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以下由武漢泰特沃斯科技有限公司色譜技術(shù)人員主要介紹離子液體在氣相色譜中的應(yīng)用。武漢泰特儀器產(chǎn)品涵蓋氣相色譜儀、氣相色譜配套、樣品處理設(shè)備、柱后衍生系統(tǒng)等，分析儀器系統(tǒng)供應(yīng)商。

離子液體具有特有的物理化學(xué)性質(zhì)，因此成為毛細管氣相色譜固定相的理想材料。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，色譜技術(shù)已經(jīng)成為了現(xiàn)代化學(xué)中一項很重要的分離分析技術(shù)，并且被廣泛地應(yīng)用在石油、化工、環(huán)境、醫(yī)藥和食品等各個領(lǐng)域。目前常用的色譜分離技術(shù)主要有氣相色譜、高效液相色譜、毛細管電泳、凝膠排阻色譜、離子交換色譜和超臨界流體色譜等。其中，氣相色譜法是以惰性氣體為流動相的色譜分析法，具有高效、迅速、靈敏及應(yīng)用范圍廣等特點，在許多分析實驗室起著重要作用。

隨著化學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展，一些高沸點的化合物逐漸出現(xiàn)，這就需要研究沸點高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、選擇性高的物質(zhì)作為氣相色譜的固定相，以滿足所需。

1 氣相色譜固定相的選擇

氣相色譜經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為了一項成熟的分析技術(shù)，但是依舊在不斷地向前發(fā)展，目前氣相色譜的關(guān)注熱點主要是毛細管氣相色譜的固定相，以獲得選擇性高、分離性能優(yōu)異的氣相色譜柱。一般情況下，適合做毛細管氣相色譜柱固定相的固定液必須滿足一定的條件：

（1）在使用過程中為液體，對混合物中的各組分具有一定的溶解能力；（2）具有較好的選擇性，對混合物具有選擇性分離的能力；（3）沸點高，揮發(fā)性小，并且具有良好的熱穩(wěn)定性；（4）具有良好的化學(xué)惰性，不與被分離物質(zhì)發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)；（5）有適當(dāng)?shù)酿ざ龋芫鶆蚍植荚诿毠苤鶅?nèi)壁。

常見的氣相色譜固定相有聚硅氧烷、聚乙二醇及其衍生物，特殊的氣相色譜固定相有高分子液晶、冠醚、環(huán)芳烴、環(huán)糊精衍生物、金屬有機框架化合物和碳納米管等。高分子液晶主要用于分離位置異構(gòu)體和多環(huán)芳烴；冠醚作為氣相色譜固定相，具有選擇性高、熱穩(wěn)定性好的特點，工作溫度范圍可達到70～300℃；環(huán)糊精衍生物屬于手性固定相，主要用于分離對映體等手性化合物；金屬有機框架化合物具有特有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可在網(wǎng)格中放置不飽和金屬配位點，使其吸附特定的小分子或離子，可用于分離一些位置異構(gòu)體；碳納米管具有表面積大、活化位點多、π-π作用力強的特點，主要用于分離標(biāo)準的混合物，如烷烴、芳香族化合物、醇類和酯類等。

2 離子液體的概述

2.1 離子液體的定義及特性

離子液體（ionic liquids，ILs）是指一類在室溫或接近室溫下呈液態(tài)、完全由有機陽離子和有機或者無機陰離子所組成的鹽，所以通常又被稱為室溫離子液體或室溫熔融鹽。一般情況下，在離子化合物中，陰陽離子之間的庫侖力是主要作用力，庫侖力與陰陽離子之間的距離成反比，即陰陽離子之間的距離越小，庫侖力就越大，離子鍵就越強，離子化合物的熔點也就越高。由于離子液體中陽離子的體積比較大，所以陰陽離子之間的距離較遠，導(dǎo)致離子液體的熔點較低，所以它在室溫或接近室溫狀態(tài)下呈液態(tài)。離子液體作為一種新興的溶劑，與其他傳統(tǒng)有機溶劑相比，具有一些特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。

（1）離子液體的熔點低、液程較寬，一般在室溫或接近室溫的情況下呈液態(tài)或熔融態(tài)，而且?guī)缀醪粨]發(fā)；

（2）離子液體具有出色的溶解性能，不僅對有機化合物、無機化合物甚至對部分大分子都有比較好的溶解能力；

（3）離子液體具有一定的黏度，且黏度隨著溫度的升高而明顯減??；

（4）離子液體具有較高的電導(dǎo)率及較寬的電化學(xué)窗口，可應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域；

（5）離子液體具有良好的熱穩(wěn)定性，不可燃性，是一種安全理想的溶劑，因此可應(yīng)用于高溫環(huán)境；

（6）最特殊的是離子液體具有“可設(shè)計性”，可以有目的性地設(shè)計不同結(jié)構(gòu)的離子液體，以滿足不同的應(yīng)用需求，即實現(xiàn)離子液體的功能化。

因此，離子液體憑借其優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，成為了毛細管氣相色譜固定相的理想材料，被廣泛地應(yīng)用于毛細管氣相色譜中。

2.2 離子液體的功能化

離子液體的功能化主要是利用離子液體本身的可設(shè)計性，根據(jù)需求不同，通過引入不同的功能基團，有針對性地調(diào)整離子液體的物理和化學(xué)性質(zhì)。

引入胍基陽離子制備離子液體，并將其作為氣相色譜固定相，該固定相不僅表現(xiàn)出很高的選擇性，而且具有出色的熱穩(wěn)定性，工作溫度最高可達到250℃。將聚合1-烷基-3-甲基咪唑離子液體作為氣相色譜固定相，該固定相具有較好的涂覆性，對烷烴、醇類和芳香族位置異構(gòu)體都具有較高的選擇性分離性能。含有手性碳的離子液體作為氣相色譜固定相，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該固定相對手性醇、亞砜、環(huán)氧化合物以及酰胺類的異構(gòu)體具有較好的選擇性。

因此，離子液體功能化的主要方法有：（1）在陽離子上引入不同的基團；（2）引入新型的陽離子母核；（3）陽離子聚合；（4）引入手性碳原子；（5）陰離子交換。當(dāng)前的研究主要集中在對離子液體的有機陽離子進行功能化。

離子液體因其出色的物理化學(xué)性質(zhì)，成為了毛細管氣相色譜固定相的理想材料。在色譜分離過程中，離子液體表現(xiàn)出特有的雙重選擇性，即在分離極性物質(zhì)時，表現(xiàn)出極性固定相的保留特點，而在分離非極性物質(zhì)時，表現(xiàn)出非極性固定相的性質(zhì)。另外，還可通過改變陰陽離子結(jié)構(gòu)的方法來改變離子液體的物理化學(xué)性質(zhì)，實現(xiàn)離子液體的功能化，以滿足實際應(yīng)用所需。因此，研究者們的研究熱點還將集中在離子液體的功能化上，致力于研究出具有良好的成膜性、高選擇性和熱穩(wěn)定性優(yōu)異的離子液體；具有手性識別能力、熱穩(wěn)定性較高的手性離子液體也會成為研究熱點，在手性分離方面發(fā)揮重要作用。