本技术涉及一种检测装置，具体涉及一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置。
背景技术：
1、电化学主要研究电能与化学能以及电能与物质之间转换，在众多领域都具有广泛的应用，如能源、材料、金属腐蚀与防护、生命科学、电分析传感器、微电子等领域。电极/溶液界面是控制和影响整个电化学反应的核心场所，涉及离子和电子的传递过程，因此探明电极/溶液界面的结构和变化过程对于电化学反应而言至关重要。然而，电极/溶液界面的物理与化学过程相互交叠与影响，导致其结构和过程的研究极具挑战性。传统的电化学方法只能提供宏观的电信号参量，无法提供微观的界面反应信息。
2、红外光谱是一种应用非常广泛的分子检测技术，可以提供分子化学结构的详细信息。原位电化学红外光谱技术将电化学界面研究推上了一个新高度，即从宏观进入到微观，由统计平均到分子水平。其中电化学表面增强红外光谱(atr-seiras)因表面灵敏度高、受金属种类影响小、表面选律简单、光谱信号随电位变化可逆性好并且能提供电极表面分子结构信息而受到了广大研究者的青睐，如专利cn202210418006.5中公开的物质组分检测装置及方法。然而现有的atr-seiras方法也存在一些局限性，如低频区域(1200-400cm-1)检测困难、对偶极矩变化不大的分子检测不敏感等。
3、拉曼光谱是一种光散射技术，入射激光与样品发生相互作用导致散射光波长发生变化，通过拉曼散射光的频率和强度来表征样品分子振动，转动能级特性，对分子的极化率变化敏感，检测范围可达50-4000cm-1。原位电化学表面增强拉曼对电极界面极化率变化大的吸附态分子比较敏感，并且在低频区域的检测相对于红外更有优势，但对极化率变化比较小的分子的检测困难。
4、目前，针对电极界面上待测物种的检测仅存在单独的原位电化学红外光谱或者原位电化学拉曼光谱技术，并不能实现两种技术的联用。根据检测原理，拉曼光谱和红外光谱具有互补性，原位电化学表面增强红外和电化学表面增强拉曼技术的联用可以在宽频范围内同步得到电极界面上吸附态物种更全面的分子结构信息，实现1+1大于2的效果。并且，原位电化学红外光谱与拉曼光谱联用无需转移样品，能够实现在同一测试条件下同步得到同一样品的红外和拉曼信号，可以获得更准确的原位反应信息。
5、专利cn201710441766.7公开了拉曼和红外光谱两用原位检测密封电解池及其使用方法，但是该方案中仅能单独进行拉曼光谱检测或红外光谱检测，或是在拉曼光谱检测的间隙进行红外光谱检测，因而其无法实现实时的、持续的进行联合检测，容易造成检测信息的缺失。
6、因此，开发原位电化学红外光谱和拉曼光谱的联用装置具有重要意义。
技术实现思路
1、本实用新型的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，以解决现有技术中缺乏对电催化反应的原位红外光谱和拉曼光谱联用的装置的不足，本实用新型实现了原位红外和原位拉曼同步实时检测电极界面吸附物种(即待测物质)，为使用人员提供了更丰富的界面信息，从而可以更容易地剖析电极上电化学反应过程。
2、本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
3、一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，包括样品池、红外组件、拉曼组件和电催化组件；
4、所述的样品池分别于顶部和底部开设开口；
5、所述的红外组件包括红外光学窗口、红外光源和红外检测器；所述的红外光学窗口装配于样品池的底部开口处，且红外光学窗口的上表面镀设有导电金属镀层；待测物质设置于导电金属镀层上；所述的红外光源透过红外光学窗口朝向待测物质设置，所述的红外检测器设置于红外光源发出的红外光的反射光路上；
6、所述的拉曼组件包括拉曼光纤探头和拉曼光学窗口；所述的拉曼光学窗口装配于样品池的顶部开口处，所述的拉曼光纤探头透过拉曼光学窗口朝向待测物质设置；
7、所述的电催化组件包括参比电极、对电极和供电机构；所述的样品池内填充电解液，所述的参比电极和所述的对电极插入至电解液中，所述的供电机构分别与参比电极、对电极和导电金属镀层电气连接。
8、从红外光源发出的红外光照射到红外光学窗口下表面到达上表面，并在上表面发生全反射然后进入红外检测器；随后红外检测器就可以分析不同时刻红外光学窗口上吸附物种的红外信号。拉曼光纤探头发出的拉曼光穿过拉曼光学窗口和电解液到达放在红外光学窗口上的吸附物种，拉曼光在吸附物种上发生散射；拉曼光纤探头同时也会接收拉曼散射光并传导至拉曼检测器，从而得到拉曼信号。由此，红外光和拉曼光探测同一待测物种上的待测信号。
9、导电金属镀层，一方面用于电子传导(因此带有金属薄膜的红外光学窗口可以作为电化学三电极体系中的工作电极)，另一方面可以放大其上吸附物种的红外信号可以实现界面微弱物种的测量。电解液具有离子导电能力，因此工作电极(导电金属镀层)和对电极之间形成电流回路，参比电极用于控制施加在工作电极上的具体电压值大小。
10、由此，该联用装置可以在改变待测物质的电压的情况下同时探测待测材料界面上的红外信号和拉曼信号。
11、优选地，所述的样品池还分别设有电解液进口和电解液出口，所述的电解液进口和所述的电解液出口对称于样品池设置，用以更新工作电极附近的电解液。
