在納米材料領域，Zeta電位之重要，主要體現在兩個方面：
1）判定納米顆粒表面電荷的正負，用于指導下一步的修飾、改性或者不同體系的應用。
2）判定并指導提高溶液體系中納米顆粒的穩定性。
上一次我們討論了如何界定納米顆粒表面的電位正負，本期我們以Zeta電位為主，結合其他策略，討論了第二個方面的問題，即：如何判定和提高膠體納米顆粒的穩定性？
PS：本文內容均為作者平時經驗所得，沒有文獻出處，請大家批判閱讀！
首先，我們來看一下膠體穩定性的DLVO理論。DLVO理論是研究帶電膠粒穩定性的經典理論，1941年由蘇聯科學家Deriagwin，Landau以及1948年由荷蘭科學家Verwey和Overbeek分別提出。其核心觀點在于：膠體的穩定性取決于體系的總勢能U，而總勢能取決于斥力和引力勢能的加和。也就是說，顆粒之間的排斥力大于吸引力，溶膠就傾向于穩定存在。而顆粒之間的排斥力主要與兩個因素有關：1）電荷；2）位阻。
圖1. 膠體穩定性經典DLVO理論
一、表面電荷與納米顆粒穩定性
Zeta電位可以幫助我們了解在不同的體系中雙電層變化引起的膠體納米粒子表面實際帶電量的多少。如果納米粒子Zeta電位絕對值較高,說明其表面帶有電荷較多，它們會傾向于相互排斥,從而達到整個體系的穩定性；如果顆粒整體帶有很少的電荷,也就是說它的Zeta電位絕對值很低,它們會傾向于相互吸引,從而使整個體系變得不穩定。
因此，Zeta電位可以作為評估納米粒子膠體的穩定性的重要參數。一般來說, Zeta電位絕對值愈高,顆粒的分散體系愈穩定。水相中納米顆粒分散穩定性的分界線一般認為在+30mV或-30mV。也就是說，如果水相中納米顆粒Zeta電位高于+30mV或低于-30mV，則該分散體系比較穩定。
Zeta電位的主要影響因素：
1. pH值
pH是對zeta電位影響最大的因素，當談論zeta電位時，不指明pH是沒有太大意義的。
水溶液中，如果一種納米粒子的Zeta電位為負值，適當加入堿，顆粒會得到更多的負電，Zeta電位絕對值變大；適當加入酸，顆粒的電荷將會被中和，Zeta電位絕對值變小。
這是因為，水溶液中，對于表面帶負電荷的納米顆粒，擴散層反離子為正，當加入H+時，體相溶液中的正離子濃度變大，相互排斥，而將更多反離子擠進滑動面，中和掉更多的負電荷，使得Zeta電位絕對值變小，導致納米顆粒的帶電量變小少排斥力減弱，更容易團聚。
一般來說，Zeta電位對pH作圖時，中間一定有一點會通過零zeta電位，這一點稱為等電點。膠體在等電點是最不穩定的，最容易發生團聚。當納米溶膠的Zeta電位降低到臨界Zeta電位時，就會發生團聚，這個臨界值并不一定為0。
圖2. 確定最佳pH范圍的曲線圖。
2. 離子強度
對于表面帶負電荷的納米顆粒，當加入大量NaCl、CaCl2等電解質時，電解質中與反離子相同的電荷的排斥作用把更多反離子壓入滑動面，導致納米顆粒的帶電量變小，Zeta電位絕對值變小更容易導致團聚。高價離子(Al3+)將會比單價離子(Na+)壓入更多的反離子，導致納米顆粒表面電荷更少。
PS：以上考量都是針對相對簡化的體系而言，并不是說pH和離子強度都越大越好或者越小越好這么簡單。以上只是簡單地討論了一個趨勢，以助于大家分析具體問題時作為參考。
二、表面位阻與納米顆粒穩定性
添加一些位阻較大的長鏈分子或者枝狀分子也能起到提高納米顆粒膠體穩定性的作用，譬如最常用的PVP、PEG等等，位阻效應保證了納米顆粒之間的有效排斥。而水溶液中加入PEI、CTAB等帶電荷的長鏈分子，一方面起到位阻排斥作用，一方面又起到提高Zeta電位，增強電荷排斥的作用，可謂一舉兩得。
圖3. 納米顆粒表面的位阻效應
另外，納米溶膠本身屬于熱力學不穩定的體系，不同溶劑對納米顆粒表面能的降低和表面基團的解離作用是不一樣的。以上討論都是基于水溶液中納米粒子。如果可以改變溶劑，選擇合適的溶劑，通過溶劑化作用最大限度地降低納米粒子的表面能，也是提高穩定性的一個策略。
總之，要想提高膠體納米顆粒的穩定性，通常有以下幾種辦法。每個體系都有太多變量，不能一概而論，需要依據實際情況綜合選擇：
1）通過測試不同pH下的Zeta電位調節合適的pH值。
2）通過測試不同離子強度下的Zeta電位調節合適的離子強度。
3）在特定溶劑中添加具有位阻效應或特定吸附電荷的表面保護劑。
既然Zeta電位如此重要，那么，Zeta電位的檢測原理、樣品制備以及數據分析都有哪些需要值得注意的地方？如何檢測非水相體系耳朵Zeta電位呢？下期再見！
