奈米材料的等電點 – 問與答
奈米材料的等電點 IEPs
在最近由Ana Morfesis主持的研討會中，標題為「特徵化奈米材料的zeta勢與等電點」，參加人數眾多，以致我們無法解答在活動中提出的眾多問題。
感謝您的參與！
由於有這麼強烈的興趣，我們提供了以下的問題和答案清單，以造福所有有興趣的人。我們還提供了一張常見金屬氧化物的IEP表，如左邊所示。
對於那些未能參加現場活動的人，該會議已被錄製並可回放觀看。
我們能否從奈米顆粒的zeta勢值估算出每單位面積的表面電荷？
原則上，這是可能的，儘管要間接進行：您可以啟用高級蛋白質工具/計算器，然後查看“蛋白質電荷與F(κ a)”選項卡。要使用計算器，需輸入電泳遷移率、流體動態半徑Rh、離子強度、溶液黏度和溫度。計算器將預測與測得的電泳遷移率相應的“計算Z”電荷數。每單位面積的表面電荷密度將是
表面電荷密度 = “計算Z” / { 4 π Rh^2 }
在測量稀釋於緩衝液的樣品時，確定應用的電壓的最佳方法是什麼？
任何存儲的zeta記錄中的應用電壓可以通過將其添加到記錄視圖中尋找，編輯工作區請參考此博客（關於如何顯示自訂參數，常見問題解答編輯工作區）並將“已測量電壓”添加到記錄視圖中，或者直接將“電壓和電流（M）”圖表添加到工作區，以便成為可用報告。
要確定應使用的電壓，最簡單的方法是讓系統使用自動模式。作為一個可選方案，對於敏感的樣本，可以手動選擇電壓以獲取良好的相位圖。此博文關於高離子强度樣品可能會有幫助。
對於不溶於水的製藥業API顆粒，您推薦使用哪種測量腔？0.8mL水分散腔還是1mL腔？主要目的是測量zeta電位和小於200nm的粒子尺寸。
如果樣品需在非水分散體中測量，那麼對於zeta電位，最好的選擇是浸入式單元ZEN1002，配合玻璃比色皿PCS8501。若僅需測量尺寸，則可使用耐溶劑低體積比色皿ZEN0040，具體取決於使用的溶劑。這裡有關於非水顆粒懸浮液的技術備忘錄，提供更多細節。
關於膠體穩定的zeta電位限值，我想知道是否應該也取決於顆粒大小？
zeta電位不應該依賴於尺寸。因此，通常應用的約30mV“經驗法則”將適用於非常小的納米級顆粒至幾微米大小。
IEP和PZC之間的區別是什麼？
這是一個相當棘手的問題。對於大多數用途而言，零電荷點PZC相當於等電點IEP。一些出版物認為PZC包括所有電荷，而IEP僅包括表面電荷。不過，IEP通常通過滴定和測量電泳遷移率來測量，並且會包括與環境緩衝液介質中（附近）離子的交互。IEP可以通過電泳光散射來測量，使用滴定對pH。
是否可以測量如HFA推進劑中的非水分散體的zeta電位？如果可以，怎麼做到的？
是的，可以測量非水分散體的電泳遷移率。單獨的zeta電位的效用可能值得商榷，因為理論上僅在水性介質中定義。不過，應用電場的整體遷移仍然可以提供粒子在有機介質中的整體電荷信息。對於非水製備的樣品，有兩種特殊比色皿：在玻璃比色皿中的浸入式單元ZEN1002和高濃度的zeta單元ZEN1010。同時，查看此技術備忘錄有關於非水顆粒懸浮液。
體育穩定化能否在zeta電位預測會不穩定的系統中穩定系統？
是的。體積穩定化本身就能成為穩定膠體分散體的原因。電荷穩定化通常在水性樣本中發現，許多配方是通過靜電穩定化和體積穩定化相結合而獲得穩定。即使是一個相對較低的zeta電位的系統當存在體積排斥交互時仍可能保持穩定。
還可以查看此穩定性和zeta電位概念技術筆記。
我有關於一次性比色皿電極的問題。我試圖進行ZP測量（二氧化矽溶於20mM NaCl溶液），但過了一段時間，電極開始腐蝕。為什麼？可以防止嗎？
電極腐蝕是由於電化學氧化還原反應。腐蝕過程依賴於應用電壓、應用的時間和導電性。如果在緩衝液中的鹽較少，則會減少但不會避免電極氧化。如果樣品和數據質量允許，則可以減少應用電壓。為了減少上述影響，在自動模式下設置最大子運行數為20-40可能是一個好主意。通常，如果相位圖在第~30次子運行後仍未重複，則可能不需要收集更多數據。您可能也會對擴散障方法感興趣，還有應用筆記關於聚合物塗層矽噴的應用筆記、尺寸和zeta。
您們的設備可以測量陽離子聚合物溶液的等電點嗎？
Zetasizer可用於測量水中聚合物溶液的zeta電位。測量等電點涉及在不同條件下制備幾個樣品（pH）。樣品制備可以通過自動滴定器MPT2附件自動化，可處理多達三個滴定瓶。參閱此應用筆記關於自動確定等電點。
