CN102472733B - 薄层色谱板及相关的方法 - Google Patents

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Abstract

在一种实施方式中，公开了一种用于制造薄层色谱(“TLC”)板的方法。该方法包括形成一层细长纳米结构(例如，碳纳米管)，并且用涂层至少部分地涂布该细长纳米结构。该涂层包括用于色谱的固定相和/或固定相的前体物。还公开了用于TLC板和相关方法的实施方式。

Description

薄层色谱板及相关的方法
相关申请的引用
本申请要求于2009年7月1日提交的名称为“装配有碳纳米管的无粘合剂的薄层色谱板(Binder Free Thin Layer Chromatography PlatesAssembled Through Carbon Nanotubes)”的美国临时专利申请第61/270,023号的权益，其全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
色谱法(层析法)和固相萃取(“SPE”)是在多种分析化学及生物化学实践中采用的常用分离技术。色谱法(层析法)和SPE常用于对感兴趣的样品中的各种成分、或馏分的分离、萃取和分析。色谱法(层析法)和SPE也可用于样品的制备、纯化、浓缩和去除。
色谱法和SPE与基于样品所流经的固定相与由样品随其流动的流动相所携带的样品中的组分的差别亲和力来分离复杂混合物的多种技术中的任意技术有关。通常，色谱法和SPE涉及到固定相的使用，该固定相包括装入筒中、柱中、或者设置成在板上的薄层的吸附剂。薄层色谱法(薄层层析法，“TLC”)使用在载体或基层板上的薄层中铺展的固定相。常用的固定相包括硅胶类的吸着剂材料。
流动相经常是溶剂型液体，但气相色谱法通常采用气体流动相。根据待分析样品的各种特性以及样品中希望进行萃取和/或分析的各种组分，液体流动相的组成会有明显不同。例如，液体流动相的pH值和溶剂性质会有明显不同。另外，根据所采用固定相的特性，液体流动相的组成也会明显不同。在进行给定的色谱法或SPE程序期间，经常采用若干种不同的流动相。
典型的TLC板是通过将吸附剂(起固定相的作用)与少量惰性粘合剂及水混合来制备的。可将作为相对较粘浆料的该混合物在载体层上铺展开。然后，可将所形成的板在烘箱中进行干燥和活化。利用粘合剂将所形成的固定相结合于载体层或其他基层的适当位置上。粘合剂的存在会导致与流动相的次级相互作用，以及分离效率的下降。
发明内容
本发明的实施方式涉及TLC板、色谱法(层析法)中利用这种TLC板的方法、以及相关的制造方法，其中形成多个多孔的细长固定相结构并且在不使用单独粘合剂的情况下使该多孔的细长固定相结构附着于基层。不使用任何粘合剂可防止不希望发生的次级(二次)相互作用，并且可提高分离效率。
在一种实施方式中，公开了一种用于制造TLC板的方法。该方法包括形成一层细长的纳米结构，并且用涂料至少部分地涂布该细长的纳米结构。该涂布包括用于色谱法(层析法)的固定相和/或固定相的前体物。在一种实施方式中，可随后在氧化环境中通过加热烧掉细长的纳米结构，由此除去该细长的纳米结构。
在一种实施方式中，公开了一种TLC板。该TLC板包括：基层、以及从基层纵向延伸的多个多孔固定相结构。该多个多孔固定相结构中的至少一部分呈细长的环状几何形状。
在一种实施方式中，公开了一种实施色谱法的方法。该方法包括提供包含基层以及从基层纵向延伸的多个多孔固定相结构的TLC板。该多个多孔固定相结构的中至少一部分呈细长的环状几何形状。该方法还包括将待分析样品施加于该TLC板的多个多孔固定相结构，并且抽吸流动相使其流经施加有样品的多个固定相结构。样品的不同组分可作为流动相被分离，并且该样品与TLC板发生相互作用。
本文所公开的任何实施方式的特征可无限制地彼此组合使用。此外，通过阅读以下详细描述和附图，本领域技术人员将理解本文公开内容的其他特征和优点。
附图说明
