[發明專利]基于模板法制備大孔硅膠微球的方法及其應用

有效

• 申請號: 201710178007.6
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106944022B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 黃明賢;牛夢娜;馬紅彥;胡飛;王世革;劉璐;常海洲
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B01J20/283
• 分類號: B01J20/283;B01J20/291;C01B33/12;B01J20/30
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

本發明提供了一種基于模板法制備大孔硅膠微球的方法，包括將聚合物微球模板與結構導向劑、硅膠前驅體、以及堿性催化劑混合，水解縮合形成有機聚合物與二氧化硅的復合微球；將上述所形成的復合微球在空氣中400?700℃的條件下煅燒后得到大孔二氧化硅微球。采用本發明的方法制備的硅膠微球具有單分散和大孔結構的特點，對所制備的大孔硅膠微球進行表面修飾，例如進行C18（十八烷基二甲基氯硅烷）鍵合修飾，可制備高效液相色譜固定相，應用于生物醫藥的分離分析以及環境和食品檢測等領域。

技術領域

本發明屬于無機材料領域，涉及一種大孔硅膠微球，具體來說是一種基于模板法制備具有單分散和大孔結構的球形硅膠微粒的方法及其應用。

背景技術

高效液相色譜（HPLC）已發展成為生物醫學、化學化工、食品衛生、環境保護等領域中最常用的分離分析手段之一。色譜柱和色譜柱填料常常被認為是HPLC的核心，它決定著色譜分析分離的最終效果。以硅膠為基質的固定相是目前應用最為廣泛的高效液相色譜填料， 這主要是因為硅膠具有良好的機械強度，穩定的形貌、孔結構和比表面積，以及其表面含有豐富的硅羥基可以很容易地進行表面化學鍵合和修飾等特點。硅膠的粒徑大小、孔徑分布、比表面積等是影響HPLC分離效果的重要因素；色譜填料的孔徑尤其會影響色譜填料對不同大小分子的分離性能。近年來， 5微米以上甚至亞微米（1.5-2μm）級多孔和核殼結構硅膠微球由于其快速和高效的分離分析特點而受到青睞。用于快速分析生物大分子的超純硅膠固定相主要是依賴粒度為1～3μm的無孔硅膠顆粒為基質。這類固定相由于表面無孔，消除了溶質在固定相上的滯留流動，因而分離速率明顯加快；它的不足之處在于柱容量較小。針對蛋白質、核酸等生物大分子的分離，在填料設計上應該使其具有較大的孔徑，使這些大分子容易擴散到孔內與其中的固定相發生作用，達到較高的分離度。鑒于此，本發明著力探索制備2微米左右大孔二氧化硅微球的有效方法，以滿足日益增長的生物醫藥大分子高效液相色譜分離分析的需求。

模板法在合成形貌可控的無機材料方面具有非常廣泛的應用。在合成介孔二氧化硅材料領域，使用的模板主要有離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、有機聚合物微球等。模板法結合不同的結構導向劑，將無機氧化物前驅體引入模板內，進行水解聚合等反應可以形成結構可控的無機材料。用模板法制備的有機無機復合材料，再通過不同的方法除去模板劑，保留無機骨架，可得到不同孔結構的無機材料。Meyer 等【Meyer U， Larsson A，Hentze H. et al. Adv Mater， 2002， 14:1768】報道用親水的多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球做模板合成了二氧化鈦和二氧化硅微球。He 等【He J， Yang C L， Xiong X H. J PolymSci， A: Polym Chem， 2012， 50(14):2889】制備了直徑為6-7μm的單分散多孔硅膠微球，他們利用乙二胺修飾的聚甲基丙烯酸酯微球【poly(glycidyl methacrylate-ethyleneglycol dimethacrylate) (PGMA-EDMA)】作模板并且在四正丁基溴化銨作用下產生的硅溶膠反應，所得硅膠微球基本保持了原來聚合物微球的尺寸。最近， Xia 等【Xia H J， Wan GP， Zhao J L， et al. J Chromatogr A， 2016， 1471:138】對He 的方法進行了一些修改，他們用四乙烯五胺代替乙二胺，得到較大孔（52 nm）硅膠微球，并且在C18鍵合修飾后得到了較好的蛋白質分離效果。

發明內容

針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種基于模板法制備大孔硅膠微球的方法，所述的這種基于模板法制備大孔硅膠微球的方法要解決現有技術中制備的高效液相色譜用硅膠微球孔徑不夠大和均勻差的技術問題。

本發明提供了一種基于模板法制備大孔硅膠微球的方法，包括如下步驟：

1)將聚合物微球模板與結構導向劑、硅膠前驅體、以及堿性催化劑混合，水解縮合形成有機聚合物與二氧化硅的復合微球；