专利名称：液相色谱系统用的电化学检测池的制作方法
技术领域：
总体上，本发明涉及液相色谱检测法的检测池，更具体地涉及參比电极的配置及其使用方法。背景介绍在生物技术エ业、生物化学研究和临床实验室中，对碳水化合物、氨基酸和相关化合物进行液相色谱分析是重要的手段。在碱性条件下，三电极检测池结合脉冲电化学检测液相色谱柱的使用，可以实现独特的选择性分离和直接检测而无需衍生的分离分析物，这种检测具有无与伦比的灵敏度。到现在为止，现行的在高碱性流动相中的安培检测方法使用金工作电极、钼或钛对电极和第二类參比电极，该參比电极如银-氯化银电极、汞-氯化 亚汞电极、汞-硫酸亚汞电极、或铊汞齐-氯化亚铊电扱。在第二类电极中，固相中的化学元素(主要是金属)与其在液相下的难溶盐是处于平衡状态的(參见，例如，SAWYER etal. , “Experimental electrochemistry for chemists,，，1974，ρ· 34，Wiley, New York)。多年来，工作电极和对电极有了重大创新和改进，而改进參比电极相对较少。随着毛细管色谱以及联用的检测技术的重要性日益増加，碳水化合物、氨基酸和相关的化合物分析需要有小型化的检测池。然而，小型化含有第二类參比电极的检测池通常是非常困难的，原因在于其空间要求和液结(Iiquidjunction)的表面粗糙度，以及一般情况下參比电极本体的大体积。已经尝试利用没有液结的第二类參比电极。參比电极成为试验溶液与具有其盐层的结合金属接触的唯一固相(參见，例如，BOHS et al., “TheUniJet:A NewElectrochemical Detector for Microbore Liquid Chromatography, ”CurrentSeparations, 1994, vol. 12, pp. 181-186)。这种方法的一个严重的缺点是在试验溶液中需要存在抗衡阴离子(counter anion)。例如对Ag/AgCl电极,必须在试验溶液中保持有足够的和恒定的氯离子浓度。所需的氯离子的存在排除使用可能被该阴离子污染的工作电极，例如，金或钼。此外，相比在静态溶液形成液结，在液体流中，第二类电极的平衡中的难溶性盐溶解更迅速。相应地，所述第二类电极的耐用性比具有液结的相同类型的电极差得多。在暴露于碳水化合物和氨基酸色谱分析使用的碱性洗脱剂过程中，银-氯化银參比电极会经受參考电位的变化，通常是正位移。这将使过多的电位被施加到工作电极上，导致响应逐渐降低和/或校准曲线的线性范围变窄。在极端的情况下，工作电极会在检测灵敏度的损失下钝化(passivated)。其它类型的參比电极,例如,萊-氯化亚萊电极(甘萊电极)、汞-硫酸亚汞电极和铊汞齐-氯化亚铊电极(Thalamid 电极)可以类似的方式受到碱性洗脱液的影响并以同样的方式影响工作电极的运行。所有上述类型的參比电极包括封入液结的导电盐溶液，所述液结形成电极的固体部分和在外面的电解质之间的界面。所述液结已知用于使导电盐的溶液流出到所述电极周围。如果这样的电极位于检测池内的液体流中，来自液结的盐可以影响另ー检测器的运作，如所述检测池下游的质谱仪。如果通过检测器池的流体停止，如在持续一天或过夜的工作中断期间，液结处的离子含量甚至可能污染位于參比电极上游的工作电极的表面，影响其随后的使用期限中的性能。暴露于被从參比电极的液结流出氯离子污染的情况的金电极可以作为ー个例子。最后，来自所述液结的离子的恒定扩散预先确定了第二类參比电极的有限使用寿命。只有液结的导电性盐的浓度仍高于某个最小值，其參考电位才可以保持在有用的范围内。银-氯化银參比电极和所有其他的第二类參比电极的另ー个问题是，使用这样的电极难以设计具有最小的死体积(dead volume)的小型化的检测池。最小的死体积对于防止峰展宽和其它类型的作为色谱效率损失测量的峰形变形很重要。除其他事项外，色谱效率差导致峰之间的分离差，以及相应减少定量精度和结果准确度，其中所述结果是依据分离出的感兴趣的化合物的峰面积测量的。可用的液结设计(粗糙度、庞大性)通常不可能使死体积最小化，以满足高性能液相色谱法的毛细管形式的需求。然而，常规的第二类參比电极的另ー个缺点是，从參比电极本体流出的相对高浓度的潜在地污染电极的离子的存在，减少了三电极池的电极的相对定位的可能性。第二类參比电极总是位于工作电极(组)的下游侧。