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zeta电位双电层结构的影响因素

emmabeth

2014/06/13

物性测试综合讨论

金属上的剩余电荷与溶液中的离子剩余电荷之间的作用，诚然，这是形成金属与溶液间双电层的主要原因。但除此之外，还有溶剂（例如水）的极性分子与金属上剩余电荷的作用以及溶液中某种负离子在金属上的特性吸附作用会影响界面zeta电位双电层的结构。1963年，Backrest等考虑水和水和离子的定性吸附，对Gouty-Chapman- Stern（GCS）模型进一步修正，提出紧密层分为内紧密层和外紧密层。内紧密层（IHP）由吸附水离子﹑特性吸附离子组成；外紧密层（OHP）为紧密层与分散层的分界，由水化离子组成。当电荷表面存在负的剩余电荷时，水化正离子并非与电极直接接触，二者之间存在着一层吸附水分子，在这种情况下，水化正离子距电极表面稍远些。由这种离子电荷构成的紧密层称为外紧密层。当电极表面化的剩余电荷为正时，构成双电层的的水化负离子的水化膜被破坏，并且它能挤掉吸附在电极表面上的水分子而与电极表面直接接触。这种情况下紧密层中负离子的中心线与电极表面距离比正离子小得多，可称之为内紧密层。因此根据构成双电层离子离子性质不同，紧密层有内层和外层之分，正如前所述，可以解释电极表面荷正电时，测得的电容值比电极表面荷负电时要大的原因。
经典zeta电位双电层理论的研究方法主要是根据假设模型计算得到界面参数并与实验测定值相比较，如果吻合，说明假设模型成立。而且在经典模式中，未考虑溶剂与溶质分子，离子的粒子性以及个粒子间的相互作用，认为在亥姆霍茨平面内每一点都是等单位的，而事实上，这个平面内不同点存在不同的电位值如果考虑亥姆霍茨平面内的离子电荷作为一个点电荷在金属表面层中引起的“镜像电荷”，则金属表面电荷的分布也是不均匀的。自20世纪70年代以来，双电层理论研究进一步向深度发展，如人们提出溶液离子为荷电硬球的设想，把溶剂近似为连续介质或简化为点偶极硬球来处理，以流体物理为基础，借助计算机模拟技术对经典模型进行修正，在双电层理论的研究中取得了一定的进展。近年来采用电化学扫描隧道显微镜等先进物理化学手段对双电层研究取得了一定的进展。

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