ZrO2/SiO2色谱填料的制备、表征及色谱评价

论文摘要

硅胶作为柱填料具有机械强度高、比表面积大、孔径可控及化学表面改性特征优良等特点,使之在高效液相色谱（HPLC）中独树一帜。然而,由于硅胶本身化学稳定性差,易引起碱性化合物色谱峰的拖尾,使它在一些重要领域中的应用受到了限制。氧化锆具有优良的化学稳定性,特别是对碱性化合物、生物大分子的分离适应性很强。本论文旨在通过层层自组装技术（LbL SA）,制备出一种集硅胶和氧化锆两种氧化物优点于一身的具有优异特性的核-壳型ZrO2/SiO2微球柱填料,并研究其物理化学性质和色谱性能。本论文工作主要包括:1利用聚合诱导胶体凝聚（PICA）法,以硅溶胶为原料,制备出了粒度可控、粒径分布均匀、比表面积较大的SiO2微球,并探讨了影响SiO2微球粒径大小、颗粒均匀性和机械强度的制备因素。2以ZrOCl2.8H2O为组装原料,SiO2微球为载体,通过层层自组装（LbL SA）方法制备出了内核为SiO2微米球,表面为ZrO2涂层的核-壳型ZrO2/SiO2微球,探讨了不同实验条件对于组装结果的影响。实验表明:ZrOCl2.8H2O溶液浓度为0.25 mol/L,反应温度为70℃,超声作用下组装8层,煅烧温度500℃为最佳实验条件。3对所制备的核-壳型ZrO2/SiO2微球的物理化学性质进行了详细表征。分析结果表明:壳层ZrO2对核球SiO2微球形成了完全的、整体的包覆;ZrO2/SiO2微球的化学稳定性较硅胶有了明显的提高,在pH0-11范围内能稳定存在;ZrO2/SiO2微球表面呈弱酸性,其酸性低于SiO2微球表面的酸度;因此ZrO2/SiO2微球填料更适合于碱性物质的分离。核-壳型ZrO2/SiO2微球表现为第Ⅳ类吸附等温线和H1型滞回线,圆筒状孔结构,且孔径属中孔范围,粒度分布较均匀。新型组装ZrO2/SiO2色谱柱填料结合了ZrO2的优异化学稳定性和SiO2的大比表面积、良好孔结构等优点,具备作为色谱基质填料的物理化学特性。4用ZrO2/SiO2基质填料分别制备了ODZ固定相和直链淀粉-三（3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯）涂敷ZrO2/SiO2手性固定相,并进行了正相、反相色谱评价和手性拆分,取得了比较满意的结果。表明:ZrO2/SiO2微球及其改性物质具有良好的色谱性能,是很有应用前景的色谱填料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 引言
• 2 液相色谱填料分类及特点
• 2.1 硅胶
• 2.2 氧化钛
• 2.3 氧化锆
• 3 氧化锆色谱基质填料
• 3.1 氧化锆基质的物理化学性质
• 3.2 氧化锆基质的化学性质
• 3.3 氧化锆在色谱中的应用
• 3.4 氧化锆传统制备方法
• 4 核-壳型纳米结构色谱填料的制备方法及形成机理
• 4.1 溶胶-凝胶法
• 4.2 逐层自组装法
• 4.3 超临界流体干燥法
• 4.4 水热法
• 4.5 反胶束法
• 5 选题意义及研究方案
• 5.1 选题意义
• 5.2 研究方案
• 第二章 二氧化硅微球的制备
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要试剂和仪器
• 2.2 测试条件
• 2.3 二氧化硅微球的制备
• 3 结果与讨论
• 3.1 反应机理
• 3.2 制备条件
• 3.3 产物的表征与分析
• 4 小结
• 2/SiO₂色谱柱填料'>第三章 纳米自组装制备核-壳型ZrO₂/SiO₂色谱柱填料
• 第一节 锆溶胶的制备
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要试剂和仪器
• 2.2 锆溶胶的制备
• 3 结果与讨论
• 3.1 溶胶的形成机理
• 3.2 锆溶胶的制备条件
• 3.3 产物的分析与表征
• 4 小结
• 2/SiO₂色谱柱填料'>第二节 纳米自组装制备ZrO₂/SiO₂色谱柱填料
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要仪器和试剂
• 2/SiO₂ 微球的制备'>2.2 ZrO₂/SiO₂微球的制备
• 3 结果与讨论
• 3.1 反应温度对锆含量的影响
• 3.2 陈化时间对锆含量的影响
• 3.3 组装层数的影响
• 3.4 搅拌方式对锆含量的影响
• 3.5 热处理温度
• 3.6 不同溶胶组装对锆含量的影响
• 4 小结
• 2/SiO₂微球物理化学性质的研究'>第四章 ZrO₂/SiO₂微球物理化学性质的研究
• 2/SiO₂微球物理化学性质的表征'>第一节 ZrO₂/SiO₂微球物理化学性质的表征
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要仪器和试剂
• 2.2 测试条件
• 3 结果与讨论
• 3.1 热重分析
• 3.2 红外图谱分析
• 2/SiO₂ 微球的X-射线衍射分析'>3.3 ZrO₂/SiO₂微球的X-射线衍射分析
• 2/SiO₂ 微球表面分析'>3.4 ZrO₂/SiO₂微球表面分析
• 3.5 与其它氧化锆色谱填料比较
• 3.6 粒径分布
• 4 小结
• 2/SiO₂微球的表面酸碱度和化学稳定性的表征'>第二节 ZrO₂/SiO₂微球的表面酸碱度和化学稳定性的表征
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要试剂和仪器
• 2/SiO₂ 微球表面酸碱性的测定'>2.2 ZrO₂/SiO₂微球表面酸碱性的测定
• 2/SiO₂ 微球稳定性研究'>2.3 ZrO₂/SiO₂微球稳定性研究
• 3 结果与讨论
• 2/SiO₂ 微球表面的酸碱特性'>3.1 ZrO₂/SiO₂微球表面的酸碱特性
• 2/SiO₂微球的稳定性'>3.2 ZrO₂/SiO₂微球的稳定性
• 4 小结
• 2/SiO₂固定相HPLC 性能研究'>第五章 ZrO₂/SiO₂固定相HPLC 性能研究
• 第一节 碳十八键合二氧化锆固定相的制备及其色谱应用
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 试剂与仪器
• 2.2 ODZ 固定相的制备
• 2.3 ODZ 固定相的色谱条件
• 3 结果与讨论
• 2/SiO₂微球的处理过程'>3.1 碳十八键合ZrO₂/SiO₂微球的处理过程
• 3.2 与其它氧化锆色谱填料比较
• 3.3 化学稳定性
• 3.4 ODZ 固定相的红外光谱
• 3.5 分析实例
• 2/SiO₂固定相的正相色谱应用'>第二节 ZrO₂/SiO₂固定相的正相色谱应用
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 色谱柱的填充
• 2.3 色谱分析条件
• 3 分析实例
• 3.1 碱性化合物的分离
• 3.2 中性化合物的分离
• 第三节 手性固定相的制备及其色谱应用
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 试剂与仪器
• 2/SiO₂ CSP 手性固定相的制备'>2.2 ADMPC coated ZrO₂/SiO₂ CSP 手性固定相的制备
• 2.3 色谱条件
• 3 结果与讨论
• 3.1 对不同化合物的手性拆分能力
• 3.2 手性四面体簇合物的拆分
• 4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