无机硅胶整体柱技术
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无机硅胶整体柱技术
目 录
1无机硅胶整体柱简介
3无机硅胶整体柱制备
2无机整体柱发展历史
4应用与展望
无机硅胶整体柱的简介
有机聚合物整体柱
单体、引发剂、制孔剂等混合物通过 原位聚合制备而成的棒状整体。
整体柱主要分 类 硅胶颗粒固定型整体柱 无机硅胶整体柱
原位硅胶整体柱
无机硅胶整体柱的简介
硅胶颗粒固定型整体柱：先将填料填充到毛细管柱中，再通过其他 技术，如溶胶一凝胶技术、聚合技术或高温烧结等形成整体柱。 特点：机械强度和稳定性方面得到改善，但由于填充过程使制备过程 变的复杂，而且固定相会受到一定影响，尤其是高温烧结时可能会破
合诱导胶体凝聚法的后续操作与溶胶-凝胶法相同。 优点：制取的整体材料具有颗粒均匀，粒径分布窄。
应用与展望
随着整体柱技术的完善和发展，整体柱在各领域的应用也已经逐步展开。根据管
径、性质的不同，整体柱可以应用于不同的色谱系统。 1、整体柱应用于CEC 整体柱一CEC系统优势非常明显：它结合电泳和整体柱的双重分离机理，以更高 的柱效分离分析离子化合物和中性化合物，它不存在填充柱子、柱筛的烧结和气
无机硅胶整体柱的制备
3、老化
溶胶转化成凝胶以后，凝胶中仍然含有大量的液体，在液体完全除去之前 凝胶的结构变化过程即为老化过程，它是一种在凝胶网络结构中进行选择 性溶解和沉淀的过程。 4、干燥和热处理
通过热处理的过程可以除去大部分的残余基团同时增加骨架的机械强度。
通过上述几个步骤的分别讨论不难看出，利用溶胶-凝胶工艺制备整体柱对 操作要求较高，重复性较差。
应用与展望
百度文库
展望
在整体柱的研究领域，探索更佳的制备条件、进一步简化制备过程、研 究制备和分离机理、开发新型整体柱、开辟新的应用领域以及开展实际 样品的分离分析仍有重要的理论和现实意义，也是今后的发展方向。
随着整体柱制备技术的不断完善和发展，以及微制造技术的进步和微分
析应用领域的需要，结合自身的优异特性，整体柱在生物、生命、药物、 环境等领域有很好的应用前景。
无机整体柱发展历史
无机硅胶整体柱起源于1991年，相比于有机聚合物整体柱起源较晚。 1991年，Nakanishi等，采用溶胶-凝胶技术制备硅胶整体材料,并对其制备机理、 制备条件做了深入的探讨,这些研究工作为硅胶整体柱的发展奠定了基础。 1996年,Minakuchi等首次成功制备了连续的硅胶整体柱,将其用作高效液相色谱的 固定相,对烷基取代苯和多肽进行了分离。随后他们又与德国Merck公司合作推出了 商品名为SilicaROD的整体柱,后来又推出Chromolith系列新柱型。商品化整体柱的 出现,标志着分离介质进入了整体柱发展的新时代。 进入2000年以来,整体柱的发展步入了一个高速的发展阶段。
无机硅胶整体柱的制备
溶胶-凝胶工艺流程图
无机硅胶整体柱的制备
溶胶-凝胶工艺制取整体柱主要分为四个步骤： 1、均相溶液及溶胶的制备 首先要进行的是初始物的混合，在混合过程中应加以搅拌是为了保证初始
物的均相性。初始混合物的组成对溶胶的形成直接产生影响，并决定了最
终产品的整体框架结构和微观结构。 2、溶胶-凝胶转化 溶胶向凝胶转化的过程一般都伴随着相分离的进行，形成富钛相和低钛相。 相分离相对于凝胶化的速度对产品的微观结构具有非常重要的影响。
3、整体柱应用于nano-LC
nano-LC是指流速在纳升级的液相色谱系统，应用于该系统的柱径一般小于 100μ m，可以与质谱(MS)、核磁共振(NMR)等的直接联用。
应用与展望
4、整体柱在常规HPLC中的应用 整体柱能够很方便地应用于常规液相色谱系统而不需要有特殊的变动，更 重要的是能够实现快速分离，因此有利于整体柱的普遍应用。
无机硅胶整体柱的制备
一羟甲基脲继续与甲醛反应生成二羟甲基脲：
U—CH2—OH+HCHO→HO—CH2—U—CH2—OH 此外，还可以生成少量的三羟甲基脲、四羟甲基脲。一羟甲基脲、二羟甲 基脲和三羟甲基脲的反应速度比为9：3：1，理论上比较完全的加成反应 时间为1h。
