[发明专利]一种单分散多孔二氧化锆-二氧化铈复合微球及制备方法

说明书

本申请公开了一种单分散多孔二氧化锆‑二氧化铈复合微球及其制备方法。本申请的单分散多孔二氧化锆‑二氧化铈复合微球的制备方法，包括以多孔高分子微球为模板，用含锆源和铈源的溶液对多孔高分子微球进行浸润的同时进行溶胶凝胶化，形成二氧化锆‑二氧化铈‑高分子复合微球，然后对二氧化锆‑二氧化铈‑高分子复合微球进行高温煅烧，去除多孔高分子，即获得单分散多孔二氧化锆‑二氧化铈复合微球。本申请的制备方法，操作简单、重复性好，所制备出的多孔二氧化锆‑二氧化铈复合微球粒径均一，尺寸和孔径可控，并且机械强度高，能够满足色谱填料的使用要求。本申请的制备方法为制备高品质的色谱填料提供了一种新的方法和途径。

技术领域

本申请涉及液相色谱分离填料领域，特别是涉及一种单分散多孔二氧化锆-二氧化铈复合微球及其制备方法。

背景技术

色谱柱是色谱分离的心脏，而决定色谱柱质量的好坏则是柱中所装填的物质，我们称之为色谱的固定相，即填料或介质。目前应用较为广泛的是液相色谱，尤其是在蛋白的色谱分离中。作为理想的液相色谱分离填料，必须满足以下条件(Nawrocki,J.etal.J.Chromatogr.A 2004,1028,1-30.Schomburg,G.et al.Anal.Chem.1991,10,163-169.)：(1)易变的相比，如保留性和样品容量；(2)具有长期的化学稳定性，能够耐酸耐碱以及耐高温；(3)机械强度高，能够承受一定的压力；(4)具有很窄的粒径分布和高的比表面积，因此填料最好为球形，孔的结构应处于开放状态，没有束缚，且孔径分布窄，大小应在6-50nm，适合分离物的分子直径，才具有良好的传质性，对于蛋白的分离，孔径至少应大于30nm；(5)填料表面既具有同源性，又易化学改性，尤其在蛋白分离中，生物相容性要好，且非特异性吸附要低。

目前在液相色谱填料的研究中，ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃、多糖基质以及有机高分子微球备受国内外色谱学家的关注。但多糖基质和有机高分子的机械性能较差，不能承受较高的压力。而目前对金属氧化物的研究不够透彻，作为色谱填料仍存在挑战性；如TiO₂填料的孔结构、表面化学、热力学性质以及柱效等仍不清楚。Al₂O₃虽然单分散性和比表面积较好，但其孔结构、热力学稳定性和机械强度仍不清楚。SiO₂是目前市场上应用最为广泛的填料，其唯一的缺点是化学稳定性不好，只在pH 3-8之间较为稳定。ZrO₂刚好克服了这一缺点，在pH1-14间都非常稳定，且具有高的机械强度和化学稳定性，作为色谱填料具有广泛的应用前景。作为固定相，ZrO₂一般需要经过特定的修饰，使其表面状态与性质可以按照色谱分离的具体要求加以调整和控制。因二氧化锆表面具有较强Lewis酸性，碱性物质由于与二氧化锆表面的酸碱强相互作用不易从色谱柱上洗脱下来，一般需要在流动相中加入更强的Lewis碱，如氟离子、磷酸根以及羧酸根等。

然而，ZrO₂峰拖尾较严重，峰型较宽。为了改善这一情况，需对二氧化锆表面进行改性。Carr小组、国内武汉大学的达世禄和冯钰琦小组等对于ZrO₂在色谱分离领域作出了大量的研究，可将其制备成正相、反相、离子交换及疏水型色谱填料，将其应用于碱性化合物、酸性化合物、富勒烯、核酸、蛋白和单克隆抗体等生物样品的分离，展现出可观的应用前景。

复合氧化物起初主要是应用于催化剂领域，其在色谱分离领域则较少研究。随着色谱行业的发展，复合氧化物渐渐引起科学家们的关注。Kaneko小组通过共沉淀的方法，制备出SiO₂与ZrO₂、Al₂O₃、TiO₂和MgO的复合物(Kaneko,S.et al.J.Chromatogr.A 1994,669,1-7.)，并将其用于分离氨基酸、芳香烃化合物以及碱性化合物等，其中SiO₂/MgO复合氧化物对碱性化合物分离效果最好。