專利名稱：單分散大孔氧化鈦微球及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高效液相色譜(HPLC)用單分散介孔氧化鈦微球及其制備方法。
背景技術：
硅膠已被廣泛用于色譜(包括HPLC)的固定相。然由于以硅膠為基質(zhì)的色譜填料僅在pH值為2 8的范圍內(nèi)較為穩(wěn)定，因此，在對一些強堿性化合物進行分析時，會出現(xiàn)較為嚴重的拖尾現(xiàn)象(甚至發(fā)生不可逆吸附現(xiàn)象)，從而影響分析結果。 氧化鈦(Ti02)，由于其具有較高的機械強度、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性(在pH值為1 14的范圍內(nèi)適用)等特點，已被用作正相色譜、離子交換色譜、反相色譜的固定相。但使用情況并不理想(可能與所制備的氧化鈦微球的結構有關)。 現(xiàn)有制備用于色譜(包括HPLC)固定相的氧化鈦微球的方法，主要有三種(l)溶膠-凝膠法(Tani， K. ;Suzuki， Y. Chromatogr即hia， 1994， 38， 291-294.) ;(2)油乳化法(Triidinger，U. ;Miiller，G. ;Unger， K. K. J. Chromatogr， A 1990， 535， 111-125) ;(3)聚合誘導膠體凝聚法(姜子濤，"鈦膠基質(zhì)高效液相色譜固定相的設計、制備及其表征，"南開大學碩士畢業(yè)論文)。 采用現(xiàn)有溶膠_凝膠法和油乳化法制備的氧化鈦微球，存在著所得氧化鈦微球的粒徑分布較寬(粒徑分布約為士3iim)及所得氧化鈦微球的孔徑和比表面積較小(溶膠-凝膠法孔徑約為87A;油乳化法比表面積約為78m7g)等問題，而將其用作色譜(包括HPLC)固定相時，會導致分離度較低，影響分析準確度。現(xiàn)有聚合誘導膠體法，由于其步驟繁瑣，會導致所制備的氧化鈦微球成本上升(不利于商業(yè)應用)，且采用現(xiàn)有聚合誘導膠體法所制得的氧化鈦微球的比表面積較小(約為36. 7m7g)。 鑒于此，需要對現(xiàn)有制備用于色譜(包括HPLC)固定相的氧化鈦微球的方法進行改進，從而獲得粒徑分布窄、孔徑和孔容較大的用于色譜(包括HPLC)固定相的氧化鈦微球。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于，提供一種粒徑分布窄、孔徑和孔容較大的用作色譜(包括HPLC)固定相的氧化鈦微球； 本發(fā)明的目的之二在于，提供一種制備上述氧化鈦微球的方法。
本發(fā)明所說的用于色譜(包括HPLC)固定相的氧化鈦微球，其特征在于，所說的氧化鈦微球具有介孔結構，其的粒徑(直徑)為0. 5 ii m 5 ii m，孔徑為90 A 120 A，比表面積為100m7g 130m7g。


圖1為使用實施例1所制備的氧化鈦微球的掃描電鏡(SEM) 圖2為使用實施例2所制備的氧化鈦微球的掃描電鏡(SEM) 圖3為使用實施例3所制備的氧化鈦微球的掃描電鏡(SEM) 圖4為使用實施例1所制備的氧化鈦微球的N2吸附脫附曲線 其中■——吸附曲線，參——脫附曲線； 圖5為使用實施例2所制備的氧化鈦微球的N2吸附脫附曲線 其中■——吸附曲線，參——脫附曲線； 圖6為以實施例1所制備的氧化鈦微球為HPLC柱填充料，對尿嘧啶、鳥苷、腺嘌呤和胞嘧啶混合物的HPLC分析圖； 其中出峰順序依次為尿嘧啶、鳥苷、腺嘌呤和胞嘧啶。 圖7為以實施例2所制備的氧化鈦微球為HPLC柱填充料，對NN- 二甲基苯胺、鄰甲苯胺、吡啶、苯胺和對甲苯胺混合物的HPLC分析圖； 其中出峰順序依次為NN- 二甲基苯胺、鄰甲苯胺、吡啶、苯胺和對甲苯胺。
具體實施例方式—種制備本發(fā)明所述的氧化鈦微球的方法，其包括如下步驟 (1)將模板劑、螯合劑和鈦酯加入到無水乙醇中，在20°C 4(TC條件下攪拌均勻得混合液；向該混合液中加入去離子水，攪拌，待有沉淀物析出時，停止攪拌并靜置30分鐘 120分鐘，過濾，沉淀物經(jīng)用無水乙醇洗滌和干燥后得鈦凝膠微球；
(2)將由步驟(1)制得的鈦凝膠微球、尿素、無水乙醇和去離子水置于高壓反應釜中，經(jīng)分散均勻后，于70°C 13(TC狀態(tài)下保持8小時 36小時，經(jīng)冷卻、過濾和洗滌后得固體粉末，將所得的固體粉末先經(jīng)真空干燥6小時 12小時，然后在300°C 50(TC條件下，燒結3小時 6小時，得目標物； 其中所說的鈦酯為鈦酸四丁酯或鈦酸異丙酯；所說的模板劑為伯胺(RNH2， R為C12 C2。烷基)；所說的螯合劑為乙酰丙酮； 鈦酉旨、模板齊U、螯合齊U、無水乙醇和去離子水的摩爾比為i : (o.2 i) : (o.5
