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使用插入式電極檢測有機體系下樣品的Zeta電位

丹東百特 2021-11-18 | 閱讀：2772

關(guān)鍵詞：Zeta電位,、插入式電極,、有機溶劑分散體系

圖1. 插入式電極

分散在有機溶劑中的顆粒往往在表面也會帶有一定量電荷,。這些電荷產(chǎn)生的電勢會增加顆粒之間的相互作用力,，起到增加系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用,。由于有機體系的極性普遍較低,，顆粒上攜帶的電荷量極少,，在Zeta電位測試過程中需要施加較強電場才能夠引發(fā)足夠明顯的電泳運用，而且測試電極及其配套的樣品池需要考慮到對于有機溶劑的耐受性,。

在這篇應(yīng)用報告中,，我們利用插入式電極，利用BeNano 90 Zeta納米粒度電位儀檢測了分散在甲醇和乙醇環(huán)境中的硅顆粒的粒徑和Zeta電位,。

原理和設(shè)備

動態(tài)光散射技術(shù)DLS,，也稱作光子相關(guān)光譜PCS或者準(zhǔn)彈性光散射QELS，是利用激光照射在樣品溶液或者懸浮液上,，通過光電檢測器檢測樣品顆粒布朗運動產(chǎn)生的散射光波動隨時間的變化,。利用相關(guān)器的時間相關(guān)性統(tǒng)計學(xué)計算可以得到相關(guān)曲線，進而得到顆粒的布朗運動速度,，即擴散系數(shù)D,。通過斯托克斯-愛因斯坦方程，我們把顆粒的布朗運動速度和其粒徑DH聯(lián)系起來：

其中kB為玻爾茲曼常數(shù),，T為環(huán)境溫度,，𝜂為溶劑粘度，DH為顆粒的流體力學(xué)直徑,。

電泳光散射技術(shù)ELS是利用激光照射在樣品溶液或者懸浮液上,，檢測向前角度的散射光信號。在樣品兩端施加一個電場,，樣品中的帶點顆粒在電場力的驅(qū)動下進行電泳運動,。由于顆粒的電泳運動，樣品的散射光的頻率會產(chǎn)生一個頻移,，即多普勒頻移。利用數(shù)學(xué)方法處理散射光信號,，得到散射光的頻率移動,，進而得到顆粒的電泳運動速度，即電泳遷移率μ,。通過Herry方程,，我們把顆粒的電泳遷移率和其Zeta電位ζ聯(lián)系起來：

其中ε為介電常數(shù)，𝜂為溶劑粘度,，f(κα)為Henry函數(shù),，κ為德拜半徑倒數(shù),，α代表粒徑，κα代表了雙電層厚度和顆粒半徑的比值,。

丹東百特公司的BeNano 90 Zeta納米粒度電位儀,，使用波長671 nm，功率50 mW激光器作為光源,，在90度角進行粒徑檢測,，在12度角進行Zeta電位檢測。采用PALS相位分析光散射技術(shù),。

樣品制備和測試條件

1#納米硅粉末樣品分散在甲醇分散液中,，2#納米硅樣品分散在乙醇分散液中，施加超聲波進行分散,。通過BeNano 90 Zeta內(nèi)置的溫度控制系統(tǒng)開機默認(rèn)測試溫度控制為25℃±0.1℃,，樣品注入玻璃粒徑池采用動態(tài)光散射進行粒徑池進行粒徑測試。使用插入式電極進行Zeta電位測試,。

每一個樣品在放入樣品池后進行至少三次測試,，以檢測結(jié)果的重復(fù)性和得到結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

測試結(jié)果和討論

粒徑測試

圖2. 動態(tài)光散射檢測1#納米硅樣品的粒徑分布曲線（上）和2#納米硅樣品的粒徑分布曲線（下）

通過使用動態(tài)光散射技術(shù),，得到當(dāng)前分散條件下同樣品的粒徑和粒徑分布,。其中1#樣品Z-均直徑為365.2±0.8 nm，PDI為0.58,；2#樣品Z-均直徑為41.0±0.3 nm,，PDI為0.50?？梢钥闯隽綔y試結(jié)果具有很好的重復(fù)性,，兩個樣品的PDI較大，分布都比較寬,，這也可以從樣品的粒徑分布曲線中看出,。