狀多孔陶瓷通過(guò)耐高溫絕緣錐套安裝在錐孔內(nèi)；與安裝圓臺(tái)狀多孔陶瓷的錐孔連通的通孔外端設(shè)有螺紋沉孔，在該螺紋沉孔內(nèi)安裝有與通孔連通的參比電極毛細(xì)管，參比電極毛細(xì)管另一端與由參比電極螺帽、參比電極外殼、參比電極壓環(huán)、圓臺(tái)狀參比電極絕緣密封件構(gòu)成的參比電極腔體連通，所述參比電極螺帽通過(guò)參比電極壓環(huán)與參比電極外殼連接，在參比電極壓環(huán)上開(kāi)設(shè)的錐孔內(nèi)安裝有穿帶有參比電極引線的圓臺(tái)狀參比電極絕緣密封件，其中位于參比電極腔體內(nèi)的參比電極引線為Ag/AgCl參比電極絲，參比電極引線的另一端通過(guò)參比電極壓環(huán)和參比電極螺帽上的通孔引出；在所述參比電極腔體和參比毛細(xì)管內(nèi)填充有內(nèi)參比溶液。
[0009]安裝時(shí)所述電極基座與安裝孔的中部在軸向剖面上呈外大內(nèi)小的V型口，所述金屬密封圈安裝在該V型口處。
[0010]所述參比電極毛細(xì)管通過(guò)中空的連接螺絲、壓塊固定在電極基座上的螺紋沉孔內(nèi)，且壓塊與參比電極毛細(xì)管的底部固定連接。
[0011]所述圓臺(tái)狀工作電極為被研宄材料或惰性鉑金電極，其中惰性鉑金電極的主體材料為剛玉陶瓷，軸心含與剛玉陶瓷一同燒結(jié)成的鉑絲，其兩個(gè)端面分別有一層海綿狀金屬鉑。
[0012]所述圓臺(tái)狀輔助電極為惰性鉑金電極，其中惰性鉑金電極的主體材料為剛玉陶瓷，軸心含與剛玉陶瓷一同燒結(jié)成的鉑絲，其兩個(gè)端面分別有一層海綿狀金屬鉑。
[0013]所述內(nèi)參比溶液為KCl或NaCl溶液。
[0014]所述高溫高壓容腔體和電極基座材料為鈦合金或鎳基合金，所述參比電極外殼、參比電極螺帽、參比電極毛細(xì)管和參比電極壓環(huán)材料為鎳基合金、鈦合金或不銹鋼。
[0015]所述圓臺(tái)狀耐高溫絕緣墊和耐高溫絕緣錐套的材料為葉蠟石、云母或氮化硼，所述圓臺(tái)狀多孔陶瓷材料為氧化鋯、氧化鋁或氧化鋯/氧化鋁復(fù)合陶瓷，所述圓臺(tái)狀參比電極絕緣密封件材料為聚四氟乙烯。
[0016]所述電極基座上的錐孔、圓臺(tái)狀耐高溫絕緣墊、耐高溫絕緣錐套、圓臺(tái)狀工作電極、圓臺(tái)狀輔助電極、圓臺(tái)狀多孔陶瓷、參比電極壓環(huán)和圓臺(tái)狀參比電極絕緣密封件具有相同的錐角，為10-20°，彼此共同形成本發(fā)明中電極的錐形自緊式密封機(jī)構(gòu)。
[0017]所述壓緊螺帽、密封圈壓環(huán)和連接螺絲材料為碳鋼或不銹鋼。
[0018]所述金屬密封圈材料為銅、金或鈦。
[0019]所述惰性鉑金電極的制備方法為:
步驟一:裁剪一定長(zhǎng)度的鉑絲，砂紙打磨后用去離子水清洗，再用乙醇超聲清洗，然后置于烘箱中100-150°C烘干備用；
步驟二:使用氧化鋁粉、阿拉伯樹(shù)膠、去離子水等材料配制固含量為30-70%的漿料，并將漿料在球磨機(jī)上球磨1-5 h ；
步驟三:將處理后的鉑絲放置在模具中間，滴漿，放置5-20 h后脫模修坯，得到柱狀的氧化鋁素還;
步驟四:在高溫爐中對(duì)氧化鋁素坯進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1300-1600°C，燒結(jié)時(shí)間為1-6 h，得到具高機(jī)械強(qiáng)度、軸心含鉑絲的Al2O3圓柱體；
步驟五:在磨床上將上述燒結(jié)成形的圓柱體加工成圓臺(tái)并用磨片機(jī)打磨圓臺(tái)的大小端面；
