[发明专利]物质表面性质参数分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及胶体化学、界面化学、材料科学技术领域，具体涉及一种对物质的表面性质参数进行测定的装置。 

背景技术

物质的表面电位、表面电荷总量、表面电荷密度、表面电场强度和比表面积等表面性质不仅在胶体与界面科学、材料科学、生命科学、土壤科学、生态与环境科学等领域的科学研究中有广泛应用，而且在造纸、水泥、陶瓷、化学机械研磨、煤浆、涂料、化妆品、食品工业、混合分散体系等化学工程领域也有着广泛的应用，因此，对上述物质表面性质参数的测定显得尤为重要。 

现有技术中，对于物质表面电荷总量的测定，普遍采用指示离子吸附法和电位滴定法，采用离子吸附法，必须首先获知在H⁺或OH^-的吸附总量中，有多少是参与静电吸附的，但由于H⁺和OH^-还参与化学键的吸附，无法预知参与静电吸附的吸附量，因此该方法不能测定一个含有可变电荷的体系在任意pH值、任意电解质浓度和任意温度下的表面电荷总量；而电位滴定法不仅不适合于含有永久电荷体系的电荷总量的测定，而且即使是可变电荷体系，其可靠性也一直是个疑问，因此目前还没有适用于不同条件和不同体系中物质表面电荷总量的通用测定方法，更没有对此进行测定的任何分析仪器。 

现有技术中对电荷密度进行测定的方法之一是基于如下公式 

σ0=TCS]]>

式中，σ₀是表面电荷密度，T_c是表面电荷总量，S是比表面积。 

由于该方法中需要表面电荷总量这一参数，所以表面电荷总量测定中的问  题在表面电荷密度测定中一定存在。不仅如此，基于上式的表面电荷密度测定中，我们还需要一个比表面积的测定数据。然而，不同的比表面积测定方法，其测定结果存在很大的差异。所以，一个依赖于比表面积这一参数的表面电荷密度测定方法，其结果的可靠性难以把握。 

现有技术中表面电荷密度测定的方法之二是，在得到物质的表面电位值后，利用Gouy-Chapman的相关公式可间接地获得表面电荷密度值。但因目前还没有一个广泛适用的表面电位的准确测定方法。所以，目前表面电荷密度测定的这一方法的应用仍然存在困难。 

因此现有技术中没有对表面电荷密度进行测定的任何分析仪器。 

现有技术中表面电场强度基于下式进行测定： 

E0=4πϵσ0]]>

式中E₀是表面电场强度，ε是介质介电常数，水的ε＝8.9×10^-10C²/Jdm。由于对表面电荷密度的依赖，表面电场强度测定中存在与表面电荷密度测定相同的问题。现有技术中也没有测定表面电场强度的任何分析仪器。 

现有技术中，对于物质比表面积的测定，已有多种测定方法，如通常采用的惰性气体吸附法、离子负吸附法、乙二醇乙醚吸附法或甘油吸附法等等。但同一种物质采用这些不同的测定方法，其结果往往相差十分悬殊。虽然依据惰性气体吸附法已经开发出了比表面积测定仪，但该仪器不适合用于膨胀性物质的比表面积测定。