可控强度调制光电化学谱仪论证报告-浙江师范大学试验室管理处.doc

大型仪器设备购置论证报告仪器设备名称可控强度调制光电化学谱仪项目名称2018化学省重点高校建设项目项目负责人朱钢国填表日期2018.4.24实验室管理处制填表说明1单价10万元及以上仪器设备的申购均需填写此表，并与申购计划一起上报有关部门。2所在学院（部门）组织37人单数技术专家进行论证，并通知项目经费管理、设备管理等部门参加论证。申请单一来源采购的需3人以上单数非本校专家参加论证；未列入全省统一论证进口产品范围的进口产品需5人以上单数非本校专家参加论证。3论证会由专家组组长主持，主要程序为：申购人报告、现场考察、专家质询与讨论、专家组形成论证意见并签名。4专家论证同意，经学院（部门）、项目经费管理部门签字并盖章后，报本科教学部（实验室管理处）网上公示一周无异议后实施。5此表一式1份（如设备为进口设备，请提交2份）。设备名称中文可控强度调制光电化学谱仪英文Controlled Intensity Modulated Photo Spectroscopy规格型号德国Zahner 公司CIMPS或瑞士万通公司Autolab或美国GAMRY 公司Reference3000IMPS/IMVS申购数量1套现行单价人民币35 万美元5.53 万购置经费来源2018化学省重点高校建设经费运行经费来源2018化学省重点高校建设经费主要技术指标与功能可控强度调制光电化学谱仪是进行电化学和光电化学研究的必备仪器，可用于光电传感器研究、光电化学机理探讨、光催化、光电能量转换、光诱导反应机制、光解水制氢、生物纳米材料分析、常规电化学研究、电池以及能源新材料研究等。仪器总体要求包括电化学工作站、大电流外置恒电位仪（光源驱动控制系统）、光源、外置光强计、光具座、光强放大反馈系统、操作与分析软、连接计算机等基本配置。仪器供应商必须在中国有多年的可控强度调制光电化学谱仪销售经验以确保仪器稳定，并且售后服务到位，口碑好。具体技术参数及指标如下：1. 电化学工作站1.1 频率范围：10Hz1MHz1.2 频率精度： 0.035%1.3 频率分辨率：0.0025% 1.4 模数分辨率：18 bit 1.5最大电流：2 A，1.6 槽压：14 V，1.7 应用电压：10 V，1.8 交流振幅：1mV-1V1.9 最高电流精度：0.05%1.11 电流分辨率：0.025%1.12 输入阻抗：1T/ 5pF1.13 测试阻抗精度：1 m 1 G / 2%；100 m 10 M / 0.2%；30 1 G / 2%恒电流1.14 信号升起时间： 250 ns-200s自动选级1.15 仪器频带宽：DC-5MHz1.16 本体噪音：20V rms/2pA rms1.17 扩展槽：4个1.18 电化学应用软件包括：电化学阻抗谱测试和等效电路模型拟合；循环伏安；线性扫描伏安；线性极化曲线；动态极化曲线；阳极极化曲线等多种电化学软件；恒电位、恒电流；计时电流、计时电位；电位、电流阶跃；方波伏安等多种电化学软件；测量电容/阻抗随电位变化的关系曲线；常规、差分脉冲及溶出伏安法等测试软件。2. 大功率外置恒电位仪2.1 频率范围：10 Hz 200 kHz 2.2 最大输出电流及电压：10A，20V2.3 输出功率：200W2.4 电压精度：0.1% / 2 mV3. 光源3.1 光源类型：LED, 后期必须有60种不同类型的单波长光源可供日后选择3.2大功率白光光源，色温：4300K，最大光强：1000W/m2，光强可调。4. 光电化学专用测试部分4.1 包括光具座，外置光强计，光感放大反馈模块4.2 采用闭环控制回路控制技术完成光强度的调整和调制，可使得光强度极其稳定，自动对比光强度设定值和检测的光强度，消除了光源非线性、老化及温度漂移等影响因素。包括外置光强计1个，外置光强计可以实时检测样品被照射强度，通过光强闭环控制系统实时反馈给大电流外置恒电位仪进行实时调节。4.3. 光电化学测试软件包1套和计算机，测试方法包含：最大输出功率、填充因子、转换效率、静态光电压vs. 光强曲线、恒定光强下静态光电流vs. 池电压曲线、动态光电压效率IMVS、动态光电流效率IMPS、 恒定光强光下测量电压vs. 时间、恒定光强光下测量电流vs. 时间、在瞬态光强变化条件下测量光电压vs. 时间、在瞬态光强变化条件下测量光电流vs.时间、电荷提取、斩光伏安法等。