离子液体作为气相色谱固定相的参数测定*

张蓓蓓，王 伟，范大和，陈银山

离子液体作为气相色谱固定相的参数测定*

张蓓蓓，王 伟，范大和，陈银山

（盐城工学院化学与生物工程学院，江苏盐城224001）

将疏水性离子液体[BMIM]PF6用于气相色谱固定相中，检测分离环己烷、甲苯、邻二甲苯混合有机溶剂，并与邻苯二甲酸二壬酯填充柱对这3种物质的分离效果进行比较。实验结果表明：邻苯二甲酸二壬酯柱虽然也能将这3种物质分开，但各物质出峰太慢、保留时间长、峰高太低，而疏水性离子液体[BMIM]PF6柱对这3种物质有很好的分离效果，各物质保留时间缩短、峰高增强，由此得出离子液体作为气相色谱固定相对分离这类有机物的优势。

离子液体；气相色谱；环己烷；甲苯；邻二甲苯

离子液体,又称室温离子液体（RTILs）或室温熔融盐。它是在室温及邻近温度下完全由离子组成的液体物质[1]。它有着不同于水溶液及普通有机溶剂的性质，可溶解极性、非极性的有机物、无机物质，具有易于与其他物质分离,可以循环利用等优良特性[2-3]。由于这些特点，离子液体在有机化学和电化学领域的应用非常广泛，已经达到了一定的高度。目前来说，离子液体主要应用在[4-7]：催化和有机合成领域、分离分析领域、电化学领域中的电镀电沉积及导电材料和电化学器件、新型材料领域中的敏感材料及润滑材料、生命科学领域中的药物合成与筛选等。随着离子液体在化学领域的研究和应用日益广泛，其在色谱方面的应用研究最近发展的也较快，已成为色谱研究的一个热点[8]。

1999年，Armstrong等[9-10]首先将六氟磷酸1-丁基-3-甲基咪唑（[BMIM]PF6）及相应的氯化物（[BMIM]Cl）用作气相色谱固定相，开创了离子液体用于色谱领域的先河。结果发现离子液体固定相具有两象性：当分离非极性或弱极性物质时表现为非极性或弱极性固定相，而当分离极性物质时又表现为极性固定相。同时发现，离子液体的阴离子不同也会有不同的选择性，如阴离子是PF6-时与非极性物质作用较强，阴离子是Cl-时与强极性物质作用更强。自2004年，Armstrong等[11]又首次合成了手性离子液体用作气相色谱固定相，有效地分离了醇、二醇、亚砜、环氧化物和乙酰胺等手性分子的对映体和非对映体。由于这种手性离子液体的合成特性，其手性中心可以进行控制和改变，从而可以用于进行分离机理的研究。本实验在前人研究成果的基础上[8，12]，本文将疏水性离子液体 [BMIM]PF6用于气相色谱固定相中，在不同柱温和载气流速下检测分离环己烷、甲苯、邻二甲苯这类有机溶剂，并与邻苯二甲酸二壬酯填充柱对这3种物质的分离效果比较，考察疏水性离子液体[BMIM]PF6是否适合作为气相色谱固定相中的固定液，并进一步确定离子液体作为气相色谱固定相的参数。

1 实验部分

1.1 实验试剂与仪器

试剂：环己烷（天津市博迪化工有限公司）；甲苯（天津市河东区红岩试剂厂）；邻二甲苯（宜兴市亚盛化工厂）；6201红色担体(颗粒目60～80目)（天津市科密欧化学试剂开发中心）；[BMIM]PF6离子液体（兰州化物所）；邻苯二甲酸二壬酯（北京恒业中远化工有限公司）。

仪器：全自动空气源（SPB-3），氢气发生器（SP B-300A），氮气发生器（SPN-300A）（北京中惠分析技术研究所）；SP-6800A气相色谱仪（山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司）；N2000系列色谱数据工作站（浙江大学智达信息工程信息有限公司）；SYC-15c超级恒温水浴（南京桑力电子设备厂）；2XE-1型旋片式真空泵（上海仪表（集团）供销公司）；单相异步电动机（奉化市飞马电机厂）；Φ5 mm×2 m不锈钢管填充柱。

