Surface charge

定義：受水偶極及溶質(zhì)作用，由于固體表面優(yōu)先吸附、表面電離及表面離子的非等當(dāng)量溶解或由于晶格離子取代，在礦物-水溶液界面產(chǎn)生的電荷。

學(xué)科：冶金學(xué)_選礦_浮選及藥劑

相關(guān)名詞：優(yōu)先吸附 表面電離 雙電層 電泳

圖片來(lái)源：視覺(jué)中國(guó)

【延伸閱讀】

表面電荷是指固體材料（如礦物、膠體顆?；蚱渌缑娌牧希┰谂c溶液接觸時(shí)，由于其表面發(fā)生離子吸附或質(zhì)子化/去質(zhì)子化反應(yīng)而在界面處產(chǎn)生的電荷。這種電荷的產(chǎn)生機(jī)制復(fù)雜多樣，主要包括以下幾個(gè)方面：

優(yōu)先吸附。固體表面可能會(huì)選擇性吸附溶液中的某些離子（如H?、OH?或其他電解質(zhì)離子），導(dǎo)致表面電荷的積累。例如，在酸性溶液中，礦物表面可能吸附更多的H?，使表面帶正電；而在堿性溶液中，OH?的吸附則可能使表面帶負(fù)電。

表面電離。許多固體材料表面存在可電離的基團(tuán)。這些基團(tuán)在溶液中會(huì)發(fā)生電離，釋放或吸收H?或其他離子，從而在表面形成電荷。

表面電荷的存在使得固體表面與溶液之間形成雙電層結(jié)構(gòu)，包括緊密層（Stern層）和擴(kuò)散層。這種雙電層結(jié)構(gòu)對(duì)界面性質(zhì)（如電泳、膠體穩(wěn)定性等）具有重要影響。

表面電荷在科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用中具有廣泛用途，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.礦物加工與浮選。通過(guò)添加捕收劑（如脂肪酸或黃藥）改變礦物表面電荷，使其疏水并附著在氣泡上。通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH值或添加抑制劑，控制不同礦物的表面電荷差異，實(shí)現(xiàn)選擇性分離。

2.納米材料制備。在制備納米材料時(shí)，攜帶表面電荷的納米顆粒之間會(huì)產(chǎn)生靜電排斥，防止顆粒之間的聚集，確保顆粒均勻分散，避免沉淀。此外，表面電荷還為納米顆粒的功能化提供了活性位點(diǎn)，便于接枝功能分子，如聚合物、配體、生物分子等。

3.環(huán)境工程。在環(huán)境治理中，表面電荷可以增強(qiáng)納米材料對(duì)污染物的吸附能力，可用于水處理方面。例如，帶正電的納米顆?？梢晕綆ж?fù)電的有機(jī)污染物或重金屬離子。

4.土壤科學(xué)與農(nóng)業(yè)。土壤中的黏土礦物表面電荷影響其對(duì)養(yǎng)分離子的吸附和釋放。

5.生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。生物材料（如人工關(guān)節(jié)或植入物）的表面電荷可以影響其與生物組織的相容性。

6.電化學(xué)與能源。電極材料的表面電荷影響其與電解質(zhì)的界面反應(yīng)，從而影響電池的性能。在超級(jí)電容器中，通過(guò)調(diào)控電極材料的表面電荷，可以提高其電荷存儲(chǔ)能力。

（延伸閱讀作者：海南大學(xué) 周騰教授）

責(zé)任編輯：張鵬輝