熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)和樣品池的制作方法
【專(zhuān)利摘要】熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)和樣品池，屬于電化學(xué)分析【技術(shù)領(lǐng)域】。顯微熱臺(tái)：包括熱臺(tái)外殼、爐膛、熱臺(tái)蓋及支柱和底座；在熱臺(tái)外殼內(nèi)部設(shè)有熱臺(tái)外殼循環(huán)冷卻水路，在爐膛主體頂部設(shè)置有樣品池放置凹槽，在樣品池放置凹槽的左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有條形凹槽，在條形凹槽和樣品池放置凹槽兩側(cè)的爐膛主體上均布有電阻絲安裝孔，在電阻絲安裝孔內(nèi)設(shè)有呈螺旋狀的電阻絲，電阻絲與爐膛主體絕緣設(shè)置；在熱臺(tái)蓋主體內(nèi)設(shè)有熱臺(tái)蓋循環(huán)冷卻水路，在熱臺(tái)蓋主體的中部設(shè)置有顯微鏡頭通孔。樣品池：在坩堝的頂部設(shè)有石英蓋；在坩堝的上部設(shè)有通孔，通孔與條形凹槽相對(duì)應(yīng)；如果坩堝采用導(dǎo)電材質(zhì)，其可同時(shí)作為對(duì)電極，也可在坩堝內(nèi)單獨(dú)設(shè)置對(duì)電極。
【專(zhuān)利說(shuō)明】熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)和樣品池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學(xué)分析【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)和樣品池。

【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)代電化學(xué)中，光譜電化學(xué)技術(shù)的發(fā)展十分迅速，電化學(xué)原位光譜涉及了紫外與可見(jiàn)光譜、紅外光譜、Raman光譜、電子和離子能譜、磁共振譜、X射線(xiàn)譜等眾多光譜研宄領(lǐng)域。近些年來(lái)隨著共焦Raman、顯微Raman、共振Raman等技術(shù)的進(jìn)步，以及Raman光譜儀器(探測(cè)器、激光器等)性能的提升，Raman光譜技術(shù)的時(shí)間分辨率、空間分辨率、檢測(cè)靈敏度大幅度提高。上述進(jìn)步給Raman光譜技術(shù)在電化學(xué)界面中的應(yīng)用帶來(lái)了突破，讓電化學(xué)原位Raman研宄躍上了新的臺(tái)階。
[0003]最初，研宄者們所進(jìn)行的電化學(xué)原位Raman研宄主要集中于水溶液體系，也包括一些非水體系的研宄。后來(lái)，隨著離子液體研宄的迅速發(fā)展，進(jìn)行該體系的電化學(xué)原位Raman光譜研宄也日益引起研宄者們的關(guān)注。也有少量關(guān)于熔鹽體系的電化學(xué)原位Raman光譜的研宄。
[0004]高溫熔鹽體系的電化學(xué)原位Raman實(shí)驗(yàn)需要使用專(zhuān)門(mén)的樣品池。熔鹽電化學(xué)原位Raman樣品池除了要滿(mǎn)足一般熔鹽Raman光譜測(cè)定用樣品池的耐腐蝕、抗高溫?zé)釠_擊、溫度梯度小等通用要求外，還需要進(jìn)行電極的合理設(shè)計(jì)和排布，以保證Raman入射激光能夠準(zhǔn)確照射到電極附近的要求位置。
