[发明专利]一种在气相色谱柱固定相中掺杂石墨烯的方法

说明书

本发明公开了一种在气相色谱柱固定相中掺杂石墨烯的方法，涉及分析化学技术领域。本发明具体包括以下步骤：将氯化钠加入甲醇溶液配置成氯化钠饱和甲醇溶液、将石墨烯在三氯甲烷中超声粉碎2h，制得石墨烯的三氯甲烷悬浊液、将氯化钠饱和甲醇溶液与石墨烯的三氯甲烷悬浊液进行混合，配制成混合悬浊液、对毛细管进行物理饱和吸附处理。本发明具有操作简单、方式通用、附着均匀、柱流失低等特点。本发明的沉积方法适用于多种色谱柱固定相，能够显著提高色谱柱内表面粗糙度，增大了内比表面积，适用于各种色谱柱固定相且能够显著提高柱效，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，特别是涉及一种在气相色谱柱固定相中掺杂石墨烯的方法。

背景技术

在毛细管气相色谱分析中，通过固定相与被分析组分之间作用力的差异，达到分离检测的效果。石墨烯用于毛细管气相色谱固相，由于其独特的分子结构及与含苯环化合物的π-π堆积作用，对芳香性物质有着特殊的选择性，此外对易拖尾的胺类及醇类有着较好的选择分离能力，使得石墨烯成为一种非常理想的气相色谱固定相。Fan等直接将石墨烯涂覆到石英毛细管内壁，与商品化HP-5MS柱子相比，石墨烯作为固定相的柱子在分离效果、运行时间、热稳定性(高达280℃)、重复性及保留时间重复性等方面更具有优势。Li等对用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)对石墨烯进行改性用于毛细管色谱固定相，由于增加了石墨烯的作用，相对于PDMS色谱柱，其对极性和非极性化合物的分离效果均有提升。为了增加石墨烯与石英毛细管内壁的作用力，Han等利用聚多巴胺(Polydopamine,PDA)的黏附性，先用聚多巴胺对毛细管内壁进行改性，然后用静态法制备了G-PDA毛细管气相色谱柱。相比较于单一的G和PDA色谱柱，G-PDA色谱柱其对正构烷烃、醇类和醛类化合物的分离能力均有更好的分离效果。然而，由于石墨烯表面较强的疏水性及结构单一的特点，导致其很难通过化学键合的方式直接连接到材料表面或对其进行改性；此外，由于石墨稀片层之间较强的范德华力和π-π作用力，导致石墨烯在所有溶剂中均非常难分散，石墨烯片层易团聚堆叠在一起，从而难以得到均匀的固定相。

在毛细管柱制备中，为了得到柱效较高的色谱柱，需要将固定液均匀的涂布在毛细管内壁中，这就要求选用的固定相材料具有良好的涂渍性，能均匀分布在柱子的内壁。氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)是石墨烯重要衍生物之一，GO片层结构之间、表面和边缘分布着大量的羟基、羧基及环氧基等极性含氧官能团。含氧基团的引入减弱了分子之间的范德华力，而且羧基水解使GO在水中带负电荷，分子间负电相互排斥，使GO能够稳定分散在水及有机溶剂，便于在毛细管涂覆过程中在管柱内壁形成均匀的固定相薄膜。2012年，Qu等首先将GO应用于毛细管气相色谱固定相，采用3-氨基丙二乙氧基甲基硅烷作为交联剂将GO片层键合到毛细管内壁，可以对沸点78-218℃的混合物实现分离。Feng等在此基础上进行了改进，采用一步混合法将氧化石墨烯涂渍在毛细管内壁，制得具有较高理论塔板数及高选择性的色谱柱，同时克服了氧化石墨烯在弱极性有机溶剂中容易团聚的现象。González-álvarez等将氧化石墨烯掺入毛细管柱二氧化硅表面再用离子液体溶液进行填充制备了毛细管气相色谱柱。

针对现有毛细管色谱柱固定相极性相对较弱，固定相涂层物质结构单一，比表面积不足，作用力不够丰富等问题，现提供一种在气相色谱柱固定相中掺杂石墨烯的方法，以达到增加毛细管内壁粗糙度、增加内比表面积、增加固定相混合作用力、以物理占位的方法向固定相中参入石墨烯的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在气相色谱柱固定相中掺杂石墨烯的方法，通过内表面氯化钠的加热蒸发重结晶的过程使其在石墨烯的连接处及其与柱管内表面的连接处通过氯化钠结晶进行固定，从而达到减少石墨烯所引发的柱流失，沉积均匀且牢固，同时向内表面涂层引入了高比表面积的石墨烯后对毛细管进行静态涂渍，以达到增加毛细管内壁粗糙度、增加内比表面积、增加固定相混合作用力、以物理占位的方法向固定相中参入石墨烯的目的。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：