出于同样的原因，第二类參比电极也使两个或更多的电化学检测池的串连更加困难。 与第二类參比电极相反，第一类參比电极没有那么占地方的电极本体，也不需要液结。第一类參比电极具有金属或可溶相电极，直接与其离子平衡(例如H2和H+;參考，SAWYER)。到目前为止，已经在液相色谱池中实现的，只有第一类參比电极是基于固体电极。除了依赖水合氢离子的浓度的变化之外，已报道用于低死体积的液相色谱池的固体电极的參考电位还依赖于电解质组成的变化。这样的电极被称为伪或准參比电极，准參比电极的例子如MATSON的美国专利No. 4404065，或BOWERS等人的美国专利No. 5368706所公开的。这种固体准电极的重要的例子是用于液相色谱在电化学检测池中的钯(Pd)或钯氧化物(PdOx)參比电极。在所公开的液相色谱池的例子中，对电极也由Pd或PdOx制成。准參比电极的ー个重要限制是，在液相色谱的梯度洗脱条件下，它们的參考电位的不稳定性。该限制使得不可能使用包含准參比电极的检测池。另ー方面，PdH电极的參考电位不改变或其改变程度不至于阻碍其在液相色谱检测的条件下作为參比电极进行使用。PdH的參考电位的唯一的显着变化发生在PH梯度的条件下。这样的变化是可预测的和由Nernst方程定义，例如以和玻璃膜pH指示电极相同的方式。例如，pH指示电极可以弥补工作电极的由pH值所引起的响应变化(參见，例如，WELCH et al. , “Comparison ofPulsed CoulometricDetection and Potentiai-bweep Pulsed しoulometricDetection tor UnderivatizedAmino Acids in Liquid Chromatography, ” Anal. Chem.，1989，vol. 61，pp. 555-559)。 pH感测參比电极如玻璃膜以及PdH电极的补偿作用可以实现不受pH梯度影响的基线，所述pH梯度可以是所谓的梯度上升的形式，或其它相似的形成。具有參考PH指示电极的施加电位的工作电极仅在电活性分析物的存在下产生响应，而不是PH值变化的結果。Pd或钯化合物固态准參比电极的另ー个例子是Pd/Pdl2电极，由HERRMANN等人在美国专利No. 6572748中披露。此參比电极是利用厚膜技木通过沉积金属钯层形成。然后，通过电解过程，或通过沉淀在所述钯层上覆盖合适的钯化合物层。钯-氢(PdH)电极结合合适的參比电极可以用作pH传感器和/或作为水性和非水性的库仑滴定的质子生成电极。參考,例如，SCHWING et al. “COMPARISON OF DIFFERENTPALLADIUM-HYDROGEN ELECTRODEAS pH INDICATORS, ”Analytica Chimica Acta, 1956，vol.15，pp. 379-388;STOCK et al.“THE PALLADIUM ELECTRODE IN AQUEOUS ANDNON-AQUEOUSTITRIMETRY”，Analytica Chimica Acta, 1959, vol. 20, pp. 73-78 ; and DOBSON, “ThePallapHode Electrode System, ”Platinum MetalsRev. , 1981), vol. 25, no. 2, pp. 72-73。用于上述目的的钯-氢电极是通过在钼、金、或钯膜上沉积钯黑。然后，钯-氢电极通过吸附电解水的氢来制备。在电解过程中，水的电解的源极电位(source potential)不被控制。另ー方面，监视和控制电解的电流和时间。电解电流高，为50毫安(见SCHWING)。这至少比色谱检测池的合适电流值高四个数量级。如果将库仑滴定中常见的电流量级施加到用于色谱应用的电化学检测池的參比电扱，会使检测信号产生过量噪音。其它ー些优化的IE -氢电极电位在电位滴定(potentiometric)和本体溶液中(bulk solution)实施的伏安(voltammetric)实验中作为pH參比电极来使用。参见，例如，GOFFE et al.