生成的聚合物吸附在胶体表面后进一步发生缩合，即可引起胶体凝聚。聚
无机硅胶整体柱的制备
聚合诱导胶体凝聚法
聚合诱导胶体凝聚法与溶胶凝胶法的区别在于该方法是利用脲醛缩合反应 来实现胶体凝聚。 脲醛缩合反应机理： 碱性条件下，在尿素和甲醛在水溶液中，当甲醛与尿素的摩尔比≤1发生加
成反应生成比较稳定的一羟甲基脲(以U代表NH2—CO—NH2)。
U+HCHO→U—CH2—OH(一羟甲基脲)
坏键合固定相，这一问题是不可忽略的，往往还需要进行二次键合。
无机硅胶整体柱的简介
原位硅胶整体柱：以烷氧基硅烷为主要原料，在催化剂、致孔剂存 在下，通过水解、缩聚反应实现溶胶凝胶化而形成的具有双孔结构 的整体床层。 特点：在制备过程通过改变反应物配比，可独立地控制大孔和中孔 径，但制成的连续床层在干燥和老化过程中易开裂，严重影响性效， 并且制备过程较为复杂。
无机硅胶整体柱的制备
无机硅胶整体柱主要有两种制备方法，分别为聚合诱导胶体凝聚法和溶胶凝胶法。
硅胶整体柱图片
硅胶整体柱床断面的SEM图
无机硅胶整体柱的制备
溶胶-凝胶工艺
以无机物或金属醇盐作前驱体，在液相将这些原料均匀混合，并进行水解、 缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化，胶粒间 缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性 的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构 的材料。 在制备溶胶时，水解和缩聚反应是一对同时进行的竞争反应，实际 的反应较为复杂。
泡问题；可以使用内径很小的毛细管柱；柱子稳定性高，平衡时间短；制备中可
以使用不同的单体从而得到具有不同基质和表面化学性质的柱材料。
应用与展望
2、整体柱应用于μ -HPLC
μ -HPLC系统的色谱柱内径小于lmm，能够提供更高的柱效、更高的分 析灵敏度、优异的分析检出限和更少的溶剂消耗量。
应用与展望
目 录
1无机硅胶整体柱简介
3无机硅胶整体柱制备
2无机整体柱发展历史
4应用与展望
无机硅胶整体柱的简介
有机聚合物整体柱
单体、引发剂、制孔剂等混合物通过 原位聚合制备而成的棒状整体。
整体柱主要分 类 硅胶颗粒固定型整体柱 无机硅胶整体柱
原位硅胶整体柱
无机硅胶整体柱的简介
硅胶颗粒固定型整体柱：先将填料填充到毛细管柱中，再通过其他 技术，如溶胶一凝胶技术、聚合技术或高温烧结等形成整体柱。 特点：机械强度和稳定性方面得到改善，但由于填充过程使制备过程 变的复杂，而且固定相会受到一定影响，尤其是高温烧结时可能会破
合诱导胶体凝聚法的后续操作与溶胶-凝胶法相同。 优点：制取的整体材料具有颗粒均匀，粒径分布窄。
应用与展望
随着整体柱技术的完善和发展，整体柱在各领域的应用也已经逐步展开。根据管
径、性质的不同，整体柱可以应用于不同的色谱系统。 1、整体柱应用于CEC 整体柱一CEC系统优势非常明显：它结合电泳和整体柱的双重分离机理，以更高 的柱效分离分析离子化合物和中性化合物，它不存在填充柱子、柱筛的烧结和气
无机硅胶整体柱的制备
3、老化
溶胶转化成凝胶以后，凝胶中仍然含有大量的液体，在液体完全除去之前 凝胶的结构变化过程即为老化过程，它是一种在凝胶网络结构中进行选择 性溶解和沉淀的过程。 4、干燥和热处理
通过热处理的过程可以除去大部分的残余基团同时增加骨架的机械强度。
通过上述几个步骤的分别讨论不难看出，利用溶胶-凝胶工艺制备整体柱对 操作要求较高，重复性较差。
应用与展望
百度文库
展望
在整体柱的研究领域，探索更佳的制备条件、进一步简化制备过程、研 究制备和分离机理、开发新型整体柱、开辟新的应用领域以及开展实际 样品的分离分析仍有重要的理论和现实意义，也是今后的发展方向。
随着整体柱制备技术的不断完善和发展，以及微制造技术的进步和微分
析应用领域的需要，结合自身的优异特性，整体柱在生物、生命、药物、 环境等领域有很好的应用前景。