[0005]現(xiàn)有的熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜研宄用顯微熱臺(tái)和樣品池，主要針對(duì)的是90°背散射模式的Raman光譜儀。而隨著顯微Raman光譜技術(shù)的進(jìn)步，其功率密度高的優(yōu)點(diǎn)在科學(xué)研宄中越發(fā)體現(xiàn)出來(lái)，然而，現(xiàn)代顯微Raman光譜儀基本都采用背散射模式。此外，以前研宄者所采用的樣品池大多使用石英坩禍?zhǔn)⒀b熔鹽，且很少有對(duì)樣品池進(jìn)行密封的，因此不適合于進(jìn)行與石英反應(yīng)及揮發(fā)性強(qiáng)的熔鹽體系研宄。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)和樣品池。本發(fā)明配合背散射模式的顯微Raman光譜儀使用，可以取得良好的實(shí)驗(yàn)效果。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)，包括熱臺(tái)外殼、爐膛、熱臺(tái)蓋及支柱和底座；
[0008]在所述熱臺(tái)外殼的側(cè)壁上部設(shè)置有電極引線(xiàn)通孔，在熱臺(tái)外殼內(nèi)部設(shè)置有熱臺(tái)外殼循環(huán)冷卻水路，在熱臺(tái)外殼底部設(shè)置有支柱連接孔和電阻絲通孔，在熱臺(tái)外殼底部固定有電阻絲接線(xiàn)柱；
[0009]所述爐膛包括爐膛主體，在爐膛主體的頂部設(shè)置有樣品池放置凹槽，在樣品池放置凹槽下方的爐膛主體上設(shè)置有爐膛熱電偶通孔，所述樣品池放置凹槽與爐膛熱電偶通孔相連通；在爐膛主體的頂部、樣品池放置凹槽的左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有置電極引線(xiàn)條形凹槽，在置電極引線(xiàn)條形凹槽和樣品池放置凹槽兩側(cè)的爐膛主體上分別均布有電阻絲安裝孔，在電阻絲安裝孔內(nèi)設(shè)置有呈螺旋狀的電阻絲，所述電阻絲與爐膛主體絕緣設(shè)置；
[0010]所述熱臺(tái)蓋包括熱臺(tái)蓋主體，在熱臺(tái)蓋主體的內(nèi)部設(shè)置有熱臺(tái)蓋循環(huán)冷卻水路，在熱臺(tái)蓋主體的中部設(shè)置有顯微鏡頭通孔；
[0011]在所述底座上設(shè)置有支柱安裝孔，所述支柱固定在底座的支柱安裝孔內(nèi)，在支柱的中部設(shè)置有支柱熱電偶通孔，在支柱的底部固定有熱電偶接線(xiàn)柱；
[0012]所述熱臺(tái)蓋設(shè)置在熱臺(tái)外殼的頂部，顯微鏡頭通孔與樣品池放置凹槽相對(duì)應(yīng)；爐膛固定在熱臺(tái)蓋與熱臺(tái)外殼形成的空間內(nèi)，爐膛內(nèi)的電阻絲穿過(guò)熱臺(tái)外殼的電阻絲通孔后與電阻絲接線(xiàn)柱相連接，電阻絲與熱臺(tái)外殼絕緣設(shè)置；支柱與熱臺(tái)外殼的支柱連接孔螺紋連接，在熱電偶接線(xiàn)柱上固定有熱電偶，熱電偶的熱端穿過(guò)支柱熱電偶通孔后設(shè)置在爐膛熱電偶通孔內(nèi)，熱電偶的冷端與熱電偶接線(xiàn)柱相連接。
[0013]所述爐膛主體采用碳化硅材質(zhì)。
[0014]所述電阻絲采用高溫鎳鉻合金Ni20Cr80。
[0015]所述置電極引線(xiàn)條形凹槽兩側(cè)的電阻絲采用并聯(lián)的方式連接。
[0016]與所述的顯微熱臺(tái)配合使用的樣品池，包括坩禍，在坩禍的頂部設(shè)置有石英蓋；在坩禍側(cè)壁的上部對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩個(gè)通孔，所述通孔與置電極引線(xiàn)條形凹槽相對(duì)應(yīng)；坩禍采用導(dǎo)電材質(zhì)，其與對(duì)電極引線(xiàn)相連接，在坩禍內(nèi)分別設(shè)置有工作電極和參比電極，工作電極和參比電極分別與工作電極引線(xiàn)和參比電極引線(xiàn)相連接。
[0017]與所述的顯微熱臺(tái)配合使用的樣品池，包括坩禍，在坩禍的頂部設(shè)置有石英蓋；在坩禍側(cè)壁的上部對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩個(gè)通孔，所述通孔與置電極引線(xiàn)條形凹槽相對(duì)應(yīng)；在坩禍內(nèi)分別設(shè)置有對(duì)電極、工作電極和參比電極，對(duì)電極、工作電極和參比電極分別與對(duì)電極引線(xiàn)、工作電極引線(xiàn)和參比電極引線(xiàn)相連接。