2) : (100 500) : (25 50); 鈦凝膠微球與尿素的質(zhì)量比為1 : (0. 05 0. 2)，鈦凝膠微球的體積、無水乙醇和去離子水的體積比為1 : (40 150) : (0. 5 80)。 本發(fā)明所制備的氧化鈦微球，其具有單分散性和介孔結構、且粒徑均勻(粒徑分布范圍為士0.2ym)、表面結構(孔徑大、比表面積大)符合色譜的要求及不需分級處理等
優(yōu)點。此外，在采用本發(fā)明所提供的制備方法過程中，目標物(氧化鈦微球)的粒徑可控(通過調(diào)節(jié)不同的鈦酯濃度易得到不同粒徑的微球)，整個制備過程簡單易行。 下面通過實施例對本發(fā)作進一步闡述，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。因
此，本發(fā)明的保護不受所舉之例的限制。
實施例1 步驟(1)在200ml圓底燒瓶中加入0. 0024mol十二胺，100ml無水乙醇，O. 006mol乙酰丙酮，O. 012mol鈦酸四丁酯，2(TC下攪拌均勻后，加入0. 3mo1去離子水，溶液混濁后停止攪拌，靜置45分鐘后過濾，無水乙醇洗滌2 4次后，室溫(25°C 30°C )干燥得固體。
步驟(2)將由步驟(1)所得的固體lg，尿素0.2g，加入16ml無水乙醇，4ml去離子水，置于內(nèi)襯聚四氟的高壓釜內(nèi)，13(TC下靜置8h，冷卻后過濾，用丙酮和甲醇依次洗滌2
43次后，高溫真空干燥6h，置于馬弗爐中30(TC燒結6h，得目標物。 利用掃描電鏡進行分析，測得粒徑平均大小為1.8ym，參見圖1 ; 利用N2吸附脫附儀器對其孔徑行分析，測得孔徑為9. 8nm，參見圖4 ; 將制備的氧化鈦微球用勻槳法填裝成2. 1 X 150i. d. mm不銹鋼色譜柱，對尿嘧啶、
鳥苷、腺嘌呤、胞嘧啶的混合物進行液相色譜分析，結果見圖6。液相色譜分析條件如下 在親水模式下，以乙腈50mM磷酸鹽緩沖水溶液(pH值為3) = 70 : 30 (v/v)為
流動相，流速為0. 2ml/min， VWD為254nm。 實施例2 步驟(1)在2000ml圓底燒瓶中加入0. lmol 二十胺，1000ml無水乙醇，O. 2mo1乙 酰丙酮，O. lOmol鈦酸異丙酯，4(TC下攪拌均勻后，加入5mo1去離子水，待溶液混濁后停止 攪拌，靜置60分鐘后過濾，無水乙醇洗滌2 4后，室溫(25°C 30°C )干燥得固體。
步驟(2)將由步驟(1)所得的固體4g，尿素0.35g，加入54ml無水乙醇，36ml去離 子水，置于內(nèi)襯聚四氟的高壓釜內(nèi)，7(TC下靜置36h，冷卻后過濾，用丙酮和甲醇洗滌2 3 次后，高溫真空干燥10h，置于馬弗爐中40(TC燒結4h，得到目標物。
利用掃描電鏡進行分析，測得粒徑平均大小為2. 8 ii m，參見圖2 ;
利用N2吸附脫附儀器對其孔進行分析，測得孔徑為10. 5nm，參見圖5 ;
將制備的氧化鈦微球用勻槳法填裝成2. 1X150i. d.mm不銹鋼色譜柱，對NN-二甲 基苯胺、鄰甲苯胺、吡啶、苯胺和對甲苯胺混合物進行液相色譜分析，結果見圖7。液相色譜 分析條件如下 在正相模式下，以正己烷異丙醇/O. 1%三乙胺=95 : 5(v/v)為流動相，流速為 0. 2ml/min， VWD為254nm。
實施例3 在實施例1中步驟(1)中，將O. 012mol鈦酸四丁酯替換為0. 006mol鈦酸四丁酯， 0. 3mo1去離子水替換為0. 2mo1去離子水，其它步驟均按實施例1操作，也可得到類似于實 施例1中單分散氧化鈦微球。利用掃描電鏡進行分析，測得粒徑平均大小為3.4iim。
實施例4 在實施例1中步驟(1)中，將O. 006mol乙酰丙酮替換為O. 02mol乙酰丙酮，O. 3mol 去離子水替換為0. 7mo1去離子水，其它步驟均按實施例1操作，也可得到實施例1中單分 散氧化鈦微球。利用掃描電鏡進行分析，測得粒徑比實施例3中稍大。
實施例5 在實施例1中步驟(2)中，將16ml無水乙醇替換為12ml無水乙醇，4ml去離子水 替換為8ml去離子水，其它步驟均按實施例1操作，也可得到實施例1中單分散氧化鈦微 球。利用N2吸附脫附儀器對其孔進行分析，其孔徑約為10nm。
實施例6在實施例2中步驟(1)中，將0. lmol 二十胺替換為0. 045mol十二胺，將0. 2mol 乙酰丙酮替換為0. 065mol或0. 060mol乙酰丙酮，O. lmol的鈦酸異丙酯替換為0. 12mol鈦 酸四丁酯，5mol去離子水替換為2mol去離子水，其他步驟均按實施例2操作，也可得到實施 例2中單分散的氧化鈦微球。粒徑比實施例2中所得的產(chǎn)物要稍小。
