CN107064037A - 一种导电比色皿及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导电比色皿包括一底面、一第一侧壁、一第二侧壁、一第三侧壁以及一第四侧壁；所述底面、一第一侧壁、一第二侧壁、一第三侧壁以及一第四侧壁围成一矩形容器；所述第一侧壁与所述第三侧壁相对，且第一侧壁以及第三侧壁为透光；所述第二侧壁与所述第四侧壁相对，且第二侧壁与所述第四侧壁为非透光；所述第二侧壁以及第四侧壁上设有导电极；本发明还提供一种导电比色皿的制造方法，该导电比色皿可以在对比色皿内溶液进行电化学处理的同时检测光信号，并且能解决现有具有导电功能的比色皿存在的结构复杂、不容易操作以及检测有误差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电比色皿及其制造方法。
背景技术
在某些化学分析中，需要在进行光谱学分析的同时，能进行电化学处理或者测量，这就要求比色皿中具备电极材料。而目前多为薄层光谱电化学池，这在研究物质电化学反应机理等方面具有独特的优势。但是，由于其薄层设计，导致电解过程中若形成气泡则很容易滞留于光路当中，造成电化学和光谱测量的严重误差。同时由于薄层设计的特殊性，不少光谱电化学池无法直接放入公知技术的光谱仪中使用，需要对仪器进行一定的改装。此外，在很多领域，如环境污染物的电化学降解研究中，需要对一定量的溶液进行降解，并同时检测溶液的光谱变化，而这时薄层设计是不合适的。
有人将电极直接置于比色皿中，但电极的存在会对吸光度的测量带来一定的影响。也有出现将玻璃镀膜材料用于比色皿中的技术，如在原有比色皿中黏贴上一个氟掺杂锡氧化物导电玻璃作为电极，这样的问题是氟掺杂锡氧化物导电玻璃的侧面会对吸光度的测量产生严重的影响，而且测量结果与氟掺杂锡氧化物导电玻璃黏贴的角度有很大关系。而且作为参比比色皿，对导电材料的黏贴角度和位置也要求和测量比色皿高度一致，否则会带来较大的误差。此外，如果采用将氧化铟锡导电玻璃或者氟掺杂锡氧化物导电玻璃黏贴于比色皿内部的方法，比色皿的清洗将不够方便，而如果用超声，又可能会使得粘结的部位发生部分脱落，从而导致测量时气泡或者角度变化。
因此，现有技术中光电检测的比色皿，或是结构较为复杂，需要对原有的光度计进行一定的系统加装，或是清洗不易、检测有误差，不容易操作，不具有实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种导电比色皿及其制造方法，该导电比色皿可以在对比色皿内溶液进行电化学处理的同时检测光信号，并且能解决现有具有导电功能的比色皿存在的结构复杂、不容易操作以及检测有误差的问题。
本发明之一是这样实现的：一种导电比色皿，包括一底面、一第一侧壁、一第二侧壁、一第三侧壁以及一第四侧壁；所述底面、一第一侧壁、一第二侧壁、一第三侧壁以及一第四侧壁围成一矩形容器；所述第一侧壁与所述第三侧壁相对，且第一侧壁以及第三侧壁为透光；所述第二侧壁与所述第四侧壁相对，且第二侧壁与所述第四侧壁为非透光；所述第二侧壁以及第四侧壁上设有导电极。
进一步地，所述第一侧壁与第三侧壁高度相等，所述第二侧壁与第四侧壁高度相等；所述第二侧壁的高度高于第一侧壁的高度。
进一步地，所述第二侧壁的高度高于第一侧壁的高度5～20mm。
进一步地，所述第二侧壁高于第一侧壁的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第二侧壁的导电极。
进一步地，所述第四侧壁高于第一侧壁的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第四侧壁的导电极。
本发明之二是这样实现的：一种导电比色皿的制造方法，包括一底面、一第一侧壁、一第二侧壁、一第三侧壁以及一第四侧壁；所述第一侧壁与所述第三侧壁相对，且第一侧壁以及第三侧壁为透光；所述第二侧壁与所述第四侧壁相对，且第二侧壁与所述第四侧壁为非透光；所述第二侧壁以及第四侧壁上设有导电极；具体包括如下步骤：
所述底面、一第一侧壁、一第二侧壁、一第三侧壁以及一第四侧壁通过粘合围成一矩形容器。
进一步地，将第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁以及第四侧壁的两个侧面均打磨成相互配合的斜角，然后使用粘结剂将第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁以及第四侧壁依次粘接成一柱状体，之后将该柱状体的一侧面使用粘结剂连接底面形成比色皿。
进一步地，所述制造方法具体为：所述斜角等于45°。
