本发明专利技术属于有机电化学合成中的自由基检测领域，公开了一种电化学原位自由基在线检测装置，该检测装置用于配合电子自旋共振波谱仪(ESR)使用，包括管式反应器(1)、工作电极(2)、辅助电极(3)及参比电极(4)，其中，管式反应器(1)用于容纳待测溶液；工作电极(2)、辅助电极(3)及参比电极(4)均用于与管式反应器(1)内容纳的待测溶液相接触，能够构成三电极体系，向待测溶液提供电能使待测溶液发生电化学反应。本发明专利技术通过对装置细节组件的构成及它们的配合工作方式等进行改进，与现有技术相比能够有效解决自由基寿命短、难以准确测定的问题，可实现有机电化学合成过程中的自由基的原位在线检测。线检测。线检测。
【技术实现步骤摘要】
一种电化学原位自由基在线检测装置
[0001]本专利技术属于有机电化学合成中的自由基检测领域，更具体地，涉及一种电化学原位自由基在线检测装置。
技术介绍
[0002]有机电化学合成方法可通过电位、电流的改变，快速精准调控反应过程和产物选择性，过程易控制，效率高，近年来在精细化工、药物合成、农业化学、材料制备和其他相关领域得到越来越多的关注和应用。自由基作为活性中间体，在有机电化学反应中扮演了重要角色。有机电化学合成中的偶联、取代、氧化还原、加成聚合、环化和碎裂反应过程中都有自由基参与。因此，对有机电化学合成过程中的自由基检测非常重要。通过自由基测试分析直接获得电化学合成转化过程中的自由基变化相关数据，研究自由基对电化学合成产物分布的影响，可以更加全面理解有机电化学合成过程的反应机理。常见的自由基测定方法是采用特定的自由基捕获剂对待测样品进行处理，再送入电子自旋共振波谱仪(ESR)中进行测定。然而，自由基是极具活性的反应中间体，寿命较短，仅能瞬时存在，传统的方法并不能准确的测定反应过程中瞬时的自由基浓度。亟需开发原位检测方法实现对有机电化学合成过程中的自由基在线检测。
技术实现思路
[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种电化学原位自由基在线检测装置，其中通过对装置细节组件的构成及它们的配合工作方式等进行改进，与现有技术相比能够有效解决自由基寿命短、难以准确测定的问题，可实现有机电化学合成过程中的自由基的原位在线检测。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种电化学原位自由基在线检测装置，该检测装置用于配合电子自旋共振波谱仪(ESR)使用，其特征在于，包括管式反应器(1)、工作电极(2)、辅助电极(3)及参比电极(4)，其中，
[0005]所述管式反应器(1)用于容纳待测溶液，并且，在进行电化学原位自由基在线检测时，所述管式反应器(1)用于放置在所述电子自旋共振波谱仪(ESR)的测试腔室内；
[0006]所述工作电极(2)、所述辅助电极(3)及所述参比电极(4)均用于与所述管式反应器(1)内容纳的所述待测溶液相接触，能够构成三电极体系，向所述待测溶液提供电能使所述待测溶液发生电化学反应；其中，在进行电化学原位自由基在线检测时，所述工作电极(2)的末端用于放置在所述电子自旋共振波谱仪(ESR)的ESR有效测试区域内。
[0007]作为本专利技术的进一步优选，所述检测装置还包括循环液套管(8)和热电耦(12)，其中，所述循环液套管(8)位于管式反应器(1)的外部，并与所述管式反应器(1)一体成形，该循环液套管(8)用于作为冷却循环液或加热循环液的流经通道；所述热电耦(12)用于插入所述管式反应器(1)内的待测溶液中以监测所述待测溶液的温度；
[0008]并且，所述循环液套管(8)、所述热电耦(12)还与加热模块、制冷模块共同构成温
度控制单元，能够在进行电化学原位自由基在线检测时，通过所述制冷模块或所述加热模块提供的所述冷却循环液或所述加热循环液，对所述电子自旋共振波谱仪(ESR)的ESR有效测试区域进行冷却或加热，以实现不同温度下电化学自由基原位检测；
[0009]优选的，所述加热循环液所采用的循环液为水；所述冷却循环液所采用的循环液为醇类溶剂，更优选的为乙醇。
[0010]作为本专利技术的进一步优选，所述管式反应器(1)采用石英材料；
[0011]优选的，所述管式反应器(1)为内径不大于2mm、且上下两端开口的石英管；该石英管的上端与上端盖(5)紧密相连，下端与下端盖(6)紧密相连；
[0012]或者，所述管式反应器(1)为下端封闭、上端开放的石英管，该石英管的上端与上端盖(5)紧密相连，下端的内径不大于2mm。
[0013]作为本专利技术的进一步优选，所述上端盖(5)上还开设有通气孔，用于平衡所述管式反应器(1)的内外气压。
[0014]作为本专利技术的进一步优选，所述下端盖(6)的内侧还设有密封垫圈(9)。
[0015]作为本专利技术的进一步优选，所述上端盖(5)和所述下端盖(6)均采用聚四氟乙烯。
[0016]作为本专利技术的进一步优选，所述管式反应器(1)的外壁上还设有刻度线。