图1为TLC板中间结构的一种实施方式的示意性俯视平面图，该中间结构包括基层以及设置在该基层上的催化剂层，其中催化剂层呈Z字形图案。
图2为类似于图1的TLC板中间结构的另一种实施方式的示意性俯视平面图，但催化剂层呈替代的Z字形图案。
图3为类似于图1的TLC板中间结构的另一种实施方式的示意性俯视平面图，但催化剂层呈大致平行的间隔图案。
图4为类似于图3的TLC板中间结构的另一种实施方式的示意性俯视平面图，但催化剂层呈另一种大致平行的间隔图案。
图5为类似于图1的TLC板中间结构的另一种实施方式的示意性俯视平面图，但催化剂层呈菱形图案。
图6为类似于图5的TLC板中间结构的另一种实施方式的示意性俯视平面图，但催化剂层呈另一种菱形图案；
图7为类似于图1的TLC板中间结构的另一种实施方式的示意性俯视平面图，但催化剂层呈蜂窝状图案。
图8为类似于图7的TLC板中间结构的另一种实施方式的示意性俯视平面图，但催化剂层呈蜂窝状图案。
图9为类似于图7的TLC板中间结构的另一种实施方式的示意性俯视平面图，但催化剂层呈蜂窝状图案。
图10A为图1的TLC板中间结构的截面图。
图10B为具有在催化剂层上生长的CNT的图10A的TLC板中间结构的截面图。
图10C为CNT已至少部分地被涂层所涂布的图10B的TLC板中间结构的截面图。
图10CC为图10C的经涂布CNT之一的特写俯视平面图。
图10D为图10C的TLC板中间结构的截面图，其中CNT已被烧掉并氧化该涂层从而形成多孔固定相结构。
图10DD为类似于图10CC的特写俯视平面图，但CNT已被烧掉。
图11A为由类似于图1的TLC板中间结构制成的TLC板的示意性俯视平面图。
图11B为图11A的TLC板中间结构的特写俯视平面图，图中示出了若干个设置在该TLC板基层上的高高径比沉积的多孔固定相结构。
图12A和图12B示出了说明根据本发明的工作实施例的氧化前和氧化后TLC板的能量色散X射线光谱(“EDX”)谱图。
具体实施方式
I.导论
本发明的实施方式涉及TLC板和相关的制造方法及使用。本文所公开的TLC板可包括在不使用单独粘合剂的情况下附着于基层从而提供适于色谱法用途的高孔隙度结构的多个多孔细长固定相结构。不使用任何粘合剂可防止不希望发生的二次相互作用，并且可提高分离效率。
II.制造TLC板的方法的实施方式以及TLC板的实施方式
在各种实施方式中，TLC板可通过如下方式制造：在基层上形成一层细长的纳米结构，然后用包含在色谱法中使用的固定相和/或固定相的前体物的涂层至少部分地涂布该细长的纳米结构。虽然在下文的描述中将碳纳米管(“CNT”)用作合适的细长纳米结构的实例，但也可采用其他细长纳米结构，诸如具有或没有多孔涂层的半导体纳米线、具有或没有多孔涂层的金属纳米线、利用纳米印刷光刻所形成的纳米柱、前述纳米结构的组合、或者任何其他合适的纳米结构。
所述基层可包括：基部、设置在该基部上的背衬层、以及设置在背衬层上的用以催化碳纳米管在基层上生长的催化剂层。一般来说，可利用任何合适技术使催化剂层沉积在背衬层上。例如，可利用光刻法来完成催化剂层的放置，例如遮蔽催化剂层并蚀刻除去通过掩膜曝光的催化剂层区域。这种光刻法可用于制造具有选择图案的催化剂层。在另一种实施方式中，可施加催化剂层从而基本上涂布整个基层。
催化剂层可包含在适当的生长条件下催化CNT生长的任何适合的材料(例如，加热并暴露在工艺气体中，例如H2和诸如如C2H4的含碳气体)。各种过渡金属适合用作催化剂层。适合的金属包括，但不限于，铁、镍、钴、前述金属的合金、以及它们的组合。
基层的背衬层为TLC板的结构提供支撑。例如，背衬层提供催化剂层可沉积在其上的支撑物，并且背衬层也可以起到扩散阻挡层的作用以有助于防止催化剂层与基部之间发生化学反应。背衬层材料的实例可以包括，但不限于，二氧化硅、氧化铝、低膨胀高温硼硅酸盐玻璃(例如，Pyrex7740和/或Schott Borofloat玻璃)、钢(例如，不锈钢)、硅晶片、或任何其他高温玻璃、或者其他适合的材料。在背衬层包含不是氧化铝的材料的实施方式中，可通过在背衬层上施加一薄层的氧化铝来制备用于CNT生长的背衬层。氧化铝层的厚度可以为约5nm至约100nm、更具体地为约10nm至约50nm，并且最具体地为约20nm至约40nm。
