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原文传递一种基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法

专利名称：	一种基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法
摘要：	本发明提供了一种基于双通道电极的光催化分解水反应的产物实时检测方法，利用制备而成的双通道电极，该双通道电极在检测时可以同步进行光催化反应和产物检测，在光催化反应和产物检测过程中可以有效的传输物质，保证检测的实时性和准确性。此外，本发明使用的双通道电极结构保证了两个工作电极表面的物质传输方式由自发扩散来实现，避免了外加扰动带来的噪音的产生，从而实现了对待测溶液中的反应产物实时监测的目标。本发明在光催化反应最初始阶段即可对所产生的产物气体分子进行实时的检测，极大减少了探测盲区。本发明的实时检测方法适用范围较广，可被用于多种光催化剂驱动下的光催化反应产物的实时检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安电子科技大学
发明人：	刘菲;傅雷;詹晶;王琦
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-18T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-07T00:00:00+0800
申请号：	CN202311051013.7
公开号：	CN117007662A
代理机构：	西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	万艳艳
分类号：	G01N27/416;G;G01;G01N;G01N27;G01N27/416
申请人地址：	710071 陕西省西安市太白南路2号
主权项：	1.一种基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法，其特征在于，包括： S100，选择已经制备完成的双通道电极；所述双通道电极包括发生电极和收集电极，所述发生电极与所述收集电极之间形成双通道电极； S200，将所述发生电极、收集电极、参比电极和对电极均置于待检测的水溶液中； S300，利用紫外光照射位于所述水溶液中的所述发生电极，以使所述发生电极上的化合物与所述水溶液中的反应物在光作用下发生反应；并在所述收集电极施加电势，以使收集电极根据所述发生电极发生反应产生的物质进行反应，产生电流； S400，利用所述收集电极同步收集所述电流，实现对所述待检测的水溶液中的光催化分解水产氧或产氢反应产物的同步探测。 2.根据权利要求1所述的基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法，其特征在于，所述双通道电极呈叉指阵列、多边形阵列、点状阵列中的任一种；两工作电极之间的最小间距范围为0.5μm～10μm。 3.根据权利要求1所述的基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法，其特征在于，S200包括：将所述发生电极、收集电极、参比电极、对电极均置于通过氮气的0.1M硫酸钠水溶液中。 4.根据权利要求1所述的基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法，其特征在于，S300包括： S310，周期性的将波长为365nm、功率为5W的紫外光的光源照射于发生电极表面，使发生电极上的催化剂颗粒与水溶液在光催化作用下发生反应从而生成O2或H2； S320，根据所述发生电极生成O2或H2的不同情况，与光源照射同步在所述收集电极表面施加对应的电势，使得所述收集电极对O2或H2产生对应反应，从而生成对应的电流。 5.根据权利要求4所述的基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法，其特征在于，所述S310包括： S311，将波长为365nm、功率为5W的紫外光的光源照射于发生电极表面，使发生电极上的催化剂颗粒与水溶液在光催化作用下发生反应从而生成O2或H2； S312，对光源进行周期性遮蔽，以周期性激发光催化反应，并重复S311的过程从而周期性的产生O2或H2形成电流。 6.根据权利要求4所述的基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法，其特征在于，S320包括：如果所述发生电极在光催化作用下发生反应生成的为O2，则与光源照射同步在所述收集电极表面施加-0.5V的电势，使收集电极对产生的O2进行还原，从而产生还原电流；如果所述发生电极在光催化作用下发生反应生成的为H2，则与光源照射同步在所述收集电极表面施加-0.1V的电势，使收集电极对产生的H2进行氧化，从而产生氧化电流。 7.根据权利要求1所述的基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法，其特征在于，S400包括：利用所述收集电极同步周期性的收集所述电流，实现对所述待检测水溶液的光催化分解水产氧或产氢反应产物的同步探测。 8.根据权利要求1所述的基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法，其特征在于，S100中双通道电极的制备过程包括： (1)在氧化硅或石英等基底上设计双通道工作电极设计图案； (2)利用所述双通道工作电极设计图案，在绝缘基底上制备双通道工作电极的光刻胶图案，并在还原气氛下将所述光刻胶图案高温煅烧得到碳材料的双通道工作电极； (3)在双通道工作电极活性区域的发生电极表面修饰光催化剂，使得双通道工作电极具备光催化分解水反应能力，并在双通道工作电极活性区域的收集电极表面修饰氧还原反应活性催化剂，使双通道工作电极具备氧探测能力。 9.根据权利要求8所述的基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法，其特征在于，(2)中的还原气氛为4％的H2和96％的Ar形成的混合气。 10.根据权利要求8所述的基于双通道电极的光催化分解水反应产物实时检测方法，其特征在于，(3)包括：在双通道工作电极的发生电极上通过电泳法沉积二氧化钛、氧化锌、或其他光催化剂颗粒，使得双通道工作电极具备光催化分解水反应能力；在双工作电极的收集电极上通过电沉积法修饰金属铂或其他活性物质颗粒，使双通道工作电极具备氧或氢的探测能力。
所属类别：	发明专利