[发明专利]棒状纳米介孔分子筛材料色谱填充柱的制备方法及其应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及色谱柱技术领域，具体地说，是一种棒状纳米介孔分子筛材料色谱填充柱的制备方法及其应用。

【背景技术】

1992年美国Mobil公司首先成功地利用烷基季铵盐阳离子表面活性剂为模板剂，合成出了新型M41S系列氧化硅(铝)基有序介孔分子筛，该类分子筛具有大的比表面积和均一的孔道直径分布，孔径在1.5-10nm范围可调变，在催化、分离与吸附等方面有很广阔的应用前景，所以介孔分子筛的研究迅速受到国内外研究者的广泛重视。近年来，人们已经用不同的表面活性剂，根据不同的组装路线，成功地制备出了M41S，SBA，HMS，MSU等硅基分子筛和Al₂O₃，WO₃，ZrO₂等金属氧化物介孔物质。Zhao等用亲水的三嵌段共聚物聚环氧乙烷一聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(PEO-PPO-PEO)制备了有序的六角相介孔硅分子筛SBA-15，孔径可达30nm，壁厚6.4nm，其水热稳定性很高(100℃，50h)。由于以上众多优点，以嵌段共聚物作为结构导向剂合成的介孔氧化硅材料SBA-15成为近年来的研究热点之一。

通常，色谱中采用均匀的球形固定相。球形固定相因其较无定形固定相易填装，柱效高、稳定性好、反压低的优点获得了广泛的使用。但是，随着分离科学的日益发展，对于更高柱效，更快分离速度的要求受到了球形固定相颗粒尺寸的限制。当球形固定相颗粒尺寸减小时，反压相应升高，给色谱柱尤其是填充毛细管电色谱柱的填装带来了很大的困难，此外，在运行过程中，维持正常运行的压力也相应增高。

与一般的球性填料色谱填充柱相比，棒状介孔分子筛材料色谱填充柱因棒状填料形状特征，使其比同样粒径的球形硅胶颗粒容易填装，且通透性良好，有利于色谱操作。介孔材料比表面积大，孔道直径分布均一，孔径可调，非常适合作为色谱分离介质。化学改性能够提高介孔材料的色谱分离能力，克服其化学反应活性不高等内在的缺点，大大扩大了它的实际应用范围。

棒状纳米介孔分子筛填料因其形状特征，使其比同样粒径的球形硅胶颗粒容易填装，且通透性良好，有利于色谱操作。此外，无机硅材料易于进行化学改性，金属氧化物基质具有特殊的化学稳定性和分离性能，表面包覆高聚物的棒状纳米介孔分子筛，既具有一定的机械强度，也具有高聚物化学稳定性好的特点，也可以通过化学修饰引入不同分离集团，可以方便的根据不同分离需要制备高选择性分离色谱柱。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种棒状纳米介孔分子筛材料色谱填充柱的制备方法及其应用。

本发明的构思为：一种棒状纳米介孔分子筛材料色谱填充柱的制备方法及其应用；棒状纳米介孔分子筛材料因填料形状的特异性，可以在空间形成一定的架构，具有容易填装，通透性良好，分离效率高等优点；硅胶基质、金属氧化物基质、表面包覆高聚物的棒状介孔分子筛，除了介孔材料本身的稳定性和分离性能外，也可以通过化学修饰引入不同分离集团，适宜于多种样品的高效分离；本发明真正解决了纳米级色谱填料的装填及应用问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种棒状纳米介孔分子筛材料色谱填充柱的制备方法及其应用，具体步骤为，

一、填料选择及柱管处理

(1)选择棒状介孔分子筛材料，直径在10～500nm，长度在100nm～10μm，基质选自硅胶、金属氧化物或高分子材料中的一种；

基质优选为硅胶基质，由于其表面易于通过化学改性改变特征，因此非常适宜于作为填料的基质，得到改性后的棒状纳米色谱填料；

金属氧化物基质选自氧化锆、氧化铝中的一种，具有特殊的化学稳定性，适宜于不同的分离目的；

高分子材料基质是表面包覆高聚物的棒状纳米材料，既具有一定的机械强度，也具有高聚物化学稳定性好的特点；高聚物基质适宜于较宽的pH范围，可以用作离子交换或者疏水作用色谱模式的基质；表面包覆高聚物的棒状纳米材料是指在无机微粒表面上吸附包覆和化学接枝高相对分子质量的聚合物制备得到的有机/无机纳米复合材料，得到改性后的棒状纳米色谱填料；

(2)根据需要的分离性质，通过硅胶的水解-聚合反应或对有机高聚物所带活性官能团的化学修饰对基质表面进行改性，得到改性后的棒状纳米色谱填料；可以分别得到C18、NH₂、CN等表面键合官能团的分离介质，能够分别应用于反相色谱、离子交换色谱等不同分离模式；