一种孔径可调的核壳固定相的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种孔径可调的核壳固定相的制备方法，即基于两相法，直接在核壳固定相的制备过程中，通过选择相对极性小于0.2的有机溶剂作为油相，就可实现一步法可控合成孔径自由调控的核壳固定相，大大节省了制备工艺步骤，而且所制得的固定相不会导致颗粒团聚，孔径范围广(3‑37nm)),机械稳定性好，作为液相色谱分析法的固定相，对中性和碱性样品、多肽和小分子量的蛋白质、以及大分子量蛋白质均能实现有效分离，具有广泛的应用价值。

Preparation method of core shell stationary phase with adjustable pore size

The invention discloses a core-shell aperture adjustable preparation method of stationary phase, which is based on the two-phase method, directly in the nuclear shell preparation during stationary phase, by selecting the relative polarity of less than 0.2 of the organic solvent as the oil phase, the nuclear shell can realize one-step controllable synthetic aperture free fixed regulation phase, greatly saves the preparation steps, and the prepared stationary phase will not lead to agglomeration of particles, a wide range of pore diameter (3 37nm)), good mechanical stability, as liquid chromatography stationary phase to neutral and alkaline samples, peptides and proteins with small molecular weight and high molecular weight the protein can achieve effective separation, and has wide application value.

【技术实现步骤摘要】
一种孔径可调的核壳固定相的制备方法
本专利技术属于分析化学的色谱分析领域，具体涉及一种孔径可调的大孔核壳固定相的制备。
技术介绍
核壳颗粒的制备技术最早由Horvath[Horvath,C.G.；Preiss,B.A.；Lipsky,S.R.Anal.Chem.1967,39,1422-1428]和Kirkland[Kirkland,J.J.Anal.Chem.1969,41,218-220]两人提出。最初的核壳颗粒的粒径为50μm左右，表面覆盖了一层厚度约1μm的壳层。这种颗粒的最大缺点是柱容量偏低。10年前，Kirkland制备出了新一代的核壳颗粒，其商品名称为Halo[DeStefano,J.J.；Langlois,T.J.；Kirkland,J.J.J.Chromatogr.Sci.2008,46,254-260]。该颗粒粒径为2.7μm，壳层厚度则约为0.5μm。对比传统的核壳颗粒，其柱容明显增加。更为突出的是，该类型颗粒由于具有较短的传质距离和更为均一的颗粒粒径分布，因而取得了极高的分离柱效。填充新一代核壳颗粒的分离柱的柱效约为填充了同样粒径的多孔颗粒柱的1倍。因而，发展更多方法制备新型核壳颗粒成为了目前色谱固定相制备领域最受关注的研究课题。通常，核壳颗粒采用层层组装法制备。采用该方法制备核壳颗粒的最大缺点是工艺复杂且耗时。根据报道，制备厚度为0.5μm的壳层需要40-50步制备工序。为了克服这个缺点，Chen等人开发了一种凝聚法制备核壳颗粒的方法。该法仅需2-3步即可获得多孔壳层[Chen,W.；Jiang,K.；Mack,A.；Sachok,B.；Zhu,X.；Barber,W.E.；Wang,X.J.Chromatogr.A2015,1414,147-57]。该方法的主要缺点是制备过程中会生成小颗粒及出现颗粒团聚现象，因而需要额外的颗粒筛分过程。颗粒孔径大小是影响色谱分离效率的一个重要指标。颗粒孔径过小，样品分子无法进入孔道内部与固定相作用，因而分离效率低。目前市售的核壳颗粒的孔径多为9-12nm。这个孔径大小可以对小分子化合物实现高效的分离，但对分离蛋白质，特别是生物大分子，这个孔径偏小。然而，目前报道的几种制备核壳颗粒的主要方法均无法实现对壳层孔径进行简单有效的调控，需要采用后处理方法对制备得到的核壳颗粒进行扩孔。目前，商品颗粒主要采用碱腐蚀的方法来增大孔径，该方法虽然可以实现颗粒孔径提高到20nm以上，但该法在操作过程中会导致部分颗粒出现粘连，很容易出现颗粒团聚，造成柱效的下降。此外，碱溶解法也会导致壳层机械强度下降。因此，开发新的简单的孔径控制方法对提升核壳颗粒的分析范围至关重要。
技术实现思路
为了解决现有技术无法有效控制颗粒孔径、层层组装法工艺复杂、碱溶解法扩孔导致颗粒粘连及柱效和机械强度下降的技术问题，本专利提供了一种基于两相法、自由调控颗粒孔径和一步反应的孔径可调的核壳固定相的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种孔径可调的核壳固定相的制备方法，其特征在于包括下列具体步骤：(1)将SiO2无孔颗粒、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、尿素和异丙醇按质量比5:5:3:3.6混合，然后加入30倍SiO2无孔颗粒质量的水中，室温下搅拌0.5h。(2)量取与步骤(1)中水同体积的有机溶剂，再按有机溶剂和正硅酸四乙酯体积30:1的比例将正硅酸四乙酯加入有机溶剂中，将此混合液搅拌状态下加入步骤(1)的溶液中，搅拌速度控制在200rpm，保持搅拌状态，70℃下反应16h。(3)将所得颗粒用乙醇溶液和水分别离心清洗。接着将颗粒放入100℃烘箱干燥5h，然后放入马弗炉中于550℃下煅烧4h。优选的，所述有机溶剂为苯、甲苯、混二甲苯、均三甲苯、环己烷、十三烷，N,N-二甲基苯胺或其它不溶解于水且相对极性大小小于0.2的有机溶剂。优选的，所述孔径可调的核壳固定相的孔径为3-37nm。优选的，1所述孔径可调的核壳固定相的制备方法，包括下列步骤：(1)将0.5gSiO2无孔颗粒，0.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，0.3g尿素，0.46mL异丙醇加入15mLH2O中，室温下搅拌0.5h。(2)将15mL苯和0.5mL正硅酸四乙酯在搅拌下加入步骤(1)溶液中，搅拌速度控制在200rpm，保持搅拌状态，在70℃下反应16h。(3)将所得颗粒用乙醇溶液和水分别离心清洗。接着将颗粒放入100℃烘箱干燥5h，然后放入马弗炉中于550℃下煅烧4h。本专利技术还提供一种利用上述方法所制备的孔径可调的核壳固定相，通过下列步骤制备而成：(1)将SiO2无孔颗粒、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、尿素和异丙醇按质量比5:5:3:3.6混合，然后加入30倍SiO2无孔颗粒质量的水中，室温下搅拌0.5h。(2)量取与步骤(1)中水同体积的有机溶剂，再按有机溶剂和正硅酸四乙酯体积30:1的比例将正硅酸四乙酯加入有机溶剂中，将此混合液搅拌状态下加入步骤(1)的溶液中，搅拌速度控制在200rpm，保持搅拌状态，70℃下反应16h。(3)将所得颗粒用乙醇溶液和水分别离心清洗。接着将颗粒放入100℃烘箱干燥5h，然后放入马弗炉中于550℃下煅烧4h。与现有技术相比，本专利技术取得的有益效果为：(1)本专利技术基于两相法，通过一步反应，改变了传统核壳固定相采用后处理法扩孔的方法，直接在核壳固定相的制备过程中，对于相对极性小于0.2的有机溶剂，只要通过选择不同相对极性的有机溶剂作为油相，就可实现对颗粒孔径的有效调控。(2)通过选择不同相对极性的有机溶剂作为油相，一步法可控合成孔径大小可调(3-37nm)的核壳固定相，大大节省了工艺步骤，采用液相色谱分析法实现了对中性和碱性样品、多肽和小分子量的蛋白质、以及大分子量蛋白质的有效分离，该专利技术具有广泛的应用价值。附图说明图1是实施例1所制得的核壳固定相的TEM照片。图2是实施例1所制得的核壳固定相的孔径分布图。图3是实施例1所制得的核壳固定相分离一组中性和碱性样品的色谱图。图4是实施例1所制得的核壳固定相分离一组多肽和小分子量蛋白质的色谱图。图5是实施例1所制得的核壳固定相分离一组大分子量蛋白质的色谱图。图6是实施例1所制得的核壳固定相经70MPa高压处理后的颗粒的SEM照片。图7是实施例2所制得的核壳固定相的TEM照片。图8是实施例2所制得的核壳固定相的孔径分布图。图9是实施例3所制得的核壳固定相的TEM照片。图10是实施例3所制得的核壳固定相的孔径分布图。图11是实施例4所制得的核壳固定相的TEM照片。图12是实施例4所制得的核壳固定相的孔径分布图。图13是实施例5所制得的核壳固定相的TEM照片。图14是实施例5所制得的核壳固定相的孔径分布图。图15是实施例6所制得的核壳固定相的TEM照片。图16是实施例6所制得的核壳固定相的孔径分布图。图17是实施例7所制得的核壳固定相的TEM照片。图18是实施例7所制得的核壳固定相的孔径分布图。图19是实施例8所制得的核壳固定相的TEM照片。图20是实施例8所制得的核壳固定相的孔径分布图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。实施例1孔径可调的核壳固定相的制备方法：将0.5gSiO2无孔颗粒，0.5g十六烷基三甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孔径可调的核壳固定相的制备方法，其特征在于包括下列具体步骤：(1)将SiO2无孔颗粒、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、尿素和异丙醇按质量比5:5:3:3.6混合，然后加入30倍SiO2无孔颗粒质量的水中，室温下搅拌0.5h。(2)量取与步骤(1)中水同体积的有机溶剂，再按有机溶剂和正硅酸四乙酯体积30:1的比例将正硅酸四乙酯加入有机溶剂中，将此混合液搅拌状态下加入步骤(1)的溶液中，搅拌速度控制在200rpm，保持搅拌状态，70℃下反应16h。(3)将所得颗粒用乙醇溶液和水分别离心清洗。接着将颗粒放入100℃烘箱干燥5h，然后放入马弗炉中于550℃下煅烧4h。

