CN105502420A - 全中空二氧化硅微球固定相及其制备方法 - Google Patents

全中空二氧化硅微球固定相及其制备方法 Download PDF

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毛腾
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Abstract

本发明公开全中空二氧化硅微球固定相及其制备方法，首先利用分散聚合法直接制备了带电聚苯乙烯微球，然后制备聚苯乙烯和硅胶的核壳结构材料，最后进行高温烧结。本发明的二氧化硅固定相具有多级孔结构且属于空心球，孔型较为均匀，具有优异的分离性能，适合用于高效液相色谱固定相，且制备方法简便易行。

Description

全中空二氧化硅微球固定相及其制备方法
技术领域
本发明属于高效液相色谱固定相制备技术，具体而言，设计一种全中空二氧化硅微球及其制备方法。
背景技术：
近年来，高效液相色谱(HPLC)是一种高效分离技术，而色谱柱是高效液相色谱的核心组成部分，开发新型柱填料、揭示其分离机制是当前HPLC领域的研究热点。其中色谱柱固定相对色谱分离至关重要，是实现有效分离的关键。硅胶因具有良好的机械强度、表面易于改性等优点，是应用最为广泛的色谱填料材料。随着分析对象的不断增多，样品的复杂程度日益提高，对色谱技术的要求也越拉越高。理想的固定相应具有狭窄的粒径分布，较高的比表面积及合适的孔结构，并具有稳定的化学性能和机械强度。其中孔径是影响色谱固定相分离效果的关键因素，孔径的大小决定了色谱固定相的比表面积，固定相的比表面积随孔径的增大而减小，而分离效率随孔径的减小而提高。经过多年的发展，可以将目前大量制备全多孔球形硅胶的研究工作分为四类：堆砌硅珠法、两相法、喷雾干燥法和生物囊法。上述四种合成方法中堆砌硅珠法应用最为广泛，但由于诸多原因我国高性能的多孔硅胶基质仍需要进口。目前，国产固定相在性能和品种上与国外发达国家还有较大的差距，主要体现在制备方法落后以及固定相性能欠佳两个方面。为了提高效率，粒径均匀、直径小、球形均一、孔径分布集中、比表面积大的硅胶固定相成了色谱工作者争相追求的目标，在高校色相色谱分离、检测农残成分含量过程中，硅胶微球是一种理想的耐高压、高机械强度的固定相。现阶段分离、检测农残成分含量过程中高效液相色谱使用5μm的硅胶实心微球，但是色谱柱压力是一个难题。此外，在分离、检测过程中涉及使用的最佳流速、分离速度等问题也不容忽视。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供全中空二氧化硅微球固定相及其制备方法，克服已有高效液相色谱固定相的实心球问题和大粒径，该固定相具有优异的分离性能，适合应用在高效液相色谱中，其制备方法过程简单。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
全中空二氧化硅微球固定相及其制备方法，按照下述步骤进行：
步骤1，利用分散聚合法制备带正电的聚苯乙烯(PS)微球模板
使用乙醇和水作为混合溶剂，其中乙醇为60—70质量份，水为5—10质量份，加入1—2质量份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂，在惰性气体保护下加入苯乙烯20—30质量份、由等质量份的偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异丁腈咪盐酸盐(AIBA)组成的引发剂，并分散均匀，偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异丁腈咪盐酸盐(AIBA)的质量份为0.25—1；在惰性气体保护下，升温至热引发温度之上以引起苯乙烯的聚合反应，最后将获得的产物离心后，分别用乙醇和水洗涤，再进行干燥即得到白色带正电荷的聚苯乙烯粉体。