12、优选地，所述的参比电极由电解液进口一侧插入至电解液中，所述的对电极由电解液出口一侧插入至电解液中，所述的红外光学窗口与所述的拉曼光学窗口位于参比电极和对电极之间。
13、优选地，所述的拉曼光学窗口至所述的红外光学窗口之间的距离为0.1-5mm。
14、优选地，所述的拉曼光纤探头至所述的待测物质之间的距离为5-20mm。
15、优选地，所述的拉曼组件还包括三维调节器，所述的拉曼光纤探头设置于三维调节器的末端，三维调节器的移动精度为1微米。
16、优选地，所述的拉曼光学窗口的厚度为0.2-2mm。
17、优选地，所述的红外光学窗口与所述的样品池之间通过第一密封件密封，进一步优选第一密封件为氟橡胶密封圈，防止样品池中电解液泄漏。
18、优选地，所述的参比电极与所述的样品池之间通过第二密封件密封；所述的对电极与所述的样品池之间通过第二密封件密封。进一步优选第二密封件为o型密封圈。
19、优选地，所述的红外光学窗口的截面形状为半圆形、梯形或v字型。
20、本实用新型的工作原理为：
21、该原位电化学红外光谱和拉曼光谱联用装置，利用红外光在红外光学窗口上表面的衰减全反射产生的衰逝波来测量电催化反应中待测物质上的吸附态物质，同时拉曼光可以通过聚焦在待测物质上的拉曼光产生的拉曼散射信号来测量电催化反应中待测物质上的吸附态物质；根据检测原理，拉曼光谱和红外光谱具有互补性并且互不影响，原位电化学表面增强红外和电化学表面增强拉曼技术的联用可以在宽频范围内同步得到电极界面上吸附态物种更全面的分子结构信息。
22、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
23、首次实现了电化学、红外光谱和拉曼光谱的联用，填补了电催化领域中红外光谱和拉曼光谱联用的空白。原位电化学表面增强红外和电化学表面增强拉曼技术的联用可以在宽频范围内同步得到电极界面上吸附态物种更全面的分子结构信息，实现1+1大于2的效果。并且，原位电化学红外光谱与拉曼光谱联用无需转移样品，能够实现在同一测试条件下同步得到同一样品的红外和拉曼信号，可以获得更准确的原位反应信息，提供了更丰富的界面信息，从而可以更容易地剖析电极上电化学反应过程。
1.一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，其特征在于，包括样品池(101)、红外组件、拉曼组件(108)和电催化组件(105)；
2.根据权利要求1所述的一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，其特征在于，所述的样品池(101)还分别设有电解液进口(1012)和电解液出口(1015)，所述的电解液进口(1012)和所述的电解液出口(1015)对称于样品池(101)设置。
3.根据权利要求2所述的一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，其特征在于，所述的参比电极(106)由电解液进口(1012)一侧插入至电解液中，所述的对电极(107)由电解液出口(1015)一侧插入至电解液中，所述的红外光学窗口(102)与所述的拉曼光学窗口(109)位于参比电极(106)和对电极(107)之间。
4.根据权利要求1所述的一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，其特征在于，所述的拉曼光学窗口(109)至所述的红外光学窗口(102)之间的距离为0.1-5mm。
5.根据权利要求1所述的一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，其特征在于，所述的拉曼光纤探头(1081)至所述的待测物质(1022)之间的距离为5-20mm。
6.根据权利要求5所述的一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，其特征在于，所述的拉曼组件(108)还包括三维调节器(1082)，所述的拉曼光纤探头(1081)设置于三维调节器(1082)的末端。
7.根据权利要求1所述的一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，其特征在于，所述的拉曼光学窗口(109)的厚度为0.2-2mm。
8.根据权利要求1所述的一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，其特征在于，所述的红外光学窗口(102)与所述的样品池(101)之间通过第一密封件(1011)密封。
9.根据权利要求1所述的一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，其特征在于，所述的参比电极(106)与所述的样品池(101)之间通过第二密封件(1014)密封；所述的对电极(107)与所述的样品池(101)之间通过第二密封件(1014)密封。
10.根据权利要求1所述的一种原位电化学红外光谱-拉曼光谱联用装置，其特征在于，所述的红外光学窗口(102)的截面形状为半圆形、梯形或v字型。