如果在zeta電位測量過程中發生絮凝，會影響結果嗎？
如果您的樣品已經絮凝，那麼測量zeta電位並沒有特別的危害：只要有良好的質量相位圖，系統可以確定高達100微米的粒子的zeta電位。如果絮凝在過程中發生，並且結果是由於應用的電壓，那麼這表明可能存在一些電化學交互導致樣品降解。建議研究如果樣品不施加任何電壓（即僅在比色皿中放置幾分鐘），是否仍然絮凝，或者是否降低的應用電壓不會引起絮凝。
另見zeta電位的最大尺寸100微米的技術備忘錄。
Malvern Nano系列中所指的表面zeta電位與zeta電位有什麼區別？
zeta電位是滑行面上粒子的有效電位。表面zeta電位是從測量探針粒子距離帶電表面的函數而得到的外推zeta電位。
測量技術的詳細信息已在此表面zeta的應用筆記中描述，並有一個應用例子於矽材料。觀看表面zeta方法的教學視頻於Malvern的YouTube頻道上。
我們如何測量固體粉末狀態下的zeta電位，若粉末不能溶入任何液體，應該測量其固態嗎？
Zeta電位是系統參數，它描述了粒子在水性介質中滑行面上的靜電電位。zeta電位不能在空氣中或固態形式中測量。如果粉末可以分散在例如水的液體中，那麼在該液體中分散顆粒的zeta電位可以被測量，只要粒子尺寸小於100微米且沉降速度足夠慢，以允許完成合格的相位圖數據。
還可查看此技術備忘錄，最大尺寸為100微米的zeta電位。
為什麼在+/- 30 mV的電壓下會出現膠體不穩定區域？30 mV是否接近室溫下的熱能？
這是個非常好的問題。30mV的經驗法則來自實驗經驗。在這個電壓下，顆粒之間的靜電排斥通常比隨機的布朗運動強，防止顆粒意外“互相撞到”。
如何穩定一次性細胞中的zeta電位讀數，用於懸浮液中zeta結果波動？此外，您能否提供關於在一次性細胞中測量zeta電位應使用什麼濃度的樣本的概念？
在現場測量期間，“專家建議”選項卡及高亮顯示相關重複運行時給出了一些建議。如果有或多或少一致的趨勢方向，那麼這可能是溫度效應。樣本可能需要更多時間進行平衡，或可能需要在重複運行之間包括等待時間，以防止由於焦耳加熱而導致漂移。
zeta測量的計數率應足以獲得良好的相位圖。如果計數過低，zeta質量報告將會標記這一點。這可以通過增加樣本濃度來克服（對吸收樣本來說是例外，降低濃度可能會改善，因為需要通過比色皿來到達檢測器）。該Zetasizer應能夠處理各種樣本濃度，只要有足夠量的非散射光可以透射。大致的規則：如果能通過樣本閱讀報章，那麼應該適合測量（這也適用於傳統的90度散射光測量尺寸）。
您是否可以再談一次鹽的效應—是否可以預測PZC是否隨著加入的鹽改變？我在自來水和加入的NaCl中測量氧化鐵顆粒。十分感謝這場精彩的演講！！
等電點僅當發生稱為特定離子吸附的效應時才會改變。因此，如果鈉Na+或氯化物Cl-離子特定地結合到氧化鐵顆粒的表面上，則可能發生位移。據我們所知，這完全無法預測，除非實驗確定（或嘗試查閱已發布的研究，然而通常顆粒是以不同的方式製作和穩定，從而改變了他們的等電點）。以下是一幅圖表，總結了含鋁氧化物樣品中的特定和非特定離子吸附效應，如等電點的重合（非特定）和位移（特定離子被吸附）。
當您在初始pH為8的樣本上進行pH滴定時，如果您想從pH 4-12進行測量，您將如何滴定樣本？當您這樣做時，您如何考慮酸和鹼中加入的離子？
有很多方式來進行滴定，並且將導致不同的結果，因為zeta電位是一個系統相關的量。換句話說，無法僅用“pH7的樣品”完整描述一個樣品，而需要提供關於環境緩衝液的完整描述，包括電導率、離子強度、離子種類、pH、添加劑等。
要進行簡單的滴定器操作，您可以選擇適合樣品的鹽酸和氫氧化鈉（HCl和NaOH）。如果樣品中有期望的添加劑（可能是100mM蔗糖），則酸和鹼的兩個端點都應包含此組分。導電性變化是實驗的一部分，這就是為什麼記錄電導的原因。以下是典型滴定圖，展示了當靜電穩定化參與時的等電點以及不穩定和穩定區域（這是指咖啡補充劑）。
您會怎麼期望金奈米顆粒的zeta電位，這些金屬被兩個帶有硫醇末端的配體（附著在奈米顆粒上）以及羧酸鏈的另一端所塗覆。實驗中一個配體較短于另一個
