CN210923562U

CN210923562U - 一种容积可调的微电解池

Info

Publication number: CN210923562U
Application number: CN201921042822.0U
Authority: CN
Inventors: 申贵隽; 丁利葳; 季杨杨; 张荣华
Original assignee: Dalian Chengze Test Co ltd
Current assignee: Dalian Chengze Test Co ltd
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2029-07-05

Abstract

制备了一种容积可调的微电解池。由电极构成圆柱形电解池的上盖和下低、透明的下池体空心内腔构成其柱壁，通过改变电极从上池体进入下池体的位置调整该池的容积。在下池体上部有深5mm的空心内腔。在上池体侧面、距下表面依次刻有间隔1mm的5条刻痕，工作电极与辅助电极复合为一体，并在其距表面5mm处刻有圆环状标识。当电极上的环形标识与上池体第5条刻痕重合时该电解池容积为50微升。当电极的标示线与上池体的下表面重合时，该电极进入下池体的深度是5mm，容积为0微升。本技术将为探索电解池体积改变与电化学响应灵敏度的关系研究提供池容积连续可调的实用技术。亦可以为食品与环境分析领域提供节省标准品和样品数量的一池多款式微电解池。

Description

一种容积可调的微电解池

技术领域

本发明涉及分析检测技术领域，具体涉及一种容积可调节的微升级电解池装置及其使用方法。

背景技术

电化学分析技术很早就已经被应用于化学分析领域。许多研究者也证明了光度滴定法较目视滴定法和电导滴定法、电位滴定法和比色分析法都有着更好的精密度和准确度。

在电化学分析领域，研究较多的是工作电极。关于电解池的容积改变对电场下氧化还原反应速度的影响研究还未见报道。目前，微电解池在电化学传感器和痕量分析领域的应用研究越来越引起关注。微电解池提高电化学灵敏度的关键技术，是通过缩短电荷迁移路径的方式实施了传质过程的扩散控制。本发明所涉及的微电解池系统将大幅度提高测定灵敏度。

另外，在电分析化学领域普遍使用的定量分析方法是标准曲线法。该方法需要价格昂贵的标准品试剂。本发明所涉及的微电解池不仅可以节省样品、标准试剂用量，还可以降低分析过程的环境污染实现绿色化学的目的。为了更好的应用电解池容积改变对电化学响应的影响规律，为了更合理、更便捷的选择电解池容积，本发明提供了一种一款多型—即容积可调的微电解池。该技术将广泛应用于电分析化学。

发明内容

本发明基于传统的电解池装置和方法中，实验步骤繁琐、灵敏度和精密度不高、样品和试剂消耗量大以及容易产生误差等不足，提供一种可以用于在线分析的一种一款多型-即容积可调的微电化学测定池。

本发明制备了一种容积可调节的微量电解池。由三个电极构成圆柱形电解池的上盖和下低、下池体的空心内腔构成其柱体，通过改变电极从上池体进入下池体的位置调整电解池的容积。该微电解池池体材料为透明有机玻璃。工作电极与辅助电极复合为一体、构成电解池内腔圆柱体的上盖。参比电极为银氯化银电极或汞氯化汞参考电极从下池体穿入、构成电解池内腔圆柱体的下底。该池体为直径为50mm的圆柱型，分为上下两部分。上池体高为10mm表面用三个螺丝与下池体相连、中间是直径为6mm的空心圆柱，在其侧面、距下表面依次刻有间隔1mm的刻痕。下池体高20mm表面有2个在一条线上、直径为1mm、打通到中心圆上的加样或保护气通道，在下池体距上表面钻有高5mm、直径为3.57mm的空心圆柱，在其下表面钻深15mm、直径6mm并与上表面通透的空心圆柱。

工作电极与辅助电极的复合体结构是：2mm的玻碳层、1.57mm的绝缘层，在其表层有装入直径1mm的铂丝电极及其引线。在距该电极表面5mm处刻有一周环形刻痕。池体容积大小依据电极复合体进入到下池体的位置高度确定。当电极的环形刻线位于上池体第1～5条刻线处时所对应的电解池体积依次为：10～50ml。

下池体的下面安装有距离地面高15cm的三角支架。

附图说明

图1 容积可调的微电解池结构

1-电解池支架；2-下池体；3-上池体；4-上池体空心内腔及侧壁刻痕；5-参考电极插入内腔；6-复合电极插入内腔即电解池最大有效内腔；7、8-电解液出入口；9-固定螺丝。

