Российские ученые разработали композиционный материал, который может выполнять роль неподвижной фазы в жидкостной хроматографии. Это позволяет увеличить скорость разделения смесей веществ в 10 раз. Статья о проделанной работе опубликована в журнале Polymers.
В настоящее время метод жидкостной хроматографии широко используется для разделения смесей и выделения отдельных веществ. Установка для хроматографии называется колонкой. В нее загружают два компонента — неподвижную и подвижную фазу. В качестве неподвижной фазы ученые используют твердые частицы, например силикагель или полимеры, а в качестве подвижной — смесь воды и органического растворителя. Подвижная фаза движется относительно неподвижной, при этом некоторые компоненты смеси «захватываются» на частицах неподвижной фазы. Однако материалы, которые в настоящее время активно используются в качестве неподвижной фазы, обладают низкой специфичностью и не слишком эффективны при разделении сложных многокомпонентных смесей. В качестве альтернативы ученые исследуют композиты на основе металл-органических каркасных структур (МОКС). МОКС представляют собой трехмерные решетчатые структуры из ионов или небольших кластеров металлов, связанных органическими молекулами. МОКС однородны по структуре, прочны и устойчивы к температуре. Их главным недостатком является малый размер пор, поэтому при хроматографическом разделении смесей с использованием МОКС в качестве неподвижной фазы процесс протекает очень долго.
Российские ученые нанесли МОКС на наночастицы из оксида кремния. Последние являются бипористыми — это означает, что они имеют поры двух размеров. Их размер превышает размер пор у МОКС почти в 40 раз. Исходные реагенты ученые смешивали в растворителе, а затем запускали реакцию полимеризации с помощью микроволнового излучения. Исследователи также подвергали композиты термическому нагреванию, чтобы получить пористый материал. Размер полученных наносфер находится в диапазоне от 500 до 1500 нм.
Исследователи проверили эффективность полученного композита в жидкостной хроматографии. Его использовали в качестве неподвижной фазы. Подвижной фазой являлась смесь двух растворителей — гексана и изопропанола. Через колонку пропускали также бензол. Ученые нашли оптимальные условия проведения хроматографии при использовании данного композита. Для этого они изменяли скорость пропускания подвижной фазы, температуру и состав раствора. Кроме того, наличие пор разного размера повысило эффективность разделения. Скорость хроматографии увеличилась в 10 раз по сравнению с использованием просто МОКС.
«Компоненты, входящие в состав предложенного нами материала, дают синергетический эффект, что позволяет компенсировать недостатки, имеющиеся у каждого из них по отдельности. В дальнейшем мы планируем исследовать свойства композитов, содержащих различные металлы, чтобы понять, как с их помощью можно регулировать селективность хроматографического разделения», — подвел итог руководитель проекта Булат Сайфутдинов, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
