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Zeta 电位测量

可以使用Microtrac 的基于 动态光散射原理(DLS)的 仪器来进行Zeta 电位的测量。动态光散射系列产品能在一台分析仪器中提供颗粒粒度, Zeta电位, 样品浓度以及分子量等一系列信息。  Microtrac 是粒度分析领域的先锋, 并在DLS动态光散射领域拥有超过30年的研究发展经验。 

Zeta 电位测量 介绍

当颗粒、液滴或胶体存在于液体中时,通常会形成由液体中的离子组成的双电层。这是因为粒子表面通常带有对这些离子有吸引力的表面电荷。如果粒子在液体中移动,双电层也随之移动,沿着所谓的滑动面,即双电层与周围液体的界面。这个滑动面上的电势就是zeta电势。Zeta电位以毫伏为单位,通常在-200 mV和+200 mV之间。

案例: 水溶液中的粒子具有双层离子

案例: 水溶液中的粒子具有双层离子
 电势
1.表面电荷(负)表面电位
2.尾部层斯特恩电位 (Stern 电位)
3.滑动面(剪切面)Zeta电位 ( ζ 电位 )

改变 Zeta 电位的影响

当粒子带有强正或强负 zeta 电位时,粒子之间也存在强排斥静电相互作用。 这可以防止颗粒彼此靠近并形成附聚物。 根据 DLVO 理论,当粒子彼此靠近时,范德华力就会生效,这是基于偶极-偶极相互作用。 这些力量具有吸引力。 zeta 电位接近于零时,双电层的排斥作用小,更容易发生凝固。zeta 电位不是分散体稳定性的直接测量值,但它提供了对稳定性的良好预测。 由于 zeta 电位的分析比稳定性测量更容易和更快,因此 zeta 电位通常用于评估分散体的质量。 改变电解质组成和浓度会导致 zeta 电位的变化。 下图显示了五个示例样本的效果: (1) -20.6 mV (2) -16.8 mV (3) -9.9 mV (4) +13.9 mV (5) +15.1 mV

改变 Zeta 电位的影响

随着正极聚电解质添加量的增加,样品的粒径也发生变化:(1)红色,(2)绿色,(3)黄色,(4)蓝色,(5)紫色

随着正极聚电解质添加量的增加,样品的粒径也发生变化:(1)红色,(2)绿色,(3)黄色,(4)蓝色,(5)紫色

影响 Zeta 电位的因素

Zeta 电位测量一方面基于粒子特性,即材料类型和表面条件。 另一方面,它强烈依赖于分散液。 在这里,电解质(溶解离子)的类型和浓度起着决定性的作用。 通常,zeta 电位是在不同的 pH 值下确定的,并且会根据材料观察到显着的变化。 在许多情况下,zeta 电位会随着 pH 值的增加而从正值变为负值。 zeta 电位为零时的 pH 值也称为等电点。 在这里,很可能会发生絮凝或结块,因为这里的双电层实际上被中和了。 因此,zeta 电位测量通常与不同 pH 值下的滴定结合进行。

带Zeta电位测量的粒度分析仪

分析Zeta电位有多种方法。最流行的技术是所谓的激光多普勒电泳,也用于Microtrac纳米粒度分析仪。用于测量zeta电位的Microtrac分析仪采用动态光散射(DLS)技术,并使用与测量纳米颗粒相同的功率谱方法。激光增强检测信号通过背散射检测,就像在尺寸测量中一样,外加电场的快速变化阻止电渗。使用两个探针,一个用于确定粒子电荷(电极)的极性,另一个用于测量粒子在电场中的迁移率(光学探针)。在样品池中,阳离子(正)粒子被吸至光学探针,阴离子(负)粒子被吸至电极。Zeta电位分析的基础就是确定带电粒子在交变电场中的迁移率。

带Zeta电位测量的粒度分析仪

1. excitation source | 2. Teflon zeta cell | 3. Backplate electrode | 4. optical probe

Zeta电位是由布朗运动和电场迁移运动(粒子速度)的调制功率谱分析所确定的。Zeta电位与迁移率成正比。要将电泳迁移率转换为zeta电位,必须考虑以下参数:介电常数和亨利系数。通过查阅文献可获得介电常数。亨利系数是基于双电层厚度与颗粒大小的比率,根据分散体系的类型,常使用不同的模型或近似值来确定亨利系数。对于水系统,这将是Smoluchowski近似,对于非极性系统,这将是Hueckel近似。两个模型都存储在相应Microtrac粒度分析仪的评估程序中。

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Zeta 电位测量 - 常见问题

什么是 Zeta 电位?

Zeta 电位是纳米颗粒、液滴或胶体剪切平面上的电位。 分散在液体介质中的纳米粒子在表面形成电荷,即所谓的双层电荷。 这通过向表面电荷添加反离子来补偿。 如果颗粒在溶液中移动,离子也会随之移动,不同层之间会发生电位降。 这种差异称为 zeta 电位。

如何分析 Zeta 电位?

zeta 电位是通过粒子的电泳迁移率间接测量的。 Zeta电位有多种分析方法,主要使用激光多普勒电泳。 在测量过程中,正粒子被吸引到阳极,负粒子被吸引到阴极,这决定了带电粒子在交变电场中的迁移率。 zeta 电位是通过 Henry 或 Smoluchowski 方程根据迁移率计算的。

Why is Zeta Potential important?

Zeta 电位可以用来表征分散体系的稳定性。  一般来说,电位的势能越大,分散液或乳液的稳定性越好。分散体系的电势能的正负对于分散体系的稳定性并不相关。 ,分散体系电势能的正负会对分散体系的的后续应用产生巨大的影响

Zeta电位是如何受影响或者被改变的呢?

zeta电位受许多因素的影响,如pH值或电导率。两者都对zeta电位的大小和正负极性起着关键作用。聚电解质也有类似的影响。如果极性改变,它将通过等电点(pH)或电荷零点(聚电解质)。此时,zeta电位为±0。强烈稀释也可能发生这种效应