，” Internally charged palladium hydridereferenceelectrode-Part I: The effect of charging current density on long-term stability, ”Medical&Biological Engineering&Computing, 1978, vol. 16，pp. 670-676 (下称“ G0FFE”)以及 KELLY et al.，，，Internally charged palladiumhydridereference electrode:II Automatically controlled palladium hydrideelectrode, Medical&Biological Engineering&Computing, 1981, vol. 19, pp. 333-339(下称“KELLY”)。这种钯-氢化物參比电极采用电源通过连续的内部充电来制备和保持。监测和控制充电电流以实现长期稳定的參考电位。另ー方面，即使显示了所施加的电位显著影响钯-氢电极的參考电位，充电电位也完全不受控制。到目前为止，固态钯-氢型參比电极仅在用于本体溶液中有所描述。參见，例如，FLEISCHMANN et al. , “A palladium-hydrogen probe electrode foruseas a microreference electrode,，，J. Scientific Instruments, 1968, series2，vol. l，pp.667-668(下称“FLEISCHMANN”)；MUNASIRI et al. , iiPalladium-hydrogenelectrodes for coulometric titration analysis of acids andbases,，，J.Electroanal. Chem.，1992，vol. 332，pp. 333-337(下称“MUNASIRI，，)；“Pd/H2REFERENCEELECTRODE，，，date unknown, CormetTesting Systems, Helsinki, Finland (下称“Cormet”)。参考 http://www. cormet. fi/pdf/PDF Pd~H2. pdf.至目前为止，未见在流通色谱检测池中使用这种电极的报道。在大多数的情况下，没有使用提供了连续向钯电极供给氢的二次电源来制备和保持钯-氢电极。例如,通过从非连续的电解过程中产生的氢(參见，例如，FLEISCHMANN andMUNASIRI)或通过压缩气筒的氢(參见，例如，Cormet)处理钯来制备钯-氢电极。ー个较经济的例子，Pd/H2电极通过来自气筒的氢气来保持饱和状态以实现稳定的參考电位(參见例如Cormet)。这种不仅在參比电极，而且在工作电极和对电极的周边使氢气通过溶液鼓泡将导致通过池的流中产生过量的噪音水平，因而用于色谱检测池是完全不能接受的。在另一例中，钯-氢电极通过使Pd导线(wire)在负极性和正极性之间循环(cycling)，并保持恒定的电流密度来制备(见FLEISCHMANN)。在使用过程中，PdH2电极与电源断开。如此制备的钯-氢电极提供了长达24小时的稳定參考电位。然后，钯-氢电极需要通过在酸性溶液中再次循环来利用电解氢再次充电(charge)。在不连续的充电过程中，钯转换为不同形式的钯氢化物，例如α、α +β、β相。所述相通过 H/Pd 比定义(參见，例如，DOBSON et al. , ^SomeExperimental Factors whichGovern the Potential of the Palladium HydrideElectrode at 25to 195 ° C，，，J.Chem. Soc.，Faraday Trans. 1，1972，vol.68，pp.749-763;DOBSON et al.，” PlateauPotentials of the a + β Palladium HydrideElectrode at Temperatures between25and 195 ° C，” J. Chem. Soc.，Faraday Trans. 1，1972，vol. 68，pp. 764-772)。没有外部氢的持续供应，钯氢化物相释放其含有的氢并转化回纯钯。因此，參比电极重新充电(recharging)十分必要。