氨基酸辅助制备高纯液相色谱填料的制作方法

本发明涉及液相色谱填料制备方法，具体的说是一种单分散高纯硅胶液相色谱填料的制备方法。

背景技术：

硅胶色谱填料是目前最重要、最基础、应用最广泛的液相色谱填料。这是由于硅胶具有良好的机械强度、容易控制的孔结构和比表面积、较好的化学稳定性和热稳定性以及表面含有丰富的硅羟基可进行表面化学键合或改性。硅胶填料的制备方法基本分为三类：溶胶-凝胶法、喷雾干燥法和硅珠堆积法。溶胶-凝胶法是指硅酸酯水解缩合而成硅胶，制备出的填料虽然比表面积高但存在制备周期长、硅球结块、不适宜大规模工业生产等缺点。喷雾干燥法是将硅溶胶或硅酸盐乳液通过喷雾成形，然后在热气流或者分散剂中固化，该法得到的填料粒径分布很不均匀，必须通过分级处理，而且需要喷雾干燥设备、成本高。1974年kirland发明了硅珠堆砌法，先在硅溶胶中制备出脲醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂与交替二氧化硅微珠混合形成的小球，再经过煅烧除去树脂留下硅微珠堆砌而成多孔硅胶，该法可控制硅胶的粒径和孔径大小，制备过程简单。硅珠堆积法是应用最为广泛的。目前硅珠堆积法使用的硅溶胶是商品化硅溶胶或者是硅酸酯溶胶凝胶得到的硅溶胶。商品化硅溶胶基本都含有金属离子，后续硅珠堆积法得到的硅胶填料含有金属离子，影响色谱分离效果。硅酸酯溶胶凝胶得到的硅溶胶所含的纳米硅小球粒径不是很均一，后续硅珠堆积法得到的硅胶填料粒径也会不均一。

技术实现要素：

1、本发明克服了现有技术的不足，提供了一种硅胶液相色谱填料的制备方法，其具体制备步骤如下：

(a)硅酸酯在氨基酸水溶液中50-80℃搅拌15-50h下水解得到纳米硅溶胶；

(b)取一定量上述硅溶胶并加一定量水、醇，20-40℃下机械搅拌2-5min，再加一定量尿素，继续搅拌2-5min后再加一定量尿素，用酸调节溶液ph值为0.5-2，继续搅拌2-20min，20-40℃下静置15-30h，离心分离并用水、乙醇、正己烷洗涤数次再干燥过夜；

(c)上述产品500-700℃煅烧5-10h除去树脂，得到球形高纯硅胶液相色谱填料。所述高纯液相色谱填料的的粒径为3-15μm，比表面积200-360m²g^-1，孔径5-30nm，孔径均一，孔容0.4-1.0cm³g^-1，金属离子（钠、钾、镁、铁、铝、钙等）含量在15ppm以下。

本发明的具有如下优点：

(a)将氨基酸催化水解硅酸酯和硅珠堆积法结合，制备的硅胶色谱填料球形度高，粒径均一，孔径分布窄；

(b)以正硅酸酯为原料，氨基酸为催化剂水解得到硅溶胶，硅溶胶中的纳米硅球粒径均一，硅烷转化率高（＞90%）；

(c)通过改变反应参数进行调节填料的比表面积和孔径；

(d)本发明制备方法流程简单，重复性好，成本低，可大规模生产；

(e)制备过程中没用到无机盐，制得的填料为高纯色谱填料。

具体实施方式：下面结合实例对本发明进行详细说明，但本发明并不局限于以下实例。

附图和附表说明。

图1.本发明的实施实例1合成的液相色谱填料的显微镜图。

图2.本发明的实施实例2合成的液相色谱填料的显微镜图。

图3.本发明的实施实例3合成的液相色谱填料的显微镜图。

图4.本发明的实施实例4合成的液相色谱填料的显微镜图。

图5.本发明的实施实例1-4合成的液相色谱填料的氮气吸附-脱附图和孔径

分布曲线：s1-s4依次为实施实例1-4得到的填料。

表1.本发明的实施实例合成的液相色谱填料的比表面积、孔径和孔容。

表2.本发明的实施实例合成的液相色谱填料的金属离子含量。

（-代表没有检测到）。

实施实例1

依次称取0.174gl-精氨酸、174g水于250ml圆底烧瓶中，60℃磁力搅拌（200rpm）1h，再加入10.4g正硅酸四乙酯teos，60℃下继续搅拌24h得到硅溶胶。取80ml硅溶胶、25ml水、15ml甲醇于250ml塑料烧杯中，25℃下机械搅拌（300rpm）5min，再加0.77g尿素，继续搅拌2min，再加1.12g甲醛水溶液（30%），用浓盐酸调节溶液ph值为1.5，继续搅拌15min，25℃下静置24h，离心分离并用水、乙醇洗涤数次，乙醇回流数小时，再干燥过夜。产品在550℃煅烧10h。

从显微镜图（图1）可以看出，所得到的硅胶填料的粒径为3.9μm，粒径均一，填料呈粉末状，无结块。其比表面积为233m²g^-1，孔径为10.0nm，孔径分布分窄，孔容为0.58cm³g^-1，金属离子含量很低（10ppm以下）。