催化剂层(例如，铁)可施加于背衬层上。催化剂层的厚度可以为约0.1nm至约10nm、更具体地为约0.5nm至约8nm、并且更具体地为约1nm至约5nm(例如，约2至约3nm)。可施加催化剂以形成为期望的图案，或者可将催化剂施加在背衬层的基本上全部表面上。图1至图9示出了催化剂层图案的各种实施方式。例如，图1和图10A示出了包括基层101的TLC板中间结构100，该基层101具有设置在基部103上的背衬层102以及以Z字形图案形成在背衬层102上的催化剂层104，深色的线代表图案化的催化剂。图2示出了催化剂层104的Z字形图案的另一种实施方式，深色的线代表图案化的催化剂。图3和图4分别示出了根据另一种实施方式的包括基层101的TLC板中间结构100，该基层101具有设置在基部103上的背衬层102以及以大致平行的图案形成于背衬层102上的催化剂层104，深色的线代表图案化的催化剂。图5和图6分别示出了根据各种实施方式的包括基层101的TLC板中间结构100，该基层101具有设置在基部103上的背衬层102以及以各种重复的菱形图案形成于背衬层102上的催化剂层104，其中菱形代表催化剂。图7至图9分别示出了根据各种实施方式的包括基层101的TLC板中间结构100，该基层101具有设置在基部103上的背衬层102以及以不同的蜂窝状图案形成于背衬层102上的催化剂层104。
可将催化剂层104图案化成为使得图案化催化剂层104的相邻部分之间具有任何期望的间距。例如，平均床间距“S”示于图1。在一种实施方式中，图案化催化剂层104的相邻部分之间的平均床间距为约1μm至约50μm、更具体地为约3μm至约20μm之间、更具体地为约5μm至约15μm(例如，约10μm)。本领域技术人员将理解，催化剂层104可形成为具有任何期望的图案。在另一种实施方式中，催化剂层104可形成为覆盖基本上全部的背衬层102，没有任何特定的不同图案。在一些实施方式中，催化剂层104可位于从背衬层102的边缘向内间隔的位置，从而基本上防止CNT在边缘上生长。
由于具有形成于背衬层102上的催化剂层104，可将TLC板中间结构100置于加热炉内的合适支撑物(例如，石英支撑物)上，并加热到约600℃至约900℃、更具体地为约650℃至约850℃、以及更具体地为约700℃至约800℃(例如，约750℃)范围内的温度。导入工艺气体(例如，H2、氨气、N2、或它们的组合)和含碳气体(例如，乙炔、乙烯、乙醇、和/或甲烷)并使其在催化剂层上流动。含碳气流也可包含惰性气体(例如，氩气)以控制CNT在催化剂层104上或其上方生长的速率。工艺气体与含碳气体的流量比可以为约0.5∶1至约1、更具体地为约0.55∶1至约0.85∶1、以及更具体地为约0.6∶1至约0.8∶1。
一旦达到期望的CNT生长高度，就关掉工艺气体和含碳气体的气流，当将加热炉部分冷却至例如在约100℃至约300℃之间、具体地为约150℃至约250℃、更具体地为约175℃至约225℃(例如，约200℃)的温度下用惰性气体(例如，氩气)的气流吹扫炉腔。
在一种实施方式中，为了获得更高的基部宽度与CNT高度的高径比，可采用“开始/停止”方法。例如，可在CNT生长期间关掉含碳气体，从而导致CNT在无数的方向上生长。这种类型的生长在一些实施方式中可以是所期望的，因为其可形成机械性质更稳定的CNT。
图10B为类似于图1和图10A的结构的一种实施方式的截面图，其中碳CNT 106已在催化剂层104上或其上方生长。可使CNT 106生长从而从基层101纵向地延伸。例如，CNT可大致垂直于催化剂层104和基层101延伸。根据需要，生长的CNT 106可以是单壁的或者是多壁的。生长的CNT 106的平均直径可以为约3nm至约20nm、更具体地为约5nm至约10nm(例如，约8.5nm)，并且其平均长度可以为约10μm至约2000μm、约10μm至约1000μm、约10μm至约500μm、约20μm至约400μm、约20μm至约200μm、约100μm至约300μm、约10μm至约100μm、或者约20μm至约200μm。生长的CNT 106可具有至少10-4、约10-4至约10-1、约10-3至约10-1、或者约10-2至约10-1的平均高径比(即，平均长度与平均直径之比)。CNT 106呈多孔结构。