过去尝试避免在连续充电的PdH电极的传感末端形成气泡，其中该PdH电极用作pH指示电极,导致创造出来所谓的“内部充电(internally charged) ”电极(见,例如，SCHWING.和GOFFE和Ke 11 y)，其在文献中例证了连续连接到电源、且不需要重新充电的PdH电极的形式。 这种类型的电极包括连续地从密封的内部腔室进入到样品溶液主体的钯丝。所述内部腔室还包含合适的对电极。钯丝的内部部分和对电极浸溃在内部腔室内合适的电解质中。通过对内部腔室的一对电极提供恒定电流，維持持续供给氢给Pd电极。然而，必须指出，这种形式的连续重新充电的PdH电极第二类參比电极相似需要笨重的设计，完整的电极组件的小型化受到限制(例如，银/氯化银电极，甘汞电极等)。内部充电的PdH电极的另ー个缺点是其寿命的限制，其寿命由在内部腔室中的Pd电极得到质子的量影响，在用于这样的电极内部充电而选定的电位范围内。内部充电的PdH电极的这一方面类似于第二类电极的基于第二类电极的液结中的导电盐的供应限制的寿命限制。迄今为止，由SCHWING和其他人设计的内部充电的PdH电极既不适用于小内部体积(IpL至 μυ的色谱检测池，也不能用于没有内部腔室的情况下的连续充电的钯-氢电扱。一方面这种电极的潜在用途，和另一方面其在色谱池上的迟迟不能实施表明了，对本领域技术人员来说，目前为止，这两种类型的连续充电的PdH电极不适合使用在小容积流通(flow-through)色谱检测池。有趣的是，在钼-氢(PtH2)电极上也观察到与PdH电极类似的局限性。參见，例如，GINER, J.，“A Practical Reference Electrode, ^Electrochem.Soc. , 1964, vol. 111，p. 376。在1964年，关于全功能的电解氢连续再补给的PtH2设计已经有所报道。然而，适用于色谱流通检测池的相同的电极的形式尚未见报道。阻止将第一类固体參比电极用于薄膜型(内部容积为IpL到I μ L)色谱三电极池似乎有难以逾越的障碍。首先，在Pt或Pd基底产生氢需要对电极或參比电极系统的第二电极存在，这增加了检测池设计的整体复杂性。其次，維持氢电极所需的气泡的形成(例如，在阴极的氢气，在阳极的氧气)与已知的薄层设计的色谱检测池不兼容。第三，參比电极模块的电源电路必须集成到电子设备(electronics)，该电子设备驱动其它的两个电极，并处理所得到的信号。由于Pd对由质子生成氢的较低的催化活性，在金属基氢电极中，钯(Pd)已被认为是钼(Pt)的一个差的(poor)代替品(见，例如，IVES et al. , ReferenceElectrodesTheory and Practice, 1961, p. Ill, Academic Press, New York)。一些研究显不，相比 Pt基电极，PdH电极的可靠性较差(见，例如，SCHWING)。
因此，提供具有克服了用于低死体积(IpL至I μ L)电化学检测池中的已知的參比电极的上述的和其它的缺点的參比电极组件的检测池将是有用的。发明简介一方面，本发明涉及色谱系统的检测池，其包括具有入口、出口和对电极的池主体，工作电极，在入口和出ロ之间延伸的样品流动管道，该管道与对电极和工作电极流体接触，以及钯/贵金属參比电极系统。所述检测池可以是三电极检测系统。所述池本体可由导电材料制成。所述池本体可由耐腐蚀金属或导电聚合物制成。所述池本体可由选自下组的材料制成，所述组由钛、耐腐蚀合金、不锈钢、负载碳的聚醚醚酮(PEEK)、聚噻吩、聚卩引哚、和聚萘(polynaphtalene)组成。參比电极系统可以是钯/钼(Pd/Pt)參比电极系统。參比电极系统可以包括第一类參比电极。參比电极系统可包括钯(Pd)參比电极以及钼(Pt)辅助电扱，參比电极和辅 助电极均与所述样品流动管道电接触。使！ (Pd)參比电极可包括延伸到池本体上的參比电极孔的导线。參比电极可直接或间接地连接电源的负极。辅助电极可以直接或间接地连接电源的正极。所述检测池还包括对电极和工作电极之间设置的垫圈，并具有形成对电极和工作电极之间的薄层通道的切ロ(cutout),其中，所述通道流体连接(fluidly connect)池本体的入口和出口，从而形成流体样品通道的一部分。 所述池本体包括入ロ和电极空腔，该电极空腔流体连接入口和出口，从而形成流体样品通道的一部分。至少Pd參比电极和Pt辅助电极之一可以是导线。另ー方面，本发明涉及色谱系统，所述系统包括上述的检测池中的任ー检测池。所述色谱系统可以包括多个检测池，其中检测池可以设置成串联。本发明的方法和装置具有其它特征和优点，其将显而易见的，或更详细地在附图中显示，这些也结合进这里，以及下面的本发明的详细描述中，它们一起用于解释本发明的某些原则。
