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氧化鋁是一種常見的無機氧化物，其廣泛應用于陶瓷、醫(yī)藥、電子、機械等行業(yè)。氧化鋁的純度不同，應用的領域也有所差異，例如：99氧化鋁瓷材料用于制作高溫坩堝、耐火爐管及特殊耐磨材料，如陶瓷軸承、陶瓷密封件及水閥片等；95氧化鋁瓷主要用作耐腐蝕、耐磨部件。物質的組成不同其表面帶電也具有極大差別，包括電性和帶電量，而表面帶電情況將會影響材料的性能和應用領域。在這個應用中，我們考察了不同純度的氧化鋁材料在不同pH值環(huán)境中的Zeta電位。
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原理和設備
采用丹東百特儀器有限公司的BeNano 90 Zeta 納米粒度及 Zeta電位分析儀以及BAT-1自動滴定儀。
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，檢測前向角度的散射光信號。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，樣品的散射光的頻率會產生一個頻移，即多普勒頻移。利用數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，??為溶劑粘度，f(κα)為Henry函數，κ為德拜半徑倒數，α代表粒徑，κα代表了雙電層厚度和顆粒半徑的比值。
我們采用丹東百特儀器有限公司的BeNano 90 Zeta 納米粒度及 Zeta電位分析儀進行測試。儀器使用波長671 nm，功率50 mW激光器作為光源，設置在12度角的APD檢測器進行散射光信號采集。采用PALS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
分別將純度為95%和99%的氧化鋁，按照0.2mg/ml配比分散在蒸餾水中，使用50W超聲波將其分散3min后得到兩份平行樣品。通過BeNano 90 Zeta 納米粒度及 Zeta電位分析儀和BAT-1自動滴定儀相配合，以樣品分散后的pH環(huán)境為起點，使用HCl滴定液向低pH范圍滴定，使用NaOH滴定液向高pH范圍滴定，測試pH間隔為1，檢測pH值設定在2-12之間Zeta電位的變化。
測試結果和討論
圖1.95%氧化鋁和99%氧化鋁Zeta電位pH滴定結果
物質的Zeta電位由其表面的化學組成和周圍的液體環(huán)境決定，雖然這兩個樣品的主要成分都是氧化鋁，但是其純度有所差別，95%的氧化鋁含有更多其他組分化學物質。通過圖1對于兩個不同純度的氧化鋁樣品的Zeta電位pH滴定結果可以看到，使用同樣的蒸餾水進行超聲分散，95%氧化鋁樣品的初始pH值在10左右，懸浮體系呈現(xiàn)弱堿性，滴定曲線的等電點為7.86；而99%氧化鋁的分散后懸浮體系為pH值在7附近的近中性體系，等電點為5.18。由此可以得出對于同一物質而言，其純度不同，對其Zeta電位的影響是巨大的。
