層層自組裝聚電解質(zhì)多層膜高效液相色譜固定相

胡定煒++趙文杰++向國(guó)強(qiáng)++何麗君++江秀明

摘要：以殼聚糖（CHI）和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）為原料，通過(guò)層層自組裝技術(shù)（LBL）在色譜硅膠表面依次吸附得到聚電解質(zhì)多層膜高效液相色譜（HPLC）固定相；利用紫外光譜追蹤HPLC固定相組成。結(jié)果表明，陰陽(yáng)離子聚電解質(zhì)成功吸附在硅膠顆粒表面；制備的固定相可用于多種烷基苯類(lèi)和多環(huán)芳香烴類(lèi)物質(zhì)的分離分析。

關(guān)鍵詞：層層自組裝；聚電解質(zhì)多層膜；固定相；高效液相色譜

1991年，Decher等人用帶相反電荷聚電解質(zhì)粒子構(gòu)筑成超薄多層膜，層層自組裝技術(shù)開(kāi)始得到廣大科學(xué)家關(guān)注并被應(yīng)用。層層自組裝技術(shù)就是利用溶液中目標(biāo)化合物和基質(zhì)表面功能基團(tuán)的相互作用[2]（靜電作用、氫鍵作用、共價(jià)鍵作用、點(diǎn)荷相互轉(zhuǎn)移作用等）構(gòu)筑多結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定、具有特定性質(zhì)的多層膜的方法。與其他制備多層膜的方法相比，層層自組裝技術(shù)具有操作條件溫和、操作方法簡(jiǎn)單、成膜物質(zhì)豐富、膜層厚度和結(jié)構(gòu)可控的優(yōu)點(diǎn)[3-6]。

層層自組裝技術(shù)作為復(fù)合材料制備的一項(xiàng)技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年不斷的發(fā)展逐漸成熟起來(lái)，廣泛用于光電器件、生物醫(yī)藥材料、藥物緩釋、分離膜，生物傳感器等方面[7-10]。在化學(xué)分離方面，自組裝膜分離具有高效率、低能耗、操作過(guò)程簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，主要用于滲透汽化、反滲透和氣體分離等方面。

本研究以殼聚糖（CHI）和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）為目標(biāo)物，在色譜硅膠上構(gòu)筑聚電解質(zhì)多層膜，制備CHI/PSS多層膜HPLC固定相，運(yùn)用紫外光譜追蹤多層膜組裝情況，探索固定相對(duì)多種烷基苯類(lèi)和多環(huán)芳烴類(lèi)物質(zhì)的分離分析能力。

一、實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)原料及儀器

殼聚糖（CHI），聚苯乙烯磺酸鈉（PSS），色譜硅膠（直徑5微米，比表面積220m2·g-1，中科院蘭州化學(xué)物理研究所），氯化鈉、四氯化碳，甲醇（分析純），乙腈（色譜純），去離子水，烷基苯類(lèi)（甲苯、乙苯、正丙苯、異丙苯、正丁苯、正戊苯），多環(huán)芳烴類(lèi)（苯、萘、蒽、芴、芘菲、苊、芘）。

UV-2450紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（島津公司），高效液相色譜儀（島津公司，配備有CBM-l0A vp plus色譜工作站、LC-lOAT vp plus型高壓泵、7725i型手動(dòng)進(jìn)樣閥和SPD-lOA vp plus型紫外檢測(cè)器）。

（二）實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.固定相組裝

取4g已活化色譜硅膠，置于50mL帶蓋塑料離心管中，向其中加入40mL濃度為5 mmol·L-1 的CHI溶液（含有0.3mol·L-1 NaCl，pH=7.0），蓋上蓋子，振蕩30min，從而形成CHI膜。離心2min，棄去上清液，用適量去離子水分散洗滌固體產(chǎn)物，離心除去水，重復(fù)該過(guò)程兩次。加入等體積、濃度、鹽度、pH的PSS溶液，采用與組裝CHI膜同樣的步驟組裝PSS膜，形成一個(gè)雙層膜，并保留上清液。如此循環(huán)直至組裝六個(gè)半雙層的CHI/PSS的多層膜。在組裝過(guò)程中，利用紫外光譜儀對(duì)每次組裝前后的PSS溶液吸光度進(jìn)行測(cè)定。冷凍干燥組裝好的固定相12h，得到多層膜HPLC固定相。取少量用于紅外光譜測(cè)定，剩余則用于色譜柱裝填。