[0017]作为本专利技术的进一步优选，所述工作电极(2)为丝状金属电极或丝状碳基电极；所述辅助电极(3)为丝状金属电极或丝状碳基电极，该辅助电极(3)的末端为螺旋状，所述工作电极(2)的末端穿过该辅助电极(3)的螺旋状区域；
[0018]所述参比电极(4)为丝状银电极。
[0019]作为本专利技术的进一步优选，所述检测装置还包括定位卡套(7)，该定位卡套(7)用于嵌套在所述管式反应器(1)的外部，能够固定所述管式反应器(1)，并定位所述管式反应器(1)与所述电子自旋共振波谱仪(ESR)的ESR有效测试区域两者的相对位置。
[0020]通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下技术效果：
[0021](1)本专利技术所述的电化学原位自由基在线检测装置结构紧凑，能够置于ESR测试腔体中，在电化学反应进行的同时实现自由基的原位在线检测。主要考虑自由基是极具活性的反应中间体，寿命较短，仅能瞬时存在，传统的方法并不能准确的测定反应过程中瞬时的自由基浓度，必须通过原位检测的方法才能准确测定自由基含量。
[0022](2)管式反应器可以采用变径设计，用于放置在电子自旋共振波谱仪(ESR)测试腔室内的目标区域的内径优选不大于2mm。考虑到大多数液体具有衰减微波功率的能力，因此用于装填待测试液体的反应器管径不宜过大，否则微波耦合不能完成或不稳定，影响自由基检测；
[0023](3)管式反应器优选石英材质，主要考虑石英组分单一(主要成分为SiO2)，杂质含量少，物理化学性质十分稳定，在ESR测试自由基过程中不会产生过高的杂质自由基信号干扰待测试液体中自由基含量测定。
[0024](4)辅助电极可优选为丝状金属或碳基电极，其末端尤其可采用螺旋状形式，一方面目的是便于将工作电极置于其螺旋结构中央，在狭窄的反应器内形成稳定的电场，另一方面可增加辅助电极表面积，减小辅助电极极化程度，提高检测的准确性；
[0025](5)本专利技术还优选设置有温度控制单元，包括循环液套管、热电耦、加热模块和冷却模块；考虑到电化学反应过程中温度会不断上升，而温度变化对自由基含量有显著的影
响，温度控制单元可将管式反应器中的待测液体温度在0
‑
95℃范围内任一温度条件下维持稳定，如此可实现0
‑
95℃温度范围内的电化学自由基原位准确检测。
[0026](6)本专利技术所述的电化学原位自由基在线检测装置结构简单，组装和拆卸操作便利，易于清洁。
附图说明
[0027]图1是本专利技术所述的电化学原位自由基在线检测装置结构示意图。
[0028]图2是本专利技术实施例1中电化学原位自由基在线检测结果。
[0029]图3是本专利技术实施例2中电化学本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电化学原位自由基在线检测装置，该检测装置用于配合电子自旋共振波谱仪(ESR)使用，其特征在于，包括管式反应器(1)、工作电极(2)、辅助电极(3)及参比电极(4)，其中，所述管式反应器(1)用于容纳待测溶液，并且，在进行电化学原位自由基在线检测时，所述管式反应器(1)用于放置在所述电子自旋共振波谱仪(ESR)的测试腔室内；所述工作电极(2)、所述辅助电极(3)及所述参比电极(4)均用于与所述管式反应器(1)内容纳的所述待测溶液相接触，能够构成三电极体系，向所述待测溶液提供电能使所述待测溶液发生电化学反应；其中，在进行电化学原位自由基在线检测时，所述工作电极(2)的末端用于放置在所述电子自旋共振波谱仪(ESR)的ESR有效测试区域内。2.如权利要求1所述电化学原位自由基在线检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括循环液套管(8)和热电耦(12)，其中，所述循环液套管(8)位于管式反应器(1)的外部，并与所述管式反应器(1)一体成形，该循环液套管(8)用于作为冷却循环液或加热循环液的流经通道；所述热电耦(12)用于插入所述管式反应器(1)内的待测溶液中以监测所述待测溶液的温度；并且，所述循环液套管(8)、所述热电耦(12)还与加热模块、制冷模块共同构成温度控制单元，能够在进行电化学原位自由基在线检测时，通过所述制冷模块或所述加热模块提供的所述冷却循环液或所述加热循环液，对所述电子自旋共振波谱仪(ESR)的ESR有效测试区域进行冷却或加热，以实现不同温度下电化学自由基原位检测；优选的，所述加热循环液所采用的循环液为水；所述冷却循环液所采用的循环液为醇类溶剂，更优选的为乙醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪一，邓伟，熊哲，汪雪棚，陈元静，向军，胡松，苏胜，江龙，徐俊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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