图2 复合电极结构

1-玻碳内层；2-绝缘外层；3-置入式铂电极引线。图中黑色圆环为电极在池体中的位置标识。

图3 0.005 mol/L的 K₃［Fe( CN)₆］溶液的循环伏安曲线

图中：主图的a、b分别为K₃［Fe( CN)₆］在30μL、30mL电解池时的循环伏安曲线。其内插图1为电解液体积改变对峰电流的影响关系曲线；内插图2为从上至下随着电解液体积依次增大时的氧化峰电流循环伏安曲线；内插图3为从上至下随着电解液体积依次减小时的还原峰电流循环伏安曲线。

具体实施方式

铁氰化钾的循环伏安曲线测定。

将玻碳电极在麂皮上依次用1. 0 μm和0. 3 μm的 Al₂O₃粉末抛光，依次用二次蒸馏水、H₂SO₄(0.1 mol/L) 、无水乙醇和二次蒸馏水超声清洗5 min。将电极保存在二次蒸馏水中备用。

用pH=7的0.1mol/L PBS（磷酸氢二钠-磷酸二氢钾）缓冲溶液为溶剂配制5 mmol/L的K₃［Fe( CN)₆］溶液10 mL。

将三电极分别于CS-电化学工作站（武汉科思特仪器有限公司）连接。用100微升注射器通过下池体表明的1mm孔径的样品注入孔注入5 mmol/L 的K₃［Fe( CN)₆］溶液50μL。然后将微电解池上体中的复合电极向电解池的下体推入至复合电极环形刻线与上体距其下表面第3条刻痕对齐。此时所对应的电解池容积是30微升（多余的已经溢出）。设置电化学扫描条件后在循环伏安模式下记录电化学响应曲线。

电化学条件：工作电极-玻碳电极；辅助电极-铂丝电极；参考电极-银/氯化银电极。扫描速度100毫伏/秒；扫描范围：-0.5～1.5v。

试验结果表明,随着微电解池体积的增大峰电流降低。如图3所示，曲线a为30μL电解池时探针的循环伏安响应，曲线b为30mL正常体积电解池条件下的循环伏安响应结果。对比得知，池体积缩小1000倍时峰电流明显提高。原因可能是由于电解池体积减小时物质传质扩散到达电极表面的距离减少，扩散与传质过程所需时间减少，加快了电荷传递速度，从而使检测到的峰电流提高。

由此可以认为，该微电解池系统在大幅提高测定灵敏度的同时还有节约试剂用量、降低测定过程产生的环境污染实现绿色化学的目的。

Claims

1.一种容积可调的微电解池，其特征是：工作电极-辅助电极复合电极、参考电极、电解池上盖、电解池池体、电解池下底和支架，其中：由带刻度划线的上池体和其中心处安装的、能进入到下池体并有位置标识的工作电极-辅助电极复合体构成该圆柱形电解池的上盖；下池体中含有两个直径不同的圆柱体空腔：其中直径小的上部分空腔是工作电极-辅助电极复合体进入的接受体-即该电解池的池体，直径大的下部分空腔是由池体下方穿入的参考电极的接受体-即该电解池的下底，在下池体中安装有支架，上、下池体通过4个通透螺丝链接、以便于拆卸清洗，池体材料均为聚甲基丙烯酸甲酯，在距该作电极-辅助电极复合体表面5mm处画有用于标识电极位置的圆环型刻痕，在上池体其侧面、距其下表面依次刻有间隔1mm的刻痕5条，当复合电极的周环形刻痕与某刻度重合时，由下至上与该重合所对应的刻痕数分别为1、2、3、4、5时，所代表的微电解池容积依次为10、20、30、40、50微升。

2.根据权利要求1所述容积可调的微电解池，其特征是：该电解池池体呈直径为50mm的圆柱型，分为上下两部分，上池体高为10mm、中间是直径为3.57mm的空心圆柱，下池体总高20mm，在上表面有2个在一条线上、直径为1mm、打通到中心圆上的加样或保护气通道，在下池体距上表面钻有高5mm、直径为3.57mm的空心圆柱做为复合电极的接受腔-即容积可调的电解池腔体，在其下表面钻深15mm、直径6mm并与上表面通透的空心圆柱做为参考电极接受腔-即电解池池底。

3.根据权利要求1所述容积可调的微电解池，其特征是：上池体置入工作电极-辅助电极复合体，当电极环形刻痕与上池体第五条刻痕重合时，电极表面与上池体下表面位于同一个平面并构成容积为50微升的电解池反应腔体，当电极刻痕与上池体下表面位于同一平面时，工作电极-辅助电极复合体体置入下池体5mm，电解池反应腔体体积为零。

4.根据权利要求1所述容积可调的微电解池，其特征是：3.57mm外径的工作电极-辅助电极复合体由2层构成：内层直径2mm的玻碳、中间厚1.57mm的绝缘层，在绝缘层表面镶嵌有直径1mm、有外接引线的铂丝，铂丝表面与内层玻碳电极在同一平面上，在距该电极表面5mm高处刻有一周环形刻痕。