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使用BeNano 90 Zeta檢測氧化鋁磨料的粒徑和Zeta電位

2021-10-14

納米氧化鋁拋光液用途廣泛,適用于光學(xué)鏡頭、單芯光纖連接器、微晶玻璃基板、晶體表面、寶石、玻璃制品、金屬制品、半導(dǎo)體材料、塑料、磁帶、打磨帶等方面的精密拋光。拋光液的穩(wěn)定性非常重要,如果拋光液中氧化鋁顆粒產(chǎn)生團(tuán)聚會嚴(yán)重的影響拋光效果,甚至產(chǎn)生大量劃痕。而拋光液的穩(wěn)定性與氧化鋁顆粒的Zeta電位息息相關(guān)。

 

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在這篇應(yīng)用報告中,我們使用丹東百特儀器有限公司最新推出的BeNano 90 Zeta納米粒度電位儀檢測了分散在水性環(huán)境中的納米氧化鋁的粒徑和Zeta電位信息。

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原理和設(shè)備

采用丹東百特儀器有限公司的BeNano 90 Zeta納米粒度電位儀進(jìn)行測試。儀器使用波長671 nm,功率50 mW激光器作為光源。動態(tài)光散射光路收集90°散射光,通過相關(guān)計算得到原始相關(guān)曲線信號,進(jìn)而推導(dǎo)出顆粒的布朗運動速度,由斯托克斯愛因斯坦方程得到顆粒的粒徑和粒徑分布信息。電泳光散射光路通過設(shè)置在12度角的檢測器進(jìn)行散射光信號采集,采用PALS相位分析光散射技術(shù),得到電泳遷移率和樣品的Zeta電位信息。

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樣品制備和測試條件

將納米氧化鋁原始高濃漿料稀釋100倍分散在純凈水溶液環(huán)境中,攪拌均勻。

通過BeNano 90 Zeta內(nèi)置的溫度控制系統(tǒng)將溫度控制為25℃±0.1℃,樣品注入PS粒徑池采用動態(tài)光散射進(jìn)行粒徑池進(jìn)行粒徑測試。樣品注入毛細(xì)管電極,利用電泳光散射進(jìn)行Zeta電位測試,子測試數(shù)量設(shè)置為10次。

每一個樣品在放入樣品池后進(jìn)行至少三次測試,以檢測結(jié)果的重復(fù)性和得到結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

 

測試結(jié)果和討論

粒徑測試

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圖1. 動態(tài)光散射檢測納米氧化鋁的相關(guān)曲線(上)和粒徑分布(下)

 

通過使用動態(tài)光散射技術(shù),得到了納米氧化鋁的粒徑和粒徑分布。其Z-均直徑為100.91 nm,其PD.I為0.034??梢钥闯龉鈴姺植紴橐粋€粒徑峰,沒有團(tuán)聚物峰。PDI值小于0.05說明其顆粒物的粒徑分布為單分散。


Zeta電位測試

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圖2. 電泳光散射檢測的原始相圖(上)和多次測試的趨勢曲線(下)

 

通過電泳光散射,得到了納米氧化鋁分散液的Zeta電位信息。圖2中展示了其相圖,相圖斜率代表了散射光由于電泳運動造成的頻率的偏移。可以通過圖中曲線看出,相圖斜率清晰,信噪比良好。


表1.Zeta電位結(jié)果

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對于樣品的10次重復(fù)性結(jié)果列于表1中,可以看到氧化鋁顆粒在當(dāng)前溶液環(huán)境中Zeta電位為負(fù)值,說明顆粒表面攜帶負(fù)電,其平均值為-37.3±0.92 mV,10次測試結(jié)果的重復(fù)性較好,說明了整體測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性。數(shù)值絕對值已經(jīng)超過30mV,說明在當(dāng)前條件下,懸浮液的穩(wěn)定性很高。而其分布系數(shù)為0.034也從側(cè)面證明了體系非常穩(wěn)定,沒有大的團(tuán)聚物存在。