进一步地，所述第一侧壁与第三侧壁高度相等，所述第二侧壁与第四侧壁高度相等；所述第二侧壁的高度高于第一侧壁的高度。
进一步地，所述第二侧壁的高度高于第一侧壁的高度5～20mm。
进一步地，所述第二侧壁高于第一侧壁的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第二侧壁的导电极。
进一步地，所述第四侧壁高于第一侧壁的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第四侧壁的导电极。
本发明具有如下优点：
1、本发明将导电材料直接用于比色皿的非透光面，可以方便地进行电化学处理或测量，原有的透光材料形成的透光面也能检测光信号，从而满足在某些化学分析中，需要在进行光谱学分析的同时，能进行电化学处理或者测量的需求。
2、本发明将导电材料直接作为比色皿的非透光面，可以避免接入电极等对吸光度测量带来的影响，而且可以方便地对比色皿进行超声清洗而不用担心电极间距等位置的变化，保证了测量的重现性；
3、作为比色皿非透光面的导电材料，可以是金属等材料，也可以是在玻璃基片上通过涂覆或者化学修饰等方法生成导电薄膜，这使得导电层的组成和来源非常丰富，可以根据具体需要选择合适的导电材料；
4、导电层的形状可以根据需要进行制作，使得导电层具有不同的面积、形状，从而方便地适应不同的需要；
5、本发明制备的比色皿可以使用任何公知技术的光度计；在目前公知技术分光光度计中的比色皿槽都能使本方面的比色皿顺利放入，因此不需要对分光光度计进行改装，操作程序不变，其有益效果是设计简单，容易操作，具有实用性。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明导电比色皿的结构示意图。
图2为本发明导电比色皿的侧视图。
图3为本发明导电比色皿的俯视图。
图4为本发明导电比色皿的第二侧壁或第四侧壁的示意图。
图5为本发明导电比色皿的实施例一验证结果示意图。
图6为本发明导电比色皿的实施例二验证结果示意图。
图7a为本发明导电比色皿的实施例三验证结果示意图一。
图7b为本发明导电比色皿的实施例三验证结果示意图二。
具体实施方式
如图1至4所示，本发明导电比色皿，包括一底面1、一第一侧壁2、一第二侧壁3、一第三侧壁4以及一第四侧壁5；所述底面1、一第一侧壁2、一第二侧壁3、一第三侧壁4以及一第四侧壁5围成一矩形容器；所述第一侧壁2与所述第三侧壁4相对，且第一侧壁2以及第三侧壁4为透光；所述第二侧壁3与所述第四侧壁5相对，且第二侧壁3与所述第四侧壁5为非透光；所述第二侧壁3以及第四侧壁5上设有导电极，所述第一侧壁2与第三侧壁4高度相等，所述第二侧壁3与第四侧壁5高度相等；所述第二侧壁3的高度高于第一侧壁2的高度，所述第二侧壁3的高度高于第一侧壁2的高度5～20mm，所述第二侧壁3高于第一侧壁2的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第二侧壁3的导电极，所述第四侧壁5高于第一侧壁2的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第四侧壁5的导电极。
如图1至4所示，本发明导电比色皿的制造方法，包括一底面1、一第一侧壁2、一第二侧壁3、一第三侧壁4以及一第四侧壁5；所述第一侧壁2与所述第三侧壁4相对，且第一侧壁2以及第三侧壁4为透光；所述第二侧壁3与所述第四侧壁5相对，且第二侧壁3与所述第四侧壁5为非透光；所述第二侧壁3以及第四侧壁5上设有导电极；具体包括如下步骤：
将第一侧壁2、第二侧壁3、第三侧壁4以及第四侧壁5的两个侧面均打磨成相互配合的斜角，然后使用粘结剂将第一侧壁2、第二侧壁3、第三侧壁4以及第四侧壁5依次粘接成一柱状体，之后将该柱状体的一侧面使用粘结剂连接底面1形成比色皿，所述斜角等于45°。
所述第一侧壁2与第三侧壁4高度相等，所述第二侧壁3与第四侧壁5高度相等；所述第二侧壁3的高度高于第一侧壁2的高度，所述第二侧壁3的高度高于第一侧壁2的高度5～20mm，所述第二侧壁3高于第一侧壁2的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第二侧壁3的导电极，所述第四侧壁5高于第一侧壁2的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第四侧壁5的导电极。
