逐层可控碳纳米材料修饰硅基的液相色谱填料研究

碳纳米材料的优异性能为其在分离科学中的应用提供了很大潜能，其在固相萃取和气相色谱固定相中已有应用并取得进展，但采用传统制备工艺所制备的碳纳米材料键合硅基色谱填料在稳定性和碳含量的控制方面存在一定缺陷，很大程度上限制了碳纳米材料修饰硅基填料在高效液相色谱中应用。本课题拟采用在保护气氛中进行热处理的工艺将碳纳米材料逐层可控的组装到硅胶表面，通过对碳纳米材料的表面改性及分散条件、保护气氛热处理工艺条件以及组装层数的筛选与优化，制备出表面碳含量可控的、既具有碳纳米材料色谱特性又具有硅胶优异物理结构的碳纳米材料修饰硅基色谱填料，并对填料的色谱性能进行研究。该研究工作将促进碳纳米材料在高效液相色谱中的应用。

碳纳米材料（主要包括：碳纳米管、石墨烯、富勒烯等）以其优异的物理化学性质在固相萃取材料和气相色谱固定相中已有广泛的应用，为了进一步研究各种碳纳米材料在液相色谱固定相中的分离性能，在前期层层自组装制备多壁碳纳米管/硅胶液相色谱填料工作的基础上，本项目以硅胶为基体，利用氧化碳纳米材料表面的活性含氧基团，采用保护气氛热处理工艺将氧化石墨烯逐层可控的组装到硅胶表面，制备了氧化石墨烯/硅胶（GO/SiO2）填料，并通过表征证实了控制组装次数，可以有效控制GO的组装量。对其色谱性能进行了详细研究，同时考察了不同GO组装量对其色谱性能的影响，并和传统的C18和硅胶填料进行了对比，揭示了GO/SiO2表面主要表现出了大π-电子系统。在此基础上，为了改善GO/SiO2单一的色谱性能，我们利用GO表面大量活性含氧活性基团，进一步在GO表面进行了多种化学改性，分别制备了十八烷基修饰的GO/SiO2、金纳米粒子修饰的GO/SiO2以及离子液体修饰的GO/SiO2三种色谱填料，对它们的色谱性能进行了详细的研究，并和传统的C18和硅胶填料进行了对比，结果表明这些填料均表现出多重作用模式，对多种化合物都表现出了很好的分离效果。在上述研究工作的基础上，我们又研究了富勒烯的液相色谱分离性能，将氧化富勒烯（FO）组装到SiO2表面制备了FO/SiO2，对其色谱性能进行了研究，并和氨丙基硅胶进行了对比，结果表明由于FO表面大量含氧基团，使得FO/SiO2具有极好的亲水性能，对亲水性物质具有非常好的分离性能。通过上述研究工作，深刻揭示了各种碳纳米材料的液相色谱特性，为其在分离分析学科中的进一步应用提供了基础。