제타포텐셜 적정 - STABINO ZETA 를 이용한 Carbon 화합물의 분산안정성 분석

[With위드인스트루먼트]

▣ Carbon 화합물의 특성 분석

Carbon은 다른 물리적 특성을 가진 다양한 동소체 변형으로 존재함으로 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.

고무 산업의 안료나 다이아몬드 산업의 연마재, 그래핀 형태의 층 구조를 가진 윤활유 등으로 사용되며

그래핀과 CNT의 전도성을 높이기 위한 폴리머 혼합물 및 연료 전지나 Li-ion베터리의 전극 재료로도 사용이 됩니다.

기본적인 표면의 화학적 성질은 비슷하지만 다양한 산업에서 사용되고 있기 때문에 그에 맞게 구조는 복잡하며

제조, 정제 및 표면 개질 로 인하여 서로 다른 Functional groups (예:Carboxyls, Lactones, Phenols,

Carbonyls, Anhydrides) 이 형성되고, 이는 제조 및 제품 선택에 결정적인 영향을 미칩니다.

▣ STABINO ZETA 를 이용한 Functionalgroups의 분석 및 계산

pH 변화에 따른 제타포텐셜 의 변화 측정은 탄소 화합물의 Functional groups(작용기) 유형에

대한 중요한 정보를 제공합니다.

▶ pH Titration

pH Titration 의경우 pH값에 따라 Zeta Potential의 값이 변하게됩니다. 이 값을 확인하여 시료의 안정성 범위를

참고할 수 있으며, 시료의등전점(Isoelectric point, IEP)도 확인할 수 있습니다.

아래 [그림1] 은 안정성 범위와 IEP에대한 결과이며 이를 토대로 제품의 제조 조건을 결정할 수 있습니다.

IEP에 대한 정보와안정적인 Zeta Potential 결과를 통해 각기 다른application에 적합한 pH 범위를 빠르고

정확하게 찾을 수 있습니다.

▶ Polyelectrolyte(PE) Titration

표면 화학 반응의 더 자세한 정보는 ‘표면 전하 밀도, Surface Charge Density’를 계산하여얻을 수 있습니다.

아래 [그림2] 는 열분해에의해 생성된 Carbon Black이 다양한 조건에서 산화될 때 ‘표면전하 밀도’에 대해서 분석하였습니다.

Titration을하는 동안 Poly-DADMAC은 입자 표면에 흡착하여 전하를 중화하게 됩니다.

이 고분자 전해질을 이용한 PE Titration은 샘플 별로 투입된 양을 확인하여 샘플 별 안정성을 확인할 수 있어

품질 관리에 매우 적합합니다.

pH, PE Titration을 함께 응용하여, pH를 달리한 3종 샘플을 Poly-DADMAC을 이용한 PE Titration을

통해 전하 밀도를 측정하면 산 강도에 따른 Functionalgroups을 구별할 수 있습니다.[그림3]

Polyelectrolyte Titration은 다른 pH 값에서의 전위 상태에 대한 정보를 확인할 수 있습니다.

조성의 차이에 의한 전하량은 다른 작용기 샘플에도 적용할 수있습니다.

▣ 결론

STABINO ZETA 를 이용하면 다양한 탄소화합물의 안정성 범위를 빠르게 확인할 수 있으며,

Surface Charge Density (표면전하 밀도)를 결정하면 표면의 Functional groups 을

빠르게 정량화 할 수 있습니다.

STABINO ZETA