步驟六:將打磨好的圓臺(tái)依次在稀HC1、無(wú)水乙醇或丙酮、去離子水中超聲清洗10-20min，然后在100-150°C烘箱中烘干；
步驟七:在烘干后的圓臺(tái)兩個(gè)端面上分別涂覆鉑漿，并在高溫爐中800-1000°C進(jìn)行燒結(jié)即可。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明中用來(lái)制作耐高溫絕緣錐套和圓臺(tái)狀耐高溫絕緣墊的葉蠟石、云母或氮化硼等密封材料在高溫高壓水熱環(huán)境下硬度適中、熱化學(xué)穩(wěn)定性好、抗腐蝕，并具很好的高溫絕緣性能；作為圓臺(tái)狀工作電極和圓臺(tái)狀輔助電極使用的惰性鉑金電極，由Al2O3粉末與電極引線作整體燒結(jié)制作而成，其軸心嵌入的電極引線絕緣環(huán)境好，與陶瓷本體之間的整體性強(qiáng)，圓臺(tái)狀工作電極和圓臺(tái)狀輔助電極即使在高溫高壓水熱體系中亦具有很好的抗腐蝕性、高溫機(jī)械強(qiáng)度；用于制作圓臺(tái)狀多孔陶瓷的氧化鋁、氧化鋯或者氧化鋁/氧化鋯復(fù)合陶瓷在高壓水熱環(huán)境中具有良好的抗腐蝕性和高溫機(jī)械強(qiáng)度。不僅如此，本發(fā)明中用來(lái)承載和安裝電極的電極基座及高溫高壓容腔體系鎳基合金或鈦合金制作而成，該類材料在高壓水熱環(huán)境中亦具有較好的抗腐蝕性和高溫機(jī)械強(qiáng)度。因此，由前述耐高溫絕緣錐套、圓臺(tái)狀耐高溫絕緣墊、圓臺(tái)狀工作電極、圓臺(tái)狀輔助電極、圓臺(tái)狀多孔陶瓷以及基座上的錐孔所形成的錐形自緊式密封機(jī)構(gòu)使得本發(fā)明中工作電極、參比電極以及輔助電極在高壓水熱條件下能承受很高的溫度(例如:700°C)與壓力(例如:100 MPa)，并具有很好的密封效率和絕緣性能。
[0021]2、本發(fā)明中的前述圓臺(tái)狀耐高溫絕緣墊、耐高溫絕緣錐套、圓臺(tái)狀工作電極、圓臺(tái)狀輔助電極、圓臺(tái)狀多孔陶瓷、工作電極引線以及輔助電極引線在組裝至上述電極基座的錐孔后，各組成部件間緊密接觸，具很好的整體性，不易散落和損壞，從而使得本發(fā)明電極可多次重復(fù)使用。
[0022]3、本發(fā)明中作為圓臺(tái)狀工作電極和圓臺(tái)狀輔助電極使用的惰性鉑金電極大圓面上經(jīng)涂刷-燒結(jié)工藝制成的海綿狀金屬鉑層，可大大增加電極與水熱樣品的有效接觸面積，從而大幅度提高電極反應(yīng)的交換電流密度和電化學(xué)測(cè)量信號(hào)的信噪比。
[0023]4、本發(fā)明中圓臺(tái)狀多孔陶瓷和耐高溫絕緣錐套配合形成的密封機(jī)構(gòu)將冷區(qū)的內(nèi)參比溶液與高溫高壓容腔體內(nèi)高壓水熱流體隔離，不僅大大減弱了冷區(qū)與熱區(qū)之間流體的熱對(duì)流，降低了高溫高壓容腔體內(nèi)高壓水熱流體的溫度梯度，而且避免了聚四氟乙烯密封不能耐高于400°C高溫和金屬釬焊污染高溫高壓容腔體內(nèi)高壓水熱流體的問(wèn)題，從而提高了電化學(xué)測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性。
