一种高通量电化学合成与测试一体机及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种高通量电化学合成与测试一体机及其使用方法，该一体机包括阵列液槽、电动泵、电磁阀、进料桶、出料桶、磁力搅拌器、3D安装架、阳极夹具、阴极夹具，阵列液槽通过进料管和出料管分别与进料桶、出料桶相通，电动泵安装在进料管上，电磁阀安装在出料管上，磁力搅拌器设置在阵列液槽底部，阵列液槽、磁力搅拌器设置在3D安装架上，阳极夹具、阴极夹具夹持好阳极和阴极，滑动安装在3D安装架上并悬在阵列液槽上方，该一体机包括高通量电镀和双电极电镀的使用方法。该一体机电镀槽为阵列电镀槽，能够一次可电镀多个样品，具有多种使用方法，将合成和测试过程进行统一，便于操作，局域高通量筛选系统，加快了筛选过程，提高筛选质量。

【技术实现步骤摘要】
一种高通量电化学合成与测试一体机及其使用方法
本专利技术涉及电化学合成与测试一体机，更具体地，涉及一种高通量电化学合成与测试一体机及其使用方法。
技术介绍
电镀是在外电源的作用下，在阳极和阴极两个电极上分别进行氧化、还原反应的过程，是金属电解冶炼、电镀过程的基础，在传统的装饰、耐磨、减摩、防腐蚀和表面改性、电性能镀层、光学性能镀层新材料的开发等方面成为了非常重要的现代加工技术。在电镀中镀槽的选择尤为重要，目前普遍使用的镀槽一次只能制成一个样品，消耗大量人力及时间，工作效率低；并且无法调节阴阳极之间的距离，造成实验结果单一；而且换料繁琐，电镀效率低。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够实现多样品合成、电极距离可调节、换料方便的电镀效率高的高通量电化学合成与测试一体机，本专利技术的另一目的是提供该一体机的使用方法。技术方案：本专利技术所述的高通量电化学合成与测试一体机，包括阵列液槽、电动泵、电磁阀、进料桶、出料桶、磁力搅拌器、3D安装架、阳极夹具、阴极夹具，阵列液槽通过进料管和出料管分别与进料桶、出料桶相通；电动泵和电磁阀安装在进料管和出料管上，控制镀液进出；磁力搅拌器设置在阵列液槽底部，阵列液槽、磁力搅拌器设置在3D安装架上，阳极夹具、阴极夹具夹持好阳极和阴极，滑动安装在3D安装架上并悬在阵列液槽上方，阵列液槽内设置有与电动泵相连的液位计。其中，阵列液槽由n×m个单元槽组成，其中n、m≥5，单元槽连接有进料细管和出料细管，每个单元槽中的进料细管和出料细管上都安装有液位计和电动泵，通过开关电动泵来控制进料和出料，出料细管通过电磁阀连接到出料管上，进料细管连接通过进料管连接装有不同成分的镀液的进料桶，进料桶数量为1～10，液位计用来感知溶液位置，并与电动泵连接配合来控制通入镀液体积；磁力搅拌器为可加热磁力搅拌器，功率为400-1000W，转速范围为0-1500RPM，3D安装架由底座、支架、阴极夹具导轨、阳极夹具导轨、电机、电机开关组成；电机固定在底座上，支架垂直于底座安装在电机上，阴极夹具导轨和阳极夹具导轨固定在两根支架之间，阳极夹具、阴极夹具滑动安装在阳极夹具导轨和阴极夹具导轨上；阳极夹具和阴极夹具由焊接在导线上的不锈钢夹头构成；一体机还包括盖板，盖板上开有电极插孔，电极插孔包括阴极插孔、对称布置的驱动电极插孔、第一阳极插孔和第二阳极插孔，第一阳极插孔、第二阳极插孔和阴极插孔的距离分别是5～10mm和10～15mm；阳极为铜片、泡沫铜、泡沫镍、镍板、碳纤维布或不锈钢，阴极为Fe、Zn、Mn、Ni、Co、Cu、C、B、P、Ag、Au、Pd。本专利技术所述的高通量电化学合成与测试一体机的使用方法，高通量电镀时包括以下步骤：(S1)将磁力搅拌器放置在3D安装架上，阵列液槽安装于于磁力搅拌器上，进料管和出料管依次安装在阵列液槽上，电动泵和电磁阀安装在进料管和出料管上；(S2)阳极夹具、阴极夹具上固定好阴极和阳极，打开电动泵将镀液通入阵列液槽中，调整好阳极夹具、阴极夹具的位置，将阴极、阳极和载体浸入镀液中；(S3)进行恒电位单脉冲电镀，选定单脉冲电镀参数，结束后打开电磁阀将溶液从出料管排出，干燥后即得电镀产物；(S4)将电镀产物取下，以电镀产物为工作电极，与参比电极和对电极构成三电极体系，与电化学工作站相接，进行电化学测试。