可根据特定的色谱用途来选择CNT 106生长的平均长度。例如，对于超薄层色谱法(“UTLC”)而言，CNT 106的平均长度可为约10μm至约100μm，对于高效薄层色谱法(“HPTLC”)而言，CNT 106的平均长度可为约100μm至约300μm，以及对于制备液相色谱法(“PLC”)而言，CNT 106的平均长度可为约500μm至约2000μm。
关于CNT 106生长的其他详细情况，可参见名称为“具有碳纳米管框架的X射线辐射窗(X-RAY RADIATION WINDOW WITH CARBONNANUTUBE FRAME)”的美国专利申请第12/239,281号和第12/239,339号。上述两个申请要求美国临时专利申请第60/995,881号的优先权。美国专利申请第12/239,281号和第12/239,339号以及美国临时专利申请第60/995,881号的全部内容分别以引用的方式并入本文中。
参照图10C，在碳纳米管生长后，可用一种或多种浸渍剂(例如前体物气体)浸渍CNT 106，以使涂层108沉积于CNT 106上。涂层108包含固定相和/或固定相的前体物。用于涂层108的材料的实例包括，但不限于，元素硅、二氧化硅、氮化硅、元素铝、氧化铝、元素锆、氧化锆、元素钛、氧化钛、无定形碳、以及前述材料的组合。因为对涂层108的选择可改变所形成的TLC板的选择性，所以可根据TLC板的预期用途来选择用于制造任何给定TLC板的涂层108。
在一种实施方式中，可利用化学气相沉积法(例如，低压化学气相沉积法)或者另一种合适的沉积方法来完成CNT 106的浸渍。例如，可将图10B中所示TLC板中间结构置于加热炉中加热到约500℃至约650℃、更具体地为约540℃至约620℃、以及更具体地为约560℃至约600℃(例如，约580℃)的温度。在浸渍期间，可见将浸渍压维持在小于约400毫托(mTorr)。例如，可将浸渍压维持在约50毫托至约400毫托、更具体地为约100毫托至约300毫托、以及更具体地为约150毫托至约250毫托(例如，约200毫托)。在这样的温度和压力条件下，浸渍剂在CNT 106上流动从而使得在CNT 106上形成涂层108(见图10C)。处理时间可影响涂层材料的沉积量。例如，浸渍的处理时间可以为约0.5小时至约10小时、更具体地为约1小时至约5小时、以及更具体地为约1小时至约4小时(例如，约3小时)。
图10C为图10B中所示TLC板中间结构的截面图，其中已用浸渍剂浸渍CNT 106以使得涂层材料沉积于CNT 106上从而形成至少部分地覆盖各CNT 106的外周并在各CNT 106的外周附近延伸的涂层108。在浸渍剂为硅前体物气体(如硅烷)的情况下，涂层108可以是硅。然而，也可使用其他前体物气体以使得涂层108由铝或锆形成。根据所选择的浸渍剂，涂层108可以仅至少部分地覆盖CNT 106或者基本上覆盖CNT 106的整个阵列，或者涂层108也可以覆盖在CNT 106之间的背衬层102与催化剂层104的中间部，从而形成结合在一起的一块的TLC板。图10C中所示的各CNT 106上的涂层108形成了呈细长环状几何形状(例如，大致为空心的圆柱体)的各高高径比结构。CNT 106起到使涂层材料沉积在其周围的模板的作用。因为CNT 106是高孔隙率的，因此涂层108也是高孔隙率的。由涂层108所形成的细长环状结构的特定高径比取决于模板CNT 106的高度、沉积时间、工艺温度(例如，浸渍剂和CNT 106的温度)、或者前述工艺参数的组合。图10CC为图10C的单涂层CNT 106的特写俯视平面图。由涂布各CNT 106的涂层108的所限定的多个多孔细长结构的平均高径比(即，平均长度与平均直径之比)可以为至少10-5、至少约10-4、约10-5至约10-3、或约10-4至约10-3。涂布CNT 106的涂层108的平均径向厚度可为约10nm至约100nm、更具体地为约20nm至约80nm、以及更具体地为约25nm至约40nm(例如，约30nm)。由涂层108所限定的多孔细长结构的平均长度可与模板CNT 106基本上相同或相似。
