泰特儀器是專業(yè)生產(chǎn)氣相色譜儀、便攜式色譜儀及相關(guān)色譜耗材（色譜進(jìn)樣墊、色譜柱、色譜進(jìn)樣針等）的廠家，生產(chǎn)的設(shè)備符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在市場(chǎng)受到用戶的青睞和認(rèn)可，以下是對(duì)新型毛細(xì)管氣相色譜柱的制備及分離性能研究。GC2030Plus氣相色譜儀是泰特氣相色譜儀中的實(shí)驗(yàn)室專用機(jī)型，適用于對(duì)混合氣體中的各種成分進(jìn)行精確定性和定量分析。

以聚乙二醇共價(jià)鍵接枝多壁碳納米管（PEG-g-MWCNTs）作為色譜分離介質(zhì)，采用溶膠-凝膠法制備了一種新型的毛細(xì)管氣相色譜柱.考察了PEG-g-MWCNTs溶膠-凝膠固定相的熱穩(wěn)定和柱效的影響因素以及對(duì)芳香烴、酯等有機(jī)混合物分離性能.結(jié)果表明，該柱在180℃柱溫下，固定相流失很少，具有較好的熱穩(wěn)定性.實(shí)驗(yàn)以辛醇作為測(cè)試物，測(cè)得柱與柱之間（n=5）保留時(shí)間的RSD小于4.5%.使用6個(gè)月后保留時(shí)間的RSD小于1.30%.

碳納米管（CNTs）由于其獨(dú)特的物理、化學(xué)、電學(xué)和機(jī)械性能引起廣泛的關(guān)注.尤其是它具有納米尺寸、良好的吸附性能和熱穩(wěn)定性，在分析分離科學(xué)領(lǐng)域中具有潛在的發(fā)展前景.本文以聚乙二醇接枝多壁碳納米管作為毛細(xì)管氣象色譜固定相，用溶膠-凝膠技術(shù)制備了氣相色譜毛細(xì)管柱，并分別對(duì)芳香烴、酯等混合物進(jìn)行了分離.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的色譜柱具有制備時(shí)間短、成本低、色譜分離效能高等優(yōu)點(diǎn).

毛細(xì)管氣相色譜柱的制備

PEG-g-MWCNTs固定相的合成取0.3 g的多壁碳納米管置于40mLH2SO4/HNO3（體積比為1∶1）的混合溶液中，80℃的恒溫水浴中，冷凝回流4 h后加入1000mL的去離子水進(jìn)行稀釋冷卻，終止反應(yīng).再過(guò)濾，洗滌至中性，60℃干燥至恒重.然后稱取上述產(chǎn)物0.2g，加入15mLSOCl2（氯化亞砜），1mL無(wú)水DMF（N，N-二甲基甲酰胺），70℃回流攪拌，反應(yīng)24h，產(chǎn)物用二氯甲烷過(guò)濾，洗滌，干燥得酰氯化多壁碳納米管（MWCNTs-COCl）.

聚乙二醇（PEG）修飾MWCNTs的合成方法：取干燥的MWCNTs-COCl（0.2 g）置于100mL的三頸瓶中，加入3gPEG（20M），2mL三乙胺，20mL甲苯/四氫呋喃（體積比為3∶1）加熱至80℃，磁力攪拌冷凝回流52 h，該混合體系需氮?dú)獗Ｗo(hù).得到反應(yīng)溶液趁熱過(guò)濾，用無(wú)水的四氫呋喃淋洗.得到黑色產(chǎn)物放入真空干燥箱60℃干燥12 h，得到PEG修飾的多壁碳納米管（PEG-g-MWCNTs）.

色譜柱的制備截取石英毛細(xì)管柱0.32mm i.d×10m，使用自制的高壓涂覆裝置，通過(guò)氮?dú)夥謩e將二氯甲烷，1.0mol·L-1NaOH，0.1mol·L-1HCl溶液壓入毛細(xì)管并流出進(jìn)行預(yù)處理，最后再用去離子水沖洗30min.經(jīng)洗滌后的石英毛細(xì)管柱在溫度120℃，N2流速1mL·min-1下干燥6h.