请参阅图1至图3，本发明所述的导电比色皿，为由底面1和四个侧壁围成的矩形容器，分别为第一侧壁2、第二侧壁3、第三侧壁4以及第四侧壁5，相对的第一侧壁2以及第三侧壁4为透光面，另两个相对的第二侧壁3以及第四侧壁5为非透光面，其中，第一侧壁2以及第三侧壁4以石英或光学玻璃制成，第二侧壁3以及第四侧壁5是部分或全部由导电材料制成。
在某些实施例中，导电材料可以为各种金属材料、各种导电纳米材料、氧化铟锡导电玻璃、氟掺杂锡氧化物导电玻璃、或表面涂覆修饰了导电材料的玻璃基体中的任一种或多种。
在某些实施例中，导电材料形成的形状可以是方形、圆形、条形、或者任意需要的图形中的一种。
在某些实施例中，比色皿光程根据需要制作为公知分光光度计能够容纳的任意尺寸。
在某些实施例中，为了导线连接的方便，第二侧壁3的高度比第一侧壁2的高度高5～20mm。第二侧壁3比第一侧壁2高出的部分可以不做任何处理。或者第二侧壁3比第一侧壁2更高，高出的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带、导电铜箔中的任意一种或多种，使得导电材料与电路连接更加方便。
本发明所述的导电比色皿的制造方法，以透光材料作为比色皿的两个透光面，以导电材料作为比色皿的两个非透光面，采用粘合剂制得。所述制造方法包括以下步骤：首先将两片所述导电材料和两片所述透光材料的侧面均打磨成相互配合的斜角，然后使用粘结剂将两片所述导电材料和两片所述透光材料间隔粘结在一起，形成两个相对的透光面和另两个相对的非透光面。
在某些实施例中，所述导电材料为各种金属材料、各种导电纳米材料、氧化铟锡导电玻璃、氟掺杂锡氧化物导电玻璃、或表面涂覆修饰了导电材料的玻璃基体中的任一种或多种。
在某些实施例中，所述导电材料形成的形状是方形、圆形、条形、或者任意需要的图形中的一种。
在某些实施例中，所述比色皿光程根据需要制作为公知分光光度计能够容纳的任意尺寸。
在某些实施例中，所述非透光面比透光面高5～20mm。
在某些实施例中，所述非透光面比透光面高出的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带、导电铜箔中的任意一种或多种。
在某些实施例中，所述透光面以石英或光学玻璃制成。
在某些实施例中，首先取两片长度为3×5.5cm的氧化铟锡导电玻璃，将侧面打磨成45°，取两片长度为1×4.5cm的石英玻璃，也将侧面打磨成45°，使用粘结剂将四片玻璃粘结在一起，成柱状体。其中氧化铟锡导电玻璃作为非透光面，石英玻璃作为透光面。取一片1×3cm的普通玻璃，将其粘结于柱状体的一侧，制成比色皿。最后，在非透光面高出部分的导电面用导电胶带覆盖。
现结合图1至图3介绍以下几个实施例，以具体说明本发明的制造方法的实施步骤：
实施例1
首先取两片长度为3×5.5cm的氧化铟锡导电玻璃，将侧面打磨成45°，取两片长度为1×4.5cm的石英玻璃，也将侧面打磨成45°，使用粘结剂将四片玻璃粘结在一起，成柱状体。其中氧化铟锡导电玻璃作为非透光面，石英玻璃作为透光面。取一片1×3cm的普通玻璃，将其粘结于柱状体的一侧，制成比色皿。最后，在非透光面高出部分的导电面用导电胶带覆盖。
实施例2
本实施例与上述实施例1的区别在于：用两片长度为2×5.5cm的氟掺杂锡氧化物导电玻璃替代两片长度为3×5cm的氧化铟锡导电玻璃作为非透光面。取一片1×2cm的普通玻璃，将其粘结与柱状体的一侧，制成比色皿。最后，在非透光面高出部分的导电面用铜箔胶带覆盖。其余参照实施例1。
实施例3
本实施例与上述实施例1的区别在于：取2片1×5.5cm的玻璃片，用磁控溅射的方法镀上一层金膜，而金膜的形状如图4所示，为水滴状(如图4中的斜线部分)。取一片1×1cm的普通玻璃，将其粘结与柱状体的一侧，制成比色皿。最后，在非透光面高出部分的导电面用导电胶带覆盖。其余参照实施例1。
有益效果验证：
取实施例1制得2个集成氧化铟锡导电玻璃的比色皿，在其中一个比色皿中装入6mg/L的NaCl溶液，作为参比溶液，在另一个比色皿中装入浓度为10mg/L的孔雀石绿溶液(含6mg/L的NaCl)，作为待测溶液，并将2个比色皿置于分光光度计的比色皿架上的相应位置，固定检测波长为618nm。将电极夹分别夹在两个非透光面的导电胶带上，使用直流稳压电源，施加12V电压以进行电化学降解。在电解的同时，测量618nm处溶液的吸光度变化情况，结果见图5。电化学降解20min后，孔雀石绿溶液的脱色率可达95％以上，因此该设计可以用于实时监测孔雀石绿电化学降解过程中溶液的脱色情况。
