分离膜材料

[color=#333333]石墨烯是一种新型二维碳纳米材料,其具有独特而优异的物理化学性质,故引起了科学界及工程界的广泛关注。石墨烯巨大的比表面积使其成为一种潜在的固相吸附材料。为了实现复杂基体样品中蛋白质的高选择性分离纯化,本文制备了一系列功能化石墨烯复合材料,研究了其在蛋白质选择性分离纯化中的应用,建立了满足不同类型的复杂基体样品(全血,鸡蛋清和细胞裂解液)中目标蛋白质的高选择性分离纯化方法。第一章简要综述了石墨烯的研究历史,结构性质及其合成方法。概述了石墨烯的表面功能化,石墨烯复合材料的制备,以及石墨烯及其复合材料在样品预处理等领域中的应用进展。第二章制备了一种新型功能化石墨烯复合材料。通过共价功能化的方式,氧化石墨烯(GO)表面依次经过环氧氯丙烷(ECH),亚氨基二乙酸(IDA)和1-苯硼酸(1-PBA)修饰后,再进一步螫合镍金属离子得到复合材料。复合材料由FT-IR, XRD, SEM, TGA和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url]等手段进行表征。[/color]

[align=center][font='times new roman'][size=16px] [/size][/font][font='times new roman'][size=16px]色谱[/size][/font][font='times new roman'][size=16px]分离新[/size][/font][font='times new roman'][size=16px]材料[/size][/font][font='times new roman'][size=16px]研究进展[/size][/font][/align] 共价有机骨架（COF）是通过共价连接刚性有机结构单元而构建的结晶多孔材料，具有比表面积大、丰富的杂原子位点、高度有序的π-共轭体系以及优异的热稳定性和化学稳定性等特点。灵活地选择结构单元可以使COF具良好的分离分析性能，在色谱固定相开发领域具有广阔的应用潜能。Zheng等使用具有规则形状和微米尺寸的单晶共价有机骨架（COF-300）材料直接装填的色谱柱用于高效[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]分离，实现了硝基苯胺、二氯苯、二溴苯、二碘苯、氯硝基苯、溴硝基苯等位置异构体的基线分离，并具有较高的柱效和满意的重现性，显著优于商品化色谱柱。 金属有机骨架（MOF）是通过金属离子/团簇自组装和有机配体通过配位键桥接而成的新型有机-无机多孔晶体材料，由于其具有大比表面积、可调的孔径和高孔隙率等优点，近年来也被广泛用于开发新型的色谱固定相材料。例如，Yan等将MIL-53(Fe)材料直接装填作为一种新型固定相，在优化的条件下，实现了二甲苯、二氯苯、氯甲苯和硝基苯胺异构体的快速基线分离，其分离性能优于MIL-53(Al，Cr)、C8和C18填充柱。 最初研究者大多是将COFs、MOFs材料直接作为色谱柱填料使用，虽然取得了一定的分离效果，但是存在柱压大，色谱峰宽和拖尾、柱效低、选择性差、制备过程复杂等问题。多孔硅胶材料具有稳定的理化性质、可调控的孔径、良好的热稳定性和比表面积大等优点[font='times new roman'][sup][size=16px][21[/size][/sup][/font][font='times new roman'][sup][size=16px]-[/size][/sup][/font][font='times new roman'][sup][size=16px]22][/size][/sup][/font]，是目前色谱固定相最常用的载体[font='times new roman'][sup][size=16px][23][/size][/sup][/font]。近年来，以多孔硅胶材料为基质，将MOFs、COFs等新材料通过涂覆、键合或嵌入多孔硅胶材料内部或表面进而制备改性色谱固定相的策略备受关注。例如，Xu等通过在多孔硅胶表面原位生长富含醛基和氨基反应位点的COFs材料（LZU1），制备了一种新型复合色谱固定相材料SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]@rLZU1。SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]@rLZU1不仅保留了多孔二氧化硅球的大比表面积和良好的机械强度，而且保留了COFs的多孔结构和优异的稳定性，有效地改善了色谱保留能力、选择性和重现性等性能。 Rehman等通过H[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]O[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]刻蚀UiO-66@SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]微球，成功地合成了HP-UiO-66@SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]核壳微球，其孔径最大可达9 nm，有利于高效的分离传质。进一步将所制备的HP-UiO-66@SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]核壳微球作为固定相，成功分离了非极性烷基苯同系物、极性芳香醇同系物和二甲苯异构体，与UiO-66@SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]色谱柱相比，均可实现基线分离，并且峰宽较窄，分离度较高。此外，HP-UiO-66@SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]色谱柱对芴的最大理论塔板数达到134,459 N/m，且具有良好的重现性。 [align=center] [/align] Si等使用介孔MOF材料，并将其设计成缺陷型，有效减小了传质阻抗，然后将其与聚丙烯酰胺结合在二氧化硅球表面进行改性制备了d-MOF-818/PAM@silica混合模式固定相。色谱性能测试表明其对于亲水性和疏水性分析物的良好选择性和保留，实现了9个核苷和核碱基，8个生物碱，6个抗生素，和5个烷基苯的有效分离。 共轭微孔聚合物（CMP）是一种将永久微孔与π-共轭骨架结合在一起，并具有三维网络结构的交联型聚合物多孔材料，具有优异的孔隙率、高比表面积、较强的疏水性。此外，与传统的MOF和COF材料相比，CMP通常具有优异的化学和热稳定性。近年来，常被应用于制备色谱固定相。Sun等将吡啶基偶联共轭微孔聚合物（P-CMP）通过齐齐巴宾反应逐层组装到氨基二氧化硅表面，合成了具有核壳结构的SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]@P-CMP材料（图1）。填充SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]@P-CMP色谱柱具有π-π堆积作用、疏水作用和氢键作用等作用机制，并且随着二氧化硅表面P-CMP层数的增加而增强。其中，具有四层P-CMP包覆的SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]@PCMP色谱柱具有良好的分离性能和良好的重现性。与C18柱相比，SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]@P-CMP色谱柱对多环芳烃类物质具有更好的分离选择性。 [align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/08/202408191731522006_7113_5389809_3.jpeg[/img][/align][align=center][size=13px]图[/size][size=13px]1 SiO[/size][font='times new roman'][sub][size=13px]2[/size][/sub][/font][size=13px]@P-CMP[/size][size=13px]核壳材料制备示意图[/size][/align][align=center] [/align] 此外，多功能复合材料也已开发用于制备新型色谱固定相。Zhang等首次尝试了在硅胶基质上构建MOFs@COFs复合材料，开发了SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]@NH[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]-UiO-66@CTF色谱固定相。因MOFs材料中金属离子与有机配体的相互作用较弱，会产生柱压高、柱效低和峰形差等问题，而COFs中富含氮和氧的有机基团可以将金属离子固定在MOFs骨架中，从而增加了MOFs的物理化学稳定性。因此，在MOFs和COFs的协同作用下，色谱柱的性能得到了极大的改善，SiO[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]@NH[font='times new roman'][sub][size=16px]2[/size][/sub][/font]-UiO-66@CTF色谱柱表现出了良好的疏水性和芳香选择性，同时具有极高的分子形状选择性，[font='segoe ui'][back=#ffffff]在分离杂原子污染物方面显示出[/back][/font][font='segoe ui'][back=#ffffff]良[/back][/font][font='segoe ui'][back=#ffffff]好的应用前景。[/back][/font][back=#ffffff]Zhang[/back][back=#ffffff]等以丙烯酰胺和海藻酸钠为水凝胶单体，以[/back][back=#ffffff]UiO-66-NH[/back][font='times new roman'][sub][size=16px][back=#ffffff]2[/back][/size][/sub][/font][back=#ffffff]为纳米填料，制备了[/back][back=#ffffff]T-Sil@PAM[/back][back=#ffffff]/SA/UiO-66-NH[/back][font='times new roman'][sub][size=16px][back=#ffffff]2[/back][/size][/sub][/font][back=#ffffff]固定相[/back][back=#ffffff]材料。[/back][back=#ffffff]将[/back][back=#ffffff]MOFs[/back][back=#ffffff]材料加入到水凝胶聚合网络中，不仅解决[/back][back=#ffffff]了柱压不稳定[/back][back=#ffffff]的缺点，还提供了额外的相互作[/back]用位点，提高了分离选择性。该固定相可以用于混合模式色谱分离分析，实现了生物碱、糖类和多环芳烃类化合物的分离分析，并具有良好的稳定性。

