無(wú)論是氣相色譜儀還是液相色譜儀，色譜柱都是分離的核心。液相色譜的固定相可以說(shuō)是五花八門(mén)，不同固定相的色譜柱，對(duì)于化合物的分離能力是不一樣的，最終的分離能力，既和材料有關(guān)，又和制作工藝有關(guān)。以現(xiàn)在主流的硅膠柱為例，制作色譜柱分為六個(gè)步驟。
第一步，要將高純度的TEOS聚合為納米級(jí)的硅膠。在反應(yīng)器中加入特殊的試劑，使得硅膠顆粒聚集成更大的小球。大小一致的粒徑是色譜柱性能的關(guān)鍵，所以聚集的過(guò)程需要嚴(yán)格的監(jiān)控。當(dāng)顆粒的大小接近目標(biāo)，比如5um時(shí)，就會(huì)停止聚集的過(guò)程。這樣聚集而成的硅膠顆粒擁有非常大的內(nèi)表面，也叫做全多孔硅膠。除了全多孔硅膠外，還有核殼型硅膠,它是在實(shí)心硅膠核的外面再聚合一層多孔硅膠。這種色譜柱的直徑是實(shí)心核內(nèi)徑和多孔層厚度之和，但只有多孔層才真正和化合物相互作用，參與分離過(guò)程。還有些色譜柱使用的是混合顆粒，也叫無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化技術(shù)。硅膠屬于無(wú)機(jī)物，是由TEOS聚合而成的，而雜化技術(shù)的第一步就是將無(wú)機(jī)物TEOS和另一種有機(jī)的單體聚合成混合顆粒，引入了更穩(wěn)定的Si-C鍵，可以讓硅膠的化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定，也更耐酸堿。
第二步是在高溫下煅燒。就像陶瓷一樣，經(jīng)過(guò)煅燒之后，形成Si-O-Si的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使硅膠的強(qiáng)度更高，可以耐受更高的壓力。
第三步是活化。用極性的溶劑活化硅膠的表面，產(chǎn)生更多的活性硅羥基，為下一步的鍵合做準(zhǔn)備。
第四步是鍵合。鍵合工藝有上百種之多，即便都是C18柱，不同工藝也會(huì)使得色譜柱的pH耐受范圍，溫度使用上限，色譜柱的選擇性等產(chǎn)生差別。鍵合就是一個(gè)硅烷化的反應(yīng)，把硅羥基上的氫置換成其它的基團(tuán)。如果換成十八個(gè)碳的烷烴長(zhǎng)鏈，那這就是C18柱，或者叫ODS柱。如果換成苯基，那就叫苯基柱。
第五步是封端。不管什么鍵合技術(shù)，都不可能把所有的硅羥基都鍵合上C18。因?yàn)镃18比氫大很多，由于空間位阻，擺不下那么多，所以一定會(huì)有裸露的硅羥基。這些硅羥基是酸性的，所以這些還沒(méi)有變身的硅羥基不僅會(huì)和有羥基的化合物形成氫鍵效應(yīng)，還會(huì)吸附堿性化合物，造成拖尾呀，甚至不出峰，所以需要封端。封端也是一種硅烷化反應(yīng)，只不過(guò)換成小體積的甲基，因?yàn)樗菴18小很多，所以可以避開(kāi)空間位阻的問(wèn)題，把裸露的硅羥基保護(hù)起來(lái)。就像先種上大樹(shù)，種不下了，還可以種上小草，來(lái)保護(hù)裸漏的土地。需要注意的是，封端雖然很重要，但并不是必須的。在強(qiáng)酸性的緩沖體系下，更傾向于使用不封端的柱子。
最后一步是在高壓下進(jìn)行填充。填充的壓力和顆粒數(shù)量都需要嚴(yán)格控制。如果填充不夠緊密，流動(dòng)相在高壓下會(huì)繼續(xù)擠壓填料，形成柱頭的空腔，也就是柱頭塌陷，這會(huì)導(dǎo)致色譜峰的擴(kuò)散。除了需要填充的柱子，還有一種整體柱，也叫連續(xù)床。傳統(tǒng)的柱子是先制作小粒徑的硅膠，鍵合，修飾，最后進(jìn)行填充。當(dāng)內(nèi)徑越來(lái)越小的時(shí)候，填充就越來(lái)越困難。而整體柱是制造一整塊多孔硅膠，類(lèi)似于海綿的結(jié)構(gòu)，整體成型干燥，再用聚合物涂層來(lái)處理硅膠的內(nèi)表面，比如鍵合、修飾，最后，直接裝進(jìn)金屬管里。它的最大優(yōu)點(diǎn)是大大降低了制造成本。特別是毛細(xì)管整體柱的研究，讓業(yè)內(nèi)十分期待。另外，整體柱的內(nèi)表面積特別大，是普通硅膠柱的兩倍，所以可以采用更高的流速，而不會(huì)導(dǎo)致柱效的喪失，也永遠(yuǎn)不會(huì)有柱頭塌陷的問(wèn)題。
（內(nèi)容參考色譜學(xué)堂網(wǎng)）