图I是根据本发明的各个方面的示例性色谱系统检测池的示意图。图2是根据本发明的各个方面的另ー示例性的色谱系统检测池上部的立体图。图3是ー示例性的三电极、超低体积色谱检测池的示意图，其中构成PdH电极的两个电极被设置在和工作电极相同的聚合物块中。图4是ー示例性的色谱系统的示意图，其中包括多个串联的色谱检测池。发明详述參考各种实施例，现在将详细描述本发明。其示例在附图中示出并描述如下。虽然将结合示例性实施例描述本发明，应当理解的是，本说明书并非将本发明限制在那些示例性的实施例范围内。相反，本发明g在覆盖所述示例性实施例，以及各种替代方案、修改、等同物及其它ー些实施例中，其可以包括在由所附的权利要求所定义的本发明的精神和范围内。在所有附图中，类似的附图标记指代类似的部件，注意图1，其示出一示例性的色谱检测池，其通常由附图标记30指代。检测池的各个方面与以下检测器是类似的，所述检测器可在加利福尼亚州桑尼维尔市Dionex公司的ICS-3000液相色谱系统中找到，特别是，与Dionex公司的ED40、ED50、和ED50A探测器类似。然而，可以理解的，在其他色谱系统也可以利用本发明的检测池。在本发明的各种实施例中，如图I所示，所述检测池包括三电极单元33中的參比电极组件32。然而，人们将理解的，根据各种实施例、配置和设计方面的考虑，检测池可具有两个或更多电扱。较早的两电极设计使用两个相同的电极(工作和參比)用于调节电压和测量电流，而在三电极池中，仅仅对參比电极和工作电极之间电压进行调节。电流测量值是取所述工作电极和对电极之间的电流。所述对电极有时也被称为辅助电极。然而，在本文中，术语辅助电极是指构成PdH电极的两电极单元(two-electrode cell)的第二阳极。有报道描述了具有多于三个的电极的色谱检测池，例如，包含多个工作电极，其參比相同的參比电极(LUNTE et al, “Difference Mode Detection withThin-Layer Dual-ElectrodeLiquid Chromatography/Electrochemistry,，’Anal. Chem. , 1985, vol. 57, pp. 1541-1546)。这里描述的PdH电极，其可用于所有上述类型的低死体积色谱检测池。 得到的色谱检测池30包括许多与Dionex公司的PED、ED 50、和ED检测器类似的组件，包括导电性的池本体35，其作为对电极；工作电极模块37，其包括工作电极39 ;密封垫40，其设置在对电极和工作电极之间，并具有切ロ 42而形成薄层通道44 ;和用于组装检测池的磁轭旋钮(yoke-knob)组件46。池本体35的合适的材料包括，但不限于，钛、高品质的不锈钢或坚固的高导电聚合物。池本体优选加工或以其他方式形成为包括入口 47和出口 49，所述出口与薄层通道44流体连接以形成流体样品线51。优选的，所述入口、通道和出口配置为具有最小的检测池内的死体积。在所示的配置中，垫圈的通道形成所述池的薄层通路，然而，将理解，所述池的薄层通路可以通过在导电性对电极的本体中加工微小的槽形成。对于本发明的目的，薄层通道的体积范围为IpL至I μし可以使用在以下范围内的流动通路的尺寸或者在垫圈之内或作为细加工的微小的槽以形成低体积、薄层流动通路。流动通路的总尺寸可包括宽约O. 1-3毫米，长度约6-12毫米，厚度约O. 0125-0. 5毫米。优选的，包括宽度约O. 5-2毫米，长度约6-10毫米，和厚度约O. 0125-0. 25毫米。最优选的是，包括约0. 5-1. 5毫米的宽度，约6-9毫米的长度，约0. 0125至0. 05毫米的厚度。在其它已知的方式中，磁轭旋钮组件46允许快速装配和拆卸检测池30。特别是，磁轭旋钮组件包括用于将工作电极39对准垫圈40的磁轭，并依次，对准电池本体35以彼此密封接合工作电极、垫圈和电池本体。