微米金颗粒与亚微米硅胶颗粒的制备及其在毛细管液相色谱和电色谱中的应用

论文摘要

色谱柱是色谱中最重要的部分,被称为色谱的“心脏”。现在的液相色谱柱中最常用的是硅胶填料,但是由于硅胶基质的填料使用的pH值范围较窄（pH 2-8）,并且对碱性化合物易产生不可逆吸附,因此限制了它在一些重要领域的应用。另外,由于反压太高而使得使用小粒径颗粒作为填料非常困难。本文首次制备了金颗粒与亚微米颗粒并将其作为填料填充毛细管色谱柱,对该色谱柱进行了μHPLC和pCEC方面的评价,主要内容包括以下几个方面:1.首次利用D-抗坏血酸还原氯金酸的方法制备了单分散的金颗粒,并用十八硫醇对其进行衍生。之后对得到的金颗粒进行扫描电镜及红外光谱的表征。经过测定,颗粒粒径、孔径以及比表面积分别为3.5μm、4.8 nm、49.4 m2/g。经过红外测定,金颗粒表面键合上了C18。2.将上述C18衍生的金颗粒通过电填充方法填充长36 cm,有效长度19 cm,内径为100μm的毛细管色谱柱,并对其进行μHPLC和pCEC的评价。利用极端pH的流动相（80%甲醇,pH 1以及pH 12）冲洗色谱柱140 h,比较冲洗前后物质的保留因子以考察金颗粒色谱柱的化学稳定性。结果冲洗前后被分析物的保留因子没有显著改变,说明该色谱柱具有良好的耐酸耐碱性;通过分离尿嘧啶、苯、萘、2-甲基萘、苊来评价色谱柱的一般性能,结果柱效在5万左右,峰对称性较好;考察了柱子分离酸性碱性物质的性能以及pH对分离碱性物质的影响,结果由于金颗粒表面带有负电荷,因此分离酸性物质比碱性物质效果好,且pH增高不仅能提高碱性物质的分离效果还能抑制碱性物质的吸附;在强碱条件下（pH12）分离三种生物碱咖啡因、茶碱和洛贝林,取得了5万塔板数以上的柱效和良好的对称性;金颗粒色谱柱的重复性通过保留时间和峰高日内重复性和日间重复性来体现,两者分别低于2.6%和4.1%。在pCEC评价中,对苯甲酸和苯胺两个样品加方向相反的电压均可以得到分离,而且电压方向不同出峰顺序也不同。3.利用正硅酸四乙酯在氨催化条件下水解生成硅酸并聚合成二氧化硅颗粒的原理制备亚微米硅胶颗粒。考察了正硅酸四乙酯、氨和水的浓度对颗粒粒径和分散性的影响。当正硅酸四乙酯浓度在0.3 M以下时,单分散性较好且得到的颗粒粒径随着TEOS浓度的增大而增大,但是当TEOS浓度大于0.3 M时,颗粒粘连现象越来越严重。考察了氨和水浓度对颗粒粒径的影响,结果在没有氨存在的情况下无法形成颗粒,氨浓度的增大可以使颗粒粒径增大,水的浓度增大会使粒径增大,但是若水的量过大则会使粒径变小甚至使反应停止。利用一次加入TEOS方法制备了400,500,600nm的颗粒;为了制备更大颗粒的,采用了分步加入TEOS的方法制备了700、800nm的颗粒,但是随着加入TEOS次数的增加,颗粒粒径增大的同时但分散性变差,粘连越来越严重。将制备的800 nm颗粒干燥、煅烧处理后,填充毛细管色谱柱进行了初步测试,柱效约在5万左右,加电试验证明有较大的电渗流存在。本文制备、衍生了金颗粒并将其作为填料填充毛细管色谱柱,对该色谱柱进行了μHPLC和pCEC方面的评价,相对于硅胶色谱柱,金颗粒柱可以在酸性和碱性环境中保持稳定。并且制备了单分散性较好的亚微米颗粒,并将其作为色谱填料进行了测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 微分离色谱填料概述
• 1.1.1 毛细管开管色谱柱
• 1.1.2 毛细管填充色谱柱
• 1.1.3 毛细管整体柱
• 1.2 毛细管电色谱及其填料
• 1.3 硅胶色谱填料的制备与表征
• 1.4 金颗粒
• 1.5 亚微米颗粒
• 1.6 本课题意义及研究内容
• 2 微米金颗粒固定相的制备及在μHPLC 和 pCEC 中的评价
• 2.1 仪器与试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 试剂与药品
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 金颗粒的制备
• 2.2.2 金颗粒的衍生
• 2.2.3 金颗粒色谱柱的填充
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 金颗粒制备衍生原理
• 2.3.2 金颗粒的表征
• 2.3.3 金颗粒色谱柱在μHPLC 中的评价
• 2.3.4 金颗粒色谱柱在pCEC 中的评价
• 2.4 小结
• 3 亚微米颗粒的制备及其在μHPLC 和 pCEC 中的初步测试
• 3.1 仪器与试剂
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 实验试剂
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 亚微米颗粒的制备
• 3.2.2 亚微米颗粒的处理
• 3.2.3 色谱柱填充
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 实验原理
• 3.3.2 正硅酸四乙酯浓度对粒径的影响
• 3.3.3 氨浓度对颗粒粒径的影响
• 3.3.4 水浓度对颗粒粒径的影响
• 3.3.5 制备得到的颗粒
• 3.3.6 亚微米颗粒色谱柱初步测试
• 3.4 小结
• 4 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文