【技术特征摘要】
1.一种孔径可调的核壳固定相的制备方法，其特征在于包括下列具体步骤：(1)将SiO2无孔颗粒、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、尿素和异丙醇按质量比5:5:3:3.6混合，然后加入30倍SiO2无孔颗粒质量的水中，室温下搅拌0.5h。(2)量取与步骤(1)中水同体积的有机溶剂，再按有机溶剂和正硅酸四乙酯体积30:1的比例将正硅酸四乙酯加入有机溶剂中，将此混合液搅拌状态下加入步骤(1)的溶液中，搅拌速度控制在200rpm，保持搅拌状态，70℃下反应16h。(3)将所得颗粒用乙醇溶液和水分别离心清洗。接着将颗粒放入100℃烘箱干燥5h，然后放入马弗炉中于550℃下煅烧4h。2.根据权利要求1所述的孔径可调的核壳固定相的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为苯、甲苯、混二甲苯、均三甲苯、环己烷、十三烷和N,N-二甲基苯胺或其它不溶解于水且相对极性大小小于0.2的有机溶剂。3.根据权利要求1所述的孔径可调的核壳固定相的制备方法，其特征在于：所述孔径可调的核壳固定相的孔径为3-37nm。4.根据权利要求1所述的孔径可调的核壳固定相的制备方法，其特征在于包括下列步骤：(1)将0.5g...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿其曙，宣寒，张克华，王子亚，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34