原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電化學(xué)與拉曼光譜聯(lián)用分析研宄領(lǐng)域，尤其涉及一種原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]原位EC-SERS是結(jié)合激光拉曼光譜儀與電化學(xué)測試系統(tǒng)建立的聯(lián)用分析測試方法。電化學(xué)工作站可提供分子在電場作用下的氧化還原信息，而拉曼光譜能夠提供分子的基團(tuán)振動(dòng)信息，故將兩者結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用和研宄，如獲得分子在電化學(xué)溶液界面上的氧化還原信息，從而探宄電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理；可以對(duì)帶電物質(zhì)進(jìn)行電場作用下的預(yù)富集，從而實(shí)現(xiàn)痕量分子的檢測等。目前，已有小型化拉曼光譜儀和獨(dú)立功能的電化學(xué)檢測器，相應(yīng)的EC-SERS聯(lián)用儀器也正朝著小型化發(fā)展。開發(fā)與之相適應(yīng)的原位EC-SERS檢測系統(tǒng)在現(xiàn)場快速原位分析中有很大的應(yīng)用前景。
[0003]傳統(tǒng)的EC-SERS檢測系統(tǒng)一般采用桿狀平面電極，通過循環(huán)伏安法對(duì)桿狀平面金或銀電極的表面進(jìn)行粗糙化處理，即通過對(duì)金、銀原子進(jìn)行連續(xù)氧化還原，使其在表面形成納米顆粒，從而實(shí)現(xiàn)分子在電極表面的SERS效應(yīng)。因此，相應(yīng)的原位檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和形狀一般根據(jù)桿狀平面電極設(shè)計(jì)，由于整個(gè)檢測系統(tǒng)為三電極體系，還需考慮參比電極和對(duì)電極的位置。從激光共聚焦拉曼光譜儀的角度考慮，激光自上向下照射到工作電極表面，拉曼光再通過散射被目鏡收集。因此設(shè)計(jì)時(shí)，工作電極需要垂直放置且電極表面朝上，導(dǎo)電端面朝上。因此工作電極勢必需向下穿透檢測池，而檢測池又為液體環(huán)境，因此需要對(duì)檢測池底部與電極桿交界處做密封設(shè)計(jì)。如果不改變市售通用的桿柱狀電極結(jié)構(gòu)形狀，光滑的電極桿表面與檢測器接觸處便會(huì)有不易密封的問題，即容易發(fā)生漏液現(xiàn)象，而拉曼信號(hào)采集通常為多次積分疊加模式需一定的時(shí)間，一旦漏液便會(huì)影響測量結(jié)果，造成結(jié)果不理想。為了克服這個(gè)問題，已有公司將電極的外觀做了改進(jìn)，即在電極外圍設(shè)計(jì)螺紋和密封圈，以使其與檢測池底部螺口契合，此種方法需要特制專用的工作電極。對(duì)于傳統(tǒng)參比電極而言，由于本身具有一定的重量，因此將其放置在電解池一側(cè)，勢必會(huì)影響整個(gè)檢測池的平衡，導(dǎo)致液面無法保持水平，從而影響散射光的收集效率。所以，參比電極與對(duì)電極的大小尺寸和放置位置通常也需特殊設(shè)計(jì)。此外，由于檢測系統(tǒng)組件太多，當(dāng)更換不同的待測溶液時(shí)，需要不停的拆卸電極和密封圈以完成清洗，操作相對(duì)較為繁瑣。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明從電極著手進(jìn)行改進(jìn)，提供了一種集成度高、性能好、操作簡單、成本低的原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明為一種原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測系統(tǒng)，包括集成有三電極的原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜芯片、樣品池、電信號(hào)轉(zhuǎn)接器及固定臺(tái)，樣品池設(shè)置于原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜芯片上三電極工作端所在的工作區(qū)域的一端，芯片上的另一端為導(dǎo)電端，導(dǎo)電端通過電信號(hào)轉(zhuǎn)接器與電化學(xué)檢測器連接，芯片固定連接在固定臺(tái)上。原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜芯片包括基板，基板集成有工作電極、對(duì)電極和參比電極，其中工作電極表面為多孔納米樹枝狀結(jié)構(gòu)，芯片表面層上設(shè)有導(dǎo)電端、工作電極工作端、對(duì)電極工作端和參比電極工作端，其他表面層特定區(qū)域?yàn)榻^緣層，絕緣層將導(dǎo)電端所在的導(dǎo)電區(qū)域和三電極工作端所在的工作區(qū)域區(qū)分開。
[0006]作為優(yōu)選，原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜芯片的基板上設(shè)置有導(dǎo)電銀油墨印刷層、碳油墨印刷層、和銀/氯化銀油墨印刷層，工作電極和對(duì)電極位于碳油墨印刷層，參比電極位于銀/氯化銀油墨印刷層。Ag被證明是現(xiàn)在可以獲得最大拉曼增強(qiáng)的金屬，因此制備原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜銀芯片具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0007]作為優(yōu)選，樣品池池體與芯片工作區(qū)域相接觸，樣品池池體底部面積等于或略大于芯片工作區(qū)域的面積，使得樣品池內(nèi)的待測樣品液體與工作區(qū)域的三電極完全接觸。
[0008]作為優(yōu)選，原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜芯片的導(dǎo)電端接入電轉(zhuǎn)換器，電轉(zhuǎn)換器通過接對(duì)電極導(dǎo)線、接工作導(dǎo)線、接參比電極導(dǎo)線與電化學(xué)檢測器連接。芯片的導(dǎo)電端可以設(shè)置電極轉(zhuǎn)換插口，電轉(zhuǎn)換器上設(shè)有與之配合的接插件，將芯片的導(dǎo)電端和電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行連接，便于操作者進(jìn)行快速、便捷的檢測。
[0009]作為優(yōu)選，固定臺(tái)上設(shè)有插槽，芯片通過插槽設(shè)置在固定臺(tái)上。芯片固定在固定臺(tái)之上，可以使芯片在檢測過程中保持水平，盡可能提高散射光的收集效率。插槽式固定方式設(shè)計(jì)簡單且便于操作。
[0010]本實(shí)用新型首先從電極的設(shè)計(jì)上進(jìn)行改進(jìn)，集成了工作電極、對(duì)電極和參比電極的三電極系統(tǒng)，使其為一個(gè)整體式的片式電極，并且工作電極經(jīng)過特殊處理使其具有一定的原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測功能。通過三電極集成，改變了傳統(tǒng)的原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測系統(tǒng)中柱狀工作電極和參比電極需特別定制以及可能帶來的放置不對(duì)稱問題。同時(shí)，通過在其上部加蓋樣品池，完全排除了傳統(tǒng)的原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測系統(tǒng)中的易漏液問題。此外，由于該三電極芯片制作成本低，可一次性使用，避免了繁瑣的清洗過程。另一方面，為了使用方便及降低成本，芯片導(dǎo)電端設(shè)置接插口，導(dǎo)線可以從接插口引出，可以很方便的與電化學(xué)工作站相連。芯片的固定臺(tái)使檢測芯片能夠保持水平測試，盡可能提高散射光的收集效率。該固定臺(tái)根據(jù)芯片厚度設(shè)計(jì)成插槽式。本實(shí)用新型檢測系統(tǒng)集成度高，設(shè)計(jì)簡單，小型化便于制作，可實(shí)現(xiàn)原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜的快速檢測。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖的后視圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型的固定臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是本實(shí)用新型中原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]其中:1、固定臺(tái)；2、樣品池；3、加樣區(qū)；4、原位電化學(xué)-表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測芯