[发明专利]一种石墨烯开管电色谱柱的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及色谱技术领域，特别涉及一种石墨烯开管电色谱柱的制备方法。

背景技术

毛细管电色谱技术是一种新型的高效、快速、高选择性的微分离技术。它结合了毛细管电泳高效和高效液相色谱法高选择性的优点而发展起来的，具有分析速度快、柱效高、样品和溶剂消耗量少等优点。电色谱柱的制备是毛细管电色谱分离分析的核心。而色谱柱性能如柱效，柱重现性，柱寿命是色谱柱实际应用的评价指标，因此制备分离性能好的电色谱柱是色谱领域研究的重点。

石墨烯是一种由sp²杂化的碳原子形成的单原子层网状结构。由于具有非常大的比表面积和高度离域的π电子系统，可以与疏水性及含π电子的化合物形成较强的吸附作用和π-π堆积作用，因此也逐渐被开发应用于色谱分离。

   采用聚多巴胺键合氧化石墨烯的方法可将氧化石墨烯固定于毛细管内壁，进而用于电色谱分离。多巴胺可在各种有机或无机材料表面聚合形成聚多巴胺，但将聚多巴胺修饰于毛细管内壁需不断重复涂敷，而且修饰时间较长。

发明内容

为克服背景技术中存在的问题，本发明提供一种石墨烯电色谱柱的制备方法，具体技术方案如下：

一种石墨烯开管电色谱柱的制备方法，包括如下步骤：

（1）    毛细管的预处理：毛细管依次采用1M NaOH冲洗2h，纯水冲洗半小时，氮气吹干；

（2）    配制N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷-乙醇溶液，将其通入步骤（1）所得的毛细管中进行硅烷化反应，60℃反应12~24h，然后用纯乙醇洗涤，氮气吹干；

（3）    分别配置0.2M苯胺的盐酸溶液和0.05M过硫酸铵的盐酸溶液，将上述两种溶液等体积混合均匀后迅速通入步骤（2）所得的毛细管中，反应过夜，用纯水洗涤，再120℃处理3h，得到键合有聚苯胺的毛细管；

（4）    配制多巴胺浓度为2 mg/mL的10 mM Tris-HCl 缓冲溶液（pH=8.5）， 振荡10 min使其预氧化；将预氧化的多巴胺溶液通过注射泵以0.05 mL/h的流速连续通入上步得到的毛细管中8h~16h后，纯水洗涤，氮气吹干，得到的内壁修饰有聚多巴胺涂层的毛细管；

（5）    将浓度为1 mg/mL氧化石墨烯的水溶液通入步骤（4）所得的毛细管中，两端封口，放入60℃水浴锅中反应12~24h，纯水洗涤得到石墨烯电色谱柱。

作为优选项：

所述毛细管为石英毛细管。

所述步骤（2）中N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷-乙醇溶液中N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷的体积百分比为20~50%。

所述步骤（3）和步骤(4)之间有步骤（3′），步骤（3′）重复步骤（3）的过程，重复次数为1次或以上，得到多层聚苯胺修饰的毛细管。

 

上述方法中N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液、苯胺的盐酸溶液和过硫酸铵的盐酸溶液的配制方法均为现有技术。

 

本发明先将毛细管内壁共价键合一层导电高分子聚苯胺，经聚苯胺修饰的毛细管，由于聚苯胺优良的导电性能，可加速多巴胺的氧化还原反应，显著缩短修饰时间和修饰次数，加快聚多巴胺的形成，同时经聚苯胺修饰后的毛细管由于比表面积显著增加，聚多巴胺的修饰量也明显提高，从而增加了共价键合的氧化石墨烯的量，使氧化石墨烯更易于键合在毛细管内壁用于电色谱分离。

导电高分子聚苯胺键合在毛细管内壁作为一种底层材料不仅提高了毛细管的比表面积，而且显著缩短了多巴胺的修饰时间和次数，提高了聚多巴胺的修饰程度，进而更有利于氧化石墨烯的反应。

本发明的有益效果：

1）本发明制备的开管柱与未键合聚苯胺的聚多巴胺键合氧化石墨烯开管柱相比，色谱分离性能明显提高。该方法制备过程工艺简单，易于操作，成本低廉，整个制备过程均在水溶液中进行，未使用有机溶剂或有毒的试剂，对环境无污染，同时通过层层共价自组装得到的涂层具有较好的稳定性。

2）本发明制备的聚苯胺辅助-聚多巴胺键合氧化石墨烯开管柱相对于聚多巴胺键合氧化石墨烯开管柱来说，显著提高了石墨烯开管柱的色谱性能，对苯的同系物有较好的分离效果。

附图说明

图1 为新型石墨烯开管电色谱柱的制备过程示意图。

图2为新型石墨烯开管电色谱柱的扫描电子显微镜图。A(×1500)，B(×5000)，C(×50000)。