[0024]總之，本發(fā)明與現(xiàn)有各種用于高壓水熱體系的三電極電化學(xué)測(cè)量系統(tǒng)相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，測(cè)量結(jié)果可信度高，尤其可廣泛用于更寬溫壓范圍(常溫-700°C、常壓-100 MPa)的水熱體系，從而突破性地解決了現(xiàn)有三電極電化學(xué)測(cè)量系統(tǒng)不適用400-700°C,40-100 MPa溫度、壓力范圍的高壓水熱體系的問(wèn)題。而且成功的避免了現(xiàn)有一些系統(tǒng)中存在的穩(wěn)定性、可靠性不足以及樣品污染、使用場(chǎng)合受限等問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0027]采用鈦合金或鎳基合金制作高溫高壓容腔體4，高溫高壓容腔體4 一端開(kāi)設(shè)有內(nèi)螺紋孔15，另一端為開(kāi)口端。
[0028]采用鈦合金或鎳基合金制作電極基座10，在電極基座10的一端開(kāi)設(shè)有三個(gè)通孔，且在中間一個(gè)通孔的外端再開(kāi)設(shè)螺紋沉孔，在另一端開(kāi)設(shè)有三個(gè)錐孔，三個(gè)通孔與三個(gè)錐孔的收斂端連通。
[0029]采用葉蠟石、云母或氮化硼制作圓臺(tái)狀耐高溫絕緣墊16和耐高溫絕緣錐套6。
[0030]采用氧化鋯、氧化鋁或氧化鋯/氧化鋁復(fù)合陶瓷制作圓臺(tái)狀多孔陶瓷7。
[0031]采用聚四氟乙烯制作圓臺(tái)狀參比電極絕緣密封件22。
[0032]采用碳鋼或不銹制作壓緊螺帽1、密封圈壓環(huán)2和連接螺絲18，其中連接螺絲18與電極基座10的螺紋沉孔相配合。
[0033]采用鎳基合金、鈦合金或不銹鋼制作參比電極外殼13、參比電極螺帽21、參比電極毛細(xì)管12和參比電極壓環(huán)20。將參比電極毛細(xì)管12穿入連接螺絲18，再在參比電極毛細(xì)管12的底部側(cè)面固定連接壓塊17。
[0034]采用銅、金或鈦制作金屬密封圈3。
[0035]內(nèi)參比溶液選用一定濃度的KCl或NaCl溶液。
[0036]采用被研宄材料或惰性鉑金來(lái)制作圓臺(tái)狀工作電極5，采用惰性鉑金來(lái)制作圓臺(tái)狀輔助電極8，其中所使用惰性鉑金電極的主體材料為剛玉陶瓷，其軸心含與剛玉陶瓷一同燒結(jié)成的導(dǎo)線，兩個(gè)端面分別有一層海綿狀金屬鉑，其制備包括以下主要步驟:1、裁剪一定長(zhǎng)度的鉑絲，砂紙打磨后用去離子水清洗，再用乙醇超聲清洗，然后置于烘箱中100-150°C烘干備用；2、使用氧化鋁粉、阿拉伯樹(shù)膠、去離子水等材料配制固含量為30-70%的漿料，并將漿料在球磨機(jī)上球磨1-5 h;3、將處理后的鉑絲放置在模具中間，滴漿，放置5-20 h后脫模修坯，得到柱狀的氧化鋁素坯；4、在高溫爐中對(duì)氧化鋁素坯進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1300-1600°C，燒結(jié)時(shí)間為1-6 h，得到具高機(jī)械強(qiáng)度、軸心含鉑絲的Al2O3圓柱體；5、在磨床上將上述燒結(jié)成形的圓柱體加工成圓臺(tái)并用磨片機(jī)打磨圓臺(tái)的大小端面；6、將打磨好的圓臺(tái)依次在稀HC1、無(wú)水乙醇或丙酮、去離子水中超聲清洗10-20 min，然后在100_150°C烘箱中烘干；7、在烘干后的圓臺(tái)兩個(gè)端面上分別涂覆鉑漿，并在高溫爐中800-1000°C進(jìn)行燒結(jié)即可。
[0037]參比電極引線14與Ag/AgCl參比電極絲19為一整體，兩者合稱為Ag/AgCl電極絲，其制備方法包括以下步驟:1、用細(xì)砂紙打磨一根銀絲和一根鉑絲以去除其表面氧化膜，用丙酮棉球或酒精棉球擦洗銀絲和鉑絲表面，再用蒸餾水對(duì)銀絲和鉑絲進(jìn)行超聲清洗；
2、將銀絲放入稀鹽酸中活化5 ~ 30秒；3、將處理好的銀絲和鉑絲放入0.1-1.0 mo I/L的HCl溶液中，以銀絲作正極，鉑絲作負(fù)極，用電