Surface charge

定义：受水偶极及溶质作用，由于固体表面优先吸附、表面电离及表面离子的非等当量溶解或由于晶格离子取代，在矿物-水溶液界面产生的电荷。

学科：冶金学_选矿_浮选及药剂

相关名词：优先吸附 表面电离 双电层 电泳

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【延伸阅读】

表面电荷是指固体材料（如矿物、胶体颗粒或其他界面材料）在与溶液接触时，由于其表面发生离子吸附或质子化/去质子化反应而在界面处产生的电荷。这种电荷的产生机制复杂多样，主要包括以下几个方面：

优先吸附。固体表面可能会选择性吸附溶液中的某些离子（如H⁺、OH⁻或其他电解质离子），导致表面电荷的积累。例如，在酸性溶液中，矿物表面可能吸附更多的H⁺，使表面带正电；而在碱性溶液中，OH⁻的吸附则可能使表面带负电。

表面电离。许多固体材料表面存在可电离的基团。这些基团在溶液中会发生电离，释放或吸收H⁺或其他离子，从而在表面形成电荷。

表面电荷的存在使得固体表面与溶液之间形成双电层结构，包括紧密层（Stern层）和扩散层。这种双电层结构对界面性质（如电泳、胶体稳定性等）具有重要影响。

表面电荷在科学研究和工业应用中具有广泛用途，主要体现在以下几个方面：

1.矿物加工与浮选。通过添加捕收剂（如脂肪酸或黄药）改变矿物表面电荷，使其疏水并附着在气泡上。通过调节溶液pH值或添加抑制剂，控制不同矿物的表面电荷差异，实现选择性分离。

2.纳米材料制备。在制备纳米材料时，携带表面电荷的纳米颗粒之间会产生静电排斥，防止颗粒之间的聚集，确保颗粒均匀分散，避免沉淀。此外，表面电荷还为纳米颗粒的功能化提供了活性位点，便于接枝功能分子，如聚合物、配体、生物分子等。

3.环境工程。在环境治理中，表面电荷可以增强纳米材料对污染物的吸附能力，可用于水处理方面。例如，带正电的纳米颗粒可以吸附带负电的有机污染物或重金属离子。

4.土壤科学与农业。土壤中的黏土矿物表面电荷影响其对养分离子的吸附和释放。

5.生物医学应用。生物材料（如人工关节或植入物）的表面电荷可以影响其与生物组织的相容性。

6.电化学与能源。电极材料的表面电荷影响其与电解质的界面反应，从而影响电池的性能。在超级电容器中，通过调控电极材料的表面电荷，可以提高其电荷存储能力。

（延伸阅读作者：海南大学 周腾教授）

责任编辑：张鹏辉