具有單分散粒徑分布的顆粒因較高的比表面積而與電解質溶液產生較多的相互作用，從而決定了在短時間內的高能釋放。
大顆粒和小顆粒混合產生較高的堆積密度，從而允許生產較大的電極，有助于提高存儲能力
電導率和離子導電性差是鋰氧化物陰極的主要缺點，炭黑和石墨等碳基產品有助于提高電導率，且涉及鋰離子電池的電化學氧化還原過程。碳基產品通過填充活性材料顆粒之間的自由空間，從而提高電極導電性。
作為添加劑的碳應與陰極材料形成均勻的混合物，以獲得穩定的電極漿料，并形成均勻涂層。通過測量不同類型顆粒材料間的zeta電位選擇靜電相互作用最大的組合，最好粒子具有相反的表面電荷。
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記錄液-固表面吸附動力學以研究表面相互作用
不同樣品池用于不用形態的材料
燃料電池應用相當廣泛，具有工作溫度低和啟動時間短的優勢。傳導膜通常由碳載體、鉑粒子、離子導電膜和粘合劑組成。碳載體作為電導體(允許電子通過)，而鉑粒子作為催化反應位點，離子膜為質子傳導提供了途徑。
鉑碳(Pt/C)催化劑的顆粒大小影響催化劑與離子膜之間的相互作用、催化劑層的厚度、離子分布、氧的擴散，從而也影響最終電池的性能。
zeta電位是影響粒子團聚行為的一個參數，通過zeta電位可以了解膠體分散體的穩定性。
粒徑——炭黑與鉑炭催化劑
圖1. 炭黑和Pt/C催化劑的水動力直徑(HDD)隨pH的變化
圖1 顯示了兩種不同分散劑中碳和Pt/C催化劑流體力學平均直徑(HDD)隨pH的變化。在0.01 mol/L KCl和pH<5時，炭黑具有較高的團聚傾向(hdd>1μm)。Pt/C催化劑的團聚體尺寸在pH 3-7 (HDD? 0.3 μm)范圍內保持不變，與水中碳的團聚體尺寸相當。
圖2. DLS法測定pH為3.5時炭黑和Pt/C催化劑樣品的粒徑分布
Pt/C催化劑的粒徑分布較窄，且兩種分散劑內的粒徑均較小，碳的粒徑和多分散度指數(PDI)均顯著增加。在Pt/C催化劑中，Pt涂層可降低或抑制pH依賴性碳團的形成。
圖3. 使用激光衍射法對炭黑和鉑炭催化劑顆粒進行測量
從體積分布來看，無催化劑炭黑的平均直徑明顯更高，形成更大的團塊。由跨度值表示的粒徑分布寬度在兩個樣品之間是可比較的。
鉑顆粒增加了碳載體的表面積，提高了反應速率，有利于催化活性。
Zeta電位——炭黑與鉑炭催化劑
圖4. 炭黑和Pt/C催化劑zeta電位隨pH的變化
樣品的zeta電位的絕對值隨pH的降低而減小，pH低于4時加速減小。尤其是對于炭黑，zeta電位的絕對值小表明顆粒間的排斥力較小，顆粒開始凝聚。
雖然兩個樣本的zeta電位都有下降的趨勢，Pt / C催化劑更負 (- 40 mV)，與炭黑相比表明更高的穩定性和形成更小的團聚體的概率。
圖5. 參考膜和不同碳含量的涂層膜表面zeta電位隨pH的變化
Zeta電位——離子膜
圖5. 參考膜和不同碳含量的涂層膜表面zeta電位隨pH的變化
圖5顯示了zeta電位隨超過3的pH值的變化關系。IEP從參考膜的pH值1.5轉移到較高的pH值3.5-4。zeta電位的變化表明涂層發生了變化。
此外，兩種覆膜的IEP表現出輕微的差異。對于含碳量較低的膜(灰色)，IEP發生在稍低的pH值(3.5)。
在該區域，通過查看pH值低于4的Litesizer 500數據，Pt/C催化劑的團聚體尺寸較小(HDD?0.3 μm)。這表明，在該酸性區域進行涂層，最終涂層具有較好的均勻性。涂層的均勻性影響催化劑層的功能。
圖6.pH=4時，參考膜和不同碳含量的涂層膜zeta電位隨時間的變化
在第二次測量中，通過zeta電位隨時間變化的測試，考察了pH為4時催化劑涂層在水中的穩定性。被涂膜的zeta電位向更小的負值偏移，證實了發生了涂層。在20分鐘的平衡時間后，膜達到一個平臺，這表明涂層的穩定性隨著時間的推移。
燃料電池中質子交換膜的效率與催化劑的粒徑和穩定性密切相關。
通過不同的pH值下對顆粒進行粒徑及zeta電位研究可以找到合適的pH值，保證之后涂覆工藝的效果。
通過Litesizer以及PSA的配合，充分了解了該催化劑中顆粒粒徑的分布，并研究了小顆粒團聚之后的大小。
通過Surpass 3測得的IEP位移和表面zeta電位值不僅提供了涂層的信息，而且還顯示了碳含量對涂層的影響。
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