在步骤1中，乙醇为65—67质量份，水为6.5—8质量份，聚乙烯吡咯烷酮为1.5—1.7质量份，苯乙烯为25—28质量份，偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异丁腈咪盐酸盐(AIBA)的质量份为0.26—0.5。
在步骤1中，所述惰性气体为氮气、氦气或者氩气。
在步骤1中，反应温度为70—90摄氏度，优选75—80摄氏度；反应时间为10—20小时，优选12—15小时。
在步骤1中，将获得的产物用超速离心机在4000r/min的转速下离心10min后用分别用乙醇和水洗涤至少两次，将所得的产物在50℃下干燥8h，得到白色带正电荷的聚苯乙烯粉体。
步骤2，制备聚苯乙烯和硅胶的核壳结构的复合体(PSSiO2复合体)
将步骤1制备的带正电荷的聚苯乙烯均匀分散在由十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、水和乙醇组成的混合溶液中，并使用氨水调节至碱性，向其中匀速滴加由正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇组成的混合溶液，反应温度为20—40摄氏度，反应时间至少3小时；十六烷基三甲基溴化铵为0.3—0.5质量份、水为15—20质量份、乙醇为80—85质量份；正硅酸乙酯为6—10质量份、乙醇90—94质量份。
在步骤2中，使用氨水调整至pH值为8—9。
在步骤2中，匀速滴加由正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇组成的混合溶液时，控制在30—60min内滴加完毕。
在步骤2中，带正电荷的聚苯乙烯为1—5质量份。
在步骤2中，十六烷基三甲基溴化铵为0.35—0.4质量份、水为16—18质量份、乙醇为82—85质量份。
在步骤2中，正硅酸乙酯为7—8质量份、乙醇92—93质量份。
在步骤2中，反应温度为25—30摄氏度。
在步骤2中，反应时间为3—6小时。
在步骤2中，反应完成后将所得产物在4000r/min的速率下用乙醇离心至溶液到中性，将得到的产物60℃下干燥8～10h。
步骤3，利用溶剂热处理法去除复合体中的聚苯乙烯模板
将步骤2制备的聚苯乙烯和硅胶的核壳结构的复合体进行烧结，以1—3℃/min的速率由室温20—25摄氏度升高到700—800℃并保温10—15h，随后随炉冷却至室温20℃～25℃，最终得到白色全中空多孔SiO2粉末，即全中空二氧化硅微球固定相。
在所述步骤3中，在750—800℃并保温12—15h。
在上述技术方案中，每一质量份为1g。
根据附图1显示的扫描电子显微镜(将制好的样品经喷金处理后，利用荷兰Phlilps公司的XL30ESEM冷场发射扫描电子显微镜观察不同情况下的额样品的形貌)照片与Zeta电位(采用美国布鲁克海文公司BI-90plus电位仪进行Zeta电位的测定)共同表明可知：从附图可以看出，引发得到的PS小球的粒径基本在1500—1600nm，粒径分布均一，单分散较好。而BI-90plus电位仪测试的结果显示利用本发明的引发剂体系得到的PS微球带正电。对PS微球利用Bio-RadFTS6000型傅里叶变换红外光谱仪进行FT-IR表征，在附图2的光谱图中可得出，在3025cm-1处的吸收峰来自于苯环内C-H的伸缩振动，而出现在2921cm-1和2841cm-1处的吸收峰则属于饱和C-H键产生的对称或者不对称伸缩振动产生。在1600～2100cm-1范围内的四个基本等距离的小峰则是由于单取代苯的＝C-H面外弯曲振动产生的泛频，在1600cm-1、1490cm-1、和1450cm-1的这三个吸收峰主要是由于苯环的骨架振动而产生的。而775cm-1和698cm-1处的吸收峰则是苯环一元取代的主要吸收峰。这些都说明所制备的PS较纯净，基本适合充当模板。
对本发明制备的PSSiO2复合体利用日本公司的JEM-100CXII型投射电子显微镜进行TEM的表征，如附图3所示。PS微球表面成功包覆上了SiO2壳层，而且合成的复合微球的的壳层厚度随着TEOS的量增加而变厚，复合材料的壳层厚底平均可达50—100nm。对PSSiO2复合体利用NanoSEM430进行SEM的表征，附图4中的SEM图表明，合成的PSSiO2复合体表面较为规整光洁，粒径也呈现出单分散的特点，保持聚苯乙烯模板的分散性能。
