多用途電化學池裝置及電鍍和分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多用途電化學池裝置及電鍍和分析方法，將工作電極作為樣品并水平載放在水平面上，通過設計電化學池的構造，使得電鍍過程中電鍍的面積大小可以精確控制，通過設計可移動平臺，可以快速更換樣品，提高效率,通過隔絕使得該裝置適合對一些特殊基底進行電化學沉積和電化學分析,還可以在防止電解液揮發(fā)的情況下在氣氛保護下對樣品進行電化學分析。
【專利說明】多用途電化學池裝置及電鍍和分析方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及多用途電化學池裝置，具體地講涉及可用于電化學電鍍和電化學分析的多用途電化學池裝置。
【背景技術】
[0002]電鍍是一種利用電解方法進行的鍍膜的技術，可以用來制備金屬或是合金等薄膜材料。電鍍時通常將基體(工作電極)浸于電鍍液中，利用它作為陰極，而把待電鍍的金屬材料作為陽極。電解液為一定濃度的待電鍍金屬離子的溶液。在施加一定電流的情況下，陽極金屬失去電子而成為金屬離子遷移到電解液中，而溶液中的金屬離子則遷移到陰極，獲得電子后變成金屬原 子而沉積在電極表面從而形成膜。圖1給出了傳統(tǒng)電鍍的主要組成部分以及工作原理。電鍍系統(tǒng)主要由電化學工作站、樣品(工作電極)、對電極、參比電極、電鍍液和電鍍槽組成。其中工作電極，對電極和參比電極是電解池的重要組成部分，分別接入電化學工作站形成三電極電化學系統(tǒng)。
[0003]隨著電化學應用的廣泛與深入，研究人員對電化學池也提出了越來越多的要求，對它的性能和功能也有更多的關注。在傳統(tǒng)的電化學電鍍裝置中，樣品(工作電極)直接浸泡在電解液中，所需要的電解槽通常需要比較大才能容納整個樣品，這樣也就導致所需要的電解液用量比較大。另外，對于有些特殊基底如金/云母片，由于金與云母片之間的結合力本身不是很強，如果直接浸泡在電解液中，容易導致沉積膜金的剝離，因此傳統(tǒng)的普通電解池已經不適用。
[0004]因此，為了解決普通電解池不適用于特殊基底的問題，需要提供一種多用途電化學池裝置。

【發(fā)明內容】

[0005]為了克服現有技術的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種簡易小型的多用途電化學池裝置，適用于一些特殊基底(如金/云母片，金/硅，且能在防止電解液揮發(fā)的情況下在氣氛保護下對樣品(工作電極)進行電化學分析。
[0006]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現:本發(fā)明的第一方面提供了一種多用途電化學池裝置，包括:
[0007]用于水平載放有作為樣品的工作電極的基座；
[0008]通過固定在所述基座的兩個支柱上下移動的可移動平臺；以及
[0009]用于注入電解液的通過所述可移動平臺上下移動的電解液管。
[0010]在另一優(yōu)選例中，所述電解液管以透明材料制成。
[0011]在另一優(yōu)選例中，還包括塑料蓋子，該塑料蓋子對所述電解液管的上口進行密封。
[0012]在另一優(yōu)選例中，所述工作電極通過固定在所述可移動平臺上的可伸縮金屬探針與外部設備連接。
[0013]在另一優(yōu)選例中，所述外部設備是電化學工作站和計算機。[0014]在另一優(yōu)選例中，還包括圓形塑料O形環(huán)，該圓形塑料O形環(huán)對所述工作電極與所述電解液管之間進行密封。
[0015]本發(fā)明的第二方面提供了一種電化學電鍍方法，利用第一方面所提供的裝置進行電鍍，該方法包括以下步驟:
[0016]將作為樣品的工作電極水平載放在基座上；
[0017]可移動平臺連接電解液管向下移動，通過圓形塑料O形環(huán)與工作電極接觸；
[0018]通過圓形塑料O形環(huán)使工作電極與電解液管之間進行密封；
[0019]向電解液管內注入電解液；以及
[0020]調節(jié)電鍍參數來進行電鍍。
[0021]本發(fā)明的第三方面提供了一種電化學分析方法，利用第一方面所提供的裝置進行分析，該方法包括以下步驟:
[0022]將作為樣品的工作電極水平載放在基座上；
[0023]可移動平臺連接電解液管向下移動，通過圓形塑料O形環(huán)與工作電極接觸；
[0024]通過圓形塑料O形環(huán)使工作電極與電解液管之間進行密封； [0025]向電解液管內注入電解液和惰性氣體；以及
[0026]調節(jié)電化學分析參數來進行分析。
[0027]本發(fā)明針對現有技術中存在的問題，提出了一種新的多用途電化學池裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是示出傳統(tǒng)電鍍的主要組成部分以及工作原理的圖。
[0029]圖2是示出用于電化學電鍍時的電化學池裝置的圖。
[0030]圖3是示出用于電化學分析時的電化學池裝置的圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0032]實施例1
[0033]圖2是示出示出用于電化學電鍍時的電化學池裝置的圖。電化學池裝置包括基座
