使用BAT-1检测不同pH环境中氧化铁黄的Zeta电位

Α-FeOOH，呈黄色，被称为氧化铁黄（简称铁黄），铁黄形貌多为针状结构，具有较好的遮盖力、耐光性、耐候性、耐酸碱性以及吸收紫外光线等优点，被广泛的应用于皮革、透明塑料、闪光涂料、油墨、颜料等方面，除此之外在精细陶瓷，催化剂以及生物工程领域也有良好的应用前景。

由于氧化铁黄在177℃以上时，将会失去结合水并转化为氧化铁红，为了提高氧化铁黄的耐热性，通常采用表面改性技术，使氧化铁黄在高温下保持良好的稳定性。不同的改性方法，使氧化铁黄的表面带电性发生改变。

Zeta电位是颗粒表面化学的体现，依赖于颗粒表面的化学组成和周围溶液环境，不同的pH下，体现的Zeta电位不同。环境pH对于Zeta电位的影响是多种因素共同作用的结果，首先，pH的改变影响颗粒表面基团的离解平衡；其次，溶液环境中[H]⁺和[OH]^-离子浓度不同，会影响这两种离子在颗粒表面的吸附效果；最后，滴定过程中加入酸或者碱不但会改变环境的pH还同时改变环境的离子强度。在解释滴定曲线的时候需要综合考虑这些影响因素。

图 | BeNano 180 Zeta Pro与 BAT-1自动滴定仪

样品制备和测试条件

将氧化铁黄粉末分散在纯净水中得到母液，水域超声5分钟使其分散。检测其pH为5.8，初始Zeta电位为正值。通过BeNano主机和BAT-1自动滴定仪进行pH滴定操作，向溶液中滴加NaOH水溶液改变体系的pH。终点pH设定为12，pH间隔为1，冗余度0.2pH值。

通过BeNano内置的温度控制系统开机默认测试温度控制为25℃±0.1℃，采用毛细管电极进行测试。每一个样品在放入样品池后进行一次测试。

测试结果和讨论

通过检测不同pH下样品的Zeta电位值，我们得到Zeta电位随pH的变化曲线。

图 |  Zeta电位（上图）和电导率（下图）对于pH的依赖性曲线

从图中可以看出，氧化铁黄样品在低pH范围时Zeta电位为正值，说明其颗粒物上带有较多正电，随着pH升高，Zeta电位逐渐向0趋近，在pH=6.66时达到等电点，此时Zeta电位值为0。随着pH继续升高，[OH]^-浓度升高，颗粒开始携带负电荷，其Zeta电位随pH升高绝对值逐渐增大。

相对较高的pH（10~12）范围（颗粒携带较多负电）悬浮液的Zeta电位绝对值比较高，说明体系在此范围内相对比较稳定，不容易团聚，而在等电点附近Zeta电位较低，体系的稳定性相对较差。

当pH达到11之后，颗粒表面的负电荷基本达到饱和，即使pH继续升高，颗粒表面也无法携带更多负电荷。此时继续加入NaOH溶液在pH升高的同时，离子强度也逐渐升高。在颗粒表面电荷基本饱和的情况下，Zeta电位绝对值不再变高，而且随离子强度加大，电导率迅速上升，屏蔽效应逐渐增加，Zeta电位绝对值有缓缓变小的趋势。

结论

通过BeNano纳米粒度及Zeta电位仪和BAT-1自动滴定仪表征了一个氧化铁黄样品在不同pH条件下的Zeta电位信息。结果表明，氧化铁黄在pH=6.66时，为其体系的等电点，在等电点附近Zeta电位绝对值相对较低，体系处于不稳定状态。而当较高(pH=10~12)时其体系的Zeta电位绝对值较高，处于相对稳定状态。