Zeta电位仪如何选择分散介质？

慧仪仪器

在Zeta电位测量中选择适当的分散介质需综合考虑样品的理化性质、测量条件及目标参数。以下为关键选择原则及操作建议：  
​​一、核心选择原则​​  
​​化学惰性​​  
分散介质必须与样品无化学反应。例如：测量金属氧化物时避免使用强酸/碱性溶液，以防溶解；生物样品（如蛋白质）需使用温和缓冲液（如PBS）以维持结构稳定。  
​​电导率优化​​  
介质电导率应控制在​​1-5mS/cm​​（对应0.1-5mMKCl）。电导率过高会压缩双电层，导致Zeta电位绝对值偏低；过低则可能引起电极极化。对于高盐样品（如海水），需预先稀释或透析以降低离子强度。  
​​pH调节远离等电点（pI）​​  
通过预实验确定样品的等电点，选择pH值使颗粒表面电荷远离中性（通常保持|Zeta电位|>30mV）。例如：二氧化钛（pI≈6.2）宜在pH<4（强正电）或pH>8（强负电）下测量。  
​​光学兼容性​​  
介质需透明且无浑浊或荧光干扰。若样品本身吸光（如碳纳米管），可改用折射率匹配的溶剂（如环己烷）或降低浓度。  
​​二、常见分散介质类型​​  
​​水性介质​​  
​​超纯水​​：适用于惰性颗粒（如聚苯乙烯微球），但需添加微量电解质（如0.1mMKCl）避免极化。  
​​缓冲液​​：优先选择低离子强度缓冲体系（如2mMHEPES），避免高浓度盐（如>10mMPBS）干扰电荷测量。  
​​有机溶剂​​  
​​适用场景​​：疏水颗粒（如石墨烯、药物晶体）需在非水环境中分散。常用溶剂包括乙醇（中等极性）、环己烷（非极性）。  
​​注意事项​​：需修正计算模型（如采用Henry方程的Ohshima扩展式），并确保溶剂纯度（避免杂质离子影响电导率）。  
​​特殊添加剂​​  
​​电解质​​：少量KCl或NaNO₃（0.1-1mM）可调节电导率，但需避免超过临界浓度（如NaCl>5mM可能引发团聚）。  
​​分散剂​​：非离子型表面活性剂（如Tween20）可辅助分散且不掩盖表面电荷，用量通常<0.1%（w/v）；离子型分散剂（如SDS）仅用于特定电荷研究。  
​​三、分步优化策略​​  
​​预实验确定pI范围​​：  
在宽pH范围（如3-11）内测量Zeta电位，绘制pH-Zeta曲线，锁定稳定分散的pH窗口。  
​​调节离子强度​​：  
固定pH后逐步增加电解质浓度（如0.1→1→5mMKCl），选择Zeta电位稳定且电导率适中的**浓度。  
​​验证分散效果​​：  
使用动态光散射（DLS）检测粒径分布（PDI<0.3）及分散稳定性（30分钟内无明显沉降）。  
​​四、特殊样品处理案例​​  
​​生物样品（细胞、蛋白质）​​：  
采用等渗缓冲液（如10mMPBS+150mMNaCl），测量前稀释5-10倍以降低电导率，并添加0.1%BSA减少非特异性吸附。  
​​油水乳液​​：  
以水相为介质，加入0.01-0.1MNaCl平衡电导率，避免使用表面活性剂以防覆盖油滴本征电荷。  
​​土壤/矿物颗粒​​：  
选择低离子强度介质（如1mMKNO₃），超声分散后静置取上清液，避免悬浮大颗粒干扰光路。  
​​五、常见错误及纠正​​  
​​错误​​：使用未过滤的自来水或高纯水导致杂质干扰。  
​​纠正​​：所有介质需经0.22μm滤膜过滤，超纯水储存时间不超过24小时。  
​​错误​​：高浓度缓冲液（如50mMPBS）引起双电层压缩。  
​​纠正​​：稀释缓冲液至1-5mM，或改用低电导缓冲体系（如2mMMES）。  
​​错误​​：忽略温度影响导致粘度变化。  
​​纠正​​：恒温控制样品池（25±0.5°C），预热仪器至少30分钟。