[0018]所述坩禍與石英蓋密封連接。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]1、本發(fā)明的電極引線(xiàn)從承載熔鹽的坩禍的側(cè)部進(jìn)入，從而可以為坩禍上方的顯微Raman測(cè)定使用的鏡頭提供足夠的空間；
[0021]2、本發(fā)明的樣品池的結(jié)構(gòu)小巧，顯微鏡頭可以接近于待分析試樣，適合顯微Raman光譜的測(cè)定；
[0022]3、本發(fā)明的顯微熱臺(tái)的電阻絲呈螺旋狀，有效地增加了長(zhǎng)度，可以提供更多的熱量，實(shí)現(xiàn)高溫實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明的顯微熱臺(tái)的熱臺(tái)外殼結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的顯微熱臺(tái)的爐膛的主視圖；
[0025]圖3是本發(fā)明的顯微熱臺(tái)的爐膛的俯視圖；
[0026]圖4是本發(fā)明的顯微熱臺(tái)的爐膛的側(cè)視圖；
[0027]圖5是本發(fā)明的顯微熱臺(tái)的熱臺(tái)蓋結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6是本發(fā)明的顯微熱臺(tái)的支柱和底座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7是承載試樣的坩禍同時(shí)作為對(duì)電極的樣品池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8是獨(dú)立使用對(duì)電極的樣品池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖9是承載試樣的坩禍同時(shí)作為對(duì)電極的樣品池與顯微熱臺(tái)組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖10是獨(dú)立使用對(duì)電極的樣品池與顯微熱臺(tái)組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖11是實(shí)施例一中Pt電極表面熔鹽在負(fù)向增加電位時(shí)的原位Raman光譜圖；
[0034]圖12是實(shí)施例一中Pt電極表面熔鹽在正向增加電位時(shí)的原位Raman光譜圖；
[0035]圖13是實(shí)施例二中熔鹽的循環(huán)伏安曲線(xiàn)圖；
[0036]圖14是實(shí)施例二中電位負(fù)向掃描過(guò)程中Ni電極表面薄液層的原位Raman光譜圖；
[0037]圖15是實(shí)施例二中電位正向掃描過(guò)程中Ni電極表面薄液層的原位Raman光譜圖；
[0038]圖中電極引線(xiàn)通孔，2-熱臺(tái)外殼出水口，3-熱臺(tái)外殼循環(huán)冷卻水路，4-支柱連接孔，5-電阻絲通孔，6-電阻絲接線(xiàn)柱，7-置電極引線(xiàn)條形凹槽，8-爐膛主體，9-樣品池放置凹槽，10-熱電偶，11-爐膛熱電偶通孔，12-螺孔，13-電阻絲安裝孔，14-電阻絲，15-顯微鏡頭通孔，16-熱臺(tái)蓋循環(huán)冷卻水路，17-熱臺(tái)蓋循環(huán)水路進(jìn)出水口，18-支柱熱電偶通孔，19-支柱，20-底座，21-熱電偶接線(xiàn)柱，22-對(duì)電極引線(xiàn)，23-參比電極引線(xiàn)，24-雙孔剛玉管，25-通孔，26-坩禍，27-參比電極，28-工作電極，29-工作電極引線(xiàn)，30-單孔剛玉管，31-石英蓋，32-對(duì)電極，33-熱臺(tái)外殼進(jìn)水口，34-熱臺(tái)蓋主體，35-熱臺(tái)蓋，36-爐膛，37-熱臺(tái)外冗，38_螺釘。

