Molecular Origins of the Zeta Potential

Zeta电位 电动现象 表面电荷 化学物理 分子动力学 静电学 流动电流 离子强度 化学 胶体 纳米技术 热力学 水溶液 材料科学 物理化学 计算化学 物理 纳米颗粒
作者
Milan Předota,Michael L. Machesky,David J. Wesolowski
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:32 (40): 10189-10198 被引量:120
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.6b02493
摘要

The zeta potential (ZP) is an oft-reported measure of the macroscopic charge state of solid surfaces and colloidal particles in contact with solvents. However, the origin of this readily measurable parameter has remained divorced from the molecular-level processes governing the underlying electrokinetic phenomena, which limits its usefulness. Here, we connect the macroscopic measure to the microscopic realm through nonequilibrium molecular dynamics simulations of electroosmotic flow between parallel slabs of the hydroxylated (110) rutile (TiO2) surface. These simulations provided streaming mobilities, which were converted to ZP via the commonly used Helmholtz-Smoluchowski equation. A range of rutile surface charge densities (0.1 to -0.4 C/m2), corresponding to pH values between about 2.8 and 9.4, in RbCl, NaCl, and SrCl2 aqueous solutions, were modeled and compared to experimental ZPs for TiO2 particle suspensions. Simulated ZPs qualitatively agree with experiment and show that "anomalous" ZP values and inequalities between the point of zero charge derived from electrokinetic versus pH titration measurements both arise from differing co- and counterion sorption affinities. We show that at the molecular level the ZP arises from the delicate interplay of spatially varying dynamics, structure, and electrostatics in a narrow interfacial region within about 15 Å of the surface, even in dilute salt solutions. This contrasts fundamentally with continuum descriptions of such interfaces, which predict the ZP response region to be inversely related to ionic strength. In reality the properties of this interfacial region are dominated by relatively immobile and structured water. Consequently, viscosity values are substantially greater than in the bulk, and electrostatic potential profiles are oscillatory in nature.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
善良香岚发布了新的文献求助10
刚刚
科研通AI6应助LBX采纳,获得20
1秒前
坦率岱周发布了新的文献求助10
1秒前
鱼鱼鱼完成签到,获得积分20
1秒前
爱笑的大雁完成签到,获得积分10
1秒前
lychee完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
风趣的洙完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
JF123_发布了新的文献求助10
4秒前
累啊发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
Akim应助潇洒的竹杖采纳,获得10
5秒前
yuqiWang发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
7秒前
飞快的羊青完成签到,获得积分10
7秒前
七田皿完成签到,获得积分10
8秒前
单纯白梦发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
Heidi完成签到,获得积分10
9秒前
獵戶座的參宿四完成签到,获得积分10
9秒前
zhaoying完成签到,获得积分10
9秒前
SciGPT应助忐忑的尔容采纳,获得10
10秒前
一五发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
谭金钰发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
悦耳玲完成签到 ,获得积分10
11秒前
啦啦啦完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
zy发布了新的文献求助10
12秒前
翁忘幽完成签到,获得积分10
12秒前
觉得太贵发布了新的文献求助10
12秒前
累啊完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
5476发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
高分求助中
Encyclopedia of Quaternary Science Third edition 2025 12000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.). Frederic G. Reamer 800
Beyond the sentence : discourse and sentential form / edited by Jessica R. Wirth 600
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
Reliability Monitoring Program 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5340709
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4477046
关于积分的说明 13933849
捐赠科研通 4372955
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2402666
邀请新用户注册赠送积分活动 1395551
关于科研通互助平台的介绍 1367628