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Zeta 电位分析仪

Zeta Potential

纳米粒子或胶体粒子在溶液中通常会因表面官能基或离子吸附而带有电荷,使粒子周围形成一层由离子组成的电双层(Electric Double Layer),电双层可分为靠近粒子表面的固定层(Stern Layer)与外侧的扩散层(Diffuse Layer)

 

在扩散层中存在一个假想的界面,称为滑动平面(Slipping Plane),其位置代表溶液中粒子与周围液体相对运动时的边界,此平面上的电位即定义为 Zeta 电位(Zeta Potential),位于滑动平面内侧的离子会与粒子一起移动,因此 Zeta 电位可反映粒子在溶液中的实际表面电性与分散行为

 

Zeta 电位会受到多种因素影响,包括粒子的表面化学性质、溶液 pH 值、电解质种类与浓度等,因此常被用作评估胶体系统或纳米材料分散稳定性的重要指标,一般而言,Zeta 电位的绝对值越大,粒子之间的静电排斥力越强,系统分散性与稳定性也越高。

 

在量测过程中,Zeta 电位分析仪会对样品施加外加电场,使带电粒子在溶液中产生电泳运动(Electrophoresis),仪器利用雷射都卜勒测速技术(Laser Doppler Velocimetry, LDV)量测粒子的移动速度,并计算其电泳移动率(Electrophoretic Mobility),最后再透过 Henry 公式(Henry's Equation)将电泳移动率转换为 Zeta 电位值

技术特色
与粒径分析互补
Zeta 电位常与 DLS 粒径分析搭配使用,可同时了解粒子尺寸与表面电性,提供更完整的纳米材料分散状态资讯。
快速量测与操作简便
量测过程快速且样品需求量少,适合进行材料研究、制程监控及品质控制等分析需求。
分析溶液环境对粒子行为的影响
可研究不同 pH 值、电解质浓度或离子种类对粒子表面电位与分散性的影响,协助材料配方与分散条件的最佳化。
适用多种材料系统
可应用于纳米材料、金属氧化物、聚合物乳液、胶体溶液、生物分子与药物纳米载体等不同材料系统的表面电性分析。
评估胶体与纳米分散系统稳定性
透过 Zeta 电位的大小与正负极性,可判断粒子间静电排斥力的强弱,进而评估粒子是否容易发生聚集或沉降。
高灵敏度表面电性量测
Zeta 电位分析可精确量测纳米粒子与胶体系统的表面电荷特性,即使在低浓度样品条件下仍可取得稳定的量测结果。
Zeta 电位与分散稳定性关系
Zeta电位 (mV) 分散稳定性
0 ~ ±10 非常不稳定,容易凝聚
±10 ~ ±30 稳定性较低
±30 ~ ±60 分散稳定
> ±60 高度稳定
不同 pH 条件下之 Zeta 电位变化分析

分析结果

此图显示样品在不同 pH 值环境下的 Zeta 电位变化。横轴为 pH 值,纵轴为 Zeta 电位 (mV)。

 

低 pH(酸性)条件下,Zeta 电位接近 0 mV,粒子间静电排斥力较弱,容易发生聚集。
随着 pH 值增加,Zeta 电位逐渐转为负值,显示粒子表面带有负电荷。
高 pH(碱性)条件下,Zeta 电位绝对值增大(约 –30 mV 以下),粒子间排斥力增强,系统分散稳定性提升。

此结果显示 溶液 pH 会影响粒子表面电性与分散稳定性

机台种类

Malvern Nano-ZS

Malvern Nano-ZS 为一套结合动态光散射 (Dynamic Light Scattering, DLS)Zeta 电位分析的高精度粒子分析仪器,可用于量测纳米至微米尺度粒子的粒径分布、分散状态及表面电性

此仪器利用雷射光散射原理量测粒子在溶液中的布朗运动 (Brownian motion),透过散射光强度变化计算粒子的水合粒径 (Hydrodynamic Diameter);同时可透过电泳光散射 (Electrophoretic Light Scattering, ELS) 技术量测粒子在电场中的移动速度,进而计算其 Zeta 电位,用以评估粒子的分散稳定性。

Nano-ZS 具有高灵敏度与高解析度,可快速分析纳米材料、胶体系统、生物分子及各类分散体系,是材料研究、纳米科技、生医与化学产业常用的分析设备。

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1970
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