对PSSiO2复合体利用TAQ5000IR进行热重分析(TG)，附图5表明，从TG曲线中很容易的看出，在300℃开始，物质的质量开始减小，从DTG图可得，330℃左右，物质的失重率最大，到420℃左右时物质的质量基本不变；在500℃左右时，物质的质量又开始减小，到570℃时，失重率最大，到600℃时，物质的质量不再变化。在烧结过程中，复合硅胶的颜色由白色变为黄色，后变成黑色，最后又变为白色的。而图6的DSC图像所显示的曲线变化趋势可知，在330℃左右有较大的吸热峰，这主要是由于PS的分解，这与TG图中显示的质量的减少是一致的，在570℃附近有个较小的吸热峰，这主要是由于实验过程中使用的CTAB的炭化分解，这和TG图中在570℃左右的失重台阶也是相符的。因此在本发明的处理温度下，优选750℃下处理10h能完全去除PS模板和实验过程中使用的有机物。
对PS、SiO2和PSSiO2分别利用Bio-RadFTS6000型傅里叶变换红外光谱仪进行傅里叶红外光谱分析，附图7表明，，在PS的光谱图中，3025cm-1处的吸收峰来自于苯环内C-H的伸缩振动，而出现在2921cm-1和2841cm-1处的吸收峰则属于饱和C-H的对称和不对称伸缩振动。在1600～2100cm-1范围内四个基本等间距的小峰是单取代苯的＝C-H面的外弯曲振动泛频，在1600cm-1、1490cm-1、和1450cm-1的三个吸收峰主要是由于苯环的骨架振动产生的。而775cm-1和698cm-1处的吸收峰则是苯环一元取代的特征峰。在SiO2的红外谱图中，466cm-1属于Si-O-Si的弯曲振动，789cm-1和1079cm-1则是Si-O-Si的对称和反对称伸缩振动的吸收峰，这三个都是SiO2的特征峰，在1968cm-1和1867cm-1处的微弱吸收峰则主要是由于SiO2骨架的倍频或者多频伸缩振动。在1638cm-1和3473cm-1处的特征峰来自与样品表面或SiO2孔中吸附水的弯曲振动和伸缩振动，同时3473cm-1的特征峰也可能是孤立Si-OH的伸缩振动。在PSSiO2的谱图中，属于SiO2的特征峰466cm-1、789cm-1、1079cm-1和PS的特征峰698cm-1、775cm-1等都依然存在，但是由于SiO2包覆于PS的表面，PS的特征吸收峰均有所减弱，并且没有新的特征峰产生，这说明形成的PSSiO2复合物只是PS和SiO2的物理吸附或者静电作用，并没有化学键的产生。
对所得全中空多孔SiO2利用BL-90plus型ζ电位分析仪进行电位分析，采用水溶液体系进行了表征，附图8表明，测得其粒径平均可达1.5—1.6μm，且其粒径分布比较均匀，与扫描电镜的结果基本一致，说明采用此种方法得到的PS微球适合充当模板。
利用本发明技术方案制备的全中空多孔SiO2粉末，即全中空二氧化硅微球固定相，具有多级孔结构且属于空心球，孔径较均匀，本发明制备的SiO2固定相，孔径范围集中在1.90—1.95、3.20—3.25和8.4—8.45nm，均不超过9nm的范围内，同时拥有很大的比表面积，集中在511m2/g左右(采用美国QuantaChromeNOVA-2000型比表面积仪进行比表面积的测定)。利用美国Micromerities公司的NOVA-2000比表面积及孔隙度分析仪对所得全中空多孔SiO2进行BET分析，附图9和图10表明，经烧结后的孔径分布主要集中在1.93、3.25和8.45nm，说明高温烧结对孔结构没有很大的影响，而其中1.93nm的孔的出现主要是由于CTAB胶束的烧结产生的纳米孔，烧结会使PS微球烧结掉而产生微米孔，由BET实验可得出硅胶微球的比表面积平均达500—520m2/g，比表面积相对较高。将比表面积较高的微球用作液相色谱填料时，会使被分离物质在柱子中的分离时间变长，主要是由于高的比表面积会增加传质，从而会使液相色谱柱的柱效提高。