【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0040]如圖1?圖6所示，一種恪鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)，包括熱臺(tái)外殼37、爐膛36、熱臺(tái)蓋35及支柱19和底座20。
[0041]所述熱臺(tái)外殼37為紫銅材質(zhì)，在所述熱臺(tái)外殼37的側(cè)壁上部設(shè)置有電極引線(xiàn)通孔1，在熱臺(tái)外殼37內(nèi)部設(shè)置有熱臺(tái)外殼循環(huán)冷卻水路3，熱臺(tái)外殼循環(huán)冷卻水路3具有熱臺(tái)外殼出水口 2和熱臺(tái)外殼進(jìn)水口 33，以實(shí)現(xiàn)循環(huán)水的排出和通入，熱臺(tái)外殼出水口 2和熱臺(tái)外殼進(jìn)水口 33采用不銹鋼連接管，在熱臺(tái)外殼37底部設(shè)置有支柱連接孔4和電阻絲通孔5，在熱臺(tái)外殼37底部固定有電阻絲接線(xiàn)柱6。
[0042]所述爐膛36包括爐膛主體8，爐膛主體8采用碳化硅材質(zhì)，在爐膛主體8的頂部中心處設(shè)置有圓柱型的樣品池放置凹槽9，在樣品池放置凹槽9下方的爐膛主體8上設(shè)置有圓柱型的爐膛熱電偶通孔11，所述樣品池放置凹槽9與爐膛熱電偶通孔11相連通；在爐膛主體8的頂部、樣品池放置凹槽9的左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩個(gè)置電極引線(xiàn)條形凹槽7，作為電極引線(xiàn)通道；樣品池放置凹槽9的上部與置電極引線(xiàn)條形凹槽7相連通，在置電極引線(xiàn)條形凹槽7和樣品池放置凹槽9兩側(cè)的爐膛主體8上分別均布有14個(gè)電阻絲安裝孔13，在電阻絲安裝孔13內(nèi)設(shè)置有用于提供熱量的呈螺旋狀的電阻絲14，電阻絲14呈螺旋狀是為了增加其長(zhǎng)度；所述電阻絲14采用高溫鎳鉻合金Ni20Cr80，電阻絲14與爐膛主體8絕緣設(shè)置；所述置電極引線(xiàn)條形凹槽7兩側(cè)的電阻絲14采用并聯(lián)的方式連接。
[0043]所述熱臺(tái)蓋35包括熱臺(tái)蓋主體34，熱臺(tái)蓋主體34采用不銹鋼材質(zhì)，在熱臺(tái)蓋主體34的內(nèi)部設(shè)置有熱臺(tái)蓋循環(huán)冷卻水路16，熱臺(tái)蓋循環(huán)冷卻水路16具有兩個(gè)熱臺(tái)蓋循環(huán)水路進(jìn)出水口 17，以實(shí)現(xiàn)循環(huán)水的通入和排出，熱臺(tái)蓋循環(huán)水路進(jìn)出水口 17采用不銹鋼連接管，在熱臺(tái)蓋主體34的中部設(shè)置有圓形的顯微鏡頭通孔15，顯微鏡頭通孔15用于Raman光譜測(cè)量用顯微鏡頭的伸入
[0044]在所述底座20上設(shè)置有支柱安裝孔，所述支柱19固定在底座20的支柱安裝孔內(nèi)，支柱19與底座20采用螺紋連接；支柱19的材質(zhì)為紫銅，底座20的材質(zhì)為不銹鋼；在支柱19的中部設(shè)置有支柱熱電偶通孔18，在支柱19的底部固定有熱電偶接線(xiàn)柱21。
[0045]所述熱臺(tái)蓋35設(shè)置在熱臺(tái)外殼37的頂部，熱臺(tái)蓋35與熱臺(tái)外殼37以螺紋形式連接，顯微鏡頭通孔15與樣品池放置凹槽9相對(duì)應(yīng)；爐膛36通過(guò)爐膛主體8上設(shè)置的螺孔12和螺釘38固定在熱臺(tái)蓋35與熱臺(tái)外殼37形成的空間內(nèi)，電阻絲安裝孔13內(nèi)的電阻絲14穿過(guò)熱臺(tái)外殼37的電阻絲通孔5后與電阻絲接線(xiàn)柱6相連接，電阻絲14與熱臺(tái)外殼37絕緣設(shè)置；支柱19與熱臺(tái)外殼37的支柱連接孔4螺紋連接，在熱電偶接線(xiàn)柱21上固定有熱電偶10，熱電偶10的熱端穿過(guò)支柱熱電偶通孔18后設(shè)置在爐膛熱電偶通孔11內(nèi)，熱電偶10的冷端與熱電偶接線(xiàn)柱21相連接。
