二氧化硅核壳型液相色谱填料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种在多孔硅胶小球表面采用分子自组装技术制备多层二氧化硅纳米粒子包覆硅胶小球作为高效液相色谱填料的方法。本发明专利技术在硅胶小球的表面先组装一层表面活性剂，然后将纳米级的二氧化硅颗粒，在静电引力的作用下组装到硅胶／表面活性剂上，反复组装表面活性剂、二氧化硅纳米粒子，待二氧化硅纳米粒子薄膜达到一定厚度时，灼烧除去有机物，制得二氧化硅包覆硅胶小球。制备多层二氧化硅包覆硅胶小球其微米多孔硅球为核，二氧化硅纳米粒子为壳的核壳型色谱填料，该填料既具有较高的硅胶固有的化学稳定性，又增大了比表面积，改善了孔结构，具有很好的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属分析化学
，具体涉及一种在多孔硅胶小球表面采用分子自组装 技术制备多层二氧化硅纳米粒子包覆硅胶小球作为高效液相色谱填料的制备方法。
技术介绍
众所周知，核壳复合结构微球是一种纳米材料通过化学键或其它相互作用将另一 种材料包覆起来的纳米有序组装。主要包括无机_有机、无机_无机、有机_有机、和无 机-生物几个类型。核壳材料具有构造新颖，易功能化的优点。其中心粒子和壳层的不同可 以产生单一粒子不易得到的许多新功能，如光、电、磁、催化的性能以及具有单分散性、稳定 性、可调控性、高度有序性的特点。核壳型色谱填料，由于具有良好的机械强度，高的比表面 积，窄的粒度分布，高度有序均勻的孔径，良好的化学和热稳定性而倍受关注。如可应用于 超速高效液相色谱和毛细管电动色谱的亚微米级非多孔硅球为核，二氧化硅纳米粒子为壳 的核壳型填料(Gunter Buchel, et al.，Adv. Mater.，1998，10，1306-1308.)；可应用于碱性 化合物分离的5微米多孔硅球为核，二氧化钛纳米粒子为壳的核壳型填料(Jin Ge,etal.， J. Liq. Chromatogr. R. T.，2008，31 151—160.)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在硅胶小球表面采用分子自组装技术制备多层二氧化 硅包覆硅胶小球的方法，这种多层二氧化硅纳米粒子包覆小球具有好的单分散性，以及较 好的机械强度，克服现有填料的一些不良性质，因此是一种应用范围宽、稳定性好的高效液 相色谱填料。本专利技术通过如下措施来实现在多孔硅胶小球的表面先化学吸附一层表面活性剂，然后将纳米级的二氧化硅颗 粒，在静电引力的作用下组装到硅胶表面上，反复组装表面活性剂、二氧化硅纳米粒子，待 二氧化硅纳米粒子薄膜达到一定厚度时，灼烧除去表面活性剂有机物，制得二氧化硅纳米 粒子包覆的多孔硅胶小球。本专利技术采用层层分子自组装方法，在微米尺寸硅胶小球的表面，自组装包覆了多 层二氧化硅，制备了一种微米多孔硅球为核，二氧化硅纳米粒子为壳的核壳型色谱填料，该 填料既具有较高的硅胶固有的化学稳定性，又增大了比表面积，改善了孔结构，具有很好的 应用潜力。—种，其特征在于该方法步骤如下a硅胶小球预处理硅胶小球用蒸馏水清洗，用碱性过氧化氢水溶液浸泡，去离子水洗涤至中性；然后 用酸性过氧化氢水溶液浸泡，用去离子水洗涤至无氯离子；最后用无水乙醇洗涤并干燥得 到预处理的硅胶小球；b硅球表面的二氧化硅纳米粒子自组装3将通过步骤a得到的硅胶小球浸入到表面活性剂水溶液中，超声波处理，在硅球 表面形成一层单分子膜后取出，洗去表面物理吸附的成分，干燥，得到化学吸附表面活性剂 的硅球；将化学吸附表面活性剂的硅球浸入到二氧化硅溶胶中，搅拌、陈化，在化学吸附表 面活性剂的硅球表面组装一层二氧化硅纳米粒子，洗涤，干燥；重复进行上述自组装步骤多 次，得到表面二氧化硅纳米粒子和表面活性剂多层包覆的硅胶小球；所述表面活性剂选自 十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵以及十二烷基磺酸钠中的一种；c热处理制备的二氧化硅纳米粒子和表面活性剂多层包覆的硅胶小球在400°C 800°C下 灼烧除去表面活性剂，制得多层二氧化硅纳米粒子包覆的具有核壳结构的复合多孔硅胶小 球，它就是二氧化硅核壳型液相色谱填料。本专利技术是在多孔硅胶小球上采用分子自组装的方法，交替包覆多层表面活性剂和 多层二氧化硅纳米粒子，形成表面活性剂和二氧化硅纳米粒子交替包覆多孔硅胶小球的复 合硅球材料，最后通过高温灼烧除去表面活性剂，得到多层二氧化硅纳米粒子包覆的具有 核壳结构的复合多孔硅胶小球。在a硅胶小球预处理步骤中，硅胶小球的粒径为1 20 μ m。在b硅球表面的二氧化硅纳米粒子自组装步骤中，表面活性剂水溶液的浓度为 0.01 0. 20mol/L。在b硅球表面的二氧化硅纳米粒子自组装步骤中，组装次数在5 15次，组装的 纳米二氧化硅的厚度为100 800nm。