A basic introduction to Electrophoretic Light Scattering (ELS) for Zeta potential measurements – Q&A

奈米氣泡的尺寸範圍應該可以使用Zetasizer Nano通過動態光散射（DLS）來獲得尺寸，並使用電泳光散射來獲得zeta電位的測量。然而，我所涉及的一些奈米氣泡樣本中含有非常低濃度的奈米氣泡，所以我必須提醒，奈米氣泡測量使用Zetasizer Nano家族的儀器獲得良好結果將取決於濃度。

我們使用Malvern的NanoSight系列儀器進行測量取得了非常成功的結果。NanoSight儀器在奈米氣泡研究出版物中占有顯著位置。我附上了一份白皮書討論 使用NanoSight儀器測量奈米氣泡。

此外，另一種技術，使用Malvern Panalytical的Archimedes, 提供了之前對奈米氣泡研究者不可用的信息：明確區分溶液中的氣泡和樣品中可能存在的污染物。因此，這個共振質量測量（RMM）能夠提供清晰且可重複的奈米氣泡樣品濃度和純度分析。

Zeta電位測量可以在任何顆粒大小從4-5nm到50微米的乳液或分散劑上進行。然而，如果顆粒較大，比如50微米且像二氧化矽那樣密集，那麼它們將會沉降。因此，這種類型的樣品不會提供良好的數據。Zeta電位不依賴於尺寸，因此我建議讓顆粒沉降，然後從溶液的上部上清液抽取樣品。現在，樣品將包含樣品中的細微顆粒，這樣測量將產生良好的結果。較細材料和較大沉降材料的表面化學性質相同，因此Zeta電位將是一樣的。

我還附上了一份Zetasizer手冊，其中包含一些儀器的技術規範。

我對此的回答可能有點意外，但這就是；我們生活在極性世界中，儘管我們有最好的意圖，仍然會發生意想不到的離子相互作用。即使氫鍵機制也是一種離子相互作用的來源。因此，我相信，如果您對您的樣品進行Zeta電位測量，結果會顯示樣品是帶有一些可測量的Zeta電位的電荷。幾乎沒有真正不帶離子的化學物質。所以您絕對可以對這種類型的樣品進行測量，看看結果如何符合您的表面化學解釋會是很有趣的。

Zeta電位不依賴於尺寸。Zeta電位表明了材料表面或界面與所分散溶液中的化學性質。因此，多分散尺寸不會影響Zeta電位。然而，如果您考慮一種像黏土這樣的平板狀表面材料；邊緣帶負電荷，黏土表面的平坦面通常帶正電。在這種情況下，板在電場中的對齊將決定獲得的電荷。在這種情況下，通常是粘土板堆疊，邊緣對齊並朝向相反電極移動，因此通常粘土材料被測量為帶負電。因此，邊緣是這次測量中研究的主要電荷組。類似地，如果有電荷組在下方或多孔表面，它們通常不會是Zeta電位結果的因素。

Zeta電位直接測量電荷穩定性。然而，通過結合動態光散射（DLS）和Zeta電位，您可以推斷是否具有立體穩定性。通常，您需要運行一組Zeta電位和尺寸測量與立體穩定分子的濃度作為比較。我附上一份應用筆記，源於已發表的論文，顯示了一個非常詳細的研究，說明如何結合Zeta電位和DLS來識別立體穩定性。

此外，我在演講中給出的例子顯示了Zeta電位與聚電解質濃度以及DLS尺寸與聚電解質濃度的關係。我從負電荷油乳液開始，並吸附了正電荷的聚電解質。在這種情況下，我同時建立了立體和電穩定性，因此我從負電荷乳液開始並改變乳液的電荷變為陽性。在我使用非離子表面活性分子僅建立純粹立體穩定性的情形中，zeta電位將從負電荷開始，並會穩定到中性zeta電位，接近零zeta電位。

這取決於；您是在真空、氣體/空氣還是在液體/水/溶劑中研究金屬NP組裝。如果您的NP在水或溶劑中，Zeta電位測量將非常有幫助，表面電位測量也可以幫助。您可以研究NP和金屬顆粒的Zeta電位來確定它們的電荷。如果兩種不同的材料帶有相反的電荷，則它們將會相互吸引。對於組裝NP也可能有一個最佳電荷。如果這些顆粒的電荷過高，它們將不會願意自行組裝和均勻組裝。即使您是在空氣中研究組裝NP，將它們分散在水中並測量Zeta電位可能仍會提供一些可能有用的一般信息。然而在這種情況下，您不會完全重現樣品的相同條件，所以我會將其視為一次有趣的實驗，而不一定是您研究中的絕對要求。

沉降電位是由沉降的膠體顆粒產生電場。當帶電顆粒通過重力或離心力運動時，將會產生電位。當顆粒運動時，電雙層中的離子滯後，從而由於液體流動造成凈偶極矩。顆粒上所有偶極的總和就是沉降電位發生的原因。再次重申，沉降電位是由顆粒通過液體或氣體造成的，我們測量出現的電場。這是電泳的完全相反效應，其中施加電場以使顆粒移動，我們測量顆粒通過液體的速度。

這種現象首次由Dorn於1879年發現。他觀察到，在水中懸浮的玻璃珠中，垂直電場已經形成，因為珠子在沉降。這就是沉降電位的起源，通常被稱為Dorn效應。

如果您確實有興趣構建沉降電位裝置，我建議您閱讀以下文章，該文章可以在Langmuir的第一卷中找到。《水溶液中的沉降電位》。

維基百科顯示的沉降裝置示意圖如下，雖然我不確定這個示意圖是誰繪製的，但它看起來非常像Bruce Marlow在1980年代早期設計的裝置。

Z 平均尺寸不是Zeta電位測量，而是來自動態光散射（DLS）強度測量的尺寸測量。我附上了另一份技術報告來解釋DLS及說明Z平均的備忘錄。在Zeta電位測量中，我們測量電泳遷移率，即顆粒速度/電場強度。從電泳遷移率，我們計算得到Zeta電位。記住，Zeta電位是一個顆粒在特定介質中獲得的總電荷。它取決於表面和分散劑的化學性質。因此，溶液中pH或離子濃度的微小變化可導致Zeta電位的劇變。對於靜電穩定分散體，Zeta電位值越高，分散體穩定性越可能。這些點重要得值得強調，我希望這有助於解釋Z平均是對顆粒物理尺寸的表徵。Zeta電位則是顆粒表面化學或界面的表徵。

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