人们将会理解，磁轭旋钮组件可以被配置为提供恒定的密封力，例如，对工作电极提供约51b/in2的压力，以便适当地以及可靠地保持密封垫圈对所述工作电极和所述池本体的密封作用。与包括相对大体积的银/氯化银參比电极的现有检测器相比，检测池30包括钯/钼(Pd/Pt)參比电极系统32(Pd部分)。在图示的实施方案中，參比电极系统(Pt部分)包括使！ (Pd)參比电极53,其延伸到池本体35的參比电极孔54中。參比电极直接或间接地连接合适电源的负极56。优选地，參比电极是电线。电线參比电极的紧凑性使其与流体样品线51有充足的电接触，同时最小化死体积。人们将会理解，參比电极可以具有如图2和图3中示出的那些其它配置。Pd电极和它的辅助电极可以形成为以下形状箱、管、网、网格、聚合物基底上的丝网印刷层或在通过溅射镀膜技术在聚合物基底上沉积的薄层，所述溅射镀膜技术如物理气相沉积、化学气相淀积等。用于氢电极的合适的基底材料不仅包括钯，还包括其与各种过渡金属的合金，如Pd-Ir、Pd-Pt、Pd-Ag等。另外，參比电极系统包括辅助电极58以形成完整的參比电极系统。带正电荷的辅助电极直接或间接地连接合适电源的正极60。人们将会理解，辅助电极可以是管状的，在这种情况下，流体样品51线的出ロ 49可穿过辅助电极，或者可以是筒状，在这种情况下，出ロ可能沿着辅助电扱。也将会理解，只要辅助电极导电接触通过流体样品线的流体，则可以利用其他的配置。用于辅助电极的合适的材料包括钼、钯、玻璃碳和石墨。其它材料，例如金，铜招(copper an aluminum)则由于它们在氢基底电极上的阳极溶解和电解分离(platingout)而不合适(參见，例如，0TTERS0N et al. , “Absorption ofHydrogen by Palladiumup to Hydrogen-Palladium Atom Ratios of 0. 97，” 1969，p. 1-15, NASA, Washington, DC)。如果在某种程度上，氢基底金属的接触面积被不合适的金属层阻挡，PdH电极的參比电极电位会变得不合适。
在操作和使用中，检测池30以类似于具有常规的银/氯化银參比电极的已知检测器的方式使用。如图I所示，将钯的參比电极53和Pt辅助电极58连接到具有极性的电源。此外，以其它常规的方式，Pd參比电极53作为參比电极连接到三电极检测系统的电子电路中。在优选的配置中，辅助电极位于工作电极和对电极的下游。通过连接Pd和Pt电极的电源施加电位产生氢參比电极。优选地，电位是小于约3V，更优选约I. 25-2V，最优选约I. 5-1. 7V。此外，电位基本上是恒定的，也就是说，经受振荡和/或其它电压的变化小于大约10mV，更优选小于约0. lmV，和最优选小于约0. OOlmV。相比浸入同一溶液中的Ag/AgCl參比电扱，Pd參比电极提供了具有稳定參考电位的氢电扱。可以用各种合适的方法測量參考值的实际差异。例如，对于任何新的检测实验，正确的直流安培和脉冲电化学势的调整值可以通过实现大致相同水平的基准信号以及和银/氯化银參比电极类似的峰面积来识别。可替代地，基于Pd-參比电极的氢电极的參考电位可以由电位测量对比常规的银/氯化银电极来评估，银/氯化银电极安装在第一检测池下游的第ニ检测池中。在大多数情况下，相对于标准氢电极(SHE)，PdH的參考电位为50mV。以和SHE的电位相同的方式，PdH的电位以Nernstian方式随pH变化而改变,姆pH单位的变化为59mV。然后，对于任何已知的pH，正确的參考电位可以如下计算 PdH 參考电位=50_59xpH然后，PdH电极使用时，对Ag-AgCl的參考电位(referenced potential)进行调整PdH电极使用时的电位=Ag-AgCl参考电位-(PdH参考电位+205)值205表示的是相比于SHE，Ag-AgCl电位的值。在透明的玻璃烧杯中，对连接到直流电源的Pd和Pt电极对的正常运作进行评价，并在低死体积流通色谱检测池中证实。在之前的实验中，Pd作为阴扱，Pt作为阳极连接。两个电极均浸溃在室温的未搅拌的0. OlM的NaOH溶液中。在两导线保持连接到I. 6V约5分钟后，使用约5倍的放大镜可以观察到Pt电极上积累的微型气泡，而Pd电极上没有。事实上，从未观察到Pd电极上积累的气泡。在我们的实验的整个持续过程中保持没有气泡。