實施例7
在實施例1 6中步驟(2)中，將高壓釜置于IO(TC，靜置12小時，其它步驟均按實施例1操作，也可得到實施例1中單分散氧化鈦微球?？讖奖葘嵤├?中稍小。
實施例8 在實施例1 7中步驟(2)中，在馬弗爐中溫度替換為30(TC或60(TC，燒結時間延長6小時或縮短3小時，其他步驟均按每個實施例操作，也可得到單分散的氧化鈦微球。
將本發(fā)明所制備的氧化鈦微球的掃描電鏡(SEM)圖與商品名為"Sachtopore"的氧化鈦微球的掃描電鏡(SEM)圖(參見Winkler，J. ;Marme， S. ， Titania as a sorbent innormal-phaseliquid chromatography. Journal of Chromatography A，2000，888， (1-2)，51-62.)對比，可知本發(fā)明所制備的氧化鈦微球的粒徑分布更窄。 將實施例2所制備的二氧化鈦微球在HPLC中的應用結果與現(xiàn)有二氧化鈦微球微球在HPLC中的應用結果(詳見雷榮，"鈦膠基質(zhì)液相色譜固定相的制備及其評價"，南開大學碩士畢業(yè)論文；姜子濤，"鈦膠基質(zhì)高效液相色譜固定相的設計、制備及其表征"，南開大學碩士畢業(yè)論文)對比，可知本發(fā)明所制備的氧化鈦微球的分離性能更優(yōu)越。
權利要求
一種用于高效液相色譜的氧化鈦微球，其特征在于，所說的氧化鈦微球具有介孔結構，其的粒徑為0.5μm～5μm，孔徑為比表面積為100m2/g～130m2/g。F2008102020771C0000011.tif
2. —種制備如權利要求1所述氧化鈦微球的方法，其特征在于，所說的制備方法包括如下步驟(1) 將模板劑、螯合劑和鈦酯加入到無水乙醇中，在20°C 4(TC條件下攪拌均勻得混合液；向該混合液中加入去離子水，攪拌，待有沉淀物析出時，停止攪拌并靜置30分鐘 120分鐘，過濾，沉淀物經(jīng)用無水乙醇洗滌和干燥后得鈦凝膠微球；(2) 將由步驟(1)制得的鈦凝膠微球、尿素、無水乙醇和去離子水置于高壓反應釜中，經(jīng)分散均勻后，于70°C 13(TC狀態(tài)下保持8小時 36小時，經(jīng)冷卻、過濾和洗滌后得固體粉末，將所得的固體粉末先經(jīng)真空干燥6小時 12小時，然后在30(TC 50(TC條件下，燒結3小時 6小時，得目標物；其中鈦酉旨、模板齊U、螯合齊U、無水乙醇和去離子水的摩爾比為i : (o.2 i) : (o.5 2) : (100 500) : (25 50);鈦凝膠微球與尿素的質(zhì)量比為l : (0.05 0.2)，鈦凝膠微球的體積、無水乙醇和去離子水的體積比為1 : (40 150) : (0. 5 80)。
3. 如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，其中所說的鈦酯為鈦酸四丁酯或鈦酸異丙酯。
4. 如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，其中所說的模板劑為RNH2， R為C12 C2。院基o
5. 如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，其中所說的螯合劑為乙酰丙酮。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效液相色譜(HPLC)用氧化鈦微球及其制備方法。所說的氧化鈦微球具有介孔結構，其的粒徑(直徑)為0.5μm～5μm，孔徑為比表面積為100m2/g～130m2/g。本發(fā)明采用改進的溶膠-凝膠和水熱晶化的方法制備了上述氧化鈦微球。本發(fā)明所制備的氧化鈦微球，其具有單分散性和介孔結構、且粒徑均勻、表面結構(孔徑大、比表面積大)符合色譜的要求及不需分級處理等優(yōu)點。此外，在采用本發(fā)明所提供的制備方法過程中，目標物(氧化鈦微球)的粒徑可控(通過調(diào)節(jié)不同的鈦酯濃度易得到不同粒徑的微球)，整個制備過程簡單易行。
文檔編號C01G23/00GK101723443SQ20081020207
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權日2008年10月31日
發(fā)明者張永平, 柯燕雄, 程三艷, 粱鑫淼, 金郁 申請人:華東理工大學