本發(fā)明屬于化學反應(yīng)工程領(lǐng)域，具體涉及一種用于實時監(jiān)測化學反應(yīng)過程的方法和裝置。

背景技術(shù)：

在材料合成及性能表征的化學反應(yīng)過程中，觀察反應(yīng)的進程、劇烈程度及其性能的優(yōu)劣，對分析反應(yīng)過程和控制產(chǎn)物的種類有著及其重要的作用。很多的化學反應(yīng)都伴隨著熱量的產(chǎn)生和吸收，根據(jù)反應(yīng)物的濃度不同，產(chǎn)生和吸收的熱量也有所不同。因此，通過監(jiān)測產(chǎn)生的熱量可以有效分析化學反應(yīng)進程?，F(xiàn)有的化學反應(yīng)熱量大多是通過熱電偶和紅外熱成像儀來監(jiān)測，但是這兩種方式的準確度和精確度無法滿足更為精確的化學分析，導致分析結(jié)果不夠準確，且監(jiān)測設(shè)備相對昂貴。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于實時監(jiān)測化學反應(yīng)過程的方法和裝置，該方法操作簡便、快捷、穩(wěn)定，裝置結(jié)構(gòu)簡單，可以實時監(jiān)測反應(yīng)發(fā)生的過程，精度和分辨率高，適用性廣，可用于多種化學反應(yīng)過程的監(jiān)測。

為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種用于實時監(jiān)測化學反應(yīng)過程的方法，包括以下步驟：

1)在熱釋電薄膜1上下兩面各制備一層薄膜電極2，用導電銀漿將銅導線3固定在上下薄膜電極2上，并通過銅導線3引出正負電極，得到柔性熱釋電溫度傳感器；

2)將PDMS滴在柔性熱釋電溫度傳感器上，使柔性熱釋電溫度傳感器完全被PDMS薄膜4包圍住，只露出銅導線3，然后加熱至65℃，保持4個小時固化，得到柔性檢測裝置；

3)將柔性檢測裝置5貼在燒杯7的外側(cè)，用銅導線3將示波器6接入正負電極，當燒杯7中沒有溶液8反應(yīng)時，示波器6界面沒有變化，說明沒有電流流過；在燒杯7中配制反應(yīng)的溶液8時，反應(yīng)，示波器6的界面出現(xiàn)波形，說明產(chǎn)生了電流，通過控制溶液的反應(yīng)濃度和攪拌速率，示波器6界面上的波形不同，通過示波器6實時監(jiān)測化學反應(yīng)過程。

一種用于實時監(jiān)測化學反應(yīng)過程的裝置，為柔性檢測裝置，包括熱釋電薄膜1，在熱釋電薄膜1上下兩面各制備一層薄膜電極2，薄膜電極2上連接有銅導線3，通過銅導線3引出正負電極，將熱釋電薄膜1、薄膜電極2被PDMS薄膜4包圍住，銅導線3伸出PDMS薄膜4外，PDMS薄膜4貼附在待測化學反應(yīng)容器上，正負電極的銅導線3之間連接有示波器6。

所述的熱釋電薄膜1為柔性的熱釋電材料，包括PVDF和PMN-PT。

所述的熱釋電薄膜1的厚度為30-500μm。

所述的薄膜電極2包括金屬、聚合物或石墨烯。

所述的薄膜電極2的厚度為10-50nm。

所述的在熱釋電薄膜1上下兩面制備薄膜電極2的方法包括濕法轉(zhuǎn)移法、旋涂法或磁控濺射方法。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明基于熱釋電溫度傳感器，采用熱釋電薄膜1將化學反應(yīng)過程的熱量變化轉(zhuǎn)換為可實時監(jiān)測的電信號，熱釋電材料是具有自發(fā)極化特性的晶體材料，當溫度變化時，自發(fā)極化發(fā)生改變，會釋放出表面吸附的部分電荷，從而實現(xiàn)將變化的溫度轉(zhuǎn)換成電能，通過熱釋電薄膜1能夠簡便快捷的觀測反應(yīng)的發(fā)生過程。該方法操作簡便、快捷、穩(wěn)定，裝置結(jié)構(gòu)簡單，可以實時監(jiān)測反應(yīng)發(fā)生的過程，精度和分辨率高，適用性廣，可用于多種化學反應(yīng)過程的監(jiān)測。

