纳米粉末体系中粒子的Zeta电位及粒度表征

纳米粉末体系中粒子的Zeta电位及粒度表征

制药、生物医学、电子、光电子、能源、催化剂和陶瓷工业正在开发由各种材料组成的纳米颗粒。这些颗粒通常在像水这样的液体介质中形成，或在形成后交替地分散。还会使用各种如醇类的非水相连续介质。

这些材料的粒径和粒径分布（PSD）对最终用户具有重要意义，因为它们会影响到关键的胶体性能，如流变学、薄膜光泽度、表面积和包装密度等。此外，为了防止细颗粒团聚，必须采取一定的步骤防止颗粒因液体介质中的颗粒间碰撞而粘在一起（聚集）。可以通过创建一个粒子间的电能垒/或空间能垒来解决聚集问题。对于非常细的颗粒，可能需要电势垒和空间势垒的结合来防止聚集。

1、Zeta 电位测量

粒子电势垒的强度是用一种被称为“zeta势”的电势来测量的，目前电位测试方法主要有微电泳法和电声法，在用电泳法测试电位时存在一个很大的缺陷，需要对样品进行极端的稀释，但稀释过程中离子可以在颗粒表面吸附或解吸从而导致Zeta电位改变，而且当颗粒尺寸减少到纳米尺寸范围时，由于微粒子散射光的极端多普勒展宽，微电泳中使用的光散射方法变得越来越难以使用。相比之下采用电声原理测Zeta电位时不仅可以进行原液测试，同时还能避免因颗粒尺度的减小而无法测试的问题。

用电声方法测量粒子的电动学特性时，主要是粒子在外加电场中进行电泳运动，如果粒子和液体之间存在密度差，这种运动将产生交替的声波。此外，用超声电声法测试时仪器还能看到不同PH值下的Zeta电位值。

图1显示了8.3%wt固体细粒（约270nm颗粒直径）二氧化钛系统的ζ电位随pH的变化

图2显示了60nm的10% wt二氧化硅颗粒体系上的电位滴定结果。

2、粒度分布测试

图3显示了在两个相当单分散的聚苯乙烯乳胶系统和图2中所示的二氧化硅系统上叠加的高分辨率PSD结果

该粒度分析仪基于专利毛细管水动力分馏（CHDF）技术，当样品颗粒在毛细管中流动时，可以根据大小进行分离。这些粒子在毛细管出口由一个在线探测器检测到，通常是一个紫外线（UV）探测器。粒子的大小由粒子在毛细管中的洗脱或通过的时间给出。这个洗脱时间只取决于颗粒的水动力大小，与颗粒的化学成分和密度无关。并且由于CHDF技术的高分辨率粒径分馏能力，真正的PSD数据可以在不到15分钟内生成，与传统的测量方法相比较具有分辨率高、测试时间短以及测试范围广等优点。

胤煌科技(YinHuang Technology)是一家专注于为医药、半导体及化工材料等行业提供检测分析设备及技术服务的高科技公司，致力于为客户提供全面、准确的检测分析和解决方案。主营产品包括不溶性微粒分析仪，可见异物检查分析仪，原液粒度及Zeta电位分析仪，CHDF高精度纳米粒度仪，高分辨纳米粒度仪，溶液颜色测定仪，澄清度测定仪等，公司自主研发的YH-MIP系列显微计数法不溶性微粒仪、YH-FIPS系列流式动态图像法粒度仪，YH-FIPS系列微流成像颗粒分析仪已经在生物医药、半导体及材料化工领域得到广泛应用.