将本发明制备的白色全中空多孔SiO2粉末，作为全中空二氧化硅微球固定相在液相色谱中的应用，用于低压条件下分离苯；或者苯、苯甲醛和苯甲醇的混合物。从附图11中可知，将本发明制备的全中空多孔SiO2微球，用湿法装柱法装入50*4.6mm的色谱柱，在液相色谱仪(岛津LC-10AD)上以环己烷为流动相测试。左侧A图采用正相色谱模式，目标产物为苯，流动相为环己烷；紫外检测波长为184nm；温度为室温20—25摄氏度；进样10μL；流动相流速是1mL/min，柱压为40kg/cm2，取得目标产物苯的峰值，具有很好的分离效果。右侧B图采用正相色谱模式，选择测试苯、苯甲醛、苯甲醇；温度为室温；进样量10μL；流动相流速是1mL/min，其余参数与左侧A图一样，苯、苯甲醛和苯甲醇实现彼此之间的有效分离且峰形对称性好，按照理论塔板数计算公式N＝5.54(Tr/W1/2)2(其中Tr为被测组分的保留时间，W1/2为半峰宽，即最高峰峰宽的一半。)算的结果为13500N/m。其中R1,2＝1.761，R2,3＝1.894，R均大于1.5，分离度大于99.7％，基本是完全分离。
与现有技术相比，本发明的优点在于制备成本低，制备方法过程简单，所制的多孔硅胶空心微球孔径较均一、具有较好的机械强度以及热稳定性高，改填料特别适合于高效液相色谱分离、检测使用。
附图说明
图1是利用分散聚合法合成的带正电的PS微球的SEM照片。
图2是利用分散聚合法合成的带正电的PS微球的红外光谱图，其中纵坐标为透过率，横坐标为波数。
图3是PSSiO2复合体的TEM照片。
图4是PSSiO2复合体的SEM照片。
图5是PSSiO2复合体的热重分析的TG曲线，其中横坐标为温度，纵坐标为质量分数。
图6是PSSiO2复合体的热重分析的DSC曲线，其中横坐标为温度，纵坐标为热流率。
图7是PS、SiO2和PSSiO2的傅里叶红外光谱图，其中纵坐标为透过率，横坐标为波数。
图8是全中空多孔SiO2的Zeta电位仪粒径分析图。
图9是全中空多孔SiO2的BET测试曲线，其中横坐标为相对压力，纵坐标为吸附量。图10是全中空多孔SiO2的BET测试曲线，其中横坐标为相对压力，纵坐标为孔容。
图11是全中空多孔SiO2作为色谱固定相，对苯，苯、苯甲醇和苯甲醛混合物的色谱分析图。
具体实施方式：
下面结合具体实施案例进一步说明本发明的技术方案，其中聚乙烯吡咯烷酮(PVP，数均分子量约30000)购自天津天泰精细化学品有限公司；偶氮二异丁腈咪盐酸盐(AIBA，分析纯)购自希恩思化学试剂有限公司；苯乙烯(St，≥98.0％)购自天津江天化工有限公司，乙醇(C2H5OH，≥99.7％)购自利安隆博华(天津)医药化学有限公司；偶氮二异丁腈(AIBN，化学纯)购自希恩思化学试剂有限公司；四乙氧基硅烷(TEOS，分析纯)购自国药集团化学试剂有限公司；苯(C6H6，分析纯)购自天津市化学试剂一厂；苯甲醇(C6H5CH2OH，分析纯)购自天津市化学试剂一厂；苯甲醛(C6H5CHO，分析纯)购自天津江天化工有限公司。十六烷基三甲基溴化钾(CTAB，分析纯)购自天津大学科威公司。
实施例1
将2.0gPVP溶于76.5g乙醇和7.6g水的混合物中，然后将混合物投入装有搅拌器、温度计和冷凝器的250mL四口烧瓶中，在氮气的保护下，于70℃的条件下均匀搅拌30min进行预分散后加入单体苯乙烯St30.0g和引发剂AIBN0.33g、AIBA0.33g，在70℃下反应12h。将获得的产物用超速离心机在4000r/min的转速下离心10min后用分别用乙醇和水洗涤多次，将所得的产物在50℃下干燥8h，得到白色聚苯乙烯粉体。
将0.5gPS、0.1gCTAB、4.5gH2O和30mLC2H5OH加入到80mL的烧杯中，超声分散30min形成混合溶液①；1.2gTEOS和20mLC2H5OH加入50mL烧杯中，超声10min形成混合溶液②。
向得到的溶液①中加入氨水，调节pH＝9，搅拌均匀，将②均匀滴加到①中，30min内滴加完毕，反应5h。
反应完成后将所得产物在4000r/min的速率下用乙醇离心至溶液到中性，将得到的产物60℃下干燥。
将干燥完全的产物在马弗炉中烧结，以1℃/min的速率升高到750℃，在750℃下保温10h。
实施例2