[0046]如圖7、圖9所示，與所述的顯微熱臺(tái)配合使用的樣品池，包括承載熔鹽的坩禍26，在坩禍26的頂部設(shè)置有石英蓋31，所述石英蓋31通過(guò)高溫水泥與坩禍26粘結(jié)實(shí)現(xiàn)密封；在坩禍26側(cè)壁的上部對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩個(gè)通孔25，所述通孔25與置電極引線(xiàn)條形凹槽7相對(duì)應(yīng)，通孔25用以通過(guò)雙孔或單孔剛玉管，電極引線(xiàn)從剛玉管內(nèi)穿過(guò)，并與電極相連接；坩禍26采用石墨、鉑、鈦等導(dǎo)電材質(zhì)時(shí)，其可以同時(shí)作為對(duì)電極，與對(duì)電極引線(xiàn)22相連接，在坩禍26內(nèi)分別設(shè)置有工作電極28和參比電極27，工作電極28和參比電極27分別與工作電極引線(xiàn)29和參比電極引線(xiàn)23相連接。如果坩禍26同時(shí)作為對(duì)電極，那么雙孔剛玉管24的兩個(gè)孔中分別伸入對(duì)電極引線(xiàn)22和參比電極引線(xiàn)23，對(duì)電極引線(xiàn)22在雙孔剛玉管24的中部從剛玉管中伸出，并與坩禍26相連接，單孔剛玉管30的孔中伸入工作電極引線(xiàn)29。
[0047]如圖8、圖10所示，與所述的顯微熱臺(tái)配合使用的樣品池，包括承載熔鹽的坩禍26，在坩禍26的頂部設(shè)置有石英蓋31，所述石英蓋31通過(guò)高溫水泥與坩禍26粘結(jié)實(shí)現(xiàn)密封；在坩禍26側(cè)壁的上部對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩個(gè)通孔25，所述通孔25與置電極引線(xiàn)條形凹槽7相對(duì)應(yīng)，通孔25用以通過(guò)雙孔或單孔剛玉管，電極引線(xiàn)從剛玉管內(nèi)穿過(guò)，并與電極相連接；在坩禍26內(nèi)分別設(shè)置有對(duì)電極32、工作電極28和參比電極27，對(duì)電極32、工作電極28和參比電極27分別與對(duì)電極引線(xiàn)22、工作電極引線(xiàn)29和參比電極引線(xiàn)23相連接。如果坩禍26不同時(shí)作為對(duì)電極，而有專(zhuān)門(mén)的對(duì)電極32，則雙孔剛玉管24的兩個(gè)孔中分別伸入工作電極引線(xiàn)29和參比電極引線(xiàn)23，單孔剛玉管30的孔中伸入對(duì)電極引線(xiàn)22。
[0048]采用本發(fā)明的顯微熱臺(tái)和樣品池進(jìn)行熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量，其具體操作過(guò)程如下:
[0049]步驟一:將爐膛36放入到熱臺(tái)外殼37中，使置電極引線(xiàn)條形凹槽7與熱臺(tái)外殼37的電極引線(xiàn)通孔I對(duì)好，并使用螺釘38將爐膛36固定；電阻絲14和熱電偶10分別通過(guò)電阻絲接線(xiàn)柱6和熱電偶接線(xiàn)柱21與控溫儀相連。
[0050]步驟二:將待分析試樣裝入樣品池坩禍26中，將坩禍26放入爐膛36的樣品池放置凹槽9中，并將坩禍26上部的通孔25與爐膛36的置電極引線(xiàn)條形凹槽7對(duì)好。
[0051]步驟三:將雙孔剛玉管24和單孔剛玉管30依次穿過(guò)熱臺(tái)外殼37的電極引線(xiàn)通孔
1、爐膛36的置電極引線(xiàn)條形凹槽7和坩禍26的通孔25伸入到坩禍26中。
[0052]步驟四:若坩禍26同時(shí)作為對(duì)電極，將對(duì)電極引線(xiàn)22和參比電極引線(xiàn)23從雙孔剛玉管24的兩個(gè)孔中分別伸入，對(duì)電極引線(xiàn)22在雙孔剛玉管24的中部從剛玉管中伸出，并與作為對(duì)電極的坩禍26相連接，參比電極引線(xiàn)23伸入到坩禍26中，與參比電極27連接，將工作電極引線(xiàn)29從單孔剛玉管30的孔中伸入到坩禍26中，并與工作電極28連接。若坩禍26不同時(shí)作為對(duì)電極，而有專(zhuān)門(mén)的對(duì)電極32，則將工作電極引線(xiàn)29和參比電極引線(xiàn)23從雙孔剛玉管24的兩個(gè)孔中分別伸入到坩禍26中，并分別與工作電極28和參比電極27連接；將對(duì)電極引線(xiàn)22從單孔剛玉管30的孔中伸入到坩禍26中，并與對(duì)電極32連接。
