O projeto modular da piscina de reação XAFS in situ eletrocímica é essencial para melhorar a flexibilidade experimental, a confiabilidade dos dados e a facilidade operacional, e a adaptação a vários cenários e a otimização do desempenho através de unidades funcionais padronizadas.

1. divisão de módulos funcionais e padronização do design da interface

A piscina de reação é dividida em módulos ópticos, módulos eletroquímicos, módulos de controle de fluidos e módulos de controle ambiental, que permitem a rápida montagem e substituição através de interfaces padronizadas (por exemplo, roscas, pinças). Por exemplo:

Módulo óptico: com membrana Kapton removível ou janela de quartzo, com suporte para transmissão / fluorescência de comutação de modo duplo, a espessura do formulário e o material são personalizados de acordo com a faixa de energia de raios X, como 2,5-20keV, reduzindo a atenuação do sinal.

Módulo eletroquímico: sistema integrado de três eletrodos (eletrodos de trabalho, eletrodos de referência, pares de eletrodos), interface de eletrodos com design de plug-in padronizado, compatível com diferentes materiais (por exemplo, papel de carbono, placa de platina) e tamanhos (por exemplo, 1,5 x 3cm²), suporte a regulação de ampla gama de potencial ±5V, densidade de corrente 0,1-100mA / cm².

Design de compatibilidade ambiental múltipla

O design modular suporta o funcionamento estável da piscina de reação em condições de fase gás, fase líquida, alta temperatura e alta pressão:

Ambiente de fase gás: através da câmara selada e do módulo de importação e saída de gás, a entrada precisa de gás de reação como CO2, O₂ e outros (velocidade de fluxo 0,1-10mL / min) é realizada em conjunto com a interface de cromatografia de fase gás para monitorar o produto de reação em tempo real.

Ambiente de alta temperatura e alta pressão: Use PEEK ou liga de titânio para construir câmaras resistentes à pressão (por exemplo, 30MPa), com refrigeração de nitrogênio líquido integrado ou módulos de aquecimento elétrico (faixa de temperatura 4,2-973K) para reduzir a interferência da radiação térmica no detector através de uma camada de isolamento (por exemplo, um revestimento de quartzo de 5mm).

3. Design de otimização de sinal dinâmico

Para resolver a vulnerabilidade ao sinal em experimentos XAFS in situ, o design modular aumenta a relação sinal-ruído através das seguintes estratégias:

Regulação da espessura da película líquida: a espessura da película líquida entre o eletrodo de trabalho e a janela de luz é ajustável (0,1-5 mm), equilibrando a resistência interna da reação e a intensidade de absorção de raios X, evitando que o solvente (como água) oculte o sinal de elementos de baixo teor (como Fe).

Supressão de luz difusa: janela óptica com ângulo de entrada de raios X projetado para 45 °, reduzindo a interferência fluorescente secundária excitada pela cavidade de aço inoxidável; Reduza o ruído de fundo com janelas de quartzo ou Be de alta pureza (transmitência de luz > 90%).

Manutenção rápida e design escalável

A estrutura modular permite que a desmontagem seja concluída por uma única pessoa em 10 minutos, e os componentes (por exemplo, eletrodos, aneis de vedação) podem ser substituídos independentemente, reduzindo os custos de manutenção. Ao mesmo tempo, as interfaces padronizadas (como o furo de rosca M6 e a interface de fibra óptica SMA) são reservadas para apoiar a combinação com a espectroscopia de Raman e a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) para expandir as funções experimentais. Por exemplo, através da integração de módulos de lâmpadas LED de vários comprimentos de onda, é possível realizar pesquisas colaborativas em fotocatálise e eletrocatalise.