将2.0gPVP溶于76.5g乙醇和7.6g水的混合物中，然后将混合物投入装有搅拌器、温度计和冷凝器的250mL四口烧瓶中，在氮气的保护下，于70℃的条件下均匀搅拌30min进行预分散后加入单体苯乙烯St30.0g和引发剂AIBN0.3g、AIBA0.3g，在90℃下反应10h。将获得的产物用超速离心机在4000r/min的转速下离心10min后用分别用乙醇和水洗涤多次，将所得的产物在50℃下干燥8h，得到白色聚苯乙烯粉体。
将0.5gPS、0.1gCTAB、4.5gH2O和30mLC2H5OH加入到80mL的烧杯中，超声分散30min形成混合溶液①；1.2gTEOS和20mLC2H5OH加入50mL烧杯中，超声10min形成混合溶液②。
向得到的溶液①中加入氨水，调节pH＝9，搅拌均匀，将②均匀滴加到①中，60min内滴加完毕，反应5h。
反应完成后将所得产物在4000r/min的速率下用乙醇离心至溶液到中性，将得到的产物60℃下干燥。
将干燥完全的产物在马弗炉中烧结，以1℃/min的速率升高到800℃，在800℃下保温15h。
根据本发明内容部分记载的工艺参数进行参数调整，均可制备出本发明的全中空二氧化硅微球，并用作液相色谱固定相，表现出与本发明内容基本一致的性能和分离效果。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.全中空二氧化硅微球固定相，其特征在于，全中空二氧化硅微球的粒径平均可达1.5—1.6μm，且粒径分布均匀；孔径范围集中在1.90—1.95、3.20—3.25和8.4—8.45nm，比表面积平均达500—520m2/g，按照下述步骤进行：
步骤1，利用分散聚合法制备带正电的聚苯乙烯微球模板
使用乙醇和水作为混合溶剂，其中乙醇为60—70质量份，水为5—10质量份，加入1—2质量份的聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，在惰性气体保护下加入苯乙烯20—30质量份、由等质量份的偶氮二异丁腈和偶氮二异丁腈咪盐酸盐组成的引发剂，并分散均匀，偶氮二异丁腈和偶氮二异丁腈咪盐酸盐的质量份为0.25—1；在惰性气体保护下，升温至热引发温度之上以引起苯乙烯的聚合反应，即得到白色带正电荷的聚苯乙烯粉体；
步骤2，制备聚苯乙烯和硅胶的核壳结构的复合体
将步骤1制备的带正电荷的聚苯乙烯均匀分散在由十六烷基三甲基溴化铵、水和乙醇组成的混合溶液中，并使用氨水调节至碱性，向其中匀速滴加由正硅酸乙酯和乙醇组成的混合溶液，反应温度为20—40摄氏度，反应时间至少3小时；十六烷基三甲基溴化铵为0.3—0.5质量份、水为15—20质量份、乙醇为80—85质量份；正硅酸乙酯为6—10质量份、乙醇90—94质量份；
步骤3，利用溶剂热处理法去除复合体中的聚苯乙烯模板
将步骤2制备的聚苯乙烯和硅胶的核壳结构的复合体进行烧结，以1—3℃/min的速率由室温20—25摄氏度升高到700—800℃并保温10—15h，随后随炉冷却至室温20℃～25℃，最终得到白色全中空多孔SiO2粉末，即全中空二氧化硅微球固定相。
2.根据权利要求1所述的全中空二氧化硅微球固定相，其特征在于，在步骤1中，乙醇为65—67质量份，水为6.5—8质量份，聚乙烯吡咯烷酮为1.5—1.7质量份，苯乙烯为25—28质量份，偶氮二异丁腈和偶氮二异丁腈咪盐酸盐的质量份为0.26—0.5；在步骤1中，所述惰性气体为氮气、氦气或者氩气；反应温度为70—90摄氏度，优选75—80摄氏度；反应时间为10—20小时，优选12—15小时。
3.根据权利要求1所述的全中空二氧化硅微球固定相，其特征在于，在步骤2中，使用氨水调整至pH值为8—9；匀速滴加由正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇组成的混合溶液时，控制在30—60min内滴加完毕；反应温度为25—30摄氏度；反应时间为3—6小时。
4.根据权利要求1所述的全中空二氧化硅微球固定相，其特征在于，在步骤2中，带正电荷的聚苯乙烯为1—5质量份；十六烷基三甲基溴化铵为0.35—0.4质量份、水为16—18质量份、乙醇为82—85质量份；正硅酸乙酯为7—8质量份、乙醇92—93质量份。