如上所述，图案化催化剂层104的相邻部分之间的平均床层间距可以为约1μm至约50μm、更具体地为约3μm至约20μm、以及更具体地为约5μm至约15μm(例如，约10μm)。在利用浸渍剂的浸渍和/或涂层108在CNT 106周围生长之后的CNT 106的生长导致当CNT 106侧向向外和彼此相向生长时相邻的多孔细长结构之间由涂层108所限定的间距较小。例如，相邻多孔细长结构之间的由涂层108所限定的平均间距可以为约0.5μm至约30μm、更具体地为约2μm至约10μm、以及更具体地为约4μm至约8μm。这种间距导致具有非常高的体孔隙率的体结构(bulkstructure)(即，相邻结构之间的间距起到流动相和流动相所携带样品由于毛细管作用而前进所经过的孔的作用)。任何单独涂层108的内部孔隙率(即，与由相邻结构之间的间距所产生的体孔隙率相反)对于总体孔隙率TLC板也有显著的贡献。
在一种实施方式中，一旦涂层108已沉积于CNT 106上，则可部分或基本上完全地去除CNT 106。例如，可将图10C中所示的TLC板中间结构置于加热炉中并在氧化性气氛(例如，氧气气氛)存在下加热到(例如，约800℃至约900℃、或者约850℃)的温度，从而去除(例如，烧掉)基本上所有的CNT 106，仅剩下设置在背衬层102上的涂层108以及TLC板基层101的催化剂层104。如果涂层108已不再是固定相，这样的氧化步骤也可起到通过将以上述方式所沉积的涂层108氧化而将涂层108转化成固定相的作用。例如，如果涂层108是硅、铝或锆，则其可分别被氧化成氧化硅、氧化铝、或氧化锆。去除CNT 106的方法的一种实施方式可涉及利用氧的等离子体来氧化涂层108。用于至少部分地去除CNT 106的其他方法可包括溶解CNT 106，或者利用任何方法去除CNT 106。
图10D为图10C中所示结构的截面图，其中CNT 106已被去除且涂层108已被氧化而形成多个多孔细长固定相结构108′。图10DD为CNT 106已被烧掉的多孔固定相结构108′的俯视平面图。图10D清楚地示出了多孔固定相结构108′的总体高的高径比构造。在氧化前，多个多孔细长的固定相结构108′的尺寸可与由涂层108限定的多个多孔细长结构的尺寸大致相同或相似。氧化过程的时间可为至少约5小时、更具体地为至少约10小时、以及更具体地为至少约24小时。本发明人已发现，随着氧化的增加利用氧化固定相所实现的分离效率也增加。在一些实施方式中，仅覆盖各CNT 106的一部分的涂层108被氧化。在其他实施方式中，基本上所有的覆盖各CNT 106的涂层108被氧化。
在使用TLC板之前去除CNT 106可防止在使用TLC板期间CNT 106干扰流动相的分离(例如，通过次级相互作用)。在涂层108包含无定形碳的实施方式中，可以不去除CNT 106，因为涂层108和CNT 106均含有碳，由此基本上消除了由存在于浸渍期间所形成固定相中的CNT 106所导致的次级相互作用的可能性。
在一些实施方式中，多孔固定相结构108′包含白色、灰白色、或者一般颜色较浅的材料，以使得在展开之后在使用TLC板期间所分离的流动相的化合物可以在TLC板的表面上被看到。硅和/或二氧化硅是提供这种颜色对比的材料的实例。在一些实施方式中，可将荧光材料(例如，ZnS)结合到TLC板中。例如，可将荧光材料至少部分地覆盖于和/或可并入多孔固定相结构108′中，从而可至少部分地覆盖多孔固定相结构108′之间的背衬层102的中间部，或二者。