用房情况地 点面积辅助设施配备是否需改建落实情况11-30360m2齐全否是管理和使用技术人员配备姓 名职称专管或兼管是否使用过熟练程度是否需培训仲淑贤实验员专管否否是袁培新讲师兼管是熟练是主要用途和适用学科范围主要用途：可控强度调制光电化学谱仪可用于电化学、光电化学机理研究 、用于电化学光电传感器研究、光电化学机理研究 、光催化研究、光电化学能量转换、光诱导反应机理、光解水制氢、生物纳米材料分析研究、常规电化学研究、电池及能源材料研究、燃料电池研究及其相关材料性能研究。测试方法包括电化学阻抗谱、模拟等效电路&拟合、阻抗vs.参数（时间，电位，电流 等）、静态电流/电压特性&极化测试、循环&线性扫描伏安，循环充放电、计时电流/计时电位、I-V曲线测试、最大功率、电子寿命、光载流子再结合时间、光载流子扩散速率、填充因子、效率测试、电荷提取、斩光伏安法测试、静态光电转换功能、静态光电压vs.光强曲线、静态光电流vs. 光强曲线、恒定光强下静态光电流vs. 电池电压、动态光电转换功能、态调制光电压谱IMVS、动态调制光电流谱IMPS、时间域测试、恒定光强下光电压vs. 时间、恒定光强下光电流vs.时间等。可控强度调制光电化学谱仪是开展光电化学研究的必备仪器，不仅用于化学、物理、材料、生物、环境等传统学科，又可用于生物纳米光电分析、新能源研究等新兴领域，这些应用为我校科研发展提供坚实技术支撑。购置必要性现代生物纳米分析、新能源开发和光电化学研究，都离不开高品质可控强度调制光电化学谱仪。高水平研究论文和高尖端应用技术的孵化，不仅需要高素质科研人员的潜心积累，而且急需相应高水平科研平台的支撑。购置可控强度调制光电化学谱仪可极大拓展我们在上述领域研究的发展空间和深度，而且有利于优秀科研成果的孵化及转化。可控强度调制光电化学谱仪采用光强放大反馈系统及闭环反馈控制技术对光源进行调节和调制，从而避免了温度、时间、环境等因素的变化或者光源老化等原因造成实际光强不稳定带来的测试误差，光强放大反馈系统及光强闭环回路控制系统的原理是在测试样品傍边放置一个光强计可以实时检测样品被照射的光强，由于LED光源的非线性、温度热漂移和老化等原因，光源发射光强样品被照射的光强，而有了光强放大反馈系统及光强闭环回路控制系统，仪器可以通过光强计检测的样品被照射光强反馈给仪器，让其真实的达到施加光强=样品被照射的光强，做到真正的高精准性。可控强度调制光电化学谱仪可用于现代生物纳米分析、新能源开发、光电化学研究、光催化、光电化学能量转换、光诱导反应机理、光解水制氢、燃料电池及其相关材料性能研究。本校是否有同类设备、数量及不能共享的理由本校有一台同类的可控强度调制光电化学谱仪，德国Zahner公司生产的CIMPS可控强度调制光电化学谱仪。目前该设备不能满足本校科研工作需要，理由如下：（1）该设备购置于2008年，已经使用了10年，光电测试系统已无法使用，只有电化学测试模块可继续使用，这些功能不能满足当前科研需要，维修成本大；（2）本校近几年引进大量人才，对光电化学测试需求显著上升，该设备远远不能满足本校科研需求。安装场地满足条件（水、电、气等是否齐全）、安全保护措施落实情况、是否涉及放射源物品和剧毒品等危险性材料基本齐全，只需经过简单的实验室装修，保持合适的温湿度条件，加固门禁。安全连锁机构、剂量符合国家标准射线衍射仪和荧光分析仪防护标准，该设备不涉及放射源。国内外同类设备、品牌、规格、性能、技术指标、特色、附件、价格、售后服务、应用支持等的比较目前国内外生产可控强度调制光电化学谱仪的厂家主要有3家：德国Zahner，瑞士万通公司Autolab和美国GAMRY。目前主要调研了德国Zahner，瑞士万通公司Autolab和美国GAMRY三款可控强度调制光电化学谱仪的情况。其具体情况对比见附表。德国Zahner公司是世界上第一家将可控强度调制光电化学谱仪投放市场的公司。 该仪器自2000年开始研发投入市场，目前已有18年历史了，该型号仪器功能全面，应用广泛，测试精度高，稳定性好，在电化学测试方面具备最高的阻抗测试精度，最高精度为0.2%，且频率范围宽至10Hz4MHz，最大电流高达2.5A，ADC分辨率高达18bit，为全球最高，且还拥有最高的频率精度和分辨率，在电化学方面拥有40多年的生产研发历史，在光电化学方面拥有18年生产研发历史，在国内外光电化学研究领域市场占有率最高；除了电化学测试功能外，还可以从事光电化学研究，如太阳能电池研究、光催化、生物材料等，测试的方法有IMPS强度调制光电流谱和IMVS强度调制光电压谱，I-V曲线测试、电荷提取实验、时间域测试，斩光伏安法测试等，此外还拥有光强放大反馈系统及闭环回路控制系统，保证了测试的高精度，售后服务和口碑较好。