[發明專利]一種單分散多孔二氧化鋯-二氧化鈰復合微球及制備方法

有效

• 申請號: 201611140816.X
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106622180B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 何潔;陳繼偉;任連兵;滕超;王勇
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: B01J20/285
• 分類號: B01J20/285;B01J20/30
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕

本申請公開了一種單分散多孔二氧化鋯?二氧化鈰復合微球及其制備方法。本申請的單分散多孔二氧化鋯?二氧化鈰復合微球的制備方法，包括以多孔高分子微球為模板，用含鋯源和鈰源的溶液對多孔高分子微球進行浸潤的同時進行溶膠凝膠化，形成二氧化鋯?二氧化鈰?高分子復合微球，然后對二氧化鋯?二氧化鈰?高分子復合微球進行高溫煅燒，去除多孔高分子，即獲得單分散多孔二氧化鋯?二氧化鈰復合微球。本申請的制備方法，操作簡單、重復性好，所制備出的多孔二氧化鋯?二氧化鈰復合微球粒徑均一，尺寸和孔徑可控，并且機械強度高，能夠滿足色譜填料的使用要求。本申請的制備方法為制備高品質的色譜填料提供了一種新的方法和途徑。

技術領域

本申請涉及液相色譜分離填料領域，特別是涉及一種單分散多孔二氧化鋯-二氧化鈰復合微球及其制備方法。

背景技術

色譜柱是色譜分離的心臟，而決定色譜柱質量的好壞則是柱中所裝填的物質，我們稱之為色譜的固定相，即填料或介質。目前應用較為廣泛的是液相色譜，尤其是在蛋白的色譜分離中。作為理想的液相色譜分離填料，必須滿足以下條件(Nawrocki,J.etal.J.Chromatogr.A 2004,1028,1-30.Schomburg,G.et al.Anal.Chem.1991,10,163-169.)：(1)易變的相比，如保留性和樣品容量；(2)具有長期的化學穩定性，能夠耐酸耐堿以及耐高溫；(3)機械強度高，能夠承受一定的壓力；(4)具有很窄的粒徑分布和高的比表面積，因此填料最好為球形，孔的結構應處于開放狀態，沒有束縛，且孔徑分布窄，大小應在6-50nm，適合分離物的分子直徑，才具有良好的傳質性，對于蛋白的分離，孔徑至少應大于30nm；(5)填料表面既具有同源性，又易化學改性，尤其在蛋白分離中，生物相容性要好，且非特異性吸附要低。

目前在液相色譜填料的研究中，ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃、多糖基質以及有機高分子微球備受國內外色譜學家的關注。但多糖基質和有機高分子的機械性能較差，不能承受較高的壓力。而目前對金屬氧化物的研究不夠透徹，作為色譜填料仍存在挑戰性；如TiO₂填料的孔結構、表面化學、熱力學性質以及柱效等仍不清楚。Al₂O₃雖然單分散性和比表面積較好，但其孔結構、熱力學穩定性和機械強度仍不清楚。SiO₂是目前市場上應用最為廣泛的填料，其唯一的缺點是化學穩定性不好，只在pH 3-8之間較為穩定。ZrO₂剛好克服了這一缺點，在pH1-14間都非常穩定，且具有高的機械強度和化學穩定性，作為色譜填料具有廣泛的應用前景。作為固定相，ZrO₂一般需要經過特定的修飾，使其表面狀態與性質可以按照色譜分離的具體要求加以調整和控制。因二氧化鋯表面具有較強Lewis酸性，堿性物質由于與二氧化鋯表面的酸堿強相互作用不易從色譜柱上洗脫下來，一般需要在流動相中加入更強的Lewis堿，如氟離子、磷酸根以及羧酸根等。

然而，ZrO₂峰拖尾較嚴重，峰型較寬。為了改善這一情況，需對二氧化鋯表面進行改性。Carr小組、國內武漢大學的達世祿和馮鈺琦小組等對于ZrO₂在色譜分離領域作出了大量的研究，可將其制備成正相、反相、離子交換及疏水型色譜填料，將其應用于堿性化合物、酸性化合物、富勒烯、核酸、蛋白和單克隆抗體等生物樣品的分離，展現出可觀的應用前景。

復合氧化物起初主要是應用于催化劑領域，其在色譜分離領域則較少研究。隨著色譜行業的發展，復合氧化物漸漸引起科學家們的關注。Kaneko小組通過共沉淀的方法，制備出SiO₂與ZrO₂、Al₂O₃、TiO₂和MgO的復合物(Kaneko,S.et al.J.Chromatogr.A 1994,669,1-7.)，并將其用于分離氨基酸、芳香烴化合物以及堿性化合物等，其中SiO₂/MgO復合氧化物對堿性化合物分離效果最好。