Α-FeOOH，呈黃色，被稱為氧化鐵黃（簡(jiǎn)稱鐵黃），鐵黃形貌多為針狀結(jié)構(gòu)，具有較好的遮蓋力、耐光性、耐候性、耐酸堿性以及吸收紫外光線等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于皮革、透明塑料、閃光涂料、油墨、顏料等方面，除此之外在精細(xì)陶瓷，催化劑以及生物工程領(lǐng)域也有良好的應(yīng)用前景。

由于氧化鐵黃在177℃以上時(shí)，將會(huì)失去結(jié)合水并轉(zhuǎn)化為氧化鐵紅，為了提高氧化鐵黃的耐熱性，通常采用表面改性技術(shù)，使氧化鐵黃在高溫下保持良好的穩(wěn)定性。不同的改性方法，使氧化鐵黃的表面帶電性發(fā)生改變。

Zeta電位是顆粒表面化學(xué)的體現(xiàn)，依賴于顆粒表面的化學(xué)組成和周圍溶液環(huán)境，不同的pH下，體現(xiàn)的Zeta電位不同。環(huán)境pH對(duì)于Zeta電位的影響是多種因素共同作用的結(jié)果，首先，pH的改變影響顆粒表面基團(tuán)的離解平衡；其次，溶液環(huán)境中[H]⁺和[OH]^-離子濃度不同，會(huì)影響這兩種離子在顆粒表面的吸附效果；最后，滴定過程中加入酸或者堿不但會(huì)改變環(huán)境的pH還同時(shí)改變環(huán)境的離子強(qiáng)度。在解釋滴定曲線的時(shí)候需要綜合考慮這些影響因素。

圖 | BeNano 180 Zeta Pro與 BAT-1自動(dòng)滴定儀

樣品制備和測(cè)試條件

將氧化鐵黃粉末分散在純凈水中得到母液，水域超聲5分鐘使其分散。檢測(cè)其pH為5.8，初始Zeta電位為正值。通過BeNano主機(jī)和BAT-1自動(dòng)滴定儀進(jìn)行pH滴定操作，向溶液中滴加NaOH水溶液改變體系的pH。終點(diǎn)pH設(shè)定為12，pH間隔為1，冗余度0.2pH值。

通過BeNano內(nèi)置的溫度控制系統(tǒng)開機(jī)默認(rèn)測(cè)試溫度控制為25℃±0.1℃，采用毛細(xì)管電極進(jìn)行測(cè)試。每一個(gè)樣品在放入樣品池后進(jìn)行一次測(cè)試。

測(cè)試結(jié)果和討論

通過檢測(cè)不同pH下樣品的Zeta電位值，我們得到Zeta電位隨pH的變化曲線。

圖 |  Zeta電位（上圖）和電導(dǎo)率（下圖）對(duì)于pH的依賴性曲線

從圖中可以看出，氧化鐵黃樣品在低pH范圍時(shí)Zeta電位為正值，說明其顆粒物上帶有較多正電，隨著pH升高，Zeta電位逐漸向0趨近，在pH=6.66時(shí)達(dá)到等電點(diǎn)，此時(shí)Zeta電位值為0。隨著pH繼續(xù)升高，[OH]^-濃度升高，顆粒開始攜帶負(fù)電荷，其Zeta電位隨pH升高絕對(duì)值逐漸增大。

相對(duì)較高的pH（10~12）范圍（顆粒攜帶較多負(fù)電）懸浮液的Zeta電位絕對(duì)值比較高，說明體系在此范圍內(nèi)相對(duì)比較穩(wěn)定，不容易團(tuán)聚，而在等電點(diǎn)附近Zeta電位較低，體系的穩(wěn)定性相對(duì)較差。

當(dāng)pH達(dá)到11之后，顆粒表面的負(fù)電荷基本達(dá)到飽和，即使pH繼續(xù)升高，顆粒表面也無法攜帶更多負(fù)電荷。此時(shí)繼續(xù)加入NaOH溶液在pH升高的同時(shí)，離子強(qiáng)度也逐漸升高。在顆粒表面電荷基本飽和的情況下，Zeta電位絕對(duì)值不再變高，而且隨離子強(qiáng)度加大，電導(dǎo)率迅速上升，屏蔽效應(yīng)逐漸增加，Zeta電位絕對(duì)值有緩緩變小的趨勢(shì)。

結(jié)論

通過BeNano納米粒度及Zeta電位儀和BAT-1自動(dòng)滴定儀表征了一個(gè)氧化鐵黃樣品在不同pH條件下的Zeta電位信息。結(jié)果表明，氧化鐵黃在pH=6.66時(shí)，為其體系的等電點(diǎn)，在等電點(diǎn)附近Zeta電位絕對(duì)值相對(duì)較低，體系處于不穩(wěn)定狀態(tài)。而當(dāng)較高(pH=10~12)時(shí)其體系的Zeta電位絕對(duì)值較高，處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。