[發明專利]二氧化硅核殼型液相色譜填料的制備方法

無效

• 申請號: 200910117382.5
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN101961639A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 趙亮;張紅麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30;B01J13/02
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發明屬分析化學技術領域，具體涉及一種在多孔硅膠小球表面采用分子自組裝技術制備多層二氧化硅納米粒子包覆硅膠小球作為高效液相色譜填料的制備方法。

背景技術

眾所周知，核殼復合結構微球是一種納米材料通過化學鍵或其它相互作用將另一種材料包覆起來的納米有序組裝。主要包括無機-有機、無機-無機、有機-有機、和無機-生物幾個類型。核殼材料具有構造新穎，易功能化的優點。其中心粒子和殼層的不同可以產生單一粒子不易得到的許多新功能，如光、電、磁、催化的性能以及具有單分散性、穩定性、可調控性、高度有序性的特點。核殼型色譜填料，由于具有良好的機械強度，高的比表面積，窄的粒度分布，高度有序均勻的孔徑，良好的化學和熱穩定性而倍受關注。如可應用于超速高效液相色譜和毛細管電動色譜的亞微米級非多孔硅球為核，二氧化硅納米粒子為殼的核殼型填料(Gunter?Büchel，et?al.，Adv.Mater.，1998，10，1306-1308.)；可應用于堿性化合物分離的5微米多孔硅球為核，二氧化鈦納米粒子為殼的核殼型填料(Jin?Ge，etal.，J.Liq.Chromatogr.R.T.，2008，31：151-160.)。

發明內容

本發明的目的是提供一種在硅膠小球表面采用分子自組裝技術制備多層二氧化硅包覆硅膠小球的方法，這種多層二氧化硅納米粒子包覆小球具有好的單分散性，以及較好的機械強度，克服現有填料的一些不良性質，因此是一種應用范圍寬、穩定性好的高效液相色譜填料。

本發明通過如下措施來實現：

在多孔硅膠小球的表面先化學吸附一層表面活性劑，然后將納米級的二氧化硅顆粒，在靜電引力的作用下組裝到硅膠表面上，反復組裝表面活性劑、二氧化硅納米粒子，待二氧化硅納米粒子薄膜達到一定厚度時，灼燒除去表面活性劑有機物，制得二氧化硅納米粒子包覆的多孔硅膠小球。

本發明采用層層分子自組裝方法，在微米尺寸硅膠小球的表面，自組裝包覆了多層二氧化硅，制備了一種微米多孔硅球為核，二氧化硅納米粒子為殼的核殼型色譜填料，該填料既具有較高的硅膠固有的化學穩定性，又增大了比表面積，改善了孔結構，具有很好的應用潛力。

一種二氧化硅核殼型液相色譜填料的制備方法，其特征在于該方法步驟如下：

a硅膠小球預處理

硅膠小球用蒸餾水清洗，用堿性過氧化氫水溶液浸泡，去離子水洗滌至中性；然后用酸性過氧化氫水溶液浸泡，用去離子水洗滌至無氯離子；最后用無水乙醇洗滌并干燥得到預處理的硅膠小球；

b硅球表面的二氧化硅納米粒子自組裝

將通過步驟a得到的硅膠小球浸入到表面活性劑水溶液中，超聲波處理，在硅球表面形成一層單分子膜后取出，洗去表面物理吸附的成分，干燥，得到化學吸附表面活性劑的硅球；將化學吸附表面活性劑的硅球浸入到二氧化硅溶膠中，攪拌、陳化，在化學吸附表面活性劑的硅球表面組裝一層二氧化硅納米粒子，洗滌，干燥；重復進行上述自組裝步驟多次，得到表面二氧化硅納米粒子和表面活性劑多層包覆的硅膠小球；所述表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨以及十二烷基磺酸鈉中的一種；

c熱處理

制備的二氧化硅納米粒子和表面活性劑多層包覆的硅膠小球在400℃～800℃下灼燒除去表面活性劑，制得多層二氧化硅納米粒子包覆的具有核殼結構的復合多孔硅膠小球，它就是二氧化硅核殼型液相色譜填料。

本發明是在多孔硅膠小球上采用分子自組裝的方法，交替包覆多層表面活性劑和多層二氧化硅納米粒子，形成表面活性劑和二氧化硅納米粒子交替包覆多孔硅膠小球的復合硅球材料，最后通過高溫灼燒除去表面活性劑，得到多層二氧化硅納米粒子包覆的具有核殼結構的復合多孔硅膠小球。

在a硅膠小球預處理步驟中，硅膠小球的粒徑為1～20μm。

在b硅球表面的二氧化硅納米粒子自組裝步驟中，表面活性劑水溶液的濃度為0.01～0.20mol/L。

在b硅球表面的二氧化硅納米粒子自組裝步驟中，組裝次數在5～15次，組裝的納米二氧化硅的厚度為100～800nm。

本發明與傳統的填料相比具有以下優點：

1、由于表面為二氧化硅納米粒子，納米二氧化硅包覆小球的比表面積較一般的二氧化硅填料有較大的提高，為進一步修飾提供了很好的條件。

2、煅燒后二氧化硅包覆小球的孔呈現較好的圓筒狀結構，從而有良好的滲透性，為進行快速分析奠定了基礎。

本發明采用分子自組裝技術，在微米尺寸硅球的表面，包覆了多層二氧化硅，制備了一種新型色譜填料，增大了微米尺寸硅球的比表面積，改善了孔結構，是一種有應用潛力的色譜填料。