1.2 实验方法

1.2.1 邻苯二甲酸二壬酯填充柱的制备

精确称取0.400 0 g邻苯二甲酸二壬酯固定液于50 mL烧杯中。另取50 mL烧杯称取固定相6201红色担体7~8 g，用量筒量出担体的体积。按照担体的体积量取固定液溶剂乙酯的体积，体积稍大于担体的体积，然后将溶剂倒入固定液中搅拌混合，使其完全溶解，将固定相倒入上其混合好的溶液中，使用100℃水浴不断搅拌使溶剂完全挥发。

选择规格为Φ5 mm×2 m的填充柱，先用10%的NaOH冲洗3遍，然后用10%的HCl冲洗3遍，最后用蒸馏水冲洗干净。放入150℃的烘箱中烘2 h。取出烘好的柱子，将真空泵打开，将柱子的一头塞好玻璃棉并将这一头用纱布包好和真空泵橡皮管连接，另一头和用橡皮管连接的锥形漏斗连接，利用真空泵的吸力将固定相填入柱内，填好后将柱子的另一头也塞上玻璃棉。将填好的柱子装入色谱仪中老化，然后将色谱仪的气体发生器按先开空气再开氮气（但不开氢气）的顺序开好，开启色谱仪，调节柱温为150℃，检测器150℃，进样口150℃，老化24 h以后查看基线。

1.2.2 5%的疏水型离子液体[BMIm]PF6柱子的填充

精确称取0.400 0 g疏水型离子液体[BMIM]PF6作为固定液于50 mL烧杯中。另取50 mL烧杯称取气相色谱固定相6201担体7～8 g，并用量筒量出担体的体积。按照担体的体积量取固定液溶剂乙醇的体积，体积稍大于担体的体积，然后将溶剂倒入固定液中搅拌混合，使其完全溶解。以后的步骤如邻苯二甲酸二壬酯柱子的填充所述。

1.3 混合标准溶液的配制

按照m（甲苯）/m（邻二甲苯）/m（环己烷）=1︰1︰1配制，并移入容量瓶放置。

2 结果与讨论

2.1 2种填充柱对单组分检测分离比较

分别对疏水性离子液体柱和邻苯二甲酸二壬酯柱2种填充柱进行单组分的分离检测，检测条件：检测器、进样口温度均为100℃，柱温为70℃，进样量为0.8 μL，载气、氢气、空气压力均为0.1 MPa。

由图1，2和表1，2中不难发现在对个单组分的分别实验中，疏水性离子液体柱测得的各物质出峰快，峰高而窄，重叠几率低，分离效果比较理想；而邻苯二甲酸二壬酯柱对所测物质的保留时间都较长，出峰太慢，峰高也很低。通过对3种物质在不同分析柱下的分析结果，得出疏水性离子液体分析柱较邻苯二甲酸二壬酯分析柱更适合分析环己烷、甲苯、邻二甲苯这3种物质。

图1 疏水性离子液体柱单组分所得谱图Fig.1 Chromatogram of single component using[BMIM]PF6 column

表1 疏水性离子液体柱单组分所得数据Table 1 Separation data of single component using[BMIM]PF6column

图2 邻苯二甲酸二壬酯柱单组分所得谱图Fig.2 Chromatogram of single component using diisononyl phthalate column

表2 邻苯二甲酸二壬酯柱单组分所得数据Table 2 Separation data of single component using diisononyl phthalate column

2.2 离子液体作为气相色谱固定相的参数测定

2.2.1 改变不同柱温下分离混合组分

在改变不同柱温的条件下对疏水性离子液体柱进行混合组分的分离检测，检测条件：检测器、进样口温度均为100℃，进样量为1.0 μL，载气、氢气、空气压力均为0.1 MPa。