取实例2制得2个集成氟掺杂锡氧化物导电玻璃的比色皿，在其中一个比色皿中装入5g/L的NaCl溶液，作为参比溶液，在另一个比色皿中装入浓度为6mg/L的甲基橙溶液(含5g/L的NaCl)，作为待测溶液，并将2个比色皿置于分光光度计的比色皿架上的相应位置，固定检测波长为454nm。将电极夹分别夹在两个非透光面的导电胶带上，使用直流稳流电源，施加30mA恒电流以进行电化学降解。在电解的同时，测量454nm处甲基橙溶液的吸光度变化情况，结果见图6。电化学降解30min后，甲基橙溶液的脱色率可达80％以上，因此该设计可以用于实时监测甲基橙电化学降解过程中溶液的脱色情况。
将实例3制得的具有条形铂膜的比色皿，在其中一个比色皿中装入0.5mol/L的KCl溶液，作为参比溶液，在另一个比色皿中装入浓度为0.001mol/L的铁氰化钾溶液(含0.5mol/L的KCl)，作为待测溶液，并将2个比色皿置于紫外可见光谱仪的比色皿架上的相应位置。将电极夹分别夹在两个非透光面的导电胶带上，使用电化学工作站，进行循环伏安扫描，得到图7-a。同时可以使用光谱仪在250～500nm波长区间内扫描该溶液的紫外可见光谱(见图7-b)。使用该发明可以同时实现电化学扫描和紫外可见光谱扫描。
本发明的导电比色皿，是以导电材料作为比色皿的非透光面，以石英或光学玻璃等作为透光面，使用粘合剂，得到所述比色皿。实验证明，本发明所述的比色皿可以在对比色皿内溶液进行电化学处理的同时检测光信号，不需要对分光光度计进行改装，操作程序不变，具有实用性，可用于电化学降解过程中光谱信号的实时监测，或者用于光谱电化学分析等。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (12)
1.一种导电比色皿，其特征在于：包括一底面、一第一侧壁、一第二侧壁、一第三侧壁以及一第四侧壁；所述底面、一第一侧壁、一第二侧壁、一第三侧壁以及一第四侧壁围成一矩形容器；所述第一侧壁与所述第三侧壁相对，且第一侧壁以及第三侧壁为透光；所述第二侧壁与所述第四侧壁相对，且第二侧壁与所述第四侧壁为非透光；所述第二侧壁以及第四侧壁上设有导电极。
2.根据权利要求1所述的一种导电比色皿，其特征在于：所述第一侧壁与第三侧壁高度相等，所述第二侧壁与第四侧壁高度相等；所述第二侧壁的高度高于第一侧壁的高度。
3.如权利要求1所述的一种导电比色皿，其特征在于：所述第二侧壁的高度高于第一侧壁的高度5～20mm。
4.如权利要求1所述的一种导电比色皿，其特征在于：所述第二侧壁高于第一侧壁的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第二侧壁的导电极。
5.如权利要求1所述的一种导电比色皿，其特征在于：所述第四侧壁高于第一侧壁的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第四侧壁的导电极。
6.一种导电比色皿的制造方法，其特征在于：包括一底面、一第一侧壁、一第二侧壁、一第三侧壁以及一第四侧壁；所述第一侧壁与所述第三侧壁相对，且第一侧壁以及第三侧壁为透光；所述第二侧壁与所述第四侧壁相对，且第二侧壁与所述第四侧壁为非透光；所述第二侧壁以及第四侧壁上设有导电极；具体包括如下步骤：
所述底面、一第一侧壁、一第二侧壁、一第三侧壁以及一第四侧壁通过粘合围成一矩形容器。
7.如权利要求6所述的一种导电比色皿的制造方法，其特征在于：将第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁以及第四侧壁的两个侧面均打磨成相互配合的斜角，然后使用粘结剂将第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁以及第四侧壁依次粘接成一柱状体，之后将该柱状体的一侧面使用粘结剂连接底面形成比色皿。
8.根据权利要求7所述的一种导电比色皿的制造方法，其特征在于：所述制造方法具体为：所述斜角等于45°。
9.根据权利要求6所述的一种导电比色皿的制造方法，其特征在于：所述第一侧壁与第三侧壁高度相等，所述第二侧壁与第四侧壁高度相等；所述第二侧壁的高度高于第一侧壁的高度。
10.如权利要求6所述的一种导电比色皿的制造方法，其特征在于：所述第二侧壁的高度高于第一侧壁的高度5～20mm。
11.如权利要求6所述的一种导电比色皿的制造方法，其特征在于：所述第二侧壁高于第一侧壁的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第二侧壁的导电极。
12.如权利要求6所述的一种导电比色皿的制造方法，其特征在于：所述第四侧壁高于第一侧壁的部分覆盖焊锡、金膜、铂膜、导电胶带以及导电铜箔中的任意一种或多种，且连接至所述第四侧壁的导电极。
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