[發明專利]棒狀納米介孔分子篩材料色譜填充柱的制備方法及其應用

無效

• 申請號: 200910048427.8
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號: CN101846662A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 張維冰;張凌怡;杜一平
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G01N30/56
• 分類號: G01N30/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及色譜柱技術領域，具體地說，是一種棒狀納米介孔分子篩材料色譜填充柱的制備方法及其應用。

【背景技術】

1992年美國Mobil公司首先成功地利用烷基季銨鹽陽離子表面活性劑為模板劑，合成出了新型M41S系列氧化硅(鋁)基有序介孔分子篩，該類分子篩具有大的比表面積和均一的孔道直徑分布，孔徑在1.5-10nm范圍可調變，在催化、分離與吸附等方面有很廣闊的應用前景，所以介孔分子篩的研究迅速受到國內外研究者的廣泛重視。近年來，人們已經用不同的表面活性劑，根據不同的組裝路線，成功地制備出了M41S，SBA，HMS，MSU等硅基分子篩和Al₂O₃，WO₃，ZrO₂等金屬氧化物介孔物質。Zhao等用親水的三嵌段共聚物聚環氧乙烷一聚環氧丙烷-聚環氧乙烷(PEO-PPO-PEO)制備了有序的六角相介孔硅分子篩SBA-15，孔徑可達30nm，壁厚6.4nm，其水熱穩定性很高(100℃，50h)。由于以上眾多優點，以嵌段共聚物作為結構導向劑合成的介孔氧化硅材料SBA-15成為近年來的研究熱點之一。

通常，色譜中采用均勻的球形固定相。球形固定相因其較無定形固定相易填裝，柱效高、穩定性好、反壓低的優點獲得了廣泛的使用。但是，隨著分離科學的日益發展，對于更高柱效，更快分離速度的要求受到了球形固定相顆粒尺寸的限制。當球形固定相顆粒尺寸減小時，反壓相應升高，給色譜柱尤其是填充毛細管電色譜柱的填裝帶來了很大的困難，此外，在運行過程中，維持正常運行的壓力也相應增高。

與一般的球性填料色譜填充柱相比，棒狀介孔分子篩材料色譜填充柱因棒狀填料形狀特征，使其比同樣粒徑的球形硅膠顆粒容易填裝，且通透性良好，有利于色譜操作。介孔材料比表面積大，孔道直徑分布均一，孔徑可調，非常適合作為色譜分離介質。化學改性能夠提高介孔材料的色譜分離能力，克服其化學反應活性不高等內在的缺點，大大擴大了它的實際應用范圍。

棒狀納米介孔分子篩填料因其形狀特征，使其比同樣粒徑的球形硅膠顆粒容易填裝，且通透性良好，有利于色譜操作。此外，無機硅材料易于進行化學改性，金屬氧化物基質具有特殊的化學穩定性和分離性能，表面包覆高聚物的棒狀納米介孔分子篩，既具有一定的機械強度，也具有高聚物化學穩定性好的特點，也可以通過化學修飾引入不同分離集團，可以方便的根據不同分離需要制備高選擇性分離色譜柱。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種棒狀納米介孔分子篩材料色譜填充柱的制備方法及其應用。

本發明的構思為：一種棒狀納米介孔分子篩材料色譜填充柱的制備方法及其應用；棒狀納米介孔分子篩材料因填料形狀的特異性，可以在空間形成一定的架構，具有容易填裝，通透性良好，分離效率高等優點；硅膠基質、金屬氧化物基質、表面包覆高聚物的棒狀介孔分子篩，除了介孔材料本身的穩定性和分離性能外，也可以通過化學修飾引入不同分離集團，適宜于多種樣品的高效分離；本發明真正解決了納米級色譜填料的裝填及應用問題。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種棒狀納米介孔分子篩材料色譜填充柱的制備方法及其應用，具體步驟為，

一、填料選擇及柱管處理

(1)選擇棒狀介孔分子篩材料，直徑在10～500nm，長度在100nm～10μm，基質選自硅膠、金屬氧化物或高分子材料中的一種；

基質優選為硅膠基質，由于其表面易于通過化學改性改變特征，因此非常適宜于作為填料的基質，得到改性后的棒狀納米色譜填料；

金屬氧化物基質選自氧化鋯、氧化鋁中的一種，具有特殊的化學穩定性，適宜于不同的分離目的；

高分子材料基質是表面包覆高聚物的棒狀納米材料，既具有一定的機械強度，也具有高聚物化學穩定性好的特點；高聚物基質適宜于較寬的pH范圍，可以用作離子交換或者疏水作用色譜模式的基質；表面包覆高聚物的棒狀納米材料是指在無機微粒表面上吸附包覆和化學接枝高相對分子質量的聚合物制備得到的有機/無機納米復合材料，得到改性后的棒狀納米色譜填料；

(2)根據需要的分離性質，通過硅膠的水解-聚合反應或對有機高聚物所帶活性官能團的化學修飾對基質表面進行改性，得到改性后的棒狀納米色譜填料；可以分別得到C18、NH₂、CN等表面鍵合官能團的分離介質，能夠分別應用于反相色譜、離子交換色譜等不同分離模式；