為了滿足越來越復(fù)雜樣品的高l效、快速分離和分析的需求,硅膠色譜填料的制備技術(shù)在不斷進(jìn)步和創(chuàng)新。從早形貌不規(guī)則的無定形硅膠發(fā)展到球型硅膠;從粒徑分布寬的多分散球型硅膠發(fā)展到粒徑高度均一的單分散球型硅膠;從全多孔球型硅膠發(fā)展到表面多孔核殼結(jié)構(gòu)硅膠;從金屬雜質(zhì)含量高的A型硅膠發(fā)展到超純的B型硅膠;從不耐堿的純硅膠基質(zhì)發(fā)展到耐堿的有機(jī)雜化硅膠;從相對(duì)單一的鍵合相到更加多樣化的鍵合相硅膠色譜填料。每一次硅膠材料制備技術(shù)的進(jìn)步都促進(jìn)了硅膠色譜分離分析性能的進(jìn)一步提升,并拓展其應(yīng)用范圍。
依據(jù)van Deemeter 方程,隨著顆粒度的不斷降低,渦流擴(kuò)散減小,分子傳質(zhì)阻力減小,相應(yīng)的理論塔板高度( HETP) 也下降,得到的柱效也更高,由于壓力與填料粒徑平方成反比,因此隨著粒徑減小壓力會(huì)急劇增加。從液相色譜出現(xiàn)至今,硅膠粒徑從100 μm左右降低到3-10 μm,再減小到亞2μm,其柱效由每米數(shù)十塔板數(shù)提高到3.2x105塔板數(shù)每米。液相色譜也從工業(yè)用常壓制備色譜發(fā)展到分析檢測用高壓HPLC再到目前超高壓UPLC。工業(yè)分離純化的粒徑在10微米以上,而常規(guī)HPLC填料粒徑在3-5微米,UPLC填料顆粒小于2μm。因此伴隨著越來越精細(xì)的硅膠色譜填料的使用,HPLC分離分析性能也越來越好。亞2μm的硅膠填料的使用使得HPLC的分辨率,檢測速度及柱效達(dá)到前l所未有的水平,同時(shí)也引起了色譜分析儀器的變革。
合物材料借助鍵合、聚合和交聯(lián)等方法以共價(jià)或吸附的形式與硅膠表面羥基相結(jié)合, 而實(shí)現(xiàn)對(duì)硅膠改性的方法。硅膠基質(zhì)聚合物包覆和聚合物涂敷型填料不僅擴(kuò)大了使用的pH范圍, 同時(shí)表面的聚合物有效地覆蓋了硅膠表面的硅羥基, 既避免了強(qiáng)極性和堿性物質(zhì)的非特異吸附, 也改善了填料的分離效能, 很大限度地降低了殘存的硅羥基的效應(yīng), 即使是在中性條件下分析堿性物質(zhì), 仍能保持峰型完l美,使其即有硅膠填料高機(jī)械強(qiáng)度的特性,又有聚合物填料耐酸堿性優(yōu)點(diǎn)。無論是引入有機(jī)雜化基團(tuán)或通過聚合物包覆改造硅膠基質(zhì),都可以提高硅膠的pH 耐受性,并屏蔽或減少表面硅羥基以降低堿性化合物的拖尾。為了滿足速度更快、分辨率更高、分離選擇性更好液相色譜分離和分析技術(shù)的需求,以硅膠為基質(zhì)的色譜填料的將向單分散,核-殼型、雜化硅膠、窄分布孔結(jié)構(gòu)及超大孔結(jié)構(gòu)硅膠等新型材料方向發(fā)展。
改革開發(fā)以來,中國色譜基礎(chǔ)研究取得突飛猛進(jìn)的進(jìn)步,發(fā)表文章數(shù)量于2011年就超過美國位居世l界第l一,但由于各種原因,中國色譜填料的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)一直未能落地,因此無論是用于工業(yè)分離純化還是實(shí)驗(yàn)室分析檢測的高l性能球形二氧化硅色譜填料基本依賴進(jìn)口。中國發(fā)表的文章數(shù)量已于2011年超越美國成為*** Nol1 其實(shí)只要走進(jìn)任何科研院所的實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)企業(yè),您不難發(fā)現(xiàn)中國用于***質(zhì)量分析、食品安全檢測、環(huán)境監(jiān)測、石油化工質(zhì)量控制、生命科學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)室分析檢測等色譜柱90%以上都是依賴國外進(jìn)口,剩下那10%國產(chǎn)化的色譜柱,里面裝填的核心硅膠基球又幾乎100%都依賴進(jìn)口。