本专利技术所述的高通量电化学合成与测试一体机的使用方法，双电极电镀时包括以下步骤：(S1)将磁力搅拌器放置在3D安装架上，阵列液槽安装于于磁力搅拌器上，进料管和出料管依次安装在阵列液槽上，电动泵和电磁阀安装在进料管和出料管上；(S2)将双电极阴极和两个驱动电极固定在盖板上的阴极插孔、驱动电极插孔内，用阴极夹具固定住驱动电极，将双电极阳极固定在第一阳极插孔或第二阳极插孔处，并用导线将双电极阴极和双电极阳极连接在起来；(S3)利用电动泵将镀液通入阵列液槽中，根据液位计判断通入镀液体积，关闭电动泵；将双电极阴极和双极电极阳极浸入镀液中；(S4)使用直流稳压电源提供驱动电势，选择驱动电压和沉积时间进行电镀，结束后打开电磁阀将溶液从出料管排出，干燥后即得电镀产物；(S5)将电镀产物取下，以电镀产物为工作电极，与参比电极和对电极构成三电极体系，与电化学工作站相接，进行电化学测试。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：1、电镀槽为阵列电镀槽，能够自由选择电镀方式，一次可电镀多个样品，实现了电镀、测试一体化；2、高通量筛选系统，大大减少反应原料消耗，显著加快筛选过程，提高筛选质量；3、能够自动控制进出料，通过液位计和计算电动泵流量与时间判断溶液位置，智能化进出料；4、能够自由调节阴阳极之间的距离，调换不同材质的阴阳极，使用方便灵活。附图说明图1是本专利技术结构示意图；图2是本专利技术俯视图；图3是本专利技术主视图；图4是阵列镀槽部分部件连接示意图；图5是阵列镀槽俯视图；图6是阵列镀槽结构示意图；图7是单元槽剖视图；图8是阳极夹具和阴极夹具结构示意图；图9是盖板结构示意图；图10是双电极电镀制备催化剂电极使用示意图；图11是测试时电极使用示意图；图12是实施例1中不同氯化镍浓度下的LSV图；图13是实施例1中不同氯化镍浓度下催化剂的过电位的对比曲线图。具体实施方式实施例1如图1～4所示，3D自动控制高通量电化学合成与测试一体机包括阵列液槽1、电动泵4、电磁阀9、进料桶7、出料桶8、磁力搅拌器10、3D安装架、阳极夹具17、阴极夹具18，如图5～7所示，阵列液槽1槽长为215mm，宽为215mm，槽深为40mm，由5×5个单元槽组成，每个单元槽边上各有两个可与槽内相通的圆形孔道2，单元槽通过圆形孔道2连接有进料细管和出料细管，每个单元槽中的进料细管和出料细管上都安装有电动泵4，出料细管通过电磁阀9连接到出料管6上，出料管6出料桶8相通，5个单元槽中的进料管5通过电磁阀9连接到各自的进料桶7上，电动泵4采用耐腐蚀的塑料材质和陶瓷轴芯制成，尺寸为42mm×26mm×39mm，工作电压为直流10-15V，额定电流为0.2-0.5A，，最大扬程为0.8-1.5m，电磁阀9安装在出料管上，磁力搅拌器10设置在阵列液槽1底部，磁力搅拌器10为可加热磁力搅拌器，功率为400-1000W，转速范围为0-1500RPM，阵列液槽1、磁力搅拌器10设置在3D安装架上，阳极夹具17、阴极夹具18夹持好阳极和阴极，3D安装架由底座11、支架12、阴极夹具导轨13、阳极夹具导轨14、电机15、电机开关16组成；电机15固定在底座11上，支架12垂直于底座11安装在电机15上，阴极夹具导轨13和阳极夹具导轨14固定在两根支架12之间，阳极夹具17、阴极夹具18滑动安装在阳极夹具导轨14和阴极夹具导轨13上，如图8所示，阳极夹具17和阴极夹具18由焊接在导线21上的不锈钢夹头20构成，如图9所示，双电极电镀时还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通量电化学合成与测试一体机，其特征在于，包括阵列液槽(1)、电动泵(4)、电磁阀(9)、进料桶(7)、出料桶(8)、磁力搅拌器(10)、3D安装架、阳极夹具(17)、阴极夹具(18)，所述阵列液槽(1)通过进料管(5)和出料管(6)分别与进料桶(7)、出料桶(8)相通；所述电动泵(4)和电磁阀(9)安装在进料管(5)和出料管(6)上；所述磁力搅拌器(10)设置在阵列液槽(1)底部，所述阵列液槽(1)、磁力搅拌器(10)设置在3D安装架上，所述阳极夹具(17)、阴极夹具(18)夹持好阳极和阴极，滑动安装在3D安装架上并悬在阵列液槽(1)上方，所述阵列液槽(1)内设置有与电动泵(4)相连的液位计(19)。/n