取30mgMWCNTs-g-PEG，150mg PEG，1 200μL丙酮，150μL甲基三甲氧基硅烷（MTMOS），130mg含氫硅油（PHMS），90μL的三氟乙酸（TFA，含水5%），溫度30℃，混合超聲30min.得到均一黑灰色粘稠的溶膠溶液.將制備好的溶膠溶液壓入毛細(xì)管柱，并在毛細(xì)管內(nèi)壁留下一層薄而均勻的PEG-g-MWCNTs涂層，涂覆過(guò)程中將毛細(xì)管柱浸在30℃的恒溫水浴中.待毛細(xì)管中的液柱全部從緩沖柱（5m）流出后，繼續(xù)通N2 60min，將毛細(xì)管內(nèi)壁的殘液吹干.然后將毛細(xì)管柱一端連接氣化室（N2，1mL·min-1），另一端放空.從40℃開(kāi)始，以1℃·min-1速率升溫到200℃，并在此溫度下保持6h.

氣相色譜分離條件

氣化室溫度：180℃；載氣：N2；流速：45 cm·s-1；分流比：80∶1；FID溫度：200℃.

測(cè)試二甲苯的柱溫：70℃；測(cè)試酯的柱溫：90℃.

溶膠-凝膠法制備PEG-g-MWCNTs毛細(xì)管氣相色譜柱

本實(shí)驗(yàn)采用溶膠-凝膠技術(shù)，使固定相（PEG-g-MWCNTs）與溶膠-凝膠前驅(qū)體（MTMOS）水解、縮合生成的低聚度的聚硅氧烷發(fā)生反應(yīng)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).同時(shí)，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與石英毛細(xì)管內(nèi)壁的硅羥基鍵合，將固定相固化在毛細(xì)管的內(nèi)壁上，建立一個(gè)新生的有機(jī)-無(wú)機(jī)凝膠涂層.此涂層與毛細(xì)管內(nèi)壁間形成化學(xué)鍵，覆蓋了毛細(xì)管內(nèi)壁的硅羥基，起到了對(duì)毛細(xì)管內(nèi)表面去活處理的作用.同時(shí)，固定相和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縮合，又是固定相的固載化、涂漬與去活的過(guò)程.所以，毛細(xì)管的表面處理、固定相的固載化和固定相的涂漬等幾個(gè)步驟在溶膠-凝膠反應(yīng)過(guò)程中一步完成，大大簡(jiǎn)化了色譜柱的制備工序，縮短了制柱時(shí)間.溶膠-凝膠制柱技術(shù)無(wú)需高溫、高壓較苛刻的條件，就可以將固定相結(jié)合在無(wú)機(jī)聚合體中，而且該溶膠-凝膠體系中所用的反應(yīng)物均為常用且價(jià)格低廉的制柱溶劑，大大減少了制柱時(shí)間和制柱成本.

制柱過(guò)程中的影響因素

催化劑用量對(duì)PEG-g-MWCNTs溶膠-凝膠固定相熱穩(wěn)定的影響實(shí)驗(yàn)考察了催化劑三氟乙酸（TFA）的用量對(duì)PEG-g-MWCNTs溶膠-凝膠固定相的影響.TFA的用量分別為35，70，90，120，150μL，其它反應(yīng)條件均相同.甲基三甲氧基硅烷（MTMOS）為150μL，MWCNTs-PEG為30mg，PEG為150mg，丙酮為1 200μL，含氫硅油（PHMS）為130mg.制備完成5組溶膠溶液后，置于馬弗爐中，從40℃開(kāi)始，以1℃·min-1速率升溫至100℃，并在此溫度下保持2 h.取出置于常溫冷卻形成干凝膠后，對(duì)每組樣品進(jìn)行熱重分析（操作條件：通N2，初始溫度40℃，以10K·min-1的速率升至400℃）.三氟乙酸不同加入量對(duì)固定相影響的熱重曲線見(jiàn)圖1.由圖1可以看出，催化劑TFA對(duì)反應(yīng)的影響比較復(fù)雜.用量不足會(huì)使MTMOS（前驅(qū)體）的水解縮合反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生成不完全也會(huì)影響固定相的熱穩(wěn)定性.用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致凝膠生成速度過(guò)快，產(chǎn)生絮狀沉淀，使溶膠溶液的結(jié)構(gòu)組成發(fā)生變化，影響PEG-g-MWCNTs溶膠-凝膠固定相的熱穩(wěn)定性.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TFA與MTMOS投料體積比為3∶5為最佳方案.

本實(shí)驗(yàn)采用溶膠-凝膠制柱工藝縮短了制柱時(shí)間，降低了制柱成本.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PEG-g-MWCNTs是一種性能優(yōu)異的氣相色譜固定相.該柱能夠較好地分離芳香烴、酯等化合物，尤其是對(duì)二甲苯的異構(gòu)體化合物具有更好的分離選擇性.