权利要求1所述的薄层流动电解池，其特征在于，还包括设置在窗片左侧的左密封圈和设置在所述左密封圈上的左垫片，左垫片、左密封圈、窗片和左池体通过左螺钉固定；
设置在窗片右侧的右密封圈和设置在所述右密封圈上的右垫片，右垫片、右密封圈、窗片和右池体通过右螺钉固定。
6.根据权利要求1所述的薄层流动电解池，其特征在于，所述左池体和右池体通过螺钉固定。
7.根据权利要求1所述的薄层流动电解池，其特征在于，还包括用于对左溶液通道、溶液腔和右溶液通道中的溶液进行加热的加热装置。
8.根据权利要求7所述的薄层流动电解池，其特征在于，所述加热装置为电热片或者夹层加热装置。
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