【技术特征摘要】
1.一种高通量电化学合成与测试一体机，其特征在于，包括阵列液槽(1)、电动泵(4)、电磁阀(9)、进料桶(7)、出料桶(8)、磁力搅拌器(10)、3D安装架、阳极夹具(17)、阴极夹具(18)，所述阵列液槽(1)通过进料管(5)和出料管(6)分别与进料桶(7)、出料桶(8)相通；所述电动泵(4)和电磁阀(9)安装在进料管(5)和出料管(6)上；所述磁力搅拌器(10)设置在阵列液槽(1)底部，所述阵列液槽(1)、磁力搅拌器(10)设置在3D安装架上，所述阳极夹具(17)、阴极夹具(18)夹持好阳极和阴极，滑动安装在3D安装架上并悬在阵列液槽(1)上方，所述阵列液槽(1)内设置有与电动泵(4)相连的液位计(19)。


2.根据权利要求1所述的高通量电化学合成与测试一体机，其特征在于，所述阵列液槽(1)由n×m个单元槽组成，其中n、m≥5，所述单元槽连接有进料细管和出料细管，每个单元槽中的进料细管和出料细管上都安装有液位计(19)和电动泵(4)，所述出料细管统一连接到出料管(6)上，所述进料细管连接通过进料管(5)连接装有不同成分的镀液的进料桶(7)，所述进料桶(7)数量为1～10。


3.根据权利要求1所述的高通量电化学合成与测试一体机，其特征在于，所述磁力搅拌器(10)为可加热磁力搅拌器，功率为400-1000W，转速范围为0-1500RPM。


4.根据权利要求1所述的高通量电化学合成与测试一体机，其特征在于，所述3D安装架由底座(11)、支架(12)、阴极夹具导轨(13)、阳极夹具导轨(14)、电机(15)、电机开关(16)组成；所述电机(15)固定在底座(11)上，所述支架(12)垂直于底座(11)安装在电机(15)上，所述阴极夹具导轨(13)和阳极夹具导轨(14)固定在两根支架(12)之间，所述电机(15)控制阴极夹具导轨(13)和阳极夹具导轨(14)移动，所述阳极夹具(17)、阴极夹具(18)滑动安装在阳极夹具导轨(14)和阴极夹具导轨(13)上。


5.根据权利要求1所述的高通量电化学合成与测试一体机，其特征在于，所述阳极夹具(17)和阴极夹具(18)由焊接在导线(21)上的不锈钢夹头(20)构成。


6.根据权利要求1所述的高通量电化学合成与测试一体机，其特征在于，还包括盖板(22)，所述盖板(22)上开有电极插孔，所述电极插孔包括阴极插孔(30)、对称布置的驱动电极插孔(29)、第一阳极插孔(31)和第二阳极插孔(32)，所述第一阳极插孔(31)、第二阳极插孔(32)和阴极插孔(30)的距离分别是5～10mm和10～15mm。

【专利技术属性】
技术研发人员：魏永生，付文英，王茂森，刘妍，陈玲熙，吕怡梦，苏茂青，韦露，赵新生，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32