本专利技术与传统的填料相比具有以下优点1、由于表面为二氧化硅纳米粒子，纳米二氧化硅包覆小球的比表面积较一般的二 氧化硅填料有较大的提高，为进一步修饰提供了很好的条件。2、煅烧后二氧化硅包覆小球的孔呈现较好的圆筒状结构，从而有良好的渗透性， 为进行快速分析奠定了基础。本专利技术采用分子自组装技术，在微米尺寸硅球的表面，包覆了多层二氧化硅，制备 了一种新型色谱填料，增大了微米尺寸硅球的比表面积，改善了孔结构，是一种有应用潜力 的色谱填料。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的具有核壳结构的复合多孔硅胶小球的透射电镜 (TEM)图片。图2是本专利技术实施例1与对比例所制备的反相碳十八键合色谱固定相色谱分离性 能的比对。色谱条件色谱柱15cm流动相甲醇/ 水(70/30，ν/ν)流速0· 7mL/min检测波长254nm样品1.苯；2.甲苯；3.乙苯；4.异丙苯；5. 2_甲基萘；6.苊；7.菲；8.蒽具体实施例方式本专利技术将通过参考对比例与实施例进行详细的描述。对比例10. 0克硅胶小球(6微米)用蒸馏水清洗6次，浸入氨水调pH = 7. 5的6毫升过 氧化氢和200毫升蒸馏水的混合溶液中，浸泡12小时，蒸馏水洗涤。重复浸泡三次后，去离 子水洗涤至中性。再浸入盐酸调PH = 3的12毫升过氧化氢和160毫升蒸馏水的混合溶液 中，浸泡12小时，蒸馏水洗涤。重复浸泡三次后，去离子水洗涤至无氯离子。用无水乙醇洗 涤3次，85°C真空干燥。按照经典方法制备成反相碳十八键合色谱固定相。实施例1(1) 10. 0克硅胶小球(6微米)用蒸馏水清洗6次，浸入氨水调pH = 7. 5的6毫升 过氧化氢和200毫升蒸馏水的混合溶液中，浸泡12小时，蒸馏水洗涤。重复浸泡三次后，去 离子水洗涤至中性。再浸入盐酸调PH = 3的12毫升过氧化氢和160毫升蒸馏水的混合溶 液中，浸泡12小时，蒸馏水洗涤。重复浸泡三次后，去离子水洗涤至无氯离子。用无水乙醇 洗涤3次，85°C真空干燥。(2)将24毫升正硅酸乙酯、72毫升无水乙醇混合，磁力搅拌5分钟，得到清澈透明 有机硅酸酯溶液。另取80毫升无水乙醇、8毫升去离子水混合，加入0. 2毫升盐酸使溶液的 PH值为2，得到清澈透明的水解溶液。在30°C、磁力搅拌下，将水解溶液缓慢滴加到有机硅 酸酯溶液中，充分水解后得到无色、透明的二氧化硅溶胶。(3)将处理好的硅胶小球浸入到0. 025mol/L的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表 面活性剂溶液中，超声30min，去离子水洗去硅球表面物理吸附的表面活性剂至无溴离子， 105°C干燥6小时。将化学吸附十六烷基三甲基溴化铵的硅球浸入到已制备好的溶胶中， 30°C磁力搅拌3小时，陈化1小时，在硅球表面组装一层二氧化硅颗粒。乙醇洗去表面松散 层，105°C真空干燥。重复组装步骤8次。(4)组装完成后的硅球在马弗炉中550°C灼烧5小时，除去表面活性剂。所得硅胶 小球表层二氧化硅壳层厚度约200nm。按照经典方法制备成反相碳十八键合色谱固定相。实施例2(1) 10. 0克硅胶小球(6微米)用蒸馏水清洗6次，浸入氨水调pH = 8. 0的6毫升 过氧化氢和200毫升蒸馏水的混合溶液中，浸泡12小时，蒸馏水洗涤。重复浸泡三次后，去 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化硅核壳型液相色谱填料的制备方法，其特征在于该方法步骤如下：ａ硅胶小球预处理硅胶小球用蒸馏水清洗，用碱性过氧化氢水溶液浸泡，去离子水洗涤至中性；然后用酸性过氧化氢水溶液浸泡，用去离子水洗涤至无氯离子；最后用无水乙醇洗涤并干燥得到预处理的硅胶小球；ｂ硅球表面的二氧化硅纳米粒子自组装将通过步骤ａ得到的硅胶小球浸入到表面活性剂水溶液中，超声波处理，在硅球表面形成一层单分子膜后取出，洗去表面物理吸附的成分，干燥，得到化学吸附表面活性剂的硅球；将化学吸附表面活性剂的硅球浸入到二氧化硅溶胶中，搅拌、陈化，在化学吸附表面活性剂的硅球表面组装一层二氧化硅纳米粒子，洗涤，干燥；重复进行上述自组装步骤多次，得到表面二氧化硅纳米粒子和表面活性剂多层包覆的硅胶小球；所述表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵以及十二烷基磺酸钠中的一种；ｃ热处理制备的二氧化硅纳米粒子和表面活性剂多层包覆的硅胶小球在４００℃～８００℃下灼烧除去表面活性剂，制得多层二氧化硅纳米粒子包覆的具有核壳结构的复合多孔硅胶小球，它就是二氧化硅核壳型液相色谱填料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亮，张红丽，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：62