[发明专利]一种基于介孔材料涂层的毛细管开管色谱柱及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于色谱柱技术领域，具体涉及一种毛细管开管色谱柱及其制备方法。

背景技术

色谱技术已经广泛应用于科学研究和社会生产部门的各个领域。作为色谱技术的一种，毛细管电色谱（CEC）由于结合了毛细管电泳和高效液相色谱的优点，因而成为一种新型的微柱分离方法。按照固定相在毛细管内的存在形式不同，毛细管电色谱可以分为三类：开管柱电色谱、填充柱电色谱、连续床电色谱。目前应用最广泛的当属填充柱电色谱，但是其需先制备塞子再将固定相填入毛细管，因而柱制备过程繁琐，操作过程中的焦耳热效应、塞子效应和气泡效应等也进一步限制了其发展。其中，开管柱制备方法简单，只需要在毛细管内壁上涂覆一层固定相，同时可以消除上面提到的各种效应；但是由于其相比较小，同时导致柱容量较小。

由于开管柱电色谱最大的缺点是相比小、柱容量低，因此制备开管柱的关键是增大固定相表面积。介孔材料一般是指孔径处于2 ~ 50 nm之间的一类多孔材料，由于这类材料具有均一且连续可调的孔径、较大的比表面积和孔体积、丰富的孔道结构、可控的形貌、可进行基团官能化的表面等一系列优点，因而在蛋白分离、酶固定、药物的传递和控释、重金属离子吸附和分离等领域展现出广阔的应用前景。将介孔材料涂覆于毛细管内壁，将是增大开管柱内壁表面积的一种较好的选择。

发明内容

本发明的目的是为了提高毛细管开管柱内壁的表面积，进一步提高相比和柱容量，提供一种工艺简单、易于应用的毛细管开管色谱柱的制备方法。

本发明基于如下原理：通过硅源的水解、聚合与毛细管内壁键合，功能化的硅源一端是烷氧基团，其与毛细管内壁上的二氧化硅的硅羟基反应；另一端带有十八烷基等功能化基团，起分离作用。通过在介孔材料上键合不同的功能团，应用于不同的分离对象。例如：键合碳十八功能团可以应用于疏水性化合物等的分离。键合环糊精等可以用于手性化合物的分离。

本发明提供的毛细管开管色谱柱，其毛细管内壁涂覆介孔材料，从而使固定相有较大的表面积、可调的孔径大小和孔结构。

本发明提供的毛细管开管色谱柱的制备方法，其基本步骤为：将表面活性剂溶解于乙醇中，再加入硅源、功能化的硅源按不同比例配制的混合物，最后加入少量的水及盐酸，固定温度下加热搅拌一定时间，制得溶胶；将该溶胶涂覆在开管柱内壁后，通乙醇的酸溶液一定时间除去表面活性剂。本发明可通过改变表面活性剂的种类和用量，介孔材料孔结构从一维到三维、孔径大小从2 nm-10 nm可调。

具体操作步骤如下：

1、毛细管的预处理：毛细管用内径为10-50微米的石英毛细管，用0.1~1 mol/L的氢氧化钠冲洗1~12 h，用蒸馏水冲洗0.5 h，再用0.1~1 mol/L的盐酸冲洗1~12 h，最后用蒸馏水冲洗0.5 h，将毛细管置于烘箱中，在100-160 ^oC下通氮气干燥1-12 h。

2、溶胶的制备：将0.14g~0.16 g的表面活性剂溶解于0.5~2 mL的乙醇中，再加入350微升~360微升的硅源和36~180微升的功能化硅源的混合物，最后再加入50微升~250微升的水及30微升~35微升的1 mol/L盐酸，25-80 ^oC加热搅拌1-6 h，制得溶胶。上面所用的表面活性剂可以是P123 (EO₂₀PO₇₀EO₂₀)、F127 (EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆)、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）等，不同表面活性剂可以得到不同结构和孔径的介孔材料。所用的硅源可以是正硅酸甲酯（TMOS）、正硅酸乙酯（TEOS）等。所述的功能化硅源可以是辛基三乙氧基硅烷（C8-TEOS）、辛基三甲氧基硅烷（C8-TMOS）、十八烷基三乙氧基硅烷（C18-TEOS）、十八烷基三甲氧基硅烷（C18-TMOS）、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷或3-巯基丙基三甲氧基硅烷等。

3、开管色谱柱的制备：将该溶胶通过压力灌入上面处理过的毛细管中，室温放置5 min-12 h，100-160 ^oC温度下通氮气赶去未反应的溶胶，同样温度下继续通氮气1-12 h使反应完全。通入乙醇的盐酸溶液（15-20%, V/V）1-12 h，除表面活性剂。用甲醇洗去乙醇的浓盐酸溶液后保存待用。