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第二代球形硅膠色譜填料的粒徑分布較寬,而粒徑分布是影響色譜填料性能的重要參數(shù)之一。在高l效液相色譜分離過(guò)程中,流動(dòng)相流過(guò)的通路主要是粒狀填料間的間隙,而填料形狀、粒徑大小及分布、都會(huì)影響填充柱床緊密程度的均一性,導(dǎo)致溶質(zhì)分子在填充柱床中的流動(dòng)路徑和保留時(shí)間發(fā)生變化,從而影響分離效果。因此粒徑分布均勻,形貌規(guī)整的球形填料填充柱床的緊密程度一致性好,流動(dòng)相在柱床中的流速均勻,流動(dòng)相經(jīng)過(guò)柱床的路徑長(zhǎng)短一致,從而有效降低渦流擴(kuò)散系數(shù),使色譜峰寬變窄,理論塔板數(shù)升高。
從純硅膠到超純硅膠再到有機(jī)雜化硅膠
早期硅膠以硅酸鹽為硅源制得,金屬雜質(zhì)含量較高,屬于A型硅膠。金屬雜質(zhì)導(dǎo)致其硅羥基酸性較強(qiáng),使得極性或堿性化合物色譜峰拖尾及回收率很差。用有機(jī)試劑(TEOS,四乙氧基)為原料可以有效控制金屬離子含量,制備超純B型硅膠,即降低了硅醇基的活性,也消除了化合物在色譜柱上與金屬離子產(chǎn)生螯合,避免堿性化合物拖尾。目前用于HPLC硅膠色譜填料基本上都是超純的B型硅膠。
硅膠具有機(jī)械強(qiáng)度高、不溶脹和不可壓縮性、粒徑和孔徑可控,且表面富含硅羥基可以鍵合不同功能基團(tuán)等優(yōu)點(diǎn),使得硅膠成為幾乎完l美的色譜填料。但硅膠在pH<2條件下鍵合相容易脫落,pH>8時(shí)硅膠會(huì)溶解的缺陷限制了其使用范圍并縮短其使用壽命。因此,如何提高硅膠耐酸堿性能一直是色譜填料工作者努力的方向。美國(guó)Waters 公司率l先以TEOS和有機(jī)硅氧烷為混合硅源,在骨架中引入化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的有機(jī)橋聯(lián)基團(tuán),制得雜化硅膠色譜填料。雜化硅膠色譜填料的出現(xiàn),大大提高了硅膠色譜填料的耐酸堿性,同時(shí)使用壽命明顯提高,也降低表面硅羥基效應(yīng)。
硅膠表面修飾和功化制備技術(shù)發(fā)展歷程:
硅膠基球是硅膠色譜填料發(fā)展的基礎(chǔ),硅膠性能的改善是源于對(duì)硅膠顆粒形貌結(jié)構(gòu)、粒徑大小、粒徑分布、孔道結(jié)構(gòu)、比表面積等的控制能力提高。硅膠表面改性和功能化是色譜分離模式賴以建立的基礎(chǔ),其功能基團(tuán)性質(zhì)、種類、及密度會(huì)影響其分離的選擇性。隨著HPLC 應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣,硅膠表面功能化種類也越來(lái)越多,且硅膠基球表面富含具有反應(yīng)活性的硅羥基,因此可以通過(guò)化試劑與表面硅羥基反應(yīng)引入不同的功能基團(tuán),以制備不同分離模式的色譜填料。