[0053]步驟五:將石英蓋31蓋在；t甘禍26上，并使用高溫水泥密封。
[0054]步驟六:將工作電極引線(xiàn)29、參比電極引線(xiàn)23和對(duì)電極引線(xiàn)22與電化學(xué)工作站連接。
[0055]步驟七:分別通過(guò)熱臺(tái)外殼進(jìn)水口 33、熱臺(tái)外殼循環(huán)冷卻水路3、熱臺(tái)外殼出水口2和熱臺(tái)蓋循環(huán)水路進(jìn)出水口 17、熱臺(tái)蓋循環(huán)冷卻水路16對(duì)熱臺(tái)外殼37和熱臺(tái)蓋35通以冷卻循環(huán)水；開(kāi)啟控溫儀，根據(jù)熱電偶10的溫度讀數(shù)，調(diào)節(jié)對(duì)電阻絲14的輸入電流，加熱試樣；開(kāi)啟Raman光譜儀激發(fā)激光器，水平移動(dòng)顯微熱臺(tái)、上下移動(dòng)Raman光譜儀的顯微鏡頭實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量區(qū)域的精確對(duì)焦，開(kāi)啟電化學(xué)工作站，對(duì)電導(dǎo)池系統(tǒng)輸入電化學(xué)參數(shù)、進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、記錄響應(yīng)信號(hào)，同時(shí)，實(shí)時(shí)測(cè)定工作電極區(qū)熔鹽Raman光譜。
[0056]實(shí)施例一:
[0057]623K下，KNO3熔鹽在恒電位電解條件下Pt電極表面熔鹽的電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)定；
[0058]控溫儀:北京朝陽(yáng)自動(dòng)儀表廠(chǎng)CKW-3100;
[0059]Raman光譜儀:日本Horiba Jobin Y’ von公司的HR800型顯微激光Raman光譜儀；
[0060]激光器:日本Kimmon Koha公司的IK3301R-G He-Cd 325nm紫外激光器；
[0061]顯微鏡(鏡頭):日本Olympus公司的顯微鏡(1x顯微鏡頭)；
[0062]電化學(xué)工作站:荷蘭AUT0LAB公司PGSTAT30電化學(xué)工作站；
[0063]使用i甘禍:鈦i甘禍；工作電極:Pt片，參比電極:Pt絲，對(duì)電極:鈦；t甘禍；
[0064]623K的KNO3熔鹽在恒電位電解條件下Pt電極表面熔鹽在負(fù)向增加電位和正向增加電位時(shí)的原位Raman光譜圖，分別如圖11和圖12所示。
[0065]觀察圖11所示的各光譜，發(fā)現(xiàn)當(dāng)掃描電位為-1.45V及更負(fù)時(shí)，光譜中除了在1053CHT1和1350CHT1處存在NO ^和NO f的v i振動(dòng)峰之外，在SOOcnT1附近和1130CHT1附近有新的Raman峰出現(xiàn)。經(jīng)分析，認(rèn)為這兩個(gè)峰分別為022_和O 2_的Raman特征峰，即認(rèn)為電位達(dá)到NOf的還原電位后，首先發(fā)生NO「的還原反應(yīng)，NO f-2e = NO3^O2-,生成的會(huì)與NOf 繼續(xù)作用生成 O 廣和 O 2、0 2>N(V= NO f+0廣，O廣+2NCV= 2N0 f+20”
[0066]觀察圖12所示的各光譜，發(fā)現(xiàn)對(duì)于各掃描電位下，在SOOcnT1和1130CHT1處仍舊有新的Raman峰出現(xiàn)，認(rèn)為也是由022_和O2-振動(dòng)所引起的，于是認(rèn)為熔鹽中的02_發(fā)生了三步氧化反應(yīng):202__2e = 022—，022__e = 02_，02__e = O2。