1、可移動平臺2、電解液管3。該電化學池裝置在工作時連接于外部設備。在圖中示出了作為外部設備的電化學工作站和計算機11，但是也可以根據需要應用其他種類的外部設備?；鵌以金屬鋁材料制成，形成為四方形，尺寸例如可以是長寬高為9X9X2cm。可移動平臺2以黃銅材料制成。電解液管3以透明材料制成，比如圓形玻璃管，從而可以清楚觀察電鍍/電化學分析過程中作為樣品9的工作電極6的變化，尺寸例如可以是內徑為4.8_，外徑為6.8mm。參比電極8和對電極7是銅線，尺寸例如可以是直徑為1mm，長度為10cm。電解液管3通過可移動平臺2可以上下自由移動，從而實現工作樣品6的快速替換?？梢苿悠脚_2本身通過固定在基座I的兩個支柱可以上下移動。工作電極6通過固定在可移動平臺2上的可伸縮金屬探針實現和作為外部設備的電化學工作站和計算機11的連接。
[0034]進行電鍍時，首先將作為樣品9的工作電極6 (例如金/云母片)水平放置在基座I上后，可移動平臺2連接電解液管3向下移動，通過圓形塑料O形環(huán)10與樣品9接觸。通過向下壓彈簧圈4和固定鎖鈕5，通過圓形塑料O形環(huán)10使工作電極6與電解液管3之間達到密封的效果。電解液管3與樣品9密封以后，向電解液管3內注入電解液，電解液例如是濃度為50mM的硫酸銅(CuS04)溶液和IOmM的硫酸溶液電解液。工作電極6，參比電極8和對電極7通過引線連接到電化學工作站和計算機11，構成三電極體系。調節(jié)電鍍參數，例如沉積電壓或電鍍電流，從而進行電鍍。
[0035]實施例2
[0036]圖3是示出用于電化學分析時的電化學池裝置的圖。電化學池裝置的結構相對于圖2所示出的實施例1基本一致。
[0037]進行電化學分析的過程與進行電 鍍時相類似，所不同的是，通過針口往電解液管3中慢慢通入惰性氣體，例如氮氣(1-2個氣泡/秒)。電解液管3上口通過塑料蓋子13密封，僅留出參比電極8，對電極7和針口的出口。調節(jié)電化學分析參數，從而在防止電解液揮發(fā)的情況下在氣氛保護下對樣品(工作電極6)進行電化學分析。
[0038]應用了本發(fā)明后，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0039](I)提供了一種電化學電鍍和電化學分析雙用的電化學池裝置；
[0040](2)適合一些特殊基底的工作電極的電鍍和電化學分析；
[0041](3)可以在防止電解液揮發(fā)的情況下在氣氛保護下對樣品(工作電極)進行電化學分析；
[0042](4)所需要的電解液量很小，適合一些稀有金屬的沉積(不需要配置大量電解液)；
[0043](5)通過可移動平臺可以在受力均勻的情況下密封樣品，從而避免由于受力不均導致的樣品表面的破壞，另外還可以快速更換樣品，提高效率；
[0044](6)工作電極與外部設備之間通過可伸縮金屬探針連接接觸，保證了良好接觸和可快速更換樣品。
[0045]此外應理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0046]附圖標記說明
[0047]1:基座
[0048]2:可移動平臺
[0049]3:電解液管
[0050]4:彈簧圈
[0051]5:固定鎖鈕
[0052]6:工作電極
[0053]7:對電極
[0054]8:參比電極
[0055]9:樣品
[0056]10:圓形塑料O形環(huán)
[0057]11:電化學工作站和計算機
[0058]12:可伸縮金屬探針
[0059]13:塑料蓋子。
【權利要求】
1.一種多用途電化學池裝置，其特征在于，包括: 用于水平載放有作為樣品的工作電極的基座； 通過固定在所述基座的兩個支柱上下移動的可移動平臺；以及 用于注入電解液的通過所述可移動平臺上下移動的電解液管。
2.如權利要求1所述的多用途電化學池裝置，其特征在于， 所述電解液管以透明材料制成。
3.如權利要求1所述的多用途電化學池裝置，其特征在于， 還包括塑料蓋子，該塑料蓋子對所述電解液管的上口進行密封。
4.如權利要求3所述的多用途電化學池裝置，其特征在于， 所述工作電極通過固定在所述可移動平臺上的可伸縮金屬探針與外部設備連接。
5.如權利要求4所述的多用途電化學池裝置，其特征在于， 所述外部設備是電化 學工作站和計算機。
6.如權利要求4所述的多用途電化學池裝置，其特征在于， 還包括圓形塑料O形環(huán)，該圓形塑料O形環(huán)對所述工作電極與所述電解液管之間進行密封。
7.一種電化學電鍍方法，其特征在于， 使用如權利要求6所述的多用途電化學池裝置進行電鍍，該方法包括以下步驟: 將作為樣品的工作電極水平載放在基座上； 可移動平臺連接電解液管向下移動，通過圓形塑料O形環(huán)與工作電極接觸； 通過圓形塑料O形環(huán)使工作電極與電解液管之間進行密封； 向電解液管內注入電解液；以及 調節(jié)電鍍參數來進行電鍍。
8.一種電化學分析方法，其特征在于， 使用如權利要求6所述的多用途電化學池裝置進行分析，該方法包括以下步驟: 將作為樣品的工作電極水平載放在基座上； 可移動平臺連接電解液管向下移動，通過圓形塑料O形環(huán)與工作電極接觸； 通過圓形塑料O形環(huán)使工作電極與電解液管之間進行密封； 向電解液管內注入電解液和惰性氣體；以及 調節(jié)電化學分析參數來進行分析。
【文檔編號】C25D17/00GK103938257SQ201410193474
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權日:2014年5月8日
【發(fā)明者】沈彩, 趙沖沖, 韓偉強 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所