[Zeta Potential ] Carbon 화합물의 분산안정성 분석 _ STABINO ZETA

Carbon 화합물의 특성 분석

 

 

Carbon은 다른 물리적 특성을 가진 다양한 동소체 변형으로 존재함으로 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 고무 산업의 안료나 다이아몬드 산업의 연마재, 그래핀 형태의 층 구조를 가진 윤활유 등으로 사용됩니다. 또한 전도도의 개선도 가능하며, 그래핀과 CNT의 전도성을 높이기 위해 폴리머 혼합물로도 사용될 수 있습니다. 뿐만 아니라 연료 전지나 Li-ion 베터리의 전극 재료로도 사용이 됩니다.

기본적인 표면의 화학적 성질은 비슷하지만 다양한 산업에서 사용되고 있기 때문에 그에 맞게 구조는 복잡합니다. 제조, 정제 및 표면 개질 로 인하여 서로 다른 Functional groups (예 : Carboxyls, Lactones, Phenols, Carbonyls, Anhydrides)이 형성되며 이는 제조 및 제품 선택에 결정적인 영향을 미칩니다.

 

STABINO ZETA 를 이용한 Functional groups의 분석 및 계산

pH 변화에 따른 Zeta Potential의 변화 측정은 탄소 화합물의 Functional groups(작용기) 유형에 대한 중요한 정보를 제공합니다.

 

-      pH Titration

pH Titration 의 경우 pH값에 따라 Zeta Potential의 값이 변하게 됩니다. 이 값을 확인하여 시료의 안정성 범위를 참고할 수 있으며, 시료의 등전점(Isoelectric point, IEP)도 확인할 수 있습니다. 아래 그림1은 안정성 범위와 IEP에 대한 결과이며 이를 토대로 제품의 제조 조건을 결정할 수 있습니다.

 

 

IEP에 대한 정보와 안정적인 Zeta Potential 결과를 통해 각기 다른 application에 적합한 pH 범위를 빠르고 정확하게 찾을 수 있습니다.

 

-      Polyelectrolyte(PE) Titration

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

아래 그림2는 열분해에 의해 생성된 Carbon Black이 다양한 조건에서 산화될 때 ‘표면 전하 밀도’에 대해서 분석하였습니다.

 

Titration을 하는 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 Functional groups을 구별할 수 있습니다.(그림3)

 

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

조성의 차이에 의한 전하량은 다른 작용기 샘플에도 적용할 수 있습니다.

 

결론

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

(표면 전하 밀도)를 결정하면 표면의 Functional groups을 빠르게 정량화 할 수 있습니다.

STABINO ZETA