總電荷是樣品中所有組分的結果。裸露的金可能非常負，添加硫醇可能增加負電荷，羧酸鏈可能會將滑行面進一步移動，從而降低zeta電位的強度/大小。另見金膠體的應用筆記。
我知道為了獲得在水溶液中的顆粒的準確zeta電位值，您必須使用電解質支撐，然而一些關於奈米顆粒的論文宣稱這不是必要的，他們僅使用去離子水，這是正確的嗎？
雖然嚴格來說在水性緩衝液中提供最小離子強度不是必需的，對於許多樣品系統（特別是當涉及蛋白質和生物分子時），一定量的相反離子通常顯得有益且需要以保持樣本穩定性。zeta電位可以在去離子水中測量，不過這個數字的實用性可能不是那麼高，因為“真實”的樣本通常包含離子成分。（許多奈米顆粒系統是使用某些表面活性劑進行穩定化的，若沒有鹽分存在可能會被剝離，請參閱在標準測量如何獲得良好數據的相關博客）。
為了獲得水溶液中顆粒的準確zeta電位值，應使用哪種水？是蒸餾水，去離子水還是Milli-Q？
水的類型無關緊要，只要它不含塵埃。更重要的是如何解釋數據，並且當樣品進行比較時，必須進行相同的稀釋，如果要得出有意義的結論。
我嘗試在水溶液中獲得赤鐵礦的zeta電位值，而發現的IEP總是大約在pH3，為什麼會這樣？它應該在pH7、8左右……因為它是一種基礎材料
請查看此篇出版物“澳大利亞南部中脊地區六種赤鐵礦石的一些表面特性”採礦工程和礦物加工國際期刊2012，1(2): 73-83，其中也報告了這種效果。
您在這裡展示的防曬霜中的顆粒尺寸如何測試？
對於防曬霜粒子可以適合激光衍射或動態光散射。對這兩種方法都需要進行稀釋。使用動態光散射獲得的ZnO和TiO2（pH7）粒子尺寸增長的報告數據
我正在研究除草劑配方。它是30%的懸浮液。但為了良好穩定性，必須在pH3。怎麼才能調整pH到5-6以維持穩定性？
您可能能夠增加一個修飾劑組合如APMA / PEG。此應用筆記對於另一個但類似的問題可能會給您啟發“zeta電位在陶瓷加工中的重要性–氧化鋁”。
如果電極顏色變深，我還能使用單元嗎？為什麼電極一次使用後變黑？
電極是由覆蓋一層金的銅製成的。這種電極材料可以通過電化學反應氧化。電極可能仍然可用，但最好通過測量標準來確認這一點（例如zeta電位傳輸標準DTS1235，在DTS1235 MSDS中含有關於儲存和組成的信息）。較低電導率樣品，較少子運行和較低應加電壓的情況下，電極黑化會較慢。
我們是否可以用同一件單元進行zeta電位和分子量測量？
拋棄性的zeta比色皿DTS1070可以用來進行zeta電位和尺寸測量。該單元不適用於靜態光散射測量，在該情況下需要更高質量（通常是石英）比色皿以避免任何由微小製造公差引起的假象。因為一些塑膠比色皿的光線可能會對總光強度做出貢獻。這對於動態光散射不重要，因為它只分析光強度波動。但對於靜態光散射來說，總強度被測量，這些光線貢獻量會干擾測量，因為一個比色皿可能略有不同於另一個（並且相同比色皿的重新定位也可能有此影響）。您可以通過比較濃度系列的散射來測試這一點，如在使用較大的玻璃比色皿和zeta電位比色皿測量時。在軟體中解決方法是選擇任何可用的比色皿，然後強制測量位置為5.5mm，因為在軟體中DTS1070比色皿在分子量測量中不可用。
在分析ZP之前超聲波處理樣品是有利的嗎？這對於在溶液中形成聚集體的顆粒有效果嗎？ 我特別關注於常規澱粉顆粒和納米顆粒.
超聲波處理可能有助於打破大聚集體並允許在顆粒完全沉降之前進行測量。檢查樣品在超聲波處理後是否隨著時間穩定是非常重要的，不要只觀察顆粒是否會再次聚集。另一個提示是用溶劑密度匹配分散體，例如通過添加蔗糖。我們成功測定了直徑小於100微米的顆粒的zeta電位。
您說高濃度單元能夠處理最多10%樣品的懸浮液。一次性毛細管細胞能處理什麼濃度？在改變pH時，是否每個懸浮液都存在等電點？我看到了一篇未提及IEP的出版物，這讓我有點困惑。
最大濃度是依賴於樣品的，如果樣品還算透明別太“混濁”應該可以進行測量。實際中和對許多樣品來說，這可能是在百分之幾的範圍。不一定每個樣品都有等電點。如果稀釋是基於完全非離子且僅體積穩定，則材料可能在廣泛的pH範圍內仍保持不帶電。
希望下次查看納米材料分散的電荷時，上述提示和技巧可以幫助到您。
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