Zeta Potential and Degree of the Aggregation of Nanoparticles of the Pyrogenic Silica in the Presence of the Dissolved Metal Chlorides in the Aqueous Medium

Abstract

The effects of univalent metals’ chlorides (LiCl, NaCl, KCl) at different concentrations (0.001–0.1 M) on the behaviour of nanosilica (0.5–5 wt.%) in aqueous medium are analysed using photon correlation spectroscopy (particle size distribution—PSD) and electrophoresis (zeta potential, ζ). The shift of dissociation constant (Kα) estimated for fumed silica hydroxyl sites is observed. Such a change in the pKα value is established via quantum-chemical study of the electrolyte–silica surface interaction. The correlation dependence associated with pKα, an effective diameter, and ζ-potential of silica nanoparticles is demonstrated.

Методою фотон-кореляційної спектроскопії досліджено вплив концентрації (0,001–0,1 M) хлоридів лужних металів (LiCl, NaCl, KCl) на ступінь аґреґації та дзета-потенціял частинок пірогенного кремнезему (0,5–5% мас.) у водному середовищі. На основі результатів квантово-хемічного моделювання взаємодії розчинів електролітів із поверхнею кремнезему проведено оцінювання величини зсуву константи дисоціяції (рKα) силанольних груп поверхні у присутності гідратованих йонів таких солей. Показано кореляційну залежність між цією величиною, значеннями ефективного діяметра та дзета-потенціялом наночастинок кремнезему, що досліджувався у зазначених розчинах.

Методом фотон-корреляционной спектроскопии исследовано влияние концентрации (0,001–0,1 M) хлоридов щелочных металлов (LiCl, NaCl, KCl) на степень агрегации и дзета-потенциал частиц пирогенного кремнезёма (0,5–5 масс.%) в водной среде. На основании результатов квантово-химического моделирования взаимодействия растворов электролитов с поверхностью кремнезёма оценены величины сдвига константы диссоциации (pKα) силанольных групп поверхности в присутствии гидратированных ионов таких солей. Показана корреляционная зависимость между этой величиной, значениями эффективного диаметра и дзета-потенциала наночастиц исследуемого кремнезёма в указанных растворах.