27Jan.2022
物性分析

【界達電位粒徑分析儀】『分散性』與『分散安定性』

『分散性』與『分散安定性』

界達電位(zeta potential)與粒徑(particle size)常被使用於觀察溶液樣品中粒子的分散效果,也時常被混為一談。
其實仔細來看兩種項目對應的是不同分散的效果。

分散性與分散安定性

  • 分散性

    一次粒子的粒徑大小、是否有凝集物、分布的比例。
    當我們將一個樣品進行分散處理後,將原來樣品從凝集狀態改變為分散狀態。
    以粒徑(Particle size)觀察。
     
  • 分散安定性

    界達電位的大小。
    微粒子從分散狀態,經過時間後是否會重新回到凝集狀態。
    以界達電位(Zeta potential)觀察。
     
     

實際例子

在研發一種材料初期通常因為粒徑分布較為直觀,比較好理解,也可能因為預算受限關係,只購入粒徑的量測設備而忽略了界達電位。
我們或許可以用一些物理性方法,讓樣品短時間內達到分散狀態,但是界達電位是左右一個樣品經過長時間下是否會回到凝集狀態的重要關鍵,一般來說是以界面活性劑等等進行化學方法分散。
下面是一個無機氧化物樣品,其中ABC三種樣品差異是裡面添加的添加劑濃度不一樣,我們在觀察粒徑可以看到三種樣品的粒徑分布幾乎是沒有差異的。但是量測界達電位時C樣品遠小於AB兩種,在經過一段時間以後可以看到C樣品重新凝集。
 

分散性量測 奈米粒徑量測原理:動態光散射(DLS)

溶液中的粒子會依據粒徑大小產生不同程度的布朗運動。小粒子的布朗運動較快,大粒子則反之。

當光照射在這些粒子上會產生散射光,小粒子的散射光強會劇烈變動,大粒子則會緩慢變化。

利用這些變化波動,可量測溶液中粒子的大小。
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分散安定性量測 界達電位量測原理:電氣泳動光散射(Laser Doppler)


粒子表面會因為官能基不同、溶劑環境不同等等因素,使表面帶電狀態改變。藉由各種不同調控方法,可改變界達電位,進而改善粒子間電荷斥力,使其維持長時間分散狀態。

樣品進入奈米尺度後,借助「光」來幫我們觀察粒子泳動,藉由都普勒效應產生(*物體在移動時,發出或接收的頻率會有所變化)的頻率改變量求得粒子泳動方向及速度進而求得界達電位。

實際上量測時會遇到電氣滲透流的考驗。
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更多界達電位參考本站文章。
📖界達電位量測原理介紹,固態樣品表面電位(surface zeta potential)量測方法與實踐→

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