CN107541727A - 利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法，包括以下步骤：将单体金属浸没在溶液中；利用紫外灯照射溶液中的单体金属，在单体金属表面形成电势差。由于采用紫外线直接照射溶液中的单体金属表面，使得在单体金属表面形成电势差，这对于不能采用欧姆接触进行电连接时，如金属颗粒，或者其他一些金属表面需要形成电势差作为反应条件的，利用紫外线照射，条件简单，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及光电化学领域，特别涉及一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法。
背景技术
双极电极(bipolar electrode，BPE)是一种导电材料，即使在没有直接的欧姆接触情况下在材料的端点(杆)发生电化学反应。更具体的说，双极电极(BPE)材料浸没在电解液中，向电解液中施加足够的电压，双极电极(BPE)材料上产生电位差，这将驱动氧化还原反应。由于没有直接电性连接从而激发氧化还原反应，大阵列的电极可以被单一直流电源甚至一组电池驱动。双极电极(BPE)具有无线连接的特性也使得它可以用于电性合成和筛选具有各式各样应用的新材料，双电极化学产生移动电极，在溶液中能够自由移动。双极电化学技术在反应催化、新材料等多个领域具有广泛运用前景，特别是纳米材料层面，微小颗粒电学研究。
但是，现有技术中，由于是将电场置于水等溶液中，然后将单体金属放入水等溶液中的电场，从而在单体金属表面形成电势差，这种方法的电场电极会诱发水分解或者其他氧化还原反应，从而产生气泡，气泡对电势差造成干扰。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法，能够在单体金属表面形成不同电势差，并且避免水中气泡带来的干扰。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法，包括以下步骤：
S1、将单体金属浸没在溶液中；
S2、利用紫外灯照射溶液中的单体金属，在单体金属表面形成电势差。
进一步的，单体金属是由单一金属材料或金属合金构成的结构，可以是颗粒、丝、板等等。
进一步的，紫外灯发出的紫外线波长为全波段(10nm-400nm)。紫外线的波长与能量成反比，到达单体金属表面的紫外线强度与距离成反比，这决定了单体金属表面产生的电势差的大小，紫外线的波长越短、紫外灯距离单体金属越近，单体金属表面产生的电势差越大。
进一步的，紫外灯的紫外线波长为185nm或254nm。以现有的紫外线灯技术，常用的是185nm以及254nm，相同功率的条件下，上述两种紫外线灯最容易获得。
进一步的，溶液只要是导电的电解质溶液即可，不局限于水。
进一步的，紫外灯照射到单体金属表面的紫外线强度大于100微瓦/cm2。
原理说明：
紫外线光子能够破坏在溶液中单体金属表面形成的双电层，单一金属或者合金是本发明的对象物体材料。
电势差是由于紫外线光子破坏了单一金属或合金在溶液中表面形成的双电层。理论上，即使微小能量(波长较长)的紫外线，低强度(距离较远)的紫外线照射都会诱发电势变化。当紫外线强度大于100微瓦/cm2(254nm以下波长)，可以用精度为0.01微伏的伏特计测量到电势差变化。
采用上述技术方案，由于采用紫外线直接照射水中的单体金属表面，使得在单体金属表面形成电势差，这对于不能采用欧姆接触进行电连接时，如金属颗粒，或者其他一些金属表面需要形成电势差作为反应条件的，利用紫外线照射，条件简单，易于实现。
附图说明
图1为本发明的一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法流程图；
图2为本发明中的电势差检测装置结构图；
图3为测量结果趋势图；
图中，1-反应容器，2-水，3-安装支板，4-紫外灯，5-第一挡光板，6-第二挡光板，7-上镍丝圈，8-下镍丝圈，9-镍丝，10-伏特仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法，包括以下步骤：
S1、将单体金属浸没在溶液中；
S2、利用紫外灯照射溶液中的单体金属，在单体金属表面形成电势差。
其中，单体金属是由单一金属或金属合金材料构成的结构，可以是颗粒、丝、板等等。
其中，紫外灯发出的紫外线波长为全波段(10nm-400nm)。紫外线的波长与能量成反比，到达单体金属表面的紫外线强度与距离成反比，这决定了单体金属表面产生的电势差的大小，紫外线的波长越短、紫外灯距离单体金属越近，单体金属表面产生的电势差越大。
其中，紫外灯的紫外线波长为185nm或254nm。以现有的紫外线灯技术，常用的是185nm以及254nm，相同功率的条件下，上述两种紫外线灯最容易获得。
如图2所示，用于验证上述利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法的电势差检测装置，包括紫外灯4、镍丝圈7和8、水2以及伏特仪10，紫外灯4设置在安装支板3上，安装支板3下方设置一反应容器1，反应容器1内充满水2，安装支板3与反应容器1相对的表面上设有通光孔，紫外灯4的紫外线波长为254nm，紫外灯4通过通光孔照射在水中的上镍丝圈7，通光孔上设置有第一挡光板，用于开或关紫外线对上镍丝圈7的照射；上镍丝圈7设置在第二挡光板6的上表面，第二挡光板6的下表面设置有下镍丝圈8，上镍丝圈7和下镍丝圈8盘成网状，上镍丝圈7和下镍丝圈8的端部仍用一镍丝9连接(事实上7、8、9是一体的，即，一个单体金属)，伏特仪设置在镍丝9的两个端部附近。
测量时，254nm的紫外灯一直开启，用第一挡光板5控制是否照射上镍丝圈7，伏特仪10(6000精密数字测量仪)实际测量在紫外线照射面的上镍丝圈7和非照射面的下镍丝圈8之间的电势差。测量开始时，第一挡光板5把光遮住，在250秒将第一挡光板5瞬间移除，让紫外光照射到上铜丝圈7。如图3所示，伏特仪获得测量结果中，可以明显发现在250秒时电势差数值跳跃性增加，说明在紫外灯照射下，由7、8、9构成的单体镍金属的镍丝圈7侧和镍丝圈8侧之间产生了电势差。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将单体金属浸没在溶液中；
S2、利用紫外灯照射溶液中的所述单体金属，在所述单体金属表面形成电势差。
2.根据权利要求1所述的一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法，其特征在于，所述单体金属是由单一金属或合金材料构成的颗粒、丝或板。
3.根据权利要求1所述的一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法，其特征在于，所述紫外灯发出的紫外线波长为10nm-400nm。
4.根据权利要求3所述的一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法，其特征在于，所述紫外灯的紫外线波长为185nm或254nm。
5.根据权利要求1所述的一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法，其特征在于，所述溶液是电解质溶液。
6.根据权利要求3或4所述的一种利用紫外线在溶液中单体金属表面形成电势差的方法，其特征在于，所述紫外灯照射到所述单体金属表面的紫外线强度为大于100微瓦/cm2。
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