在CNT 106的氧化和去除之后，在一些实施方式中，可将如此形成的TLC板置于存在有HCl的加热炉中，以便HCl蒸汽使羟基位于多孔固定相结构108′的表面上从而使多孔固定相结构108′官能化。通过例如用任何合适的气相化学法并用烷基基团进行硅烷化，可将其他的化学官能团和选择性加到多孔固定相结构108′中。当多孔固定相结构108′包含二氧化硅(例如，通过对硅涂层108进行氧化)时，可通过将C8链、C18链、NH2或它们的组合结合到二氧化硅上以使二氧化硅被官能化。
在一些实施方式中，在CNT 106生长和/或涂布CNT 106之前或之后，可以在基层101上划线(scribe)或部分切割基层101。通过划线或切割基层101，可通过沿基层101的划线/切割线使较大的TLC板断裂，从而制造较小的TLC板。
图11A为TLC板100′的一种实施方式的俯视平面图。图11B为TLC板100′的一部分的特写视图，其包括布置在TLC板100′的端部110和端部112之间的多孔固定相结构108′。根据本文公开的本发明方法所制备的TLC板提供固定相，其中在不使用任何单独粘合剂(例如，通常为硫酸钙)的情况下使固定相附着于TLC板的基层上。由于由粘合剂所产生的次级相互作用，这种粘合剂会影响TLC板的性能。消除对使用任何粘合剂的需要可形成更高效率的TLC板，同时使这种次级相互作用最小化和/或防止这种次级相互作用。
多孔固定相结构108′的间距示于图11A和图11B，该间距一般是均匀的。然而，在一些实施方式中，在TLC板100′的不同位置，多孔固定相结构108′的密度可以是不同的(例如，较大或较小)。例如，在近端110的多孔固定相结构108′的密度可不同于(例如，大于或小于)在近端112的密度。此外，多孔固定相结构108′的密度随位置的不同而变化，多孔固定相结构108′的组成可随位置的不同而变化。作为一个非限制性例，多孔固定相结构108′的一部分可包含氧化锆，而多孔固定相结构108′的另一部分可包含二氧化硅。
而且，根据本文中公开的方法所制备的TLC板可提供具有特别高的孔隙率的固定相。高孔隙率以及不使用粘合剂，可使得在对流动相中的样品进行分析的过程中使用TLC板的效率增加。在一种实施方式中，按照本申请公开方法所形成的TLC板用于样品材料的分析。在一种实施方式中，将待分析样品施加于TLC板100′的多孔固定相结构108′上(例如，近端110)。然后，利用毛细管作用沿TLC板100′(例如，向上)吸引流动相溶剂或溶剂混合物(例如，通过将TLC板100′置于装有溶剂或溶剂混合物的容器中)。当利用毛细管作用沿TLC板100′向相对端112吸引溶剂或溶剂混合物时，该样品溶解于流动相中并实现样品中各组分的分离，因为样品的不同组分以不同速率沿TLC板100′上升(ascend)。高的高径比的多孔固定相结构108′(例如，空心的大致呈圆柱形的结构)以及各固定相结构108′内的高孔隙率以及由于单个高的高径比固定相结构108′之间的间距所导致的体孔隙率，使得当流动相(例如，溶剂或溶剂混合物)携带样品中的各组分经过固定相结构108′时，样品中的组分的分离效率很优异。TLC板100′也可用于HPTLC中，其中可使应用步骤的一种或多种方法自动化，从而增加所达到的分离度并且使更准确的量化成为可能。
III.工作实施例
以下工作实施例只是为了说明的目的，而不是意图限制本说明书或所附权利要求的范围。
通过将30nm的氧化铝层施加于背衬层上而形成单独的TLC板。将铁催化剂的2～3nm膜沉积于氧化铝层上，并利用光刻工艺形成图案，以形成TLC板中间结构。将TLC板中间结构置于加热炉中的石英支撑管中并加热到约750℃，同时以约500标准cm3/min的流速使H2工艺气体流经该石英管。一旦炉温达到约750℃，则开始以约700标准cm3/min的流速通过含碳气体C2H4。在完成CNT的生长后，关掉H2和H2H4气的气流，并用氩气以约350标准cm3/min的流速吹扫石英管，同时将加热炉冷却至约200℃。生长的CNT的直径约为8.5nm。