实施实例2

依次称取0.174gl-精氨酸、174g水于250ml圆底烧瓶中，60℃机械搅拌（200rpm）1h，再加入10.4g正硅酸四乙酯teos，60℃下继续搅拌30h得到硅溶胶。取70ml上述硅溶胶、25ml水、15ml甲醇于250ml塑料烧杯中，25℃下机械搅拌（300rpm）5min，再加0.77g尿素，继续搅拌2min，再加1.12g甲醛水溶液（30%），用浓盐酸调节溶液ph值为1.5，继续搅拌15min，25℃下静置24h，离心分离并用水、乙醇洗涤数次，乙醇回流数小时，再干燥过夜。产品在550℃煅烧10h。

得到的液相色谱填料的粒径为4.2μm，粒径均一，填料呈粉末状，无结块。其比表面积为213m²g^-1，孔径为10.1nm，孔径分布分窄，孔容为0.53cm³g^-1，金属离子含量很低（10ppm以下）。

实施实例3

依次称取0.174gl-精氨酸、174g水于250ml圆底烧瓶中，60℃机械搅拌（200rpm）1h，再加入10.4g正硅酸四乙酯tpos，60℃下继续搅拌24h得到硅溶胶。取80ml上述硅溶胶、25ml水、15ml甲醇于250ml塑料烧杯中，25℃下机械搅拌（300rpm）5min，再加0.77g尿素，继续搅拌2min，再加1.16g甲醛水溶液（30%），用浓盐酸调节溶液ph值为1.5，继续搅拌15min，25℃下静置24h，离心分离并用水、乙醇洗涤数次，乙醇回流数小时，再干燥过夜。产品在550℃煅烧10h。

得到的液相色谱填料的粒径为4.3μm，粒径均一，填料呈粉末状，无结块。其比表面积为202m²g^-1，孔径为10.3nm，孔径分布分窄，孔容为0.52cm³g^-1，金属离子含量与实施实例1的相似。

实施实例4

依次称取0.174gl-精氨酸、174g水于250ml圆底烧瓶中，60℃机械搅拌（200rpm）1h，再加入10.4g正硅酸四乙酯teos，60℃下静置24h得到硅溶胶。取80ml上述硅溶胶、25ml水、15ml甲醇于250ml塑料烧杯中，25℃下机械搅拌（300rpm）5min，再加0.77g尿素，继续搅拌2min，再加1.12g甲醛水溶液（30%），用浓盐酸调节溶液ph值为1.5，继续搅拌15min，25℃下静置24h，离心分离并用水、乙醇洗涤数次，乙醇回流数小时，再干燥过夜。产品在550℃煅烧10h，金属离子含量与实施实例1的相似。

得到的液相色谱填料的粒径为2.7μm，粒径均一，填料呈粉末状，无结块。其比表面积为67m²g^-1，孔径为27.1nm，孔容为0.45cm³g^-1，适合蛋白等大分子的分离，金属离子含量与实施实例1的相似。

实施实例5

依次称取0.174gl-精氨酸、174g水于250ml圆底烧瓶中，60℃机械搅拌（300rpm）1h，再加入10.4g正硅酸四乙酯teos，60℃下静置24h得到硅溶胶。取100ml上述硅溶胶、25ml水、10ml甲醇于250ml塑料烧杯中，35℃下机械搅拌（500rpm）5min，再加1.88g尿素，继续搅拌2min，再加3.30g甲醛水溶液（30%），用浓盐酸调节溶液ph值为1.0，继续搅拌5min，35℃下静置20h，离心分离并用水、乙醇洗涤数次，乙醇回流数小时，再干燥过夜。产品在650℃煅烧8h。

得到的液相色谱填料的直径在8.2μm左右，粒径均一，填料呈粉末状，无结块。其比表面积为309m²g^-1，孔径为9.3nm，孔容为0.71cm³g^-1，金属离子含量与实施实例1的相似。

实施实例6

依次称取0.146gl-赖氨酸、139g水于250ml圆底烧瓶中，60℃机械搅拌（250rpm）1h，再加入12g正硅酸四丙酯teos，70℃下静置24h得到硅溶胶。取95ml上述硅溶胶、15ml水、0ml甲醇于250ml塑料烧杯中，35℃下机械搅拌（300rpm）5min，再加2.34g尿素，继续搅拌2min，再加2.84g甲醛水溶液（30%），用浓硝酸调节溶液ph值为0.9，继续搅拌2min，30℃下静置30h，离心分离并用水、乙醇洗涤数次，乙醇回流数小时，再干燥过夜。产品在650℃煅烧8h。

得到的液相色谱填料的直径在10.3μm左右，粒径均一，填料呈粉末状，无结块。其比表面积为345m²g^-1，孔径为9.4nm，孔容为0.80cm³g^-1，金属离子含量与实施实例1的相似。

实施实例7

依次称取0.146gl-赖氨酸、139g水于250ml圆底烧瓶中，60℃机械搅拌（300rpm）1h，再加入18.2g正硅酸四丙酯tpos，70℃下静置24h得到硅溶胶。取95ml上述硅溶胶、15ml水、0ml甲醇于250ml塑料烧杯中，30℃下机械搅拌（500rpm）5min，再加2.12g尿素，继续搅拌2min，再加3.06g甲醛水溶液（30%），用浓硝酸调节溶液ph值为1.3，继续搅拌2min，30℃下静置18h，离心分离并用水、乙醇洗涤数次，乙醇回流数小时，再干燥过夜。产品在650℃煅烧8h。

得到的液相色谱填料的直径在10.3μm左右，粒径均一，填料呈粉末状，无结块。其比表面积为332m²g^-1，孔径为8.8nm，孔容为0.72cm³g^-1，金属离子含量与实施实例1的相似。

仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。