[0067]實(shí)施例二:
[0068]823K下，Li2C03-Na2C03.鹽在循環(huán)伏安測(cè)試條件下，Ni電極表面熔鹽薄液層的電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)定；
[0069]控溫儀:北京朝陽(yáng)自動(dòng)儀表廠(chǎng)CKW-3100;
[0070]Raman光譜儀:日本Horiba Jobin Y’ von公司的HR800型顯微激光Raman光譜儀；
[0071]激光器:日本Kimmon Koha公司的IK3301R-G He-Cd 325nm紫外激光器；
[0072]顯微鏡(鏡頭):日本Olympus公司的顯微鏡(1x顯微鏡頭)；
[0073]電化學(xué)工作站:荷蘭AUT0LAB公司PGSTAT30電化學(xué)工作站；
[0074]使用坩禍:石墨坩禍；工作電極:Ni片，參比電極:Pt絲，對(duì)電極:石墨片；
[0075]循環(huán)伏安測(cè)定實(shí)驗(yàn)掃描速度:0.04V/s ；
[0076]823K下，Li2CO3-Na2CO3恪鹽的循環(huán)伏安曲線(xiàn)如圖13所示。該條件下電位負(fù)向和正向掃描過(guò)程中Ni電極表面薄液層的原位Raman光譜圖，分別如圖14、圖15所示。
[0077]觀察圖13所示循環(huán)伏安掃描曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在負(fù)方向掃描過(guò)程中，出現(xiàn)三個(gè)還原電流峰A、B和C，在正向掃描過(guò)程中，出現(xiàn)D、E、F和G四個(gè)氧化峰。
[0078]認(rèn)為A峰對(duì)應(yīng)著C032_的還原:C0 32_+4e = C+302_，另外，認(rèn)為氧化峰B和C分別對(duì)應(yīng)著恪鹽中Na+和Li +兩種堿金屬離子的還原:Na++e = Na，Li++e = Li ;認(rèn)為在正向掃描過(guò)程中出現(xiàn)的氧化電流峰D和E，分別對(duì)應(yīng)著Li和Na的氧化過(guò)程:Li_e = Li+，Na-e = Na+;而F和G分別對(duì)應(yīng)著碳和CO32-的氧化:C+20 2-= CO 2+4e，2C032_-4e = 02+2C02，⑶廣的氧化引起了 CV曲線(xiàn)中的陽(yáng)極極限電流。
[0079]觀察圖14所示的Raman光譜，發(fā)現(xiàn)當(dāng)掃描電位降到-1.0V以下，位于1065(^1處的CO廣的V i振動(dòng)峰的強(qiáng)度有所降低，因?yàn)閳D13的首個(gè)還原電流峰A是由CO廣還原引起的，引起了 CO/—濃度的下降；由圖15所示的Raman光譜，可以看出，當(dāng)電位從0.15V掃描到
0.80V時(shí)，CO廣的V 1振動(dòng)峰強(qiáng)度呈遞增趨勢(shì)，說(shuō)明電極附近CO廣含量在逐漸升高，認(rèn)為這是由于陽(yáng)極對(duì)熔鹽中CO32-陰離子團(tuán)的吸引導(dǎo)致CO32-向陽(yáng)極迀移引起陽(yáng)極附近CO32-濃度增加所引起的，而當(dāng)掃描電位由0.80V增加到0.92V時(shí)，CO廣的V 1振動(dòng)峰強(qiáng)度呈降低趨勢(shì)，這是因?yàn)樵谠撾娢幌拢l(fā)生了 CO廣的氧化反應(yīng)，導(dǎo)致其濃度下降。
【權(quán)利要求】
