[發明專利]一種離子液體石英毛細管氣相色譜柱及其制備和應用

有效

• 申請號: 201010118330.2
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN102192966A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 陳吉平;朱海燕;盧憲波;田玉增
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N30/60
• 分類號: G01N30/60;G01N30/56
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及一種毛細管色譜柱，尤其是關于一種以離子液體為固定相的石英毛細管氣相色譜柱的制備方法和應用，屬于色譜分析領域。

發明背景

氣相色譜(GC)經過60多年的發展已經成為一種成熟高效的分離分析方法，廣泛應用于各種復雜體系化合物的分析。眾所周知，毛細管氣相色譜發展的核心是毛細管色譜柱和固定相的發展。而在GC發展的過程中，只有聚硅氧烷和聚乙二醇符合現代毛細管色譜對固定相的要求，即：熱穩定性好、液態范圍寬、粘度高、化學惰性高、對分離對象有好的選擇性。所以，人們仍在致力于拓展氣相色譜固定相的多樣性的研究。離子液體一般是由體積較大的有機陽離子和體積較小的有機或無機陰離子組成的熔點低于100℃的鹽。離子液體具有的理化特性使其有望成為性能優良的氣相色譜固定相。例如，它們具有較高的熱穩定性和較大的粘度、獨特的多元溶劑化性質；可以固定化和交聯；尤其重要的是其結構可調性，即可以通過改變陰陽離子的組成而使得其理化性質發生改變，因此可根據具體的需求而設計合成離子液體，這樣的特性是其它固定相所不具有的。自Armstrong等將1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([BMIM][PF₆])和1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([BMIM][Cl])用作毛細管氣相色譜固定相之后(詳見Armstrong?D?W，He?L?F，Liu?Y?S，Anal.Chem.，1999，71(17)：3873)，近年來關于離子液體作為氣相色譜固定相方面的研究飛速發展。縱觀這些報道可以看出，對含氮的離子液體(尤其是咪唑基離子液體)的研究以壓到性的優勢遠遠超過含磷的離子液體。而季磷離子液體具有的更高的熱穩定性和更大的粘度顯然使其也成為氣相色譜固定相的理想候選。然而，由于石英毛細管柱內壁的表面自由能較低，使得大多數季磷離子液體不易直接涂漬于毛細管內壁形成均勻的液膜，因此在涂漬之前需要對其內壁進行粗糙化處理。現有技術中常用的粗糙化方法主要有表面刻蝕和在內壁表面沉積惰性微粒物質兩種技術。石英毛細管柱的粗糙化一般采用后一種，因為刻蝕后的石英毛細管柱管壁太薄，易于脆斷，因此影響它的彈性和強度。常用的石英毛細管柱內壁沉積的微顆粒物質包括石墨化炭黑、氯化鈉微晶、以及二氧化硅等惰性物質。其中，石墨化炭黑吸附作用很強，雖然在毛細管內壁涂漬較薄的一層，但仍然會與分析物之間產生作用；使用氯化鈉微晶和二氧化硅粗糙化毛細管內壁雖然都能改變固定液在毛細管柱內壁上的鋪展性能，使固定液更易在毛細管內壁鋪展，從而形成均勻的液膜，能夠大大改善液膜的穩定性，有利于極性粘稠固定液的涂漬，但是使用氯化鈉微晶處理所需時間較長，效果稍差于二氧化硅，并且在氣相色譜柱的制備領域，目前沉積二氧化硅法粗糙化預處理毛細管內壁用于制備離子液體石英毛細管氣相色譜柱的文獻還未見報道。通過上述方法制備的季磷離子液體毛細管氣相色譜柱在色譜分析方面的應用至今也未見報道。

發明內容

本發明針對上述問題，提供一種以季磷離子液體為固定相的石英毛細管氣相色譜柱。

本發明的另外一個目的是提供一種以季磷離子液體為固定相的石英毛細管氣相色譜柱的制備方法。

本發明提供的離子液體毛細管氣相色譜柱包括石英毛細管、分布在毛細管內表面上的離子液體固定相、以及介于所述固定相和毛細管柱內表面之間的晶體顆粒層。其中，所述晶體顆粒的直徑不大于1微米。

本發明所述晶體顆粒的直徑不大于1微米，優選1-100納米。由于所述晶體顆粒直徑較小，不會堵塞毛細管。

本發明所述晶體顆粒選自二氧化硅晶體顆粒、氯化鈉晶體顆粒、二氧化鈦晶體顆粒、碳酸鋇晶體顆粒或碳酸鈣晶體顆粒中的一種或幾種。本發明更優選二氧化硅晶體顆粒，因為使用二氧化硅晶體顆粒適合于極性粘稠固定液的涂漬。

本發明所述的單陽離子季磷離子液體其結構式如下所示：[PR₄]⁺[X]^-，X為烷基磺酸或烷基苯磺酸，烷基鏈長為C1-C18；P原子上的4個R官能團可以是相同或不同的官能團；R選自C1-C18直鏈烷基，或C1-C18直鏈烯基，或C1-C18帶支鏈官能團的烷基、烯基或芳基。

本發明提供的離子液體毛細管氣相色譜柱的制備方法包括在石英毛細管內表面上沉積晶體顆粒層，然后涂漬離子液體固定相，老化處理。

本發明通過在毛細管內表面沉積晶體顆粒層，使毛細管內表面更利于離子液體固定相的涂漬，形成均勻的液膜，得到較高的柱效和熱穩定性。

按照本發明，所述離子液體毛細管氣相色譜柱的制備方法包括以下步驟：