[font=Encryption][color=#898989]摘要：[/color][/font][font=Encryption][color=#666666] 金属有机骨架材料(MOFs)是一类由有机配体和金属离子(或金属簇)自组装形成的新型多功能材料.MOFs具有孔隙度高、比表面积大、孔径可调、化学和热稳定性高等特点,被广泛应用于吸附、分离、催化等多个领域.近年来,MOFs作为新型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]固定相用于分离异构体受到了广泛关注.与传统无机多孔材料相比,MOFs在结构和功能上展现出高度的可调性,通过合理地选择配体和金属中心,可以设计合成具有不同孔道大小和孔道环境的MOFs,从而分别从热力学和动力学角度优化色谱分离效果,有效提高分离选择性.该文结合MOFs的结构,讨论了MOFs[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]固定相分离不同类型分析物的分离机理.分离机理主要包括MOFs孔道的分子筛效应或形状选择性,MOFs不饱和的金属位点与分析物中不同的官能团之间产生的相互作用,分析物与MOFs孔道之间产生的不同范德华力、π-π相互作用和氢键相互作用.此外,MOFs的手性分离可能主要依赖于外消旋体与手性MOFs中手性活性位点之间的相互作用.该文也对不同分析目标物进行了归类,综述了多种MOFs[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]固定相对烷烃、二甲苯异构体和乙基甲苯、外消旋体、含氧有机物、环境有机污染物的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]分离效果.最后,该文还对MOFs在该领域的应用进行了总结与展望,旨在为MOFs[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]高效分离的研究提供参考.[/color][/font][font=Encryption][color=#666666][/color][/font][font=Encryption][color=#666666][url=http://www.wanfangdata.com.cn/perio/detail.do?perio_id=sp&perio_title=%E8%89%B2%E8%B0%B1&publish_year=2021&issue_num=1]2[/url]021年1月刊，查找不易！多珍惜！[/color][/font]