从纯硅胶到超纯硅胶再到有机杂化硅胶
早期硅胶以硅酸盐为硅源制得,金属杂质含量较高,属于A型硅胶。金属杂质导致其硅羟基酸性较强,使得极性或碱性化合物色谱峰拖尾及回收率很差。用有机***(TEOS,四乙氧基)为原料可以有效控制金属离子含量,制备超纯B型硅胶,即降低了硅醇基的活性,超纯硅胶,也消除了化合物在色谱柱上与金属离子产生螯合,避免碱性化合物拖尾。目前用于HPLC硅胶色谱填料基本上都是超纯的B型硅胶。
合物材料借助键合、聚合和交联等方法以共价或吸附的形式与硅胶表面羟基相结合, 而实现对硅胶改性的方法。硅胶基质聚合物包覆和聚合物涂敷型填料不仅扩大了使用的pH范围, 同时表面的聚合物有效地覆盖了硅胶表面的硅羟基, 既避免了强极性和碱性物质的非特异吸附, 也改善了填料的分离效能, 很大限度地降低了残存的硅羟基的效应, 即使是在中性条件下分析碱性物质,多孔核壳结构硅胶, 仍能保持峰型完l美,使其即有硅胶填料高机械强度的特性,又有聚合物填料耐酸碱性优点。无论是引入有机杂化基团或通过聚合物包覆改造硅胶基质,都可以提高硅胶的pH 耐受性,并屏蔽或减少表面硅羟基以降低碱性化合物的拖尾。为了满足速度更快、分辨率更高、分离选择性更好液相色谱分离和分析技术的需求,以硅胶为基质的色谱填料的将向单分散,核-壳型、杂化硅胶、窄分布孔结构及超大孔结构硅胶等新型材料方向发展。
依据van Deemeter 方程,随着颗粒度的不断降低,超大孔结构硅胶,涡流扩散减小,硅胶,分子传质阻力减小,相应的理论塔板高度( HETP) 也下降,得到的柱效也更高,由于压力与填料粒径平方成反比,因此随着粒径减小压力会急剧增加。从液相色谱出现至今,硅胶粒径从100 μm左右降低到3-10 μm,再减小到亚2μm,其柱效由每米数十塔板数提高到3.2x105塔板数每米。液相色谱也从工业用常压制备色谱发展到分析检测用高压HPLC再到目前超高压UPLC。工业分离纯化的粒径在10微米以上,而常规HPLC填料粒径在3-5微米,UPLC填料颗粒小于2μm。因此伴随着越来越精细的硅胶色谱填料的使用,HPLC分离分析性能也越来越好。亚2μm的硅胶填料的使用使得HPLC的分辨率,检测速度及柱效达到前l所未有的水平,同时也引起了色谱分析仪器的变革。
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