这种观察结果反映了给电极施加合适的电压，阴极处所有通过质子还原而产生的氢均被Pd导线吸收，并且可以避免在Pd參比电极处产生气泡，由于本发明參比电极不产生鼓泡，和參比电极相关的噪声显著降低。在相同的实验中，我们还观察到，可通过搅拌玻璃烧杯的内含物而避免在Pt电极上气泡的积累。由此我们得出与许多发表的报告的结论相反的结论，不用建立内部充电室(internal charging chamber)用于PdH电极,可形成连续重新充电的PdH电极并正常运作而无需内部充电室。利用这些结论，我们设计了參比电极系统的结构，Pt电极总是位于Pd电极下游，当作为PdH參比电极系统使用吋，两个电极总是暴露于液体流中。众所周知，通过电化学检测池或困在电化学电池的气泡是产生基线变形的伪迹(artifact)的原因，其也称为尖峰。正好与所关心峰重合的尖峰使得在峰面积基础上进行的定量分析存在问题。使用图2的池和參比电极，我们能够确认，在多个长期实验中不存在基线伪迹(artifact)。作为噪声测量的基线的质量与那些良好运作的第二类參比电极所观察到的相当。有利的是，本发明提供了基于Pd的氢參比电极，可以容易地小型化并用于死体积色谱检测池。本发明还允许将基于Pd的氢參比电极适用于对最小化死体积有极端要求的 毛细管系统。图3图示了极低的死体积池的实例。本发明的參比电极系统产生稳定的參考电位，其在暴露于碱性溶剂时也不发生变化。此外，本发明的參比电极组件不渗出任何干扰下游连接的其他检测器的正常运作的离子。本发明的參比电极组件的配置使得在长期暴露于碱性柱洗出液的情况下具有稳定的參考电位。有利的是，没有意外应用过量检测电位至工作电极，其会导致检测响应随着时间的推移而降低的趋势，或校准曲线的线性范围较窄。由于PdH參比电极如典型的第二类參比电极不包括任ー液结，没有从參比电极出来的电解质(例如从银/氯化银电极出来的氯化物离子)。一般而言，相比于传统的银/氯化银的參比电极和其他第二类參比电极，本发明的參比电极组件具有更长的使用寿命。在本发明的另ー示例性实施例中，如图2所示，检测池30a类似于上述的检测池30，但包括參比电极系统32a，其中的參比电极和辅助电极均是导线的形式。与检测池30类似，使用类似的附图标记来描述检测池30a的类似部件。在本实施方案中，基于Pd的氢电极可以作为包含Pd參比电极53a和Pt辅助电极58a(分别为导线的形式，且彼此相邻)的參比电极组件32a实现。这样的參比电极系统也可制备成可适用于现有的为传统的银/氯化银參比电极而设计的參比电极室。例如，參比电极系统32a制备成可取代现有的检测池的大參比电极气缸的形式，如加利福尼亚桑尼维尔的Dionex公司提供的ED50A或ED中，并图示于ED50A的ELECTROCHEMICAL DETECTOR OPERATOR' SMANUAL, rev. 02, Nov. 2002 或 ICS-3000 离子色谱仪操作手册· (二者均可通过下面的连接得到http://www. dionex. com/en-us/webdocs/57752-31772 02 ED50A V17. pdf 和 www. dionex. com/EN-us/webdocs/48428-Man-IC-ICS-3000-System-0perators-2008-01-065031-04. pdf), ED 50 的使用手册和ICS3000系统手册的全部内容引用在此作为參考。在本实施例中，检测池30a，类似于ED50A或ED检测池，包括池本体35a，该池本体具有带螺纹(threaded)的參比电极空腔61，工作电极模块，和设置在池本体和工作电极模块之间的垫圈。入口 47a流体连接到带螺纹的參比电极空腔的底部。在本实施例中，所述检测池设置有參比电极壳63，其被固定在带螺纹的參比电极空腔内，以定位电极的端部与流体样品线电接触。參比电极壳63通过锁紧螺母65固定在空腔61内，该螺母允许參比电极壳可拆卸地固定在池本体35a内。人们将理解，电极壳可以由其它合适的装置可拆卸地或永久地固定在空腔内，包括，但不限于，固定垫圈、压紧件(press fittings)、卡ロ接头或帽、焊接等。适当的安装件67、67’将Pd參比电极53a和Pt辅助电极58a固定在壳内。例如，6-32接头和1/16”管可用来密封地在壳体内固定所述线电扱。人们将会理解，可以利用适当的装置，如导线套管(wire sleeve)在參比电极壳体内固定电极。