5.根据权利要求1所述的全中空二氧化硅微球固定相，其特征在于，在所述步骤3中，在750—800℃并保温12—15h。
6.全中空二氧化硅微球固定相的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
步骤1，利用分散聚合法制备带正电的聚苯乙烯微球模板
使用乙醇和水作为混合溶剂，其中乙醇为60—70质量份，水为5—10质量份，加入1—2质量份的聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，在惰性气体保护下加入苯乙烯20—30质量份、由等质量份的偶氮二异丁腈和偶氮二异丁腈咪盐酸盐组成的引发剂，并分散均匀，偶氮二异丁腈和偶氮二异丁腈咪盐酸盐的质量份为0.25—1；在惰性气体保护下，升温至热引发温度之上以引起苯乙烯的聚合反应，即得到白色带正电荷的聚苯乙烯粉体；
步骤2，制备聚苯乙烯和硅胶的核壳结构的复合体
将步骤1制备的带正电荷的聚苯乙烯均匀分散在由十六烷基三甲基溴化铵、水和乙醇组成的混合溶液中，并使用氨水调节至碱性，向其中匀速滴加由正硅酸乙酯和乙醇组成的混合溶液，反应温度为20—40摄氏度，反应时间至少3小时；十六烷基三甲基溴化铵为0.3—0.5质量份、水为15—20质量份、乙醇为80—85质量份；正硅酸乙酯为6—10质量份、乙醇90—94质量份；
步骤3，利用溶剂热处理法去除复合体中的聚苯乙烯模板
将步骤2制备的聚苯乙烯和硅胶的核壳结构的复合体进行烧结，以1—3℃/min的速率由室温20—25摄氏度升高到700—800℃并保温10—15h，随后随炉冷却至室温20℃～25℃，最终得到白色全中空多孔SiO2粉末，即全中空二氧化硅微球固定相。
7.根据权利要求6所述的全中空二氧化硅微球固定相的制备方法，其特征在于，在步骤1中，乙醇为65—67质量份，水为6.5—8质量份，聚乙烯吡咯烷酮为1.5—1.7质量份，苯乙烯为25—28质量份，偶氮二异丁腈和偶氮二异丁腈咪盐酸盐的质量份为0.26—0.5；在步骤1中，所述惰性气体为氮气、氦气或者氩气；反应温度为70—90摄氏度，优选75—80摄氏度；反应时间为10—20小时，优选12—15小时。
8.根据权利要求6所述的全中空二氧化硅微球固定相的制备方法，其特征在于，在步骤2中，使用氨水调整至pH值为8—9；匀速滴加由正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇组成的混合溶液时，控制在30—60min内滴加完毕；反应温度为25—30摄氏度；反应时间为3—6小时；在步骤2中，带正电荷的聚苯乙烯为1—5质量份；十六烷基三甲基溴化铵为0.35—0.4质量份、水为16—18质量份、乙醇为82—85质量份；正硅酸乙酯为7—8质量份、乙醇92—93质量份。
9.根据权利要求6所述的全中空二氧化硅微球固定相的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，在750—800℃并保温12—15h。
10.如权利要求1所述的全中空二氧化硅微球固定相在液相色谱中的应用，其特征在于，用于低压条件下分离苯；或者苯、苯甲醛和苯甲醇的混合物。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106861631A (zh) * 2017-02-27 2017-06-20 苏州大学 功能化中空介孔二氧化硅纳米微球及其制备方法与在吸附重金属离子中的应用
CN108172797A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 肇庆市华师大光电产业研究院 一种锂硫电池正极材料的制备方法
CN108305997A (zh) * 2017-12-28 2018-07-20 肇庆市华师大光电产业研究院 一种硫/双层二氧化钛复合材料及其制备方法与应用
CN110900762A (zh) * 2019-12-02 2020-03-24 狄蓉 一种天然高效抗菌防腐剂及其制备方法
