雜化硅膠柱作為高效液相色譜(HPLC)領域的核心固定相載體,憑借優異的化學穩定性和分離選擇性,成為復雜樣品分離分析的關鍵材料。其結構設計突破了傳統純硅膠柱的局限,分離機理也因結構特性呈現出獨特的適配性,深入探析二者的關聯對優化色譜分離體系具有重要意義。?
從結構特點來看,雜化硅膠柱的核心是雜化硅膠基質,區別于純硅膠的Si-O-Si純硅氧鍵骨架,雜化硅膠引入了有機硅烷(如甲基、乙烯基等)與硅氧烷共縮合,形成Si-C-Si共價鍵摻雜的雜化骨架。這種結構首先解決了純硅膠柱的耐堿短板——純硅膠在pH>8的流動相中易發生硅氧鍵水解,而Si-C鍵的鍵能更高、耐水解性更強,使雜化硅膠柱的pH適用范圍拓展至1~12,大幅提升了酸堿樣品分析的兼容性。其次,雜化硅膠的孔道結構更規整,孔徑分布集中在8~12nm,比表面積可達300~500m²/g,且表面硅羥基(Si-OH)含量顯著降低。傳統硅膠柱表面大量游離硅羥基易與極性樣品產生不可逆吸附,導致峰形拖尾,而雜化硅膠通過有機基團的空間位阻效應,減少了硅羥基暴露,同時保留適度的極性位點,兼顧了分離效率與峰形對稱性。此外,雜化硅膠顆粒的機械強度更高,粒徑可精準控制在1.7~5μm,能耐受高壓液相色譜的流速沖擊,降低柱壓波動對分離的影響。?

雜化硅膠柱的分離機理以反相色譜為主,同時兼具正相、親水作用色譜的適配性,核心源于其結構的“雙極性”特征。在反相分離模式下,雜化骨架中的有機基團(如C18、苯基)作為疏水作用位點,樣品中疏水性差異的組分通過與固定相疏水基團的范德華力、疏水相互作用實現分配:疏水性越強的組分與固定相結合越緊密,保留時間越長;親水性組分則更易進入極性流動相,快速洗脫。而當分析強極性樣品時,雜化硅膠表面殘留的少量硅羥基與樣品的極性基團(如羥基、氨基)產生氫鍵作用,輔以有機基團的空間位阻調控,實現極性組分的精細分離,這一特性使其區別于純反相色譜柱,具備親水相互作用色譜(HILIC)的分離能力。此外,雜化硅膠的化學穩定性使其可適配離子對色譜、梯度洗脫等復雜分離模式,進一步拓展了應用場景。