附圖說明

圖1是制造柔性熱釋電溫度傳感器的流程圖，圖(a)是制備熱釋電薄膜兩面薄膜電極的示意圖；圖(b)是薄膜電極上制備銅導線的示意圖；圖(c)是PDMS封裝后的柔性檢測裝置的示意圖。

圖2是柔性檢測裝置監(jiān)測化學反應(yīng)放熱量的示意圖，圖(a)是燒杯中沒有化學反應(yīng)的裝置圖；圖(b)燒杯中有化學反應(yīng)的裝置圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例對本發(fā)明方法做進一步說明。

實施例1

一種用于實時監(jiān)測化學反應(yīng)過程的方法，包括以下步驟：

1)參照圖1，在熱釋電薄膜1上下兩面通過濕法轉(zhuǎn)移法各制備一層薄膜電極2，用導電銀漿將銅導線3固定在上下薄膜電極2上，熱釋電薄膜1為厚度100μm的PVDF薄膜，薄膜電極2材料是石墨烯，并通過銅導線3引出正負電極，得到柔性熱釋電溫度傳感器；

2)采用滴涂的方式，將質(zhì)量分數(shù)為10％的PDMS滴在柔性熱釋電溫度傳感器上，使柔性熱釋電溫度傳感器完全被PDMS薄膜4包圍住，只露出銅導線3，然后加熱至65℃，保持4個小時固化，得到柔性檢測裝置；

3)參照圖2，將柔性檢測裝置5貼在燒杯7的外側(cè)，用銅導線3將示波器6接入正負電極，當燒杯7中沒有溶液8反應(yīng)時，示波器6界面沒有變化，說明沒有電流流過；在燒杯7中配制一定濃度的溶液8時，反應(yīng)，示波器6的界面出現(xiàn)波形，說明產(chǎn)生了電流，溶液8的反應(yīng)物是稀H₂SO₄和Ca(OH)₂，通過控制溶液的反應(yīng)濃度和攪拌速率，示波器6界面上的波形不同，通過分析示波器6界面上的電信號波形可以實時監(jiān)測化學反應(yīng)過程。

實施例2

一種用于實時監(jiān)測化學反應(yīng)過程的方法，包括以下步驟：

1)參照圖1，在熱釋電薄膜1上下兩面通過濕法轉(zhuǎn)移法各制備一層薄膜電極2，用導電銀漿將銅導線3固定在上下薄膜電極2上，熱釋電薄膜1為厚度200μm的PVDF薄膜，薄膜電極2材料是石墨烯，并通過銅導線3引出正負電極，得到柔性熱釋電溫度傳感器；

2)采用滴涂的方式，將質(zhì)量分數(shù)為10％的PDMS滴在圖1(a)的柔性熱釋電溫度傳感器上，使柔性熱釋電溫度傳感器完全被PDMS薄膜4包圍住，只露出銅導線3，然后加熱至65℃，保持4個小時固化用，得到柔性檢測裝置；

3)參照圖2，將柔性檢測裝置5貼在燒杯7的外側(cè)，用銅導線3將示波器6接入正負電極，當燒杯7中沒有溶液8反應(yīng)時，示波器6界面沒有變化，說明沒有電流流過；在燒杯7中配制一定濃度的溶液8時，反應(yīng)，示波器6的界面出現(xiàn)波形，說明產(chǎn)生了電流，溶液8的反應(yīng)物是稀H₂SO₄和Ca(OH)₂，通過控制溶液的反應(yīng)濃度和攪拌速率，示波器6界面上的波形不同，通過分析示波器6界面上的電信號波形可以實時監(jiān)測化學反應(yīng)過程。