[发明专利]一种测定氧化物表面化学基团数密度的方法

权利要求书

1.一种测定氧化物表面化学基团数密度的方法，包括如下步骤：

1)将氧化物研磨成颗粒，将氧化物颗粒与不同pH值水溶液混合，搅拌配制成悬浮液，测定上层悬浮液中氧化物颗粒表面Zeta电位ξ，其中ζ＝0时液体的pH值pH_iep称为等电点；

2)在等电点条件下，测定水溶液在氧化物表面上的接触角θ_iep；

3)按Young-Dupre方程Wa＝γ_L+γ_L*cosθ_iep计算等电点处水溶液与氧化物表面间的粘附功W_a，式中γ_L为水溶液表面张力，mN/m；

4)此时氧化物表面上电中性基团数密度通过下式求取：

n_total＝(W_a-W^d)*N_A/E，

式中W^d为粘附功中色散力的贡献部分，mJ/m²，W^d≈2*(γ₁^d_*γ₂^d)^0.5，γ₁^d、γ₂^d分别是水、氧化物表面能中的色散力贡献部分；

N_A是指阿伏伽德罗常数，等于6.02×10²³mol^-1；

E是氧化物表面电中性基团和H₂O间相互作用势能，kJ/mol；

5)根据Couy-Chapman模型，氧化物表面电荷密度由zeta电位实验数据估算为：

式中ε是水溶液的相对介电常数，ε₀是真空介电常数，k_B是Boltzmann常数，T为实验温度，z_i是离子i化合价，e为基本电荷，ζ为氧化物表面zeta电位，σ₀是氧化物表面电荷密度，κ是Debye长度的倒数；

6)氧化物表面电荷密度是由表面上带电基团数密度(n_±)决定的，氧化物表面上带电基团的数密度表示为：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤1)中，所述氧化物为二氧化硅、二氧化钛或三氧化二铝；

所述氧化物颗粒的尺寸大小为200目～300目；

所述悬浮液中氧化物颗粒的质量百分数为0.1～1％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述水溶液为低矿化度水溶液，不含二价阳离子，矿化度5000ppm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：步骤4)中，所述E是氧化物表面电中性基团和H₂O间相互作用势能，基于从头计算法计算。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：步骤4)中，所述水溶液表面能中的色散力γ₁^d＝21.8mJ/m²，二氧化硅表面能中色散力γ₂^d＝≈78mJ/m²，二氧化钛表面能中色散力γ₂^d＝≈92mJ/m²。