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
1秒前
JamesPei应助GUKGO采纳,获得10
1秒前
李梁发布了新的文献求助10
1秒前
谷雨秋发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
NexusExplorer应助称心的寒荷采纳,获得10
2秒前
nimonimo完成签到,获得积分10
2秒前
敛茫完成签到 ,获得积分10
2秒前
Jenyy41发布了新的文献求助30
2秒前
orixero应助yangya采纳,获得10
2秒前
3秒前
缥缈的采蓝完成签到,获得积分10
3秒前
无花果应助wltwb采纳,获得10
3秒前
wzc发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
周周南完成签到 ,获得积分10
5秒前
冷酷的小玉完成签到 ,获得积分10
5秒前
11完成签到,获得积分10
6秒前
顺利豆芽发布了新的文献求助10
6秒前
不配.应助YeSun采纳,获得50
6秒前
荃芏发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
西瓜完成签到,获得积分10
6秒前
Wendy发布了新的文献求助10
7秒前
顾矜应助君姊采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
Jasper应助沈星星采纳,获得10
8秒前
打工小房应助可靠的如之采纳,获得30
8秒前
8秒前
8秒前
英俊的铭应助外向薯片采纳,获得10
8秒前
9秒前
betty完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
grh发布了新的文献求助10
9秒前
研友_VZG7GZ应助繁荣的夏烟采纳,获得10
10秒前
英俊的铭应助谨慎嫣然采纳,获得10
10秒前
清新的雁凡完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
(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
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1000
青少年心理适应性量表(APAS)使用手册 700
Air Transportation A Global Management Perspective 9th Edition 700
Socialization In The Context Of The Family: Parent-Child Interaction 600
DESIGN GUIDE FOR SHIPBOARD AIRBORNE NOISE CONTROL 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4988550
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4237967
关于积分的说明 13201204
捐赠科研通 4031812
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2205890
邀请新用户注册赠送积分活动 1217227
关于科研通互助平台的介绍 1135383