2. 色譜柱裝填及評(píng)價(jià)

將固定相通過(guò)四氯化碳勻漿，以甲醇作為頂替液，利用氣動(dòng)泵在40MPa下裝填高效液相色譜柱（250mm×4.6mm）。將裝填好的色譜柱接入高效液相色譜系統(tǒng)，以乙腈與水作流動(dòng)相，在室溫，1.0mL·min-1的流速，254nm的檢測(cè)波長(zhǎng)等條件下，對(duì)烷基苯類(lèi)物質(zhì)和多環(huán)芳烴類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行分離檢測(cè)，評(píng)價(jià)色譜柱性能。

二、結(jié)果與討論

（一） HPLC固定相制備

含有0.3mol·L-1 NaCl，且濃度為0.05mmol·L-1的聚陰陽(yáng)離子電解質(zhì)溶液，在色譜硅膠表面，通過(guò)正負(fù)電荷間的靜電作用，形成穩(wěn)定的具有六個(gè)半雙層的多層膜。圖1為組裝前后的PSS溶液紫外吸收光譜。可以看出，稀釋相同倍數(shù)的PSS溶液，組裝后的光譜峰明顯降低，表明PSS被成功組裝到硅膠表面。

（二）固定相色譜性能評(píng)價(jià)

為了評(píng)價(jià)聚電解質(zhì)多層膜固定相的色譜分離性能，在反相條件下測(cè)定了6種烷基苯和7種多環(huán)芳烴在色譜柱的保留時(shí)間。其中以苯作分析物時(shí)，色譜柱的理論塔板數(shù)達(dá)到15000。兩類(lèi)物質(zhì)在聚電解質(zhì)多層膜固定相色譜柱的保留時(shí)間順序與ODS柱一致。

當(dāng)流動(dòng)相中乙腈含量降低時(shí)，兩類(lèi)化合物的容量因子先減小后增大，分析物容量因子的對(duì)數(shù)（lgk）與流動(dòng)相中乙腈含量呈U型關(guān)系，表明固定相與分析物間同時(shí)存在著親水作用與疏水作用。通過(guò)靜電作用交替吸附的聚電解質(zhì)多層膜固定相，因其膜層中CHI含有的羥基而表現(xiàn)出親水作用，同時(shí)由于PSS含有的苯環(huán)結(jié)構(gòu)與芳香類(lèi)物質(zhì)的苯環(huán)結(jié)構(gòu)之間的π-π作用力，使固定相表現(xiàn)出反相色譜性質(zhì)，能夠在反相條件下，分離極性較弱的烷基苯類(lèi)和多環(huán)芳烴物質(zhì)。

三、結(jié)論

通過(guò)LBL技術(shù)，帶相反電荷的CHI和PSS能都穩(wěn)定地組裝在色譜硅膠表面。HPLC固定相的成功制備及其在反相條件下成功分離多種烷基苯類(lèi)物質(zhì)和多環(huán)芳烴物質(zhì)，表明LBL多層膜能夠用于色譜固定相的制備。色譜柱對(duì)兩類(lèi)分析物的色譜數(shù)據(jù)說(shuō)明，兩類(lèi)物質(zhì)能夠有效分離的基礎(chǔ)是多層膜與分析物間的π-π作用力；同時(shí)，在高濃度有機(jī)相下，固定相表現(xiàn)出的親水性，為強(qiáng)極性物質(zhì)的分離分析提供了一種可能性。LBL技術(shù)在HPLC固定相制備的成功應(yīng)用，以及LBL技術(shù)構(gòu)筑膜的多樣性，為HPLC固定相的制備拓寬了道路。

參考文獻(xiàn)：

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