影響Zeta的因素有很多,例如pH值 、電導率(濃度、鹽的類型)、組成成分濃度的變化(如高分子、表面活性劑)等等,在本次應用中,我們檢測了一個共聚物球懸浮液,通過加入不同量的吐溫80,觀察Zeta電位的變化。
原理和設備
電泳光散射技術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,樣品中的帶電顆粒在電場力的驅動下進行電泳運動。由于顆粒的電泳運動,樣品的散射光頻率會產(chǎn)生一個頻移,即多普勒頻移。利用數(shù)學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。。
本次儀器使用丹東百特儀器有限公司的BeNano 90 Zeta 納米粒度及Zeta電位儀。儀器使用波長671 nm,功率50 mW激光器作為光源,設置在12°角的APD檢測器進行散射光信號采集。采用相位分析光散射技術,可以有效檢測低電泳遷移率樣品的Zeta電位信息。
樣品制備和測試條件
將樣品稀釋1000倍后,取1 mL樣品,分別加入50μL、5μL、0.5μL以及0.05μL的吐溫80。BeNano 90 Zeta內(nèi)置的溫度控制系統(tǒng)開機默認測試溫度控制為25℃±0.1℃。樣品注入毛細管電極,利用電泳光散射進行Zeta電位測試,每個樣品進行三次重復性測試,以得到測試的標準偏差。
測試結果和討論
圖1. Zeta電位與吐溫添加劑之間的關系曲線
圖1是Zeta電位與吐溫添加劑之間的關系曲線,每一個數(shù)據(jù)點都是多次測試的平均值,數(shù)據(jù)點上顯示了標準偏差,每個點標準偏差很小,說明實驗結果具有良好的重復性。通過曲線可以看到,聚合物球本身攜帶負電,未加入吐溫時Zeta電位為-31.9 mV。當加入極少量的吐溫80時,Zeta電位絕對值略有增大變?yōu)?/span>-40.9 mV,但隨著繼續(xù)加入吐溫,Zeta電位的絕對值數(shù)值又變小。加入50 μL 吐溫時,電位降至-12.0 mV。分析其原因,有可能是加入吐溫后,吐溫會吸附在聚合物球的表面,當加入吐溫量很低的時候,吸附在聚合物球表面的吐溫增加了聚合物球的親水性,導致電位絕對值增加,而隨著更多吐溫的加入,大量吐溫分子吸附在聚合物球的表面,屏蔽了球表面帶電基團和周圍分散液,導致了Zeta電位絕對值下降。
這個應用中可以看出,小分子添加劑對于顆粒懸浮液體系的Zeta影響是巨大的,在研究體系Zeta電位的過程中,應該特別注意分散劑環(huán)境的組成。當報道一個體系的Zeta電位時,不應該單純的提到顆粒物質是什么,還應該詳細的標注分散液的組成成分及含量,因為這都是決定Zeta電位的因素。