[发明专利]基于二氧化硅纳米沸石粒子的毛细管开管柱及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种基于二氧化硅纳米沸石粒子的毛细管开管柱的制备方法。将硅源、碱源和水按一定配比混合，搅拌澄清，水浴除去乙醇，然后水热晶化得到silicalite‑1二氧化硅纳米沸石粒子；将制得的二氧化硅纳米沸石粒子分散于溶剂中，并填充到裸熔融石英毛细管中，将毛细管两端封口，高温烧结，制得所述基于二氧化硅纳米沸石粒子的毛细管开管柱。将基于二氧化硅纳米沸石粒子的毛细管开管柱的毛细管电色谱与安培检测系统联用，可实现对同系物和支链异构、位置异构以及构象异构等多组异构体的分离分析。该毛细管开管柱的制备过程简单，分离效果好，分析成本低；采用安培检测技术，可进一步提高毛细管电色谱技术的检测灵敏度。

技术领域

本发明属纳米技术与微分离技术交叉领域，具体涉及一种基于二氧化硅纳米沸石粒子的毛细管开管柱的制备及应用。

背景技术

毛细管电色谱(Capillary Electrochromatography，CEC)结合了毛细管电泳(Capillary Electrophoresis，CE)的高分离效率和高效液相色谱(HighPerformanceLiquidChromatography，HPLC)的高选择性，是一种很有前景的电泳分离模式。CEC既可以通过在毛细管中填充不同的固定相，也可以直接向内壁键合多样的配体，来提高相似化合物的分离选择性。与HPLC的压力驱动流相比，CEC模式下的塞流驱动模式允许在填充柱中使用更小的粒子(亚微米甚至纳米级)，可以提供更高的柱效。同时，作为一种微型化的分离技术，CEC在样品、溶剂和固定相低消耗方面提供了明显优势。目前，应用于CEC分离的毛细管柱主要有填充柱、整体柱和开管柱等类型。焦耳热效应、塞子界面效应和气泡效应一定程度上限制了填充毛细管柱的发展和应用；整体柱的制备较复杂；开管柱制备较简单，柱效高，同时毛细管开管柱的电渗流比填充毛细管快，更适于快速分析。

制备开管柱的关键是增加固定相的比表面积，提高相比和柱容量，而纳米材料的使用是解决这一问题的有效途径之一。其中，二氧化硅纳米粒子由于具有良好的机械强度、耐有机溶剂、高比表面积、丰富的可控衍生化的硅羟基基团以及生物兼容性等特点，近年来在色谱分离领域得到了广泛关注。例如，MCM-41、SBA-15等一系列具有球形、微纳米尺寸的二氧化硅介孔材料已用于毛细管开管柱的制备。与介孔二氧化硅相比，二氧化硅纳米沸石粒子具有较大的外比表面积和小的微孔孔容。随着粒径的减小，二氧化硅纳米沸石粒子将有助于加速传质，提高分离效率，并一定程度上减少其对紫外检测所产生的干扰。目前，基于二氧化硅纳米沸石粒子的毛细管开管柱制备与应用鲜有报道。

此外，紫外检测是CE常用检测技术之一，然而，由于毛细管内径狭小易导致其检测灵敏度偏低。电化学检测器不仅可避免光学检测器遇到的光程太短导致灵敏度降低的问题，而且由于微电子加工技术在电极、电路和微细结构制作上的优势，通过对微流体电化学检测芯片系统的集成化和微型化，最有希望得到一个体积小，甚至是便携的装置。其中，安培检测法(Amperometric Detection,AD)具有灵敏度高、选择性好、线性范围宽、设备简单、成本低等优点，对本身或衍生后易氧化或还原的物质具有良好的电化学响应。目前，开管柱毛细管电色谱与安培检测技术的联用鲜有报道。

发明内容

本发明提出了一种基于二氧化硅纳米沸石粒子的毛细管开管柱及其制备方法和应用。本发明将纳米技术与微分离技术相结合，利用silicalite-1二氧化硅纳米沸石粒子材料制备毛细管开管柱，并应用于毛细管电色谱-安培检测联用系统，探索其在改善同系物和异构体分离中的应用，以进一步拓展电泳应用领域。

本发明的目的在于提出一种制备方法简单、分离效果好、分析成本低、检测灵敏度高、适用面广的二氧化硅纳米沸石粒子的毛细管开管柱。

本发明提出的基于二氧化硅纳米沸石粒子的毛细管开管柱的制备方法，是将硅源、碱源和水配比混合，水热晶化得到silicalite-1二氧化硅纳米沸石粒子；然后将制得的二氧化硅纳米沸石粒子分散于溶剂中，超声，填充至预处理后的裸熔融石英毛细管中，烧结，制得毛细管开管柱。