该型号在中国用户已经超过800台。报价35万人民币。瑞士万通公司Autolab 组装式光致电化学分析仪，具体方案为Autolab204（含阻抗配置）+ 单色仪（Zolix，卓立汉光）+氙灯光源主要性能只可满足简单光电测试需要，难以满足生物PEC分析。主要性能参数：1. 电流范围：1nA 400mA2. 电压：槽压20V，扫描电压10V3. 阻抗：独立高速频率响应分析仪模式，精度0.3，0.3%, 测量频率 10Hz1MHz，阻抗模块输出频率10Hz 32MHz4. 可进行所有经典电化学测试，包括CV/LSV/EIS等5. 可进行IPCE/ IV曲线等光电化学测试6. 不可进行IMPS/IMVS测试说明如下：1.工作站是用Autolab的中端型号，带阻抗测试模块。2. IPCE采用的是Zolix（卓立汉光，国内品牌）的单色仪，可以进行波长扫描3.波长扫描的优势是氙灯分出不同波长的光，相对于多个不同单色波长的LED灯而言，波长变化范围间隔短，测试曲线取点密度高。4.氙灯光源（国产）带电子快门，实现通断等测试5. IMPS/IMVS测试需要阻抗模块另加LED光电套件，因预算原因光电套件无法额外加配，所以无法做IMPS/IMVS测试，但后续可以补配。6. IMPS/IMVS测试需要光源的光强随一定频率变化，只有LED灯变化反应能够达到要求，氙灯响应无法达到要求，所以需要额外加配LED光电套件（Autolab品牌）7IMPS/IMVS测试一般在燃料敏化太阳能电池测试中常用，在光催化研究中不常用适用如下研究：可提供综合的电化学测试，常规光电化学测试，IPCE测试，IMPS/IMVS测试需加配LED套件。综合报价35万，不含招投标进出口等其他相关费用。美国GAMRY公司Reference3000IMPS/IMVS：光电化学测试性能一般，光电测试部分无光强放大反馈系统及闭环回路控制系统，测试精度不够高，部分功能需要和第三方部件搭配使用，售后口碑较好。1. 电流范围：3pA 3A2. 电压：槽压32V，扫描电压15V3. 阻抗：独立的频率响应分析仪模式，精度0.3，0.3%, 测量频率范围10Hz1MHz4. 可进行所有经典电化学测试，包括CV/LSV/EIS等5. 仪器整体无外置光强计，无闭环回路控制系统，不能保证样品施加光强=样品被照射光强，影响测试精度。6. 可进行IV曲线等光电化学测试7. 不可进行电荷提取、时间域测试、斩光伏安法测试等8. 光电化学测试整体兼容性不是很好。说明如下：1.工作站是用Gamry的高端型号，带阻抗测试模块。2. I-V曲线测试采用的是Thorlabs的LED单色光源3. 仪器整体无外置光强计，无闭环回路控制系统，不能保证样品施加光强=样品被照射光强，影响测试精度。4. 该系统主要针对用于燃料敏化太阳能电池应用市场，在光催化领域应用很少。5. 光电化学测试整体兼容性不是很好，软件功能较为局限。适用如下研究：可提供综合的电化学测试，常规光电化学测试， 常规IMPS/IMVS测试。综合报价40万，不含招投标进出口等其他相关费用。综上所述，德国Zahner公司的CIMPS可控强度调制光电化学谱仪研发历史最为悠久，与新上市仪器相对，性能相对稳定。通过对比三家产品的精度和测试范围，功能、数量及配置情况，德国Zahner公司的CIMPS可控强度调制光电化学谱仪性能更好，性价比最高。使用效益预测及风险分析该仪器的购置不仅为科研人员申请和完成国家级及省部级项目创造了有利条件，而且为学校科研水平的提高以及相关学科的发展提供了有力支撑。此外，该设备还可以对外服务，实行大型精密设备共享，以最大限度地发挥该设备的功能和效用并获得较好的经济效益。开放共享实施方案和是否同意纳入学校共享平台该仪器将放在化学学科的大型仪器共享平台使用，实行专人管理，向校内外开放共享，用户可在网上预约。项目负责人签字：朱钢国专家论证意见2018年4月26日，浙江师范大学组织专家对生化学院可控强度调制光电化学谱仪的采购进行了论证。专家组听取了项目负责人的报告，查阅了相关资料，经讨论形成意见如下：（1）拟购买的可控强度调制光电化学谱仪是材料光电化学研究的必备仪器之一，原有仪器的功能不能满足研究需求，因此添置该仪器的必要性充分。（2）目前国外可控强度调制光电化学谱仪生产厂家主要有德国Zahner，瑞