CN112758942A (zh) * 2021-01-29 2021-05-07 宁波职业技术学院 一种烷基化空心二氧化硅微球材料的制备方法
WO2021253727A1 (zh) * 2020-06-18 2021-12-23 苏州锦艺新材料科技有限公司 低介电空心二氧化硅微球的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101683983A (zh) * 2008-09-27 2010-03-31 中国科学院大连化学物理研究所 一种中空介孔壳层球形氧化硅材料的制备方法
CN101745369A (zh) * 2008-12-19 2010-06-23 中国科学院兰州化学物理研究所 超高效液相色谱用球形硅胶填料的制备方法
CN103394337A (zh) * 2013-07-29 2013-11-20 天津大学 高效液相色谱多孔硅胶空心微球填料及其制备方法
CN103861555A (zh) * 2013-12-10 2014-06-18 天津大学 一种液相色谱多孔硅胶整体柱的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101683983A (zh) * 2008-09-27 2010-03-31 中国科学院大连化学物理研究所 一种中空介孔壳层球形氧化硅材料的制备方法
CN101745369A (zh) * 2008-12-19 2010-06-23 中国科学院兰州化学物理研究所 超高效液相色谱用球形硅胶填料的制备方法
CN103394337A (zh) * 2013-07-29 2013-11-20 天津大学 高效液相色谱多孔硅胶空心微球填料及其制备方法
CN103861555A (zh) * 2013-12-10 2014-06-18 天津大学 一种液相色谱多孔硅胶整体柱的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIMIN WU ET AL: "A Method for the Fabrication of Monodisperse Hollow Silica Spheres", 《ADVANCED MATERIALS》 *
ZHONGMIN LIU ET AL: "A dual template method for synthesizing hollow silica spheres with mesoporous shells", 《MATERIALS LETTERS》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106861631A (zh) * 2017-02-27 2017-06-20 苏州大学 功能化中空介孔二氧化硅纳米微球及其制备方法与在吸附重金属离子中的应用
CN108172797A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 肇庆市华师大光电产业研究院 一种锂硫电池正极材料的制备方法
CN108172797B (zh) * 2017-12-27 2020-07-24 肇庆市华师大光电产业研究院 一种锂硫电池正极材料的制备方法
CN108305997A (zh) * 2017-12-28 2018-07-20 肇庆市华师大光电产业研究院 一种硫/双层二氧化钛复合材料及其制备方法与应用
CN110900762A (zh) * 2019-12-02 2020-03-24 狄蓉 一种天然高效抗菌防腐剂及其制备方法
WO2021253727A1 (zh) * 2020-06-18 2021-12-23 苏州锦艺新材料科技有限公司 低介电空心二氧化硅微球的制备方法
CN112758942A (zh) * 2021-01-29 2021-05-07 宁波职业技术学院 一种烷基化空心二氧化硅微球材料的制备方法

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