在纳米科学领域，Zeta电位是一个非常重要的概念，它是对颗粒之间相互排斥或吸引力的强度的度量。根据Zeta电位，我们能够详细了解分子或颗粒的分散机理，这对静电分散控制至关重要。

Zeta电位可用于测定分散体系颗粒物的固－液界面电性（ζ电位），可用于测量乳状液液滴的界面电性，也可用于测定等电点、研究界面反应过程的机理。通过测定颗粒的Zeta电位，求出等电点，是认识颗粒表面电性的重要方法，在颗粒表面处理中也是重要的手段。

双电层模型的分析颗粒表面电荷来源：如下图，最左侧的“surface charges”可看成分散在水中的固体粒子表面所带的电荷，颗粒表面电荷的来源有以下几种：电离，离子吸附，晶格取代。电离：一些氧化物和盐类颗粒表面与水分子作用生成羟基化表面，吸附或解离出 H+而荷电。晶格取代：黏土、云母等硅酸盐颗粒是由铝氧八面体和硅氧四面体的晶格组成，铝氧八面体中的Al3+或硅氧四面体中的 Si⁴⁺往往被一部分低价的 Ｍg²⁺ 、Ca²⁺ 等所取代，使黏土晶格带负电，为了维持电中性，这些颗粒表面就吸附了一些正离子，如 K+、Na+等.

反离子：胶粒表面带电时，整个体系是电中性的，所以在液相中必有与表面电荷数量相等而符号相反的离子存在，这些离子即为反离子。但所有的离子都具有热能，所以它们会不停地运动。离子一方面在静电吸引作用下被吸引到粒子表面，另一方面在热扩散的作用下远离粒子表面，这两种作用的净效果是所有离子在颗粒表面获得某种平衡分布，越靠近胶粒表面，反粒子浓度越高，越远离表面反离子浓度越低，到某一距离时反离子浓度与同号离子浓度相等。胶粒表面电荷与周围介质中的反离子共同构成了双电层。

Stern层(紧密层)：图中有一层反离子被画成与粒子表面直接接触，即它们处于所谓的紧密层(Condensed layer)中，其厚度由被吸附离子大小决定。Stern层内的电势变化类似于平行板电容器，电势随着距离变大成直线下降。也有理论将stern层进一步分为两层，即内Helmholtz层，其中有未水化的离子，也有一层水分子，紧贴在颗粒表面，实际就是Stern模型中的Stern层；外Helmholtz层，其中有水化离子，与离子吸附较紧，可随颗粒一起运动。

扩散层：反离子在带电颗粒表面的空间分布，即所谓的扩散层(Diffuse layer)中。紧密层和扩散层相接的地方存在一个滑移层(处于距离紧密层朝外方向很短的地方)，大致地我们可以这样认为：粒子在水中运动的时候，滑移层左侧的离子都能跟随粒子一起运动，而其右侧的粒子则没有那么"死心塌地"地跟它走，所以两者之间会产生滑动。

表面电势，Stern电势，Zeta电势：胶粒表面与液体内部的电势差称为胶粒的表面电势；Stern电势就是Stern层与液体内部的电势差；Zeta电位指的就是水相中固体粒子的滑动面相对于液体内部，远颗粒处的电位。在足够稀的胶体溶液中，颗粒的Stern层电势与Zeta电势可近似相等，当电解质浓度很大时，两者相差较大，不可视为相同了。

特异性吸附（电荷反转）：当溶液中含有高价反离子或表面活性剂时，颗粒将对他们产生强的选择性吸附，此吸附常被称作是特异性吸附，从而使得颗粒所带的电荷符号相反；当吸附的是同号离子，也会使得Stern电势大于颗粒表面电势。

扩散双电层的厚度和电势随距离的分布规律：ε, k_B, T, e, NA, ci , Zi 分别为溶液的介电常数、波尔 兹曼常数、绝对温度、电子电量、阿伏伽德罗常 数、离子浓度及离子化合价。由下图扩散层内双电层电势变化规律而知，Zeta电势随离颗粒表面距离x而指数下降，下降的快慢由κ的大小决定。另外，双电层厚度公式表明：双电层厚度由绝对温 度、电解质离子浓度及离子化合价共同决定. 恒温 条件下, 胶体双电层厚度随电解质离子浓度及离子 化合价的增大而减小

 Zeta电位的测试方法：电泳法、电渗法、流动电位法以及超声波法

原始电泳法原理：首先测出带电颗粒在电场下的泳动速度（利用静电力和摩擦力相等时，颗粒做匀速运动），再根据相关公式计算出颗粒Zeta电势。电渗法的原理类似。

电泳光散射（Electrophoretic light scattering、ELS）是一种光学技术，用于测量溶液或悬浮液中颗粒的电泳迁移率。 结合对颗粒的流体动力学半径和其他参数的了解，ELS能够确定ζ电位和有效电荷。常见的厂家有法国Cordouan，英国马尔文等品牌。

此方法的弊端有：样品必须要进行稀释后测试；不同浓度对测试结果影响比较大;测试结果重复性较差，一般在±10mV以内。

原理：Understanding Electrophoretic Light Scattering Theory - Waters | Wyatt Technology