利用低压化学气相沉积法来沉积无掺杂的多晶硅并且用硅涂布生长的CNT。将该CNT置于低压化学气相沉积加热炉中，并在约200毫托的压力下加热到约580℃，同时以约20标准cm3/min的流速使SiH4流过约3小时。利用低压化学气相沉积法涂布CNT和氧化铝层。在用硅涂布后，将该经涂布的TLC板中间结构置于加热炉中并加热到约850℃并保持在该温度下同时暴露于大气中，由此去除CNT并将沉积的硅氧化成二氧化硅。通过进行约5小时、约10小时和约24小时的氧化来制备不同的氧化样品。试验表明增加氧化时间，可提高流动相中的分析物在硅/二氧化硅固定相中迁移的能力。
图12A和图12B示出了氧化前和氧化后的板的EDX谱。氧化前存在碳。氧化后剩下极少量的碳。而且，通过化学方法将氧结合(graft)到硅的表面，从而形成二氧化硅。
虽然本文已公开了本发明的各方面及实施方式，但是本发明也涵盖其他方面和实施方式。本文所公开的各方面和实施方式是为了说明目的而不是意图限制本发明。另外，本文中使用的词语“包括”、“具有”及其变体(例如，“包含”、“含有”)并且包括权利要求，都应当是开放式的并且与词语“包含”及其变体(例如，“包括”)具有相同的含义。

Claims (12)

1.一种用于制造薄层色谱板的方法，所述方法包括：
形成一层细长的纳米结构；
用涂层至少部分地涂布所述细长纳米结构，所述涂层包括在色谱法中使用的固定相或固定相的前体物中的至少一种；并且
氧化所述细长纳米结构和所述涂层，使得至少部分地去除所述细长纳米结构，从而由氧化的所述涂层形成多个多孔固定相结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少部分地涂布所述细长纳米结构的所述涂层限定从基层纵向地延伸的各多孔细长环状结构。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成一层细长的纳米结构包括在设置于基层上的催化剂层上生长细长纳米结构的层。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述催化剂层是通过用催化剂涂布所述基层的基本上全部表面而形成，或者其中所述催化剂层以所选择的图案形成于所述基层上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，用涂层至少部分地涂布所述细长纳米结构包括形成包含选自由硅、二氧化硅、氮化硅、铝、氧化铝、锆、和氧化锆组成的组中的至少一种材料的涂层。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括使所述多个多孔固定相结构官能化。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细长纳米结构包含碳纳米管。
8.一种薄层色谱板，包括：
基层，包括其上的催化剂层；以及
从所述基层和催化剂层纵向延伸的多个氧化的多孔固定相结构，所述多个氧化的多孔固定相结构中的每一个呈细长的环状几何形状并且至少部分地覆盖至少部分氧化的细长纳米结构并在至少部分氧化的细长纳米结构周围延伸。
9.根据权利要求8所述的薄层色谱板，其中，所述多个多孔固定相结构表现出约10μm至约2000μm的平均长度和约3nm至约20nm的平均直径。
10.根据权利要求8所述的薄层色谱板，其中，使所述多个氧化的多孔固定相结构被官能化。
11.根据权利要求8所述的薄层色谱板，其中，所述多个氧化的多孔固定相结构均至少部分地覆盖碳纳米管并在碳纳米管周围延伸，其中所述多个氧化的多孔固定相结构被官能化，并且其中所述多个氧化的多孔固定相结构表现出约10μm至约2000μm的平均长度和约3nm至约20nm的平均直径。
12.根据权利要求8所述的薄层色谱板，其中，在不使用粘合剂的情况下使所述多个氧化的多孔固定相结构均附接在所述基层上。
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