也将会理解，也可以用导线或其他适合的导体形成电极，如棒、管、箔、网或网格状导体。在本实施例中，提供參比电极垫圈68，其确定了在Pd參比电极53a和Pt辅助电极58a之间延伸的薄层通道。类似如上所述的垫圈40，在利用參比电极的池的薄层通路，可以通过參比电极垫圈68内的通道或由在电极壳体63中和/或导电性对电极的池本体35a中 加工微小的槽来形成。在任ー情况下，通道和出ロ均配置为最小化检测池内的死体积。在本发明的另ー示例性实施例中，检测池30b与上面描述的三电极形式的、超低体积色谱检测池的检测池30和30a类似。如图3所示，本发明的各种实施例中，构成PdH电极的两个电极均设置在和工作电极相同的聚合物块中。并且如图4所示，不同的实施方案的色谱系统包括多个检测池30b、30b’，其彼此串联，并且可操作地连接到其他组件，例如分离柱、电解抑制器(electrolytic suppressor),和/或它们的其他组件。人们将会理解，两个、三个或更多的检测池可以彼此串联。在操作和使用中，检测池30a、30b和30b’以与上面所讨论的检测池30基本上相同的方式使用。在许多方面，不同的图的不同改动特性与上述特性的那些类似，并且那些带下标“a”的相同附图标记指代相应的部件。本发明前述的具体的示例性实施例的说明用于说明和描述的目的。它们并非旨在穷举或将本发明限制到所公开的精确形式，显然，在上述教导下，许多修改和变化都是可能的。示例性实施例的选择和描述是为了解释本发明的某些原则和其实际应用，从而使本领域的其它普通技术人员能够制造和利用本发明中的各种示例性实施例，以及它们的各种替代和修改形式。本发明的范围由所附权利要求和它们的等同物来定义。
权利要求
1.用于色谱系统的检测池，其包括池本体，具有入口和出口，其中，池本体包括对电极；工作电极；在入口和出ロ之间延伸的样品流动管道，其与对电极和工作电极流体接触；以及钯/贵金属參比电极系统。
2.根据权利要求I所述的检测池，其特征在于，所述检测池是三电极检测系统。
3.根据权利要求I所述的检测池，其特征在于，所述池本体是导电材料制成的。
4.根据权利要求I所述的检测池，其特征在于，所述池本体是耐腐蚀的金属或导电性聚合物制成的。
5.根据权利要求4所述的检测池，其特征在于，所述池本体由选自下组的材料形成,所述组由钛、耐腐蚀合金、不锈钢、负载碳的聚醚醚酮(PEEK)、聚噻吩、聚吲哚和聚萘组成。
6.根据权利要求I所述的检测池，其特征在于，所述參比电极系统是钯/钼(Pd/Pt)參比电极系统。
7.根据权利要求I所述的检测池，其特征在于，所述參比电极系统包括第一类參比电扱。
8.根据权利要求I所述的检测池，其特征在于，所述參比电极系统包括钯(Pd)參比电极和钼(Pt)辅助电扱，參比电极和辅助电极均与所述样品流动管道电接触。
9.根据权利要求8所述的检测池，其特征在于，钯(Pd)參比电极包括延伸入池本体的參比电极孔中的导线。
10.根据权利要求8所述的检测池，其特征在于，所述參比电极直接或间接地连接到电源的负极。
11.根据权利要求8所述的检测池，其特征在于，所述辅助电极直接或间接地连接到电源的正极。
12.根据权利要求I所述的检测池，还包括对电极和工作电极之间设置的垫圈，并具有形成对电极和工作电极之间的薄层通道的切ロ，其特征在干，所述通道流体连接池本体的入口和出口，从而形成样品流动管道的部分。
13.根据权利要求I所述的检测池，其特征在于，所述池本体包括入口和电极空腔，该电极空腔流体连接入口和出口，从而形成样品流动管道的部分。
14.根据权利要求13所述的检测池，其特征在干，至少Pd參比电极和Pt辅助电极之一是导线。
15.色谱系统，其包括根据权利要求13所述的检测池。
16.色谱系统，其包括根据权利要求I所述的检测池。
17.色谱系统，其包括多个根据权利要求I所述的检测池，其特征在于，所述检测池串联设置。
全文摘要
色谱系统用的检测池，包括具有入口、出口和对电极的池本体，工作电极，与对电极和工作电极流体接触的样品流动管道，其在入口与出口间延伸，以及钯/贵金属参比电极系统。还描述了使用检测池的方法。
文档编号H01M14/00GK102834964SQ201180018429
公开日2012年12月19日 申请日期2011年2月8日 优先权日2010年2月10日
发明者J.程, P.简迪克, C.A.波尔 申请人:迪奥尼克斯公司