[发明专利]一种单分散孔径可调全多孔二氧化硅色谱微球制备方法

说明书

一种单分散孔径可调全多孔二氧化硅色谱微球制备方法，涉及用于色谱分离中硅胶固定相的制备工艺。将微球外表形貌、粒径的控制和孔径大小、孔径分布的控制这两大方面分隔开来，逐一进行调控，摆脱传统方式寻求一锅法同时解决这两个问题存在的不足，提供全多孔、孔径可调、无金属的一种单分散孔径可调全多孔二氧化硅色谱微球制备方法。主要包括模板引导种子合成、种子生长、模板剂扩孔、煅烧固化和碱液扩孔等步骤。所制备得到的二氧化硅微球球形度和单分散性优异，粒径可控，且孔径调控方法简单，孔径分布范围窄，且无金属元素残留，具有可拓展性和复制性。由于所使用的试剂均不含有无机盐，微球纯度高，特别适用于高效液相色谱分离分析使用。

技术领域

本发明涉及用于色谱分离中硅胶固定相的制备工艺，尤其是涉及一种单分散孔径可调全多孔二氧化硅色谱微球制备方法。

背景技术

色谱技术作为重要的分离分析工具，已广泛运用于食品、生物、医药和环境等诸多领域，成为不可或缺的工具之一。而色谱分离从最初的一个多小时，缩短至如今的几分钟甚至是一分钟内，分离时间的显著缩短和分离效率的快速提高，不仅得益于色谱仪器技术的发展，更主要源于色谱填料发展的推动。

理想的色谱填料一般要满足以下几点要求：1.填料为球形，且粒径分布均一；2.填料必须具备较大的比表面积、孔体积，拥有较大的介孔孔径，且孔径分布较窄；3.填料要有较好的机械强度和耐压性；4.填料表面要有足够多的修饰位点可供化学修饰键合；5.填料基质尽量不与分离物质和洗脱液发生相互作用，在洗脱液条件下具有良好的化学稳定性。而二氧化硅由于其优异的化学惰性、较高的机械强度和较多的可修饰位点等优势成为现使用最为广泛的固定相材料。

但如今使用的硅胶填料由于自身溶胶凝胶的特性，粒径分布较宽，纵使后期采用费时费力的筛分技术，也难以得到单分散的球形硅胶固定相；其次孔道的大小控制较为困难，难以灵活操控获得所需的孔道大小；大规模制备的填料通常采用硅酸盐作为硅源，导致填料不可避免带上金属离子，影响最后的分离效果。上述这些问题的出现制约色谱填料的进一步发展，最终限制色谱的分离效果。

发明内容

本发明的目的在于将微球外表形貌、粒径的控制和孔径大小、孔径分布的控制这两大方面分隔开来，逐一进行调控，摆脱传统方式寻求一锅法同时解决这两个问题存在的不足，提供全多孔、孔径可调、无金属的一种单分散孔径可调全多孔二氧化硅色谱微球制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)在水和乙醇的溶剂体系中，加入模板剂，再加入氨水，在较高搅拌转速下搅拌均匀，形成模板剂溶液；将四乙氧基硅烷分散在乙醇中，混合均匀形成TEOS溶液，再一次性注入模板剂溶液中，搅拌反应后，经过水洗、醇洗和烘干，得到粒径分布均一的二氧化硅种子微球；

2)在乙醇和水的溶剂中，加入氨水、模板剂和步骤1)所制备的二氧化硅种子微球，高速搅拌混匀形成种子-模板剂溶液，缓慢加入TEOS溶液，搅拌反应后，经过水洗、醇洗、烘干得到目标尺寸微球；

3)将步骤2)中制备得到的微球置于水热反应釜中，加入盐酸溶液，高温下进行水热扩孔，反应结束，将反应液过滤，用去离子水洗滤饼至滤液呈中性，烘干；

4)将步骤3)中干燥好的微球置于马弗炉中，在一定氛围下经过程序升温煅烧除去模板剂，交联固化微球，提高微球的交联度与机械强度，然后自然降至室温；

5)将步骤4)煅烧好的微球置于水热反应釜中，加入氨水，进行碱液扩孔，反应结束后，将反应液过滤得到目标微球，用去离子水反复清洗，直至清洗液呈中性，烘干，得到所述单分散孔径可调全多孔二氧化硅色谱微球。