无机整体柱发展历史
无机硅胶整体柱起源于1991年，相比于有机聚合物整体柱起源较晚。 1991年，Nakanishi等，采用溶胶-凝胶技术制备硅胶整体材料,并对其制备机理、 制备条件做了深入的探讨,这些研究工作为硅胶整体柱的发展奠定了基础。 1996年,Minakuchi等首次成功制备了连续的硅胶整体柱,将其用作高效液相色谱的 固定相,对烷基取代苯和多肽进行了分离。随后他们又与德国Merck公司合作推出了 商品名为SilicaROD的整体柱,后来又推出Chromolith系列新柱型。商品化整体柱的 出现,标志着分离介质进入了整体柱发展的新时代。 进入2000年以来,整体柱的发展步入了一个高速的发展阶段。
无机硅胶整体柱的制备
溶胶-凝胶工艺流程图
无机硅胶整体柱的制备
溶胶-凝胶工艺制取整体柱主要分为四个步骤： 1、均相溶液及溶胶的制备 首先要进行的是初始物的混合，在混合过程中应加以搅拌是为了保证初始
物的均相性。初始混合物的组成对溶胶的形成直接产生影响，并决定了最
终产品的整体框架结构和微观结构。 2、溶胶-凝胶转化 溶胶向凝胶转化的过程一般都伴随着相分离的进行，形成富钛相和低钛相。 相分离相对于凝胶化的速度对产品的微观结构具有非常重要的影响。
3、整体柱应用于nano-LC
nano-LC是指流速在纳升级的液相色谱系统，应用于该系统的柱径一般小于 100μ m，可以与质谱(MS)、核磁共振(NMR)等的直接联用。
应用与展望
4、整体柱在常规HPLC中的应用 整体柱能够很方便地应用于常规液相色谱系统而不需要有特殊的变动，更 重要的是能够实现快速分离，因此有利于整体柱的普遍应用。
无机硅胶整体柱的制备
一羟甲基脲继续与甲醛反应生成二羟甲基脲：
U—CH2—OH+HCHO→HO—CH2—U—CH2—OH 此外，还可以生成少量的三羟甲基脲、四羟甲基脲。一羟甲基脲、二羟甲 基脲和三羟甲基脲的反应速度比为9：3：1，理论上比较完全的加成反应 时间为1h。
生成的聚合物吸附在胶体表面后进一步发生缩合，即可引起胶体凝聚。聚
无机硅胶整体柱的制备
聚合诱导胶体凝聚法
聚合诱导胶体凝聚法与溶胶凝胶法的区别在于该方法是利用脲醛缩合反应 来实现胶体凝聚。 脲醛缩合反应机理： 碱性条件下，在尿素和甲醛在水溶液中，当甲醛与尿素的摩尔比≤1发生加
成反应生成比较稳定的一羟甲基脲(以U代表NH2—CO—NH2)。
U+HCHO→U—CH2—OH(一羟甲基脲)
坏键合固定相，这一问题是不可忽略的，往往还需要进行二次键合。
无机硅胶整体柱的简介
原位硅胶整体柱：以烷氧基硅烷为主要原料，在催化剂、致孔剂存 在下，通过水解、缩聚反应实现溶胶凝胶化而形成的具有双孔结构 的整体床层。 特点：在制备过程通过改变反应物配比，可独立地控制大孔和中孔 径，但制成的连续床层在干燥和老化过程中易开裂，严重影响性效， 并且制备过程较为复杂。
无机硅胶整体柱的制备
无机硅胶整体柱主要有两种制备方法，分别为聚合诱导胶体凝聚法和溶胶凝胶法。
硅胶整体柱图片
硅胶整体柱床断面的SEM图
无机硅胶整体柱的制备
溶胶-凝胶工艺
以无机物或金属醇盐作前驱体，在液相将这些原料均匀混合，并进行水解、 缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化，胶粒间 缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性 的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构 的材料。 在制备溶胶时，水解和缩聚反应是一对同时进行的竞争反应，实际 的反应较为复杂。
泡问题；可以使用内径很小的毛细管柱；柱子稳定性高，平衡时间短；制备中可
以使用不同的单体从而得到具有不同基质和表面化学性质的柱材料。
应用与展望
2、整体柱应用于μ -HPLC
μ -HPLC系统的色谱柱内径小于lmm，能够提供更高的柱效、更高的分 析灵敏度、优异的分析检出限和更少的溶剂消耗量。
应用与展望