由图3和表3中不难看出，随着温度的升高，各物质的出峰时间会提前，峰会越尖锐，各物质的出峰间隔会变短，各物质被分离的可能性变小，甚至一些峰可能由原来的完全分离变成部分重叠以致完全重叠，因此在对各组实验条件的综合分析后，分离温度应当选择比较恰当的范围。不难发现，柱温为80℃时，分离效果较好，然后通过改变载气流量来继续观察其出峰情况。

图3 疏水性离子液体柱混合组分改变柱温所得谱图Fig.3 Chromatogram of mixed component using[BMIM]PF6 column at the different column temperatures

表3 疏水性离子液体柱混合组分改变柱温所得数据Table 3 Separation data of mixed component using[BMIM]PF6column at the different column temperatures

2.2.2 改变载气流量下分离混合组分

在改变不同载气流量的条件下对疏水性离子液体柱进行混合组分的分离检测，检测条件：检测器、进样口温度均为100℃，进样量为1.0 μL，柱温为80℃，载气、氢气、空气压力均为0.1 MPa。

通过图4和表4不难发现，在实验允许的条件下，尽可能温度高的情况下改变载气流速，载气流速的变低会导致峰高变低，趋于基线，因此，载气应当选择比较恰当的范围。不难发现，载气流量为0.1 MPa时，分离效果较好。

3 结论

实验主要利用疏水性离子液体及邻苯二甲酸二壬酯作为固定液，通过气相色谱仪对环己烷、甲苯、邻二甲苯进行分析，得出结论：

（1）通过对3种物质在不同分析柱下的分析结果，得出疏水性离子液体分析柱较邻苯二甲酸二壬酯分析柱更适合分析环己烷、甲苯、邻二甲苯这3种物质，具体表现在在能完全分离的基础上，疏水性离子液体分析柱出峰快，保留时间短，所出波峰高而窄。

图4 疏水性离子液体柱混合组分改变载气流量得到谱图Fig.4 Chromatogram of mixed component using[BMIM]PF6 column at the different carrier gas flows

表4 疏水性离子液体柱混合组分改变载气流量所得数据Table 4 Separation data of mixed component using[BMIM]PF6column at the different carrier gas flows

（2）通过实验，得出疏水性离子液体疏水性离子液体分析柱在分析本3组分时仪器条件为柱温80℃，进样口温度100℃，检测器温度在100℃，载气、氢气、空气压力均为0.1 MPa时可得到最佳分离效果。

（3）不同固定液由于其本身性质（如极性）的差异，对同种物质的保留时间不同。

（4）邻苯二甲酸二壬酯分析柱虽然也能够将以上3种物质分离开来，但其出峰都较慢，分析时间较长。

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Application of Ionic Liquid as Stationary Phase in Gas Chromatography

ZHANG Bei-bei，WANG Wei，FAN Da-he，CHEN Ying-shan
（School of Chemical and Biological Engineering，Yancheng Institute of Technology，Yancheng 224003，China）

Ionic liquid （[BMIM]PF6）was used as gas chromatographic （GC）stationary phase to separate cyclohexane，toluene and o-xylene.Then the separation results were compared with the separation results of diisononyl phthalate column.The results show that ionic liquid [BMIM]PF6column has a better separation efficiency.Although diisononyl phthalate column can be used to separate the three substances，but the retention time is too long，and the peak height is too low，so its separation efficiency is bad.From these，the ionic liquid has advantages to be used as stationary phase in gas chromatography for separating these compounds.

Ionic liquid；Gas chromatography；Cyclohexane；Toluene；o-Xylene

O657.7+1

A

1671-0460（2010）05-0605-04

盐城工学院2010人才引进项目（XKR2010059）。

2010-08-10

作者简介：张蓓蓓（1982-），女，江苏人，硕士研究生，主要研究方向：纳米合成和吸附剂的研究。E-mail：yizhou1118@163.com。