1.一種熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)，其特征在于包括熱臺(tái)外殼、爐膛、熱臺(tái)蓋及支柱和底座； 在所述熱臺(tái)外殼的側(cè)壁上部設(shè)置有電極引線(xiàn)通孔，在熱臺(tái)外殼內(nèi)部設(shè)置有熱臺(tái)外殼循環(huán)冷卻水路，在熱臺(tái)外殼底部設(shè)置有支柱連接孔和電阻絲通孔，在熱臺(tái)外殼底部固定有電阻絲接線(xiàn)柱； 所述爐膛包括爐膛主體，在爐膛主體的頂部設(shè)置有樣品池放置凹槽，在樣品池放置凹槽下方的爐膛主體上設(shè)置有爐膛熱電偶通孔，所述樣品池放置凹槽與爐膛熱電偶通孔相連通；在爐膛主體的頂部、樣品池放置凹槽的左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有置電極引線(xiàn)條形凹槽，在置電極引線(xiàn)條形凹槽和樣品池放置凹槽兩側(cè)的爐膛主體上分別均布有電阻絲安裝孔，在電阻絲安裝孔內(nèi)設(shè)置有呈螺旋狀的電阻絲，所述電阻絲與爐膛主體絕緣設(shè)置； 所述熱臺(tái)蓋包括熱臺(tái)蓋主體，在熱臺(tái)蓋主體的內(nèi)部設(shè)置有熱臺(tái)蓋循環(huán)冷卻水路，在熱臺(tái)蓋主體的中部設(shè)置有顯微鏡頭通孔； 在所述底座上設(shè)置有支柱安裝孔，所述支柱固定在底座的支柱安裝孔內(nèi)，在支柱的中部設(shè)置有支柱熱電偶通孔，在支柱的底部固定有熱電偶接線(xiàn)柱； 所述熱臺(tái)蓋設(shè)置在熱臺(tái)外殼的頂部，顯微鏡頭通孔與樣品池放置凹槽相對(duì)應(yīng)；爐膛固定在熱臺(tái)蓋與熱臺(tái)外殼形成的空間內(nèi)，爐膛內(nèi)的電阻絲穿過(guò)熱臺(tái)外殼的電阻絲通孔后與電阻絲接線(xiàn)柱相連接，電阻絲與熱臺(tái)外殼絕緣設(shè)置；支柱與熱臺(tái)外殼的支柱連接孔螺紋連接，在熱電偶接線(xiàn)柱上固定有熱電偶，熱電偶的熱端穿過(guò)支柱熱電偶通孔后設(shè)置在爐膛熱電偶通孔內(nèi)，熱電偶的冷端與熱電偶接線(xiàn)柱相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)，其特征在于所述爐膛主體采用碳化硅材質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)，其特征在于所述電阻絲采用高溫鎳鉻合金Ni 20Cr80。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽電化學(xué)原位Raman光譜測(cè)量用顯微熱臺(tái)，其特征在于所述置電極引線(xiàn)條形凹槽兩側(cè)的電阻絲采用并聯(lián)的方式連接。
5.與權(quán)利要求1所述的顯微熱臺(tái)配合使用的樣品池，其特征在于包括坩禍，在坩禍的頂部設(shè)置有石英蓋；在坩禍側(cè)壁的上部對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩個(gè)通孔，所述通孔與置電極引線(xiàn)條形凹槽相對(duì)應(yīng)；坩禍采用導(dǎo)電材質(zhì)，其與對(duì)電極引線(xiàn)相連接，在坩禍內(nèi)分別設(shè)置有工作電極和參比電極，工作電極和參比電極分別與工作電極引線(xiàn)和參比電極引線(xiàn)相連接。
6.與權(quán)利要求1所述的顯微熱臺(tái)配合使用的樣品池，其特征在于包括坩禍，在坩禍的頂部設(shè)置有石英蓋；在坩禍側(cè)壁的上部對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩個(gè)通孔，所述通孔與置電極引線(xiàn)條形凹槽相對(duì)應(yīng)；在坩禍內(nèi)分別設(shè)置有對(duì)電極、工作電極和參比電極，對(duì)電極、工作電極和參比電極分別與對(duì)電極引線(xiàn)、工作電極引線(xiàn)和參比電極引線(xiàn)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的樣品池，其特征在于所述坩禍與石英蓋密封連接。
【文檔編號(hào)】G01N21/03GK104502324SQ201410836981
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】胡憲偉, 盛卓, 高炳亮, 石忠寧, 于江玉, 王兆文 申請(qǐng)人:東北大學(xué)