多孔石墨碳柱(PGC)

1、多孔石碳柱（PGC）1、前言多孔石墨化碳（PGC）作为液相色谱填料的应用已有30多年的历史。与硅胶基质固定相不同，固定相可在强酸强碱环境中使用，并可耐受超过500弋的高温而不溶解。同时，与高分子材料基质固定相也不同，在不同流动相体系中并不会膨胀或缩小。这些特性弥补了硅胶基质固定相和高分子材料固定相的缺点。目前PGC商品化的色谱柱主要是Thermo-Fisher公司的Hypercarb柱，具有稳定性的机械性能，宽pH耐受范围，耐纯水相，低柱流失，是理想型的LC-MS联用的色谱柱，可用于极性化合物、顺反异构体对映异构体、糖类以及多氯联苯的分离。2、Hypercarb柱的制备及结构特点2.1PGC的

2、制备粒径50nm硅胶-饱和浸润硅胶基体与四氮六甲圜和苯酷（聚合物改性）-1000C灼烧高温碳化-溶解残余硅胶，硅胶解离-2500C灼烧石墨化一多孑L石墨化碳（PGC）。2.2PGC柱结构特点碳的结构形式有三种，它们有着确定的晶型。如图1-A所示，Bernal晶型有着完美的碳原子组成的层状三维结构，六边形的形状按照ABABAB的规律进行排列，这是正六边形碳；这其中还有一种可能就是形成Lipson与Stokes结构，按照ABCABC的规律进行排列，这是斜方六边形碳。这两种层之间间距为3.354A,碳原子之间间距为1.42A。对大多数合成碳而言，当加热温度超过时3000弋时，会变为图1-B所示War

3、ren晶型，这是一种二维结构的碳，碳层之间的排列随机组合，称为无定形碳。相比较三维结构，其层间距变为3.40-343入，碳原子之间间距有轻微减小。图1碳原子结构对比示意图（A-Bernal晶型；B-Warren晶型）经过硅胶一聚合物改性一1000C高温剥离硅胶2500弋高温石墨化等复杂步骤后才可生成，最终它有着150近/g的柱表面积，其可以看做是由二维六边形连接而成，连接紧密稳定，呈层状结构，具有非常稳定的物理化学性质。2.3PGC柱与普通硅胶基质的C18相比（见图2）A优势：化学稳定性好，柱寿命长。PGC柱在pH014条件下均不会被破坏，而且在正反相模式均耐用；而硅胶C18柱在低pH时键合相

4、烷基碳链会水解脱落，在pH大于9时硅胶会与碱反应进而破坏柱床。对酸性和碱性化合物有更好的峰型。PGC柱没有硅醇基的干扰，且流动相pH耐受范围宽，尤其对碱性化合物可获得好的峰型。对极性化合物保留强。PGC柱表面石墨的电荷诱导作用，对极性分子具有电荷吸引作用从而增强保留，而极性化合物在常规C18柱几乎没有保留。B劣势：制备成本较高，市售价格高。PGC柱分离机制是非典型的反相色谱，兼有正相和反相色谱的机理，当前硏究不够充分，还不能完全替代C18。PGC基质可设计的空间小，不如硅胶基质可设计改造的空间大，这可能是其商品化率低的原因之一。TypicalC1Silica图2PGC柱与硅胶基质C18柱结构对

5、比示意图2.4PGC柱分离原理以Hypercarb色谱柱为典型，其分离原理总体是以下两个机制的综合：分子形状（空间选择）：对于硅胶基质C18柱表面就像个刷子，布满了硅醇基和烷基长链，而Hypercarb是由碳原子排布成6角形的平整表面，就像芳环一样。这个平整的表面就是石墨化碳用来分离结构相似化合物的一个重要基础。分析物分子与Hypercarb相互作用的强度取决于与石墨表面接触面的大小和方向。图3显示了平面和非平面分子向Hypercarb表面接近的方式。分子越平面化，越可以贴近石墨化碳表面,其作用的机会也就越多，因此保留作用就越强；反之，保留作用就越弱。平面塔枸的霁子2平茴塔构图3分析物与Hypercarb表面相互作用的平面和非平面分子的分子面积示意图分子极性：极性分子永久带电（比如：碳水化合物，或者有羟基，羧基和氨基的化合物），因此可以引起石墨化碳表面的极性化，这样可以加强分子和石墨化碳之间的作用。石墨化碳是良好的导电材料，当带正电荷的分子（比如碱性化合物）或带负电荷的分子（比如酸性化合物）接近Hypercarb