一种介孔碳材料作为色谱填料在色谱柱中的应用

本发明涉及对复杂样品分离富集领域，更具体地说，涉及一种含有介孔碳结构的材料作为色谱填料在色谱柱中对多肽等复杂样品富集分离分析中的应用。

背景技术：

碳材料在分离分析化学领域一直是研究的热点，许多碳材料比如石墨烯，氧化石墨烯，还原石墨烯，碳纳米管等已被报道广泛应用于复杂样品的前处理分析。(analyticachimicaacta734(2012)1–30；anal.chem.2014,86,4,2246-2250；angew.chem.int.ed.2011,50,5913–5917；acsappl.mater.interfaces2016,8,4149-4157；)

秦等报道了介孔碳材料用于血清中内源性多肽的富集，利用其尺寸排阻作用和疏水作用，进行了很好的富集，从20μl血清中鉴定到3402条内源性肽段(angew.chem.int.ed.2011,50,12218-12221)。秦等报道了高度有序介孔碳材料o-cmk可对糖蛋白中糖链的结构鉴定分析(anal.chem.2011,83,7721–7728)。随后他们发展的硅-碳介孔复合材料mcm-c相比于o-cmk具有比表面积高，孔道长度变短的特点，能快速完成糖链的吸附和脱附。(chem.commun.,2013,49,5162--5164)然而这些工作主要是用于离线的样品处理分析。并没有用于色谱填料在色谱柱中使用。

本专利发明了一种介孔碳材料作为色谱填料在色谱柱应用，并且也用于复杂样品的在线富集分析。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种介孔碳材料作为色谱填料在色谱柱中的应用。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：(1)首先，以二氧化硅微球为种子内核，在微球表面涂覆一层交联聚合物外层；

(2)将上述步骤所得的核壳材料中表面活性剂和聚合物原位碳化，制得以二氧化硅微球为内核、介孔碳为外壳的核壳型材料。

(3)将该填料填充于毛细管柱或者不锈钢柱子中用于复杂样品的在线富集和分离。

作为一个优选方案，步骤(1)交联聚合物制备体系中不加入或可以加入扩孔剂，比如苯、三甲基苯，c18-c30长链烷烃，c18-c30长链醇，离子表面活性剂和非离子表面活性剂等中的一种或二种以上。

作为一个优选方案，步骤(1)中所述的有机化合物碳源交联反应可使用催化剂：盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、磷酸盐、醋酸盐一种或几种。

作为一个优选方案，本发明步骤(2)的原位碳化条件为保护气氛下高温煅烧；其中，煅烧温度为400-2400℃，优选600-1200℃；保护气氛为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的一种或几种。

作为一个优选方案，步骤(1)有机化合物可以为尿素，三聚氰胺，三聚氰酸，苯酚及取代苯酚类化合物，比如间氨基苯酚，间巯基苯酚，3-羟基苯硼酸，3羟基苯甲酸；以及甲醛，乙醛或六亚甲基四胺等中的一种或几种；

有机化合物混合后在20-260摄氏度，优选40-90摄氏度范围内形成的交联聚合物。

本发明的有益效果：

1.将色谱填料填充于毛细管柱或者不锈钢柱子中，制成色谱柱，进而可用于复杂样品的在线富集和分离分析。

2.将纳米尺度的介孔碳材料，包覆于介孔硅胶表面，解决了介孔碳作为色谱填料的压力过高，使用寿命短的缺点。

3.本发明的方法，对于大规模糖类或者多肽等化合物的纯化制备提供了选择。

4.介孔碳厚度可以通过调节碳源的用量决定；

5.介孔碳石墨化程度可通过煅烧温度进行调节；

6.介孔碳的孔径和比表面积可以有表面活性剂和扩孔剂调节。

附图说明

图1表示原料二氧化硅微球的光学显微镜表征图；

图2为介孔碳材料修饰二氧化硅后的光学显微镜表征图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到，应理解。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

将0.25gsio2(孔径4nm,比表面积170m²/g)，0.04g十六烷基三甲基溴化铵和100ml水和乙醇(体积比1:20)混合物，加入到250ml三口烧瓶中，加入100ul质量浓度20％的氨水，分散均匀后，机械搅拌30分钟，缓慢加入三聚氰胺，在60℃水浴中继续搅拌反应8h。将材料取出于1200℃处理1h，经清洗干燥后，即可以得到固体产品。介孔碳色谱填料(孔径3nm,比表面积150m²/g)

接着将固体产物填充于色谱柱中，对多肽进行分析，其上样条件是乙腈与水比例低于40％，洗脱条件是乙腈与水比例高于于40％。可以对目标多肽提取分析。

实施例2：

将0.5gsio2(孔径10nm,比表面积300m²/g)，0.04g十六烷基三甲基氯化铵和100ml水和乙醇(体积比1:10)混合物，加入到250ml三口烧瓶中，加入100ul质量浓度26％氨水，分散均匀后，机械搅拌30分钟，缓慢加入甲醛，在60℃水浴中继续搅拌反应8h。将材料取出，经清洗干燥后，将材料取出于1000℃处理1h即可以得到介孔碳色谱填料(孔径9nm,比表面积210m²/g)。

实施例3：

将0.75gsio2(孔径12nm,比表面积330m²/g)，0.04g十八烷基三甲基溴化铵和100ml水和乙醇混合物(体积比1:5)，加入到250ml三口烧瓶中，加入100ul(质量浓度27％)氨水，分散均匀后，机械搅拌30分钟，加入甲醛，在60℃水浴中继续搅拌反应8h。将材料取出，经清洗干燥后，将材料取出于800℃处理1h即可以得到介孔碳色谱填料(介孔碳厚度10纳米)。

实施例4：

将1gsio2(孔径30nm,比表面积180m²/g)，0.04g十八烷基三甲基氯化铵和100ml水和乙醇混合物体积比1:2)，加入到250ml三口烧瓶中，加入120ul(质量浓度28％)氨水，分散均匀后，机械搅拌30分钟，缓慢加入三聚氰氯，在60℃水浴中继续搅拌反应8h。将材料取出，经清洗干燥后，将材料取出于1100℃处理1h即可以得到介孔碳色谱填料(壳层厚度20纳米)。

实施例5：

将1gsio2(孔径50nm,比表面积140m²/g)，0.04g十八烷基三甲基氯化铵和100ml水和乙醇混合物体积比2:1)，加入到250ml三口烧瓶中，加入80ul(质量浓度25％)氨水，分散均匀后，机械搅拌30分钟，缓慢加入乙二醛，在60℃水浴中继续搅拌反应8h。将材料取出，经清洗干燥后，将材料取出于900℃处理1h即可以得到介孔碳色谱填料(孔径40nm,比表面积130m²/g)。

实施例6：

将2gsio2(孔径80nm,比表面积140m²/g)，0.04g十八烷基三甲基氯化铵和100ml水和乙醇混合物体积比10:1)，加入到500ml三口烧瓶中，加入0.2g是氟代苯酚，加入150ul氨水(质量浓度28％)，分散均匀后，机械搅拌60分钟，缓慢加入六亚甲基四胺，在60℃水浴中继续搅拌反应8h。将材料取出，经清洗干燥后，将材料取出于600℃处理3h即可以得到介孔碳色谱填料(孔径60nm,比表面积210m²/g)。

其应用实施例为：将介孔碳色谱填料应用于色谱柱中，在反相色谱流动相条件下对糖类，多肽等化合物进行了很好的分离。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。